工程機械課件

第六章液壓傳動與液力傳動

6.1概述

6.2液壓傳動的基本概念

6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置

6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置

6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置

6.7液壓系統(tǒng)的輔助裝置

6.8典型液壓系統(tǒng)1第六章學習目標及基本要求學習目標及基本要求：（1）掌握液壓系統(tǒng)的基本組成和基本概念；（2）掌握液壓泵、液壓馬達、液壓缸的工作原理；（3）掌握液壓閥的工作原理及其應(yīng)用；（4）掌握液壓基本回路；（5）掌握泵、馬達、缸、閥的分類、區(qū)別。重難點：（1）各類泵、馬達、缸、閥的結(jié)構(gòu)特點。（2）液壓基本回路及液壓系統(tǒng)圖。熟悉了解:（1）各種液壓裝置的故障原因及排除故障方法；（2）各種泵、馬達、缸、閥的特點和應(yīng)用。26.1概述一、概述液體傳動：通過液體的壓力能進行能量傳遞、轉(zhuǎn)換和控制的一種傳動方式，包括液壓傳動和液力傳動。帕斯卡原理：以液體的壓力來傳遞能量和動力。液壓傳動特點：結(jié)構(gòu)簡單緊湊、傳動比大、平穩(wěn)、動作靈敏、易控制。密閉液體上的壓強，能夠大小不變地向各個方向傳遞。

F1F23帕斯卡原理應(yīng)用實例

圖中是運用帕斯卡原理尋找推力和負載間關(guān)系的實例。圖中垂直、水平液壓缸截面積為A1、A2；活塞上負載為F1、F2。兩缸互相連通，構(gòu)成一個密閉容器，則按帕斯卡原理，缸內(nèi)壓力到處相等，p1=p2，于是F2＝F1.A2/A1，如果垂直液缸活塞上沒負載，則在略去活塞重量及其它阻力時，不論怎樣推動水平液壓缸活塞，不能在液體中形成壓力。46.1概述液力傳動原理：應(yīng)用流體力學的動量矩原理。即利用液體的動能來傳遞能量和動力。離心泵1帶動液體高速旋轉(zhuǎn)，將油液從油池吸入，然后輸送出去,輸出的高速液體推動渦輪機2旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)機械能的傳遞。1-離心泵（主動件）2-渦輪機（從動件）油池高速液體56.1概述液壓傳動系統(tǒng)工作特性（1）力的傳遞按照帕斯卡原理進行；（2）液壓傳動中的壓力取決于負載大??；（3）液體流量決定負載運動速度；（4）液壓傳動中的能量參數(shù)：壓力、流量。66.1概述二、液壓傳動工作原理力的放大原理F1(A1)小→F2(A2)大負載為零，壓力為零

F2=0→1、4-液壓缸2、3-活塞5-管路76.1概述二、液壓傳動應(yīng)用實例液壓千斤頂工作原理1-活塞2、7-油缸3、8-單向閥4-油箱5-截止閥6-驅(qū)動活塞播放動畫8液壓千斤頂設(shè)備圖片

96.1概述三、液壓傳動系統(tǒng)組成動力裝置：液壓泵（機械能

壓力能）將原動機的機械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的轉(zhuǎn)換元件。執(zhí)行裝置：液壓馬達缸、液壓缸（壓力能

機械能）將液體的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能的轉(zhuǎn)換元件。

控制裝置：各種閥類元件（控制壓力、流量、方向）對油液的壓力、流量和流動方向進行控制或調(diào)節(jié)的元件。輔組裝置：油箱、油管、管接頭、濾油器、冷卻器、蓄能器、密封件和壓力表。在系統(tǒng)中起儲存油液、連接、濾油、測量等作用。106.1概述四、液壓傳動的優(yōu)缺點優(yōu)點：（1）體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長；（2）易實現(xiàn)無極調(diào)速（范圍：1:2000）,工作平穩(wěn)；（3）操作簡便、省力，易實現(xiàn)自動化；（4）自鎖性好，容易實現(xiàn)過載保護；（5）液壓元件易實現(xiàn)標準化、系列化和通用化。缺點：（1）易泄漏；（2）不宜在高溫和低溫下工作；（3）不適于遠距離傳動、效率低；（4）故障原因難找；（5）液壓元件成本高。11液壓傳動系統(tǒng)的工作原理及組成1-油箱2-濾油器3-液壓泵4-溢流閥5-節(jié)流閥6-換向閥7-手柄8-液壓缸9-工作臺10-油管

工作臺水平移動播放動畫12職能符號表示的液壓系統(tǒng)圖

1-油箱2-濾油器3-液壓泵4-節(jié)流閥5-溢流閥6-換向閥7-手柄8-液壓缸

13液壓圖形及符號14各種液壓元件實物圖片156.1概述五、液壓傳動的應(yīng)用工程機械：推土機、挖掘機、壓路機起重運輸：汽車吊、叉車、港口龍門吊礦山機械：鑿巖機、提升機、液壓支架建筑機械:打樁機、平地機、液壓千斤頂農(nóng)業(yè)機械：拖拉機、聯(lián)合收割機冶金機械：壓力機、軋鋼機輕工機械:

打包機、注塑機汽車工業(yè):

汽車的轉(zhuǎn)向器和減振器、自卸汽車智能機械:

