液壓與氣壓傳動(dòng)(12機(jī)電技術(shù))

液壓與氣壓傳動(dòng)

主講趙利民12級(jí)機(jī)電技術(shù)專(zhuān)業(yè)

1、本課程的學(xué)習(xí)對(duì)象傳動(dòng)包括機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、流體傳動(dòng)、磁力傳動(dòng)等。本課程專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)流體傳動(dòng)中的液壓與氣壓傳動(dòng)。液壓與氣壓傳動(dòng)在社會(huì)生產(chǎn)、生活中應(yīng)用廣泛。液壓氣壓傳動(dòng)在工業(yè)中的應(yīng)用液壓氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例液壓傳動(dòng)的應(yīng)用實(shí)例實(shí)例2、本課程的地位液壓與氣壓傳動(dòng)是機(jī)電一體化產(chǎn)品的重要組成部分。本課程是本專(zhuān)業(yè)的核心專(zhuān)業(yè)課程之一。液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理、特點(diǎn)和應(yīng)用；液壓元件、氣動(dòng)元件的工作原理、基本結(jié)構(gòu)；液壓與氣壓傳動(dòng)基本回路及其典型應(yīng)用；典型設(shè)備的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)及其故障排除；3、本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容上課分班級(jí)按學(xué)號(hào)就座。做好課堂筆記；課后及時(shí)復(fù)習(xí)，按時(shí)完成作業(yè)；成績(jī)計(jì)算：平時(shí)40%，期末考試60%；4、本課程學(xué)習(xí)的基本要求

第1章液壓傳動(dòng)概述1.1液壓傳動(dòng)的發(fā)展及研究對(duì)象1.2液壓傳動(dòng)工作原理

1.2.1液壓千斤頂工作原理

1.2.2磨床工作臺(tái)工作原理1.3液壓傳動(dòng)的組成及特點(diǎn)1.3.1.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成1.3.2液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)1.1發(fā)展及研究對(duì)象液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)-流體傳動(dòng)，基礎(chǔ)：17世紀(jì)帕斯卡提出液體靜壓力傳動(dòng)原理。1795年英國(guó)人約瑟夫·布拉曼(Joseph)制造了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)，并應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。1905年有人將工質(zhì)改為油,又進(jìn)一步加以改進(jìn)，得到了世界上第一臺(tái)油壓機(jī)。1925年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20世紀(jì)初康斯坦丁·尼斯克在液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)方面取得突破。19世紀(jì)末20世紀(jì)初液壓元件開(kāi)始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。如今，流體傳動(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平的重要標(biāo)志。歐美、日本走在世界前列。我國(guó)已經(jīng)形成體系，門(mén)類(lèi)齊全，具有一定水平。氣壓傳動(dòng)越來(lái)越受到重視，自20世紀(jì)60年代以來(lái),氣壓傳動(dòng)發(fā)展十分迅速,目前氣壓傳動(dòng)元件的發(fā)展速度已超過(guò)了液壓元件,氣壓傳動(dòng)已成為一個(gè)獨(dú)立的專(zhuān)門(mén)技術(shù)領(lǐng)域。1.1發(fā)展及研究對(duì)象元件小型化、系統(tǒng)集成化、機(jī)電液（氣）一體化是液壓與氣動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)；元件與系統(tǒng)的CAD/CAT及計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制是當(dāng)前的發(fā)展方向。1.2液壓傳動(dòng)的工作原理1.2.1液壓千斤頂工作原理1—油箱2—放油閥3—大缸體4—大活塞

5、9—單向閥6—杠桿手柄7—小活塞

8—小缸體

第1章液壓傳動(dòng)圖1-1液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?/p>

大缸體3和大活塞4組成了舉升缸，杠桿手柄6、小缸體8、活塞7、單向閥5和9組成手動(dòng)液壓泵。當(dāng)抬起手柄6，使小活塞7向上移動(dòng)，小活塞下腔密封容積增大形成局部真空時(shí)，單向閥9打開(kāi)，油箱1中的油液在大氣壓力的作用下通過(guò)吸油管進(jìn)入小活塞的下腔，完成一次吸油過(guò)程。當(dāng)用力壓下手柄6時(shí)，活塞7下移，其下腔密封容積減小，油液受擠壓使壓力升高，單向閥9關(guān)閉，單向閥5打開(kāi)，油液進(jìn)入舉升缸下腔，驅(qū)動(dòng)大活塞4使重物G上升一段距離，完成一次排油過(guò)程。反復(fù)地抬、壓手柄，使油液不斷地壓入舉升缸，重物不斷升高，達(dá)到起重的目的。如將放油閥2旋轉(zhuǎn)90°，活塞4可以在重力的作用下實(shí)現(xiàn)回程。這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ鬟^(guò)程。1.2.2磨床工作臺(tái)工作原理第1章液壓傳動(dòng)這里的磨床指矩形工作臺(tái)平面磨床。1.2.2磨床工作臺(tái)工作原理第1章液壓傳動(dòng)圖1-2磨床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)原理圖a)液壓傳動(dòng)結(jié)構(gòu)原理圖b)用圖形符號(hào)表示的液壓原理圖1—油箱2—過(guò)濾器3—液壓泵4—節(jié)流閥5—溢流閥6—換向閥7—手柄8—液壓缸9—活塞10—工作臺(tái)P、A，B、T—各油口a)b)

如圖1-2所示。系統(tǒng)的功能是推動(dòng)磨床工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，其工作過(guò)程如下。液壓系統(tǒng)圖按國(guó)標(biāo)GB/T786.1—93中所規(guī)定的繪制。符號(hào)只表示元件功能、連接系統(tǒng)通路和，不表示元件具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)。符號(hào)的油液流動(dòng)方向用箭頭表示，線段兩端都有箭頭的表示方向可逆。符號(hào)均以元件靜止位置或中間零位置表示。第1章液壓傳動(dòng)

⑴工作臺(tái)向右直線運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)(圖中未畫(huà))帶動(dòng)液壓泵3工作，從油箱l中吸入液壓油，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器2進(jìn)入油管，走節(jié)流閥4進(jìn)入換向閥6，當(dāng)手柄7向右推時(shí)，閥芯向右移，使油液進(jìn)入液壓缸8的左腔，推動(dòng)活塞9向右移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)工作臺(tái)10向右直線運(yùn)動(dòng)。

第1章液壓傳動(dòng)

⑵工作臺(tái)向左直線運(yùn)動(dòng)，由于工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向需要變化，當(dāng)手柄7向左拉時(shí)，換向閥6的閥芯相對(duì)于閥體位置改變，油液通道發(fā)生變化，于是液壓泵3從油箱1中吸入的液壓油，經(jīng)進(jìn)油路進(jìn)入液壓缸8的右腔，推動(dòng)活塞9向左移動(dòng)，帶動(dòng)工作臺(tái)10向左直線運(yùn)動(dòng)。

第1章液壓傳動(dòng)

⑶工作臺(tái)處于停止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)換向閥6閥芯相對(duì)于閥體處于中位時(shí)，如圖1-2a所示位置，這時(shí)由液壓泵3輸出的壓力油經(jīng)溢流閥5，沿回油管直接流回油箱1。

第1章液壓傳動(dòng)工作介質(zhì):油液控制元件：閥液壓傳動(dòng):原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能液體的壓力能液體的壓力能執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械能(所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力)

1.2液壓傳動(dòng)的工作原理第1章液壓傳動(dòng)

如果第一個(gè)例子中的G增大了，比如要抬起一個(gè)更重的汽車(chē)，人胳膊上的感覺(jué)會(huì)怎么樣？為什么？液壓系統(tǒng)工作壓力的高低取決于負(fù)載的大小。如果想讓磨床工作臺(tái)往返運(yùn)動(dòng)得更快些，應(yīng)該怎么辦？液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度取決于液壓油流量大小。1.3液壓傳動(dòng)的組成及特點(diǎn)第1章液壓傳動(dòng)1.3.1.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成⑴動(dòng)力裝置：泵等將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的裝置；⑵執(zhí)行裝置：液壓缸或馬達(dá)，將液體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置;⑶控制裝置：閥，對(duì)液體的壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的裝置;⑷輔助裝置：對(duì)工作介質(zhì)起到容納、凈化、潤(rùn)滑、消聲和實(shí)現(xiàn)元件間連接等作用的裝置;⑸傳動(dòng)介質(zhì)：傳遞能量的液體——液壓油。1.3.2液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)第1章液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比有以下優(yōu)點(diǎn)（1）輸出力大：萬(wàn)噸水壓機(jī)。（2）定位精度高：可達(dá)0.1微米。（3）傳動(dòng)平穩(wěn)：對(duì)高精度機(jī)床等設(shè)備有重要意義。（4）使用壽命長(zhǎng)：元件自潤(rùn)滑。（5）容易實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速方便且調(diào)速范圍大。（6）容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)：溢流閥。（7）容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制：液體的壓力、流量、方向等參數(shù)易于控制。（8）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化和操作簡(jiǎn)單。1.3.2液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)第1章液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)⑴傳動(dòng)效率低，對(duì)溫度變化敏感，實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)困難。⑵出現(xiàn)故障不易診斷。⑶液壓元件制造精度高，加工不易。⑷油液易泄漏。

