液压传动与控制讲课教案

液压传动与控制

液压传动与控制

1.液压传动的工作原理

以液体作为工作介质，并以其压力能进行能量传递的方式，即为液压传动。

2.液压传动的特征

⑴力（或力矩）的传递是按照帕斯卡原理（静压传递定律）进行的

⑵速度或转速的传递按容积变化相等的原则进行。“液压传动”也称“容积式传动”。

3.液压传动装置的组成

⑴动力元件即各种泵，其功能是把机械能转化成压力能。

⑵执行元件即液压缸（直线运动）和马达（旋转运动），其主要功能是把液体压力能转化成机械能。

⑶控制元件即各种控制阀，其主要作用是通过对流体的压力、流量及流动方向的控制，来实现对执行元件的作用力、运动速度及运动方向等的控制；也用于实现过载保护、程序控制等。

⑷辅助元件上述三个组成部分以外的其他元件，如管道、接头、油箱、过滤器等，它们对保证系统正常工作是必不可少的。

⑸工作介质是用来传递能量的流体，即液压油。

4.液压油的物理性质

⑴密度

⑵可压缩性表示液体在温度不变的情况下，压力增加后体积会缩小、密度会增大的特性。

⑶液体的膨胀性液体在压力不变的情况下，温度升高后其体积会增大、密度会减小的特性。

⑷粘性液体受外力作用而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的相对运动，由此产生一种内摩擦力。液体内部产生摩擦力或切应力的性质，称为液体的粘性。

①动力粘度（绝对粘度）根据牛顿摩擦定理（见流体力学）而导出的粘度称为动力粘度，通常以μ表示。

②运动粘度同一温度下动力粘度μ与密度ρ的比值为运动粘度，用v表示。

③相对粘度（条件粘度）

粘压特性在一般情况下压力对粘度的影响比较小，在工程中当压力低于5Mpa时，粘度值的变化很小，可以不考虑。

粘温特性液压油粘度对温度的变化是十分敏感的，当温度升高时，其分子之间的内聚力减小，粘度就随之降低。

5.液压泵的主要性能参数

⑴压力

①工作压力P 液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。

②额定压力Ps 液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。

③峰值压力Pmax 在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的峰值压力。

⑵排量和流量

①排量V 液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得出的排出液体的体积称为液压泵的排量。

②理论流量qt 在不考虑液压泵泄漏的情况下，在单位时间内所排出的液体体积的平均值称为理论流量。

③实际流量q 液压泵在某一具体工况下单位时间内所排出的液体体积称为实际流量。

④额定流量qn 液压泵在正常工作条件下，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泵输出的流量称为额定流量。

⑶功率和效率

①液压泵的功率损失

容积损失液压泵流量上的损失

机械损失液压泵在转矩上的损失

②液压泵的功率

输入功率Pi 作用在液压泵主轴上的机械功率

输出功率Po 液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差Δp和输出流量q的乘积

③液压泵的总效率

液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值。

6.齿轮泵的工作原理

当齿轮泵的主动齿轮由电动机带动不断旋转时轮齿脱开啮合的一侧，由密封容积变大则不断从油箱中吸油，轮齿进入啮合的一侧，由于密封容积减小则不断地排油，这就是齿轮泵的工作原理。

7.齿轮泵的困油现像

当齿轮啮合后，啮合的两齿间的液压油由于齿的封闭无法排出而形成的现象。

危害当容积有大变小时，油液受到挤压，造成油液发热，产生振动噪声，功耗增大，轴与轴承受到一附加负荷。当容积由小变大时，封闭空间的压力降低，造成气穴或气蚀，并使容积效率下降。

措施在齿轮泵啮合部位侧面的泵盖上铣出两个困油卸荷凹槽。

8.内泄漏

三条途径泄漏

①通过齿轮啮合处的间隙

②通过泵体内孔和齿顶圆的径向间隙

③通过齿轮两侧面和侧盖板间的端面间隙

9.径向力不平衡

现象齿轮泵是吸油，压油区对称的非平衡式液压油泵。从吸油腔到压油腔，压力沿齿轮旋转的方向逐齿递减，因此，齿轮和轴受到径向不平衡力的作用。危害径向不平衡力很大时能使轴弯曲，齿顶与壳体接触（扫膛现象），同时加速轴承的磨损，降低了轴承的寿命。

措施①采用压缩压油口的办法，以减少液压力对齿顶部分的作用面积来减小径向不平衡力；②采用开油槽的办法。

10.高压齿轮泵的特点

⑴浮动轴套式

⑵浮动侧板式

⑶挠性侧板式

11.叶片泵

⑴单作用叶片泵（多为变量泵）

在转子转一周的过程中，每个工作腔完成一次吸油和压油。

⑵双作用叶片泵（均为定量泵）

在转子转一周的过程中，每个工作腔完成两次吸油和压油。

12.液压缸的分类

按结构形式的不同可分为活塞泵、柱塞泵、摆动式、伸缩式等。

⑴活塞式液压泵

①单活塞杆式

②双活塞杆式

③无活塞杆式

差动连接当单活塞杆液压缸无杆腔和有杆腔同时接通压力油时，称为“差动连接。”

差动连接时的推力比非差动连接时小，但速度比非差动连接时大。因此，差动连接是一种减小推力而获得高速的方法。

⑵柱塞式液压缸

⑶伸缩式液压缸

⑷摆动式液压缸

⑸增压缸

⑹齿轮齿条式液压缸

13.液压缸组件的构造

一般来说，液压缸的结构主要包括缸体结构、活塞杆导向部分结构、活塞连接结构、密封装置、液压缸安装连接结构、缓冲装置及排气装置等。

14.液压阀的分类

⑴按功能分类

①压力控制阀用来控制液压系统中液流压力的液压控制元件。

②流量控制阀用来控制液压系统中液流流量的液压控制元件。

③方向控制阀用来控制液压系统中液流的流动方向的液压控制元件。

⑵按控制方式分类

①定值或开关控制阀

②比例控制阀

③伺服控制阀

⑶按连接方式分类

①管式

②板式

③叠加阀

④二通插装阀

⑤螺纹插装阀

15.方向控制阀