液壓與氣動技術(shù)項(xiàng)目2液壓傳動系統(tǒng)工作介質(zhì)的應(yīng)用液壓機(jī)液壓油的選用任務(wù)1液壓機(jī)的主要運(yùn)動是上滑塊機(jī)構(gòu)和下滑塊頂出機(jī)構(gòu)的運(yùn)動，上滑塊機(jī)構(gòu)由主液壓缸（上缸）驅(qū)動，頂出機(jī)構(gòu)由輔助液壓缸（下缸）驅(qū)動。它主要用于可塑性材料的壓制。液壓機(jī)使用液壓傳動系統(tǒng)，通過工作介質(zhì)（液壓油）來傳遞運(yùn)動和動力，不同的液壓系統(tǒng)對液壓油的要求也不相同。

圖2-1四柱液壓機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

一、任務(wù)引入

液壓油是液壓傳動系統(tǒng)中的工作介質(zhì)，而且還對液壓裝置的機(jī)構(gòu)、零件起著潤滑、冷卻和防銹作用。液壓傳動系統(tǒng)的壓力、溫度和流速在很大的范圍內(nèi)變化，液壓油的質(zhì)量優(yōu)劣直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能。因此，合理地選用液壓油是很重要的。所以首先要了解液壓油的相關(guān)知識。二、任務(wù)分析

三、相關(guān)知識

液壓油的性質(zhì)

1幻燈片4內(nèi)摩擦應(yīng)力液體的黏性和黏度液體的黏性液體在外力作用下流動時，液體分子間的內(nèi)聚力（內(nèi)摩擦力）阻礙其相對運(yùn)動的性質(zhì)內(nèi)摩擦力液體的黏度動力黏度單位速度梯度上的內(nèi)摩擦力——表征液體黏性的內(nèi)摩擦系數(shù)Pa?S單位：運(yùn)動黏度動力黏度與密度之比值，沒有明確的物理意義,但是工程實(shí)際中常用的物理量。S2/m單位：cst6101=S2/m劃分液壓油牌號的依據(jù)

對同一種介質(zhì)，其運(yùn)動黏度新舊牌號對比如下表所示：新N7N10N15N20N32N46N65N100N150舊5710152030406080

一般地，同一種介質(zhì)比較大小時常用運(yùn)動黏度，不是同一種介質(zhì)比較大小時一般用動力黏度。黏度隨著溫度升高而顯著下降（黏溫特性）黏度隨壓力升高而變大（黏壓特性）溫度、壓力相對黏度雷式黏度〞R——英國、歐洲賽式黏度SSU——美國

恩式黏度°E——俄國、德國、中國

單位：無量綱21ttE=200ml溫度為T的被測液體流經(jīng)恩氏黏度計小孔（直徑為28mm）所用時間t1與同體積20度的水通過小孔所用時間t2之比液壓油的識別2對液壓油液的要求黏溫特性好；有良好的潤滑性；成分要純凈；有良好的化學(xué)穩(wěn)定性；抗泡沫性和抗乳化性好；材料相容性好；無毒，價格便宜1液壓油的要求２液壓油的任務(wù)

在機(jī)床液壓傳動中，液壓油有三方面的作用：傳遞運(yùn)動和動力的介質(zhì)運(yùn)動件間的潤滑劑散熱

液壓油的分類與牌號

種類名稱代號特性及用途礦物油普通液壓油L-HL精制礦物油加添加劑,適用于一般設(shè)備的中低壓系統(tǒng)抗磨液壓油L-HM

L-HL加添加劑,適用于工程機(jī)械車輛低溫液壓油L-HV

L-HM加添加劑,適用于低溫環(huán)境高黏度指數(shù)L-HR

L-HL加添加劑,,適用于對黏度指數(shù)有特殊要求的系統(tǒng)(數(shù)控)液壓導(dǎo)軌油L-HG

L-HM加添加劑,粘-滑,適用于機(jī)床液壓和導(dǎo)軌全損耗系統(tǒng)L-HH淺度精制油,抗氧化\泡沫差,用于機(jī)械潤滑,要求低,低壓汽輪機(jī)油L-TSA深度精制加添加劑,改善氧化\泡沫,汽輪機(jī)專用,一般系統(tǒng)乳化型水包油L-HFA高水基液,難燃,粘溫特性好,潤滑性差,易泄漏油包水L-HFB既抗磨又抗燃,適用于中壓系統(tǒng)合成型水-乙二醇L-HFC難燃,粘溫特性好,適宜中低壓磷酸脂LHFDR難燃,潤滑\抗磨\抗氧化性能好,粘溫性好.有毒;高壓精密液壓油的選用3合適的類型（油型）適當(dāng)?shù)酿ざ龋ㄓ吞枺┮簤合到y(tǒng)的工作壓力—壓力高，要選擇黏度較大的液壓油液環(huán)境溫度—溫度高，選用黏度較大的液壓油液運(yùn)動速度—速度高，選用黏度較低的液壓油液液壓泵的類型—各類泵適用的黏度范圍見書中表表2-2環(huán)境因素運(yùn)動性能設(shè)備種類理想液壓油是不存在的，各種液壓油都會有著這樣或者那樣的不足，而選用的原則是要根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作條件和工作環(huán)境，并結(jié)合維護(hù)保養(yǎng)與經(jīng)濟(jì)因素綜合考慮。4、簡單的油品檢驗(yàn)方法1.看

–顏色.淺色為精制程度深的油;深色為精制程度淺的油.2.嗅—?dú)馕?普通液壓油為酸味;合成磷脂有醚味;蓖麻油型制動液為酒精味.3.搖—油膜掛瓶狀況和氣泡的狀態(tài).4.摸—雜質(zhì)和黏度.完成液壓傳動系統(tǒng)液壓油的更換工作：（1）確定液壓油牌號。（2）放出原有液壓油。（3）清洗油箱。（4）加注新液壓油。

四、任務(wù)實(shí)施

19任務(wù)3-1汽車修理升降臺動力元件的應(yīng)用如圖所示為汽車修理液壓升降臺的外形圖，汽車的升降是由液壓缸帶動升降臺上下運(yùn)動實(shí)現(xiàn)的。那么如何使液壓缸實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)動？通過什么元件來實(shí)現(xiàn)這一運(yùn)動？如何選擇這些元件？這些元件的結(jié)構(gòu)如何？這些問題都需要通過本任務(wù)來完成。

汽車修理液壓升降臺項(xiàng)目3液壓動力元件的應(yīng)用一、任務(wù)引入

20任務(wù)3-1汽車修理升降臺動力元件的應(yīng)用實(shí)踐要求：液壓泵的工作原理和性能參數(shù)齒輪泵的結(jié)構(gòu)、工作特性及應(yīng)用場合正確選擇和拆裝齒輪泵能正確檢測齒輪泵的工作壓力正確分析齒輪泵工作時出油口壓力與負(fù)載之間的關(guān)系

汽車修理液壓升降臺要使液壓缸向上運(yùn)動必須在液壓缸壓力油進(jìn)油口輸入壓力油，而要使升降臺克服汽車的重力，又要求輸入的壓力油的壓力足夠大。在液壓系統(tǒng)中動力元件起著向系統(tǒng)提供動力源的作用，是系統(tǒng)不可缺少的核心元件，液壓系統(tǒng)中的動力元件指的就是液壓泵。二、任務(wù)分析

21液壓泵的工作原理（重點(diǎn)）液壓泵的主要性能及參數(shù)（難點(diǎn)）液壓泵的結(jié)構(gòu)液壓泵與電動機(jī)參數(shù)的選用任務(wù)3-1汽車修理升降臺動力元件的應(yīng)用任務(wù)3-2加工中心液壓系統(tǒng)動力元件的選擇和拆裝任務(wù)3-3液壓拉床動力元件的應(yīng)用

液壓泵俗稱油泵，是將電動機(jī)或其他原動機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能（液壓能）的能量轉(zhuǎn)換裝置。在液壓系統(tǒng)中，液壓泵是動力元件，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。

