1、液壓基礎(chǔ)培訓(xùn)講解,1,主要課程,液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí) 液壓元件介紹 液壓基本回路 節(jié)流調(diào)速與容積調(diào)速,本教程供有一定基礎(chǔ)知識(shí)的專業(yè)人士使用,2,液壓傳動(dòng),液壓傳動(dòng)以液體為工作介質(zhì)，利用液 體壓力傳遞和控制能量的傳動(dòng),3,液壓傳動(dòng)的工作原理,壓力相等：p1=p2 F1/A1=F2/A2 ，或：F1/F2=A1/A2,帕斯卡定律“平衡液體內(nèi)某一點(diǎn)的液體壓強(qiáng)等值地傳遞到液體內(nèi)各處”,液壓傳動(dòng)之,4,液壓傳動(dòng)的工作原理,壓力相等：p1=p2 F1/A1=F2/A2 ，或：F1/F2=A1/A2,容積相等：W1=W2 A1L1=A2L2 或 L1/L2=A2/A1,同樣時(shí)間段t內(nèi)： v1/v2=A2/A1,

2、v1 =L1/t,v2 =L2/t,液壓傳動(dòng)之,5,液壓傳動(dòng)的發(fā)展史,第一階段： 液壓傳動(dòng)從17世紀(jì)帕斯卡提出靜壓傳遞原理、1795年世界上第一臺(tái)水壓機(jī)誕生，已有200多年的歷史，但由于沒有成熟的液壓傳動(dòng)技術(shù)和液壓元件，且工藝制造水平低下，發(fā)展緩 慢，幾乎停滯。,液壓傳動(dòng)之,6,液壓傳動(dòng)的發(fā)展史,第二階段：上世紀(jì)30年代，由于工藝制造水平提高，開始生產(chǎn)液壓元件，并首先應(yīng)用于機(jī)床。,液壓傳動(dòng)之,7,液壓傳動(dòng)的發(fā)展史,第三階段：上世紀(jì)50、60、70年代，工藝水平有了很大提高，液壓也迅速發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域：從藍(lán)天到水下，從軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)，到處都有流體傳動(dòng)與控制技術(shù),液壓傳

3、動(dòng)之,8,應(yīng)用舉例,如：火炮跟蹤、飛機(jī)和導(dǎo)彈的動(dòng)、炮塔穩(wěn)定、海底石油探測平臺(tái)固定、煤礦礦井支承、礦山用的風(fēng)鉆、火車的剎車裝置、液壓裝載、起重、挖掘、軋鋼機(jī)組、數(shù)控機(jī)床、多工位組合機(jī)床、全自動(dòng)液壓車床、液壓機(jī)械手等。,液壓傳動(dòng)之,9,液壓傳動(dòng)的發(fā)展之國內(nèi)篇,我國液壓技術(shù)從上世紀(jì)60年代開始發(fā)展較快，新產(chǎn)品研制開發(fā)和先進(jìn)國家不差上下，但其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于同期發(fā)展的日本，主要由于工藝制造水平跟不上去，制造比較困難，材料性能不能滿足設(shè)計(jì)需要，影響了我國流體傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。,液壓傳動(dòng)之,10,液壓傳動(dòng)的發(fā)展趨勢,目前，流體傳動(dòng)技術(shù)正在向著高壓、 高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪聲、低能耗、經(jīng)

4、久耐用、高度集成化方向發(fā)展，向著用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)電一體化方向發(fā)展。 總之：流體技術(shù)+電氣控制計(jì)算機(jī)控制結(jié)合,液壓傳動(dòng)之,11,最簡單的液壓傳動(dòng)裝置,12,液壓傳動(dòng)的組成,動(dòng)力裝置液壓泵。將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體或氣體的壓力能，作為系統(tǒng)供油能源或氣源裝置。 執(zhí)行裝置 液壓缸（或馬達(dá)）。將流體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，而對負(fù)載作功 控制調(diào)節(jié)裝置各種液壓控制閥。用以控制流體的方向、壓力和流量，以保證執(zhí)行元件完成預(yù)期的工作任務(wù)。 輔助裝置油箱、油管、濾油器、壓力表、冷卻器、分水濾水器、油霧器、消聲器、管件、管接頭和各種信號(hào)轉(zhuǎn)換器等 ，創(chuàng)造必要條件，保證系統(tǒng)正常工作。 工作介質(zhì) 液壓油或壓縮空氣 ，作為

5、傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的載體。,液壓傳動(dòng)之,13,液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn),力大無窮單位質(zhì)量輸出功率大，容易獲得大的力和力矩。一個(gè)小小的千斤頂可以頂起一倆載重汽車； 操縱控制方便，易于實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速而且調(diào)速范圍大,可以達(dá)100：1至2000：1； 可以簡便地與電控部分組成電液一體的傳動(dòng)、控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。,液壓傳動(dòng)之,14,液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn),泄漏內(nèi)泄和外泄，不易保持嚴(yán)格的傳動(dòng)比，造成污染 對溫度變化敏感溫度的變化引起粘度變化，并影響其工作性能,液壓傳動(dòng)之,15,工作介質(zhì),液體是液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)。最常用的是石油型工作介質(zhì)，石油型工作介質(zhì)：普通液壓油、抗磨液壓油、低溫液壓油、高粘度指數(shù)液壓油、機(jī)械油和其它專用液壓油