第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)2.1液體的性質(zhì)

2.2液體靜力學(xué)基礎(chǔ)2.3液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)2.4管路的壓力損失2.5液體流經(jīng)孔口及縫隙的流量壓力特性2.6液壓沖擊與氣穴現(xiàn)象第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)液壓油不僅是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中用來(lái)傳遞能量的工作介質(zhì)，它還起著潤(rùn)滑、冷卻、防銹和減振等作用。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

2.1液壓油的性質(zhì)2.1.1液壓油的物理性質(zhì)一、密度三、粘度二、可壓縮性四、粘溫與粘壓特性第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

2.1.1液壓油的物理性質(zhì)液體的密度密度是指單位體積內(nèi)液體所具有的質(zhì)量，用符號(hào)ρ表示，單位為kg/m3。計(jì)算式為

液壓油的密度隨壓力的升高而增大，隨著溫度的升高而減小。但在通常的使用壓力和溫度范圍內(nèi)對(duì)密度的影響都極小，一般情況下可視液壓油的密度為常數(shù)，其密度值為900kg/m3。

（2-1）2.

液體的可壓縮性液體受壓力作用其體積會(huì)減小的性質(zhì)稱(chēng)為液體的可壓縮性，其定義為單位壓力變化時(shí)引起的液體單位體積的變化量，用體積壓縮系數(shù)來(lái)表示，單位為m2/N。計(jì)算式為:

由于液體隨壓力的增加體積減小，故在公式前加負(fù)號(hào)，使為正值。（2-2）第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)液體的體積壓縮系數(shù)（或體積彈性模量）均說(shuō)明液體抵抗壓縮能力的大小，其值與壓力、溫度有關(guān)，但影響甚小。因此，在壓力、溫度變化不大的液壓系統(tǒng)中可視為常數(shù)，認(rèn)為液壓油是不可壓縮的。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱(chēng)為體積模量K，單位為Pa，寫(xiě)成微分形式，即（2-3）K

我們來(lái)看一個(gè)試驗(yàn)：兩大平板間存在著液體，當(dāng)上平板以u(píng)0速度向右運(yùn)動(dòng)，下平板靜止不動(dòng)時(shí)，在附著力的作用下，緊貼上平板的一層液體以u(píng)0速度向右運(yùn)動(dòng)，緊貼下平板的液體保持靜止，粘性使流動(dòng)液體內(nèi)部各處的速度不等,當(dāng)兩平板之間的距離較小時(shí)，各液層間的速度呈線性變化。

第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)圖2-1液體粘度示意圖液體的粘度

液體流動(dòng)時(shí)分子間相互牽制的力稱(chēng)為液體的內(nèi)摩擦力或粘滯力，而液體流動(dòng)時(shí)呈現(xiàn)阻礙液體分子之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的這種性質(zhì)稱(chēng)為液體的粘性。式（2-4）稱(chēng)為牛頓液體的內(nèi)摩擦定律。

分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)：相鄰液層間的內(nèi)摩擦力F與接觸面積A和速度變化量du成正比，與液層間距離的變化量dy成反比，設(shè)比例系數(shù)為μ，則或?qū)懗桑?-4）第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)圖2-1液體粘度示意圖總結(jié)：粘度是液體流動(dòng)時(shí)阻力的度量。如果液壓油粘度大，流動(dòng)阻力就大，機(jī)械效率低。如果液壓油粘度小，流動(dòng)阻力小，機(jī)械效率就高，但易泄漏。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)圖2-1液體粘度示意圖第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)圖2-2液體的粘度-溫度特性曲線1—石油型普通液壓油2—石油型高粘度指數(shù)液壓油3—水包油乳化液4—水-乙二醇5—磷酸酯液4.粘度和壓力、溫度的關(guān)系粘壓特性：壓力增大，粘度增大。（變化量較小，忽略不計(jì)）粘溫特性：溫度上升，粘度變小，溫度下降，粘度變大。（粘度隨溫度變化越小，粘溫特性越好。）

第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)2.1.2粘度的表示方法

液體的粘度主要用動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度來(lái)表示。動(dòng)力粘度又稱(chēng)絕對(duì)粘度，是指液體在單位速度梯度流動(dòng)時(shí)的表面切應(yīng)力。其計(jì)算式為：（2-5）動(dòng)力粘度的單位為帕·秒（Pa·s）1Pa·s＝10P（泊）＝103cP(厘泊)第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

（2-6）運(yùn)動(dòng)粘度的單位為m2/s，或斯（St）和厘斯（cSt）。1m2/s=104St(cm2/s)=106cSt(mm2/s)。我國(guó)液壓油的牌號(hào)：用在某一溫度下運(yùn)動(dòng)粘度的平均厘斯（cSt）值來(lái)表示，例如N32號(hào)液壓油，就是指此種油在40℃

時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為32厘斯。2.運(yùn)動(dòng)粘度動(dòng)力粘度μ與密度ρ之比，用符號(hào)ν表示，即第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

3.相對(duì)粘度相對(duì)粘度有恩氏粘度、賽氏粘度和雷氏粘度等。恩氏粘度的測(cè)量方法：將200mL的被測(cè)液體放入粘度計(jì)的容器內(nèi)，加熱到溫度t℃后，讓它從容器底部一個(gè)2.8毫米的直徑小孔流出，測(cè)出液體全部流出所用的時(shí)間t1；然后與流出同樣體積的20℃的蒸餾水所需時(shí)間t20之比，比值即為該液體在溫度t℃時(shí)的恩氏粘度，用符號(hào)OEt表示，即（2-7）第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)⑴粘溫特性好，壓縮性要小。⑵潤(rùn)滑性能好，防銹、腐蝕性小。⑶抗泡沫、抗乳化性好。⑷抗燃性能好。2.1.3液壓油的基本要求第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)礦物油型液壓油：以石油的精煉物為基礎(chǔ)，加入各種添加劑調(diào)制而成。這種油液的特點(diǎn)是潤(rùn)滑性好，腐蝕性小，化學(xué)穩(wěn)定性好，所以約90％以上的液壓系統(tǒng)采用此類(lèi)液壓油。乳化液：（1）油包水乳化液：水分散在油中油約占60%。（2）水包油乳化液：約5%-10%的油分散在大量的水中。水-乙二醇：含蒸餾水35%-55%，抗燃性好，凝固點(diǎn)低。磷酸酯：自燃點(diǎn)高，氧化安定性好，潤(rùn)滑性好，使用溫度范圍寬，但有毒，須選用合適的橡膠密封材料。常見(jiàn)液壓油的代號(hào)、特性和用途見(jiàn)表2-1所示。2.1.4常用液壓油的類(lèi)型第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

⑴按工作機(jī)的類(lèi)型選用。

精密機(jī)械：采用較低粘度的液壓油。如機(jī)床液壓伺服系統(tǒng)，為保證伺服機(jī)構(gòu)動(dòng)作靈敏性，也宜采用粘度較低的油液。

⑵按液壓泵的類(lèi)型選用。

液壓泵是液壓系統(tǒng)的重要元件，在系統(tǒng)中它的運(yùn)動(dòng)速度、壓力和溫升都較高，工作時(shí)間又長(zhǎng)，因而對(duì)粘度要求較嚴(yán)格，所以選擇粘度時(shí)應(yīng)先考慮到液壓泵。否則，泵磨損過(guò)快，容積效率降低，甚至可能破壞泵的吸油條件。在一般情況下，可將液壓泵要求的粘度作為選擇液壓油的基準(zhǔn)，見(jiàn)表2-2所示。2.1.5液壓油的選用第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

條件液壓泵類(lèi)型運(yùn)動(dòng)粘度(40℃)/（mm2／s）環(huán)境溫度(5～40)℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度(40℃)/（mm2／s）環(huán)境溫度(40～80)℃時(shí)葉片泵7MPa以下30～5040～757MPa以上50～7055～90齒輪泵30～7095～165柱塞泵30～5065～240表2-2按液壓泵類(lèi)型推薦用油粘度第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

⑶按液壓系統(tǒng)工作壓力選用。

工作壓力較高，宜選用粘度較高的油，以免系統(tǒng)泄漏過(guò)多，效率過(guò)低；工作壓力較低時(shí)，宜用粘度較低的油，這樣可以減少壓力損失。例如機(jī)床工作壓力一般低于6.3MPa，采用(20～60)×10-6m2／s的油液；工程機(jī)械工作壓力屬于高壓，多采用較高粘度的油液。

⑷考慮液壓系統(tǒng)的環(huán)境溫度。

礦物油的粘度受溫度影響很大，為保證在工作溫度下有較適宜的粘度，還必須考慮環(huán)境溫度的影響。當(dāng)溫度高時(shí)，宜采用粘度較高的油液；環(huán)境溫度低時(shí)，宜采用粘度較低的油液。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