教學(xué)內(nèi)容：三、相關(guān)知識

22

偏心輪在原動機(jī)驅(qū)動下連續(xù)回轉(zhuǎn)，上述吸油、壓油過程循環(huán)進(jìn)行，便實(shí)現(xiàn)了將原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的壓力能的能量轉(zhuǎn)換。由于這種泵是依靠泵的密封工作腔的容積變化來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的，因而稱為容積式泵。容積式泵的流量大小取決于密封工作腔容積變化的大小和次數(shù)。若不計泄漏，流量與壓力無關(guān)。3-1-1

液壓泵概述

1.液壓泵的工作原理及分類23液壓泵正常工作的三個必備條件(1)具有若干個密封且又可以周期性變化空間。液壓泵輸出流量與此空間的容積變化量和單位時間內(nèi)的變化次數(shù)成正比，與其他因素?zé)o關(guān)。這是容積式液壓泵的一個重要特性。(2)油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。這是容積式液壓泵能夠吸入油液的外部條件。因此，為保證液壓泵正常吸油，油箱必須與大氣相通，或采用密閉的充壓油箱。(3)具有相應(yīng)的配流機(jī)構(gòu)，將吸油腔和排液腔隔開，保證液壓泵有規(guī)律地、連續(xù)地吸、排液體。液壓泵的結(jié)構(gòu)原理不同，其配油機(jī)構(gòu)也不相同。

1.液壓泵的工作原理及分類1—凸輪;2—柱塞;3—彈簧;4—密封工作腔;5—吸油閥；6—壓油閥16543224(1)液壓泵的類型按輸出流量能否調(diào)節(jié)：定量變量按結(jié)構(gòu)形式：齒輪式葉片式柱塞式按輸油方向能否改變：單向雙向按使用壓力：低壓中壓中高壓高壓(2)液壓泵的圖形符號液壓泵的圖形符號見圖。1.液壓泵的工作原理及分類253-1-2液壓泵的主要性能和參數(shù)

液壓傳動系統(tǒng)中壓力的建立

液壓傳動系統(tǒng)中流動油液的壓力，主要考慮靜壓力,不考慮工作阻力、摩擦力、彈簧等

。在圖a中假定負(fù)載阻力為零,由液壓泵輸入液壓缸左腔的油液不受任何阻擋就能推動活塞向右運(yùn)動，此時，油液的壓力為零（p=0）?；钊倪\(yùn)動是由于液壓缸左腔內(nèi)油液的體積增大而引起的。圖b中，輸入液壓缸左腔的油液由于受到外界負(fù)載F的阻擋，不能立即推動活塞向右運(yùn)動，而液壓泵總是連續(xù)不斷地供油，使液壓缸左腔中的油液受到擠壓，油液的壓力從零開始由小到大迅速升高，作用在活塞有效作用面積A上的液壓作用力（pA）也迅速增大。當(dāng)液壓作用力足以克服外界負(fù)載F時，液壓泵輸出的油液迫使液壓缸左腔的密封容積增大，從而推動活塞向右運(yùn)動。在一般情況下，活塞作勻速運(yùn)動，作用在活塞上的力相互平衡，即液壓作用力等于負(fù)載阻力（pA=F）。因此，可知油液壓力p=F/A。若活塞在運(yùn)動過程中負(fù)載F保持不變，則油液不會再受更大的擠壓，壓力就不會繼續(xù)上升。也就是說液壓傳動系統(tǒng)中油液的壓力取決于負(fù)載的大小，并隨負(fù)載大小的變化而變化。圖c表示向右運(yùn)動的活塞接觸固定擋鐵后，液壓缸左腔的密封容積因活塞運(yùn)動受阻停止而不能繼續(xù)增大。此時，若液壓泵仍繼續(xù)供油，油液壓力會急劇升高，如果液壓傳動系統(tǒng)沒有保護(hù)措施，則系統(tǒng)中薄弱的環(huán)節(jié)將會損壞。261、壓力1）工作壓力：液壓泵實(shí)際工作時的輸出壓力稱為工作壓力。工作壓力取決于外負(fù)載的大小和排油管路上的壓力損失，而與液壓泵的流量無關(guān)。2）額定壓力：液壓泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱為液壓泵的額定壓力。

綜合上面分析，可知液壓傳動系統(tǒng)中某處油液的壓力是由于受到各種形式負(fù)載的擠壓而產(chǎn)生的，壓力的大小決定于負(fù)載，并隨負(fù)載變化而變化。當(dāng)某處有幾個負(fù)載并聯(lián)時，壓力的大小取決于克服負(fù)載的各個壓力值中的最小值。應(yīng)特別注意的是壓力建立的過程是從無到有、從小到大迅速進(jìn)行的。2.液壓泵的主要性能和參數(shù)

27一、流量液體在通道中流動時，垂直于液體流動方向的通道截面稱為通流截面。單位時間內(nèi)流過某通流截面的液體體積稱為流量，用符號q表示。若在時間t內(nèi)，流過管路或液壓缸某一截面的油液體積為V，則油液的流量

流量的單位為m3/s（米3/秒），常用單位為L/min（升/分）。換算關(guān)系為

1.活塞（或液壓缸）的運(yùn)動速度等于液壓缸內(nèi)油液的平均流速。2.活塞（或液壓缸）的運(yùn)動速度僅與活塞（或液壓缸）的有效作用面積和流入液壓缸中油液的流量有關(guān)，與油液的壓力p無關(guān)。3.活塞（或液壓缸）的有效作用面積一定時，活塞（或液壓缸）的運(yùn)動速度，決定于流入液壓缸中油液的流量，改變流量就能改變運(yùn)動速度。2.液壓泵的主要性能和參數(shù)

28例如圖所示串聯(lián)油缸，υ=120L/min，d1=100mm，D1=150mm，d2=150mm。求二缸運(yùn)動速度v1和v2。另外，q1、q2、q3是否相等？292、排量V

排量是泵主軸每轉(zhuǎn)一周所排出液體體積的理論值，如泵排量固定，則為定量泵；排量可變則為變量泵。一般定量泵因密封性較好，泄漏小，在高壓時效率較高。

3、流量：q為泵單位時間內(nèi)排出的液體體積（L/min），有理論流量Qth和實(shí)際流量Qac兩種。（2－1）式中：q—

泵的排量（L/r）

n—

泵的轉(zhuǎn)速（r/min）

（2－2）?q—泵運(yùn)轉(zhuǎn)時，油會從高壓區(qū)泄漏到低壓區(qū)，是泵的泄漏損失。

2.液壓泵的主要性能和參數(shù)

304、容積效率和機(jī)械效率泵的容積效率：泵的機(jī)械效率：

Tth－泵的理論輸入扭矩

Tac－泵的實(shí)際輸入扭矩2.液壓泵的主要性能和參數(shù)

315、泵的總效率、功率

泵的總效率：

—

泵實(shí)際輸出功率

—

電動機(jī)輸出功率

泵的功率：

式中：p—

泵輸出的工作壓力（MPa）

qac—

泵的實(shí)際輸出流量（L/min），1L=103cm3。2.液壓泵的主要性能和參數(shù)

32例某液壓系統(tǒng)，泵的排量V＝10mL/r，電機(jī)轉(zhuǎn)速n＝1200rpm，泵的輸出壓力p=5Mpa泵容積效率ηv＝0.92，總效率η＝0.84，求：

