《液壓與氣壓傳動》（第二版）課件全套 張興國 第0-11章 緒論、液壓傳動基礎(chǔ)知識- 氣壓傳動系統(tǒng)分析與設(shè)計

為了適應(yīng)工作機構(gòu)，以及操縱、控制性能的要求，必須在原動機和工作機構(gòu)之間設(shè)置傳動裝置。原動機輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速范圍有限工作機構(gòu)的輸出扭矩（力）和輸出轉(zhuǎn)速（速度）變化范圍較寬的要求原動機傳動裝置工作機構(gòu)傳動的方式介質(zhì)不同機械傳動電氣傳動液壓傳動氣壓傳動機械傳動：通過齒輪、齒條、皮帶、鏈條等機件傳遞動力和進行控制的一種傳動方式。它是發(fā)展最早、應(yīng)用最為廣泛的傳動方式。電力傳動：利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞動力和進行控制的一種傳動方式。液體傳動：以液體為工作介質(zhì)來進行能量傳遞和控制的一種傳動方式。按其工作原理的不同又可分為液力傳動和液壓傳動。液力傳動是基于流體力學(xué)的動量矩原理，主要是以液體動能來傳遞動力，故又稱為動力式液體傳動。液壓傳動是基于流體力學(xué)的帕斯卡原理，只要是用液體靜壓能來傳遞動力，故又稱為靜液傳動。氣壓傳動：是以空氣壓縮機為動力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進行能量傳遞和控制的一種傳動方式。1.液壓傳動的起源及發(fā)展概況

液壓傳動與控制起源于1653年法國人帕斯卡提出的靜壓傳動原理——帕斯卡原理，即“作用在封閉液體上的壓力，可以無損失地傳遞到各個方向，并與作用面保持垂直”。帕斯卡原理描述了封閉的液體在傳遞動力、放大力和控制運動中的應(yīng)用。

1750年，伯努利提出能量守恒即“伯努利定律”。

這兩個定律奠定了流體靜壓傳動的理論基礎(chǔ)。

1795年，第一臺水壓機問世。

1905年，水改為油，對液壓傳動具有劃時代的意義。

1906年，開拓了液壓傳動應(yīng)用于工業(yè)各個領(lǐng)域。

第二次世界大戰(zhàn)期間

20世紀70年代，液壓傳動已成為“工業(yè)的肌肉”。

至今，液壓工業(yè)已成為現(xiàn)代裝備制造工業(yè)的一個重要組成部分。0.1液壓與氣壓傳動的起源及發(fā)展概況0.1液壓與氣壓傳動的起源及發(fā)展概況2.氣壓傳動的起源及發(fā)展概況

氣動（Pneumatic）是“氣壓傳動與控制”的簡稱，氣動技術(shù)是實現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動控制的重要手段之一。

1776年JohnWikinson發(fā)明的能產(chǎn)生1個大氣壓左右的空氣壓縮機。20世紀30年代初，氣動技術(shù)成功地應(yīng)用于自動門的開閉及各種機械的輔助動作上。20世紀60年代尤其是70年代初，隨著工業(yè)機械化和自動化的發(fā)展，氣動技術(shù)才廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動化的各個領(lǐng)域，形成了現(xiàn)代氣動技術(shù)。1.液壓傳動的工作原理

（1）液壓傳動是依靠運動著的液體的壓力能來傳遞動力的。它與依靠液體的動能來傳遞動力的“液力傳動”不同。（2）液壓系統(tǒng)工作時，液壓泵將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，?zhí)行元件（液壓缸）將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。（3）液壓傳動系統(tǒng)中的油液是在受調(diào)節(jié)、受控制的狀態(tài)下進行工作的，液壓傳動與控制難以截然分開。0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.1液壓與氣壓傳動的基本原理1.液壓傳動的工作原理（4）液壓傳動系統(tǒng)必須滿足它所驅(qū)動的機床部件（工作臺）在力和速度方面的要求。（5）液壓傳動需有工作介質(zhì)。液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)來傳遞信號和動力的。0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.1液壓與氣壓傳動的基本原理0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成2.氣壓傳動的工作原理

氣壓傳動與液壓傳動的基本工作原理是相似的。

它利用空氣壓縮機將原動機（電動機、內(nèi)燃機等）輸出的機械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，然后在控制元件的控制及輔助元件的配合下，利用執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，從而完成直線或回轉(zhuǎn)運動并對外作功。0.2.1液壓與氣壓傳動的基本原理0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.2液壓與氣壓傳動的組成（1）動力元件。（2）控制調(diào)節(jié)元件。（3）執(zhí)行元件。（4）輔助元件。（5）工作介質(zhì)。0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動的圖形符號0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動的圖形符號

（1）液壓泵圖形符號。由一個圓加上一個實心三角以及圓外的旋轉(zhuǎn)運動方向來表示，三角尖向外，表示油液的方向。圖0-4中旋轉(zhuǎn)方向為單向箭頭，表示單向旋轉(zhuǎn)；若為雙向箭頭，則表示雙向旋轉(zhuǎn)。圖0-4中無斜向穿過圓的箭頭表示該泵為定量泵，若有箭頭則為變量泵。

（2）換向閥圖形符號。為改變油液的流動方向，換向閥的閥芯位置要變換，它一般可變動2～3個位置；閥體上的通路數(shù)根據(jù)需要也不同。根據(jù)閥芯可變動的位置數(shù)和閥體上的通路數(shù)，可組成“×位×通”換向閥。其圖形意義為：①換向閥的工作位置用方格表示，有幾個方格即表示幾位閥。②方格內(nèi)的箭頭符號表示油液的連通情況，不表示油液的流動方向，“T”表示油液被閥芯閉死的符號。這些符號在一個方格內(nèi)和方格的交點數(shù)，即表示閥的通路數(shù)。③方格外的符號為操縱閥的控制符號?？刂菩问接惺謩?、機動、電動和液動等。0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動的圖形符號

（3）壓力閥圖形符號方格相當(dāng)于閥芯，方格中的箭頭表示油液的通道，兩側(cè)的直線代表進出油管。圖0-4中的虛線表示控制油路，壓力閥就是利用控制油路的液壓力與另一側(cè)彈簧力相平衡的原理進行工作的。

（4）節(jié)流閥圖形符號兩圓弧所形成的縫隙即為節(jié)流孔道，油液通過節(jié)流孔使流量變化。圖0-4中節(jié)流閥的箭頭表示節(jié)流孔的大小可以改變，稱為可調(diào)節(jié)流閥，也表示通過該閥的流量是可以調(diào)節(jié)的。

繪制液壓系統(tǒng)圖時規(guī)定：圖中液壓元件的圖形符號應(yīng)以元件的靜止?fàn)顟B(tài)或零位來表示。0.2液壓與氣壓傳動的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動的圖形符號0.3液壓與氣壓傳動的特點、應(yīng)用及發(fā)展趨勢0.3.1液壓與氣壓傳動的特點1.液壓傳動的特點（1）主要優(yōu)點

（1）液壓傳動的各個元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置。（2）重量輕、體積小、運動慣性小、反應(yīng)速度快。（3）操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速（調(diào)速范圍達2000：1）。（4）可自動實現(xiàn)過載保護，實用安全可靠，不會因過載造成元件損壞。（5）一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長。（6）很容易實現(xiàn)直線運動。（7）容易實現(xiàn)機器的自動化，特別是采用機、電、液聯(lián)合控制后，不僅可實現(xiàn)更高程度的自動控制過程，而且可以實現(xiàn)遙控。（8）由于液壓元件已經(jīng)實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，故液壓傳動系統(tǒng)的設(shè)計、制造、維修過程都大大簡化，從設(shè)計到投入使用的周期短。0.3液壓與氣壓傳動的特點、應(yīng)用及發(fā)展趨勢0.3.1液壓與氣壓傳動的特點1.液壓傳動的特點（2）主要缺點

（1）由于液體流動的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。（2）液壓傳動中的泄漏會影響執(zhí)行元件的準(zhǔn)確性。（3）液壓傳動對油溫的變化比較敏感。（4）造價較高；同時，由于液壓元件相對運動件之間的配合間隙很小，所以，對工作介質(zhì)的污染比較敏感，需要較好的工作環(huán)境。（5）故障診斷困難。0.3液壓與氣壓傳動的特點、應(yīng)用及發(fā)展趨勢0.3.1液壓與氣壓傳動的特點2.氣壓傳動的特點（1）主要優(yōu)點