6、。此外，還有乳化型工作介質(zhì)和合成型工作介質(zhì)。 液壓油除了作為能量傳遞的工作介質(zhì)外，還兼有潤滑和冷卻的作用。 工作介質(zhì)的性質(zhì)： 密度單位體積液體的質(zhì)量，=m/v kg/m3 =880kg/m 3左右 壓縮性體積隨壓強(qiáng)的變化而變化，但變化不大，通常忽略，礦物油型液壓油體積變化規(guī)律為：隨壓力的增大而體積減小。 粘性液體在外力作用下流動(dòng)時(shí),由于液體分子間的內(nèi)聚力和液體分子與壁面間的附著力,導(dǎo)致液體分子間相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力,這種特性稱為粘性?；? 液體流動(dòng)流層之間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì).,液壓傳動(dòng)之,16,工作介質(zhì),牛頓液體內(nèi)摩擦定律 液層間的內(nèi)摩擦力與液層接觸面積及液層之間的速度成正比。 粘性 衡量

7、粘性大小的物理量 動(dòng)力粘度:在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。用表示，單位帕.秒(Pa.s) 運(yùn)動(dòng)粘度：液體的動(dòng)力粘度與其密度的比值， = / （m2/S）在液壓傳動(dòng)中習(xí)慣用運(yùn)動(dòng)粘度表示液體的粘度。液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)的粘度等級是以40時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的中心值來劃分的。 單位1m2/S = 104St（斯） =106 CSt（厘斯） 老牌號(hào)20號(hào)液壓油，指這種油在50 時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度為20 cst。 新牌號(hào)LHL32號(hào)液壓油，指這種油在 40時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度為32cst。,液壓傳動(dòng)之,17,工作介質(zhì),其它性質(zhì) 液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)的還有其它一些性質(zhì)，如穩(wěn)定性（熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性

8、、剪切穩(wěn)定性等）、抗泡沫性、抗乳化行、防銹性、潤滑性以及相容性（對所接觸的金屬、密封材料、涂料等作用程度）等，都對它的選擇和使用有重要影響。 液壓傳動(dòng)對工作介質(zhì)的要求 不同的工作機(jī)械、不同的工況對工作介質(zhì)的要求有很大的不同。為了很好地傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)應(yīng)具備如下性能：,液壓傳動(dòng)之,18,工作介質(zhì)選擇,工作介質(zhì)應(yīng)具備如下性能： （1）合適的粘度和良好的粘溫特性； （2）良好的潤滑性； （3）純凈度好，雜質(zhì)少； （4）對系統(tǒng)所用金屬及密封件材 料有良好的相容性。 （5）對熱、氧化水解都有良好穩(wěn)定性，使用壽命長； （6）抗泡沫性、抗乳化性和防銹性好，腐蝕性?。?（7）比熱和傳熱系數(shù)大，

9、體積膨脹系數(shù)小，閃點(diǎn)和 燃點(diǎn)高，流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低。 （凝點(diǎn) 油液完全失去其流動(dòng)性的最高溫度） （8）對人體無害，對環(huán)境污染小，成本低，價(jià)格便宜 總之：粘度是第一位的,液壓傳動(dòng)之,19,流體動(dòng)力學(xué)（選修）,理想液體、穩(wěn)定流動(dòng) 1 理想液體：假設(shè)既無粘性又沒壓縮性的液體 2 穩(wěn)定流動(dòng)：流動(dòng)液體中任一點(diǎn)的F、V和 都不隨時(shí)間而變化流動(dòng)。,液壓傳動(dòng)之,20,流線、流管和流束,1 流線某一瞬時(shí)液流中各處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一 條條曲線 2 流束通過某截面上所有各點(diǎn)作出的流線集合 構(gòu)成流束 3 過流斷面流束中所有與流線正交的截面 （垂直于液流流向的橫斷面）,液壓傳動(dòng)之流體動(dòng)力學(xué)（選修）,21,流量和平均流速,流

10、量：液體單位時(shí)間內(nèi)流過某一過流斷面液體體積 Q 單位為l/min 平均流速過流斷面上各點(diǎn)均勻分布假想流速 Q = vA = A udA v = Q/A,液壓傳動(dòng)之流體動(dòng)力學(xué)（選修）,22,應(yīng)用舉例,A v v = Q/A Q = 0 v = 0 Q Q v Q v 結(jié)論：液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度取決于進(jìn)入液壓 缸的流量，并且隨著流量的變化而 變化。,液壓傳動(dòng)之流體動(dòng)力學(xué)（選修）,液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度,23,流體動(dòng)力學(xué),連續(xù)性原理理想液體在管道中恒定流動(dòng)時(shí)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，液體在管道內(nèi)既不能增多，也不能減少，因此單位時(shí)間內(nèi)流入液體的質(zhì)量應(yīng)恒 等于流出液體的質(zhì)量。,液壓傳動(dòng)之,連續(xù)性方程質(zhì)量守恒定律在流體力