⑸考慮液壓系統(tǒng)工作部件的運(yùn)動(dòng)速度。

當(dāng)液壓系統(tǒng)工作部件的運(yùn)動(dòng)速度很高時(shí)，宜用粘度較低的油液；反之，當(dāng)工作部件運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)，宜選用粘度較高的油液。

⑹選擇合適的液壓油品種

液壓系統(tǒng)使用的油液品種很多，主要有機(jī)械油、變壓器油、汽輪機(jī)油、通用液壓油、低溫液壓油、抗燃液壓油和抗磨液壓油等。機(jī)械油最為廣泛采用。如果溫度較低或溫度變化較大，應(yīng)選擇粘溫特性好的低溫液壓油；若環(huán)境溫度較高且有防火要求，則應(yīng)選擇抗燃液壓油；如果設(shè)備長(zhǎng)期在重載下工作，為減少磨損，可選用抗磨液壓油。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

液壓油污染是液壓系統(tǒng)故障的主要原因。油液污染物的主要來(lái)源⑴殘留物污染：元件制造、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、安裝、維修中殘留的污染物。如灰塵、焊渣、切屑、鑄造砂料、磨料等。⑵侵入物污染：使用時(shí)周?chē)h(huán)境中侵入的污染物。如空氣、水份等。⑶

生成物污染：系統(tǒng)工作中產(chǎn)生的污染物。如油氧化變質(zhì)產(chǎn)生的膠質(zhì)、磨損產(chǎn)生的顆粒、脫落的密封材料等。

2.1.6液壓油污染控制措施第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

主要污染物：固體顆粒、水、空氣、化學(xué)物質(zhì)、微生物等。其中固體顆粒是引起污染危害的主要原因。

⑴固體顆粒：加劇泵、閥、液壓缸等元件的磨損，縮短壽命；使閥芯卡死；堵塞堵塞過(guò)濾器、元件微孔；造成泄漏增大等。⑵水：加速油液氧化，產(chǎn)生粘性膠質(zhì)，堵塞濾芯。⑶空氣：降低油液的體積模量，引起氣蝕。⑷微生物：使油液變質(zhì)，降低潤(rùn)滑性能，加速元件腐蝕。

2.

油液污染的危害

第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)油液污染的控制措施

（1）兩個(gè)手段：防止污染物侵入液壓系統(tǒng)；把已經(jīng)侵入的污染物從系統(tǒng)中清除出去。

第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)油液污染的控制措施（2）具體措施1）流通環(huán)節(jié)：進(jìn)廠檢驗(yàn)，加油過(guò)濾，貯運(yùn)密封。2）設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)：合理選用液壓元件和密封元件，減少泄漏，減少污染物侵入的途徑。3）裝配環(huán)節(jié)：裝配前認(rèn)真清洗，裝配后進(jìn)行防銹、酸洗處理，并經(jīng)循環(huán)沖洗后再投入使用。4）制造環(huán)節(jié)：采用密封油箱或在通氣孔上加裝高效能空氣濾清器，合理選用過(guò)濾裝置。5）維護(hù)環(huán)節(jié)：定期檢查、補(bǔ)充、更換液壓油。6）運(yùn)行環(huán)節(jié)：控制油液工作溫度，防止過(guò)高油溫造成油液氧化變質(zhì)。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

液體靜力學(xué)主要研究靜止液體所具有的力學(xué)規(guī)律。所謂靜止液體是指液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)之間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而液體整體則完全可以隨同容器一起作各種勻速運(yùn)動(dòng)。

2.2液體靜力學(xué)基礎(chǔ)

。2.2.1靜止液體的壓力及其性質(zhì)液體的壓力液體單位面積上所受到的法向作用力（Pa或MPa）：（2-9）式中F——法向作用力（N）；

A——承壓面積（m2）。

兩個(gè)重要特性：

⑴壓力的方向沿著承壓面的內(nèi)法線方向；

⑵流體內(nèi)任一點(diǎn)上各個(gè)方向的壓力相等。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

如果求液體內(nèi)任意一點(diǎn)A的壓力p，可從液面向下取一微小圓柱，其高度為h，底面積為△A，則該圓柱除受側(cè)面力外，上表面受力為p0△A，下表面所受力p△A，液體所受重力為ρgh△A，作用在圓柱的質(zhì)心上。小圓柱在這些力的作用下處于平衡狀態(tài)，于是在垂直方向上力應(yīng)平衡。平衡方程式為（2-10）式中g(shù)——重力加速度；

ρ——液體的密度。液面下一定深度液體靜壓力

圖2-3重力作用下的靜止液體第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

由式（2-10）簡(jiǎn)化后，得液體靜力學(xué)基本方程式

如果液面上所受壓力為大氣壓時(shí)（p0=pa），則

（2-11）（2-12）總結(jié)：

⑴靜止液體內(nèi)任意一點(diǎn)的壓力由液面上的壓力（p0=F/A）和液體重力引起的壓力ρgh兩部分組成；

⑵靜止液體內(nèi)的壓力隨深度增加而增大；

⑶液面深度相等，其靜壓力相等。壓力相等的點(diǎn)組成的面叫做等壓面。在重力作用下等壓面是水平面。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

2.2.2帕斯卡原理帕斯卡原理：在密封容器內(nèi)，靜止液體任一點(diǎn)的壓力將等值地傳遞到液體內(nèi)部各點(diǎn)。這就是靜止液體中的壓力傳遞原理。在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，通常由外力產(chǎn)生的壓力要比液體自重形成的壓力大的多，可以忽略ρgh影響，即認(rèn)為靜止液體中的壓力處處相等。帕斯卡原理還能說(shuō)明什么？第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)由于兩缸充滿液體且互相連接，根據(jù)帕斯卡原理：

2.2.2帕斯卡原理

如圖所示，垂直液壓缸是負(fù)載缸：這就是為什么液壓系統(tǒng)能輸出很大的力的工作原理。如果垂直缸的活塞上沒(méi)有負(fù)載，即F1=0,則當(dāng)略去活塞重量及其他阻力時(shí)，不論怎樣推動(dòng)水平液壓缸的活塞也不能在液體中形成壓力，所以：液壓系統(tǒng)的壓力是由外界負(fù)載決定的。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)液體壓力表示方法有兩種：（1）絕對(duì)壓力：以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)（2）相對(duì)壓力：以大氣壓力為基準(zhǔn)。絕大多數(shù)壓力儀表所測(cè)得的壓力是相對(duì)壓力，所以也稱(chēng)為表壓力。絕對(duì)壓力＝大氣壓力＋相對(duì)壓力

真空：某處絕對(duì)壓力低于大氣壓力(即相對(duì)壓力為負(fù)值)時(shí)，習(xí)慣上稱(chēng)該處具有真空。真空度：絕對(duì)壓力小于大氣壓力的那部分。真空度＝大氣壓力—絕對(duì)壓力2.2.3壓力表示方法第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)例1

如圖2-5所示為裝有水銀的U形管測(cè)壓計(jì)，左端與水的容器相連，右端與大氣相通。汞的密度為ρ汞=13.6×103kg／m3，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓1atm=101325Pa。1）如圖2-5a，已知h=20cm，h1=30cm，試計(jì)算A點(diǎn)的相對(duì)壓力和絕對(duì)壓力。2）如圖2-5b，已知h1=15cm，h2=30cm，試計(jì)算A點(diǎn)的真空度和絕對(duì)壓力。圖2-5U形管測(cè)壓計(jì)第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)上式求得是相對(duì)壓力，A點(diǎn)的絕對(duì)壓力是

上式求得是絕對(duì)壓力，A點(diǎn)的真空度是解：a）圖取B-B′面為等壓面，列靜力學(xué)方程，即第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)b）圖取C-C′面為等壓面，pC

壓力等于大氣壓pa，列靜力學(xué)方程，即上式求得是絕對(duì)壓力，A點(diǎn)的真空度是第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)2.2.4液體對(duì)固體壁面的作用力

當(dāng)固體壁面為平面時(shí)，液體對(duì)固體壁面上的作用力F等于液體壓力p與該平面面積A的乘積,即

（2-13）

當(dāng)固體壁面是曲面時(shí)，液體作用于曲面某x方向上的作用力等于液體壓力p與曲面在該方向投影面積Ax

的乘積，即（2-14）

第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

本節(jié)主要研究液體流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)、流動(dòng)規(guī)律及能量轉(zhuǎn)化等問(wèn)題。涉及幾個(gè)基本方程，即連續(xù)性方程、能量方程(伯努利方程)和動(dòng)量方程。它們是液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)，也是液壓技術(shù)分析問(wèn)題和設(shè)計(jì)計(jì)算的理論依據(jù)。2.3液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)2.3.1基本概念2.穩(wěn)定流動(dòng)和非穩(wěn)定流動(dòng)液體流動(dòng)時(shí)，如果任意點(diǎn)處的壓力、流速和密度都不隨時(shí)間變化而變化，則這種流動(dòng)稱(chēng)作穩(wěn)定流動(dòng)，反之，稱(chēng)作非穩(wěn)定流動(dòng)。1.理想液體和實(shí)際液體