（1）工作介質(zhì)為空氣，可以從大氣中取得，同時，用過的空氣可直接排放到大氣中去，不會污染環(huán)境。（2）空氣的黏度很小，所以流動阻力小，在管道中的壓力損失較小，因此壓縮空氣便于集中供應(yīng)（空壓站）和遠距離輸送。（3）壓縮空氣的工作壓力較低（一般為0.3～0.8MPa）。因此，對氣動元件的材料和制造精度要求較低。（4）空氣的特性受溫度影響小。在高溫下能可靠地工作，不會發(fā)生燃燒或爆炸。且溫度變化時，空氣的黏度變化極小，故不會影響傳動性能。（5）氣動系統(tǒng)維護簡單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充、更換等問題。（6）環(huán)境適應(yīng)性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強磁、輻射、振動等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動和控制優(yōu)越。（7）氣體壓力具有較強的自保持能力，即使壓縮機停機，氣閥關(guān)閉，但裝置中仍然可以維持一個穩(wěn)定的壓力。（8）氣動裝置結(jié)構(gòu)簡單，成本低，維護方便，過載時能自動保護。0.3液壓與氣壓傳動的特點、應(yīng)用及發(fā)展趨勢0.3.1液壓與氣壓傳動的特點2.氣壓傳動的特點（2）主要缺點

（1）氣壓傳動裝置中的信號傳遞速度限制在聲速（約340m/s）范圍內(nèi)，所以它的工作頻率和響應(yīng)速度遠不如電子裝置，并且信號要產(chǎn)生較大的失真和延滯，也不便于構(gòu)成較復(fù)雜的回路，但對一般的機械設(shè)備，工業(yè)生產(chǎn)過程氣動信號的傳遞速度是能滿足工作要求的。（2）空氣的壓縮性比較大，因此氣動裝置的動作穩(wěn)定性較差，外載變化時，對工作速度的影響較大。（3）由于工作壓力低，氣動裝置的輸出力或力矩受到限制。在結(jié)構(gòu)尺寸相同的情況下，氣壓傳動裝置比液壓傳動裝置輸出的力要小得多。氣壓傳動裝置的輸出力不宜大于10～40KN，且傳動效率低。

（4）噪音較大，尤其是在排氣時需加消聲器。0.3液壓與氣壓傳動的特點、應(yīng)用及發(fā)展趨勢0.3.2液壓與氣壓傳動的應(yīng)用0.3液壓與氣壓傳動的特點、應(yīng)用及發(fā)展趨勢0.3.2液壓與氣壓傳動的應(yīng)用

氣壓傳動的應(yīng)用也相當(dāng)普遍，許多機器設(shè)備中都裝有氣壓傳動系統(tǒng)。在工業(yè)各個領(lǐng)域，如機械、電子、鋼鐵、車輛、制造、橡膠、紡織、化工、食品、包裝、印刷和煙草領(lǐng)域等，氣壓傳動技術(shù)已成為其基本組成部分。在尖端技術(shù)領(lǐng)域（如核工業(yè)和宇航）中，氣壓傳動技術(shù)也占據(jù)著重要的地位。0.3液壓與氣壓傳動的特點、應(yīng)用及發(fā)展趨勢0.3.3液壓與氣壓傳動的發(fā)展趨勢1.液壓傳動的發(fā)展趨勢1）能耗2）主動維護3）機電一體化4）可靠性和性能穩(wěn)定性5）污染控制6）環(huán)境的適應(yīng)性2.氣壓傳動的發(fā)展趨勢1）小型化、高性能2）多功能化3）集成化4）網(wǎng)絡(luò)化、智能化5）節(jié)能、環(huán)保、綠色0.4《液壓與氣壓傳動》課程內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求1.《液壓與氣壓傳動》課程內(nèi)容2.《液壓與氣壓傳動》學(xué)習(xí)要求0.5工程實例0.5.1液壓千斤頂0.5工程實例0.5.2簡易氣動機械手0.5工程實例0.5工程實例液壓傳動篇第1章液壓傳動基礎(chǔ)知識第2章液壓傳動動力元件第3章液壓傳動執(zhí)行元件第4章液壓傳動控制元件第5章液壓傳動輔助元件第6章液壓傳動基本回路第7章液壓傳動系統(tǒng)分析與設(shè)計氣壓傳動篇第8章氣壓傳動基礎(chǔ)知識第9章氣源裝置與氣動元件第10章氣壓傳動基本回路第11章氣壓傳動系統(tǒng)分析與設(shè)計液壓傳動的工作介質(zhì)液體靜力學(xué)液體動力學(xué)液體流動時的能力損失孔口和縫隙流動液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象流體力學(xué)的研究對象是流體，研究流體的宏觀運動、平衡規(guī)律及流體與固體的相互作用。液壓流體力學(xué)是流體力學(xué)的一個組成部分，是研究液體靜止和運動時的力學(xué)規(guī)律，以及應(yīng)用這些規(guī)律解決液壓技術(shù)中工程計算等問題的學(xué)科。液體所具有的特性：（1）連續(xù)性：液體是一種連續(xù)介質(zhì)，這樣就可以把液體的運動參數(shù)看作是時間和空間的連續(xù)函數(shù)，并有可能利用解析數(shù)學(xué)來描述它的運動規(guī)律。（2）不抗拉：由于液體分子與分子間的內(nèi)聚力極小，幾乎不能抵抗任何拉力而只能承受較大的壓應(yīng)力，不能抵抗剪切變形而只能對變形速度呈現(xiàn)阻力。（3）易流性：不管作用的剪力怎樣微小，液體總會發(fā)生連續(xù)的變形，這就是液體的易流性，它使得液體本身不能保持一定的形狀，只能呈現(xiàn)所處容器的形狀。（4）均質(zhì)性：液體的密度是均勻的，物理特性是相同的。1.1液壓傳動的工作介質(zhì)工作介質(zhì)在液壓系統(tǒng)中的主要作用是：①傳遞能量；②潤滑；③將熱量及污染物帶走。液壓系統(tǒng)使用的工作介質(zhì)種類較多，大體可分為：石油基液壓油、抗燃液壓液和水（海水或淡水）三大類，其中石油基液壓油最為常用。

1.1.1液壓傳動工作介質(zhì)的種類1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.1液壓傳動工作介質(zhì)的種類類型名稱組成特性適用場合石油基液壓油L-HH液壓油無添加劑的石油基液壓油氧化穩(wěn)定性、低溫性能、防銹性較差。不重要的液壓系統(tǒng)。L-HL普通液壓油HH+抗氧化、抗腐、抗泡、抗磨、防銹等添加劑、良好的防銹性、抗氧化性、抗泡性和對橡膠密封件的適應(yīng)性、高精密機床或要求較高的中、低壓系統(tǒng)。L-HR高黏度指數(shù)液壓油HL+增黏、油性等添加劑良好的黏溫特性及抗剪切安定性，黏度指數(shù)達175以上。較好的潤滑性，可有效的防止低速爬行和低速不穩(wěn)定現(xiàn)象。環(huán)境溫度變化較大的低壓系統(tǒng)。數(shù)控精密機床及高精度坐標(biāo)鏜床的液壓系統(tǒng)。L-HM抗磨液壓油HL+抗磨劑良好的抗磨、潤滑、抗氧化及防銹性。高壓、高速工程機械和車輛液壓系統(tǒng)L-HV低凝液壓油HM+增黏、降凝等添加劑低溫下有良好的啟動性能，正常溫度下有很好的工作性能，黏度指數(shù)在130以上。良好的抗剪切性能。低溫地區(qū)的戶外高壓系統(tǒng)。環(huán)境溫度變化較大的中、高壓系統(tǒng)。L-HG液壓-導(dǎo)軌油HM+油性劑用于導(dǎo)軌潤滑時具有良好的防爬性能。機床液壓和導(dǎo)軌潤滑合用的系統(tǒng)。1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.1液壓傳動工作介質(zhì)的種類抗燃液壓液L-HFAE水包油乳化液水（90％-95％）+基礎(chǔ)油（5％-10％）+乳化、防銹、助溶、防霉、抗泡等添加劑微小油滴均勻分布在水中，潤滑性、黏溫特性、低溫性差。良好的阻燃性和冷卻性。具有較高的飽和蒸汽壓及pH值。對潤滑性、黏溫特性要求不高的低壓系統(tǒng)，如液壓支架、水壓機系統(tǒng)。系統(tǒng)所用液壓泵的轉(zhuǎn)速不宜超過1200rpm。L-HFB油包水乳化液水（40％）+基礎(chǔ)油（60％）+乳化、抗磨、防銹、抗氧化、抗泡等添加劑既具有石油基液壓油的良好特性，又具有抗燃性。對金屬材料和密封材料無特殊要求。對于抗燃性、潤滑性、防銹性均有要求的液壓系統(tǒng)。使用溫度不超過65℃。L-HFAS高水基抗然工作液水（95％）+抗磨、防銹、抗腐、乳化、抗泡、增黏等添加劑（5％）成本低；特別良好的抗燃性；良好的冷卻性。黏溫特性、潤滑性差。對潤滑性和黏溫特性要求不高，但是對抗燃性要求特別高的液壓系統(tǒng)。L-HFC水-乙二醇液水（35％-55%）+乙二醇+增稠、抗氧化、抗泡、防銹、抗磨、防腐等添加劑良好的黏溫特性、黏度指數(shù)高（130-170）；良好的抗燃性；凝點低（-50℃）；與大多數(shù)金屬材料相適應(yīng)。要求防火的中、低壓系統(tǒng)，以及在低溫下使用的液壓系統(tǒng)。使用溫度為-18℃-65℃。L-HFDR磷酸酯液無水磷酸酯+增稠、抗氧化、抗泡、防銹、抗磨等添加劑優(yōu)良的抗燃性；良好抗氧化性和潤滑性；可在高壓下使用；價格昂貴；有毒性；與多種密封材料（如丁氰橡膠、氯丁橡膠等）相容性差抗燃性要求很高的中、高壓系統(tǒng)；使用溫度范圍可達-45℃-135℃；與丁基膠、乙丙膠、氟橡膠、硅橡膠、聚四氟乙烯等均可相容。1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.1液壓傳動工作介質(zhì)的種類水海水海水無可燃性；優(yōu)良的環(huán)保性。潤滑性、抗磨性、防銹性差；需要專門材質(zhì)（如海軍黃銅、陶瓷等）的液壓元件；元件制造工藝要求高；系統(tǒng)效率較低。海上鉆井平臺、潛艇、軍艦、水下機器人等的液壓系統(tǒng)。淡水（純水）淡水、自來水無可燃性；優(yōu)良的環(huán)保性。潤滑性、抗磨性、防銹性差；需要專門材質(zhì)（如海軍黃銅、陶瓷等）的液壓元件；元件制造工藝要求高；系統(tǒng)效率較低。對環(huán)保要求高的系統(tǒng)；不允許有油液泄露的液壓設(shè)備（如食品機械、印刷機械、制藥機械等）1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.2液壓油的主要物理性質(zhì)密度

