液壓與氣壓傳動技術(shù) 課件全套 陶希海 項目1-10 液壓傳動基礎知識的認識 - 氣動系統(tǒng)的分析與維護

液壓與氣壓傳動技術(shù)1項目一液壓傳動基礎知識的認識項目引入

液壓傳動是以液體作為工作介質(zhì)，利用液體的壓力能進行能量的傳遞和控制的一門技術(shù)。液壓傳動具有許多優(yōu)點，被廣泛應用于機械制造、工程機械、建筑、冶金、化工、汽車工業(yè)以及航空航天等領(lǐng)域。如今，隨著微電子和計算機技術(shù)的發(fā)展，機、電、液技術(shù)的緊密結(jié)合，使液壓技術(shù)的發(fā)展和應用又進入了一個嶄新的階段。本項目通過對液壓傳動基礎知識的認識，為進一步理解和運用液壓傳動技術(shù)打下必要的理論基礎。2學習目標項目一液壓傳動基礎知識的認識1．知識目標掌握液壓傳動的工作原理、液壓系統(tǒng)的組成及其圖形符號。了解液壓傳動的優(yōu)缺點及應用。掌握液壓油的主要性質(zhì)與選用。了解液壓油的污染與控制。掌握液體靜力學基礎及動力學基礎。了解管理中液流的壓力損失。了解液體流經(jīng)小孔和縫隙的流量。了解液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象。3項目一液壓傳動基礎知識的認識2．技能目標能正確分析液壓傳動工作原理。能正確選用液壓油。能正確利用流體力學知識分析并解決問題。能正確演示機床工作臺液壓傳動系統(tǒng)。3．素質(zhì)目標增強自主學習意識。增強團隊合作意識。培養(yǎng)分析、解決問題的能力。培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)。4學習任務項目一液壓傳動基礎知識的認識任務1.1液壓傳動的認識任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識5任務1.1液壓傳動的認識6知識庫一、液壓傳動的工作原理

分析圖1-2所示的液壓千斤頂?shù)墓ぷ鬟^程。當抬起杠桿時，油液在大氣壓作用下進入小液壓缸1的下腔，完成一次吸油過程。當壓下杠桿時，油液進入大液壓缸6的下腔，推動其活塞上移頂起重物，小液壓缸1完成一次壓油過程。不斷地抬起和壓下杠桿，油液就不斷地被壓入大液壓缸6的下腔，使重物不斷升起，達到舉升的目的。如杠桿停止動作，大液壓缸6的活塞連同重物一起被鎖住不動，停止在舉升位置。如打開截止閥5，重物隨大液壓缸6的活塞在自重作用下一起下移并回到原位。圖1-2液壓千斤頂工作原理圖1-小液壓缸2-壓油單向閥3-吸油單向閥4-油箱5-截止閥6-大液壓缸任務1.1液壓傳動的認識7

歸納液壓傳動的工作原理：（1）液壓傳動是以液體作為傳遞運動和動力的工作介質(zhì)。（2）液壓傳動經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換，先把機械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的液體的壓力能，再把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能對外做功。（3）液壓傳動是依靠液體在密封容積變化中的壓力能來實現(xiàn)能量傳遞的。任務1.1液壓傳動的認識8二、液壓傳動的組成

分析圖1-3所示的平面磨床工作臺液壓系統(tǒng)。a）工作原理圖b）換向閥7位置改變c）換向閥5位置改變1-油箱2-過濾器3-液壓泵4-溢流閥5、7-換向閥6-節(jié)流閥8-液壓缸9-工作臺圖1-3平面磨床工作臺液壓系統(tǒng)任務1.1液壓傳動的認識9

由平面磨床工作臺液壓系統(tǒng)可知，液壓系統(tǒng)主要組成:1）動力元件將機械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的元件，為系統(tǒng)提供壓力油，如液壓泵。2）執(zhí)行元件將液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能的元件，以驅(qū)動工作機構(gòu)，如液壓缸、液壓馬達。3）控制元件用來控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量及流動方向的元件，以保證執(zhí)行元件的預期工作，如溢流閥、節(jié)流閥和換向閥等。4）輔助元件保證系統(tǒng)正常工作所需的上述三種以外的元件，如油管、油箱、過濾器等。5）工作介質(zhì)傳遞能量的液體，通常指液壓油。任務1.1液壓傳動的認識10三、液壓系統(tǒng)的圖形符號圖1-3a中的各個元件是用半結(jié)構(gòu)式圖形畫出來的液壓系統(tǒng)，這種形式直觀性強，易理解，但難于繪制，元件多時更是如此。液壓系統(tǒng)一般都用國家標準規(guī)定的圖形符號繪制，使回路圖簡化，便于繪制，如圖1-3d所示。