既無(wú)粘性又不可壓縮的液體叫做理想液體，既有粘性又可壓縮的液體叫做實(shí)際液體。研究問(wèn)題的簡(jiǎn)化模型：首先假設(shè)液體是沒(méi)有粘性的，然后再考慮粘性的影響并進(jìn)行修正。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

a)圖是穩(wěn)定流動(dòng)，b)圖由于水箱中的水位隨時(shí)間而變化，1-1＇、2-2＇截面處的壓力、流速和密度都隨時(shí)間變化而變化，故1-1＇、2-2＇截面處為非穩(wěn)定流動(dòng)。在液壓系統(tǒng)中液體流動(dòng)通常是穩(wěn)定流動(dòng)狀態(tài)。圖2-6穩(wěn)定流動(dòng)和非穩(wěn)定流動(dòng)a）穩(wěn)定流動(dòng)b）非穩(wěn)定流動(dòng)1—水箱2—進(jìn)水管3—溢流口4—出水管A、B—閥門(mén)第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

3.流量單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)通流截面液體的體積，用符號(hào)q表示，單位為m3／s，在工程中常用L／min,1L/min=1/6×10-4m3/s。4.流速通常所說(shuō)的流速均指平均流速，此時(shí)假想液體在通流截面上的流速是均勻分布的，用符號(hào)v表示，單位為m/s。用平均流速計(jì)算流量，則有（2-15）式中A——垂直于液體流動(dòng)方向的通流截面的面積。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

液體的流動(dòng)狀態(tài)分為層流和紊流兩種，這一現(xiàn)象可通過(guò)雷諾實(shí)驗(yàn)觀察。

1）雷諾實(shí)驗(yàn)，1883年雷諾(Reynoids)研究了液體流動(dòng)過(guò)程，用著名的雷諾實(shí)驗(yàn)揭示了液體流動(dòng)時(shí)存在著兩種不同的流動(dòng)狀態(tài)——層流和紊流。

5.液體的流動(dòng)狀態(tài)第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（1）當(dāng)玻璃管內(nèi)水的流速較小時(shí)，管中心的紅色液體呈現(xiàn)一根平穩(wěn)的細(xì)線流，沿玻璃管的軸線流過(guò)全管，如圖2-7a所示。（2）隨著水的流速增大至某個(gè)值后，紅色液體的細(xì)線開(kāi)始抖動(dòng)、彎曲，呈現(xiàn)波浪形，如圖2-7b所示。（3）速度再增大，細(xì)線被沖散、斷裂，最后使全管內(nèi)水的顏色均勻一致，如圖2-7c所示。圖2-7雷諾實(shí)驗(yàn)裝置示意圖a）層流b）過(guò)度流c）紊流

兩種流型的特點(diǎn)：層流時(shí)粘性力起主導(dǎo)地位，液體質(zhì)點(diǎn)受粘性的約束，流動(dòng)時(shí)能量損失?。晃闪鲿r(shí)慣性力起主導(dǎo)作用，粘性力的制約作用減弱，流動(dòng)時(shí)能量損失大。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

2）層流或紊流判別：雷諾數(shù)Re。液體在圓管中流動(dòng)時(shí)的雷諾數(shù)Re與管道的直徑和液體流速成正比而與運(yùn)動(dòng)粘度成反比，即

（2-16）式中v——管道內(nèi)液體的流動(dòng)速度；

d——圓形管道的直徑；

ν——液體的運(yùn)動(dòng)粘度。

液體的流動(dòng)狀態(tài)是層流或紊流，由臨界雷諾數(shù)Rec決定。當(dāng)雷諾數(shù)Re＜Rec時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)為層流；當(dāng)雷諾數(shù)Re＞Rec時(shí)，流動(dòng)狀態(tài)為紊流。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)管道Rec管道Rec光滑金屬圓管2320帶環(huán)槽的同心環(huán)狀縫隙700橡膠軟管1600～2000帶環(huán)槽的偏心環(huán)狀縫隙400光滑的同心環(huán)狀縫隙1100圓柱形滑閥閥口260光滑的偏心環(huán)狀縫隙1000錐閥閥口20～100表2-3常用管道的臨界雷諾數(shù)Rec第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

對(duì)于非圓截面的管道來(lái)說(shuō)，雷諾數(shù)Re可用下式計(jì)算（2-17）式中dH——截面的水力直徑，其值與通流截面的有效面積A和濕周長(zhǎng)度x（通流截面上與液體接觸的固體壁面的周界長(zhǎng)度）的關(guān)系:（2-18）

dH

大，通流能力大；dH小，通流能力小，管道易堵塞。

一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中礦物油粘度較大，且流速不高，多屬層流。只有當(dāng)液體流經(jīng)閥口或彎頭等處時(shí)才會(huì)形成紊流。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)1、質(zhì)量守恒定律：液體在管道中穩(wěn)定流動(dòng)，質(zhì)量不會(huì)增多也不會(huì)減少，在單位時(shí)間內(nèi)液體流經(jīng)管道任意截面的質(zhì)量相等，這就是液體的質(zhì)量守恒定律。

右圖管道，在管道上取l-1′通流截面，其通流截面的面積為A1，液體的平均流速為Vl；若在管道上取2-2′通流截面，其通流截面的面積為A2，液體的平均流速為V2，液體的密度為ρ。2.3.2連續(xù)性方程第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

結(jié)論：液體在同一管道中作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，流量是一個(gè)常數(shù)，管道截面越大處流速越小，管道截面越小處流速越大。根據(jù)質(zhì)量守恒有(2-19)

常數(shù)即，液體流動(dòng)的連續(xù)性方程常數(shù)（2-20）第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)圖2-9伯努利方程示意圖

（2）模型：設(shè)密度為ρ的液體在通道內(nèi)流動(dòng)，取兩通流截面1-1＇和2-2＇，兩截面至水平參考面的距離分別為h1和h2，兩截面處液體的流速分別為vl和v2，壓力分別為p1和p2。

1.理想液體的伯努利方程

（1）推導(dǎo)基礎(chǔ)：能量守恒定律。理想液體在管道中穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)在任意截面上能量守恒。2.3.3伯努利方程第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

（3）根據(jù)能量守恒定律可導(dǎo)出重力作用下液體在通道內(nèi)穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)能量方程，即或在通道內(nèi)任意截面，則有（2-21）=常數(shù)（2-22）式中

——單位重量液體的壓力能（壓力頭）；

（4）物理意義：理想液體在重力場(chǎng)作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，具有壓力能、位能和動(dòng)能，它們之間可以互相轉(zhuǎn)化，但總和保持不變。h——單位重量液體的的位能（位置頭）；——單位重量液體的的動(dòng)能（速度頭）。式（2-21）和式（2-22）稱(chēng)為伯努利方程，第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

（1）考慮實(shí)際液體能量損失，對(duì)理想液體的伯努利方程進(jìn)行修正，此時(shí)方程為：（2-23）（2）hw：液體由截面1-1‘流到截面2-2’時(shí)引起的能量損失；

實(shí)際液體的伯努利方程

（3）α1、α2：動(dòng)能修正系數(shù)。反應(yīng)截面上實(shí)際流速分布的動(dòng)能與用截面平均流速所表示的動(dòng)能之間的差異，同一截面上各點(diǎn)流速差異越大α值越大，紊流時(shí)α=1，層流時(shí)α=2。主要有哪些能量損失？第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

根據(jù)動(dòng)量定理：作用在物體上的合力的沖量等于物體在力作用方向上動(dòng)量的變化，即：（2-24）（2-25）

對(duì)于作穩(wěn)定流動(dòng)的液體，若忽略可壓縮性，液體的密度不變，則一定時(shí)間內(nèi)流過(guò)的液體質(zhì)量m=ρq△t，將其代入上式，動(dòng)量方程式為2.3.4液體動(dòng)量方程第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

若考慮實(shí)際流速與平均流速之間存在誤差，應(yīng)引入動(dòng)量修正系數(shù)，其動(dòng)量方程為（2-26）式中

F——作用在液體上外力的合力；

v1、v2——液體在前后兩個(gè)過(guò)流截面上的流速；

β1、β2——?jiǎng)恿啃拚禂?shù)，紊流時(shí)β=1，層流時(shí)β=1.33。為簡(jiǎn)化計(jì)算，通常均取β=1。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)（1）由于液體具有粘性，在流動(dòng)時(shí)會(huì)有阻力，造成能量的損失。能量損失主要表現(xiàn)為液壓油的壓力降低，因此將其稱(chēng)為壓力損失。