模擬駕駛艙、機器人166.1概述六、液壓傳動發(fā)展概況

17世紀中葉：帕斯卡提出靜壓傳遞原理。18世紀末：英國制成第一臺水壓機。

19世紀：液壓傳動用于炮塔轉(zhuǎn)位器、六角車床和磨床；第二次世界大戰(zhàn)的兵器（功率大、反應(yīng)快）；戰(zhàn)后轉(zhuǎn)向民用機械、工程、農(nóng)業(yè)、汽車；60年代后發(fā)展為一門完整的自動化技術(shù)。

現(xiàn)在：國外95%工程機械、90%數(shù)控加工機床、95%以上的自動生產(chǎn)線都采用液壓傳動。

當今采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志。176.2液壓傳動的基本概念一、液體的主要物理性質(zhì)密度ρ和重度γ

(1)密度(2)重度（m-液體的質(zhì)量,V-液體的體積）（G-液體的重量，g-重力加速度）液壓油的密度和重度因油的牌號而異，并且隨著溫度的上升而減小，隨著壓力的提高而稍有增加。186.2液壓傳動的基本概念壓縮性：恒溫情況下，液體受壓力作用而體積縮小，密度變大的性質(zhì)。其大小用壓縮系數(shù)β表示。（1）體積壓縮系數(shù)V0-壓縮前液體體積(m3)；Δp-壓力變化(Pa)；

ΔV-壓縮后液體體積的變化(m3)

。（2）體積彈性模量：體積壓縮系數(shù)β的倒數(shù)。

V0一定，在同樣Δp下，E0越大,ΔV越小，說明E0越大，液體的抗壓能力越強。196.2液壓傳動的基本概念在一般情況下，油的可壓縮性對液壓系統(tǒng)性能影響不大，但在高壓情況下以及在研究系統(tǒng)動態(tài)性能時則不能忽略。由于空氣的可壓縮性很大，且與工作壓力的改變而大幅度變化，所以游離空氣對當量體積彈性模量影響很大。206.2液壓傳動的基本概念粘度

液體在外力作用下流動時，其流動將受到牽制，且在流動截面上各點的流速不同。即各層液體間有相互牽制作用，這種相互牽制的力稱作液體內(nèi)的摩擦力或粘性力。表示粘性大小程度的物理量稱為粘度。（1）動力粘度μ （2）運動粘度：ν=μ/ρ(單位：米2/秒)當壓力增加時，粘度增加；溫度略升高，粘度顯著降低。（3）相對粘度（條件粘度）：液體的粘度/水的粘度（4）粘度與溫度、壓力的關(guān)系溫度↑→粘度↓（顯著）;壓力↑→粘度↑(＞20MPa時)。216.2液壓傳動的基本概念二、液壓傳動的幾個基本參數(shù)壓力：液體靜壓力（外力和自重）（1）絕對壓力=大氣壓力+相對壓力（表壓）（2）相對壓力=絕對壓力-大氣壓力（3）真空度=大氣壓力-絕對壓力液體靜壓力的兩個重要特性：（1）壓力方向總是垂直于承壓面，并沿承壓面的內(nèi)法線方向；（2）同一點的各個方向的壓力大小相等。226.2液壓傳動的基本概念0壓力236.2液壓傳動的基本概念流量和平均流速（1）流量Q=V/t(單位:m3/s

)V-流過某截面的液體體積、t-流過的時間。（2）平均流速：一種假想的均布流速。

液壓缸中活塞運動速度大小由油液流量確定，即：功和功率（1）功W=Fl（2）功率246.2液壓傳動的基本概念三、連續(xù)性方程和伯奴利方程穩(wěn)定流動與非穩(wěn)定流動液體流動時，若液體中任何一點的壓力，流速和密度都不隨時間變化，這種流動稱為穩(wěn)定流動。反之，壓力，流速隨時間而變化的流動稱為非穩(wěn)定流動。如圖所示，從水箱中放水，如果水箱上方有一補充水源，使水位保持不變，則水箱下部出水口流出的液體中各點的壓力和速度均不隨時間變化，故為穩(wěn)定流動。反之則為非穩(wěn)定流動。256.2液壓傳動的基本概念理想液體與實際液體（1）理想液體：既無粘性又不可壓縮的液體。（2）實際液體：有粘性、可壓縮的液體。通流截面、流量、平均流量（1）通流截面：垂直于液體流動方向的截面，也叫過流斷面。（2）流量Q：單位時間t內(nèi)流過某通流截面的液體體積V，即：Q=V/t=v·A(A-通流截面面積，v－平均流速）（3）平均流量：流量與通流面積之比。實際上由于液體具有粘性，液體在管道內(nèi)流動時，通流截面上各點的流速是不相等的。管道中心處流速最大；越靠近管壁流速越?。还鼙谔幍牧魉贋榱?。為方便起見，以后所指流速均為平均流速。266.2液壓傳動的基本概念1、液體流動的連續(xù)性方程：Q=Av=常數(shù)

當液體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流動時，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，管內(nèi)液體的質(zhì)量不會增多也不會減少，所以在單位時間內(nèi)流過每一截面的液體質(zhì)量必然相等。如圖所示，管道的兩個通流面積分別為A1、A2,液體流速分別為v1、v2，液體的密度為ρ，則：ρv1A1=ρv2A2=常量即：Q=A1v1=A2v2＝常量或：v1/v2=A2/A1

276.2液壓傳動的基本概念在同一管路中通流面積大的地方液體流速小。通流面積小的地方則液體流速大；此外，當通流面積一定時，通過的液體流量越大，其流速也越大。即液體平均流速v與過流截面的截面積A的大小成反比。在同一管路中無論通流面積怎么變化，只要沒有泄漏，液體通過任意截面的流量是相等的。對于有分支的管路，輸入端的流量等于所有分支管路中的輸出流量之和。

