液压传动第四章
液压传动与控制第4章
在作动筒主活塞前后各有一个直径比主活塞略小的缓冲 凸台，当作动筒到达行程末端时，凸台将一部分油液封死， 被封闭的油液通过凸台与缸壁间的环形间隙流出，产生液压 阻力，减缓作动筒的速度，起到缓冲的作用。
✓ 节流阀缓冲
4.3.1 缓冲装置
图4.3.2 带单向节流阀的作动筒
图4.1.1 液压作动筒的工作原理 1—筒体；2—活塞；3—活塞杆；4—端盖；5—密封；6—进出管道
4.1.1 液压作动筒的基本原理和结构
结论：作动筒是利用液体压力来克服负载的（包括摩擦 力），利用液体流量维持运动速度。
输人作动筒的液体压力和流量是作动筒的输入参数， 是液压功率；作动筒的输出力和速度（或位移）是其输 出参数，是机械功率。
（a）缸体固定，活塞杆移动
（b）活塞杆固定，缸体移动
图4.1.2 双杆活塞缸
4.1.3 液压缸的基本类型和特点
A
A
F
p1
p2
因双杆液压缸的两端活塞杆直径相等，所以当输入流量和 油液压力不变时，其往返运动速度和推力相等。
液压缸活塞的实际推力
F
A(
p1
p2 )m
4
(D2
d
2 )(
p1
p2 )m
(4-15)
➢ 与非差动连接无杆腔进油工况相比，在输入油液压力和流量 都不变的条件下，活塞杆伸出速度较大而推力较小。差动连 接是在不增加液压泵容量和功率的情况下，实现系统快速运 动的有效方法。它的应用常见于组合机床和各类专用机床中。
➢ 在实际应用中，液压传动系统常通过控 制阀来改变单杆活塞缸的油路连接，使 它有不同的工作方式，从而获得快进 （差动连接）工进（无杆腔进油）快退 （有杆腔进油）的工作循环。
液压传动第四章
3
4.1.1
活塞式液压缸
1.单杆双作用活塞式液压缸
(1).结构 缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等
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4
1.单杆双作用活塞式液压缸
(2).工作原理
无杆腔 进油腔
有杆腔
回油腔
工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等， 活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。
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3.缸筒长度L 缸筒长度L由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定，即（一般缸 筒的长度最好不超过内径的20倍） ： L=l+B+A+M+C 式中： l为活塞的最大工作行程； B为活塞宽度，一般为(0.6-1)D; A为活塞杆导向长度，取(0.6-1.5)D; M为活塞杆密封长度，由密封方式定； C为其他长度。
液压缸的组成(续2）
3.密封装置
(a)间隙密封 (b)摩擦环密封
(c)O形圈密封
(d)V形圈密封
24
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4.2.2
液压缸的组成(续3）
4.缓冲装置
液压缸的缓冲装置 1—节流阀 中国地质大学远程教学
25
4.2.2
液压缸的组成(续4）
5.放气装置
放气装置 1—缸盖 2—放气小孔 3—缸体 中国地质大学远程教学
q v 3( A1 A 2 )
速度： v 3 推力：
q A1 A 2
q A杆
4q
d
F 3 pA 1 pA 2 p ( A 1 A 2 ) pA 杆 p
d
4
2
特点：v3 > v1 ；F3 < F1 。 结论 差动连接后，速度大，推力小
液压传动课件ppt
▪ 工作原理
左端进油·，压力油作用在阀芯左端，克服右 端弹簧力使阀芯右移，阀口开启，油液从右 端流出；若右端进油，压力油与弹簧同向作 用，将阀芯紧压在阀座孔上，阀口关闭，油 液被截止不能通过。
▪ 正向开启压力只需（0.03～0.05 ）MPa，
反向截止时为线密封，且密封力随压力增高 而增大，密封性能良好。开启后进出口压力
▪为保证定差减压阀的压力补偿作用，
调速阀的进出口压力差应大于弹簧力 Ft 和液动力Fs 所确定的最小压力差。 否则无法保证流量稳定。
旁通型调速阀
结构原理
该阀又称为溢流节流阀，由节流阀与差压式
溢流阀并连而成，阀体上有一个进油口，一个
出油口，一个回油口。这里节流阀既是调节元
件，又是检测元件；差压式溢流阀是压力补偿
通过调速阀的流量
q1=q2=q
▪流量稳定性分析
▪调速阀用于调节执行元件运动速度，并保证其
速度的稳定。这是因为节流阀既是调节元件， 又是检测元件。当阀口面积调定后，它一方面 控制流量的大小，一方面检测流量信号并转换 为阀口前后压力差反馈作用到定差减压阀阀芯 的两端面，与弹簧力相比较，当检测的压力差 偏离预定值时，定差减压阀阀芯产生相应位移， 改变减压缝隙进行压力补偿，保证节流阀前后 的压力差基本不变。但是阀芯位移势必引起弹 簧力和液动力波动，因此流经调速阀的流量只 能基本稳定。调速阀的速度刚性可近似为∞。