（2）壓力損失種類(lèi)：沿程壓力損失和局部壓力損失。2.4管路的壓力損失第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)2.4.1沿程壓力損失（1）液體在等截面直管中流動(dòng)時(shí)，由于液體與管壁的摩擦以及液體分子間的內(nèi)摩擦，必然要消耗一部分能量，這種能量損失稱(chēng)為沿程壓力損失。（2）沿程壓力損失與管道長(zhǎng)度、單位體積的動(dòng)能成正比，與管徑成反比。

(2-27)式中λ——沿程阻力系數(shù)；其取值可利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，見(jiàn)表2-4l——液體流經(jīng)管路的長(zhǎng)度；

d——管路內(nèi)徑；

v——液體的平均流速。2.4.1沿程壓力損失第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)液流狀態(tài)不同情況的管道λ的計(jì)算層流等溫時(shí)的金屬圓形管道(如對(duì)水)λ=64/Re對(duì)于非等溫(靠近管壁液層被冷卻)時(shí)的金屬管道或截面不圓以及彎成圓滑曲線的管道λ=75/Re彎曲的軟管，特別是彎曲半徑較小時(shí)λ=108/Re紊流除與Re有關(guān)外，還與管壁的粗糙度有關(guān)Re<105λ=0.3164Re-0.25對(duì)于內(nèi)壁光滑的管道105<Re<107λ=0.0032+0.221Re-0.237表2-4管道內(nèi)的沿程阻力系數(shù)λ第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

例3

某液壓系統(tǒng)中，采用管長(zhǎng)為25m，內(nèi)徑為20mm，油液的密度為900kg／m3，運(yùn)動(dòng)粘度為40×10-6m2/s，當(dāng)流量為18L／min時(shí)，試計(jì)算沿程壓力損失？解：計(jì)算雷諾數(shù)Re：m/s=477.5第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

=80578Pa≈0.081MPa

查表2-3知光滑金屬圓管Rec=2320＞Re=477.5，故流動(dòng)狀態(tài)為層流。由于實(shí)際情況下管壁附近的液體層應(yīng)冷卻而粘度增大較多。故沿程壓力損失為第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

式中ξ——局部阻力系數(shù)，液體流經(jīng)這些局部障礙物時(shí)的流動(dòng)現(xiàn)象很復(fù)雜，具體數(shù)據(jù)可通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定或查閱有關(guān)液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)。

局部壓力損失：液體流經(jīng)閥口、彎管及變化的截面等處所引起的壓力損失。液體經(jīng)過(guò)這些局部阻力處流速和方向產(chǎn)生急劇變化，流體質(zhì)點(diǎn)間產(chǎn)生撞擊，液流形成旋渦區(qū)，從而產(chǎn)生了能量損失。

(2-28)2.4.2局部壓力損失第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

管路系統(tǒng)中的壓力損失等于所有管路系統(tǒng)中的沿層壓力損失和局部壓力損失之和，即(2-29)幾點(diǎn)說(shuō)明：（1）當(dāng)液體流過(guò)一個(gè)局部障礙后，要在直管中流過(guò)一段距離，液體才能穩(wěn)定，否則其局部阻力系數(shù)可能比正常情況大2～3倍。（2）一般用上式計(jì)算時(shí)希望在兩個(gè)障礙之間直管的長(zhǎng)度l＞(10～20)d。（3）液壓系統(tǒng)中的壓力損失絕大部分將轉(zhuǎn)換為熱能，造成系統(tǒng)油溫的升高、泄漏增大，影響液壓系統(tǒng)的工作性能。=2.4.3管路系統(tǒng)中的壓力損失第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)2.4.4液壓泵出口壓力的確定（1）估算法：由于計(jì)算管路壓力損失非常繁瑣，且準(zhǔn)確性存疑，一般采用估算的方法。通常取液壓泵出口壓力為液壓缸工作壓力的（1.3～1.5）倍，即pp=（1.3～1.5）p。（2）計(jì)算法：液壓泵的出口工作壓力為液壓缸所需的工作壓力p與估算的總壓力損失∑△p之和，即

(2-30)

式中

pp——液壓泵的出口工作壓力；

p——液壓缸的工作壓力。2.4.4液壓泵出口壓力的確定第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)小孔或縫隙在液壓與氣動(dòng)技術(shù)中的作用：

液壓元件多利用液體流經(jīng)小孔或縫隙后的壓力和流量特性來(lái)達(dá)到調(diào)速和調(diào)壓的目的。

液體流經(jīng)的小孔有薄壁孔、細(xì)長(zhǎng)孔和介于二者之間的短孔。2.5液體流經(jīng)孔口及縫隙的流量壓力特性第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

（1）薄壁孔：l/d≤0.5的孔。（2）液流在小孔上游大約d／2處開(kāi)始加速并從四周流向小孔，約在小孔出口d／2的地方，形成最小收縮截面de。（3）對(duì)圓形小孔，D／d≥7，完全收縮。D／d＜7，不完全收縮，側(cè)壁對(duì)收縮的程度有影響。

1.薄壁孔的流量計(jì)算2.5.1孔的流量壓力特性第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)式中AT

——小孔的通流面積；△p——小孔兩端的壓力差；

Cd

——流量系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)確定。當(dāng)液流完全收縮時(shí)，Cd

幾乎不變。計(jì)算時(shí)一般取Cd-=0.6～0.62；當(dāng)液流不完全收縮時(shí)，管壁離小孔較近，此時(shí)管壁對(duì)液流起導(dǎo)向作用，流量系數(shù)Cd

可增大到0.7～0.8。薄壁小孔常作為節(jié)流閥的閥口。

薄壁小孔的流量公式：(2-31)第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

（1）細(xì)長(zhǎng)孔：l／d＞4的孔。（2）常見(jiàn)細(xì)長(zhǎng)孔：導(dǎo)管、阻尼孔等。（3）流量公式：(2-32)式中μ——液壓油的動(dòng)力粘度。從公式中可知，通過(guò)細(xì)長(zhǎng)孔的流量與油的動(dòng)力粘度成反比，故受油溫的影響較大，同時(shí)細(xì)長(zhǎng)孔易被堵塞。細(xì)長(zhǎng)孔常用作控制閥的阻尼孔。2.細(xì)長(zhǎng)孔的流量計(jì)算第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)3.短孔（1）短孔：0.5≤l／d≤4的孔。（2）適合于作固定的節(jié)流孔。（3）流量計(jì)算也可采用薄壁小孔的公式，但流量系數(shù)Cd-應(yīng)根據(jù)短管的形狀和安裝方式不同而作具體計(jì)算或查表。4.總結(jié)各種小孔的流量壓力特性，可統(tǒng)一用下式表示

(2-33)式中K——由小孔的形狀和液體性質(zhì)決定的系數(shù)，對(duì)于薄壁孔

K=Cd（2/ρ）1/2，對(duì)于細(xì)長(zhǎng)孔K=

d2/32μl；

m——由小孔的長(zhǎng)徑比決定的壓差指數(shù)，薄壁孔

m=0.5、細(xì)長(zhǎng)孔m=1、短孔m=0.5～1；

AT——小孔的通流面積；△p——小孔兩端的壓力差。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

2.5.2液體流經(jīng)縫隙的流量壓力特性

液壓元件內(nèi)各零件間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，必須要有適當(dāng)間隙。間隙過(guò)大，會(huì)造成泄漏；間隙過(guò)小，會(huì)使零件卡死。如圖所示的泄漏是由壓差和間隙造成的。內(nèi)泄漏的損失轉(zhuǎn)換為熱能，使油溫升高，外泄漏污染環(huán)境，影響定位精度，兩者均影響系統(tǒng)的性能與效率，因此，研究液體流經(jīng)間隙的泄漏量、壓差與間隙量之間的關(guān)系，對(duì)提高元件性能及保證系統(tǒng)正常工作是必要的。低壓腔高壓腔內(nèi)泄漏外泄漏內(nèi)泄漏與外泄漏第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

1.兩個(gè)平行平面的縫隙

液體沿兩個(gè)平行平面縫隙流動(dòng)時(shí)，由于壓差的作用，其流經(jīng)該縫隙流量計(jì)算式為:

(2-34)式中△p——縫隙兩端的壓力差，△p=p1-p2；

μ——液壓油的動(dòng)力粘度；

l、b、δ——分別為縫隙的長(zhǎng)度、寬度和高度。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

2.同心環(huán)狀縫隙如圖2-14所示，液體沿兩個(gè)內(nèi)外圓柱表面環(huán)狀縫隙流動(dòng)時(shí)，計(jì)算時(shí)將其展開(kāi)后可視為平面間縫隙，故以平面間縫隙的寬度用圓環(huán)的周長(zhǎng)πd來(lái)代替,其流經(jīng)縫隙流量計(jì)算式為(2-35)式中d——同心圓孔的直徑。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)圖2-15偏心園環(huán)縫隙的流量式中:ε—相對(duì)偏心率，ε=e/δ,δ=R-r。當(dāng)ε=0時(shí)，即e=0,兩個(gè)內(nèi)外圓柱表面形成的是同心環(huán)狀縫隙；當(dāng)ε=1時(shí)，即處于完全偏心情況下，通過(guò)偏心環(huán)狀縫隙的流量是同心環(huán)狀縫隙流量的2.5倍。

