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1、上海航天八院2014年液压传动借助处在密封容器内液体的压力来传递动力的能量液压能转换成机械能液体的压强（常称为压力）即：p=F/A p压力，N/m2 F作用力，NA作用面积，m2液体在静止状态下单位面积上所受到的作用力静压力的传递 F2/A2= F1/A1 F2=F1A1/F2设：A1/A2=n 则：F2=nf1压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。l力比关系（帕斯卡定理）液体流动的连续性液体在管道内作稳定流动（流体中任一点的压力、速度、和密度都不随时间变化），则在单位时间内管中每一个横截面的液体质量一定是相等的。液体流动的连续性方程式： v1A1= v2A2= vA=常量若除以液体的密度

2、，则：v1A1=v2A2=vA=常量v1/v2=A2/A1说明：通过管内不同截面的液体流动的速度与其横截面积的大小成反比，即管子细的地方流速大，管子粗的地方流速小。运动速度取决于流量，与流体的压力无关。l运动关系流速v和横截面积A的乘积表示单位时间内流过管路的液体容积，即为流量，用Q表示。平均流速用v来表示，通过通流截面的流量就等于平均流速乘以通流截面积。计算: v = Q/A流量的单位:通常用L/min 表示， 与m3 / s 换算式子如下:1L = 1 10-/ s = 6 104L/minQ1=Q2=常量公式为：Q=v A从而，液体流动连续性方程式也可写成：伯努利定理式中：p

3、为流体中某点的压强，N/ m2v为流体该点的流速，m/sh为该点所在高度，m 液体的重度（ ）， kg/ m2s2为流体密度， kg/m3g为重力加速度， m/s2方程式为：p1/+h1+v12/2g= p2/+h2+v22/2g液压传动是借助于有压力的流动液体来传递能量的，液体能量的表现形式有三种，即压力能、势能和动能。它们之间可以互相转化，并且液体在管道内任一处的三种能量之和为常数。方程式说明：液体等高流动时，流速大，压力就小。反之，流速越低，压力也就越大。液体流动中的压力损失(1 )液阻和压力损失系统存在液阻，油液流动时会引起能量损失，主要表现为压力损失(包括沿程和局部压力损失) 。(2

4、) 泄漏和流量损失泄漏分为内泄漏和外泄漏两种，内泄漏是液压元件内部高、低压腔内的泄漏；外泄漏是系统内部油液漏到系统外部。泄漏必然导致流量损失，使液压泵输出的流量不能全部流入液缸等执行元件，从而影响液压元件的性能和液压系统的正常工作。沿程损失：主要由液体流动时的摩擦所引起。局部损失：由于管道截面形状突然变化；如：突然扩大、收缩、分流、集流，以及液流方向突然改变所引起。活塞在时间t内以力F推动负载移动距离S，所做的功W为：WF S功率P是单位时间内所做的功，即：PW/tFS/tF v因为：，所以：Q经单位换算后得到：Q式中：压力，流量，功率S载载荷荷F F液压系统在实际工作中存在容积损失和机械损失

5、m，液压泵实际需要输入的功率P入为：P入Ql功率关系机床工作台液压系统工作原理示意图图所示为一简化的机床工作台液压传动系统：油箱、过滤器、 液压泵、溢流阀、节流阀、换向阀、液压缸、工作台。l 液压泵由电动机带动旋转，在入口处产生负压，在大气压的作用下油液经过滤器2过滤后流往液压泵3 ；l 经泵输往系统的油液有一定压力，经节流阀5和换向阀6进入液压缸7的左腔，推动活塞连同工作台8向 右运动。l 右腔的油经通过换向阀经排油管流回油箱。l 如果将手柄扳到左边，则工作台动作方向相反。l机床工作台液压系统工作原理示意图最简单或是最复杂的液压系统，基本上由四个部分组成 驱动元件：将机械能转变成压力能，提供

6、液压系统压力和流量。常用的液压泵有：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等。 执行元件：将压力能转变成机械能，直线运动用液压缸；旋转运动用液压马达。 控制元件：各种液压阀，有压力控制阀（溢流阀），方向控制阀（换向阀），流量控制阀（节流阀）。 辅助元件：油箱、滤油器、蓄能器、油管、接头、密封件、冷却器、压力表等元件组成。l传动介质: 液压油液压泵是靠密封容腔容积的变化来工作的。主要性能参数：容积效率 v、机械效率 m、总效率ql 齿轮泵的按结构不同分类：分外啮合齿轮、内啮合齿轮。 以外啮合齿轮泵应用最广。l 按齿形不同溢流阀的作用，可分为渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵。 以渐开线齿轮泵应用最多。优点1，结构简单，制造方便。2，