11、學(xué)中的應(yīng)用,24,連續(xù)性方程 m1 = m2 1u1dA1dt = 2 u2dA2dt 若忽略液體可壓縮性 1=2 = u1dA1 = u2dA2 A u1dA1 = A u2dA2 則 v1A1 = v 2A2 或 Q = vA = 常數(shù) 結(jié)論：液體在管道中流動(dòng)時(shí)，流過各個(gè)斷面的流 量是相等的，因而流速和過流斷面成反比。,連續(xù)性方程,液壓傳動(dòng)之流體動(dòng)力學(xué)（選修）,25,伯努利方程 能量守恒定律在流體力學(xué)中的應(yīng)用,能量守恒定律：理想液體在管道中穩(wěn)定流 動(dòng)時(shí)，根據(jù)能量守恒定律， 同一管道內(nèi)任一截面上的總 能量應(yīng)該相等。 或：外力對物體所做的功應(yīng)該等 于該物體機(jī)械能的變化量。,液壓傳動(dòng)之流體動(dòng)力學(xué)

12、（選修）,26,理想液體伯努利方程,1 外力對液體所做的功 W = p1A1v1dt - p2A2v2dt = (p1-p2) V 2 機(jī)械能的變化量 位能的變化量： Ep = mgh = g V (z2 - z1) 動(dòng)能的變化量： Ek = mv2/2 =V(v22 - v21)/2 根據(jù)能量守恒定律，則有：W = Ep + Ek (p1-p2) V= g V (z2-z1) +V(v22-v21)/2 整理后得單位重量理想液體伯努利方程為： p1 +g Z1 +v12 / 2 = p2+g Z2 +v22/2 或 p/g +Z+ v2 /2g= C（c為常數(shù)）,液壓傳動(dòng)之流體動(dòng)力學(xué)（選修）

13、,27,理想液體伯努利方程的物理意義,在密閉管道內(nèi)作恒定流動(dòng)的理想液體具有三種形式的能量，即壓力能、位能和動(dòng)能。在流動(dòng)過程中，三種能量之間可以互相轉(zhuǎn)化，但各個(gè)過流斷面上三種能量之和恒為定值。,液壓傳動(dòng)之流體動(dòng)力學(xué)（選修）,28,動(dòng)量方程 動(dòng)量定理在流體力學(xué)中的應(yīng)用,動(dòng)量定理：作用在物體上的外力等于物體單位時(shí) 間內(nèi)動(dòng)量的變化量。 即 F = d（mv）/dt 考慮動(dòng)量修正問題，則有： F =q(2v2-1v1) 層流 =1.33 紊流 = 1,液壓傳動(dòng)之流體動(dòng)力學(xué)（選修）,29,動(dòng)量方程,X向動(dòng)量方程： Fx = q (2v 2x-1v1x) X向穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力 ： Fx= -Fx = q (1v1

14、x-2v2x) 結(jié)論：作用在滑閥閥芯上的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力總 是力圖使閥口關(guān)閉。,液壓傳動(dòng)之流體動(dòng)力學(xué)（選修）,30,管路中液體的壓力損失, 實(shí)際液體具有粘性 流動(dòng)中必有阻力，為克服阻力，須消 耗能量，造成能 量損失(即壓力損失） 分類：沿程壓力損失、局部壓力損失 層 流： 液體的流動(dòng)是分層的，層與層之 間互不干擾 。 紊流（紊流（湍流）：液體流動(dòng)不分層， 做混雜紊亂流動(dòng)。,液壓傳動(dòng)之流體動(dòng)力學(xué)（選修）,31,管路中的壓力損失,沿程壓力損失（粘性損失）：液體沿等徑直管流動(dòng)時(shí)，由于液體的 粘性摩擦和質(zhì) 點(diǎn)的相互擾動(dòng)作用，而產(chǎn)生的壓力損失。 沿程壓力損失原因 內(nèi)摩擦因粘性，液體分子間摩擦 外摩擦液體與管壁

15、間 局部壓力損失：液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突變截面以及閥口 濾網(wǎng)等局部裝置時(shí)，液流會(huì)產(chǎn)生旋渦，并發(fā)生強(qiáng)烈的紊動(dòng)現(xiàn)象，由此而產(chǎn)生的損失稱為局部損失。 局部壓力損失原因：碰撞、旋渦（突變管、彎 管)產(chǎn)生附加摩擦 附加摩擦 只有紊流時(shí)才有，是由于分子作橫向運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的 摩擦，即速度分布規(guī)律改變，造成液體 的附加摩擦。 pf = p = 128lq/(d2 ）結(jié)論：液流沿圓管作層流運(yùn)動(dòng)時(shí)，其沿程壓力損失與管長、流速、粘度成正比，而與管徑的平方成反比 pv = v2/2,液壓傳動(dòng)之流體動(dòng)力學(xué)（選修）,32,泵,動(dòng)力元件泵 動(dòng)力元件起著向系統(tǒng)提供動(dòng)力源的作用，是系統(tǒng)不可缺少的核心元件。液壓系統(tǒng)是以液壓泵