A1v1=A2v2+A3v3即：Q1=Q2+Q3Q1Q2Q3286.2液壓傳動的基本概念2、伯努利方程：（1）理想液體的伯努利方程：P/γ+h+v2/2g=常量根據(jù)能量守恒定律則有：P1/γ+h1+v12/2g=P2/γ+h2+v22/2g29P1/γ+h1+v12/2g=P2/γ+h2+v22/2g（1）P/γ+h+v2/2g=常量（2）

以上兩式即為理想液體的伯努利方程，式中每一項的量綱都是長度單位，分別稱為水頭、位置水頭和速度水頭。伯努利方程的物理意義為：在管內(nèi)作穩(wěn)定流動的理想液體具有壓力能、勢能和動能三種形式的能量。在任意截面上這三種能量都可以相互轉(zhuǎn)換，但其總和保持不變。靜壓力基本方程則是伯努利方程(在速度為零時)的特例。即：P/γ+h=常量。6.2液壓傳動的基本概念30

實際液體具有粘性，當它在管中流動時，為克服內(nèi)摩擦阻力需要消耗一部分能量。實際液體的伯努利方程為：P1/γ+h1+V12/2g=P2/γ+h2+V22/2g+hw

（注：hw—以水頭高度表示的能量損失）當管道水平放置時，由于h1=h2，方程可簡化為：P1/γ+V12/2g=P2/γ+V22/2g+hw當管道為等徑直管且水平放置時，方程可簡化為：P1/γ=P2/γ+hw伯努利方程是機械各種液力計算和管路計算的基礎(chǔ)，經(jīng)常用來解決液體傳動的各種實際問題。（2）實際液體的伯努利方程6.2液壓傳動的基本概念316.2液壓傳動的基本概念四、液體流動中的能量損失1、液體的流動狀態(tài)和雷諾系數(shù)層流：液體中質(zhì)點沿管道作直線運動而沒有橫向運動，既液體作分層流動，各層間的流體互不混雜。液體低速流動時，作層流運動。紊流:

液體中質(zhì)點除沿管道軸線運動外，還有橫向運動，呈現(xiàn)紊亂混雜狀態(tài)。液體高速流動時，作紊流運動。層流紊流326.2液壓傳動的基本概念雷諾數(shù)：用來判斷油液在圓截面管道中是作層流還是紊流。

式中：υ-液流的平均速度（m/s）；

d-管道內(nèi)徑（mm）；

v-液體的運動粘度（m2/s）。當Re＜Re臨時：液體流動為層流狀態(tài)；當Re＞Re臨時：液體流動為紊流狀態(tài)。光滑金屬圓管的臨界雷諾數(shù)Re臨為2000～2300；橡膠軟管的臨界雷諾數(shù)Re臨為1600～2000。336.2液壓傳動的基本概念2、沿程壓力損失液體在管道中流動時，由于摩擦而產(chǎn)生的能量損失。層流狀態(tài)時直管沿程壓力損失式中：μ-液體的動力粘度；l-管道長度；

d-管道內(nèi)徑；υ-液流的平均速度。紊流狀態(tài)時直管沿程壓力損失

式中：λ-沿程阻力系數(shù)；γ-液體的重度；g-重力加速度。346.2液壓傳動的基本概念3、局部壓力損失局部壓力損失是液流流經(jīng)管道截面突然變化的彎管、管接頭以及控制閥閥口等局部障礙處時的壓力損失。計算式為：

式中：ζ－局部阻力系數(shù)，由試驗求得；υ－液流流速。液體流經(jīng)各種閥類的壓力損失主要為局部損失。356.2液壓傳動的基本概念4、管路系統(tǒng)的總壓力損失液壓系統(tǒng)中管路通常由若干段管道串聯(lián)而成。其中每一段又串聯(lián)一些諸如彎頭、控制閥、管接頭等形成局部阻力的裝置，因此管路系統(tǒng)總的壓力損失等于所有直管中的沿程壓力損失ΔPλ及所有局部壓力損失ΣΔPζ之和。即：Δp=ΣΔpλ+ΣΔpζ

或Δp=Σλγlυ2/2dg+Σγυ2/2g油泵的輸出壓力pt當管路總壓力損失確定后，就能確定系統(tǒng)的調(diào)定壓力，即泵的輸出壓力。

pt=p+ΣΔp（p-系統(tǒng)的有效工作壓力）366.2液壓傳動的基本概念5、液壓沖擊與氣穴液壓沖擊：控制閥迅速換向或關(guān)閉，液壓缸、液壓馬達迅速停止或改變速度等，使液流流速急劇變化，從而使油液壓力產(chǎn)生劇烈變化的現(xiàn)象。（1）沖擊壓力可使液流速度達到：800～1200m/s（2）減小液壓沖擊的措施：