7、尺寸小，重量轻。3，价格低廉。4溢流阀的作用，工作可靠。5，自吸能力强。6，抗油液污染能力强，维护容易缺点1，承受径向不平衡力，磨损严重。2，内部泄漏大，工作压力的提高受到限制。3，流量脉动大，压力脉动和噪声大。4，排量不能调节。齿轮泵通常被用于工作环境比较恶劣的各种低压、中压系统中。外啮合齿轮泵特点1，流量脉动率仅是外啮合齿轮泵,510。2，结构紧凑、噪声小、效率高。3，但齿形复杂，需要专门的高精度加工设备。使用场合：多被用在一些要求较高的系统中。内啮合齿轮泵特点内啮合摆线齿轮泵特点： 1，结构紧凑，运动平稳，噪声低。2，流量脉动比较大， 略合处间隙泄漏大。 适用场合：通常在工作压力为2.57MPa的液

8、压系统中 作为润滑、补油等辅助泵使用。叶片泵按结构可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵。l单作用叶片泵，是指转子旋转一周，密封工作容积完成一次 吸油和一次压油;l双作用叶片泵，是指转子旋转一周，密封工作容积完成两次 吸油和两次压油。1，改变定子与转子偏心距的大小，就改变了泵的排量。2，改变定子与转子偏心距的方向，就改变了泵的吸、压油口。3，当偏心e=0 时， 密封工作容积大小不能变化，也就不具备液 压泵的工作条件了。单作用叶片泵的特点叶片数为奇数， 一般为13或15片。为了使叶片运动自如、 减小磨损， 叶片槽通常向后倾斜2030 。一种变量泵l叶片数为4的整数倍，一般为12或16片。 1，由于叶片

9、有厚度， 尤其是叶片底部和压油腔相通，使 得双作用叶片泵的流量存在微小的脉动。 2，当叶片数是4的整数倍时流量脉动最小。双作用叶片泵的特点l叶片槽通常向前倾斜1014。l叶片底部都通向压油腔。一种定量泵柱塞泵结构按柱塞的排列和运动方向不同，分为：轴向柱塞泵、径向柱塞泵。广泛用于高压、大流量和流量需要调节的场合。如：龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山机械和船舶机械中。柱塞轴线与传动轴轴线平行或倾斜柱塞轴向排列安装在缸 体的圆周上柱塞轴线与传动轴轴线垂直柱塞径向排列安装在缸体的圆 周上1，工作压力高2，容积效率高，构成密封容积的零件为圆柱形柱塞和缸孔， 加工方便，容易得到较高的配合精度，密封性

10、能好。3，易于实现变量通过改变柱塞的工作行程4，流量范围大柱塞泵的特点优点缺点1，自吸能力差2，对油污染敏感3，价格较昂贵液压马达与液压缸 液压马达是液压系统的执行元件，它的职能是将液体压力能 转换为机械能的装置，输出转矩和转速。 液压马达与液压泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上 有些差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了 保证其自吸性能，结构上釆取了某些措施，但与液压泵相似。液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限的直线位移。二.液压缸一.液压马达液压缸的分类双

11、作用液压缸组合式液压缸单作用液压缸双杆活塞缸双杆活塞式液压缸活塞的两侧都有杆伸出。当两侧活塞杆直径相同、供油压力和流量不变时， 活塞(或缸体)在两个方向上的运动速度和推力F都相等。单杆活塞缸的结构油液只通缸的一腔，使活塞作单方向运动。活塞反向运动须靠外力（弹簧或自重）来实现。液压缸的一端有活塞杆伸出，在另一端没有活塞杆伸出，其两端进出口油口都可通压力油或回油，以实现双向运动，称为双作用缸。柱塞缸柱塞缸柱塞式液压缸柱塞式液压缸简介：活塞缸的内孔精度要求很高，当行程较长时加工困难， 这时应采用柱塞缸。柱塞缸只能制成单作用缸，回程由 外力或自重实现。特点：柱塞和缸筒内壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工