16、作為向系統(tǒng)提供一定的流量和壓力的動(dòng)力元件，液壓泵將原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)或內(nèi)燃機(jī)）輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為工作液體的壓力能，是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。,液壓動(dòng)力元件介紹泵,液壓泵的工作原理：是依靠密封容積變化來實(shí)現(xiàn)泵的吸油、泵油。,33,泵的性能參數(shù),1.壓力工作壓力：液壓泵實(shí)際工作時(shí)輸出的壓力稱為工作壓力。工作壓力取決于外負(fù)載的大小和排油管路的壓力損失，而泵的流量無關(guān)。 額定壓力：液壓泵在正常工作條件下，按照試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱為泵的額定壓力。 最高允許壓力：在超過額定壓力的條件下，根據(jù)試驗(yàn)規(guī)定，允許泵短暫運(yùn)行的最高壓力值，稱為泵的最高允許壓力。 2.排量和流量排量V：液壓泵每運(yùn)轉(zhuǎn)一周，由其密封容積

17、幾何尺寸變化計(jì)算而得出的排出液體的體積叫泵的排量。 流量*，流量：泵在單位時(shí)間內(nèi)排出的液體的體積。理論流量、實(shí)際流量。 3.功率和效率（1）液壓泵的功率損失有容積損失和機(jī)械損失兩部分： .容積損失容積損失是指液壓泵在流量上的損失，液壓泵的實(shí)際輸出流量總是小于理論流量（原因：泄漏）； .機(jī)械損失是指液壓泵在扭矩上的損失。,液壓動(dòng)力元件介紹泵,34,泵的性能參數(shù),（2）液壓泵的功率 .輸入功率i是指液壓泵主軸上的機(jī)械功率。iTi .輸出功率液壓泵的輸出功率是指液壓泵在工作過程中實(shí)際吸壓油口間的壓差和輸出流量的乘積，即 .液壓泵的總效率液壓泵的總效率是指液壓泵的實(shí)際輸出功率與輸入功率的比值，即=P/

18、ivm,液壓動(dòng)力元件介紹泵,35,泵的分類,液壓泵按照其結(jié)構(gòu)形式分為：齒輪泵、葉片泵、柱塞泵 按照其變量形式分為：變量泵和定量泵 按照壓力級別分為：低壓泵、中高壓泵、超高壓泵等,液壓動(dòng)力元件介紹泵,36,泵的噪聲,液壓泵產(chǎn)生噪聲的原因： （1）泵的流量脈動(dòng)和壓力脈動(dòng)，造成泵構(gòu)件的振動(dòng)； （2）泵的工作腔從吸油腔突入和壓油腔相通，或從壓油腔突然和吸油腔相通時(shí)，產(chǎn)生的流量和壓力突變，對噪音的影響甚大； （3）空穴現(xiàn)象當(dāng)泵的吸油腔的壓力小于油液所在溫度下的空分離壓時(shí)，溶解在油液中的空氣要析出變成氣泡，這種帶有氣泡的油液進(jìn)入高壓腔時(shí)，氣泡被擊破，形成局部的高頻壓力沖擊，從而引起噪聲； （4）泵內(nèi)流道具

19、有截面突然擴(kuò)大和收縮、急拐彎，通到截面過小兒導(dǎo)致液體紊流、漩渦、噴流，使噪聲加大； （5）由于機(jī)械原因，入轉(zhuǎn)動(dòng)部分不平衡、軸承不良、泵軸的彎曲等機(jī)械振動(dòng)引起的機(jī)械噪聲。,液壓動(dòng)力元件介紹泵,37,降低泵噪聲的措施,方法： （1）消除液壓泵內(nèi)部油壓的急劇變化； （2）為吸收液壓泵的流量及壓力脈動(dòng)，可以在液壓泵的出口裝置消聲器； （3）給泵加裝減震器； （4）壓油管的一段使用高壓軟管，對泵的管路的連接進(jìn)行隔振； （5）防止泵產(chǎn)生空穴現(xiàn)象，可以采用直徑比較大的吸油管，減小管道局部阻力，采用大容量的吸油過濾器，防止油液中混入空氣，合理設(shè)計(jì)液壓泵，提高零部件的剛度。,液壓動(dòng)力元件介紹泵,38,馬達(dá),馬達(dá)

20、：習(xí)慣上指輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元件，將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的機(jī)械裝置。 馬達(dá)和泵的相似性及區(qū)別： 馬達(dá)和泵在結(jié)構(gòu)上具有相似性：密閉而又可以周期變化的容積和相應(yīng)的配有機(jī)構(gòu)。 區(qū)別：馬達(dá)可以正反轉(zhuǎn)因而內(nèi)部結(jié)構(gòu)對稱；馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍要求足夠大，對最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速有一定的要求；馬達(dá)部要求自吸能力，但是需要一定的初始密封性（這樣才能提供必要的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩）。因此，馬達(dá)和泵在結(jié)構(gòu)上相似但是不能可逆工作。 馬達(dá)的分類： 按照結(jié)構(gòu)形式分為：齒輪式、葉片式柱塞式 按照轉(zhuǎn)速分為：低速馬達(dá)和高速馬達(dá),液壓執(zhí)行元件介紹馬達(dá),液壓執(zhí)行元件,39,馬達(dá),馬達(dá)的工作原理：,液壓執(zhí)行元件介紹馬達(dá),徑向柱塞馬達(dá)工作原理,40