流量特性方程 q = KLAΔp m
它反映了流经节流阀的流量q与阀前后压力
差Δp 和开口面积A 之间的关系。
刚性 外负载波动引起阀前后压力差Δp
变化，即使阀的开口面积A 不变，也会导致 流经阀的流量q 不稳定。
定义：阀的开口面积A 一定时 ，
液压与气压传动习题与答案
第一章绪论1－1液压系统中的压力取决于〔〕，执行元件的运动速度取决于〔〕。
1－2液压传动装置由〔〕、〔〕、〔〕和〔〕四局部组成，其中〔〕和〔〕为能量转换装置。
1—3 设有一液压千斤顶，如图1—3所示。
小活塞3直径d＝10mm，行程h=20mm，大活塞8直径D=40mm，重物w＝50000N，杠杆l＝25mm，L＝500mm。
求：①顶起重物w时，在杠杆端所施加的力F；②此时密闭容积中的液体压力p；⑧杠杆上下动作一次，重物的上升量H；④如果小活塞上有摩擦力f l＝200N，大活塞上有摩擦力f2＝1000 N, 杠杆每上下动作一次，密闭容积中液体外泄0.2cm3至油箱，重新完成①、②、③。
图题1—3第二章液压油液2－1什么是液体的粘性？2－2粘度的表式方法有几种？动力粘度及运动粘度的法定计量单位是什么？2－3压力和温度对粘度的影响如何？2—4 我国油液牌号与50℃时的平均粘度有关系，如油的密度ρ＝900kg ／m 3，试答复以下几个问题：1)30号机油的平均运动粘度为( )m 2／s ；2〕30号机油的平均动力粘度为( )Pa ．s ；３) 在液体静止时，40号机油与30号机油所呈现的粘性哪个大？2—5 20℃时水的运动粘度为l ×10—6m 2／s ，密度ρ＝1000kg ／m 3；20℃时空气的运动粘度为15×10—6m 2／s ，密度ρ＝1.2kg ／m 3；试比拟水和空气的粘度( )(A)水的粘性比空气大；(B)空气的粘性比水大。
2—6 粘度指数高的油，表示该油 ( )(A)粘度较大；(B)粘度因压力变化而改变较大；(C) 粘度因温度变化而改变较小；(D) 粘度因温度变化而改变较大。
2—7 图示液压缸直径D=12cm ，活塞直径d＝11.96cm ，活塞宽度L ＝14cm ，间隙中充以动力粘度η=0.065Pa ·s 的油液，活塞回程要求的稳定速度为v＝0.5 m ／s ，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F 等于多少" 第三章 液压流体力学根底§ 3－1 静止流体力学3—1什么是液体的静压力？压力的表示方法有几种？压力的单位是什么？3—2在图示各盛水圆筒活塞上的作用力F ＝3000 N 。
液压传动课件
工作压力(MPa)
精度d(m)
0~2.5
100
14
25~50
14~32
25
32
10
21
5
6
4.1.2 过滤器的类型及特点
The Type and Characteristics of Filter
按滤芯的材料和结构形式，滤油器可分为网式 (Mesh Filter)、线隙式(Wire-wound Filter)、纸质滤 芯式(Pleated Paper Filter)、烧结式滤油器(Sintered Metal Filter)及磁性滤油器等。按滤油器安放的位置 不同，还可以分为吸滤器、压滤器和回油过滤器，考 虑到泵的自吸性能，吸油滤油器多为粗滤器。
线隙式滤油器如图4.2所 示，用铜线或铝线密绕在筒 形骨架的外部来组成滤芯， 依靠铜丝间的微小间隙滤除 混入液体中的杂质。其结构 简单、通流能力大、过滤精 度比网式滤油器高，但不易 清洗。多为回油过滤器。
图4.2 线隙式滤油器
9
1
(3) 纸质滤油器
Paper Filter
滤芯为微孔滤纸制 成的纸芯，将纸芯围绕 在带孔的镀锡铁做成的 骨架上，以增大强度。 为增加过滤面积，纸芯 一般做成折叠形。其过 滤精度较高，一般用于 油液的精过滤，但堵塞 后无法清洗。
(4.3)
用于保压时，气体压缩过程缓慢，与外界热交换得以充分 进行，可认为是等温变化过程，这时取n=1； 作辅助或应急动力源时，释放液体的时间短，热交换不充 分，这时可视为绝热过程，取n=1.4。
25
4.2.3.2 用来吸收冲击用时的容量计算
Calculating the Volume of Accumulator Used as Shock Absorber
飞机液压传动与控制第四章飞机液压执行装置
1.输出力
CAFUC
作动筒的输出力是指克服其内部各种阻力以后所发 出的机械力的大小。在理论上，可根据图4.1.l建立力的 平衡方程
p1 A = F + p2 A
则理论输出力表达式为
F = p1 A1 − p2 A2
式中,F为理论输出力；p1为供油压力；p2为回油压 力；A1为p1压力作用的有效面积；A2为p2压力作用的有效 面积。 由于活塞运动是具有摩擦阻力，所以其实际输出力 的表达式应为 式中，Psb 提高输出力措施！
§3 飞机液压执行装置
液压传动
16/25
4.3 飞机液压作动筒辅助元件 4.3.1 缓冲装置
CAFUC