1）泵的理論流量；

2）泵的實(shí)際流量；

3）泵的輸出功率；

4）驅(qū)動電機(jī)功率。33解：1）泵的理論流量

qvt=V.n.10-3=10×1200×10-3＝12L/min

2)泵的實(shí)際流量

qv＝qvt.ηv＝12×0.92＝11.04L/min

3)泵的輸出功率

4）驅(qū)動電機(jī)功率

34課堂練習(xí):如習(xí)題圖的簡單液壓系統(tǒng)，采用額定壓力p額=2.5MPa,額定流量q額=4.166×10-4m3/s的定量泵供油，泵的總效率為0.8，液壓缸的有效作用面積A=0.008m2，外界負(fù)戴F=10KN，活塞運(yùn)動速度為υ=0.04m/s，（假定經(jīng)溢流閥流回油箱的流量為0.833×10-4m3/s）,試計算并回答下列問題：（1）該泵是否適用？（2）計算驅(qū)動該泵的電動機(jī)的輸出功率（不考慮系統(tǒng)其它效率）。（3）計算與該泵匹配的電動機(jī)功率。2.液壓泵的主要性能和參數(shù)

35一、判斷1．液壓泵輸出的壓力和流量應(yīng)等于液壓缸等執(zhí)行元件的工作壓力和流量。 （）2．液壓傳動中，作用在活塞上的推力越大，活塞運(yùn)動的速度越快。 （）3．油液在無分支管路中穩(wěn)定流動時，管路截面積大的地方流量大，截面積小的地方流量小。 （）4．液壓系統(tǒng)中某處有幾個負(fù)載并聯(lián)時，壓力的大小取決于克服負(fù)載的各個壓力值中的最小值。 （）5．習(xí)題圖1-1所示的充滿油液的固定密封裝置中，甲、乙兩個用大小相等的力分別從兩端去推原來靜止的光滑活塞，那么兩活塞將向右運(yùn)動。 （）

a）b）習(xí)題圖1-1習(xí)題圖1-2

6．習(xí)題圖1-2兩系統(tǒng)油缸尺寸相同，活塞勻速運(yùn)動，不計損失，試判斷下列概念：（1）圖b活塞上的推力是圖a活塞上推力的兩倍； （）（2）圖b活塞上的運(yùn)動速度是圖a活塞運(yùn)動速度的兩倍；（）（3）圖b缸輸出的功率是圖a缸輸出功率的兩倍； （）（4）若考慮損失，圖b缸壓力油的泄漏量大于a缸壓力油的泄漏量。 （）7．實(shí)際的液壓傳動系統(tǒng)中的壓力損失以局部損失為主。 （）8．驅(qū)動液泵的電動機(jī)所需功率應(yīng)比液壓泵的輸出功率大。 （）9．液壓傳動系統(tǒng)的泄漏必然引起壓力損失。 （）10．油液的粘度隨溫度而變化。低溫時油液粘度增大，液阻增大，壓力損失增大；高溫時粘度減小，油液變稀，泄漏增加，流量損失增加。（）36第二章液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)課堂練習(xí)二、選擇1．當(dāng)液壓系統(tǒng)中有幾個負(fù)載并聯(lián)時，系統(tǒng)壓力取決于克服負(fù)載的各個壓力值中的（）A．最小值B．額定值C．最大值D．極限值2．活塞（或液壓缸）的有效作用面積一定時，活塞（或液壓缸）的運(yùn)動速度取決于（）A．液壓缸中油液的壓力B．負(fù)載阻力的大小C．進(jìn)入液壓缸的油液流量D．液壓泵的輸出流量3．在靜止油液中（）A．任意一點(diǎn)所受到的各個方向的壓力不相等B．油液的壓力方向不一定垂直指向承壓表面C．油液的內(nèi)部壓力不能傳遞動力D．當(dāng)一處受到壓力作用時，將通過油液將此壓力傳遞到各點(diǎn)，且其值不變4．油液在截面積相同的直管路中流動時，油液分子之間、油液與管壁之間摩擦所引起的損失是（）

A．沿程損失B．局部損失C．容積損失D．流量損失三、計算1．在習(xí)題圖1-5簡化液壓千斤頂中，手掀力T=294N，大小活塞的面積分別為A2=5×10-3m2，A1=1×10-3m2，忽略損失，試解答下列各題，并在計算末尾填入所用的原理或定義。（1）通過杠桿機(jī)構(gòu)作用在小活塞上的力F1及此時系統(tǒng)壓力p；

(2)大活塞能頂起重物的重量G;（3）大小活塞運(yùn)動速度哪個快？快多少倍？（4）設(shè)需頂起的重物G=19600N時，系統(tǒng)壓力p又為多少？作用在小活塞上的力F1應(yīng)為多少？372．在圖所示液壓傳動系統(tǒng)中，已知：使溢流閥閥芯打開的壓力為2.352×106Pa，液壓泵的輸出流量為4.17×10-4m3/s,活塞有效作用面積為5×10-3m2。若不計損失，試求下列四種情形時系統(tǒng)的壓力px及活塞的運(yùn)動速度v。（假定經(jīng)溢流閥流回油箱的流量為0.833×10-4m3/s）(1)負(fù)載F=9800N;(2)負(fù)載F=14700N;(3)負(fù)載F=0;(4)負(fù)載F=11760N.答案:383-1-3

齒輪泵工作原理與結(jié)構(gòu)內(nèi)嚙合外嚙合齒輪泵是液壓泵中結(jié)構(gòu)最簡單的一種泵，它的抗污染能力強(qiáng)，價格最便宜。因齒輪泵是對稱的旋轉(zhuǎn)體，故允許轉(zhuǎn)速較高。但一般齒輪泵容積效率較低，軸承上不平衡力大，工作壓力不高。齒輪泵的另一個重要缺點(diǎn)是流量脈動大，運(yùn)行時噪聲水平較高，排量不可調(diào)。故在一般機(jī)械上被廣泛使用。39

液壓泵中結(jié)構(gòu)最簡單的一種，且價格便宜，故在一般機(jī)械上被廣泛使用；齒輪泵是定量泵，可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵兩種。1）外嚙合齒輪泵：其的構(gòu)造和動作原理如圖所示。

40外嚙合齒輪泵實(shí)物結(jié)構(gòu)外嚙合齒輪泵412外嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)圖外嚙合齒輪泵由裝在殼體內(nèi)的一對齒輪所組成齒輪兩側(cè)有端蓋罩住，殼體、端蓋和齒輪的各個齒間槽組成了許多密封工作腔。1.外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)421.外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)組成:前、后泵蓋，泵體，一對齒數(shù)、模數(shù)、齒形完全相同的漸開線外嚙合齒輪。432.外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)要點(diǎn)困油現(xiàn)象及其消除措施徑向作用力不平衡泄漏44（1）困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因∵為保證齒輪連續(xù)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，又能夠使吸壓油口隔開，齒輪嚙合時的重合度必須大于1.∴總有兩對輪齒同時嚙合，故在齒向嚙合線間形成一個封閉容積.45（1）困油現(xiàn)象產(chǎn)生原因

b→c容積增大

a→b容積縮小

直到最小a→b容積縮小p↑高壓油從一切可能泄漏的縫隙強(qiáng)行擠出，使軸和軸承受很大沖擊載荷，泵劇烈振動，同時無功損耗增大，油液發(fā)熱。b→c容積增大p↓

形成局部真空，產(chǎn)生氣穴，引起振動、噪聲、汽蝕等?？傊河捎诶в同F(xiàn)象，使泵工作性能不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動、噪聲等，直接影響泵的工作壽命。46

液壓油在漸開線齒輪泵運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，因齒輪相交處的封閉體積隨時間改變，常有一部分的液壓油被封閉在齒間，如圖所示，稱為困油現(xiàn)象，因液壓油不可壓縮將使外接齒輪泵產(chǎn)生極大的震動和噪音，故必須在側(cè)板上開設(shè)卸荷槽，以防止其發(fā)生。將卸荷槽整個向吸油腔側(cè)平移一段距離，效果更好。47（2）徑向作用力不平衡原因：沿圓周從低壓腔到高壓腔，壓力沿旋轉(zhuǎn)方向逐齒遞增。后果：p↑，徑向不平衡力增大，使泵軸彎曲，導(dǎo)致齒頂接觸泵體，產(chǎn)生摩擦；同時也加速軸承的磨損，降低軸承的使用壽命。改善措施：縮小壓油口，以減小壓力油作用面積。增大泵體內(nèi)表面和齒頂間隙，開壓力平衡槽，會使容積效率減小。48（3）端面泄漏及端面間隙的自動補(bǔ)償齒側(cè)泄漏—