21、,馬達(dá)的基本參數(shù)和性能,1.馬達(dá)的排量、排量和扭矩的關(guān)系： 馬達(dá)在工作過程中輸出的扭矩的大小是由負(fù)載的轉(zhuǎn)矩決定的。但是推動(dòng)同樣大小的負(fù)載，工作容腔大的馬達(dá)的壓力要低于工作容腔小的馬達(dá)的壓力，所以說工作容腔的大小是馬達(dá)工作能力的重要標(biāo)志。 馬達(dá)的輸出功率：t 馬達(dá)的輸出扭矩：t V/(2）V：馬達(dá)的排量 2.馬達(dá)的機(jī)械效率和啟動(dòng)機(jī)械效率： 由于馬達(dá)內(nèi)部不可避免的存在各種摩擦，所以實(shí)際輸出扭矩T要比理論扭矩小些，即T= Vm/(2） m馬達(dá)的機(jī)械效率 馬達(dá)啟動(dòng)扭矩： 在同樣壓力下，馬達(dá)由靜止到開始轉(zhuǎn)動(dòng)的啟動(dòng)狀態(tài)的輸出扭矩要比運(yùn)轉(zhuǎn)中的扭矩小。啟動(dòng)扭矩降低的原因是靜止?fàn)顟B(tài)下的摩擦系數(shù)最大，在摩擦表面出

22、現(xiàn)相對滑動(dòng)后摩擦系數(shù)明顯減小。對馬達(dá)來說，更為主要的是靜止?fàn)顟B(tài)潤滑油膜被擠掉，基本上變成干摩擦。一旦馬達(dá)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，隨著潤滑油膜的建立，摩擦阻力立即下降，并隨滑動(dòng)速度的增大和油膜變厚而減少。,液壓執(zhí)行元件介紹馬達(dá),41,馬達(dá)的基本參數(shù)和性能,馬達(dá)的啟動(dòng)性能： 液壓馬達(dá)的啟動(dòng)性能用啟動(dòng)機(jī)械效率用m0表示其表達(dá)為： m0T0/Tt m0=0.60.9 帶載啟動(dòng)的馬達(dá)啟動(dòng)性能很重要。 3.馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和低速穩(wěn)定性 馬達(dá)的轉(zhuǎn)速取決于馬達(dá)的供油量q和馬達(dá)本省的排量V。由于馬達(dá)的存在內(nèi)部泄漏，所以：n=qV/V v 馬達(dá)的容積效率 一般來說，低速大扭矩馬達(dá)的低速啟動(dòng)性能比高速馬達(dá)好（關(guān)鍵是泄漏相對馬達(dá)的排量來

23、說影響較小。,液壓執(zhí)行元件介紹馬達(dá),42,油缸,油缸：將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置，將泵的壓力能轉(zhuǎn)換為液壓油缸的直線運(yùn)動(dòng)（包含擺動(dòng)）。 功用：將液壓泵供給的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對負(fù)載作功，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,液壓執(zhí)行元件介紹油缸,43,液壓缸,液壓缸分類：,活塞式,柱塞式,伸縮式,擺動(dòng)式,單活塞桿式,雙活塞桿式,液壓執(zhí)行元件介紹油缸,44,單活塞桿液壓缸,有桿腔進(jìn)油：力小速度快,差動(dòng)連接,往返行程推力相等,雙活塞桿液壓缸,無桿腔進(jìn)油：力大速度慢,液壓執(zhí)行元件介紹油缸,45,柱塞式液壓缸,特點(diǎn)： 單作用式液壓缸，只能實(shí)現(xiàn)單獨(dú)方向的運(yùn)動(dòng)； 適于做長行程液壓缸； 工作時(shí)柱塞總

24、受壓，必須有足夠的剛度； 垂直使用更有利。,柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu)示意圖 1-缸體；2-柱塞；3-導(dǎo)向套；4-密封,柱塞上有效作用力,柱塞運(yùn)動(dòng)速度為,式中d柱塞直徑；,液壓執(zhí)行元件介紹油缸,46,伸縮式液壓缸,工作時(shí)行程相當(dāng)長，不工作時(shí)體積縮小 起推力很大，隨行程逐漸深長，推力逐漸隨之減小,液壓執(zhí)行元件介紹油缸,47,擺動(dòng)液壓缸,實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)，能直接輸出扭矩，也稱擺動(dòng)式液壓馬達(dá)。 有單葉片和雙葉片兩種形式。 適用于半回轉(zhuǎn)式（小于360）機(jī)械的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。,單葉片式擺動(dòng)液壓缸 1-缸體；2-定子塊；3-輸出軸；4-葉片,雙葉片式擺動(dòng)液壓缸 1-缸體；2-定子塊；3-輸出軸；4-葉片,擺動(dòng)角度一般不超過3