圖形符號只表示元件的功能，不表示具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)。

我國目前采用的液壓元件的圖形符號見附錄A。任務1.1液壓傳動的認識11四、液壓系統(tǒng)的特點與應用

1．液壓傳動的特點1）液壓傳動的優(yōu)點（1）液壓傳動裝置運動平穩(wěn)、反應快、慣性小（2）容易實現(xiàn)較大的力和轉(zhuǎn)矩的傳遞。（3）能方便實現(xiàn)無級調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達1:2000。（4）操作簡便，易于實現(xiàn)自動化。（5）易實現(xiàn)過載保護，而且液壓元件能自行潤滑，使用壽命較長。（6）液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化，便于設計、制造和使用。任務1.1液壓傳動的認識122）液壓傳動的缺點（1）由于液壓油的泄漏和可壓縮性，液壓傳動不能保證嚴格的傳動比。（2）液壓傳動對油溫變化比較敏感，這會影響它的工作穩(wěn)定性。（3）液壓元件在制造精度上要求較高，因此它的造價高，且對油液的污染比較敏感。（4）液壓傳動在能量轉(zhuǎn)換的過程中，壓力、流量損失大，故系統(tǒng)效率較低。（5）液壓傳動裝置出現(xiàn)故障時不易查找原因，使用和維修有較高的技術(shù)要求。任務1.1液壓傳動的認識132．液壓傳動的應用與發(fā)展1）液壓傳動的應用液壓傳動技術(shù)被廣泛地應用于機械制造、工程機械、建筑、汽車工業(yè)、石油化工、航天航空、軍事、冶金、農(nóng)機、海洋開發(fā)等領(lǐng)域。采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。2）液壓傳動的發(fā)展液壓傳動技術(shù)正在向著高壓、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪聲、低能耗、經(jīng)久耐用、高度集成化方向發(fā)展。

新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計、計算機輔助測試、計算機實時控制也是當前液壓傳動技術(shù)的發(fā)展方向。任務1.1液壓傳動的認識14任務1.1液壓傳動的認識15任務1.1液壓傳動的認識16任務1.1液壓傳動的認識謝謝大家！液壓與氣壓傳動技術(shù)19學習任務項目一液壓傳動基礎知識的認識任務1.1液壓傳動的認識任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識20任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識21知識庫一、液壓油的主要性質(zhì)

1．密度ρ單位體積液壓油的質(zhì)量。密度隨著溫度或壓力的變化而變化，但變化不大，通常忽略不計，一般取ρ=900kg/m3。2．黏性液體在外力作用下流動時，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子相對運動而產(chǎn)生的一種內(nèi)摩擦力的性質(zhì)。黏性的大小可以用黏度表示，常用的黏度有動力黏度和運動黏度等。

1）動力黏度μ

又稱絕對黏度，表征液體黏性的內(nèi)摩擦系數(shù)，單位是Pa?s。

2）運動黏度ν

動力黏度與液體密度的比值，即v=μ/ρ，單位為m2/s（實際中常用cm2/s和mm2/s）。

工程上常用運動黏度作為液體黏度的標志。液壓油的牌號就是用液壓油在40℃時運動黏度平均值來表示的，例如液壓油L-HL32表示在40℃時運動黏度的平均值為32mm2/s。任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識22

3）黏度與溫度的關(guān)系溫度升高，黏度下降；溫度降低，黏度升高。液壓油的黏度隨溫度變化而變化的性質(zhì)稱為黏溫特性，不同種類的液壓油具有不同的黏溫特性。4）黏度與壓力的關(guān)系當液體所受壓力增大時，黏度也隨之增大。液壓油的黏度隨壓力變化而變化的性質(zhì)稱為黏壓特性。

在液壓系統(tǒng)中，若壓力不高，壓力對液壓油黏度的影響較小，可忽略不計。3．可壓縮性液體受壓力作用而發(fā)生體積變小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性。