1）靠近沖擊源處設(shè)置蓄能器，吸收能量；

2）在適當位置安裝溢流閥，限制壓力升高；

3）采用緩沖裝置，減緩液壓缸換向和換向閉啟油路的速度；

4）適當增大管徑或采用橡膠軟管。376.2液壓傳動的基本概念氣穴：在液壓系統(tǒng)中，當油液壓力低于大氣壓一定數(shù)值時，溶解于油中的空氣便分離出來形成氣泡,這種現(xiàn)象稱為氣穴.（1）氣穴會形成局部高壓，產(chǎn)生液壓沖擊，造成振動和噪音;（2）氣穴會因氣體的氧化作用使零件和管道表面剝蝕損壞，縮短元件壽命。氣蝕：因“氣穴”造成零件和管道表面剝蝕損壞，縮短元件壽命的現(xiàn)象稱為“氣蝕”防止氣穴的方法合理確定油泵管徑，控制油流速度；減小節(jié)流處的壓力降，前后壓力比一般為p1/p2＜3.5；系統(tǒng)管路盡量避免急彎、多彎及局部窄縫。386.2液壓傳動的基本概念6、泄漏、溫升及效率泄漏：在液壓系統(tǒng)中，油液從壓力較高的油腔漏入到壓力較低的油腔，或從固定零件的結(jié)合面及有相對運動零件間的間隙流到大氣（系統(tǒng)外）的現(xiàn)象，稱為泄漏。396.2液壓傳動的基本概念溫升：當熱平衡溫度超過環(huán)境溫度時，稱為溫升。溫升=熱平衡時的油溫-環(huán)境溫度（1）溫升過高會影響系統(tǒng)的工作性能和降低效率；（2）降溫的主要措施減少壓力損失、容積損失和機械損失，減少發(fā)熱源；加大郵箱尺寸或設(shè)置冷卻裝置，以改善散熱條件。效率η：輸出功率P出與輸入功率P入之比η=P出/P入液壓系統(tǒng)總效率：是機械效率、壓力效率和容積效率的乘積η總=ηjηpηv406.3液壓系統(tǒng)的動力裝置一、液壓泵（動力元件）液壓泵是為液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的動力元件，它是將原動電機的機械能（轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速）轉(zhuǎn)換成液體的壓力能（流量和壓力），是一種能量轉(zhuǎn)換裝置。液壓泵的分類416.3液壓系統(tǒng)的動力裝置42

液壓泵的工作原理（容積式泵）液壓傳動系統(tǒng)中使用的液壓泵都是容積式的，其工作原理如圖所示。吸油:密封容積增大，形成局部真空;壓油:密封容積減小，壓力增加。容積式泵：

依靠密封容積的變化來吸油、壓油。兩個特征：（1）有周期性的密封容積變化。密封容積由小變大時吸油；由大變小時壓油。（2）有配油機構(gòu)。保證密封容積由小變大時，只與吸油管相通；密封容積由大變小時，只與壓油管相通（如兩個單向閥）。6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置43*缸體轉(zhuǎn)動*斜盤、配油盤不動（1）軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)組成：傳動軸,缸體,柱塞,配油盤,斜盤。1、柱塞泵a-壓由窗口；b-吸油窗口。6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置44（2）單柱塞泵工作原理圖中為單柱塞泵的工作原理。凸輪由電動機帶動旋轉(zhuǎn)。當凸輪推動柱塞向上運動時，柱塞和缸體形成的密封體積減小，油液從密封體積中擠出，經(jīng)單向閥排到需要的地方去。當凸輪旋轉(zhuǎn)至曲線的下降部位時，彈簧迫使柱塞向下，形成一定真空度，油箱中的油液在大氣壓力的作用下進入密封容積。凸輪使柱塞不斷地升降，密封容積周期性地減小和增大，泵就不斷吸油和排油。播放動畫6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置45（3）軸向多柱塞泵工作原理密封工作腔（缸體孔、柱塞底部）由于斜盤傾斜放置，使得柱塞隨缸體轉(zhuǎn)動時沿軸線作往復(fù)運動，底部密封容積變化，實現(xiàn)吸油、排油。吸油過程：柱塞伸出→V↑→p↓→吸油；排油過程：柱塞縮回→v↓→p↑→排油。6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置46

6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置47

6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置48柱塞泵實物圖片

軸向式徑向式49（4）柱塞泵的特點及應(yīng)用特點（1）容積效率高，壓力高。（ηv=0.98,p=40Mpa）（2）柱塞和缸體均為圓柱表面,易加工,精度高，內(nèi)泄?。?）結(jié)構(gòu)緊湊、徑向尺寸小，轉(zhuǎn)動慣量小;（4）易于實現(xiàn)變量；（5）構(gòu)造復(fù)雜,成本高；（6）對油液污染敏感。應(yīng)用：用于高壓、高轉(zhuǎn)速的場合。6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置50（1）結(jié)構(gòu)：齒輪、殼體、端蓋等

2、齒輪泵（外嚙合、內(nèi)嚙合）6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置51（2）外嚙合齒輪泵工作原理

密封工作腔：泵體、端蓋和齒輪的各個齒間槽組成了若干個密封工作容積。由于＞1，產(chǎn)生上下體積變化，這就形成了吸油區(qū)和壓油區(qū)。齒輪嚙合線將吸油區(qū)和壓油區(qū)隔開，起配流作用。吸油過程：輪齒脫開嚙合→V↑→p↓→吸油；排油過程：輪齒進入嚙合→V↓→p↑→排油。播放動畫6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置52外嚙合齒輪泵實物結(jié)構(gòu)6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置53內(nèi)、外嚙合齒輪泵實物結(jié)構(gòu)6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置54內(nèi)嚙合齒輪泵實物結(jié)構(gòu)6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置55齒輪泵存在的問題—困油的問題