單位體積液體的質(zhì)量稱為液體的密度。體積為Ｖ，質(zhì)量為ｍ的液體的密度為

礦物油型液壓油的密度隨溫度的上升而有所減小，隨壓力的提高而稍有增大，但變動值很小，可以認為是常值。我國采用20℃時的密度作為油液的標(biāo)準(zhǔn)密度。

1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.2液壓油的主要物理性質(zhì)2.黏性液體在外力作用下，液層間作相對運動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，稱為黏性。摩擦阻力是液體黏性的表現(xiàn)形式。黏性是液體固有的物理特性，但是液體只有在流動(或有流動趨勢)時才會呈現(xiàn)出黏性，靜止的液體是不呈現(xiàn)黏性的。

黏性是油液的基本屬性，對液壓元件的性能和系統(tǒng)的工作特性有極大影響。黏性也是選擇液壓用油的重要依據(jù)1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.2液壓油的主要物理性質(zhì)（1）牛頓內(nèi)摩擦定律（N）

1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.2液壓油的主要物理性質(zhì)（2）黏性的度量黏性的大小用黏度來表示。黏度可用動力黏度、運動黏度和相對黏度三種形式來量度。①動力黏度

也稱絕對黏度，是指液體在單位速度梯度下流動時單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。

②運動黏度

油液的動力黏度與密度之比，即③相對黏度

也稱條件黏度，是使用特定的黏度計在規(guī)定條件下可直接測量的黏度。我國采用的相對黏度為恩氏黏度（m2/s）

1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.2液壓油的主要物理性質(zhì)油液的黏性與壓力、溫度的關(guān)系

一般而言，油液所受壓力增大，其黏性變大，在高壓時，壓力對黏性的影響表現(xiàn)尤為突出，而在中、低壓時并不顯著。

油液黏性對溫度十分敏感。當(dāng)油液溫度升高時，黏性下降，這種影響在低溫時更為突出。1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.2液壓油的主要物理性質(zhì)3.壓縮性液體體積隨壓力的變化而變化。在一定溫度下，每增加一個單位壓力，液體體積的相對變化值，稱為液體的壓縮性。壓縮性大小用壓縮系數(shù)表示，即

在液壓傳動中，常以液體的體積彈性系數(shù)K（也稱體積彈性模量），即的倒數(shù)來表示油液的壓縮性：1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.3液壓油的選用液壓系統(tǒng)對液壓油的要求：（1）具有良好的黏溫特性及適宜的黏度。（2）具有良好的潤滑性能。（3）空氣分離壓、飽和蒸汽壓要低；閃點、燃點要高；凝點要低。（4）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，即對熱、氧化、水解和剪切都有良好的穩(wěn)定性，在高溫下與空氣長時間接觸以及高速通過縫隙后仍能保持原有的化學(xué)成分不變。（5）具有良好的防腐蝕性，不腐蝕金屬及密封材料。（6）對人體無害，質(zhì)地純凈。

1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.4液壓油的污染及其控制

1965年，美國國家流體協(xié)會就做出了“液壓系統(tǒng)的故障至少有75%是由于油液的污染所造成”的結(jié)論。

污染問題直接影響著液壓系統(tǒng)的使用壽命。

如何正確使用與維護液壓系統(tǒng)，有效地控制污染，保證油液的清潔，是液壓系統(tǒng)日常維護和使用中的一項重要工作，也是確保液壓系統(tǒng)安全可靠運行的關(guān)鍵。1.1液壓傳動的工作介質(zhì)固體污染物：主要有金屬切屑、毛刺、硅砂、磨料、焊渣、銹片、添加劑、粉塵、沙粒，纖維物、氧化生成物和灰塵等固體顆粒。液體污染物：一般包括不符合系統(tǒng)要求的油液（新舊油及異種油的交叉污染）、水、涂料和氯及其鹵化物等。氣體污染物：主要是混入系統(tǒng)中的空氣。1.液壓污染物的種類1.1.4液壓油的污染及其控制1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.4液壓油的污染及其控制2.污染產(chǎn)生的原因及危害污染產(chǎn)生的原因：（1）液壓油本身的變質(zhì)所產(chǎn)生的粘度變化和酸值變化；（2）外界污染物混入液壓油內(nèi)（包括制作、安裝過程中潛伏在液壓系統(tǒng)內(nèi)部的污染物；或者在液壓系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的污染物）。

1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.4液壓油的污染及其控制污染帶來的危害：（1）使節(jié)流閥和壓力阻尼孔時堵時通。（2）使得液壓泵及馬達、閥組等元件的運動副磨損加劇。（3）混入液壓油中的水分會導(dǎo)致液壓油變質(zhì)老化。（4）使吸油過濾器嚴重阻塞。（5）污物進入滑閥間隙，可能使滑閥卡住。（6）影響潤滑性能。（7）影響環(huán)保效益。2.污染產(chǎn)生的原因及危害1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.4液壓油的污染及其控制3.污染的控制常用的液壓油清潔度等級標(biāo)準(zhǔn)有：

GB/T14039一93（等效于ISO/DIS4406）

NAS1638污染度等級標(biāo)準(zhǔn)。污染控制的措施：★液壓油污染的控制★液壓系統(tǒng)在制作、安裝過程中的污染控制★液壓系統(tǒng)在使用過程中的污染控制

1.1液壓傳動的工作介質(zhì)1.1.4液壓油的污染及其控制3.污染的控制一般液壓油清潔度的要求：★在大間隙、低壓液壓系統(tǒng)中，采用NAS10-NAS12，大約相當(dāng)于ISO19/16-ISO21/18。這表示每毫升油液中≥5μm的顆粒數(shù)大約在2500～20000之間；每毫升油液中≥15μm的顆粒數(shù)大約在320～2500之間?！镌谄胀ㄖ?、高壓液壓系統(tǒng)中，采用NAS7-NAS9，大約相當(dāng)于ISO16/13-ISO18/15。這表示每毫升油液中≥5μm的顆粒數(shù)大約在320～2500之間；每毫升油液中≥15μm的顆粒數(shù)大約在40～320之間?！镌诿舾屑八欧?、高壓液壓系統(tǒng)中，采用NAS4-NAS6，大約相當(dāng)于ISO13/10-ISO15/12。這表示每毫升油液中≥5μm的顆粒數(shù)大約在40～320之間；每毫升油液中≥15μm的顆粒數(shù)大約在5～40之間。1.2液體靜力學(xué)1.2.1靜壓力及其特性質(zhì)量力作用在液體所有質(zhì)點上的力，其大小與受作用的液體質(zhì)量成正比。作用在液體上的力表面力作用在所研究液體的外表面上，并與液體表面積成正比的力。

