石油大学机液压传动课件

双作用叶片泵 转子和定子 定子内表面 叶片底部 叶片倾角 同心 非圆形 永通高压油 前倾 单作用叶片泵 不同心 圆形 与所在 油腔相通 后倾
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§2.4 柱塞泵 一、径向柱塞泵 结构与工作原理（见动画） 结构与工作原理（见动画） 排量与流量计算 二、轴向叶片泵 结构与工作原理 排量与流量计算 变量机理
吸油窗 球窝盘 柱塞缸 组件 排油窗 通过此腰形孔 与柱塞缸连通 输入轴转动时， 输入轴转动时，经 过吸油窗口覆盖区柱 塞沿箭头方向逐渐拉 出，底部容积不断增 形成真空度， 大，形成真空度，在 吸油压力作用下吸入 23 液压油。 液压油。
•斜盘式变量柱塞泵轴面结构图
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斜轴式变量柱塞泵
通过变量活塞和 变量控制阀 驱动销使缸体摆 动来改变排量
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第二章 液压泵
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§2.1 概述 液压泵是液压传动系统中的动力装置 动力装置， 液压泵是液压传动系统中的动力装置，是能量转换元 由原动机驱动，把输入的机械能转换成油液的压力能 机械能转换成油液的 件，由原动机驱动，把输入的机械能转换成油液的压力能 再输出到系统中去。是液压系统中的核心元件。 再输出到系统中去。是液压系统中的核心元件。 一、液压泵的工作原理
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2、排量Vp 排量V 在无泄漏的情况下，液压泵每转所排出的油液体积。 在无泄漏的情况下，液压泵每转所排出的油液体积。 3、流量 液压泵在单位时间内输出油液的体积。 液压泵在单位时间内输出油液的体积。 理论流量q 1）理论流量qpt 由泵密封容积几何尺寸变化计算的流量。 由泵密封容积几何尺寸变化计算的流量。
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§3.1 液压缸的分类和特点
液压缸是将液压能转变为机械能的、 液压缸是将液压能转变为机械能的、输出直线往复运 或摆动运动）的液压执行元件。 动（或摆动运动）的液压执行元件。 液压缸结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时， 液压缸结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时， 可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳， 可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在 各种机械的液压系统中得到广泛应用。 各种机械的液压系统中得到广泛应用。 按结构特点分为：活塞式、柱塞式、摆动式三类 三类； 按结构特点分为：活塞式、柱塞式、摆动式三类； 按作用方式分为：单作用和双作用两类 按作用方式分为：单作用和双作用两类
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2）输入功率Ppi 输入功率P 实际驱动泵轴所需要的机械功率。 实际驱动泵轴所需要的机械功率。 Ppi = Tpω p = 2πn pTp 3）输出功率Ppo 输出功率P 泵实际输出的流量与泵进出口压差的乘积。 泵实际输出的流量与泵进出口压差的乘积。 Ppo = ∆p p q p≈ p p q p
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4、功率
输出液压能 pp,qp 输入机械能 Tp,ωp
泵为换能元件，将输入的 机械能Tp ,ωp转换为液压 能pp ,qp
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1）理论功率Ppt 理论功率P 若不考虑液压泵在能量转换过程中的能量损失， 若不考虑液压泵在能量转换过程中的能量损失，其输 入功率应该等于其输出功率。 入功率应该等于其输出功率。 理论功率等于泵的理论流量与泵进出口压差的乘积或 等于泵的理论转矩和角速度的乘积。 等于泵的理论转矩和角速度的乘积。 Ppt = ∆p p q pt = T ptω p ≈ p p q pt 式中， 液压泵的理论转矩； 式中，Tpt——液压泵的理论转矩； 液压泵的理论转矩 ωp——液压泵的角速度 ω p = 2πn p 液压泵的角速度 泵进出口压差可用其出口压力代替。 注：泵进出口压差可用其出口压力代替。
变 量 驱 动 销
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活 塞
径向变量柱塞泵 转子与定子圈存在偏心距， 转子与定子圈存在偏心距， 当转子转动时， 当转子转动时，柱塞在定子圈 的约束下，被迫往复运动， 的约束下，被迫往复运动，造 成柱塞工作腔的容积变化， 成柱塞工作腔的容积变化，形 成了吸排油的条件。 成了吸排油的条件。 平行移动定子圈， 平行移动定子圈，改变 偏心距， 偏心距，就改变了泵的每转 排量。 排量。