一般情況下可認為液體是不可壓縮的。但在需要精密控制的高壓系統(tǒng)中，就要考慮液體可壓縮性的影響。另外，當液體混入空氣時，將增大液體的可壓縮性，從而影響液壓系統(tǒng)的工作性能。任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識23二、液壓油的選用

1．液壓系統(tǒng)對液壓油的要求（1）黏度適當，黏溫特性良好。（2）潤滑性能好，以減小元件中相對運動表面的磨損。（3）質(zhì)地純凈、雜質(zhì)少。（4）相容性良好，對金屬和密封件等無軟化、硬化、溶解等作用。（5）化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性良好，不易氧化和變質(zhì)，使用壽命長。（6）抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蝕性小，抗銹性好。（7）凝點和流動點低，閃點和燃點高。（8）體積膨脹系數(shù)低，比熱容高。（9）對人體無害，對環(huán)境污染小，價格便宜。任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識24任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識2．液壓油的種類液壓油主要有礦油型、合成型、乳化型三大類，見表1-1。25任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識26任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識3．液壓油的選用液壓油的選用包含品種和黏度兩個方面。

選用液壓油時，可根據(jù)液壓設備及液壓元件生產(chǎn)廠商所推薦的品種號數(shù)來選用液壓油，也可參考上表1-1，或者根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境、工作壓力、工作速度、液壓泵類型及經(jīng)濟性等因素全面考慮，見表1-2。27任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識28任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識4．液壓油的使用除了合理選擇液壓油外，使用中還應注意以下問題。（1）對長期使用的液壓油，應使其長期處于低于它開始氧化的溫度下工作。（2）在儲存、搬運及加注過程中，應防止油液被污染。（3）對油液定期抽樣檢驗，并建立定期換油制度。（4）油箱的儲油量應充分，以利于液壓系統(tǒng)的散熱。（5）保持液壓系統(tǒng)的密封良好，一旦有泄漏應立即排除。29三、液壓油的污染與控制

1．液壓油的污染及危害液壓油的污染是指液壓油中含有水分、空氣、固體顆粒及膠狀生成物等雜物。液壓油污染產(chǎn)生的危害如下：（1）固體顆粒和膠狀生成物堵塞過濾器，使液壓泵吸油不暢、運轉(zhuǎn)困難、產(chǎn)生噪聲。堵塞閥類元件的小孔或縫隙，使閥類元件動作失靈。（2）微小固體顆粒會加速有相對滑動零件表面的磨損，使液壓元件不能正常工作，同時還會劃傷密封件，使泄漏流量增加。（3）水分和空氣的混入會降低液壓油液的潤滑性，并加速其氧化變質(zhì)，產(chǎn)生氣蝕，使液壓元件加速損壞，也會使液壓系統(tǒng)出現(xiàn)振動、爬行等現(xiàn)象。任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識302．液壓油污染的原因液壓油液壓油的污染物主要來源于外界侵入和使用中產(chǎn)生兩個方面。外界侵入主要有液壓裝置組裝時的殘留物，從周圍環(huán)境中混入的空氣、塵埃等。使用中產(chǎn)生的污染物主要是金屬微粒、銹斑、液壓油變質(zhì)后的膠狀生成物等。

3．液壓油污染的控制（1）要對元件和系統(tǒng)進行嚴格清洗。（2）要過濾注入系統(tǒng)的液壓油，要在油箱與大氣相通處加裝空氣過濾器，要對外露件做好防塵密封等措施，以減少外來的污染。（3）應在系統(tǒng)的相應部位安裝適當精度的過濾器，濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的雜質(zhì)，并定期檢查、清洗和更換濾芯。（4）應控制液壓油的工作溫度，防止油溫過高造成液壓油氧化變質(zhì)。（5）應根據(jù)液壓設備使用說明書和維護保養(yǎng)規(guī)程，定期檢查、更換液壓油，換油時應將油箱和管道清洗干凈。任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識31任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識32任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識33任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識謝謝大家！液壓與氣壓傳動技術(shù)36學習任務項目一液壓傳動基礎知識的認識任務1.1液壓傳動的認識任務1.2液壓傳動工作介質(zhì)的認識任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識37任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識38知識庫一、液體靜力學基礎