1.2液體靜力學(xué)1.2.1靜壓力及其特性

靜壓力總是沿著液體作用面的內(nèi)法線方向，即靜壓力總是垂直于受壓面

液體靜壓力的基本特性

液體中任一點靜壓力的大小與作用面的方位無關(guān)。

1.2液體靜力學(xué)1.2.2靜力學(xué)基本方程圖1-3重力作用下的靜止液體靜力學(xué)分析靜力學(xué)基本方程

式中，p為靜止液體中任意點的壓力；p0為液面壓力；h為液體中任意點到液面的距離，稱為淹沒深度；為液體密度1.2液體靜力學(xué)1.2.2靜力學(xué)基本方程1靜止液體內(nèi)任一點的靜壓力p由液面壓力p0。和重力引起的壓力ρgh兩部分組成。2靜止液體內(nèi)的壓力p隨淹沒深度h的增加按線性規(guī)律遞增，斜率由液體的密度ρ決定3在重力作用下，液體內(nèi)任意點的壓力與所處位置有關(guān)，在同一深度處的靜壓力相等；壓力相等的所有點組成的面叫做等壓面1.2液體靜力學(xué)1.2.3壓力表示法1單位面積上的作用力，采用國際單位：帕(Pa=N／m2)

2工程大氣壓(at)3液柱高，如米水柱(mH2O)、毫米汞柱(mmHg)等壓力單位常采用下面三種形式：以上三種形式的壓力單位換算關(guān)系為：1at=105Pa=0.1MPa=10mH2O=735.5mmHg1.2液體靜力學(xué)1.2.3壓力表示法絕對壓力、相對壓力和真空度

以絕對零值為基準(zhǔn)測得的壓力稱為絕對壓力

以當(dāng)?shù)卮髿鈮毫榛鶞?zhǔn)測得的壓力稱為相對壓力絕對壓力低于大氣壓力則稱為真空，并以真空度來表示

相對壓力＝絕對壓力－大氣壓力1.2液體靜力學(xué)1.2.4帕斯卡原理在密閉容器內(nèi)，施加在靜止液體邊界上的壓力可以等值地向液體內(nèi)所有方向傳遞。各類液壓機就是帕斯卡原理的具體工程應(yīng)用

圖1-6帕斯卡原理的示意圖1.2液體靜力學(xué)1.2.5靜止液體對固體壁面的作用力1．液體對平面的作用力2．液體對曲面的作用

靜止液體作用在曲面上某一方向的分力，等于液體靜壓力與曲面在該方向的垂直平面上的投影面積的乘積。靜止液體對平面的作用力等于靜壓力與平面面積的乘積，其作用點在平面形心處，方向垂直于平面。

1.2液體靜力學(xué)1.2.5靜止液體對固體壁面的作用力例2冷軋機支承輥平衡系統(tǒng)

例1

靜止油液對錐閥芯的作用力計算1.3液體動力學(xué)1.3.1基本概念理想液體及定常流動流動液體的壓力

流量、平均流速跡線、流線、過流斷面流量及平均流速1.3液體動力學(xué)1.3.2連續(xù)性方程圖1-10流體在管中定常流動

=常數(shù)

1.3液體動力學(xué)1.3.3伯努利方程1．理想液體的伯努利方程理想液體伯努利方程的物理意義：理想流體在定常流動時，各截面上具有的總機械能由位能、壓力能和動能組成，三者可相互轉(zhuǎn)化但三者之和保持不變。

1.3液體動力學(xué)1.3.3伯努利方程2．實際液體的伯努利方程實際液體在管道中流動時，流速在過流斷面上的分布不是均勻的，如果用平均流速來表示動能，則需引入動能修正系數(shù)，層流時=2，紊流時=1；同時由于黏性的存在，流動過程中要消耗一部分能量，即存在能量損失項

1.3液體動力學(xué)1.3.3伯努利方程應(yīng)用伯努利方程時的注意事項：（1）z和p是指所取過流斷面同一點上的兩個參數(shù)。（2）液流應(yīng)是定常流動，不可壓縮，均質(zhì)，且僅受重力作用。（3）列方程所需的兩個過流斷面，一個應(yīng)取在條件已知處，另一個應(yīng)取在需要求解的參數(shù)處。（4）流量在兩個過流斷面之間沿程不變，即沒有分流。（5）適當(dāng)?shù)剡x取基準(zhǔn)面，可使得列出的方程更加簡潔。一般取液平面為基準(zhǔn)面，這時p一般等于大氣壓，平均流速可約取為零。（6）各斷面上的壓力應(yīng)取同一種表示法。壓力小于大氣壓時，則表壓力為負值，但用真空度表示時要寫正值。如絕對壓力為0.03MPa，則表壓力為-0.07MPa，真空度為0.07MPa。（7）不要忘記動能修正系數(shù)以及能量損失項1.3液體動力學(xué)1.3.4動量方程使用動量方程時的注意事項：（1）與前面的幾個基本方程不同，動量方程是矢量方程。因此，在使用時一般需要將速度、力等矢量分別沿水平和垂直方向分解，在水平及垂直方向上分別列出動量方程。（2）動量方程中的F是在流動液體中所取的控制體積所受的所有外力之和。因此，運動液體對固體壁面的作用力與F的關(guān)系是作用力與反作用力的關(guān)系。（3）正確地選擇控制體積，可以使動量方程簡化。1.4液體流動時的能量損失1.4.1層流、紊流、雷諾判據(jù)

液體質(zhì)點沒有橫向脈動，互不干擾作定向而不混雜的有層次的運動，稱為層流。

在液體流速大于某一數(shù)值后，液體除交錯而又混亂的沿某一方向運動外，還有一個脈動的橫向速度，這種運動稱為紊流。

液體在管道內(nèi)流動時存在層流和紊流兩種流動狀態(tài)，不同流態(tài)對能量損失的影響也不相同。1.4液體流動時的能量損失1.4.1層流、紊流、雷諾判據(jù)

液體是作層流運動還是作紊流運動，與流速、管徑及液體的黏性有關(guān)。雷諾歸納出一個綜合量——雷諾數(shù)Re來判斷液體的運動狀態(tài)。雷諾數(shù)是液體慣性力與黏性力之比的無量綱數(shù)。當(dāng)雷諾數(shù)Re<Rer時，為層流；

當(dāng)雷諾數(shù)Re>Rer

時，為紊流。Rer稱為臨界雷諾數(shù)例如，在光滑金屬圓管中，Re<2000~2320為層流；Re>2000~2320為紊流。

1.4液體流動時的能量損失1.4.1層流、紊流、雷諾判據(jù)對于圓形斷面管：

DH=d(管道內(nèi)徑)對于非圓形斷面管：流道過流斷面形狀例如，過流斷面是內(nèi)、外直徑分別為d及D的環(huán)形，則開度為x的滑閥閥口

1.4液體流動時的能量損失1.4.2沿程能量損失沿程能量損失計算公式：

液體在等徑直管內(nèi)，沿流動方向各流層之間的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的能量損失稱為沿程能量損失。

它主要取決于管道長度l、管徑d、液體流速，液體黏度以及液體在管中的流動狀態(tài)。、式中，hl為以液柱高表示的沿程能量損失；為液體密度；g為重力加速度；為沿程壓力損失系數(shù)，不同的流態(tài)，有不同的值1.4液體流動時的能量損失1.4.2沿程能量損失圓管層流時沿程能量損失系數(shù)的選?。海?）水的層流運動：（2）金屬管中油的層流運動：（3）橡膠軟管中油的層流運動：1．圓管層流運動的能量損失

1.4液體流動時的能量損失1.4.2沿程能量損失2．圓管紊流運動的能量損失實驗證明，在紊流狀態(tài)下，沿程壓力損失系數(shù)不僅與雷諾數(shù)Re有關(guān)，而且還與管道內(nèi)壁的表面粗糙度有關(guān)。

-管道內(nèi)壁表面絕對粗糙度的平均值

-近壁層流層的厚度

1.4液體流動時的能量損失1.4.2沿程能量損失圓管紊流時沿程能量損失系數(shù)的選?。海?）對于同一根管道，同樣的工作液體，根據(jù)流動狀態(tài)的不同，這根管道可能為紊流光滑管也可能為紊流粗糙管：（2）所有紊流時的沿程能量損失系數(shù)的計算公式都是在實驗基礎(chǔ)上歸納的經(jīng)驗公式。1.4液體流動時的能量損失1.4.3局部能量損失

液體在流動中，由于遇到局部障礙而產(chǎn)生的阻力損失，稱為局部能量損失。

局部壓力損失計算公式：

式中，hm為以液柱高表示的局部能量損失；g為重力加速度；為局部壓力損失系數(shù)，為液體過流斷面上的平均速度局部能量損失系數(shù)一般根據(jù)實驗值選取1.4液體流動時的能量損失1.4.4管路系統(tǒng)總能量損失