12、，工 艺性好，成本低。另外，柱塞缸结构简单，制造方便， 常用于长行程机床，如需双向驱动可成对使用。特点及应用：摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难， 一般只用于中、低压系统中往复摆动、转位或间歇运动的地方。分单叶摆动缸、双叶摆动缸。摆动缸单叶摆动缸双叶摆动缸伸缩式液压缸简介：伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。特点: 伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。组合式液压缸组合式液压缸 增压缸-增压缸又称增压器，它能将输入的低压油转 变为高压油供液压系统中的高压支路使用；

13、齿条活塞缸-齿条活塞缸由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构组成。活塞往复运动经齿轮齿条机构变成齿轮轴往复转动，它多用自动线、组合机床等转位或分度机构中； 多级缸-多级缸又称伸缩缸，它由两级或多级活塞缸套装而成。多级缸适用于工程机械和其他行走机械，如起重机伸缩臂液压缸、自卸汽车举升液压缸等都是多级缸。组合式液压缸阀的分类按用途方向阀：单向阀、换向阀、截止阀、压力开关. . .压力阀：溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀. . .流量阀：节流阀、调速阀、分流阀、集流阀. . .按连接方式管式板式插装式按操纵方式：手动、机动、电动、液动和电液动液压阀共性问题液压阀的基本要求1,性能良好；2,密封性能好；3

14、,压力损失小；4,结构简 单，易“三化” （标准化、通用化、系列化）。在液压系统中，液压控制阀是用来控制油液的方向、压力和流量，从而控制执行机构按负载的需要进行工作及实现一定的性能要求。液压控制阀作用依靠阀孔的开、闭来限制、改变液体的流动或停止液体的流动。液压控制阀都是节流装置，它们的工作过程中完成调节功能的同时都会 产生压力降，即液压能量损失，从而使油液的温度升高。通过阀孔的流量与通流面积及阀孔前后的压力差有关。液压控制阀的特点：液压阀的两个基本参数1,公称通径；2,公称压力。方向控制阀 用来控制液压系统中各管道间通断关系的阀类。普通方向控制阀包括：单向阀、换向阀普通单向阀组成：阀体、阀芯、

15、弹簧等作用：只许油液单项流动，反向不通。要求：正向流动阻力小，反向不通密封好。背压：执行元件回油腔的压力。职能符号方向控制阀液控单向阀组成：普通单项阀+小活塞特点：无控油时，与普通单向阀一样。通控油时，正反向都 可以流动。应用：控制液流方向；区分高低油压，防止高压油进入低压 区；起保安作用；使油路产生背压；与其他控制阀组 合，单方向起作用。职能符号换向阀作用：改变方向。分类：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。（在液压系统中， 应用最多的是滑阀式换向阀）。组成：主体（阀体、阀芯，）；操纵定位装置。主要性能要求：油液流经阀时的压力损失要小；各关闭油口间的漏油量要小；换向可靠、迅速且平稳无冲击。P与A

16、相通P与A切断职能符号换向阀功能及原理换向阀利用阀芯相对于阀体的相对运动使油路接通、断开或变换油流方向，从而使液压执行元件启动、停车或变换运动方向。换向阀的名称型号是按其有效油口的数量(不计控制油口)和开关位置数量而定。操纵方式：手动、机动(行程)、风动、电动、液动、电液动。结构形式：滑阀式、转阀式、锥阀式。工作位置和油口数量：二位二通、二位三通、二位四通、. . . 三位四通、三位五通等.换向阀的种类不同种类的职能符号中位机能: 三位换向阀的阀芯在中间位置时，各油口的连通方 式，称为换向阀的中位机能。压力控制阀作用：用来控制液压传动系统中油液的压力，使系统或回路 的压力维持恒定，实现调压、稳

17、压或限压作用，以满 足执行元件所要求的力和转矩。类型：溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。共同点：利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理 工作。按原理分：直动式、先导式应用场合：滑阀式多应用于低压小流量的场合；当阀心为球阀、锥阀时可用于高压、大流量场合；当直动式溢流阀与定量泵配合使用时，可实现调压、稳压的 作用；当直动式溢流阀与变量泵配合使用时，可实现限压作用。溢流阀直动式溢流阀工作原理： 直接利用液压力与弹簧力相平衡，以控制阀芯的启闭动作，从 而保证进油口压力基本恒定。液压泵油液输出口端qpq节，故节流阀前的压力p上升，阀芯上移，溢流阀打开溢流。特点：阀芯所受的液压力全靠弹簧力平衡，