25、00 轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩較小,擺動(dòng)角度不超過150 轉(zhuǎn)速相對較慢，輸出轉(zhuǎn)矩更大。,液壓執(zhí)行元件介紹油缸,48,閥,在液壓系統(tǒng)中，除需要液壓泵供油和液壓執(zhí)行元件來驅(qū)動(dòng)工作裝置外，還要配備一定數(shù)量的液壓控制閥來對液流的流動(dòng)方向、壓力的高低以及流量的大小進(jìn)行干預(yù)的控制，以滿足負(fù)載的工作要求。因此，液壓控制閥是直接影響液壓系統(tǒng)工作過程和工作特性的重要元件。,液壓控制元件介紹閥,49,閥的分類,液壓控制閥：控制液流的方向、壓力和流量的元件 分類： 方向控制閥：單向閥、換向閥、截止閥、壓力開關(guān) 壓力控制閥：溢流閥、減壓閥、順序閥、平衡閥 流量控制閥：節(jié)流閥、調(diào)速閥、分流閥、集流閥,液壓控制元件介紹閥,50,液

26、壓基本回路,隨著工業(yè)現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械設(shè)備的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)為完成各種不同的控制功能有不同的組成形式，有些液壓傳動(dòng)系統(tǒng)甚至很復(fù)雜。但是無論何種機(jī)械設(shè)備的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，都是由一些液壓基本回路組成。所謂基本回路就是能夠完成某種特定控制功能的液壓元件和管道的組合。例如用來液壓泵供油壓力的調(diào)壓回路，改變液壓執(zhí)行元件工作速度的調(diào)速回路等都是常見的液壓基本回路，所謂全局為局部之總和，因而熟悉和掌握液壓基本回路的功能，有助于更好地分析、使用各種液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。,液壓基本回路,51,典型方向控制回路,起?；芈?換向回路,液壓基本回路之,52,鎖緊回路,液壓基本回路之,53,壓力閥和壓力控制回路,溢流閥和調(diào)壓閥

27、減壓閥和減壓回路 順序閥和順序回路 平衡閥和平衡回路 壓力繼電器 卸荷回路,液壓基本回路之,54,溢流閥主要作用有兩個(gè)： 定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，用來保持液壓泵出口壓力恒定，并將液壓泵多余的油液溢流回油箱。這時(shí)溢流閥起定壓溢流作用； 在系統(tǒng)中起安全作用，作為安全閥使用。,溢流閥和調(diào)壓閥,液壓基本回路之,55,2、作安全閥用 在容積調(diào)速中起限壓安全作用，此時(shí)閥是常閉的。只有當(dāng)系統(tǒng)壓力超過溢流閥調(diào)整壓力時(shí)，閥才打開.,1.作溢流閥用 用在定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，工作過程中閥是常開的,液壓基本回路之,溢流閥,56,溢流閥作背壓閥用,將溢流閥裝在回油路上，調(diào)節(jié)溢流閥的調(diào)壓彈簧即能調(diào)節(jié)背壓力的大小。,液壓基

28、本回路之,57,減壓閥和減壓回路,液壓基本回路之,58,順序閥是以壓力為控制信號(hào)，在一定的控制壓力作用下能自動(dòng)接通或斷開某一油路的壓力閥。,順序閥和順序回路,直控順序閥,外控順序閥,單向順序閥,液壓基本回路之,59,順序回路,液壓基本回路之,60,平衡閥和平衡回路,為了防止立式液壓缸及其聯(lián)在一起的工作部件因自重而下滑，常采用平衡回路。 防止因“負(fù)負(fù)載”產(chǎn)生的失控現(xiàn)象,液壓基本回路之,61,壓力繼電器,壓力繼電器是將液壓系統(tǒng)中的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換裝置。其作用是，根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過壓力繼電器內(nèi)的微動(dòng)開關(guān)，自動(dòng)接通或切斷有關(guān)電路，以實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作或安全保護(hù)等。,液壓基本回路之,62,

29、其它液壓控制閥,電液伺服閥 電液比例閥 電液數(shù)字閥 疊加閥 插裝閥,液壓基本回路之,63,節(jié)流調(diào)速與容積調(diào)速,64,調(diào)速方法概述 節(jié)流閥 節(jié)流調(diào)速回路 其它流量閥 同步回路,流量閥和節(jié)流調(diào)速回路,節(jié)流調(diào)速與容積之,65,液壓系統(tǒng)的調(diào)速方法可分以下幾種： 1、節(jié)流調(diào)速：用定量泵供油，采用節(jié)流元件調(diào)節(jié)輸入執(zhí)行元件的流量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速； 2、容積調(diào)速：通過改變變量泵或變量液壓馬達(dá)的排量來實(shí)現(xiàn)調(diào)速； 3、容積節(jié)流調(diào)速：用變量泵及節(jié)流元件聯(lián)合進(jìn)行調(diào)速。,節(jié)流調(diào)速與容積之,66,一般液壓傳動(dòng)機(jī)構(gòu)都需要調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度。液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行元件液壓缸或馬達(dá)。在不考慮液壓油的壓縮性和泄漏性的情況下， 液壓缸的運(yùn)動(dòng)

30、速度為 v=Q/A 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為 n=Q/qm 式中Q-輸入執(zhí)行元件的流量；A-液壓缸的有效面積；qm-液壓馬達(dá)的排量。 液壓缸：一般用改變流量Q的辦法變速。 液壓馬達(dá)：既可用改變輸入流量也可用改變馬達(dá)排量的方法來變速。,調(diào)速方法概述,節(jié)流調(diào)速與容積之,67,節(jié)流閥是借助改變閥口通流面積或通道長度來改變阻力的可變液阻。 在液壓回路中，液阻對通過的流量起限制作用，因此節(jié)流閥可以調(diào)速。,節(jié)流閥,流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)速閥和溢流節(jié)流閥等，其中以節(jié)流閥最為簡單。,節(jié)流調(diào)速與容積之,68,根據(jù)節(jié)流閥在油路中的位置的不同，調(diào)速回路有以下三種基本形式： （1）進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速:節(jié)流閥串聯(lián)在進(jìn)入液壓缸的油