管路系統(tǒng)中總能量損失等于所有支管的沿程能量損失和所有局部裝置產(chǎn)生的局部能量損失之和。即

1.5孔口和縫隙流動1.5.1小孔出流及節(jié)流特性方程1.5孔口和縫隙流動1.5.1小孔出流及節(jié)流特性方程薄壁孔口孔口的長徑比l／d0≤0.5時，稱為薄壁孔口，如圖2-24a所示，其特點如下。(1)收縮在孔外C—C處，即斷面2—2就是收縮斷面C—C，(2)無沿程損失，只有進口處的局部損失。厚壁孔口當(dāng)小孔長徑比0.5<l／d0≤4時，稱為厚壁孔（短管），如圖2-24b所示，其特點如下。(1)收縮在孔內(nèi)，對出口而言，Cc=A2/A0=1；(2)局部能量損失包括進口損失和收縮以后的擴散損失兩部分；(3)l0段為沿程損失。細長孔小孔長徑比l／d0>4時，稱為細長孔。液流通過細長孔的流動為層流運動

1.5孔口和縫隙流動1.5.1小孔出流及節(jié)流特性方程節(jié)流特性方程式中：A為節(jié)流器的通流面積?！鱬是節(jié)流器前后的壓力差。m是由節(jié)流器形狀決定的指數(shù)。薄壁小孔時m=0.5，細長孔時m=1，厚壁孔時0.5＜m＜1。k是與節(jié)流器形狀、尺寸和液體性質(zhì)相關(guān)的節(jié)流系數(shù)。薄壁小孔時細長孔時

1.5孔口和縫隙流動1.5.2縫隙流動縫隙高度相對其長度和寬度而言要小很多縫隙流動通常屬于層流范疇

液體在兩個邊界壁面所夾著的狹窄空間內(nèi)的流動，稱為縫隙流動。

縫隙流動具有如下兩個特點：1.5孔口和縫隙流動1.5.2縫隙流動1.平行平板縫隙流動(1)壓差流動兩固定平行壁面間壓差流動的流量ql與縫隙高度的三次方成正比，可見縫隙大小對泄漏量影響極大。

1.5孔口和縫隙流動1.5.2縫隙流動(2)剪切流動1.平行平板縫隙流動1.5孔口和縫隙流動1.5.2縫隙流動1.平行平板縫隙流動(3)壓差與剪切聯(lián)合作用下的混合縫隙流動

1.5孔口和縫隙流動1.5.2縫隙流動2.圓柱環(huán)狀縫隙流動(1)同心環(huán)狀縫隙流動

1.5孔口和縫隙流動1.5.2縫隙流動2.圓柱環(huán)狀縫隙流動(2)偏心環(huán)狀縫隙流動

為偏心比。從上式可以看出，偏心只對壓差流動有影響，而對剪切流動無影響。q

1.5孔口和縫隙流動1.5.2縫隙流動3．平行圓盤縫隙流動

液體經(jīng)中心孔沿徑向向四周流出(源流)，或者從四周徑向流入中心(匯流)，這兩種情況都稱為平行圓盤縫隙流動。因為液體沿徑向流動，所以又稱為軸對稱流動，它具有平行平板縫隙流動的所有特點。

1.6液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象1.6.1液壓沖擊

液壓系統(tǒng)中，由于某一元件工作狀態(tài)突變而引起油壓瞬時急劇上升，產(chǎn)生很高的壓力峰值，出現(xiàn)沖擊波的傳遞過程，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。

1．物理本質(zhì)

2．沖擊壓力

3．液壓沖擊波的傳遞速度c為壓力波傳遞速度，即聲速

Ke為管道有效體積彈性系數(shù)

1.6液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象1.6.1液壓沖擊減小液壓沖擊的措施：(1)緩慢開閉閥門以增長關(guān)閉油路的時間，或減慢閥芯的換向速度；(2)加大油管直徑以降低液流速度；(3)在系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器和安全閥；(4)在液壓元件中設(shè)置緩沖裝置；(5)采用橡膠軟管吸收液壓沖擊時的能量液壓沖擊的危害：液壓系統(tǒng)在沖擊壓力作用下，將產(chǎn)生劇烈振動、噪音，引起設(shè)備如管道、液壓元件及密封裝置等損壞，導(dǎo)致嚴重泄漏，降低使用壽命，還會使某些元件動作失靈造成事故，影響正常工作。特別在高壓、大流量系統(tǒng)中，其破壞性更加嚴重。應(yīng)采取適當(dāng)措施來減少液壓沖擊。1.6液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象1.6.2氣穴與氣蝕現(xiàn)象1．氣穴和氣蝕

在液流中，由于壓力降低到有氣泡形成的現(xiàn)象統(tǒng)稱為氣穴現(xiàn)象。

當(dāng)氣泡隨著流動的液體被帶到高壓區(qū)時，氣泡體積急劇縮小或潰滅，并又重新混入或溶于油液中凝結(jié)成液體。在氣泡凝結(jié)處瞬間局部壓力和溫度急劇上升，產(chǎn)生液壓沖擊，還伴隨有噪音和振動，油氧化變質(zhì)。如果在反復(fù)的液壓沖擊和高溫作用下，在從油液中游離出來的氧氣侵蝕下，管壁或液壓元件表面將產(chǎn)生剝落破壞，這種因氣穴現(xiàn)象而產(chǎn)生的零件剝蝕稱為氣蝕現(xiàn)象。2．氣穴和氣蝕的危害性1.6.2氣穴與氣蝕現(xiàn)象1.6液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象(1)由氣穴現(xiàn)象產(chǎn)生出的大量氣泡，有的會聚集在管道的最高處或通流的狹窄處形成氣塞，使油流不暢，甚至堵塞，從而使系統(tǒng)不能正常工作；(2)系統(tǒng)容積效率降低，使系統(tǒng)性能特別是動態(tài)性能變壞；(3)氣蝕會使材料破壞，降低液壓元件的使用壽命。預(yù)防氣穴與氣蝕的措施

(1)減小流經(jīng)節(jié)流口及縫隙處的壓力降，一般希望節(jié)流口或縫隙前后壓力比小于3.5；(2)正確設(shè)計管路，限制泵的吸油口離油面高度；(3)提高管道的密封性能，防止空氣滲入；(4)提高零件的機械強度和降低零件的表面粗糙度，采用抗腐蝕能力強的金屬材料，以提高元件抗氣蝕能力1.7.1帕斯卡原理應(yīng)用——冷軋機的支承輥平衡系統(tǒng)1.7工程實例圖1-19冷軋機的支承輥平衡系統(tǒng)1.7.2伯努利方程的應(yīng)用——液壓泵安裝高度確定1.7工程實例圖1-20泵的安裝高度1.7.3動力學(xué)基本方程綜合應(yīng)用——水力清砂高壓水槍1.7工程實例圖1-21水力清砂高壓水槍本章小結(jié)【本章小結(jié)】1．理解黏性、雷諾數(shù)、沿程能量損失、局部能量損失、縫隙流動、液壓沖擊、氣穴與氣蝕等一系列液壓流體力學(xué)的基本概念。2．掌握靜力學(xué)、連續(xù)性、能量、動量、節(jié)流特性等5個基本方程的物理概念及其在液壓技術(shù)中的應(yīng)用。液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)齒輪泵與齒輪馬達葉片泵與葉片馬達柱塞泵與柱塞馬達液壓泵與液壓馬達的選用2.1液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)2.1．1液壓泵與液壓馬達的基本工作原理液壓泵的基本工作原理

液壓泵是依靠其密封工作腔容積大小交替變化的原理來完成吸油、排油工作的，故一般稱為容積式液壓泵。2.1液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)2.1．1液壓泵與液壓馬達的基本工作原理2.構(gòu)成液壓泵的基本條件（1）具有若干個密封工作腔，且可以周期性交替變化。（2）油箱內(nèi)液體的絕對壓力必須等于或大于大氣壓力。（3）具有相應(yīng)的配流裝置。2.1液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)2.1．1液壓泵與液壓馬達的基本工作原理3.液壓馬達的基本工作原理