約占齒輪泵總泄漏量的5%徑向泄漏—約占齒輪泵總泄漏量的20%～25%端面泄漏*—約占齒輪泵總泄漏量的

75%～80%總之：泵壓力愈高，泄漏愈大。493.內(nèi)嚙合齒輪泵組成:小齒輪、內(nèi)齒環(huán)、月牙形隔板等工作原理:小齒輪帶動內(nèi)齒環(huán)同向異速旋轉(zhuǎn)，左半部分輪齒退出嚙合，形成真空吸油。右半部分輪齒進(jìn)入嚙合，容積減小，壓油。月牙板同兩齒輪將吸壓油口隔開?！瓭u開線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵漸開線內(nèi)嚙合齒輪泵b）擺線內(nèi)嚙合齒輪泵1—轉(zhuǎn)子；2—定子；3—隔板；4—吸油腔；5—壓油腔50擺線齒形內(nèi)嚙合齒輪泵組成:內(nèi)外轉(zhuǎn)子相差一齒且有一偏心距。特點(diǎn):結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，重量輕，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，流量脈動小。但齒形復(fù)雜，加工困難，價格昂貴。514.齒輪泵的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝性好，價格便宜，自吸能力較好，抗污染能力強(qiáng)，而且能耐沖擊性負(fù)載。缺點(diǎn)：流量脈動大，泄漏大，噪聲大，效率低，零件的互換性差，磨損后不易修復(fù)。應(yīng)用：用于環(huán)境差、精度要求不高的場合，低壓場合,通常p<10MPa，如工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械等。52完成齒輪泵的拆裝實(shí)驗(yàn)，觀察齒輪泵的結(jié)構(gòu)正確檢測齒輪泵的工作壓力，分析齒輪泵工作時出油口壓力與負(fù)載之間的關(guān)系，填寫工作任務(wù)單四、任務(wù)實(shí)施

53、

小結(jié)齒輪泵是利用輪齒的嚙合構(gòu)成密封容積的變化，實(shí)現(xiàn)吸油和壓油；齒輪泵的排量不可改變，是定量泵；外嚙合齒輪泵的存在泄漏、徑向力不平衡和困油三種問題；注意：齒輪泵進(jìn)出油口不能反接，泵軸不允許反轉(zhuǎn)，齒輪泵是單向泵。54任務(wù)3-2加工中心液壓系統(tǒng)動力元件的選擇和拆裝實(shí)訓(xùn)（踐）要求：葉片泵的結(jié)構(gòu)、工作特性及應(yīng)用場合正確選擇和拆裝葉片泵能正確檢測葉片泵的工作壓力正確分析葉片泵工作時出油口壓力與負(fù)載之間的關(guān)系數(shù)控加工中心數(shù)控加工中心的主軸進(jìn)給運(yùn)動采用微電子伺服控制，而其他輔助運(yùn)動則采用液壓驅(qū)動，液壓泵作為動力元件向各分支提供穩(wěn)定的液壓能源。由于數(shù)控加工工作的特殊性，正確選擇動力元件是保證整個液壓系統(tǒng)可靠工作的關(guān)鍵。試根據(jù)具體要求，選擇液壓系統(tǒng)的動力元件。一、任務(wù)引入

55在加工中心的液壓系統(tǒng)中，經(jīng)常采用液壓泵作為動力元件，自動地向各分支提供穩(wěn)定的液壓能源，如夾緊回路、滑楔移動回路、機(jī)械手回轉(zhuǎn)缸、刀庫移動換刀等。由于加工工作的特殊性，加工中心的液壓系統(tǒng)工作時，不同于液壓機(jī)，它不需要液壓泵輸出較大的流量，也不需要液壓泵輸出很高的壓力，但是要求液壓泵在工作中噪聲小，工作平穩(wěn)，而齒輪泵工作時噪聲大，小流量供油不穩(wěn)定，因此，齒輪泵用在加工中心中不能很好地滿足工作要求，故在實(shí)際應(yīng)用時，常選擇限壓式變量葉片泵或雙作用葉片泵配蓄能器作為動力元件，大型加工中心則采用柱塞泵為動力元件。數(shù)控加工中心二、任務(wù)分析

56葉片泵的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壓力脈動小，噪音??；結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、流量大；其缺點(diǎn)是：對油液要求高，如油液中有雜質(zhì)，則葉片容易卡死；與齒輪泵相比結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。它廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造中的專用機(jī)床、自動線等中、低壓液壓系統(tǒng)。該泵有兩種結(jié)構(gòu)形式：一種是單作用葉片泵,另一種是雙作用式葉片泵。3-2-1

單作用葉片泵

單作用葉片泵工作原理1—壓油口;2—轉(zhuǎn)子;3—定子;4—葉片;5—吸油口

12345三、相關(guān)知識

57

單作用葉片泵，其工作原理如圖所示，單作用葉片泵由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3和端蓋等組成。定子具有圓柱形內(nèi)表面，定子和轉(zhuǎn)子的間有偏心距e，葉片裝在轉(zhuǎn)子槽中，并可在槽內(nèi)滑動，當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，使葉片緊靠在定子內(nèi)壁。

1.單作用葉片泵的工作原理與結(jié)構(gòu)

58單作用葉片泵，其工作原理如圖所示，單作用葉片泵由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3和端蓋等組成。定子具有圓柱形內(nèi)表面，定子和轉(zhuǎn)子的間有偏心距e，葉片裝在轉(zhuǎn)子槽中，并可在槽內(nèi)滑動，當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，使葉片緊靠在定子內(nèi)壁。

葉片泵葉片槽根部全部通壓力油會帶來以下副作用：定子的吸油腔部被葉片刮研，造成磨損；減少了泵的理論排量；可能引起瞬時理論流量脈動。1.單作用葉片泵的工作原理與結(jié)構(gòu)

59

單作用葉片泵：改變轉(zhuǎn)子與定子的偏心量，即可改變泵的流量，偏心越大，流量越大，如調(diào)成幾乎是同心，則流量接近于零。因此單作用葉片泵大多為變量泵。另外還有一種限壓式變量泵，當(dāng)負(fù)荷小時，泵輸出流量大，負(fù)載可快速移動，當(dāng)負(fù)荷增加時，泵輸出流量變少，輸出壓力增加，負(fù)載速度降低，如此可減少能量消耗，避免油溫上升。1.單作用葉片泵的工作原理與結(jié)構(gòu)

60

當(dāng)負(fù)荷小時，泵輸出流量大，負(fù)載可快速移動，當(dāng)負(fù)荷增加時，泵輸出流量變少，輸出壓力增加，負(fù)載速度降低，如此可減少能量消耗，避免油溫上升。外反饋限壓式變量葉片泵1—轉(zhuǎn)子；2—彈簧預(yù)緊力調(diào)節(jié)螺釘；3—定子；4—滑塊滾針支承5—反饋柱塞；6—流量調(diào)節(jié)螺釘；7—彈簧13456

1.單作用葉片泵的工作原理與結(jié)構(gòu)

61當(dāng)泵的工作壓力所形成的調(diào)節(jié)分力F2小于彈簧預(yù)緊力時，泵的定子環(huán)對轉(zhuǎn)子的偏心距保持在最大值，不隨工作壓力的變化而變，由于泄漏，泵的實(shí)際輸出流量隨其壓力增加而稍有下降，如上圖中AB段。