31、路上。 （2）回油路節(jié)流調(diào)速:節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上。 （3）旁油路節(jié)流調(diào)速:節(jié)流閥裝在與執(zhí)行元件并聯(lián)的支路上。,采用節(jié)流閥的節(jié)流調(diào)速回路,節(jié)流調(diào)速與容積之,69,（1）進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路,1.速度負(fù)載特性,從圖中可看出，活塞運(yùn)動(dòng)速度 v=Q1/A1 根據(jù)連續(xù)性方程，進(jìn)入液壓缸的流量等于通過節(jié)流閥的流量，而通過節(jié)流閥的流量可由節(jié)流閥的流量特性方程決定。即 Q1=Ka(p1)1/2=Ka(pp-p1)1/2 式中 pp-液壓泵出口壓力；p1-液壓缸無桿腔壓力。K節(jié)流閥流量系數(shù)；a節(jié)流閥通流面積。,節(jié)流調(diào)速與容積之,70,當(dāng)活塞以穩(wěn)定的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，作用在活塞上的力平衡方程為： p1A1=p2

32、A2+F 式中 F負(fù)載力；p2液壓缸回油腔壓力。,Q1=K.a(pp-F/A1)1/2 v=Q1/A1=（K.a/A1).(pp-F/A1)1/2,節(jié)流調(diào)速與容積之,71,從圖中可看出， 其它條件不變時(shí)，速度v與節(jié)流閥通流面積a成正比 。 由于薄壁小孔節(jié)流閥最小穩(wěn)定流量很小，故能得到較低的穩(wěn)定速度。 節(jié)流閥通流面積a一定時(shí),隨著負(fù)載F 的增加，節(jié)流閥兩端壓差 減小，活塞運(yùn)動(dòng)速度按拋物線規(guī)律下降。,通常用速度剛度表示負(fù)載變化對速度的影響程度。 （1）節(jié)流閥通流面積一定時(shí)，負(fù)載越小，速度剛度越大。 （2）負(fù)載一定時(shí)，節(jié)流閥通流面積越小，速度剛度越大。 （3）增大液壓缸有效面積和提高液壓泵供油壓力可

33、提高速度剛度。,節(jié)流調(diào)速與容積之,72,2. 最大承載能力,在pp已調(diào)定的情況下，不論節(jié)流閥通流面積怎樣變化，其最大承載能力不變，即Fmax=pp.A1。故稱這種調(diào)速方式為恒推力調(diào)速或恒扭矩調(diào)速（對液壓馬達(dá)）。,3. 功率特性,液壓泵輸出的功率為：Np=pp.Qp=常數(shù) 液壓缸輸出有效功率為: N1=F.v=p1.Q1 功率損失：N=Np-N1=ppQp-p1Q1 =pp (Q1+ Q2) - p1Q1 = ppQ2 +(pp- p1)Q1 式中 Q2溢流的溢流量； p1節(jié)流閥的壓力損失。,由于兩種損失的存在，調(diào)速回路效率較低，特別是當(dāng)負(fù)載小，速度低時(shí)效率更低。,節(jié)流調(diào)速與容積之,73,（2）

34、回油路節(jié)流調(diào)速,節(jié)流閥串聯(lián)在液壓缸的回油路上，用節(jié)流閥來調(diào)節(jié)液壓缸排油量Q2，也就調(diào)節(jié)了進(jìn)油量Q1。定量 泵多余的油液經(jīng)溢流閥流回油箱。,特性： 進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速和回油路節(jié)流調(diào)速的速度負(fù)載特性、剛度、最大承載能力、功率特性基本相同。（如果A1=A2，則完全相同）,節(jié)流調(diào)速與容積之,74,差別如下: 1.承受負(fù)值負(fù)載能力不同 負(fù)值負(fù)載：負(fù)載作用力方向和執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)方向相同。進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路不能承受負(fù)值負(fù)載，若要使其承受負(fù)值負(fù)載，須在回油路上加背壓閥。,2. 低速平穩(wěn)性有差異 回油路節(jié)流調(diào)速中，液壓缸回油腔的背壓是一種阻尼力，有限速作用，且對運(yùn)動(dòng)部件的振動(dòng)有抑制作用，有利于提高執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性

