課題十七 液壓傳動原理與液壓元件

1、課題十七 液壓傳動原理與液壓元件液壓傳動的定義液壓傳動的定義 是以液體為工作介質(zhì)，通過驅(qū)動裝置將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓的壓力能，然后通過管道、液壓控制及調(diào)節(jié)裝置等，借助執(zhí)行裝置，將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動負(fù)載實(shí)現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 ? 那么，到底什么是呢？ 液壓傳動系統(tǒng)的組成液壓傳動系統(tǒng)的組成 動力元件動力元件傳動介質(zhì)傳動介質(zhì)控制元件控制元件輔助元件輔助元件執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓傳動系統(tǒng)的組成液壓傳動系統(tǒng)的組成 從上圖可以看出，液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)來進(jìn)行工作的，一個(gè)完整的液壓傳動系統(tǒng)由以下幾部分組成： （l）液壓泵（動力元件）：是將原動機(jī)所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的元件，其作用

2、是向液壓系統(tǒng)提供壓力油，液壓泵是液壓系統(tǒng)的心臟。 （2）執(zhí)行元件：把液體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以驅(qū)動工作機(jī)構(gòu)的元件，執(zhí)行元件包括液壓缸和液壓馬達(dá)。 （3）控制元件：包括壓力、方向、流量控制閥，是對系統(tǒng)中油液壓力、流量、方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的元件。如換向閥15即屬控制元件。 （4）輔助元件：上述三個(gè)組成部分以外的其它元件，如：管道、管接頭、油箱、濾油器等為輔助元件。 T 轉(zhuǎn)矩 T 角速度 泵p Q 流量 Q 壓力 pT 轉(zhuǎn)矩 T 角速度 馬達(dá)p Q 流量 Q 壓力 pQBACO泵吸入泵排出液壓泵和液壓馬達(dá)工作的必需條件：液壓泵和液壓馬達(dá)工作的必需條件：（1）必須有一個(gè)大小能作周期性變化的封閉容積；（2

3、）必須有配流動作，即 封閉容積加大時(shí)吸入低壓油 封閉容積減小時(shí)排出高壓油 封閉容積加大時(shí)充入高壓油 封閉容積減小時(shí)排出低壓油（3）高低壓油不得連通。液壓泵液壓泵液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)齒輪泵齒輪泵 齒輪泵是一種常用的液壓泵，它的主要齒輪泵是一種常用的液壓泵，它的主要是是結(jié)構(gòu)簡結(jié)構(gòu)簡單單，制造方便制造方便，價(jià)格低廉價(jià)格低廉，體積小體積小，重量輕重量輕，自吸性好自吸性好，對油液污染不敏感對油液污染不敏感，工作可靠工作可靠；其主要；其主要 齒輪泵被廣泛地應(yīng)用于采礦設(shè)備、冶金設(shè)備、建筑機(jī)械、工程機(jī)械和農(nóng)林機(jī)械等各個(gè)行業(yè)。 齒輪泵按照其嚙合形式的不同，有和兩種，外嚙合齒輪泵應(yīng)用較廣，內(nèi)嚙合齒輪泵則多為輔助泵。

4、2、外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)及工作原理外嚙合齒輪泵的工作原理；排量、流量；外嚙合齒輪泵的流量脈動；外嚙合齒輪泵的問題和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 泵主要由主、從動泵主要由主、從動齒輪，驅(qū)動軸，泵體及齒輪，驅(qū)動軸，泵體及側(cè)板等主要零件構(gòu)成。側(cè)板等主要零件構(gòu)成。圖2.3 外嚙合齒輪泵的工作原理 1泵體;2 主動齒輪;3 從動齒輪 泵體內(nèi)相互嚙合的主、從動齒輪與兩端蓋及泵體一起構(gòu)成密封工作容積，齒輪的嚙合點(diǎn)將左、右兩腔隔開，形成了吸、壓油腔。 當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)吸油腔內(nèi)的輪齒脫離嚙合，密封腔容積不斷增大，構(gòu)成吸油并被旋轉(zhuǎn)的輪齒帶入左側(cè)的壓油腔。 左側(cè)壓油腔內(nèi)的輪齒不斷進(jìn)入嚙合，使密封

5、腔容積減小，油液受到擠壓被排往系統(tǒng)，這就是齒輪泵的吸油和壓油過程。3、 葉片泵葉片泵單作用葉片泵雙作用葉片泵 單作用葉片泵單作用葉片泵2.3.1.1 工作原理 圖2.7為單作用葉片泵的工作原理。 泵由轉(zhuǎn)2、定子3、葉片4和配流盤等件組成。 圖2.7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 壓油窗口定子吸油窗口壓油口吸油口51243e 定子的內(nèi)表面是圓柱面，轉(zhuǎn)子和定子中心之間存在著偏心，葉片在轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)可靈活滑動，在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時(shí)的離心力以及葉片根部油壓力作用下，葉片頂部貼緊在定子內(nèi)表面上，于是兩相鄰葉片、配油盤、定子和轉(zhuǎn)子便形成了一個(gè)密封的工作腔。 泵在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的過