定量段，變量壓力小于彈簧預(yù)壓力62圖2.10開始變量點(diǎn)變量段，變量壓力大于彈簧預(yù)壓力當(dāng)泵的工作壓力P超過PB后，調(diào)節(jié)分力F2大于彈簧預(yù)緊力，使定子環(huán)向減小偏心距的方向移動，泵的排量開始下降（變量）。改變彈簧預(yù)緊力可以改變曲線的B點(diǎn)；調(diào)節(jié)最大流量調(diào)節(jié)螺釘，可以調(diào)節(jié)曲線的A點(diǎn)。63應(yīng)用執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要有快、慢速運(yùn)動的場合，如：組合機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)、快退等快進(jìn)或快退：用AB段工進(jìn)：用BC段定位夾緊：用AB段或定位夾緊系統(tǒng)夾緊結(jié)束保壓：用C點(diǎn)

64雙作用式葉片泵如圖所示，定子內(nèi)表面近似橢圓，轉(zhuǎn)子和定子同心安裝，有兩個吸油區(qū)和兩個壓油區(qū)對稱布置。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，完成兩次吸油和壓油。雙作用葉片泵大多是定量泵。3-2-2雙作用葉片泵的工作原理與結(jié)構(gòu)

雙作用葉片泵工作原理1—定子;2—壓油口;3—定子;4—葉片;5—吸油口1234565實(shí)際結(jié)構(gòu)2.雙作用葉片泵的工作原理與結(jié)構(gòu)

66

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)67葉片泵的應(yīng)用1.用于中低壓、要求較高的系統(tǒng)中。2.油液粘度要合適，轉(zhuǎn)速不能太低，500～1500rpm。3.要注意油液的清潔，油不清潔容易使葉片卡死。4.通常只能單方向旋轉(zhuǎn)，如果旋轉(zhuǎn)方向錯誤，會造成葉片折斷。68完成葉片泵的拆裝實(shí)驗(yàn)，觀察葉片泵的結(jié)構(gòu)正確檢測齒輪泵的工作壓力，分析葉片泵工作時出油口壓力與負(fù)載之間的關(guān)系，填寫工作任務(wù)單四、任務(wù)實(shí)施

69液壓拉床是用拉刀加工工件各種內(nèi)外成型表面的機(jī)床，如圖3-15所示。拉床主要應(yīng)用于對通孔、平面以及成形表面的加工。雖然拉刀的機(jī)構(gòu)復(fù)雜、成本高，但是其加工效率高、加工精度高而且有較細(xì)的表面粗糙度，因此在機(jī)械加工中占有相當(dāng)重要地位。因拉削時拉床受到的切削力非常大，所以它通常是由液壓驅(qū)動的。那么如何選擇拉床液壓系統(tǒng)的動力元件才能保證較大的切削力呢？一、任務(wù)引入

任務(wù)3-3液壓拉床動力元件的應(yīng)用液壓拉床70拉削時機(jī)床只有拉刀的直線運(yùn)動，它是加工過程的主運(yùn)動。由于需要較大的輸出力來完成拉削任務(wù)，所以該設(shè)備使用了柱塞泵為液壓系統(tǒng)提供壓力油。與齒輪泵和葉片泵相比，柱塞泵能以最小的尺寸和最小的質(zhì)量供給最大的動力，為一種高效泵。該泵輸出壓力高，輸出流量大。潤滑裝置動力元件一般要求體積小，效率高，故一般選擇軸向柱塞泵作為動力元件，而徑向柱塞泵使用較少。在使用軸向柱塞泵時，同樣要求油液要清潔。二、任務(wù)分析

液壓拉床71柱塞泵的工作原理是柱塞在液壓缸內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)吸油和壓油。與齒輪泵和葉片泵相比，該泵能以最小的尺寸和最小的重量供給最大的動力，為一種高效率的泵，但制造成本相對較高，該泵用于高壓、大流量、大功率的場合。它可分為軸向式和徑向式兩種形式。柱塞沿徑向放置的泵稱為徑向柱塞泵，柱塞軸向布置的泵稱為軸向柱塞泵。為了連續(xù)吸油和壓油，柱塞數(shù)必須大于等于3。三、相關(guān)知識3-3-1柱塞泵的工作原理與結(jié)構(gòu)

72軸向柱塞泵：可分為直軸式（圖a）所示）和斜軸式（圖b）所示兩種，該兩種泵都是變量泵，通過調(diào)節(jié)斜盤傾角γ，即可改變泵的輸出流量。

軸向柱塞泵直軸式軸向柱塞泵b）斜軸式軸向柱塞泵

a）

b）1.柱塞泵的工作原理與結(jié)構(gòu)73

徑向柱塞泵：（柱塞運(yùn)動方向與液壓缸體的中心線垂直），又可分為固定液壓缸式和回轉(zhuǎn)液壓缸式兩種。

741.柱塞泵的工作原理與結(jié)構(gòu)徑向柱塞泵：75

柱塞泵特點(diǎn):1）工作壓力高，容積效率高，p＝20～40MPa，Pmax可到100MPa；2）流量大，易于實(shí)現(xiàn)變量；3）主要零件均受壓，使材料的強(qiáng)度得以充分利用，壽命長，單位功率重量小。2.柱塞泵的特點(diǎn)76（1）選擇液壓泵的原則是否要求變量：徑向柱塞泵、軸向柱塞泵、單作用葉片泵是變量泵。工作壓力：柱塞泵壓力31.5MPa；葉片泵壓力6.3MPa,高壓化以后可達(dá)16MPa；齒輪泵壓力2.5MPa，高壓化以后可達(dá)21MPa。工作環(huán)境：齒輪泵的抗污染能力最好。噪聲指標(biāo)：低噪聲泵有內(nèi)嚙合齒輪泵、雙作用葉片泵和螺桿泵，雙作用葉片泵和螺桿泵的瞬時流量均勻。效率：軸向柱塞泵的總效率最高；同一結(jié)構(gòu)的泵，排量大的泵總效率高；同一排量的泵在額定工況下總效率最高。3-3-2液壓泵與電動機(jī)參數(shù)的選用

77（2）液壓泵大小的選用液壓泵的選擇，通常是先根據(jù)對液壓泵的性能要求來選定液壓泵的型式，再根據(jù)液壓泵所應(yīng)保證的壓力和流量來確定它的具體規(guī)格。液壓泵的輸出流量取決于系統(tǒng)所需最大流量及泄漏量，即Q泵≥K流×Q缸式中：Q泵—液壓泵所需輸出的流量，m3/min。

K流—系統(tǒng)的泄漏系數(shù)，取1.1～1.3Q缸—液壓缸所需提供的最大流量，m3/min。若為多液壓缸同時動作，Q缸應(yīng)為同時動作的幾個液壓缸所需的最大流量之和。在P泵、Q泵求出以后，就可具體選擇液壓泵的規(guī)格，選擇時應(yīng)使實(shí)際選用泵的額定壓力大于所求出的P泵值，通?？煞糯?5%。泵的額定流量略大于或等于所求出的Q缸值即可。3-3-2液壓泵與電動機(jī)參數(shù)的選用

78（3）電動機(jī)參數(shù)的選擇驅(qū)動液壓泵所需的電動機(jī)功率可按下式確定：

（KW）式中：PM－電動機(jī)所需的功率，kwp泵－泵所需的最大工作壓力，Pa,Q泵－泵所需輸出的最大流量，m3/min

η－泵的總效率。各種泵的總效率大致為：齒輪泵0.6～0.7，葉片泵0.6～0.75；柱塞泵0.8～0.85。3-3-2液壓泵與電動機(jī)參數(shù)的選用

792025/7/1479例1已知某液壓系統(tǒng)如圖所示，工作時，活塞上所受的外載荷為F=9720N，活塞有效工作面積A＝0.008m2，活塞運(yùn)動速度v=0.04m/s。問應(yīng)選擇額定壓力和額定流量為多少的液壓泵？驅(qū)動它的電機(jī)功率應(yīng)為多少?計算舉例液壓缸3-3-2液壓泵與電動機(jī)參數(shù)的選用