18、故当系统压力很高时，弹簧必须很硬，导致结构笨重，调压不轻便。一般用于压力小的低压系统中，作安全阀或背压阀使用。由于惯性或负载的变化，导致开口度的变化，所以稳压精度差；结构简单、便宜，但工作时易产生振动和噪音。先导调压部分： 控制主阀的溢流压力结构 先导式溢流阀主阀部分：溢流工作原理：利用主阀芯上下两端液体压力差与弹簧力相平衡的原理来进行压力控制。特点: 因为锥阀作用面积很小，即使压力很高，弹簧刚度仍不大，调压轻便；因为主阀弹簧很软，因此溢流量变化时，压力波动小，静态特性好。能适应各种不同的调压范围的要求; |主阀芯采用锥面阀座式结构密封，动作灵敏。减压阀作用： 减压：降低液压系统某支路（控制油

19、路、夹紧回路、润滑 回路等）的压力。 稳压：稳定液压系统某支路的压力类型按功能分按结构分定值减压阀：保证阀的出口压力为定值定差减压阀：保证阀的进、出油口压差为定值定比减压阀：保证阀的进、出油口压力比为定值直动式先导式（常用）先导式减压阀与先导式溢流阀的区别:溢流阀：进口压力基本不变， 不工作时进出口不通，先导阀弹簧腔可内、外泄减压阀：出口压力基本不变， 不工作时进出口互通，先导阀弹簧腔只可外泄工作原理：与先工作原理：与先导式溢流阀相近导式溢流阀相近液压系统中执行元件运动速度的大小，由输入执行元件的油液流量的大小来确定，流量控制阀就是依靠改变阀口通流面积(节流口局部阻力)的大小或通流通道的长短来

20、控制流量的控制阀。常用的流量控制阀有普通节流阀、压力补偿和温度补偿调速阀溢流节流阀和分流集流阀等。流量控制阀节流阀的节流口通常有三种基本形式: 薄壁小孔、细长小孔和厚壁小孔。为保证流量稳定、节流口的形式以薄壁小孔较为理想。节流阀是一种可以在较大范围内以改变液阻来调节流量的元件。因此可以通过调节节流阀的液阻，来改变进入液压缸的流量，从而调节液压缸的运动速度。流量控制原理及节流口形式节流阀结构：轴向三角槽式，这种节流阀的进出油口可互换。常见的几种节流口形式：针式节流口、三角槽式节流口、转槽式节流口。流量特性：节流阀的节流口一定时，其流量随压差的增加而增大。节流口小到一定值时流量不稳定，出现时断时续

21、现象，称为节流口堵塞。不出现堵塞的最小流量叫最小稳定流量。温度变化引起流体粘度变化使流量不稳定(可采用温度补偿装置加以补偿)。作用：依靠改变阀口通流面积(节流口局部阻力)的大小或通 流通道的长短来控制流量，从而实现执行元件所要求 的运动速度。类型：普通节流阀、调速阀、单向节流阀、单向调速阀等。影响流量稳定性的因素：1. 压差对流量的影响。2. 温度对流量的影响。3. 节流口的抗堵塞性。节流阀的压力补偿有两种方式: 1。将定差减压阀与节流阀串联起来，组合而成调速阀。2。是将稳压溢流阀与节流阀并联起来，组织成溢流节流阀。这两种压力补偿方式是利用流量变动所引起油路压力的变化，通过阀芯的负反馈动作，来

22、自动调节节流部分的压力差，使其基本保持不变。油温的变化也必然会引起油液粘度的变化，从而导致通过节流阀的流量发生相应的改变，为此出现了温度补偿调速阀。根据“流量负反馈”原理设计而成的流量阀称为调速阀。根据“串联减压式”和“并联分流式”之差别，又分为调速阀和溢流节流阀2种主要类型，调速阀中又有普通调速阀和温度补偿型调速阀两种结构。调速阀和节流阀在液压系统中的应用基本相同，主要与定量泵、溢流阀组成节流调速系统。节流阀适用于一般的系统， 而调速阀适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中。调速阀串联减压式调速阀结构原理图 油箱: 油箱的主要功能是储存油液，此外，还有散热以控制油温、阻止杂质进入