缓冲装置：活塞速度大，部件质量大时，防止活塞终 点撞击，引起噪声、振动和损坏设备。 按原理分为：缝隙节流、节流阀、弹簧。 1.缝隙节流缓冲：活塞右端油液由节流孔间隙流出， 起缓冲作用。
↖
节流间隙
图4.3.1 带缝隙节流凸台的作动筒 §3 飞机液压执行装置 液压传动
图4.2-3 双向双杆作动筒 图 4.2.3 双向双杆作动筒 §3 飞机液压执行装置 液压传动
15/25
4.2 飞机的液压作动筒（液压缸） 4.2.3 液压缸典型结构举例
CAFUC
图4.2.4 单杆活塞缸结构 1—头侧端盖 2—活塞密封圈 3—活塞头 4—活塞杆 5—缸体 6—拉杆 7—活塞杆密封圈 8—杆侧端盖 9—防尘圈 10—泄油口 11—导向套 12—固定密 封圈 13—节流阀 14—单向阀
L = vt
v=
又由于
L = l − l1 − Δl
ηvQ
A
l 为作动筒的内腔长度；l1 为活塞厚度； l 为设计时为防 Δ 止活塞和顶盖碰撞而预留的行程余量，一般为5～20mm。
液压与气压传动技术第4章 液压控制阀
•
按安装连接形式分为： 管式连接 板式连接
叠加式连接
插装式连接
集成式连接
3、液压控制阀的性能参数
对于不同类型的各种液压控制阀，还可以用不同的参数表征其不同 的工作性能，一般有压力、流量的限制值，以及压力损失、开启压 力、允许背压、最小稳定流量等。同时，给出若干条特性曲线，供 使用者确定不同状态下的性能参数值。
图4-2 液控单向阀的工作原理图 a）内泄式液控单向阀 b）外泄式液控单向阀
液控单向阀的工作原理
双向液控单向阀：
常用于系统停止供油时而要求执行元件仍然保持锁紧的场合，通常 称为液压锁。
1-阀体
图4-3 双向液控单向阀 a）结构原理图 b）图形符号 2-控制活塞 3-卸压阀芯 4-锥阀芯
图4-4 液压锁（飞机襟翼收放系统） 1、4-阀芯 2、3、5、8-弹簧 6、7-活塞
二、方向控制阀
方向控制阀主要用来接通、关断或改变液压油的流动方向，从而控 制执行元件的起动、停止或改变其运动方向。它主要分为单向阀和 换向阀，单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种，而换向阀的种类 很多、应用广泛。
1、单向阀
功用：控制油液单方向流动，又称为逆止阀或止回阀。。 结构组成： 阀体 阀芯 弹簧等
单向阀的应用：
用于泵的出口，防止系统中的压力冲击对泵造成影响； 隔开油路间不必要的联系，防止油路相互干扰；
作背压阀用（回油路上加背压阀），但背压不可调；
作旁路阀用； 桥式回路。
液控单向阀：是一种通入控制压力油后，便允许油液双向流动的单 向阀。它由单向阀和液控装置两部分组成。 油液反向流动时（由油口进油），进油压力通常很高，解决这个问 题的方法：①B油口压力很高，采用先导阀预先卸压，见图4-2a，这 种阀称内泄式液控单向阀。②A油口压力较高造成控制活塞背压较大， 采用外泄口回油降低背压，见图4-2b，这种阀称外泄式液控单向阀。
液压与气压传动第四章习题答案1
第四章习题答案4-1、填空题1.液压马达和液压缸是液压系统的（执行）装置，作用是将（液压）能转换为（机械）能。
2.对于差动液压缸，若使其往返速度相等，则活塞面积应为活塞杆面积的（2倍）。
3.当工作行程较长时，采用（柱塞） 缸较合适。
4.排气装置应设在液压缸的（最高）位置。
5.在液压缸中，为了减少活塞在终端的冲击，应采取（缓冲）措施。
4-2、问答题1.如果要使机床工作往复运动速度相同，应采用什么类型的液压缸？答：双杆活塞缸2.用理论流量和实际流量（q t 和q ）如何表示液压泵和液压马达的容积效率？用理论转距和实际转距(T t 和T)如何表示液压泵和液压马达的机械效率？请分别写出表达式。
液压泵的容积效率：t V q q =η 液压马达的容积效率：q q t v =η 液压泵的机械效率： T T t m =η 液压马达的机械效率：t m T T=η4-3、计算题1.已知某液压马达的排量V ＝250mL/r ，液压马达入口压力为p 1＝10.5MPa ，出口压力p 2＝1.0MPa ，其机械效率ηm ＝0.9，容积效率ηv ＝0.92，当输入流量q ＝22L/min 时，试求液压马达的实际转速n 和液压马达的输出转矩T 。
答案：81r/min ；340N ﹒m2.如图4－12所示，四种结构形式的液压缸，分别已知活塞（缸体）和活塞杆（柱塞）直径为D 、d ，如进入液压缸的流量为q ，压力为p ，试计算各缸产生的推力、速度大小并说明运动的方向。
答案：a ）4)(22d D p F -⋅=π；4)(22d D qv -=π；缸体左移b ）42d p F π⋅=；42d qv π=；缸体右移 c ）42D p F π⋅=； 42D qv π=；缸体右移d ）42d p F π⋅=；42d qv π=；缸体右移3.如图4－13所示，两个结构相同的液压缸串联，无杆腔的面积A 1＝100×10-4 m 2，有杆腔的面积A 2＝80×10-4 m 2，缸1的输入压力p 1＝0.9 MPa ，输入流量q 1＝12L/min ，不计泄漏和损失，求：1) 两缸承受相同负载时，该负载的数值及两缸的运动速度。