如圖2-15所示，液體沿兩個(gè)內(nèi)外圓柱表面偏心環(huán)狀縫隙流動(dòng)情況，其橫截面形狀為月牙形的偏心環(huán)狀縫隙。其流經(jīng)該縫隙的流量計(jì)算式為(2-36)3.偏心環(huán)狀縫隙第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)液壓沖擊:在液壓系統(tǒng)中，由于某種原因引起液體壓力在瞬間急劇升高，形成很大的壓力峰值的現(xiàn)象。2.6.1液壓沖擊1.液壓沖擊產(chǎn)生的原因

⑴流動(dòng)液體突然停止產(chǎn)生的液壓沖擊，第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

⑵運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的液壓沖擊。圖2-17液壓缸制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的液壓沖擊⑶液壓元件反映不靈也會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊

如液壓系統(tǒng)中壓力突然升高時(shí)、溢流閥不能迅速打開(kāi)。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)2.液壓沖擊的危害

噪音與振動(dòng)損壞液壓元件和密封裝置使某些液壓元件誤動(dòng)作3.減小液壓沖擊的措施

液壓系統(tǒng)采取的主要措施有以下幾點(diǎn)：⑴限制管中液流的流速和運(yùn)動(dòng)部件的速度，減少?zèng)_擊波的強(qiáng)度。⑵開(kāi)啟閥門(mén)的速度要慢。⑶采用吸收液壓沖擊的能量裝置如蓄能器等。⑷在出現(xiàn)有液壓沖擊的地方，安裝限制壓力的安全閥。⑸適當(dāng)加大管道內(nèi)徑或采用橡膠軟管。第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

1.氣穴與氣蝕

在液壓系統(tǒng)中，如果某點(diǎn)處的壓力低于液壓油液所在溫度下的空氣分離壓時(shí)，原先溶解在液體中的空氣就會(huì)分離出來(lái)，使液體中迅速出現(xiàn)大量氣泡，叫氣穴現(xiàn)象。2.6.2氣穴現(xiàn)象第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)

2.氣穴的危害

使液流不通暢，使液壓泵輸出流量和壓力急劇波動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)使泵的機(jī)件腐蝕，并使液壓裝置產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)，降低液壓元件的壽命。

3.氣穴的常見(jiàn)發(fā)生部位

泵的吸入口、油液流經(jīng)節(jié)流部位、突然啟閉的閥門(mén)、帶大慣性負(fù)載的液壓缸、液壓馬達(dá)在運(yùn)轉(zhuǎn)中突然停止或換向時(shí)等都將產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。

第2章液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)4.氣穴的預(yù)防措施

⑴減少流經(jīng)節(jié)流口及縫隙前后的壓力差，一般希望節(jié)流口或縫隙前后壓力比小于3.5；⑵正確確定液壓泵吸油管內(nèi)徑，對(duì)管內(nèi)液體的流速加以限制，降低液壓泵的吸油高度，盡可能減少吸油管路中的壓力損失；⑶提高管道的密封性能，防止空氣的滲入；⑷提高零件的機(jī)械強(qiáng)度和降低零件表面的粗糙度，采用抗腐蝕能力強(qiáng)的金屬材料（如鑄鐵和青銅等），以提高元件的抗蝕能力。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)

3.1液壓泵與液壓馬達(dá)概述3.1.1液壓泵的工作原理3.1.2液壓泵的分類(lèi)3.1.3液壓泵的主要性能參數(shù)

3.2齒輪泵3.2.1齒輪泵工作原理3.2.2外嚙合齒輪泵的排量和流量3.2.3KCB型齒輪油泵3.2.4齒輪泵存在問(wèn)題

3.3葉片泵3.3.1單作用葉片泵3.3.2雙作用葉片泵第3章液壓泵與液壓馬達(dá)

3.4柱塞泵3.4.1徑向柱塞泵3.4.2軸向柱塞泵

3.5液壓泵的類(lèi)型選用

3.6液壓泵常見(jiàn)故障及排除方法3.6.1液壓泵的安裝要求3.6.2液壓泵的使用注意事項(xiàng)3.6.3液壓泵故障分析及排除

3.7液壓馬達(dá)3.7.1液壓馬達(dá)的分類(lèi)3.7.2液壓馬達(dá)的工作原理及圖形符號(hào)3.7.3液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)第3章液壓泵與液壓馬達(dá)3.1液壓泵與液壓馬達(dá)概述

液壓泵:動(dòng)力裝置，將電機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液體的壓力能，為系統(tǒng)提供一定流量和壓力的液體。

液壓馬達(dá):執(zhí)行裝置，將液體的壓力能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，輸出一定的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)第3章液壓泵與液壓馬達(dá)1.工作原理由于液壓泵是靠密封工作容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和排油的，故稱(chēng)其為容積式泵。3.1.1液壓泵的工作原理第3章液壓泵與液壓馬達(dá)⑴容積式液壓泵必須具備密封可變的工作容積，吸油和壓油過(guò)程是依靠工作容積的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)的；⑵必須具備配油裝置。泵在吸油時(shí)密封可變的工作容積必須與油箱相通，排油口關(guān)閉；在壓油時(shí)密封可變的工作容積與排油口相通，而與油箱不通;⑶油箱壓力大于泵吸油口的壓力。2.構(gòu)成液壓泵的必備條件第3章液壓泵與液壓馬達(dá)

按輸出流量是否可變分類(lèi)

定量泵和變量泵。

定量泵：泵的輸出流量不可調(diào)節(jié)。

變量泵：泵的輸出流量可以調(diào)節(jié)。

按輸出油液的方向是否可變分類(lèi)

單向泵和雙向泵。

單向泵：泵的輸出油液方向不能變化。

雙向泵：泵的輸出油液方向可以變化。

按結(jié)構(gòu)形式分類(lèi)

液壓泵可分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵等。3.1.2液壓泵的分類(lèi)4.液壓泵和液壓馬達(dá)的分類(lèi)及圖形符號(hào)a.單向定量液壓泵b.單向變量液壓泵c.單向定量馬達(dá)d.單向變量馬達(dá)e.雙向變量液壓泵f.雙向變量馬達(dá)第3章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓泵的主要性能參數(shù)是指泵的壓力、流量、功率和效率。1.壓力工作壓力:泵工作時(shí)實(shí)際輸出壓力。

大小取決于外負(fù)載，隨負(fù)載增大而升高，與泵的流量無(wú)關(guān)。額定壓力:泵正常工作連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高工作壓力。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由泵本身結(jié)構(gòu)和壽命決定的，正常工作時(shí)不要超過(guò)此值，超過(guò)此值即為過(guò)載，使泵的效率明顯下降、壽命降低。通常將其標(biāo)在液壓泵的銘牌上。2.排量

排量：泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所排出液體的幾何體積，單位：m3/r，工程上通常用ml/r。3.1.3液壓泵的主要性能參數(shù)第3章液壓泵與液壓馬達(dá)式中V——液壓泵的排量；

n——液壓泵的轉(zhuǎn)速。

實(shí)際流量：泵在實(shí)際工作壓力下單位時(shí)間內(nèi)輸出液體的體

積。符號(hào)q。

實(shí)際流量與壓力有關(guān)，壓力越高，泄漏越大，實(shí)際流量越小。所以：（3-1）3.流量理論流量：泵單位時(shí)間內(nèi)輸出液體的幾何體積，符號(hào)：qth。排量和理論流量的關(guān)系：△q——泵的泄漏量。額定流量是指泵在額定壓力下輸出的流量，其值標(biāo)在液壓泵銘牌上。

（3-2）

第3章液壓泵與液壓馬達(dá)

4.功率實(shí)際輸出功率：用工作壓力和實(shí)際流量之積表示：（3-3）式中P0——液壓泵的實(shí)際輸出功率；

p——液壓泵的出口工作壓力；

q——液壓泵的實(shí)際輸出流量；實(shí)際輸入功率：電機(jī)通過(guò)液壓泵軸輸入液壓泵的功率。（3-4）式中Pi——液壓泵的實(shí)際輸入功率（電機(jī)輸出功率）；

T——液壓泵的實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩；

ω——液壓泵的角速度ω=2πn；

n——液壓泵的轉(zhuǎn)速。

第3章液壓泵與液壓馬達(dá)

5.效率

液壓泵主要功率損失：容積損失、機(jī)械損失。容積損失：主要是液壓泵泄漏造成的。容積效率：用實(shí)際流量q與理論流量qth的比值表示。（3-5）式中△q——液壓泵的泄漏量。容積效率隨壓力升高而降低。機(jī)械損失：由零件之間摩擦以及流動(dòng)液體內(nèi)摩擦造成。機(jī)械效率：用驅(qū)動(dòng)液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩與實(shí)際轉(zhuǎn)矩的比值表示第3章液壓泵與液壓馬達(dá)電機(jī)輸入功率：

總效率：泵的輸出功率和輸入功率的比值。根據(jù)能量守恒定律，若不計(jì)泵的能量損失，則泵的理論輸入功率與理論輸出功率應(yīng)相等，即2πnTth=pqth

則：理論扭矩為

機(jī)械效率為

（3-6）由于泵的總效率等于泵的輸出功率和輸入功率的比值，則：（3-7）因此，液壓泵的總效率等于容積效率和機(jī)械效率的乘積。

第3章液壓泵與液壓馬達(dá)

例1某液壓泵的額定流量為32L／min，額定壓力為2.5MPa，額定轉(zhuǎn)速為1450r／min，泵的機(jī)械效率ηm=0.85。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得，當(dāng)泵的出口壓力近似為零時(shí)，其流量為35.6L／min。求泵的容積效率和總效率是多少?