6、程中，吸油、壓油各一次，故稱單作用葉片泵。轉(zhuǎn)子單方向受力，軸承負(fù)載大。改變偏心距，可改變泵排量，形成變量葉片泵。 液壓泵的吸油腔壓力過低將會產(chǎn)生吸油不足、異常噪聲，甚至無法工作。液壓泵的工作壓力取決于外負(fù)載，為了防止壓力過高，泵的出口常常要采取限壓措施。變量泵可以通過調(diào)節(jié)排量來改變流量，定量泵只有用改變轉(zhuǎn)速的辦法來調(diào)節(jié)流量。液壓泵的流量脈動。液壓泵 “困油現(xiàn)象”。 馬達(dá)應(yīng)能正、反運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，就要求液壓馬達(dá)在設(shè)計(jì)時(shí)具有結(jié)構(gòu)上的對稱性。當(dāng)液壓馬達(dá)的慣性負(fù)載大、轉(zhuǎn)速高，并要求急速制動或反轉(zhuǎn)時(shí)，會產(chǎn)生較高的液壓沖擊，應(yīng)在系統(tǒng)中設(shè)置必要的安全閥或緩沖閥。由于內(nèi)部泄漏不可避免，因此將馬達(dá)的排油口關(guān)閉而進(jìn)行

7、制動時(shí)，仍會有緩慣的滑轉(zhuǎn)，所以，需要長時(shí)間精確制動時(shí)，應(yīng)另行設(shè)置防止滑轉(zhuǎn)的制動器。 某些型式的液壓馬達(dá)必須在回油口具有足夠的背壓才能保證正常工作。 單向閥只允許經(jīng)過閥的液流單方向流動，而不許單向閥只允許經(jīng)過閥的液流單方向流動，而不許反向流動。反向流動。單向閥有單向閥有和和兩種。兩種。 (b)(2)對單向閥的要求對單向閥的要求 開啟壓力要小。開啟壓力要小。能產(chǎn)生較高的反向壓力，反向的泄漏要小。能產(chǎn)生較高的反向壓力，反向的泄漏要小。正向?qū)〞r(shí)，閥的阻力損失要小。正向?qū)〞r(shí)，閥的阻力損失要小。閥芯運(yùn)動平穩(wěn)，無振動、沖擊或噪聲。閥芯運(yùn)動平穩(wěn)，無振動、沖擊或噪聲。(3)單向閥的符號單向閥的符號 單向閥和

8、其它閥組合后，成為組合閥，例如單向順序閥、單向節(jié)流閥等。AB圖圖5.105.10（C C） 單向閥的職能符號單向閥的職能符號 換向閥能改變液流方向，將換向閥與缸連接可以很方便地使缸的活塞改變運(yùn)動方向。換向閥的類型有 按閥的結(jié)構(gòu)形式：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式、錐閥式。 按閥的操縱方式：手動式、機(jī)動式、電磁式、液動式、電液動式、氣動式。 按閥的工作位置數(shù)和控制的通道數(shù)：二位二通閥、二位三通閥、二位四通閥、三位四通閥、三位五通閥等。 濾油器濾油器 液壓油中往往含有雜質(zhì)，會造成液壓元件相對運(yùn)動表面的磨損、滑閥卡滯、節(jié)流孔口堵塞。在系統(tǒng)中安裝一定精度的濾油器，是保證液壓系統(tǒng)正常工作的必要手段。 過濾器的過

9、濾精度是指濾芯能夠?yàn)V除的最小雜質(zhì)顆粒的大小，以直徑d作為公稱尺寸表示。按精度可分為粗過濾器（d100）、普通過濾器(d10）、精過濾器（d5）、特精過濾器（d1）。 蓄能器蓄能器 在間歇工作或周期性動作中，蓄能器可以把泵輸出的多余壓力油儲存起來。當(dāng)系統(tǒng)需要時(shí)，由蓄能器釋放出來。這樣可以減少液壓泵的額定流量，從而減小電機(jī)功率消耗。 蓄能器能吸收系統(tǒng)壓力突變時(shí)的沖擊，也能吸收液壓泵工作時(shí)的流量脈動所引起的壓力脈動。 對于執(zhí)行元件長時(shí)間不動作，而要保持恒定壓力的系統(tǒng)，可用蓄能器來補(bǔ)償泄漏，從而使壓力恒定。對某些系統(tǒng)要求當(dāng)泵發(fā)生故障或停電時(shí)，執(zhí)行元件應(yīng)繼續(xù)完成必要的動作時(shí)，需要有適當(dāng)容量的蓄能器作緊急