液压与气压传动课后第三、四、六章习题答案
第三章 二、作业题3-1某一减速机要求液压马达的实际输出转矩T=，转速n=30r/min 。
设液压马达排量V=r ，容积效率ηMv =，机械效率ηMm =，求所需要的流量和压力各为多少？ 解：π2pVT t =tMMm T T =η 610*5.12*9.0*2*5.522-==πηπV T p Mm M =60*9.030*10*5.12/6-==MvM Vn q η=s m /10*9.636-3-2 某液压马达排量V=70cm 3/r ，供油压力p=10MPa ，输入流量q=100L/min, 容积效率ηMv =，机械效率ηMm =，液压马达回油腔背压，求马达的输出转矩与转速。
解：=-==-πη294.0*10*70*10*)2.010(*66Mmt M T T ====--6310*70*6092.0*10*100V q V q n Mv M t η 某液压马达排量V=40cm 3/r ，当马达在p=和转速n=1450r/min 时，马达的实际流量q=63L/min,马达的实际输出转矩为，求马达的容积效率、机械效率和总效率。
解：====-ππη2/10*40*10*3.65.372/66pV T T T M t M Mm ====--3610*5.371450*10*40M M t Mvq Vn q q η 3-4 如图所示两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积A 1=50*10-4m 2，有杆腔的面积A 2=20*10-4m 2，输入流量q=3L/min ，负载F1=5000N,F2=4000N,不计损失与泄漏，求 （1）两缸工作压力p1,p2两缸的运动速度v1,v2解：对两缸进行受力分析21212211F A p F A p A p =+=D 得出p2=2MPa ，p1=3MPa速度：v1=q/A1=s1221A v A v = V2= m/s3-5若要求差动液压缸快进速度v1是快退速度v2的3倍，试确定活塞面积A1与活塞杆面积A2之比3-6 如图所示，液压缸活塞直径D=100mm ，活塞杆直径d=70mm ，进入液压缸的流量q=25L/min ，压力p1=2MPa ，回油背压p2=，试计算三种情况下运动速度与方向及最大推力（实际计算其中一种。
液压传动系统第四章 容积调速回路分析
Tm Vmpmmm Vm max xmpmmm
V p maxn p x p pv mv Vm max xm
第四章 容积调速回路分析
第二节 容积调速回路的速度刚性分析
一.容积调速回路的速度刚性分析
Vm nm V p n p ( p m l ) p qtm Vm nm qtp (q p qm ql ) p V p n p ( p m l ) p V p n 容积调速回路速 度刚性分析
二.速度稳定方法
1.流量补偿法
利用回路压力随负载的 增减来控制泵流量做相 应的增减 当马达负载增加时，p 升高，作用在柱塞1上 的力增大，推动泵的钉 子向加大偏心距e的方 向移动，使泵的流量增 大。反之，流量减少
第四章 容积调速回路分析 第二节 容积调速回路速 度刚性分析
nm min Vp min
定量泵-变量马达回路:马达转速nm与马达排量成反 比，即： D nm max Vm max 3 4
nm min Vm min
变量泵-变量马达回路：该回路由上述两种回路组合 V n V 而成，即： D D D 100
m max p max m max
p1q1 p1 ppqp pp
第四章 容积调速回路分析 第四节 容积节流调速回路
二.差压式变量泵和节流阀的调速回路
1.回路工作原理 该回路采用了带有先导式 滑阀控制的差压式变量叶 片泵，在液压缸的进油路 上串联一节流阀。 当节流阀开口增大时滑阀 5左移，节流口b开大，c 关小，泵的定子左移，e 增大，泵流量增大，液压 缸的速度增大，反之亦然 在某一稳定工况下，当节 流阀3处在某一开口时， 变量泵有一稳定流量
液压传动课后习题及解答
第一章绪论一、填空题1 、一部完整的机器一般主要由三部分组成，即 、 、2 、液体传动是主要利用 能的液体传动。
3 、液压传动由四部分组成即 、 、 、 。
4 、液压传动主要利用 的液体传动。
5 、液体传动是以液体为工作介质的流体传动。
包括 和 。
二、计算题：1:如图 1 所示的液压千斤顶，已知活塞 1 、 2 的直径分别为 d= 10mm ， D= 35mm ，杠杆比 AB/AC=1/5 ，作用在活塞 2 上的重物 G=19.6kN ，要求重物提升高度 h= 0.2m ，活塞 1 的移动速度 v 1 = 0.5m /s 。
不计管路的压力损失、活塞与缸体之间的摩擦阻力和泄漏。
试求：1 ）在杠杆作用 G 需施加的力 F ；2 ）力 F 需要作用的时间；3 ）活塞 2 的输出功率。
二、课后思考题：1 、液压传动的概念。
2 、液压传动的特征。
3 、液压传动的流体静力学理论基础是什么？4 、帕斯卡原理的内容是什么？5 、液压传动系统的组成。