第一章 绪论
传动技术是一部完整的机械装置必不可少的中间环节。 传动技术是一部完整的机械装置必不可少的中间环节。
传动技术
机械传动
电力传动
流体传动
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第一章 绪论
流体传动是用流体作为工作介质进行能量传递的传 动技术，又可分为液体传动与气体传动。 动技术，又可分为液体传动与气体传动。 液压传动： 液压传动：基于帕斯卡原理利用液体的压力能进行 能量传递。 能量传递。 液力传动： 液力传动：基于动量矩原理利用液体的动能进行能 量传递，如液力偶合器和液力变矩器。 量传递，如液力偶合器和液力变矩器。 气压传动：基于气体状态方程， 气压传动：基于气体状态方程，主要利用气体压力能 进行能量传递。 进行能量传递。 燃气和蒸汽传动：基于气体状态方程和热能原理， 燃气和蒸汽传动：基于气体状态方程和热能原理，综 合利用动能和压力能进行能量传递。如燃气轮机，蒸汽机。 合利用动能和压力能进行能量传递。如燃气轮机，蒸汽机。
∆q p = k1 p p
k1——泵的泄漏系数 泵的泄漏系数
η pv = 1−
k1 p p Vp n p
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2）机械效率 泵的理论功率与输入功率之比， 泵的理论功率与输入功率之比，即所需要的理论转矩 与实际转矩之比。 与实际转矩之比。 Ppt Tptω p Tpt η pm = = = Ppi T pω p T p 3）总效率 泵的输出功率与输入功 率之比。 率之比。 Ppo ηp = = η pvη pm Ppi P59例 例2-1 P59例3.1
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5、效率 容积损失：因泄漏而产生的能量损失； 容积损失：因泄漏而产生的能量损失； 机械损失：因摩擦而产生的能量损失。 机械损失：因摩擦而产生的能量损失。 1）容积效率 液压泵的输出功率与理论功率之比， 液压泵的输出功率与理论功率之比，即实际流量与理 论流量之比。 论流量之比。 Ppo ppqp qp ∆q p ∆q p = = η pv = = 1− = 1− Ppt p p q pt q pt q pt Vp ⋅ n p
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§2.5 液压泵选型与应用 一、 选泵的基本依据 1、流量 2、最大压力 3、定排量 / 变排量 4、效率 5、噪声等级 6、污染敏感度 7、工作寿命 8、维护保养方便性 9、大小和重量 10、 10、成本
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二、 液压泵使用常见问题及其原因 1、污染 2、液压冲击 3、气穴现象
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第三章 执行元件
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§1.1 液压传动系统的工作原理和组成 液压系统是以有压 有压液体作为工作介质进行能量转换 液压系统是以有压液体作为工作介质进行能量转换 的系统，可在动力源与工作点之间传递能量。 的系统，可在动力源与工作点之间传递能量。 液压传动中两个重要结论： 液压传动中两个重要结论： 1、（执行元件液动机）的工作速度取决于输入该元 、（执行元件液动机 、（执行元件液动机） 件的流量。 件的流量。 2、系统工作压力取决于负载（并联负载中的最小 、系统工作压力取决于负载（ 值）。
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五、液压泵的性能参数 1、压力 工作压力（系统压力） 1）工作压力（系统压力）pp 液压泵在实际工作时输出的油液的压力值， 液压泵在实际工作时输出的油液的压力值，即泵的出 口压力值。 口压力值。 额定压力p 2）额定压力ppn 在保证液压泵的容积效率、 在保证液压泵的容积效率、使用寿命和额定转速的前 提下，泵连续长期运行时允许的最大压力值。 提下，泵连续长期运行时允许的最大压力值。 3）最高容许压力 泵在短时间内所允许超载使用的极限压力。 短时间内所允许超载使用的极限压力 泵在短时间内所允许超载使用的极限压力。 4）吸入压力 泵的吸入口处压力。 泵的吸入口处压力。
§1.2 液压传动的特点 一、优点 1、液压装置体积小、重量轻、结构紧凑、能容量大； 液压装置体积小、重量轻、结构紧凑、能容量大； 液压装置容易做到无级调速，调速范围大， 2、液压装置容易做到无级调速，调速范围大，可在 工作中调速； 工作中调速； 工作平稳，换向冲击小， 3、工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向 易于过载保护，能实现自润滑，使用寿命长； 4、易于过载保护，能实现自润滑，使用寿命长； 易于实现自动化； 5、易于实现自动化； 液压元件易于实现系列化、标准化和通用化， 6、液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便 于设计、制造和推广使用。 于设计、制造和推广使用。