液壓馬達是以旋轉(zhuǎn)運動的方式，將輸入的液壓能轉(zhuǎn)換成機械能的液壓動力元件，其輸入是具有一定壓力和流量的液體，輸出為所需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。2.1液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)2.1．1液壓泵與液壓馬達的基本工作原理4.液壓泵與液壓馬達的分類和圖形符號☆按結(jié)構(gòu)分：柱塞式、葉片式和齒輪式☆按排量是否可變分：定量和變量☆按變量調(diào)節(jié)方式分：手動式和自動式，自動式又分限壓式、恒功率式、恒壓式和恒流式等?！畎醋晕芰Ψ郑鹤晕胶戏亲晕?.1液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)2.1．1液壓泵與液壓馬達的基本工作原理4.液壓泵與液壓馬達的分類和圖形符號2.1液壓泵與液壓馬達的性能參數(shù)2.1．2液壓泵的主要性能參數(shù)流量：排量、理論流量、實際流量壓力：工作壓力、額定壓力、最高壓力效率：機械效率、容積效率、總效率功率：輸入功率（機械）、輸出功率（液壓）2.1液壓泵和液壓馬達的性能參數(shù)2.1．2液壓泵的主要性能參數(shù)圖3-2液壓泵的性能曲線2.1液壓泵和液壓馬達的性能參數(shù)2.1．3液壓馬達的主要性能參數(shù)流量：排量、理論流量、實際流量壓力：工作壓力、額定壓力、最高壓力轉(zhuǎn)速：理論轉(zhuǎn)速、實際轉(zhuǎn)速扭矩：理論扭矩、實際扭矩；輸出扭矩、啟動扭矩效率：機械效率、容積效率、總效率功率：輸入功率（液壓）、輸出功率（機械）滑轉(zhuǎn)速度2.2齒輪泵與齒輪馬達

齒輪泵結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，外形尺寸小，重量輕，造價低，自吸性能好，對油液的污染不敏感，工作可靠。由于齒輪泵中的嚙合齒輪是軸對稱的旋轉(zhuǎn)體，因此允許轉(zhuǎn)速較高。齒輪泵的缺點是流量和壓力脈動大，噪聲高，排量不能調(diào)節(jié)。2.2齒輪泵與齒輪馬達2.2．1外嚙合齒輪泵1.工作原理2.2齒輪泵與齒輪馬達2.2．1外嚙合齒輪泵圖2-4CB—B齒輪泵的結(jié)構(gòu)1-軸承擋圈2-壓蓋3-滾針軸承4-后泵蓋5-鍵6-齒輪7-殼體8-前泵蓋9-螺釘10-壓環(huán)11-密封環(huán)12-主動軸13-鍵14-泄油孔15-從動軸16-卸荷槽17-定位銷2.2齒輪泵與齒輪馬達2.排量與流量2.2．1外嚙合齒輪泵排量：理論流量：實際流量：2.2齒輪泵與齒輪馬達2.泄漏2.2．1外嚙合齒輪泵泄漏的途徑：齒輪端面與端蓋端面之間的軸向間隙（約占總泄漏量的70％～80％）；齒輪外圓與泵體內(nèi)表面之間的徑向間隙（約占總泄漏量的12％）；齒輪嚙合處的間隙。2.2齒輪泵與齒輪馬達4.困油現(xiàn)象2.2．1外嚙合齒輪泵2.2齒輪泵與齒輪馬達5.徑向不平衡力2.2．1外嚙合齒輪泵2.2齒輪泵與齒輪馬達6.齒輪泵提高壓力等級的途徑2.2.1外嚙合齒輪泵2.2.2內(nèi)嚙合齒輪泵2.2齒輪泵與齒輪馬達2.2．3齒輪馬達2.2齒輪泵與齒輪馬達外嚙合漸開線齒輪馬達2.2．3齒輪馬達2.2齒輪泵與齒輪馬達2.2．3齒輪馬達2.2齒輪泵與齒輪馬達內(nèi)嚙合擺線齒輪馬達2.3葉片泵與葉片馬達

葉片泵具有流量均勻，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，體積小，重量輕，易實現(xiàn)變量等優(yōu)點；缺點是對油液的污染比齒輪泵敏感2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達1.工作原理2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達2.排量與流量排量：實際流量：2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達2.配流盤2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達4.定子曲線2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達5.葉片的傾角2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達6.中高壓雙作用葉片泵2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達6.中高壓雙作用葉片泵2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達6.中高壓雙作用葉片泵2.2.2單作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達1.工作原理2.2.2單作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達2.排量與流量實際流量：排量：2.2.2單作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達2.變量葉片泵圖2-14內(nèi)反饋式變量葉片泵的原理1—轉(zhuǎn)子；2—定子；3—極限流量調(diào)節(jié)螺釘；4—彈簧；5—調(diào)壓螺釘2.2.2單作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達圖2-15外反饋式變量葉片泵的原理1—轉(zhuǎn)子；2—定子；3—極限流量調(diào)節(jié)螺釘；4—變量活塞；5—彈簧；6—調(diào)壓螺釘2.變量葉片泵2.2.2單作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達限壓式變量葉片泵的應(yīng)用場合圖3-24限壓式變量葉片泵的特性曲線

限壓式變量葉片泵適合低壓快速行程和高壓慢速行程的應(yīng)用場合。當(dāng)執(zhí)行元件快速運動時，就需要大流量，工作壓力低，正好使用特性曲線的AB段；當(dāng)執(zhí)行元件慢速時，負載壓力升高，需要流量減小，正好使用圖3-24中特性曲線的BC段，因而合理調(diào)整轉(zhuǎn)折點的壓力PB至關(guān)重要。2.2.3葉片馬達2.3葉片泵與葉片馬達圖3-25雙作用葉片馬達的工作原理2.3葉片泵與葉片馬達葉片馬達與葉片泵的主要區(qū)別葉片底部有彈簧，保證在初始條件下葉片貼近內(nèi)表面，形成密封容積；泵殼內(nèi)含有兩個單向閥。進、回油腔的壓力經(jīng)單向閥選擇后再進葉片底部。葉片槽是徑向的。這是因為液壓馬達需要雙向旋轉(zhuǎn)之故。2.4柱塞泵與柱塞馬達

柱塞泵可分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩大類。軸向柱塞泵因其柱塞的軸線與缸體軸線平行（或基本平行）而得名。徑向柱塞泵柱塞的軸線與缸體的軸線垂直，其軸向尺寸短，徑向尺寸大。2.4．1軸向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達

軸向柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力高，高壓下仍能保持較高的效率，容易實現(xiàn)變量等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中。軸向柱塞泵的缺點是對油液的污染比較敏感，對材質(zhì)和加工精度要求也比較高，使用和維護比較嚴格，價格貴。

2.4．1軸向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達1.斜盤式軸向柱塞泵工作原理2.4．1軸向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達1.斜盤式軸向柱塞泵圖2-18直軸式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)和工作原理1-缸體；2-配油盤；3-柱塞；4-斜盤；5-傳動軸；6-彈簧2.4．1軸向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達結(jié)構(gòu)特點1.斜盤式軸向柱塞泵2.4．1軸向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達結(jié)構(gòu)特點圖3-28泵中滑靴的受力情況1—油腔；2—油室1.斜盤式軸向柱塞泵2.4．1軸向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達圖3-29通軸型軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)1—缸體；2—傳動軸；3—聯(lián)軸器；4—輔助泵內(nèi)轉(zhuǎn)子；5—輔助泵外轉(zhuǎn)子；6—斜盤

1.斜盤式軸向柱塞泵2.4．1軸向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達1.斜盤式軸向柱塞泵排量與流量排量：實際流量：2.4．1軸向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達2.斜軸式軸向柱塞泵圖3-30斜軸式軸向柱塞泵結(jié)構(gòu)1—傳動軸；2—軸承組；3—連桿柱塞；4—缸體；5—泵體；6—配流盤；7—后蓋；8—中心軸；9—碟形彈簧2.4．1軸向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達2.軸向柱塞泵的變量機構(gòu)圖3-31軸向柱塞泵的手動變量裝置

1—調(diào)節(jié)手輪；2—螺桿；3—變量頭體；4—變量活塞；5—變量斜盤；6—軸銷2.4．1軸向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達2.軸向柱塞泵的變量機構(gòu)圖3-32柱塞泵用伺服變量裝置及其原理1—伺服閥芯；2—球鉸；3—斜盤；4—變量活塞；5—泵體；6—單向閥；7—閥套；8—拉桿2.4．1軸向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達4.用于水壓傳動的軸向柱塞泵圖3-33用于水壓傳動的常規(guī)三柱塞泵的立體圖

2.4．2徑向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達1.工作原理2.4．2徑向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達2.排量與流量排量：實際流量：2.4．2徑向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達2.高精度球型徑向柱塞泵2.4．3軸向柱塞馬達2.4柱塞泵與柱塞馬達2.4．4徑向柱塞馬達2.4柱塞泵與柱塞馬達1.單作用連桿型2.4．4徑向柱塞馬達2.4柱塞泵與柱塞馬達2.多作用內(nèi)曲線式2.5．1液壓泵的選用2.5液壓泵與液壓馬達的選用泵類型