6 、液压系统的压力取决于什么？第一章绪论答案一、填空题第1空：原动机；第2空：传动机；第3空：工作机；第4空：液体动能; 第5空 ：液压泵； 6 ：执行元件； 7 ：控制元件； 8 ：辅助元件； 9 ：液体压力能； 10 ：液力传动； 11 ：液压传动二、计算题：答案：1 ）由活塞2 上的重物 G 所产生的液体压力=20×10 6 Pa根据帕斯卡原理，求得在 B 点需施加的力由于 AB/AC=1/5 ，所以在杠杆 C 点需施加的力2 ）根据容积变化相等的原则求得力 F 需施加的时间3 ）活塞 2 的输出功率第二章液压流体力学基础一、填空题1、油液在外力作用下，液层间作相对运动进的产生内摩擦力的性质，叫做 。
2、作用在液体内部所有质点上的力大小与受作用的液体质量成正比，这种力称为 。
3、作用在所研究的液体外表面上并与液体表面积成正比的力称为 。
4、 液体体积随压力变化而改变。
《液压传动》第二版 王积伟 第四章作业 机械工业出版社
《液压传动》第四章作业姓名：学号：班级：4-1已知液压泵的额定压力和额定流量，若不计管道内压力损失，试说明图4-27所示各种工况下的液压泵出口处的压力值。
4-2 液压泵的额定流量为100L/min，额定压力为2.5MPa，当转速为1450r/min时，机械效率为ηm=0.9.由实验测得：当泵出口压力为零时。
流量为106L/min；压力为 2.5MPa，流量为100.7L/min.试求：（1）泵的容积效率；（2）如泵的转速下降到500r/min，在额定压力下工作时，计算泵的流量为多少；（3）上述两种转速下泵的驱动效率。
4-3设液压泵转速为950r/min，排量Vp=168L/r，在额定压力29.5MPa和同样转速下，测得的实际流量为150L/min，额定工况下的总效率为0.87，试求：（1）泵的几何流量；（2）泵的容积效率；（3）泵的机械效率；（4）泵在额定工况下，所需电动机驱动效率；（5）驱动泵的转矩。
4-5双作用叶片液压泵两叶片之间的夹角为2π/z，配油盘上封油区夹角为ε，定制内表面曲线圆弧段的夹角为β（如图），它们之间应满足怎么样的关系？为什么？4-6某机床液压系统采用一限压式变量泵。
泵的流量一压力特性曲线ABC如图2-7所示。
泵的总效率为0.7。
如机床在工作进给时泵的压力和流量分别为 4.5MPa和2.5L/min，在快速移动时，泵的压力和流量为2.0MPa和20L/min，试问泵的特性曲线应调成何种形状?泵所需的最大驱动功率为多少?4-7某组合机床动力滑台采用双联叶片泵作油源，如图4-30所示，大、小泵的额定流量分别为40L/min和6L/min。
快速进给时两泵同时供油，工作压力为1 MPa;工作进给时大流量泵卸荷(卸荷压力为0.3MPa)(注:大流量泵输出的油通过左方的卸荷阀3回油箱)，由小流量泵供油，压力为4.5 MPa 若泵的总效率为0. 8 ,试求该双联泵所需的电动机功率为多少?4-8某液压马达的进油压力为10MPa，排量为200mL/r，总效率为0.75，机械效率为0.9，试计算：1) 该马达的几何转矩2) 若马达的转速为500r/min，则输入马达的流量是多少？3) 若外负载为200N.m（n=500r/min）时，该马达输入功率和输出功率是多少？4-9一液压马达，要求输出转矩为52.5N·m，转速为30r/min，马达排量为105mL/r，马达的机械效率和容积效率均为0.9，出口压力为2×105Pa，试求马达所需的流量和压力各为多少？4-11双叶片摆动液压马达的输入压力p1=4MPa，q=25L/min，回油压力p2=0.2MPa，叶片的底端半径R1=60mm，顶端半径R2=110mm，摆动马达的容积效率和机械效率均为0.9，若马达输出轴转速n M=13.55r/min，试求摆动马达叶片宽度b和输出转矩T。
液压传动-第4章 液压缸
(3)当其差动连接时， 作用力：F3=p(A1-A2)=p.(πd2/4) 速度: v3=(Q+Q2)/A1=(Q+v3.A2)/A1 所以 ： v3=Q/(A1-A2)=4Q/πd2
图4-3 差动连接的单活塞杆液压缸
2、双活塞杆液压缸
双活塞杆液压缸的两端都有活塞伸出，如图所示。其 组成与单活塞杆液压缸基本相同。缸筒与缸盖用法兰连接， 活塞与缸筒内壁之间采用间隙密封。
缓冲的原理是使活塞相对缸筒接近行程终端时，在排 油腔内产生足够的缓冲压力，即增大回油阻力，从而降低 缸的运动速度，避免活塞与缸盖高速直接相撞。
液压缸中使用的缓冲装置，常见的有环状 间隙式，节流口可调式或外加缓冲回路等。
i
环状间隙式缓冲装置
节流口可调式缓冲机构
2、液压缸的排气 为了排除聚集在液压缸内的空气，可在缸的
1
二、液压缸的校核
（2）液压缸活塞杆的稳定性验算
只有当液压缸活塞杆的计算长度l≥10d时，才进行 液压缸纵向稳定性的验算。验算可按材料力学有关公式 进行，此处不再赘述。
二、液压缸结构设计中的几个基本问题
1、液压缸的缓冲