10、動力源。 儲存油液 散掉系統(tǒng)累計(jì)的熱量 促進(jìn)油液中空氣的分離 沉淀油液中的污垢油箱的基本功能是油箱的基本功能是： 按油面是否與大氣相通，可分為開式油箱與閉式油箱。開式油箱廣泛用于一般的液壓系統(tǒng)；閉式油箱則用于水下和高空無穩(wěn)定氣壓的場合，這里僅介紹開式油箱。 管件包括管道、管接頭和法蘭等。種類：鋼管、紫銅管、橡膠管可采用下列兩式計(jì)算，并需圓整為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，即2vqd（4.6） 2bpdn（4.7）v 允許流速；式中 ： 管道材料的抗拉強(qiáng)度，可由材料手冊查出。b n 安全系數(shù)安裝要求 管道應(yīng)盡量短，最好橫平豎直，拐彎少。為避免管道皺折，減少壓力損失，管道裝配的彎曲半徑要足夠大，管道懸伸較長時(shí)要適當(dāng)設(shè)

11、置管夾。 管道盡量避免交叉，平行管距要大于管道盡量避免交叉，平行管距要大于100mm，以防接，以防接觸振動，并便于安裝管接頭。觸振動，并便于安裝管接頭。 按管接頭和管道的連接方式分，有三種。 當(dāng)旋緊螺帽當(dāng)旋緊螺帽3時(shí)，通過套管時(shí)，通過套管2使被連接管使被連接管1端部的擴(kuò)口端部的擴(kuò)口壓緊在接頭體壓緊在接頭體4的錐面上。的錐面上。 被擴(kuò)口的被擴(kuò)口的管子只能是薄管子只能是薄壁且塑性良好壁且塑性良好的管子如銅管。的管子如銅管。此種接頭的工此種接頭的工作壓力不高于作壓力不高于8MPa。 圖圖4.10(a)4.10(a)擴(kuò)口式管接頭擴(kuò)口式管接頭 1管子；2一套管； 3一螺帽；4一接頭本體 圖圖4.104.

12、10（b)b)卡套式管接頭卡套式管接頭1一被連接管；2一螺帽；3一卡套； 4一接頭本體擰緊接頭螺母2后，卡套3發(fā)生彈性變形便將管子1夾緊。它對軸向尺寸要求不嚴(yán)，裝拆方便，但對連接用管道的尺寸精度要求較高。圖4.11 壓力控制閥壓力控制閥簡稱壓力閥。簡稱壓力閥。 壓力閥包括：壓力閥包括： （1）用來控制液壓系統(tǒng)壓力）用來控制液壓系統(tǒng)壓力的閥類。的閥類。 （2）利用壓力變化作為信號來控制其它元件動）利用壓力變化作為信號來控制其它元件動作作的閥類。的閥類。 按其功能和用途不同可分為溢流閥、減壓閥、按其功能和用途不同可分為溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器等。順序閥和壓力繼電器等。 壓力控制閥 根據(jù)根

13、據(jù)“并聯(lián)溢流式壓力負(fù)反饋并聯(lián)溢流式壓力負(fù)反饋”原理設(shè)計(jì)而成的液壓閥稱原理設(shè)計(jì)而成的液壓閥稱為溢流閥。為溢流閥。 溢流閥的主要用途有以下兩點(diǎn)：溢流閥的主要用途有以下兩點(diǎn)：1）調(diào)壓和穩(wěn)壓。調(diào)壓和穩(wěn)壓。如用在由定量泵構(gòu)成的液壓源中，用以調(diào)如用在由定量泵構(gòu)成的液壓源中，用以調(diào)節(jié)泵的出口壓力，保持該壓力恒定。節(jié)泵的出口壓力，保持該壓力恒定。2）限壓。限壓。如用作安全閥，當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，溢流閥處于如用作安全閥，當(dāng)系統(tǒng)正常工作時(shí)，溢流閥處于關(guān)閉狀態(tài)，僅在系統(tǒng)壓力大于其調(diào)定壓力時(shí)才開啟溢流，對關(guān)閉狀態(tài)，僅在系統(tǒng)壓力大于其調(diào)定壓力時(shí)才開啟溢流，對系統(tǒng)起過載保護(hù)作用。系統(tǒng)起過載保護(hù)作用。 溢流閥的特征是：閥與負(fù)載相并聯(lián)，溢流口接回油箱，采用進(jìn)口壓力負(fù)反饋， 不工作時(shí)閥口常開。 根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，溢流閥可分為直動型和先導(dǎo)型兩類。 圖圖6.7滑閥式溢流口，端面測壓滑閥