外嚙合齒輪泵的幾個問題

齒輪泵要能連續(xù)地供油，必須使齒輪嚙合的重合系數(shù)ε＞1，即一對齒輪尚未脫開嚙合前，另一對齒輪已進入嚙合，在兩對齒輪齒向嚙合線之間形成一個封閉的區(qū)間(黃色)。該區(qū)間既不與高壓壓油區(qū)相通，也不與低壓區(qū)吸油區(qū)相通，當齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn),在高壓區(qū)嚙入的齒之間油壓迅速增加,形成超高壓，當該對齒轉(zhuǎn)過中間點時,這對齒之間空間增大，形成吸空現(xiàn)象,出現(xiàn)大量氣穴，在增壓時，使得齒輪嚙合阻力激增，對浮動側(cè)板上的滑動軸承形成很大壓力，而在低壓區(qū)形成氣蝕和較大噪音。這種現(xiàn)象叫做困油.消除困油的辦法：在齒輪泵泵蓋上銑出兩個卸油凹槽。56

外嚙合齒輪泵的幾個問題57外嚙合齒輪泵的幾個問題

58（3）齒輪泵的特點優(yōu)點：體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，自吸性能好，對油液污染不敏感，便于制造、維修。缺點：效率低，流量脈動大，排量不可調(diào)、噪聲大。應(yīng)用：工程機械、建筑機械、農(nóng)林機械、采礦設(shè)備、冶金設(shè)備。6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置59

液壓泵的性能參數(shù)1、壓力工作壓力：液壓泵工作時實際輸出壓力，取決于負載額定壓力：在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定的連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力，超過此值即為過載，它取決于泵的結(jié)構(gòu)強度和密封條件。最高壓力：液壓泵在短暫運行時間內(nèi)所允許的最高壓力6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置60排量V：在無泄漏的情況下，泵軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)排出的液體體積，它取決于泵的幾何尺寸，又稱幾何排量，單位是m3/r.理論流量Qt：在無泄漏的情況下，單位時間內(nèi)輸出液體的體積，它取決于幾何排量，也稱幾何流量，單位是m3/s。實際流量Q：泵在單位時間內(nèi)實際輸出液體的體積。由于存在內(nèi)、外泄漏ΔQ，所以q小于qt，即Qt＝Q＋ΔQ2．排量、流量、容積效率6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置61容積效率ηv：泵實際流量和理論流量之比，即ηv＝Q/Qt。

容積效率是描述泵性能好壞的重要指標。在一定范圍內(nèi)，泵的泄漏隨泵的工作壓力增高而線性增大，所以容積效率隨泵工作壓力的增高而降低。(空載流量與理論流量相等)額定流量：泵在額定壓力、額定轉(zhuǎn)速下必須保證的實際流量。6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置62齒輪泵的常見故障及排除方法故障現(xiàn)象產(chǎn)生原因排除方法噪聲大1．吸油管接頭、泵體與泵蓋的接合面、堵頭和泵軸密封圈等處密封不良，有空氣被吸入；2．泵蓋螺釘松動；3．泵與聯(lián)軸器不同心或松動;4．齒輪齒形精度太低或接觸不良;5．齒輪軸向間隙過??；6．齒輪內(nèi)孔與端面垂直度或泵蓋上兩孔平行度超差；7．泵蓋修磨后，兩卸荷槽距離增大，產(chǎn)生困油；8．滾針軸承等零件損壞9．裝配不良，如主軸轉(zhuǎn)一周有時輕時重現(xiàn)象。1．用涂脂法查出泄漏處。用密封膠涂敷管接頭并擰緊；修磨泵體與泵蓋結(jié)合面保證平面度不超過0.005mm；用環(huán)氧樹脂黏結(jié)劑涂敷堵頭配合面再壓進；更換密封圈；2．適當擰緊3．重新安裝，使其同心，緊固連接件；4．更換齒輪或研磨修整；5．配磨齒輪、泵體和泵蓋；6．檢查并修復(fù)有關(guān)零件；7．修整卸荷槽，保證兩槽距離;8．拆檢，更換損壞件；9．拆檢，重裝調(diào)整。63

故障現(xiàn)象產(chǎn)生原因排除方法流量不足或壓力不能升高1．齒輪端面與泵蓋接合面嚴重拉傷，使軸向間隙過大；2．徑向不平衡力使齒輪軸變形碰擦泵體，增大徑向間隙；3．泵蓋螺釘過松；4．中、高壓泵弓形密封圈破壞、或側(cè)板磨損嚴重。1．修磨齒輪及泵蓋端面，并清除齒形上毛刺；2．校正或更換齒輪軸；3．適當擰緊；4．更換零件。

過熱1．軸向間隙與徑向間隙過??；2．側(cè)板和軸套與齒輪端面嚴重摩擦。1．檢測泵體、齒輪，重配間隙；2．修理或更換側(cè)板和軸套。齒輪泵的常見故障及排除方法64液壓泵的性能比較與選用性能外嚙合齒輪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65液壓泵的選用6.3液壓系統(tǒng)的動力裝置66一、液壓馬達（執(zhí)行元件）液壓馬達是將液壓泵供給的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能（扭矩和轉(zhuǎn)速），驅(qū)動工作機構(gòu)做功。它是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，又稱油馬達。

液壓馬達的分類6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置67液壓馬達工作原理(齒輪馬達)

如圖所示，進油腔由a、b、c和a’、b’、c’、d’