当液压缸拖动负载的质量较大、速度较高时，一般应 在液压缸中设缓冲装置，必要时还需在液压传动系统中设 缓冲回路，以免在行程终端发生过大的机械碰撞，致使液 压缸损坏。
4、液压杆其他尺寸参数
液压缸的缸筒长度由活塞最大行程、活塞 长度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度 和特殊要求的其他长度确定。
其中活塞长度B=（0.6-1.0）D；导向套长 度A=（0.6 -1.5）d。为减少加工难度，一般
液压缸缸筒长度不应大于内径的20-30倍。
5、液压缸的校核
（1） 缸筒壁厚δ的验算
液压传动基础知识
• 这里我们主要讲液压传动。因为现阶段工 程机械（包括路面机械、土方机械、起重 机械等）能量传递多数采用液压传动。
液压传动基础知识
第二节液压传动工作原理
一、 液压传动的定义：
借助于处于密闭容积内的液体的压
液压传动基础知识
第三节液压系统的组成和特点
●液压系统的组成：
液压系统由四个部分组成，即液压能 源元件，液压执行元件，液压控制元件和 液压辅助元件。 1. 液压能源元件
液压能源元件主要是液压泵，他将原 动机的机械能转换为液体的压力能，给液 压系统供给流量。
液压传动基础知识
2. 液压执行元件
液压执行元件是将液体的压力能 转换为机械能，带动工作负载作功。 液压执行元件包括液压缸和液压马达。
从上述液压千斤顶的工作原理中可以看出， 力从活塞1传到活塞8是通过液体进行的。因此， 活塞与液体间有力的作用，单位面积上所受的 力成为液体压力，如果不考虑液压损失和认为 活塞的运动是稳定运动，根据帕斯卡原理，油 室Ⅰ和油室Ⅱ的液体压力相等。
因此，我们可以清楚地看到，液压传动是用 液体作为工作介质，靠液体压力能来传递能量。
3. 液压控制元件
液压控制元件是各种控制阀，在 液压系统中起控制液体压力、流量和 液流方向的功能，以满足工作机构对 力、速度、位置和运动方向的要求。 液压控制阀包括压力控制阀、流量控 制阀和方向控制阀。
液压传动基础知识
4. 液压辅助元件
液压辅助元件包括密封件、油管、管 接头、蓄能器、滤油器、油箱、冷却器、 加热器等。虽然他们在液压系统中起辅 助作用，但对液压系统的正常工作、效 率、寿命等都有较大的影响。
第四章4液压与气压传动(叠加阀、插装阀、阀的连接)
九、二通插装阀 插装式锥阀的工作原理及基本组成
控制盖板
阀套 弹簧 阀芯 阀体
职能符号
工作原理图
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流体传动与控制工程实验室
2020年1月20日星期一
九、二通插装阀 插装式锥阀用作单向阀
普通单向阀
液控单向阀
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流体传动与控制工程实验室
2020年1月20日星期一
九、二通插装阀 插装式锥阀用作二位二通阀
十、液压阀的连接 集成块式连接
盖板
阀 集成块 底板
集成块式是借助于集 成块把标准化的板式液压 元件连接在一起，组成液 压系统。
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十、液压阀的连接 集成块式连接
叠加阀式是液压装置集成 化的另一种形式，它由叠加阀 互相直接连接而成。
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十、液压阀的连接 管式连接
管式连接即将各管式液压阀用管 道互相连接起来，管道与阀一般用螺 纹管接头连接起来，流量大的则用法 兰连接。
管式连接不需要其它专门的连接 元件，但结构较分散，特别是对于较 复杂的液压系统，所占用空间较大， 管路交错，接头繁多，不便于装卸维 修，在管接头处也容易造成泄漏和渗 入空气，有时会产生振动和噪声。
职能符号
工作原理图
工作原理图
职能符号
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九、二通插装阀 插装式锥阀用作二位三通阀
职能符号
工作原理图
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九、二通插装阀 插装式锥阀用作二位四通阀
液压与气压传动(英汉双语)第2版-教学ppt课件---第4章-Chapter
Hydraulic and pneumatic pressure transmission
Chapter 4 Hydraulic Actuators
Chapter 4 Hydraulic Actuators
Chapter list
1. Hydraulic Motors 2. Hydraulic Cylinders
（2）Torques and mechanical efficiencies （a）The theoretic torque
Or （b）Startup torque
6
(4-4) (4-5)
Chapter 4 Hydraulic Actuators
（c） Mechanical efficiencies thus
