機電設備評估基礎2-2

機電設備評估基礎項目二

傳動裝置與電機活動二

液壓傳動

一、液壓傳動的工作原理

是依靠液體介質的靜壓力來傳遞能量的液體傳動，本質上是一種能量轉換裝置，它先將機械能轉換為便于輸送的液壓能，隨后又將液壓能轉換為機械能。

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液壓傳動

二、液壓傳動系統(tǒng)的組成

1.動力部分：泵（小油缸）

2.執(zhí)行部分：液壓缸、液壓馬達（大油缸）

3.控制部分：閥

4.輔助部分：油箱、蓄能器、過濾器等項目二

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液壓傳動

三、液壓傳動的優(yōu)缺點

（一）優(yōu)點

1.在輸出功率相同的條件下，體積小重量輕、布局安裝比較靈活；

2.傳遞運動平穩(wěn)，吸振能力強；

3.操作控制方便、省力，易于實現(xiàn)自動控制和過載保護；

4.液壓元件易于實現(xiàn)系列化、標準化、通用化；

（二）缺點

6.泄漏不可避免，因此不能實現(xiàn)嚴格的傳動比；

7.對溫度敏感；

8.液壓元件精度要求高，使用和維修要求高。項目二

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液壓傳動

四、液壓傳動的基本參數(shù)

（一）壓力：

1.單位面積上的液體力。

壓力的單位是帕和兆帕。

1Pa＝1N/m2

1MPa＝106Pa

壓力就是我們高中學物理時的壓強。

2.液壓傳動的壓力取決于負載。液體壓力隨負載的變化而變化。

3.壓力分級如下表所示：

表2－2壓力分級低壓中壓中高壓高壓超高壓壓力范圍0～2.5＞2.5～8＞8～16＞16～32＞32項目二

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液壓傳動

四、液壓傳動的基本參數(shù)

（二）流量：

1.單位時間內流過某一截面的液體體積。

流量的單位是米3/秒（m3/s）和升（L）

1m3/s＝60000L/min項目二

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液壓傳動

四、液壓傳動的基本參數(shù)

（二）流量：

2.由于液體不可壓縮，所以，同一時間里左面油缸壓出的油必然等于右面油缸流進的油，即項目二

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液壓傳動

四、液壓傳動的基本參數(shù)

（三）功及功率

在液壓傳動中，功率等于壓力p與流量Q的乘積。

如果壓力的單位為兆帕（MPa），流量的單位為升/分（L/min），則公式可寫為：項目二

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五、液壓泵（動力部分）

1.功能：將電動機輸入的機械能轉變?yōu)橐后w的壓力能。

2、原理：泵必須具有由運動部件和固定部件所構成的密閉容積。

密閉容積增大形成負壓完成吸油，密閉容積減小則排油，所以稱之為容積式泵。

3.液壓泵的分類：

按照結構形式分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵等。

按照使用壓力分為低壓泵、中壓泵和高壓泵。

按照流量特征分為定量泵和變量泵。定量泵是指轉速不變時，流量不能改變；而變量泵則是在轉速不變時，可以調節(jié)從而得到不同的流量。

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五、液壓泵（動力部分）

4、液壓泵的主要參數(shù)：

（1）工作壓力：是指泵實際工作時輸出油液的壓力，也稱為輸出壓力。工作壓力取決于外界負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。若負載增加，泵的工作壓力隨之升高；負載減小，泵的工作壓力降低。如舉重。

（2）額定壓力：在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定，連續(xù)運轉正常工作的最高壓力，如舉重（10000kg）。額定壓力取決于密封程度、效率和使用壽命等因素的影響。項目二

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五、液壓泵（動力部分）

4、液壓泵的主要參數(shù)：

（3）最高壓力：液壓泵工作壓力隨負載的增加而增加，當工作壓力增加到液壓泵本身強度允許值和允許的最大泄漏量時，液壓泵的工作壓力就不能再增加了，這時，液壓泵的工作壓力稱為最高壓力，也就是按試驗標準規(guī)定，允許液壓泵短暫運行的最高壓力值。最高壓力是液壓泵強度設計的依據(jù)。超過最高壓力，效率降低。

（4）排量：泵軸旋轉一周排出油液的體積，用q表示。

（5）理論流量：單位時間內理論上可以排出的液體體積，用QT表示。

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五、液壓泵（動力部分）

4、液壓泵的主要參數(shù)：

（6）實際流量：是指液壓泵在實際工作時，在單位時間內所排出油液的體積。等于理論流量減去泵的泄漏量。Q＝QT－△Q

（7）額定流量：液壓泵在額定轉速和額定壓力下工作時實際輸出的流量。

（8）效率：指輸出功率與輸入功率之比，它是衡量能量損失的一項重要指標。容積效率等于實際流量與理論流量之比

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五、液壓泵（動力部分）

4、液壓泵的主要參數(shù)：

泵的總效率等于容積效率與機械效率的乘積。

η＝ηVηm

如ηV=0.8，ηm=0.9，則η＝0.72注意：排量與流量的關系，排量是泵軸旋轉一周排出油液的體積，如果每分鐘轉n轉，則1分鐘的流量是nq。例：液壓泵的出口壓力為p＝10.2MPa，