如果在額定壓力下，泵的轉(zhuǎn)速為500r／min時(shí)，估算泵的流量為多少?該轉(zhuǎn)速下泵的容積效率為多少?兩種轉(zhuǎn)速下，泵的驅(qū)動(dòng)功率又是多少?

解：1.泵的容積效率和總效率液壓泵出口壓力為零時(shí)的流量為理論流量，即qth=35.6L／min。液壓泵的容積效率液壓泵的總效率第3章液壓泵與液壓馬達(dá)2.液壓泵的流量和容積效率液壓泵的排量：于是液壓泵的轉(zhuǎn)速n2=500r／min時(shí)，其理論流量:qth=Vn2=O.025×500=12.5L／min因?yàn)轭~定壓力不變，所以液壓泵的容積效率不變，故液壓泵的輸出流量:q2

=qth

×ηv

=12.5×0.9=11.25L／min0.025L／r第3章液壓泵與液壓馬達(dá)液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率

當(dāng)n1=1450r/min時(shí)液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率:當(dāng)n2=500r/min時(shí)液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率:1743W=1.74kW612.7W≈0.6kW3.2.1齒輪泵工作原理齒輪泵按照其嚙合形式的不同，有外嚙合和內(nèi)嚙合兩種，其中外嚙合齒輪泵應(yīng)用較廣，而內(nèi)嚙合齒輪泵則多為輔助泵。

齒輪泵由一對(duì)相互嚙合的齒輪、泵體和前后端蓋等組成。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)3.2.1齒輪泵工作原理齒輪泵主要優(yōu)點(diǎn)：

簡(jiǎn)單，價(jià)廉，體積小，重量輕。自吸性能好。對(duì)油液污染不敏感。

缺點(diǎn)：

流量和壓力脈動(dòng)大，噪聲大。排量不可調(diào)。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，農(nóng)林機(jī)械等各個(gè)行業(yè)。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)外嚙合齒輪泵的工作原理由一對(duì)完全相同的圓柱齒輪及泵體、前后泵蓋、傳動(dòng)軸、密封件等組成。其組成及工作原理如圖所示。返回首頁(yè)第3章液壓泵與液壓馬達(dá)3.2.2齒輪泵的排量和流量外嚙合齒輪泵的排量：近似等于兩個(gè)嚙合齒輪的齒谷容積之和，若假設(shè)齒谷容積等于輪齒所占體積，齒輪泵的排量可近似為：

V＝πdhb=2πzm2b

式中

V——液壓泵的每轉(zhuǎn)排量(m3／r)；

z——齒輪的齒數(shù)；

m——齒輪的模數(shù)(m)；

b——齒輪的齒寬(m)；

d——齒輪的節(jié)圓（分度圓）直徑(m)，d=mz；

h——齒輪的有效齒高(m)，h=2m。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)實(shí)際上，齒谷容積比輪齒體積稍大一些，并且齒數(shù)越少誤差越大，因此，在實(shí)際計(jì)算中用3.33～3.50來(lái)代替上式中的π值，齒數(shù)少時(shí)取大值，齒數(shù)多時(shí)取小值。這樣，齒輪泵的排量可寫(xiě)為

V=(6.66～7)zm2b

由此得齒輪泵的輸出流量：

q=(6.66～7)zm2b

nηV實(shí)際上，齒輪泵在工作過(guò)程中，存在排量脈動(dòng)，瞬時(shí)流量也是脈動(dòng)的。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)3.2.2齒輪泵的排量和流量第3章液壓泵與液壓馬達(dá)

KCB型齒輪油泵如圖3-5所示。為了防止排出管堵塞等原因使排出壓力過(guò)高，產(chǎn)生事故，泵殼上裝有安全閥，在排出壓力過(guò)高時(shí)，高壓液體頂開(kāi)安全閥，使部分液體從通道回流到吸入口，以降低出口壓力，起到保護(hù)作用。安全壓力的大小，可通過(guò)改變彈簧壓縮量進(jìn)行調(diào)整。3.2.3KCB型齒輪油泵1—端蓋2—機(jī)械密封3—泵體4—主動(dòng)齒輪5—安全閥6—從動(dòng)齒輪7—軸承

3.2.4齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1困油現(xiàn)象

為保證齒輪泵平穩(wěn)地工作，齒輪嚙合時(shí)的重疊系數(shù)必須大于1，即至少有一對(duì)以上的輪齒同時(shí)嚙合，因此，在工作過(guò)程中，就有一部分油液困在兩對(duì)輪齒嚙合時(shí)所形成的封閉油腔之內(nèi)，如圖所示，這個(gè)密封容積的大小隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)而變化。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)在齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中密封容積周期性的增大、減小。密封容積減小時(shí),受困油液受到擠壓而產(chǎn)生瞬間高壓，若無(wú)通道與排油口相通，油液將從縫隙中被擠出，導(dǎo)致油液發(fā)熱，軸承等零件受到附加沖擊載荷的作用；密封容積增大時(shí)，空間無(wú)油液補(bǔ)充，會(huì)造成局部真空，油液中的氣體就會(huì)分離出來(lái)，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)困油現(xiàn)象使齒輪泵產(chǎn)生強(qiáng)烈的噪聲，并引起振動(dòng)和汽蝕，同時(shí)降低泵的容積效率，影響工作的平穩(wěn)性和使用壽命。設(shè)計(jì)齒輪泵時(shí)，在保證高低壓腔不串通的前提下，要保證封閉容積從大變小時(shí)和壓油腔相通，從小變大時(shí)和吸油腔相通即可。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)消除困油現(xiàn)象的方法：通常在兩端蓋板上開(kāi)卸荷槽，見(jiàn)圖中的虛線方框。當(dāng)封閉容積減小時(shí)，通過(guò)右邊的卸荷槽與壓油腔相通。而封閉容積增大時(shí)，通過(guò)左邊的卸荷槽與吸油腔相通，兩卸荷槽的間距a必須確保在任何時(shí)候都不使吸、排油相通。也有在這個(gè)端蓋上鉆一個(gè)盲孔或兩個(gè)盲孔作為卸荷槽。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)2徑向不平衡力產(chǎn)生徑向力的原因:（a）吸油腔側(cè)壓力低于壓油腔側(cè)壓力；（b）齒輪的嚙合力。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)危害：徑向不平衡力很大時(shí)，能使泵軸彎曲，導(dǎo)致齒頂壓向定子的低壓端，使定子偏磨，同時(shí)也加速軸承的磨損，降低軸承使用壽命。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)改善措施：a）減小壓油口直徑；使壓油腔的壓力僅作用在一個(gè)齒到兩個(gè)齒的范圍內(nèi);b）增大掃膛處徑向間隙；使齒頂不與定子內(nèi)表面產(chǎn)生金屬接觸；c）采用滾針軸承或滑動(dòng)軸承；d)開(kāi)減載槽，即將齒槽中的高壓區(qū)引向低壓吸油口，齒槽的低壓區(qū)引向高壓的排油口；第3章液壓泵與液壓馬達(dá)3齒輪泵的泄漏及端面間隙的自動(dòng)補(bǔ)償泄漏途徑(1)通過(guò)齒輪嚙合線處的間隙—齒側(cè)間隙；(2)通過(guò)泵體定子內(nèi)孔和齒頂間的徑向間隙—齒頂間隙；(3)通過(guò)齒輪兩端面和側(cè)板間的間隙—端面間隙。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)補(bǔ)償方法：浮動(dòng)軸套和彈性側(cè)板。原理：都是引入壓力油使軸套或側(cè)板緊貼在齒輪端面上，壓力愈高，間隙愈小，可自動(dòng)補(bǔ)償端面磨損和減小間隙。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)齒輪泵的浮動(dòng)軸套是浮動(dòng)的：軸套外側(cè)的空腔與泵的壓油腔相通，當(dāng)泵工作時(shí)，浮動(dòng)軸套受油壓的作用而壓向齒輪端面，將齒輪兩側(cè)面壓緊，從而補(bǔ)償了端面間隙。3.2.5、內(nèi)嚙合齒輪泵第3章液壓泵與液壓馬達(dá)主要特點(diǎn)：（1）齒輪兩邊側(cè)板有背壓室，可保證軸向間隙自動(dòng)補(bǔ)償；（2）浮動(dòng)支撐隔板有背壓室，可補(bǔ)償徑向間隙及嚙合間隙。（3）泵從齒根處徑向孔排油，不存在困油現(xiàn)象。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)3.3葉片泵一種小功率泵，排油均勻，工作平穩(wěn)，噪聲小，單向運(yùn)轉(zhuǎn)、單向排油。分為單作用葉片泵和雙作用葉片泵。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈時(shí)，油泵每一工作容積吸、排油各一次，稱(chēng)為單作用葉片泵。一般，單作用葉片泵往往是做成變量泵結(jié)構(gòu)。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一圈，油泵每一工作容積吸、排油各兩次，稱(chēng)為雙作用葉片泵。雙作用葉片泵則只能做成定量泵結(jié)構(gòu)。