Fig. 4-5 Operating principle of crank and connecting rod type radical-plunger motor 15
Chapter 4 Hydraulic Actuators
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3.2.2 齿轮泵的流量计算
外啮合齿轮泵的排量可近似看作是两个齿轮的不包
括径向间隙容积的齿间槽容积之和。若假设齿间槽容积
等于轮齿体积，则当齿轮齿数为z，模数为m，分度圆直
3.径向不平衡力
在齿轮泵中，油液作用在轮外缘的 压力是不均匀的，从低压腔到高压腔， 压力沿齿轮旋转方向逐齿递增，因此， 齿轮和轴均受到径向不平衡力的作用。 工作压力越高,径向不平衡力越大,造成 泵壳体内壁产生偏磨,同时也加剧轴承 的磨损,降低轴承的使用寿命。
为了减小径不平衡力的影响,常采用缩小压油腔的方法, 使压油腔的压力仅作用在一到两个齿的范围内,同时,适当增大 齿顶和泵壳体内壁之间的间隙,使齿顶不与泵壳体内壁接触。
3.单作用叶片泵的特点
(1)改变定子和转子之间的偏心量便可改变流量。偏心反向时,吸 油压油方向也相反；
径为D，有效齿高为hw，齿宽为b时，齿轮泵的排量近似
为
VDwb h2zm 2b
实际上，齿谷间槽容积比轮齿体积稍大一些，并 且齿数越少误差越大，则有
VC2zm 2b
实际上齿轮泵在工作中,排量是转角的周期函数, 存在排量脉动,因此瞬时流量也是脉动的,即当啮合点 处于啮合节点时,瞬时流量最大；当啮合点开始进入 啮合和开始退出啮合时,瞬时流量最小。
3.1.2 分类
液压泵/马达的类型很多,但可按其每转排出油液的 体积能否调节而分为定量和变量两大类,按其组成密封 容积的结构形式的不同又可分为柱塞式、齿轮式、叶片 式三大类。
3.1.3 液压泵的主要性能参数
液压泵和液压马达的性能参数主要有压力（常用单 位为Pa）、排量（常用单位为 m 3 r）、流量（常用单位 为m 3 s 或 L/min）、功率（常用单位为W）和效率。
根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次 数的不同,叶片泵分为两类,即完成一次吸、排油液的单 作用叶片泵和完成两次吸、排油液的双作用叶片泵。
单作用叶片泵多为变量泵,工作压力最大为7.0Mpa, 双作用叶片泵均为定量泵,一般最大工作压力亦为 7.0Mpa。
4.3.1 单作用叶片泵
1.工作原理
单作用叶片泵由转子1、定子2、叶 片3和端盖等组成。定子具有圆柱形内 表面，定子和转子间有偏心距。叶片 装在转子槽中，并可在槽内滑动，当 转子回转时，由于离心力的作用，使 叶片紧靠在定子内壁，这样在定子、 转子、叶片和两侧配油盘间就形成若 干个密封的工作空间。
1.压力(p)
(1)工作压力:泵/马达实际工作时的输出压力。
泵 输出压力
马达 输入压力
(2)额定压力:泵/马达在正常工作条件下,按试验标准规 定能连续运转的最高压力。
2.排量和流量
(1)排量(V):液压泵/马达每转一转,由其密封容积几何尺寸变 化计算而得到的排出/吸入液体的体积,即在无泄漏的情况下, 液压泵/马达每转一转所能排出/吸入的液体体积。
(2)几何流量(qt):在不考虑泄漏的情况下,泵/马达在单位时间 内排出/吸入液体的体积,其值等于排量(V)与转速(n)的乘积, 与工作压力无关,即 qt Vn
(3)额定流量(qn):泵/马达在正常工作中,按试验标准规定必 须保证的流量，亦即在额定转速和额定压力下由泵输出（或 输入到马达中去）的流量。
动画演示
因此可知,构成容积式液压泵所必须具备的条件是: 1.油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。 这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此，油 箱必须与大气相通，或采用密闭的充压油箱。 2.具有若干个良好密封且能作周期性变化的工作容腔； 3.必须有配流动作，即
工作容腔容积加大时吸入低压油 工作容腔容积减小时排除高压油 3.具有相应的配流机构，即进油口和排油口不能同时开 启。
4.总效率(η)
液压泵/马达的总效率是指液压泵/马达的实际输出 功率与输入功率的比值,等于容积效率与机械效率之积。
vm
§4-2 齿轮泵
齿轮泵是一种常用的液压泵。 主要优点：
结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量 轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠； 主要缺点：
流量和压力脉动大，噪声大，排量不可调。 齿轮泵按照其啮合形式的不同，有外啮合和内啮合 两种，外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅 助泵。
vqqt qqq1qq
液压泵：
机械损失 其大小用机械效率表示,等于液压泵的几何转矩Tt 与其实际转矩T之比,即