流量Q＝1.64×10－3m3/s，

總效率為η＝0.8，

試求該泵的輸入功率。

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五、液壓泵（動力部分）

（一）齒輪泵

1、結構：密封空間由齒輪、殼體和端蓋共同形成。

2、特點：結構簡單、重量輕、成本低、工作可靠，但壓力不高。

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五、液壓泵（動力部分）

（二）葉片泵

結構：密封空間由轉子、葉片、泵體（殼體）和端蓋共同形成。

分類：

1.單作用葉片泵

轉子每轉一周，完成一次吸油和排油，故稱之為單作用葉片泵。

改變轉子和定子的偏心距，可以改變泵的流量，是變量泵。

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五、液壓泵（動力部分）

（二）葉片泵

2.雙作用葉片泵

（1）轉子每轉一周，完成兩次吸油和排油，故稱之為雙作用葉片泵。

（2）泵的流量固定，是定量泵。

（3）特點：結構緊湊、體積小、重量輕、流量均勻、運轉平穩(wěn)、噪聲低。結構比較復雜、對油液污染比較敏感。項目二

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五、液壓泵（動力部分）

（三）柱塞泵

（1）有徑向柱塞泵和軸向柱塞泵。

（2）徑向柱塞泵由定子、轉子（缸體）配油軸、襯套和柱塞組成。

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五、液壓泵（動力部分）

（3）當轉子順時針旋轉時，柱塞在離心力或在低壓油作用下，壓緊在定子內壁上。由于轉子和定子間有偏心量e，故轉子在上半周轉動時柱塞向外伸出，徑向孔內密封工作容積逐漸增大，形成局部真空，將油箱中的油經配油軸上的a孔再經b腔吸入；

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五、液壓泵（動力部分）

（三）柱塞泵

（4）轉子轉到下半周時，柱塞向里推入，密封工作容積逐漸減小，將油液從柱塞底部經c腔再從配油軸上的d孔向外壓出。

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五、液壓泵（動力部分）

（三）柱塞泵

（5）轉子每轉一周，每個柱塞底部容積完成一次吸油、壓油。轉子連續(xù)運轉，即完成泵的吸油、壓油工作。

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五、液壓泵（動力部分）

（三）柱塞泵

（6）徑向柱塞的流量因偏心e的大小而不同。若偏心量做成可調的，就成為變量泵。

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五、液壓泵（動力部分）

（三）柱塞泵

由于柱塞與缸體內孔均為圓柱表面，加工方便，配合精度高，密封性能好。所以柱塞泵具有壓力高、結構緊湊、效率高、流量能調節(jié)等優(yōu)點，但結構比較復雜。

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六、液壓馬達與液壓缸（執(zhí)行部分）

概述：

液壓馬達與液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。

液壓馬達：將液體的壓力能轉變?yōu)樾D機械能；

液壓馬達和液壓泵都是依靠工作腔密封容積的變化來工作的，它們的原理是相同的，但是結構上存在差別，所以不能通用。

高速液壓馬達有：齒輪液壓馬達、葉片液壓馬達、軸向柱塞馬達。

低速液壓馬達有：單作用連桿型徑向柱塞馬達、多作用內曲線徑向柱塞馬達。

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六、液壓馬達與液壓缸（執(zhí)行部分）

液壓缸：將液壓能轉變?yōu)闄C械能的一種能量轉換裝置，不同的是液壓馬達將液壓能轉變成為連續(xù)回轉機械能，液壓缸是將液壓能變?yōu)橹本€運動或擺動的機構能。液壓缸，根據(jù)結構特點分為活塞式、柱塞式、伸縮式、擺動式四大類，按其作用分為單作用和雙作用?；钊蛑乃俣热Q于流量和油缸容積，而推力則取決于液體壓力和受壓面積。

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六、液壓馬達與液壓缸（執(zhí)行部分）

（一）雙桿活塞缸

當進油壓力、流量一定時，往返行程速度相同、推力相同。A為缸筒固定式雙桿活塞，B為活塞固定式，A行程為3L，B為2L，占地面積小，常用于大、中型設備中，但是油管設計不方便。