802025/7/1480例2某液壓泵的轉(zhuǎn)速為950r/min，排量為q＝168ml/r在額定壓力29.5Mpa和同樣轉(zhuǎn)速下，測的實(shí)際流量為150l/min，額定工況下的總效率為0.87，求：

1）

泵的理論流量；

2）

泵的容積效率和機(jī)械效率；

3）

泵在額定工況下，所需電機(jī)驅(qū)動功率。計算舉例3-3-2液壓泵與電動機(jī)參數(shù)的選用

81性能外嚙合輪泵雙作用葉片泵限壓式變量葉片泵徑向柱塞泵軸向柱塞泵輸出壓力低壓中壓中壓高壓高壓流量調(diào)節(jié)不能不能能能能效率低較高較高高高輸出流量脈動很大很小一般一般一般自吸特性好較差較差差差對油的污染敏感性不敏感較敏感較敏感很敏感很敏感噪聲大小較大大大小結(jié)液壓系統(tǒng)中常用液壓泵的主要性能一般來說,由于各類液壓泵各自突出的特點(diǎn),其結(jié)構(gòu)、功用和動轉(zhuǎn)方式各不相同,因此應(yīng)根據(jù)不同的使用場合選擇合適的液壓泵。一般在機(jī)床液壓系統(tǒng)中,往往選用雙作用葉片泵和限壓式變量葉片泵;而在筑路機(jī)械、港口機(jī)械以及小型工程機(jī)械中往往選擇抗污染能力較強(qiáng)的齒輪泵;在負(fù)載大、功率大的場合往往選擇柱塞泵。821.液壓泵為容積式泵，是依靠密封工作腔的容積變化而實(shí)現(xiàn)吸油和壓油的。流量大小取決于密封容積變化的大小和次數(shù)，與壓力無關(guān)。2.齒輪泵為中低壓定量泵；葉片泵為中壓泵，單作用式大多為變量泵，雙作用式大多為定量泵。柱塞泵為高壓泵。3.液壓泵選擇：先根據(jù)對泵的性能要求選泵的形式，在根據(jù)工作壓力和流量來確定具體規(guī)格。4.電機(jī)功率：N電=p泵Q泵/1000

5.雙桿活塞缸計算：v=4Q/

(D2-d2)F=p

(D2-d2)/4

單桿活塞缸計算：無桿腔輸入v1=4Q/

D2F=p

D2/4

有桿腔輸入v2=4Q/

(D2-d2)F2=p

(D2-d2))/4

差動聯(lián)接v=4Q/

d2F=p

d2/4小結(jié)83二、選擇1．外嚙合齒輪泵的特點(diǎn)有（）。A．結(jié)構(gòu)緊湊，流量調(diào)節(jié)方便B．價格低廉，工作可靠，自吸性能好C．噪聲小，輸油量均勻D．對油液污染不敏感，泄漏小，主要用于高壓系統(tǒng)2．不能成為雙向變量液壓泵的是（）。A．雙作用式葉片泵B．單作用式葉片泵C．軸向柱塞泵D．徑向柱塞泵一、判斷1．容積式液壓泵輸油量的大小取決于密封容積的大小。 （）2．外嚙合齒輪泵中，輪齒不斷進(jìn)入嚙合的一側(cè)的油腔是吸油腔（）3．單作用式葉片泵只要改變轉(zhuǎn)子中心與定子中心間的偏心距和偏心方向，就能改變輸出流量的大小和輸油方向，成為雙向變量液壓泵。（）4．雙作用式葉片泵的轉(zhuǎn)子每回轉(zhuǎn)一周，每個密封容積完成兩次吸油和壓油。（）5．改變軸向柱塞泵斜盤的傾斜角度大小和傾斜方向，則其成為雙向變量液壓泵。 （）課堂練習(xí)841．液壓泵正常工作須具備哪四個條件？試用外嚙合齒輪泵說明。2．比較雙作用式葉片泵與單作用式葉片泵在結(jié)構(gòu)和工作原理方面的異同。單作用葉片泵:在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個工作空間完成一次吸油和壓油。此外,奇數(shù)葉片的泵的脈動率比偶數(shù)葉片的泵的脈動率小,所以單作用葉片泵的葉片數(shù)均為奇數(shù),一般為13或15片。雙作用葉片泵:當(dāng)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,每個工作空間要完成兩次吸油和壓油。這種葉片泵由于有兩個吸油腔和兩個壓油腔,并且各自的中心夾角是對稱的,所以作用在轉(zhuǎn)子上的油液壓力相互平衡,因此雙作用葉片泵又稱為卸荷式葉片泵,為了要使徑向力完全平衡,密封空間數(shù)(即葉片數(shù))應(yīng)當(dāng)是雙數(shù)。(1)具有若干個密封且又可以周期性變化空間。(2)油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。(3)具有相應(yīng)的配流機(jī)構(gòu)，將吸油腔和排液腔隔開，保證液壓泵有規(guī)律地、連續(xù)地吸、排液體。任務(wù)4-1壓蠟機(jī)執(zhí)行元件的應(yīng)用

雙工位、雙缸液壓蠟?zāi)鹤C(jī)設(shè)有兩個擠蠟缸，液壓系統(tǒng)配有4個液壓油泵。兩個擠蠟缸分別給兩個工位供蠟，兩個工位可按工藝要求分別調(diào)定射蠟壓力，克服了雙工位、單缸壓蠟機(jī)射蠟壓力相互影響的問題。每個工位配有兩個液壓油泵，壓模、進(jìn)模、退模、升模由一個油泵供油；擠蠟由一個油泵專門供油，射蠟壓力可根據(jù)工藝要求調(diào)定。更換蠟缸，采用回轉(zhuǎn)進(jìn)出，操作輕便，定位準(zhǔn)確。那么在壓蠟機(jī)中由什么元件來帶動主軸完成這一運(yùn)動呢？該如何選擇這些元件呢？項(xiàng)目4液壓執(zhí)行元件的應(yīng)用壓蠟機(jī)實(shí)踐要求：

1）掌握液壓缸、液壓馬達(dá)的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和圖形符號。

2）能掌握液壓缸的推力和速度計算方法。

3）能掌握液壓馬達(dá)的參數(shù)計算。

4）能合理選用液壓缸。

5）能進(jìn)行液壓缸簡單故障的分析與排除。一、任務(wù)引入

二、任務(wù)分析

分析上述任務(wù)可知，液壓壓蠟機(jī)要完成工作所需的雙工位運(yùn)動必須靠液壓傳動系統(tǒng)中相關(guān)的元件來帶動，這個元件就是液壓傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。在液壓傳動系統(tǒng)中執(zhí)行元件一般有液壓缸和液壓馬達(dá)兩種，液壓缸將油壓力轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，液壓馬達(dá)將油壓力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。此任務(wù)中需要采用液壓缸作為執(zhí)行元件來帶動主軸產(chǎn)生上下運(yùn)動。壓蠟機(jī)

液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，用來實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動。其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，與杠桿、連桿、齒輪齒條、棘輪棘爪、凸輪等機(jī)構(gòu)配合能實(shí)現(xiàn)多種機(jī)械運(yùn)動，在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。

液壓執(zhí)行元件有液壓缸和液壓馬達(dá)兩種類型，這兩者的不同點(diǎn)在于：液壓缸將液壓能變成直線運(yùn)動或擺動的機(jī)械能，液壓馬達(dá)將液壓能變成連續(xù)旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能。液壓缸又有活塞式、柱塞式和擺動式等形式。三、相關(guān)知識

液壓缸按結(jié)構(gòu)形式的不同，有活塞式、柱塞式、擺動式、伸縮式等形式，其中以活塞式液壓缸應(yīng)用最多。4-1-1液壓缸單作用液壓缸雙作用液壓缸單活塞桿式液壓缸雙活塞桿式液壓缸