的表面以及泵殼和泵蓋的有關(guān)內(nèi)表面組成。當高壓油進入進油腔后，進油腔各表面都有高壓油作用，由于齒輪嚙合點半徑r1、r2永遠小于齒頂圓半徑R，所以在齒面上，便產(chǎn)生如箭頭方向的不平衡的液體壓力，分別對軸心O1和O，產(chǎn)生扭矩，使馬達按圖示箭頭方向旋轉(zhuǎn)，拖動負載做功。在齒輪旋轉(zhuǎn)過程中，齒a和齒a’逐漸退出嚙合，油腔容積逐漸增大，高壓油液不斷地進入，并又連續(xù)地被帶到回油腔排出。6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置68

6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置69液壓馬達的基本性能參數(shù)6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置70

6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置71

6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置72

6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置73液壓馬達的工作特點（1）液壓馬達可以正反轉(zhuǎn)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有對稱性；（2）液壓馬達的轉(zhuǎn)速范圍寬；（3）液壓馬達不需要自吸能力；（4）液壓馬達具有較大的起動扭矩；（5）液壓馬達與液壓泵一般不能互逆使用；6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置

液壓馬達的排量表示其工作容腔的大小，它是一個重要的參數(shù)。馬達輸出的轉(zhuǎn)矩大小是由負載轉(zhuǎn)矩決定的，推動同樣大小的負載，工作容腔大的馬達的壓力要低于工作容腔小的馬達的壓力工作容腔的大小是液壓馬達工作能力的重要標志；排量的大小是液壓馬達工作能力的重要標志。74二、液壓缸（執(zhí)行元件）

液壓缸與液壓馬達一樣都是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，其功能是將液壓泵供給的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能（力和速度，或扭矩和角速度），從而驅(qū)動工作機構(gòu)做功。液壓缸實現(xiàn)的是往復(fù)直線運動（或往復(fù)擺動）。6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置75

作用：壓力能→機械能，用于實現(xiàn)直線往復(fù)運動或往復(fù)擺動。

1.液壓缸的作用和分類活塞缸單桿雙桿柱塞缸伸縮缸分類單作用雙作用按供油方式按結(jié)構(gòu)6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置762、液壓缸的結(jié)構(gòu)組成缸筒與缸蓋活塞與活塞桿密封裝置緩沖裝置排氣裝置

6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置77缸筒與缸蓋結(jié)構(gòu)6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置78活塞與活塞桿6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置79密封裝置：液壓缸中的密封是指活塞、活塞桿和缸蓋等處的密封。它是用來防止液壓缸內(nèi)部和外部的泄漏。液壓缸中密封設(shè)計的好壞，對液壓缸的性能有著重要影響。活塞環(huán)密封活塞桿密封6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置80緩沖裝置：緩沖裝置是利用活塞或缸筒移動到接近終點時，將活塞和缸蓋之間的一部分液體封住，迫使液體從小孔或縫隙中擠出，從而產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件制動，避免活塞和缸蓋的相互碰撞。6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置81排氣裝置：由于液體中混有空氣或液壓缸停止使用時空氣侵入，在液壓缸的最高部位常會聚積空氣，若不排除就會使缸的運動不平穩(wěn)，引起爬行和振動，嚴重時會使液體氧化腐蝕液壓元件。排氣裝置就是為解決此問題而設(shè)置的排氣閥排氣塞6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置823、液壓缸的結(jié)構(gòu)圖（活塞桿式）6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置播放動畫83二、活塞式液壓缸6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置84缸筒固定：占地面積小，適用于較大型機械。

6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置當活塞左右運動對應(yīng)的油壓和輸入流量相同時，兩個方向上輸出的推力和速度就是相等的。式中：A-活塞的有效面積；D、d—活塞和活塞桿的直徑；q—輸入流量；

p1、p2—缸的進、出口壓力；ηm—缸的機械效率；ηv—缸的容積效率。85

活塞桿固定：占地面積大，適用于小型機械。

6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置式中：A-活塞的有效面積；D、d—活塞和活塞桿的直徑；q—輸入流量；

p1、p2—缸的進、出口壓力；ηm—缸的機械效率；ηv—缸的容積效率。866.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置87單活塞桿液壓缸(差動連接)工作原理活塞式液壓缸（單活塞桿）當無桿腔進油時：液壓缸的推力F1大，速度??；當有桿腔進油時：液壓缸的拉力F2小，速度v2大；其速比為：(d=0.7D)q1=q+q288柱塞液壓缸工作原理（1）單柱塞缸柱塞液壓缸●單向液壓驅(qū)動，回程靠外力。89柱塞液壓缸工作原理（2）雙柱塞缸柱塞液壓缸●雙向液壓驅(qū)動90柱塞式液壓缸特點