m
Tt T
1
1 T
Tt
液压马达：
机械损失 其大小亦用机械效率表示,等于液压马达的实际转 矩T与其几何转矩Tt之比,即
mT Tt TtTtT1 TT t
3.功率和效率
液压泵
转矩和转速
液体压力和流量
液压马达
若不考虑能量转换过程中的损失，则输入功率等于输出
功率，即
P t pt q pV T t n 2T tn
实际液压泵/马达在能量转换过程中是有损失的，输出 功率小于输入功率。
功率损失=容积损失+机械损失
容积损失(ηv)：因泄露、气穴和油液在高压下压缩等造 成的流量损失。
机械损失(ηm):因摩擦而造成的转矩上的损失。
液压泵：
容积损失 其大小用容积效率表示,等于液压泵的实际输出流
量q与其几何流量qt之比,即
vqqt qt qtq1 qqt
qk1p
v
1
k1 p Vn
液压马达：
容积损失 其大小亦用容积效率表示,等于液压马达的几何输 入流量qt与其实际流量q之比,即
动画演示
单作用叶片泵的主要缺点是转子受到来自压油腔的单向压
力,由于径向力不平衡,使轴承上所受的载荷较大,称非平衡式
叶片泵,故不宜用作高压泵。
2单.排作用量叶和片流泵量的计输算出流量是脉动的。叶片数越多，流量脉
动越单小作，用且叶奇片数泵叶的片排泵量的为脉各动工比作偶容数积的在小主，轴因旋此转单一作周用时叶 所片排泵出的的叶液片体数的一总般和为。z=两13个或叶15片。形成的一个工作容积V′近 似地等于扇形体积V1和V2之差, 即
若改变定子和转子间偏心 矩e的大小,便可改变泵的 排量,形成变量叶片泵。
当转子按图示的方向旋转时,图右
侧的叶片向外伸出,密闭工作腔的
容积逐渐增大,产生真空,液压油
通过配流盘上的吸油窗口进入密
封工作腔；而在图的左侧,叶片往
里缩进,密封腔的容积逐渐减小,
密封腔中的液压油经配油盘上的
压油窗口被排入到系统中。
当转子继续旋转时,充满油液的密封容积 便逐渐减小,油液受挤压,于是通过另一 配油窗口a将油排出,至内转子的另一齿 全部和外转子的齿凹A2全部啮合时,压油 完毕,这就是压油过程。
§4-3 叶片泵
叶片泵具有工作平稳、噪声小、流量均匀和容积效 率高等优点。但其自吸能力较差,对液压油的污染比较 敏感,结构较复杂,泵的转速较齿轮泵低。
时Z增大而m减小,因此齿轮泵齿数Z选择要恰当,低压齿轮 泵的齿数Z一般取13～19,中高压齿轮泵齿数Z一般取6～
14。
3.2.3 齿轮泵存在的问题
外啮合齿轮泵存在的问题有四个：
外啮合齿轮泵的流量脉动大 外啮合齿轮泵有困油问题
外啮合齿轮泵有径向不平衡力 外啮合齿轮泵的泄露比较大
1.困油问题
为了保证齿轮泵能连续供油及吸、压油腔的可靠密封 (使吸油腔与压油腔被齿与齿的啮合接触线隔开而不连通), 要求齿轮啮合的重叠系数ε 大于1。
3.2.4 提高外啮合齿轮泵压力的措施
轴向泄露
端面间隙
在中高压齿轮泵中,为了减少端面间隙泄漏而采用端面 轴向间隙自动补偿装置。
此图是浮动轴套式的间隙补偿原理图, 将泵的出口压力油引到齿轮轴3上的浮动轴
套1外侧的A腔,在液体压力的作用下,使轴套
紧贴齿轮的侧面,因而可以消除间隙并可补 偿齿轮侧面和轴套间的磨损量。在泵启动时, 由弹簧4来产生预紧力,以保证轴向间隙的密 封。
流量的脉动,直接影响液压系统工作的平稳性。 流量脉动的大小,用流量脉动率σ 来表示,即
qmax qmin
q
在容积式液压泵中,齿轮泵的流量脉动最大,且流量 脉动的大小与齿轮啮合长度有关,啮合长度长,流量脉动 就大。当齿轮分度圆直径相同时,齿数越多,则啮合长度 越小,同时流量脉动减小。但这样会使泵的流量减小,此
1.浮动轴套 2.泵体 3.齿轮轴 4.弹簧
3.2.5 内啮合齿轮泵
内啮合齿轮泵分渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵两 种。
渐 开 线 齿 轮 泵
摆 线 齿 轮 泵
当内转子围绕中心O1旋转时,带动外转子 绕外转子中心O2作同向旋转。这时,由内 转子齿顶A1和外转子齿谷A2间形成的密封 容积C随着转子的转动密封容积就逐渐扩 大,于是就形成局部真空,油液从配油窗 口b被吸入密封腔,至A1′、A2′位置时封 闭容积最大,这就是吸油过程。
为了消除困油现象，在泵盖上铣出两个卸荷槽。
容积减小时 与压油腔相通
卸荷槽
容积增大时 与吸油腔相通
必须要保证任何时 候都不能使吸油腔
和压油腔相通
2.间隙泄漏
齿轮泵工作时,液压油从高压区向低压区的泄漏是不可 避免的,其泄漏有3条途径:一条是通过齿顶圆和泵体内孔间 的径向间隙-齿顶间隙产生泄漏；另一条是通过齿轮啮合线 处的间隙-齿侧间隙产生泄漏；还有一条是通过齿轮端面与 泵端盖板之间的间隙-端面间隙产生泄漏,即轴向间隙泄漏。 在这3种间隙中,齿侧间隙产生的泄漏量最少,一般不予考虑； 端面间隙产生泄漏量最大,约占总泄漏量的75%～80%,是液 压泵的主要泄漏途径,也是目前影响齿轮泵压力提高的主要 原因,在齿轮泵的结构设计中必须采取措施予以解决。
3液.压1.泵1 是液依压靠泵密封工容作积原变理化的及原特理点来进