活塞式液壓缸有雙桿式和單桿式兩種。按其安裝方式的不同，又有缸體固定式（缸固式）和活塞桿固定式（桿固式）兩種。伸縮式液壓缸1．液壓缸的分類

活塞式液壓缸在機(jī)床中應(yīng)用較廣，但缸筒內(nèi)孔精度要求高，行程較長時加工困難，此時宜采用柱塞式液壓缸。如圖(a)所示，它由缸筒1、柱塞2、導(dǎo)向套和缸蓋3等零件組成。柱塞和缸筒內(nèi)壁不接觸，運(yùn)動時由缸蓋上的導(dǎo)向套來導(dǎo)向，因此缸筒內(nèi)孔不需精加工、工藝性好、結(jié)構(gòu)簡單、成本低，常用于行程很長的龍門刨床、導(dǎo)軌磨床和大型拉床等設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。柱塞式液壓缸是單作用液壓缸，它的回程要靠自重力（垂直放置時）或其它外力（如彈簧力）來完成。為了獲得雙向運(yùn)動，柱塞式液壓缸常成對使用（如圖（c）所示）。雙桿缸運(yùn)動范圍:受安裝方式影響雙桿液壓缸的特點(diǎn)和應(yīng)用①根據(jù)不同的要求，兩活塞桿的直徑可以相等，也可以不相等。兩直徑相等時，由于活塞兩端的有效作用面積相同，因此，在供油壓力p和流量qv相同情況下，往復(fù)運(yùn)動的速度相等、推力相等。②固定缸體時（實(shí)心雙活塞桿液壓缸），工作臺的往復(fù)運(yùn)動范圍約為有效行程L的3倍；固定活塞桿時,工作臺往復(fù)運(yùn)動的范圍約為有效行程L的2倍。③活塞與缸體之間采用間隙密封，結(jié)構(gòu)簡單，摩擦阻力小，但內(nèi)泄漏較大，僅適于工作臺運(yùn)動速度較高的場合。雙活塞桿液壓缸常用于工作臺往返運(yùn)動速度相同（兩活塞桿直徑相等），推力不大的場合。缸體固定的液壓缸，因運(yùn)動范圍大，占地面積較大，一般用于小型機(jī)床或液壓設(shè)備；活塞桿固定的液壓缸則因運(yùn)動范圍不大，占地面積較小，常用于中型或大型機(jī)床或液壓設(shè)備。1．液壓缸的分類單桿液壓缸的特點(diǎn)和應(yīng)用單桿液壓缸與雙桿液壓缸比較，具有如下特點(diǎn)：①工作臺往復(fù)運(yùn)動速度不相等圖為雙作用式單活塞桿液壓缸工作原理圖。A1為活塞左側(cè)有效作用面積，A2為活塞右側(cè)有效作用面積。由液壓泵輸入油缸的流量為qv,壓力為p。1．液壓缸的分類當(dāng)無桿腔進(jìn)油時活塞運(yùn)動速度v1及推力F1為：當(dāng)有桿腔進(jìn)油時活塞運(yùn)動速度v2及推力F2為：

比較上述各式，可以看出：v2＞v1，F(xiàn)1＞F2，液壓缸往復(fù)運(yùn)動時的速度比為：=由上述公式分析得知：若有效作用面積大，則推力大、速度慢；反之，若有效作用面積小，則推力小、速度快。

改變管路連接方法，使單活塞桿液壓缸左右兩油腔同時輸入壓力油。由于活塞兩側(cè)的有效作用面積A1，A2不相等，因此作用于活塞兩側(cè)的推力不等，存在推力差。在此推力差的作用下，活塞向有活塞桿一側(cè)方向運(yùn)動，而有活塞桿一側(cè)油腔排出的油液不流回油箱，而是同液壓泵輸出的油液一起進(jìn)入無活塞桿一側(cè)油腔，使活塞向有活塞桿一側(cè)方向運(yùn)動速度加快。這種兩腔同時輸入壓力油，利用活塞兩側(cè)有效作用面積差進(jìn)行工作的單活塞桿液壓缸稱為差動液壓缸。

單活塞桿液壓缸常用于慢速工作進(jìn)給和快速退回的場合。采用差動連接時可滿足實(shí)現(xiàn)快進(jìn)（v3）、工進(jìn)（v1）、快退（v2）的工作循環(huán),具體推導(dǎo)公式見后。在金屬切削機(jī)床和其他液壓系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。

擺動式液壓缸是一種輸出轉(zhuǎn)矩并實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動的液壓執(zhí)行元件，又稱擺動式液壓馬達(dá)或回轉(zhuǎn)液壓缸。常有單葉片式和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)形式，如圖所示。它由葉片軸1、缸體2、定子塊3和回轉(zhuǎn)葉片4等零件組成，定子塊固定在缸體上，葉片和葉片軸（轉(zhuǎn)子）連接在一起。當(dāng)油口A、B交替輸入壓力油時，葉片帶動葉片軸作往復(fù)擺動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。擺動式液壓缸結(jié)構(gòu)緊湊、輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封性較差，一般只用于機(jī)床和工夾具的的夾緊裝置、送料裝置、轉(zhuǎn)位裝置、周期性進(jìn)給機(jī)構(gòu)等中低壓系統(tǒng)以及工程機(jī)械中。擺動式液壓缸齒條液壓缸齒條液壓缸又稱無桿式液壓缸，它由帶有一根齒條桿的兩個柱塞缸1和一套齒輪齒條傳動機(jī)構(gòu)2組成，如圖1所示。壓力油推動柱塞左、右往復(fù)直線運(yùn)動時，經(jīng)齒條桿推動齒輪軸往復(fù)轉(zhuǎn)動，齒輪便驅(qū)動工作部件作周期性的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。齒條缸多用于自動線、組合機(jī)床等的轉(zhuǎn)位或分度機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)中。增力缸兩缸左腔時，推動串聯(lián)活塞一起向右移動，兩缸右腔的油液同時回油。增力缸適用于液壓推力要求很大，而徑向安裝尺寸又受到限制，軸向長度允許增加的場合使用。其它液壓缸

增壓缸

增壓缸又稱增壓器。它能將輸入的低壓液體（或氣體）轉(zhuǎn)換為高壓或超高壓液體輸出，供液壓系統(tǒng)中的高壓支路使用。它有單作用和雙作用兩種結(jié)構(gòu)形式。圖所示為單作用增壓缸的工作原理圖。它由大缸1、小缸3和連成一體的大小活塞2組成。大缸為低壓缸，小缸為高壓缸，工作行程時，低壓液體由A口進(jìn)入大缸推動增壓缸的大活塞，大活塞帶動與其連成一體的小活塞向右運(yùn)動，C口回油，使小缸中預(yù)先充滿的待增壓液體增壓后，經(jīng)B口輸出流入高壓支路；返回行程時，低壓液體由C口進(jìn)入，A口回油，活塞向左運(yùn)動，使待增壓液體經(jīng)單向閥4吸入高壓腔，以備再次輸出。單作用增壓缸結(jié)構(gòu)簡單，但只能在活塞一次行程中連續(xù)地輸出高壓液體。2.液壓缸的結(jié)構(gòu)

雙作用單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)圖l—

缸底；2—

卡鍵；3、5、9、11—

密封圈；4—

活塞；6—

缸筒；7—

活塞桿；8—

導(dǎo)向套；10—

缸蓋；12—

防塵圈；13—

耳軸

單活塞桿液壓缸主要由缸底1、缸筒6、缸蓋10、活塞4、活塞桿7和導(dǎo)向套8等組成。缸筒一端與缸底焊接，另一端與缸蓋采用螺紋連接。活塞與活塞桿采用卡鍵連接。為了保證液壓缸的可靠密封，在相應(yīng)部位設(shè)置了密封圈3、5、9、11和防塵圈12。

缸筒是液壓缸的主體，其內(nèi)孔一般采用鏜削、絞孔、滾壓或珩磨等精密加工工藝制造，要求表面粗造度在0.1

m～0.4

m。

端蓋裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因此，端蓋及其連接件都應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。

導(dǎo)向套對活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用，有些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用端蓋孔導(dǎo)向。