23、、沉淀油中杂质、分离气泡等功能。液压系统中除了动力元件、执行元件、控制元件外，油箱、虑油器、蓄能器、压力表、密封装置、管件等，都称为液压系统辅助元件。液压辅助元件油箱的作用：油箱的作用：储油、散热、沉淀储油、散热、沉淀杂质、逸出空气。杂质、逸出空气。滤油器液压油中往往含有颗粒状杂质，会造成液压元件相对运动表面的磨损、滑阀卡滞、节流孔口堵塞，使系统工作可靠性大为降低。在系统中安装一定精度的滤油器，是保证液压系统正常工作的必要手段。作用：过滤污物在液压系统中，蓄能器既是储存能量(油液压力能)的装置，又是液压缓冲的装置。蓄能器的类型有：重力式、弹簧式、充气式(气瓶式、活塞式、气囊式等三种类型。目前常

24、用的是利用气体压缩和膨胀来储存、释放液压能的充气式蓄能器。它们共同的作用是:在系统不需要能量(流量和压力)时，把能量储存起来：在系统需要能量时，再把储存的能量放出来，即起到储存和释放能量的作用。为实现这一作用，不同类型蓄能器的具体工作原理有所区别。蓄能器（储能器）作用: 储存油液的压力能。应用: (1) 作辅助动力源; (2) 维持系统压力:(3) 减小液压冲击或 压力脉动。液压系统中所有的元件，包括辅件在内，靠管件和管接头连接而成。管件和管接头应保证有足够的强度，密封性能良好，压力损失小，拆装方便，管子有充分的支撑和固定。管件及管接头油管的种类有：油管的种类有：普通无缝钢管普通无缝钢管不锈钢

25、无缝管不锈钢无缝管纯铜管纯铜管塑料管塑料管橡胶软管橡胶软管密封装置是用来防止液压元件和系统的内、外泄漏及外界污染物的侵入。泄漏使系统的容积效率降低，严重时会使系统建立不起压力；外泄漏还会污染环境。密封装置工作介质: 液压油1.液压油的用途(1)传递运动与动力: 将泵的机械能转换成液体的压力能并传至 各处，由于油本身具有粘度，在传递过程中会产生一定的动力损失。(2) 润滑: 液压元件内各移动部位， 都可受到液压油充分润滑， 从而减低元件磨损。(3) 密封: 油本身的粘性对细小的间隙有密封的作用。(4) 冷却: 系统损失的能量会变成热，被油带出。液压油的物理特性1.密度：单位体积液体的质量2.可压

26、缩性：液体受压力作用而发生体积缩小性质3.粘性：(1).液体在外力作用下流动或有流动趋势时，液体内分子间的 内聚力要阻止液体分子间的相对运动，由此产生一种内摩 擦力，这种特性称为粘性。（注:静止液体不呈现粘性)(2).粘度：粘性大小的衡量； 动力粘度：（绝对粘度）； 运动粘度：动力粘度与液体密度之比值； 相对粘度：（条件粘度）；液压油粘度标准液压系统对液压油选用的基本要求：粘度是第一位的 把体积为200mL 、温度为t的被测液体装入恩氏粘度计的容器内，测出液体经容器底部直径为2.8mm 的小孔流尽所需时间t1 (s) ，并将它和同体积的蒸锚水在20 时流过同一小孔所需时间t2 (s) 相比，其

27、比值即是被测液体在温度t下的恩氏粘度，即 。 一般以20 、40 和100 作为测定液体恩氏粘度的标准温度，由此而得到的恩氏粘度分别用 来标记。用恩式粘度计测定液压油的恩氏粘度温度和压力对粘度的影响(a) 粘度和压力的关系 密度 ，压力F ， 动力粘度 随 而， 压力较小时忽略， 32Mpa 以上才考虑(b) 粘度和温度的关系 温度，内聚力， 粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的变化较小， 即粘温特性较好。 液压传动有哪些优缺点？优点：（1）液压传动可进行无级调速，调速方便且范围大。（2）液压传动比较平稳、反应快、冲击小、能高速起动、制 动和换向。（3)液压传动操作简便，省力、容易实现自动化。（4）能自动防止过载，实现安全保护；液压元件能够自行润 滑，寿命长。（5）液压传动装置体积小，重量轻，结构紧凑。缺点：（1）液压传动容易泄漏，所以难以保证严格的传动比。（2）在工作过程能量损失较大，系统效率较低，不宜作远距 离传动。（3）对油温敏感，不宜在很高和很低的温度下工作。（4）出现故障，不易查找原因。谢谢！

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