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六、液壓馬達與液壓缸（執(zhí)行部分）

（二）單桿活塞缸

1、液體進入無桿腔時，速度低但推力大；

液體進入有桿腔時，速度高但推力小。項目二

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六、液壓馬達與液壓缸（執(zhí)行部分）

（二）單桿活塞缸

2、設活塞與活塞桿的直徑分別為D和d，則，

（1）無桿腔進油時，活塞移動速度為推力為

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六、液壓馬達與液壓缸（執(zhí)行部分）

（二）單桿活塞缸

2、設活塞與活塞桿的直徑分別為D和d，則，

（2）有桿腔進油時，

活塞移動速度為

推力為

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六、液壓馬達與液壓缸（執(zhí)行部分）

設D＝120mm，d＝50mm，液壓油進入左腔時，推動活塞向右，推力為F1＝1200N，速度為V1＝0.1m/s。

試計算當壓力與流量不變的時候，液壓油進入右腔，推動活塞向右時的推力F2與速度V2。項目二

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六、液壓馬達與液壓缸（執(zhí)行部分）

（三）柱塞液壓缸

1.只能單向運動，回程需要借助于外力，如重力、彈簧力，或成對使用。3和1直接連到一起，3和2連在一起，為什么呢，主要是由于加工時，孔的加工非常困難，這樣連接，1的內孔可以不用精加工，只需要將3加工好即可，而銅容易加工。

2.柱塞缸主要是避免了活塞缸缸孔難于加工的問題，這是它的一大優(yōu)點。缺點是只能單向運動。回程需要借助外力作用，如垂直旋轉時柱塞自重、彈簧力及其他外力等。為了獲得雙向往復運動，柱塞缸常成對使用。

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七、液壓控制閥（控制作用）

（一）方向控制閥用來控制和改變液壓系統(tǒng)中液流方向的閥類。

1.單向閥：

（1）單向可靠、油液不能反向流動；

（2）正向流動壓力損失??；

反向截止密封性好。項目二

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七、液壓控制閥（控制作用）

（一）方向控制閥2.換向閥：

（1）通過手動、機動、電動、液動等方式，使閥芯在閥體孔中運動，使油路接通或切斷，從而改變液流的方向。分為滑閥和轉閥。

（2）滑閥主要由閥芯和閥體構成。

閥芯上加工出溝槽，閥體上則加工出相應的環(huán)形槽。通過改變閥芯和閥體的相對位置，就能夠使各個通道之間連通或斷開。項目二

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七、液壓控制閥（控制作用）

（3）滑閥式換向閥的工作原理

位：閥芯在閥體孔中可能的位置數(shù)目；滑閥符號中方格的個數(shù)。

通：與閥體連通的主油路數(shù)；每一方格上，和外界油路連通的“孔”數(shù)，即通路數(shù)。

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七、液壓控制閥（二）壓力控制閥：根據(jù)液體壓力與彈簧力平衡的原理來控制和調節(jié)液體的壓力。

常見的壓力控制閥有：溢流閥、減壓閥、順序閥和壓力繼電器等。

1.溢流閥功能：溢出系統(tǒng)中多余的液壓油，使系統(tǒng)油液保持一定壓力，防止過載，起安全保護作用。分為直動型溢流閥和先導型溢流閥。

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七、液壓控制閥2.減壓閥：減低系統(tǒng)中某一部分的壓力，使之低于油泵供油壓力。

正常情況下，帶箭頭的實線是連通的，當壓力大時，在虛線的作用下，斷開連通。因此減壓閥和溢流閥有兩點不同：（1）溢流閥是保證系統(tǒng)的壓力不超壓，減壓閥是保證系統(tǒng)中某一部分的壓力低于油泵供油壓力（2）正常情況下，溢流閥中間箭頭是斷開的，而減壓閥帶箭頭的實線是連通的，當壓力大時，在虛線的作用下，斷開連通。項目二

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七、液壓控制閥2.減壓閥：減低系統(tǒng)中某一部分的壓力，使之低于油泵供油壓力。

正常情況下，帶箭頭的實線是連通的，當壓力大時，在虛線的作用下，斷開連通。因此減壓閥和溢流閥有兩點不同：（1）溢流閥是保證系統(tǒng)的壓力不超壓，減壓閥是保證系統(tǒng)中某一部分的壓力低于油泵供油壓力（2）正常情況下，溢流閥中間箭頭是斷開的，而減壓閥帶箭頭的實線是連通的，當壓力大時，在虛線的作用下，斷開連通。溢流閥、減壓閥、壓力繼電器共同的特點是：根據(jù)液體壓力與彈簧力平衡的原理，來控制液體的壓力。

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七、液壓控制閥（三）流量控制閥：依靠改變工作開口的大小來調節(jié)通過閥口的流量。生活中的水龍頭。

常見的流量控制閥有：節(jié)流閥、調速閥等。

節(jié)流口：起節(jié)流作用的閥口。常見的節(jié)流口有針式、偏心式、三角溝式。

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七、液壓控制閥（四）液壓操縱箱

1.將許多不同類型的閥類元件合并在一個閥體內，組成專門的液壓操縱箱；

2.特點：可以顯著縮小液壓元件的總體積，改善液壓系統(tǒng)性能，操作方便；設計制造復雜，工作循環(huán)不易改變。

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八、液壓輔件（要注意作用和符號）

（一）蓄能器：做輔助動力源、保壓和補充泄漏、吸收壓力沖擊和油泵的壓力脈動。（二）過濾器：表面型、深度型、磁性。

（三）油箱：儲存油液、散熱、分離氣體和沉淀。

此外，還有熱交換器、密封裝置、壓力裝置等

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九、基本