3.3.1單作用葉片泵3.3.1.1結(jié)構(gòu)和工作原理主要由轉(zhuǎn)子、葉片、定子、配油盤(pán)、殼體、轉(zhuǎn)軸等零件組成。定子具有圓柱形的內(nèi)表面，轉(zhuǎn)子上有均布葉片槽，矩形葉片安放在轉(zhuǎn)子上的葉片槽內(nèi)，并可在槽內(nèi)滑動(dòng)。轉(zhuǎn)子中心與定子中心不重合，有一個(gè)偏心距e。配油盤(pán)上開(kāi)有兩個(gè)配流窗口，分別與泵的吸油口和排油口相通?？勺児ぷ魅莘e主要由定子的內(nèi)圓柱表面、轉(zhuǎn)子的外圓柱表面、葉片、后面的配油盤(pán)和前面的壓蓋組成。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時(shí)，葉片靠自身的離心力貼緊定子的內(nèi)表面，并在轉(zhuǎn)子槽里作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。定子、轉(zhuǎn)子、葉片和配油盤(pán)間形成了若干個(gè)密封工作容積。當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子按逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，右邊的葉片逐漸伸出，相鄰兩葉片間的空間容積逐漸增大，形成局部真空，從吸油口吸油；左邊的葉片被定子的內(nèi)表面逐漸壓進(jìn)槽內(nèi)，兩相鄰葉片間的空間容積逐漸減小，將工作油液從壓油口壓出。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)在吸油腔與壓油腔之間有一段封油區(qū)，把吸油腔和壓油腔隔開(kāi)，稱(chēng)作過(guò)渡區(qū)。當(dāng)轉(zhuǎn)子不斷地旋轉(zhuǎn)，泵就不斷地吸油和排油。這種葉片泵的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，各葉片間容積只吸排油各一次，因此叫單作用葉片泵。單作用葉片泵的優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)工藝簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)各種形式的變量。單作用葉片泵的缺點(diǎn)：作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力不平衡，增大軸承磨損，縮短泵的壽命。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)3.3.1.2流量計(jì)算如圖所示，我們通過(guò)圖解法可以近似求得：每個(gè)工作腔的體積ΔV等于大扇形面積aO1b減去小扇形面積cO1d再乘以轉(zhuǎn)子的寬度B。即畫(huà)陰影線的部分?？蓪?xiě)成如下表達(dá)式：

ΔV=B(S扇大－S扇小)當(dāng)單作用葉片泵有z個(gè)封閉容積時(shí)，泵的理論排量V的表達(dá)式可寫(xiě)為:V=zΔV=π[(R+e)2－(R－e)2]B

=4πReB式中R—定子半徑，m；

e—偏心距，m；

B—轉(zhuǎn)子寬度，m。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)考慮泵的容積效率ηV，當(dāng)泵的轉(zhuǎn)速為n時(shí)，單作用葉片泵的實(shí)際流量q可寫(xiě)為:q=VnηV=4πReBnηV思考：若想改變一臺(tái)泵的排量V，可以改變上式中哪個(gè)參數(shù)呢？第3章液壓泵與液壓馬達(dá)3.3.1.3單作用葉片泵的變量原理改變偏心距e，就是改變定子與轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置，轉(zhuǎn)子軸是固定在軸承中的，使定子移動(dòng)在結(jié)構(gòu)上比較容易實(shí)現(xiàn)，這就需要一個(gè)力來(lái)推動(dòng)定子移動(dòng)，這個(gè)力稱(chēng)為操縱力。根據(jù)操縱力不同，變量葉片泵分為內(nèi)反饋式和外反饋式兩種。如果操縱力是來(lái)自泵定子內(nèi)部的排油壓力，就稱(chēng)為內(nèi)反饋式變量泵,見(jiàn)左圖。如果操縱力是來(lái)自泵定子外部的排油壓力，就稱(chēng)為外反饋式變量泵，見(jiàn)右圖。1234

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7891011e0第3章液壓泵與液壓馬達(dá)(1)限壓式內(nèi)反饋?zhàn)兞咳~片泵1234

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7891011e0轉(zhuǎn)子1的中心O是固定的，定子3可以左右移動(dòng)，調(diào)壓螺栓9可對(duì)調(diào)壓彈簧8的預(yù)壓力進(jìn)行調(diào)節(jié)，在調(diào)壓彈簧8力的作用下，定子3被7推向右端靠在4上，使定子中心O1和轉(zhuǎn)子中心O之間有一個(gè)偏心距e，初始偏心距e0的大小可用最大流量調(diào)節(jié)螺釘4調(diào)節(jié)；最大流量調(diào)節(jié)螺釘4的工作位置決定了定子的最大偏心距和油泵的最大排量。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)(1)限壓式內(nèi)反饋?zhàn)兞咳~片泵1234

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7891011e0當(dāng)泵的工作壓力p小于限定壓力時(shí)，定子受到的反饋力小于等于彈簧作用力時(shí)，定子不動(dòng)，偏心距達(dá)到e0最大．流量也最大，此時(shí)壓力稱(chēng)為限定壓力。當(dāng)反饋力大于限定壓力時(shí)。彈簧被壓縮，定子左移，偏心距e減小，流量輸出也隨之減小。當(dāng)工作壓力繼續(xù)升高到某一值時(shí)，彈簧壓縮到最短，定子移至最左端，偏心距e最小，實(shí)際流量接近零，輸出少量的流量來(lái)補(bǔ)償泄漏。此時(shí)無(wú)論外負(fù)載怎樣增大，泵的輸出壓力也不會(huì)增加，所以稱(chēng)為限壓式變量葉片泵。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)內(nèi)反饋式變量泵利用泵本身的排出壓力和流量推動(dòng)變量機(jī)構(gòu)，在泵的理論排量接近零工況時(shí)，泵的輸出流量為零，因此便不可能繼續(xù)推動(dòng)變量機(jī)構(gòu)來(lái)使泵的流量反向，所以?xún)?nèi)反饋式變量泵僅能用于單向變量。1234

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7891011e0第3章液壓泵與液壓馬達(dá)(2)限壓式外反饋?zhàn)兞咳~片泵外反饋?zhàn)兞咳~片泵的工作原理。外反饋與內(nèi)反饋?zhàn)兞勘玫闹饕煌海?）推動(dòng)定子移動(dòng)的操縱力是外負(fù)載壓力。（2）另外，在最大流量調(diào)節(jié)螺釘處增加了一個(gè)柱塞缸，它能根據(jù)泵出口負(fù)載壓力的大小自動(dòng)調(diào)節(jié)泵的排量。第3章液壓泵與液壓馬達(dá)3.3.2雙作用葉片泵

3.3.2.1工作原理

雙作用葉片泵的工作原理和單作用葉片泵相似，不同之處在于定子內(nèi)表面是近似橢圓形狀，且定子和轉(zhuǎn)子是同心的，當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，密封工作腔的容積在左上角和右下角處逐漸減小，為壓油區(qū)；在左下角和右上角處逐漸增大，為吸油區(qū)。吸油區(qū)和壓油區(qū)之間有一段封油區(qū)將吸、壓油區(qū)隔開(kāi)。稱(chēng)過(guò)渡區(qū)，這四個(gè)過(guò)渡區(qū)有四段過(guò)渡曲線。轉(zhuǎn)子定子葉片配流盤(pán)泵體第3章液壓泵與液壓馬達(dá)這種泵的轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)密封工作腔完成吸油和壓油動(dòng)作各兩次，所以稱(chēng)為雙作用葉片泵。由于雙作用葉片泵有兩個(gè)吸油區(qū)和兩個(gè)排油區(qū)，并且各自的中心夾角是對(duì)稱(chēng)的，所以作用在轉(zhuǎn)子上的油壓作用力互相平衡。因此，這種油泵也稱(chēng)