（1）柱塞式液壓缸是單作用液壓缸，即靠液壓力只能實現(xiàn)一個方向的運動，回程要靠自重（當液壓缸垂直放置時）或其它外力，因此柱塞缸常成對使用；

（2）柱塞只靠缸套支承而不與缸套接觸，這樣缸套極易加工，故適于做長行程液壓缸；

（3）柱塞重量往往比較大，水平放置時容易因自重而下垂，造成密封件和導(dǎo)向件單邊磨損，故柱塞式液壓缸垂直使用較為有利；

（4）工作時柱塞總受壓，因而它必須有足夠的剛度。

柱塞缸輸出的推力和速度為：

式中，d—柱塞直徑。柱塞液壓缸91其它形式液壓缸1．一級缸筒；2．一級活塞。3．二級缸筒；4．二級活塞。伸縮液壓缸：多級缸、行程長、推力大。增壓缸齒輪齒條缸動畫演示924、液壓缸的特點結(jié)構(gòu)簡單工作可靠沒有傳動間隙運動平穩(wěn)6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置935、液壓缸的安裝、調(diào)整與維護液壓缸的安裝（1）液壓缸只能一端固定,另一端自由,使熱脹冷縮不受限制。（2）底腳形和法蘭形液壓缸的安裝螺栓不能直接承受推力載荷（3）耳環(huán)形液壓缸活塞桿頂端連接頭的軸線方向必須與耳軸的軸線方向一致液壓缸的調(diào)整（1）排氣裝置的調(diào)整（2）緩沖裝置的調(diào)整6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置943.液壓缸的維護液壓缸的維護（1）在拆卸液壓缸前，先松開溢流閥，將系統(tǒng)壓力降為零，再切斷電源。（2）放掉液壓缸兩腔油液，一般應(yīng)先松開端蓋的連接螺栓，然后按順序拆卸。（3）拆卸時，不能損傷進、出油口螺紋，活塞桿表面和頭部螺紋。（4）拆卸后，應(yīng)檢查各配合表面及密封（5）組裝液壓缸前，將各部分用汽油或煤油洗凈晾干。（6）組裝液壓缸時特別注意密封元件的安裝（7）耐壓試驗后應(yīng)再次緊固有關(guān)螺栓。6.4液壓系統(tǒng)的執(zhí)行裝置95液壓缸常見故障和排除方法故障現(xiàn)象產(chǎn)生原因排除方法爬行(指油缸在低速運動中，出現(xiàn)一快一慢、一停一跳，時停時走，停止和滑動相交替的現(xiàn)象）

1．外界空氣進入缸內(nèi)；2．密封壓得太緊；3．活塞與活塞桿不同軸4．活塞桿彎曲變形；5．缸筒內(nèi)壁拉毛，局部磨損嚴重或腐蝕；6．安裝位置有誤差；7．雙活塞桿兩端螺母擰得太緊；8．導(dǎo)軌潤滑不良。1．開動系統(tǒng)，打開排氣塞（閥）強迫排氣；2．調(diào)整密封，保證活塞桿能用手拉動而試車時無泄漏即可；3．校正或更換，使同軸度小于ф0.04mm；4．校正活塞桿，保證直線度小于0.1/1000；5．適當修理，嚴重者重磨缸孔，按要求重配活塞；6．校正；7．調(diào)整；8．適當增加導(dǎo)軌潤滑油量。96液壓缸常見故障和排除方法故障現(xiàn)象產(chǎn)生原因排除方法推力不足速度不夠或逐漸下降1．缸與活塞配合間隙過大或Ｏ形密封圈破壞；2．工作時經(jīng)常用某一段，造成局部幾何形狀誤差增大，產(chǎn)生泄漏；3．缸端活塞桿密封壓得過緊，摩擦力太大；4．活塞桿彎曲，使運動阻力增加。1．更換活塞或密封圈，調(diào)整到合適間隙；2．鏜磨修復(fù)缸孔內(nèi)徑，重配活塞；3．放松、調(diào)整密封；4．校正活塞桿。沖擊1．活塞與缸筒間用間隙密封時，間隙過大，節(jié)流閥失去作用；2．端部緩沖裝置中的單向閥失靈，不起作用。1．更換活塞，使間隙達到規(guī)定要求，檢查緩沖節(jié)流閥2．修正、配研單向閥與閥座或更換。外泄漏1．密封圈損壞或裝配不良使活塞桿處密封不嚴；2．活塞桿表面損傷；3．管接頭密封不嚴；4．缸蓋處密封不良。1．檢查并更換或重裝密封圈2．檢查并修復(fù)活塞桿；3．檢查并修整；4．檢修密封圈及接觸面。976.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥98一、液壓閥的作用與分類作用：控制和調(diào)節(jié)液體的流動方向、壓力和流量。液壓閥在液壓系統(tǒng)中不做功，只對執(zhí)行裝置起控制作用。分類（1）按連接方式：管式（螺紋L）、板式（B）、法蘭式（F）（2）根據(jù)壓力等級：低壓、中壓、中高壓、高壓。（3）按用途：方向閥、壓力閥、流量閥。6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥996.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥100二、液壓閥的基本要求動作靈敏，使用可靠，工作時沖擊和振動??；油液流過時的壓力損失??；密封性能好；結(jié)構(gòu)緊湊，安裝、調(diào)整、使用、維護方便，通用性強。6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥101三、各類閥介紹1、壓力控制閥

用來控制液壓系統(tǒng)中液流的壓力，滿足工作機構(gòu)載荷變化的要求，如溢流閥、減壓閥和順序閥等。工作原理：利用液壓力與閥內(nèi)彈簧力相平衡原理工作。分類（1）按用途：溢流閥、減壓閥、順序閥。（2）按閥芯結(jié)構(gòu)：滑閥、球閥、錐閥。（3）按工作原理：直動式、先導(dǎo)式。6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥102壓力控制閥6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥103

6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥104溢流閥（安全閥）：直動式（低壓）、先導(dǎo)式（高壓）

●

作用：限制系統(tǒng)最高壓力，防止系統(tǒng)過載；維持系統(tǒng)壓力恒定。

●

典型結(jié)構(gòu)及工作原理（1）直動式溢流閥1）結(jié)構(gòu)組成：由閥體、閥芯、上蓋、彈簧、調(diào)節(jié)螺釘?shù)冉M成。