液體靜力學主要是研究液體處于相對平衡狀態(tài)下的力學規(guī)律和這些規(guī)律的實際應用。

1．液體靜壓力及其特性1）液體靜壓力靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為液體靜壓力，在物理學中稱壓強，在液壓傳動中稱壓力，用p表示。若法向力F（單位為N）均勻作用于面積A（單位為m2）上，則壓力的法定單位為帕斯卡，簡稱帕，符號為Pa，1Pa=1N/m2，在工程中上常用單位為兆帕（MPa），1MPa=106Pa。2）液體靜壓力的特性（1）液體靜壓力沿著內(nèi)法線方向并垂直于受壓平面。（2）靜止液體內(nèi)任意一點處所受到的靜壓力在各個方向上都相等。任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識

2．液體靜力學基本方程如圖1-4所示，計算距液面深度為h處某一點A的壓力p。假想從液面往下取一個包含A點，高度為h，底面積為ΔA的小液柱為研究對象，這個小液柱在重力和周圍液體壓力作用下處于平衡狀態(tài)，則有

得液體靜力學基本方程：由方程可知：（1）靜止液體中任一點的壓力均由兩部分組成，即液面上的壓力p0和液體自重而引起的對該點的壓力ρgh。（2）靜止液體內(nèi)的壓力隨液體距液面的深度變化呈線性規(guī)律分布。（3）在同一深度上各點的壓力相等，壓力相等的所有點組成的面為等壓面，在重力作用下靜止液體的等壓面為一個平面。圖1-4靜止液體內(nèi)壓力分布規(guī)律任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識39

3．壓力的表示方法

壓力通常有絕對壓力、相對壓力和真空度三種表示方法，如圖1-5所示。絕對壓力=大氣壓力+相對壓力真空度=大氣壓力-絕對壓力任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識40

4．壓力的傳遞

在密封容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力，能等值地傳遞到液體中各點，這就是液體壓力傳遞原理，也稱為帕斯卡原理。在液壓傳動中，由外力所產(chǎn)生的壓力要比液體自重形成的壓力大得多，為此可將靜力學基本方程中的ρgh項忽略不計，而認為靜止液體內(nèi)各點的壓力相等，即p=p0。如圖1-6所示，負載F作用在密封容器的活塞上，活塞的橫截面面積為A，由靜壓力公式可得p0=F/A，則得容器內(nèi)深度為h處液體的壓力p=F/A。液體內(nèi)部的壓力是由外界負載作用所形成的，即壓力取決于負載。任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識41圖1-6液體內(nèi)壓力的計算

5．液體對固體壁面的作用力

當固體壁面為平面時，液體對固體壁面上的作用力F

等于液體壓力p與該平面面積A

的乘積，即當固體壁面是曲面時，液體作用于曲面某x方向上的作用力等于液體壓力p與曲面在該方向投影面積Ax的乘積，即任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識4243二、液體動力學基礎液體動力學是研究液體在外力的作用下流動時的運動規(guī)律、能量轉(zhuǎn)換和流動液體對固體壁面的作用力，這是液體動力學的基礎。

1．基本概念

1）理想液體和恒定流動一般把液體既無粘性又不可壓縮的假想液體稱為理想液體。恒定流動是液體流動時，液體中任意一點處的壓力、流速和密度不隨時間而變化。反之，則是非恒定流動。2）流量和平均流速（1）流量q

指單位時間內(nèi)流過某一通流截面（液體在管道中流動時，垂直于液體流動方向的截面）的液體體積，即任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識44（2）平均流速v

平均流速是假設通流截面上各點的流速是均勻分布的，單位為m/s；并定義液體以平均流速流過通流截面的流量等于以實際流速流過該截面的流量，則有平均流速v等于流過通流截面的流量q與通流截面的面積A之比，即

在工程實際中，平均流速v才有應用價值。

如液壓缸工作時，活塞的運動速度就等于液壓缸內(nèi)液體的平均流速。當液壓缸活塞的有效工作面積一定時，活塞的運動速度由輸入液壓缸的流量決定，即流速取決于流量。

工程上指的流速一般均為平均流速。任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識45

3）流態(tài)和雷諾數(shù)（1）層流和紊流液體在管道中流動時有層流和紊流兩種流動狀態(tài)。

層流時，液體質(zhì)點互不干擾，液體分層流動，且平行于管道軸線。

紊流時，液體質(zhì)點運動雜亂無章，既有軸向運動，也有橫向運動。（2）雷諾數(shù)試驗證明，液體在圓管中的流動狀態(tài)與平均流速v、管道直徑d及液體的運動粘度υ有關(guān)。