特性及應(yīng)用場合齒輪泵葉片泵柱塞泵內(nèi)嚙合外嚙合雙作用單作用軸向徑向漸開線擺線斜軸式斜盤式壓力范圍低壓低壓低壓中壓中壓高壓高壓高壓排量調(diào)節(jié)不能不能不能不能能能能能輸出流量脈動小小很大很小一般一般一般一般自吸特性好好好較差較差差差差對油的污染敏感性不敏感不敏感不敏感較敏感較敏感很敏感很敏感很敏感噪聲小小大小較大大大大價格較低低最低較低一般高高高功率質(zhì)量比一般一般一般一般小一般小小效率較高較高低較高較高高高高應(yīng)用場合

機床、農(nóng)業(yè)機械、工程機械、飛機、船舶、一般潤滑的機械

機床、工程機械、液壓機、起重機、飛機

工程機械、運輸機械、鍛壓機械、農(nóng)業(yè)機械、飛機2.5．2液壓馬達的選用2.5液壓泵與液壓馬達的選用

種類性能參數(shù)高速馬達低速馬達齒輪式葉片柱塞式徑向柱塞式額定壓力/MPa2117.53535排量/（mL/r）4～30025～30010～1000125～38000轉(zhuǎn)速/（r/min）300～5000400～300010～50001～500總效率/（％）75～9075～9085～9580～92堵轉(zhuǎn)效率/（％）50～8570～8080～9075～85堵轉(zhuǎn)泄漏大大小小污染敏感度大小小小變量能力不能困難可以可以本章小結(jié)【本章小結(jié)】1．掌握容積式液壓泵與液壓馬達的基本工作原理。2．掌握液壓泵與液壓馬達主要技術(shù)參數(shù)的定義及計算的異同點。2.對各種液壓泵與液壓馬達的結(jié)構(gòu)差異進行對比，并正確選用液壓泵和液壓馬達。

3.2液壓缸的設(shè)計計算3.1液壓缸的結(jié)構(gòu)與分類149150

液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復(fù)運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復(fù)運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)。1513.1液壓缸的結(jié)構(gòu)與分類活塞式柱塞式伸縮式擺動式組合式按結(jié)構(gòu)形式分1523.1液壓缸的結(jié)構(gòu)與分類單作用缸：其中一個方向的運動用油壓實現(xiàn)，返回時靠自重或彈簧等外力。

雙作用缸：兩個腔都有油，兩個方向的動作都要靠油壓來實現(xiàn)。1533.1液壓缸的結(jié)構(gòu)與分類只有一端有活塞桿兩端都有活塞伸出1543.1液壓缸的結(jié)構(gòu)與分類——活塞式液壓缸1-缸底；5-活塞；10-缸筒；11-管接頭；12-導(dǎo)向套13-缸蓋；16-活塞桿；18-耳環(huán)雙作用單活塞桿液壓缸當(dāng)供給液壓缸的流量Q一定時，活塞兩個方向的運動速度為：V1=Q/A1=4Q/πD2(向右）V2=Q/A2=4Q/π(D2-d2)(向左）

當(dāng)供油壓力p一定，回油壓力為零時，作用力：

F1=p.A1=p.πD2/4(向右）F2=p.A2=p.π(D2-d2)/4(向左）3.1液壓缸的結(jié)構(gòu)與分類——活塞式液壓缸當(dāng)其差動連接時，作用力為：F3=p(A1-A2)=p.(πd2/4)

速度:v3=(Q+Q2)/A1=(Q+v3.A2)/A1

所以v3=Q/(A1-A2)=4Q/πd23.1液壓缸的結(jié)構(gòu)與分類——活塞式液壓缸1573.1液壓缸的結(jié)構(gòu)與分類——柱塞式液壓缸1-缸體2-柱塞3-導(dǎo)向套4-密封5-油口（１）單作用式液壓缸(靠液壓力只能實現(xiàn)一個方向的運動，柱塞回程要靠其它外力)（２）柱塞不與缸套接觸，缸套易加工，適于做長行程液壓缸；（３）工作時柱塞總受壓，必須有足夠的剛度；（４）柱塞重量往往較大，水平放置時容易因自重而下垂，造成密封件和導(dǎo)向單邊磨損，故其垂直使用更有利。1583.1液壓缸的結(jié)構(gòu)與分類——擺動式液壓缸1-缸體2-定子塊3-輸出軸4-葉片擺動式液壓缸是輸出扭矩并實現(xiàn)往復(fù)運動的執(zhí)行元件.也稱擺動式液壓馬達.1593.2液壓缸的設(shè)計與計算一、液壓缸主要尺寸的確定二、液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計中的幾個基本問題1、工作壓力的選取

根據(jù)液壓缸的實際工況，計算出外負載大小，然后參考下表選取適當(dāng)?shù)墓ぷ髁Α?/p>

3.2液壓缸的設(shè)計與計算——液壓缸主要尺寸的確定2、活塞桿直徑d與缸筒內(nèi)徑D的計算受拉時：d=(0.3-0.5)D

受壓時：d=(0.5-0.55)D(p1<5MPa)d=(0.6-0.7)D(5MPa<p1<7MPa)d=0.7D(p1>7MPa)3.2液壓缸的設(shè)計與計算——液壓缸主要尺寸的確定3、液壓缸缸筒壁厚和外徑的計算缸筒最薄處壁厚：δ≥pyD/2(σ)

δ—缸筒壁厚；D—缸筒內(nèi)徑；py—缸筒度驗壓力，當(dāng)額定壓Pn>160*105Pa時，Py=1.25Pn；

(σ)—缸筒材料許用應(yīng)力。(σ)=σb/n。3.2液壓缸的設(shè)計與計算——液壓缸主要尺寸的確定4、活塞桿的計算直徑強度校核：d≥[4F/π(σ)]1/2d—活塞桿直徑；F—液壓缸的負載；(σ)—活塞桿材料許用應(yīng)力，(σ)=σb/n。3.2液壓缸的設(shè)計與計算——液壓缸主要尺寸的確定5、液壓缸缸筒長度的確定缸筒長度根據(jù)所需最大工作行程而定?；钊麠U長度根據(jù)缸筒長度而定。對于工作行程受壓的活塞桿，當(dāng)活塞桿長度與活塞桿直徑之比大于15時，應(yīng)按材料力學(xué)有關(guān)公式對活塞進行壓桿穩(wěn)定性驗算。3.2液壓缸的設(shè)計與計算——液壓缸主要尺寸的確定1、液壓缸的緩沖液壓缸中使用的緩沖裝置，常見的有環(huán)狀間隙式，節(jié)流口可調(diào)式或外加緩沖回路等。3.2液壓缸的設(shè)計與計算——液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計中的幾個基本問題圖4-6環(huán)狀間隙式緩沖裝置2、液壓缸的排氣為了排除聚集在液壓缸內(nèi)的空氣，可在缸的兩端最高部位各裝一只排氣塞。3.2液壓缸的設(shè)計與計算——液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計中的幾個基本問題【本章小結(jié)】1．理解液壓缸的結(jié)構(gòu)與分類方法。2．掌握液壓缸的設(shè)計步驟與設(shè)計中需要考慮的問題。插裝閥流量控制閥壓力控制閥方向控制閥概述電液比例閥4.1概述一、液壓控制閥的功用與分類二、液壓控制閥的共性特點4.1概述——液壓控制閥的分類

按用途分方向控制閥壓力控制閥流量控制閥控制或改變液壓系統(tǒng)中液流流動方向的元件?？刂苹蛘{(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的壓力的元件?？刂苹蛘{(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)的流量的元件。液壓閥用來控制液體的壓力，流量和方向，使液壓系統(tǒng)在安全的條件下按規(guī)定的要求平穩(wěn)而協(xié)調(diào)地工作，根據(jù)功用可以分為：壓力閥和流量閥利用流通截面的節(jié)流作用控制著系統(tǒng)的壓力和流量方向閥則利用通流通道的更換控制著油液的流動方向4.1概述——液壓控制閥的分類

按結(jié)構(gòu)形式滑閥錐閥球閥噴嘴擋板閥射流管閥按連接方式螺紋連接閥法蘭連接閥板式連接閥疊加式連接閥插裝式連接閥按控制方式定制控制閥（開關(guān)）伺服控制閥比例控制閥控制液流通路的通斷，定值控制壓力或流量。用偏差信號連續(xù)成比例地控制液壓系統(tǒng)中的壓力或流量。輸出量與輸入信號成比例。多用于開環(huán)液壓控制系統(tǒng)。數(shù)字控制閥用數(shù)字信息直接控制閥類。4.1

概述——液壓控制閥的共性特點1．結(jié)構(gòu)2．工作原理——孔口流量公式3．性能參數(shù)a.公稱通徑公稱通徑代表閥的通流能力的大小，對應(yīng)于閥的額定流量。閥工作時的實際流量應(yīng)小于或等于其額定流量，最大不得大于額定流量的1.1倍。b.

