第8章 液压与气压传动

第8章液压与气压传动

8-1 液压传动概述

教学目的与要求：

1、了解液压传动的基本概念。

2、熟悉液压传动的组成。

3、掌握液压传动的工作原理和特点。

教学重点与难点：

1、重点：液压传动的工作原理和特点。

2、难点：压传动的基本概念。

教学手段与方式：

讲授法、归纳法

教学过程：

引入：机械传动、电气传动、液压传动与气压传动是目前运用最为广泛的四大类传动方式。液压传动是以液体为工作介质，利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式。

新课传授：

一、液压传动工作原理

液压传动系统的工作过程如下图所示。

二、液压传动的组成

液压传动系统主要由以下四部分组成。

（1）动力元件

把机械能转化为液压能的装置，常见的动力元件为液压泵。

（2）执行元件

把油液的液压能转换成机械能的装置，执行元件为液压缸、液压马达。

（3）控制元件

控制调节系统中油液压力、流量或流向的装置，常见的控制元件有各种阀类元件，如换向阀、压力阀、流量阀等。

（4）辅助元件

保护系统正常工作的装置，如过滤器、蓄能器及各种管接头等。

三、液压系统的特点

1.液压传动在应用上与机械传动相比有以下优点

①速度、扭矩、功率均可无级调节，而且能迅速换向和改变速度，调速范围宽。

②在传递相同功率的情况下，液压传动装置的体积小，重量轻，结构紧凑，

布局灵活。

③易于实现过载保护，安全可靠。

④便于液压系统的设计、制造和使用维修。

⑤易于控制和调节，实现数字控制。

2.液压传动的缺点

①传动效率低。

②不宜在温度很高或很低的条件下工作。

③液压元件结构精密，制造精度较高，给使用和维修带来一定困难。

④液压系统不能保证精确的传动比。

四、液压系统的特点

1、静压传递规律

F１/A１= F２/A２= p

不计活塞重量，则Ｇ＝Ｆ２＝ｐＡ２。

液压系统中的工作压力取决于外负载。

2.流量与平均速度

（1）流量

流量指单位时间内流过某一截面处的液体体积，即

ｑＶ＝Ｖ/ｔ

（2）平均流速

液体在单位时间内平均移动的距离称为平均流速，即

ｖ＝ｑＶ/Ａ

（3）活塞运动速度与流量、流道截面的关系

根据物质不灭定律，油液流动时既不能增多也不会减少，由于油液又被认为是几乎不可压缩的，所以油液流经无分支管道时，每一横截面上通过的流量一定是相等的，即

ｑＶ１＝ｑＶ２＝ｑＶ３

因为Ｑ＝Ａｖ，故

Ａ１ｖ１＝Ａ2ｖ２＝Ａ３ｖ３

液体在无分支管道中流动时，通过不同截面的流速与其截面积大小成反比，而流量不变，即管道截面小的地方流速大，反之流速小。

3.功率

功率是指单位时间所做的功，用P表示，单位为W（瓦）或ｋＷ（千瓦）。

①液压缸的输出功率是液压缸的活塞运动速度与外负载F的乘积，即

Ｐ缸＝Ｆｖ

因为Ｆ＝ｐＡ，ｖ＝ｑＶ／Ａ，所以上式可以改写成

Ｐ缸＝ｐ缸ｑＶ缸

即液压缸的输出功率为流入液压缸的流量与静压力的乘积。

②液压泵的输出功率等于液压泵输出的额定流量和额定工作压力的乘积，即

Ｐ泵＝ｐ泵ｑＶ泵

小结：

1、液压传动是另一种传动方式，它是靠液压油作为介质来传递运动的。

2、液压传动由四部份组成，要熟悉液压元件的图形表示符号。

3、液压传动的主要优点是可实现无级变速；常用于直线运动的场合。缺点是泄漏，要求制造精度高。

8-2 液压传动原件

教学目的与要求：

1、了解液压泵、液压缸及控制阀的分类。

2、掌握液压泵、液压缸的工作原理，以及液压泵工作的必备条件。

3、掌握液压控制阀的种类、作用和工作原理。

4、了解液压系统的一些辅助原件。

教学重点与难点：

1、重点：液压泵、液压缸和控制阀的分类及工作原理。

2、难点：液压泵、液压缸和控制阀的工作原理。

教学手段与方式：

讲授法、归纳法

教学过程：

新课传授：

一、液压泵

液压泵是将电动机输出的机械能转化为液压油的压力能的能量转换装置。

按单位时间内所输出的油液体积是否可调，液压泵可分为变量泵和定量泵。单位时间内所输出的油液体积可调节的液压泵是变量泵，不可调节的是定量泵。

1、液压泵的分类

按结构形式分，常见的液压泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。

液压泵的图形符号见表８－１。

单向定量双向定量单向变量双向变量并联单向定量

齿轮泵可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种类型。

（2）叶片泵

叶片泵可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵

叶片泵有以下特点：

优点：工作压力高，流量脉动小，工作平稳，噪声小，寿命较长，易于实现变量。

缺点：结构复杂，吸油能力不太好，对油液污染比较敏感。

（3）柱塞泵

柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵。

2、液压泵的工作原理

用于吸油的腔体称为吸油腔；用于压油的腔体称为压油腔。

吸油过程：吸油腔轮齿逐渐分离退出啮合，密封工作容积增大，形成部分真空。油箱中的油液在外部大气压力的作用下经吸油管被压入吸油腔，将齿槽充满，并随着齿轮的转动把油液带入压油腔内。

压油过程：在压油腔一侧，由于轮齿进入啮合，密封工作容积减少，齿间油液被挤出去，经排油口输出，进入系统的供油管路。

由此可见，液压泵是依靠密封容积变化来进行吸油和排油的，密封容积增加液压泵吸油，密封容积减小，液压泵压油。因此，液压泵又称为容积式液压泵。

3、液压泵工作的必备条件

要保证液压泵正常工作，必须满足以下条件：

①液压泵内有若干个密封容积，且密封容积可以周期性变化。液压泵的输出流量与密封容积变化量及单位时间内的变化次数成正比。

②液压泵应有配流装置，保证吸油腔和压油腔分开，并使吸油腔在吸油过程中与油箱相