缸筒，端蓋和導(dǎo)向套的材料選擇和技術(shù)要求可參考液壓設(shè)計手冊。缸筒與端蓋的連接

缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)（2）半環(huán)式連接，分為外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩種連接形式。

(1）法蘭式連接（3）螺紋式連接外螺紋連接內(nèi)螺紋連接（5）焊接式連接（4）拉桿式連接活塞組件

活塞組件由活塞、密封件、活塞桿和連接件等組成?；钊c活塞桿的連接形式

如圖所示，活塞與活塞桿的連接最常用的有螺紋連接和半環(huán)連接形式，除此之外還有整體式結(jié)構(gòu)、焊接式結(jié)構(gòu)、錐銷式結(jié)構(gòu)等。

1一活塞桿；2一活塞；3一密封圈；4一彈簧圈；5一螺母1一卡鍵；2一套環(huán)；3一彈簧卡圈

活塞裝置主要用來防止液壓油的泄漏。對密封裝置的基本要求是具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動提高密封性。除此以外，摩擦阻力要小，耐油。油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V形、Y形及組合式等數(shù)種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨脂等。

（1）O形密封圈O形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封。與唇形密封圈相比，運(yùn)動阻力較大，作運(yùn)動密封時容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，故一般不單獨(dú)用于油缸運(yùn)動密封。密封裝置

（1）O形密封圈O型密封圈的結(jié)構(gòu)原理（a）普通型（b）有擋板型

O形圈密封的原理：任何形狀的密封圈在安裝時，必須保證適當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，過小不能密封，過大則摩擦力增大，且易于損壞。因此，安裝密封圈的溝槽尺寸和表面精度必須按有關(guān)手冊給出的數(shù)據(jù)嚴(yán)格保證。在動密封中，當(dāng)壓力大于10MPa時，O形圈就會被擠入間隙中而損壞，為此需在O形圈低壓側(cè)設(shè)置聚四氟乙烯或尼龍制成的擋圈，雙向受高壓時，兩側(cè)都要加擋圈。

（a）普通型（b）有擋板型O型密封圈的結(jié)構(gòu)原理

V形圈的截面為V形，如圖所示，V形密封裝置是由壓環(huán)、V形圈和支承環(huán)組成。當(dāng)工作壓力高于10MPa時，可增加V形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時，V形圈的開口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)。（2）V形密封圈a)壓環(huán)b)V型圈c)支承環(huán)

V形密封圈Y形密封圈的截面為Y形，屬唇形密封圈。它是一種摩擦阻力小、壽命較長的密封圈，應(yīng)用普遍。Y形圈主要用于往復(fù)運(yùn)動的密封。根據(jù)截面長寬比例的不同，Y形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式，如圖所示為寬斷面Y形密封圈。（3）Y（Yx）形密封圈

Y形密封圈

Y形密封圈Y形圈安裝時，唇口端面應(yīng)對著液壓力高的一側(cè)。當(dāng)壓力變化較大，滑動速度較高時，要使用支承環(huán)，以固定密封圈，如圖所示。緩沖裝置

為了防止這種危害，保證安全，應(yīng)采取緩沖措施，對液壓缸運(yùn)動速度進(jìn)行控制。

當(dāng)液壓缸帶動質(zhì)量較大的部件作快速往復(fù)運(yùn)動時，由于運(yùn)動部件具有很大的動能，因此當(dāng)活塞運(yùn)動到液壓缸終端時，會與端蓋碰撞，而產(chǎn)生沖擊和噪聲。這種機(jī)械沖擊不僅引起液壓缸的有關(guān)部分的損壞，而且會引起其它相關(guān)機(jī)械的損傷。緩沖裝置

液壓缸緩沖裝置

當(dāng)活塞移至端部，緩沖柱塞開始插入缸端的緩沖孔時，活塞與缸端之間形成封閉空間，該腔中受困擠的剩余油液只能從節(jié)流小孔或緩沖柱塞與孔槽之間的節(jié)流環(huán)縫中擠出，從而造成背壓迫使運(yùn)動柱塞降速制動，實(shí)現(xiàn)緩沖。排氣裝置

液壓傳動系統(tǒng)往往會混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動、爬行或前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)重時會使系統(tǒng)不能正常工作。

因此，設(shè)計液壓缸時，必須考慮空氣的排除。

對于速度穩(wěn)定性要求較高的液壓缸和大型液壓缸，常在液壓缸的最高處設(shè)置專門的排氣裝置，如排氣塞、排氣閥等。當(dāng)松開排氣塞或閥的鎖緊螺釘后，低壓往復(fù)運(yùn)動幾次，帶有氣泡的油液就會排出，空氣排完后擰緊螺釘，液壓缸便可正常。3、液壓缸的參數(shù)計算

液壓缸缸體固定，液壓油從A口進(jìn)入作用在活塞上，產(chǎn)生一推力F，通過活塞桿以克服負(fù)荷W，活塞以速度υ向前推進(jìn)，同時將活塞桿側(cè)內(nèi)的油液通過B口流回油箱。相反，如高壓油從B口進(jìn)入，則活塞后退。液壓缸的工作原理3、液壓缸的參數(shù)計算速度和流量若忽略泄漏，則速度和流量的關(guān)系如下：

q=Avv=q/A式中：q—

液壓缸的輸入流量（m3/s或L/min,L=1×10－3m3）

A—

液壓缸活塞上有效工作面積

v—

活塞移動速度通?；钊瞎ぷ饔行娣e是固定的，活塞的速度取決于輸入液壓缸的流量，又由理論上可知，速度和負(fù)載無關(guān)。推力和壓力

推力F是壓力為p的液壓油作用在工作有效面積為A的活塞上，以平衡負(fù)載W，若液壓缸回油接油箱，則P=0，故：

F=W=p×A(N)式中：p—液壓缸的工作壓力（MPa）

A—液壓缸活塞上有效工作面積（mm2）推力F可看成是液壓缸的理論推力，因?yàn)榛钊挠行娣e固定，故壓力取決于總負(fù)載。

圖示為單桿活塞的另一種聯(lián)結(jié)方式。它把右腔的回油管道和左腔的進(jìn)油管道接通。這種聯(lián)結(jié)方式稱為差動聯(lián)結(jié)?；钊斑M(jìn)的速度υ及推力F為：

故：

顯然，差動聯(lián)結(jié)時活塞運(yùn)動速度較快，產(chǎn)生的推力較小。所以差動聯(lián)結(jié)常用于空載快進(jìn)場合。4-1-2液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，它是液壓設(shè)備執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的執(zhí)行元件。從工作原理上講，它與液壓泵是可逆的，但由于功用不同，它們的實(shí)際結(jié)構(gòu)有所差別，本節(jié)僅作簡要介紹。1、液壓馬達(dá)的分類液壓馬達(dá)與液壓泵一樣，按其結(jié)構(gòu)形式分仍有齒輪式、葉片式和柱塞式；按其排量是否可調(diào)仍有定量式和變量式。2、液壓馬達(dá)的工作原理和圖形符號葉片式液壓馬達(dá)工作原理圖及液壓馬達(dá)圖形符號三、液壓馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上與液壓泵的差異（1）液壓馬達(dá)是依靠輸入壓力油來啟動的，密封容腔必須有可靠的密封。（2）液壓馬達(dá)往往要求能正、反轉(zhuǎn)，因此它的配流機(jī)構(gòu)應(yīng)該對稱，進(jìn)出油口的大小相等。（3）液壓馬達(dá)是依靠泵輸出壓力來進(jìn)行工作的，不需要具備自吸能力。（4）液壓馬達(dá)要實(shí)現(xiàn)雙向轉(zhuǎn)動，高低壓油口要能相互變換，故采用外泄式結(jié)構(gòu)。（5）液壓馬達(dá)應(yīng)有較大的啟動轉(zhuǎn)矩，為使啟動轉(zhuǎn)矩盡可能接近