額定壓力

額定壓力是液壓閥長期工作所允許的最高工作壓力。4.2方向控制閥1．單向閥2．換向閥3．多路換向閥

方向控制閥主要是用來通斷油路或改變油液的流動方向，從而控制液壓執(zhí)行元件的啟動或停止或者改變運動方向。4.2方向控制閥——單向閥單向閥普通單向閥液控單向閥使液流只能沿一個方向流動，不許它反向倒流。普通單向閥普通單向閥的應(yīng)用b.防止油路相互干擾a.保護泵c.單向閥做背壓閥d.單向閥起節(jié)流或調(diào)速作用4.2方向控制閥——單向閥4.2方向控制閥——單向閥4.2方向控制閥——單向閥4.2方向控制閥——單向閥C)作背壓閥用4.2方向控制閥——單向閥4.2方向控制閥——單向閥管式普通單向閥外形圖4.2方向控制閥——單向閥單向閥普通單向閥液控單向閥液控單向閥使液流能沿正反兩個方向流動。液控單向閥——液控液控單向閥——不液控區(qū)別內(nèi)泄式液控單向閥4.2方向控制閥——單向閥圖5-4外泄式液控單向閥A-單向閥進口；B-單向閥出口；P-控制口；L-泄油口液控單向閥4.2方向控制閥——單向閥雙液控單向閥4.2方向控制閥——換向閥1．單向閥2．換向閥3．多路換向閥換向閥利用閥心相對于閥體的相對運動，使油路接通、關(guān)斷，或變換油流的方向，從而使液壓執(zhí)行元件啟動、停止或變換運動方向。(一）對換向閥的要求1.油液流經(jīng)閥時的壓力損失小。2.互不相通的油口間的泄漏要小。3.換向要平穩(wěn)、迅速且可靠。4.2方向控制閥——換向閥1．滑閥式換向閥換向閥的“位”：換向閥的“通”：閥與液壓系統(tǒng)油路相連的油口數(shù)。圖形符號：箭頭不表示液流方向，只表示油口連接情況。閥芯的工作位數(shù)，方格表示工作位數(shù)。1-閥體；2-滑動閥芯；3-主油口；4-沉割槽；5-臺肩4.2方向控制閥——換向閥位移方向：符號圖位移方向與閥芯位移相同?；y機能：指滑閥在中間位置時的通路形式。常態(tài)位：每個換向閥都有一個常態(tài)位，它是閥芯未受到外力作用時的位置。在液壓系統(tǒng)圖中，換向閥的符號與油路的連接一般應(yīng)畫在常態(tài)位。1．滑閥式換向閥4.2方向控制閥——換向閥常用四通滑閥的中位機能1．滑閥式換向閥4.2方向控制閥——換向閥換向閥的圖形符號和油口分布情況1．滑閥式換向閥4.2方向控制閥——換向閥2.閥的命名：※位※通xxx換向閥4.2方向控制閥——換向閥3．換向閥的操縱方式4.2方向控制閥——換向閥3．換向閥的操縱方式手動換向閥4.2方向控制閥——換向閥機動換向閥二位四通機動換向閥4.2方向控制閥——換向閥電磁換向閥電磁換向閥-中位4.2方向控制閥——換向閥4.2方向控制閥——換向閥電磁換向閥-右位4.2方向控制閥——換向閥電磁換向閥-左位4.2方向控制閥——換向閥液動換向閥4.2方向控制閥——換向閥電液換向閥4.2方向控制閥——換向閥電液換向閥電液換向閥中位狀態(tài)單向節(jié)流閥單向節(jié)流閥4.2方向控制閥——換向閥電液換向閥左位狀態(tài)4.2方向控制閥——換向閥電液換向閥右位狀態(tài)4.2方向控制閥——多路換向閥多路換向閥是將兩個以上的閥塊組合在一起，用以操縱多個執(zhí)行元件的運動。多路換向閥可以根據(jù)不同液壓系統(tǒng)的要求，把安全閥、過載閥、分流閥、制動閥、單向閥等閥組合在一起，所以它結(jié)構(gòu)緊湊，管路簡單，壓力損失小，而且安裝簡便，因此廣泛應(yīng)用于工程機械、起重運輸機械和其它要求操縱多個執(zhí)行元件運動的行走機械。4.2方向控制閥——多路換向閥按閥體結(jié)構(gòu)形式分整體式分片式（組合式）按油路連接方式分并聯(lián)串聯(lián)按液壓泵卸荷方式分中位卸荷安全閥卸荷串并聯(lián)復(fù)合多路換向閥4.2方向控制閥——多路換向閥EFCDABTPTP1.多路換向閥并聯(lián)油路EFCDAB4.2方向控制閥——多路換向閥1.多路換向閥并聯(lián)油路EFCDABTPTPABCDEF4.2方向控制閥——多路換向閥1.多路換向閥并聯(lián)油路EFCDABTPTPABCDEF4.2方向控制閥——多路換向閥2.多路換向閥串聯(lián)油路ABCDTPTPEFCDEFAB4.2方向控制閥——多路換向閥2.多路換向閥串聯(lián)油路ABCDTPEFTPEFABAB4.2方向控制閥——多路換向閥2.多路換向閥串聯(lián)油路TPABABABABCDTPEF4.2方向控制閥——多路換向閥3.多路換向閥串、并聯(lián)油路4.2方向控制閥——多路換向閥多路換向閥實物4.3壓力控制閥常見壓力控制閥的類型按工作原理分:直動式先導(dǎo)式按閥心結(jié)構(gòu)分:滑閥球閥

錐閥按功能分:溢流閥減壓閥順序閥平衡閥壓力繼電器……它們共同的特點是利用油液壓力和彈簧力相平衡的原理來進行工作4.3壓力控制閥4.3壓力控制閥——溢流閥(一)功能和要求

功能：通過閥口的溢流，使控制系統(tǒng)或回路的壓力維持恒定(穩(wěn)定進口P的壓力，使它不超過調(diào)定壓力)，實現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓作用。要求：

調(diào)壓范圍大，調(diào)壓偏差小，壓力振擺小，動作靈敏，過流能力大，噪聲小。4.3壓力控制閥——溢流閥(二)工作原理和結(jié)構(gòu)

1.直動式溢流閥

基本部件依靠系統(tǒng)中的壓力油直接作用在閥心上與彈簧力相平衡，以控制閥心的啟閉動作。工作原理特點閥心在最低位置，P與T關(guān)斷，這也是溢流閥的常態(tài)位置。直動式溢流閥多用于中低壓或安全閥4.3壓力控制閥——溢流閥4.3壓力控制閥——溢流閥溢流閥實物圖4.3壓力控制閥——溢流閥2.先導(dǎo)式溢流閥

先導(dǎo)式溢流閥由主閥和先導(dǎo)閥兩部分組成。先導(dǎo)閥的結(jié)構(gòu)原理與直動式溢流閥相同，但一般采用錐閥式結(jié)構(gòu)。主閥可分為：滑閥式(一級同心)結(jié)構(gòu)、二級同心結(jié)構(gòu)和三級同心結(jié)構(gòu)。4.3壓力控制閥——溢流閥2.先導(dǎo)式溢流閥

基本部件工作原理特點4.3壓力控制閥——溢流閥2.先導(dǎo)式溢流閥

基本部件工作原理特點4.3壓力控制閥——溢流閥2.先導(dǎo)式溢流閥

二節(jié)同心溢流閥其主閥芯為帶有圓柱面的錐閥。為使主閥關(guān)閉時有良好的密封性，要求主閥芯的圓柱導(dǎo)向面和圓錐面與閥套配合良好，兩處的同心度要求較高，故稱二節(jié)同心。

4.3壓力控制閥——溢流閥2.先導(dǎo)式溢流閥

三節(jié)同心溢流閥主閥芯與閥蓋、閥體與主閥座、主閥芯和閥體三處有同心配合要求，故屬于三節(jié)同心結(jié)構(gòu)

4.3壓力控制閥——溢流閥二節(jié)同心先導(dǎo)式溢流閥的結(jié)構(gòu)工藝性好，加工裝配精度容易保證，結(jié)構(gòu)簡單，通用性和互換性好，且流通能力強，啟閉特性好。應(yīng)用最廣。三節(jié)同心溢流閥與一節(jié)同心、二節(jié)同心溢流閥比較：與一節(jié)同心先導(dǎo)式溢流閥相比，主閥的油封部分為錐閥，所以較滑閥的密封性好，且動作靈敏，適用于高壓的場合。與二節(jié)同心式溢流閥相比，三節(jié)同心閥多一節(jié)同心，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工裝配不太方便；而且因過流面積較小，啟閉特性不如二節(jié)同心閥好。電磁溢流閥4.3壓力控制閥——溢流閥二級調(diào)壓——通過一