35、。,節(jié)流調(diào)速與容積之,75,3. 回油腔壓力 回油路節(jié)流調(diào)速:回油腔壓力較高，特別是在負(fù)負(fù)載時(shí)，回油腔壓力有可能比進(jìn)油腔壓力還要高，這會(huì)使密封摩擦力增加，降低密封件壽命，并使泄漏增加，效率降低。,4. 油液發(fā)熱對泄漏的影響 回油路節(jié)流調(diào)速中，油液流經(jīng)節(jié)流閥時(shí)能量損失且發(fā)熱，然后回油箱，通過油箱散熱冷卻后再重新進(jìn)入泵和液壓缸；而進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速回路中，經(jīng)節(jié)流閥后發(fā)熱的油液直接進(jìn)入液壓缸，對液壓缸泄漏影響較大，影響速度的穩(wěn)定性。,5. 起動(dòng)時(shí)前沖 回油路節(jié)流調(diào)速中，若停車時(shí)間較長，液壓缸回油腔中要漏掉部分油液，形成空隙。重新啟動(dòng)時(shí)，液壓泵全部流量進(jìn)入液壓缸，使活塞以較快的速度前沖一段距離，直到消除回

36、油腔中的空隙并形成背壓為止。這種現(xiàn)象可能損壞機(jī)件。,節(jié)流調(diào)速與容積之,76,（3）旁油路節(jié)流調(diào)速回路,節(jié)流閥裝在與液壓缸并聯(lián)的支路上，調(diào)節(jié)通過旁路節(jié)流閥流量Q，就能調(diào)節(jié)進(jìn)入液壓缸的流量Q1，也就調(diào)節(jié)了活塞運(yùn)動(dòng)速度。 這里溢流閥作安全閥用，其調(diào)定壓力應(yīng)大于克服最大負(fù)載所需的壓力。正常工作時(shí)溢流閥處于關(guān)閉狀態(tài)。,節(jié)流調(diào)速與容積之,77,1. 速度負(fù)載特性,活塞的運(yùn)動(dòng)速度為：v=Q1/A1=(Qp-Q2)/A1 通過節(jié)流閥的流量為： Q2=K.a(p)1/2=K.a(pp)1/2=K.a(p1)1/2=K.a(F/A1) 可得速度負(fù)載特性方程： v=Qp-K.a(F/A1)1/2/A1,（1）節(jié)流閥

37、通流面積一定而負(fù)載增加時(shí)，速度顯著下降。負(fù)載越大，速度剛度越大。 （3）當(dāng)負(fù)載一定時(shí)，節(jié)流閥通流面積越小，速度剛度越大。 可知，旁油路節(jié)流調(diào)速回路在高速重載時(shí)，速度剛度較高，這與前兩種調(diào)速回路恰好相反。,節(jié)流調(diào)速與容積之,78,3.功率特性,2. 最大承載能力,旁油路節(jié)流調(diào)速回路能夠承受的最大負(fù)載隨著節(jié)流閥面積a的增大而減小。當(dāng)Fmax=(Qp/Ka)2A1時(shí),液壓缸的速度為零，這時(shí)泵的全部流量Qp都經(jīng)節(jié)流閥回油箱。繼續(xù)增大節(jié)流閥通流面積已不起調(diào)節(jié)作用，只是使系統(tǒng)壓力降低，其最大承載能力也隨之下降。因此這種調(diào)速回路在低速時(shí)承載能力低，調(diào)速范圍也小。,液壓泵輸出功率:Np=ppQp 液壓缸輸出功

38、率：N1=Fv=p1A1v=p1Q1 故功率損失為： N=Np-N1=p1Qp-p1Q1=p1Q2 回油效率 =N1/Np 只有流量損失而無壓力損失，故比前兩種調(diào)速回路功率損失小，效率高。結(jié)論：旁油路節(jié)流調(diào)速回路速度負(fù)載特性較差，一般用于功率較大且對速度穩(wěn)定要求不高的場合。,節(jié)流調(diào)速與容積之,79,同步閥根據(jù)用途不同，可分為： （1）分流閥：將壓力油按一定流量比率分配給兩個(gè)液壓缸和液壓馬達(dá)，而不管它們的載荷怎樣變化。 （2）集流閥：將壓力不同的兩個(gè)分支管路的流量按一定的比率匯集起來。 （3）分流集流閥：兼有分流閥和集流閥機(jī)能。,同步閥,其它流量閥,節(jié)流調(diào)速與容積之,80,如圖所示的液壓系統(tǒng)，兩

39、個(gè)一樣大小的液壓缸，由一個(gè)泵供油，共同頂升重物。由于重物的位置不在中間，使兩個(gè)缸受力不相等。在這種情況下，要求兩液壓缸同速運(yùn)行，就需要應(yīng)用同步閥。 圖中中間機(jī)構(gòu)是分流集流閥。,節(jié)流調(diào)速與容積之,81,容 積 調(diào) 速,節(jié)流調(diào)速與容積之,82,通過改變泵或（和）馬達(dá)的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件(液壓馬達(dá)或液壓缸）速度的回路。 目的：大功率系統(tǒng) 容積調(diào)速回路有： 變量泵和定量執(zhí)行元件 定量泵和變量液壓馬達(dá) 變量泵和變量液壓馬達(dá) 開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng),3.2 容積調(diào)速,節(jié)流調(diào)速與容積之,83,容積調(diào)速的原理,節(jié)流調(diào)速與容積之,84,容積調(diào)速的原理,節(jié)流調(diào)速與容積之,85,容積調(diào)速的原理,節(jié)流調(diào)速與容積之,86,容積調(diào)速的原理,節(jié)流調(diào)速與容積之,87,容積調(diào)速的原理,補(bǔ)油泵： 補(bǔ)油，散熱，提供