2）工作原理

6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥動畫演示

利用閥芯上的液壓作用力和彈簧力保持平衡，使閥的進口壓力不超過最高壓力或保持調(diào)定值；1053）直動閥結(jié)構(gòu)特點：

隨著工作壓力的提高，直動式溢流閥上的彈簧力要增加，彈簧剛度要相應(yīng)增大，這使溢流量變化時溢流壓力的波動加大，所以直動式溢流閥只宜用在低壓系統(tǒng)。②閥芯上的阻尼孔對閥芯的運動形成阻尼，可避免閥芯振動，提高閥工作平穩(wěn)性。①旋動調(diào)節(jié)螺釘，可調(diào)節(jié)彈簧預(yù)緊力，從

而調(diào)節(jié)溢流閥的開啟壓力。6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥1061）結(jié)構(gòu)組成：

主閥：圓柱閥芯先導(dǎo)閥：錐形閥芯2）工作原理：主閥彈簧進油口P出油口O調(diào)節(jié)螺釘錐閥芯閥座調(diào)壓彈簧遙控口K閥體主閥芯主閥座閥蓋動畫演示6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥（2）先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)閥先關(guān)閉，油通過進油口、經(jīng)孔a進入主閥腔，主閥上下兩端油壓相等，油口P、O互不通，溢流閥關(guān)閉。當油壓增高時，油經(jīng)孔c和孔b作用在錐形閥芯上。當油壓大于錐形閥調(diào)壓彈簧預(yù)緊力時，錐閥開啟壓力油經(jīng)孔a、c、b、d和回油口O回到油箱。abcd107（2）先導(dǎo)式溢流閥（續(xù)）主閥彈簧的作用：克服主閥芯的摩擦力，此彈簧很軟；先導(dǎo)閥彈簧的作用：調(diào)節(jié)溢流壓力。6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥不溢流：溢流：108直動式溢流閥職能符號：先導(dǎo)式溢流閥職能符號：舊符號6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥1093）先導(dǎo)閥結(jié)構(gòu)特點：①調(diào)節(jié)先導(dǎo)閥彈簧的預(yù)緊力，即可調(diào)節(jié)溢流壓力；②主閥彈簧用于克服主閥芯的摩擦力；③先導(dǎo)閥的承壓面積和開口量均很小，調(diào)壓彈簧剛度不必很大便能得到較高的溢流壓力，故先導(dǎo)式溢流閥一般用于高壓、大流量場合；④先導(dǎo)式溢流閥有一個與主閥上腔相通的遙控口，通過遙控口還可以實現(xiàn)多級調(diào)壓及系統(tǒng)卸荷等。6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥110（3）溢流閥結(jié)構(gòu)特點主閥口常閉控制閥口打開的油液來自進油口泄油采用內(nèi)泄方式6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥111（4）溢流閥應(yīng)用用作安全閥（常閉）：防止系統(tǒng)過載。用作溢流閥（常開）：保持系統(tǒng)壓力恒定。用作卸荷閥用作遠程調(diào)壓閥用作背壓閥：放在系統(tǒng)回油路上。6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥安全閥1126.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥背壓閥溢流閥卸荷閥調(diào)壓閥1132、方向控制閥作用：控制液流方向，從而改變執(zhí)行元件的運動方向。分類：單向閥、換向閥6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥單向閥換向閥結(jié)構(gòu)：閥體、閥芯、彈簧等114（1）單向閥應(yīng)用鎖緊油缸，避免向油泵倒灌?？刂浦匚锵路潘俣?。6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥115（2）換向閥作用：利用閥芯和閥體間相對位置的改變來控制液流的通、閉和方向。分類（1）按操作方式分：手動、機械、電磁、液動和電液動等；（2）按通數(shù)分：二通、三通、四通、五通及多通；（3）按進出油路的連接方式分：管式、法蘭式和板式，（4）按閥芯與閥體的相對運動方式分：滑閥、轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)組成：主體(閥體、閥芯）操縱定位裝置6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥116

6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥1）手動換向閥（三位四通）用手動杠桿來推動閥芯在閥體里移動，以實現(xiàn)液流的換向。手柄閥芯閥體鋼球定位APBObaa—徑向小孔；b—軸向小孔；O、A、P、B—油口。當閥芯處于圖示位置時，油口全封閉，互不相通。當操縱手柄使閥芯左移時，O與A相通、P與B相通。當閥芯右移時，油口O與B相通、A與P相通。117

左位中位不通右位6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥1182）換向閥的應(yīng)用6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥119

6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥1203）三位換向閥的滑閥機能（中位機能）6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥121換向閥小結(jié)（1）職能符號

位：閥芯的工作位置；

通：閥體上油路的通道數(shù);

機能：閥在中位時油路的連通方式。

O型H型P型Y型K型（2）控制方式手動機動電磁液動電液6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥1223、流量控制閥作用：通過改變控制口通流面積的大小來控制閥的流量，以調(diào)節(jié)執(zhí)行機構(gòu)的運動速度。分類：節(jié)流閥、調(diào)速閥（1）節(jié)流閥節(jié)流口型式：針閥式、偏心式、軸向三角槽式、周向和軸向縫隙式等。多為圓錐流線型。職能符號：

工作原理6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥動畫演示123節(jié)流閥結(jié)構(gòu)組成6.5液壓系統(tǒng)的控制裝置—液壓閥124（2）調(diào)速閥結(jié)構(gòu)組成：節(jié)流閥+差壓式減