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二、液压泵基本工作条件 必须构成密封容积，并且密封容积可以不断变化； 1、必须构成密封容积，并且密封容积可以不断变化； 在吸油过程，油箱须与大气相通（ 2、在吸油过程，油箱须与大气相通（或保持一定的 压力）；在压油过程，泵的压力由外界负载决定； ）；在压油过程 压力）；在压油过程，泵的压力由外界负载决定； 吸油腔与压油腔要相互分开并具有良好密封性。 3、吸油腔与压油腔要相互分开并具有良好密封性。 三、液压泵的种类 齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、 齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵 定量泵、 定量泵、变量泵 四、液压泵的职能符号
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§2.2 齿轮泵 一、外啮合齿轮泵 结构与工作原理（见动画） 结构与工作原理（见动画） 排量与流量计算 外啮合齿轮泵的结构特点 ——泄漏 泄漏、 ——泄漏、液压径向力不平衡 、困油现象 二、内啮合齿轮泵 工作原理 与外啮合齿轮泵比较
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§2.3 叶片泵 一、双作用叶片泵 结构与工作原理（见动画） 结构与工作原理（见动画） 排量与流量计算 二、单作用叶片泵 结构与工作原理 排量与流量计算 变量机理（移动定子实现） 变量机理（移动定子实现） 与双作用叶片泵比较
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执行元件将液体的压力能转换为机械能并将其输出的 执行元件将液体的压力能转换为机械能并将其输出的 压力能转换为机械能 装置。 装置。 液压缸： 液压缸：输出直线往复运动和力 液压马达： 液压马达：输出连续旋转运动和扭矩 摆动缸（摆动马达）：输出往复摆动运动和扭矩。 ）：输出往复摆动运动和扭矩 摆动缸（摆动马达）：输出往复摆动运动和扭矩。
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§1.1 液压传动系统的工作原理和组成
液压系统组成 1、动力装置 将原动机的机械能转变为液压能的装置。 将原动机的机械能转变为液压能的装置。液压泵 2、执行元件 将压力能转换成机械能的装置。液压缸、 将压力能转换成机械能的装置。液压缸、液压马达 3、控制调节装置 控制工作介质的流动方向、压力和流量， 控制工作介质的流动方向、压力和流量，以保证执行 元件和工作结构按要求工作。 元件和工作结构按要求工作。阀类 4、辅助装置 除以上装置之外的其他装置。油箱、过滤器、蓄能器、 除以上装置之外的其他装置。油箱、过滤器、蓄能器、 冷却器等 4 5、工作介质 液压油
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斜盘式柱塞泵结构
斜盘 传动轴 滑履 柱塞 缸体
泵体
配流盘21斜轴源自柱塞泵结构万向传动轴 柱塞缸 连杆 柱塞 带球窝盘 的输入轴
通排油 窗的缸 底油口 排出 油窗
吸入 油窗
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斜轴式轴向柱塞泵工作原理
排油窗覆盖区柱塞在 万向轴 球窝盘压迫下沿箭头 方向回缩将油液排出 轴颈(装轴承) 输入轴端
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二、缺点 不能保证严格的传动比； 1、不能保证严格的传动比； 能量损失大，传动效率相对低； 2、能量损失大，传动效率相对低； 对油温的变化比较敏感； 3、对油温的变化比较敏感； 泄漏影响刚度和效率，尤其看不见的内泄漏。 4、泄漏影响刚度和效率，尤其看不见的内泄漏。 元件制造精度要求高，系统维护要求高， 5、元件制造精度要求高，系统维护要求高，出现故 障不易诊断。 障不易诊断。 §1.3 液压传动的现状与发展 §1.4 液压传动的图形符号
q pt = V p ⋅ n p
2）实际流量qp 实际流量q 考虑到泵的泄漏，泵在工作时输出的流量。 考虑到泵的泄漏，泵在工作时输出的流量。 q p = q pt − ∆q p 泵的泄漏量， ∆qp——泵的泄漏量，属于容积损失 泵的泄漏量
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3）额定流量qpn 额定流量q 泵在额定转速和额定压力下输出的流量。 泵在额定转速和额定压力下输出的流量。 瞬时流量q 4）瞬时流量qpin 泵在每一瞬时的流量，一般指泵的瞬时理论流量。 泵在每一瞬时的流量，一般指泵的瞬时理论流量。 注意：泵的实际流量和额定流量均小于理论流量。 注意：泵的实际流量和额定流量均小于理论流量。