由這三個因數(shù)所組成的無量綱組合數(shù)稱為雷諾數(shù)，用Re表示，即雷諾數(shù)可決定液體的流動狀態(tài)。如果液體流動時的雷諾數(shù)相同，則流動狀態(tài)也相同。工程中以臨界雷諾數(shù)Rec作為判斷液流狀態(tài)的依據(jù)。當液流的實際雷諾數(shù)Re小于臨界雷諾數(shù)Rec時，為層流；反之，為紊流。任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識462．連續(xù)性方程連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學中的一種表達形式。

如圖1-7所示，管道中作恒定流動不可壓縮的液體，則單位時間內(nèi)流過任意兩截面的液體質(zhì)量相等，即任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識圖1-7連續(xù)性方程示意圖連續(xù)性方程表明液體在同一管道中作恒定流動時，流量是一個常數(shù)；當流量一定時，流速與通流截面的面積成反比。473．伯努利方程伯努利方程是能量守恒定律在流體力學中的一種表達形式。

如圖1-8所示的理想液體在管道中作恒定流動，根據(jù)能量守恒定律，由理論推導可得管道上任意取兩個通流截面間的理想液體伯努利方程為任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識圖1-8理想液體伯努利方程示意理想液體的伯努利方程表明在密封管道內(nèi)做恒定流動的理想液體在任意一個通流截面上具有壓力能、位能和動能三種形式的能量，流動中三種能量可以互相轉(zhuǎn)換，但能量總和不變，即能量守恒。48任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識

實際液體在管道中流動時，由于存在液體黏性，管道突變，流動時產(chǎn)生內(nèi)摩擦力及液流擾動而消耗能量，因此造成能量損失Δpw。另外，實際流速在管道通流截面上分布是不均勻的，用平均流速來代替，必然會產(chǎn)生偏差，這樣就需引入動能修正系數(shù)α來補償產(chǎn)生的偏差，因此實際液體的伯努利方程為

伯努利方程是流體力學的重要方程。在液壓傳動中常與連續(xù)性方程一起應用來求解系統(tǒng)中的壓力和速度問題。494．動量方程動量方程是動量定理在流體力學中的具體應用。它是研究液體流動時作用在液體上的外力與其動量的變化之間的關(guān)系。

液體做恒定流動，且忽略其可壓縮性，則動量方程式為動量方程是一個矢量表達式。它表明作用在液流控制體上的外力合力等于單位時間內(nèi)流出與流入控制表面的液體的動量之差。

液體對固體壁面的作用力（穩(wěn)態(tài)液動力，簡稱液動力）與液體所受的外力是一對作用力與反作用力。因此，可按動量方程計算流動液體作用在固體壁面上的作用力。任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識50三、管路中液流的壓力損失壓力損失分為沿程壓力損失和局部壓力損失兩類。1．沿程壓力損失液體在等徑直管中流動時因粘性摩擦阻力而產(chǎn)生的能量損失稱為沿程壓力損失。試驗證明：液體的沿程壓力損失與管道長度、單位體積的動能成正比，與管徑成反比，即沿程壓力損失為

2．局部壓力損失液體流經(jīng)閥口、彎管、管接頭及突變的截面等處時，液體速度的大小和方向發(fā)生變化，會產(chǎn)生漩渦并使質(zhì)點互相撞擊和摩擦而造成的能量損失，稱為局部壓力損失。局部壓力損失可按下式計算任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識513．管路系統(tǒng)的總壓力損失管路系統(tǒng)的總壓力損失等于系統(tǒng)中所有沿程壓力損失和所有局部壓力損失之和，即減少管路系統(tǒng)中的措施：

減小流速

縮短管路的長度

減少管路截面突變和管路的彎曲

減少管路內(nèi)壁的粗糙度和適當增大管路的直徑

合理選用閥門元件等任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識52四、液體流經(jīng)小孔和縫隙的流量小孔及縫隙是液壓元件和液壓系統(tǒng)中常見的結(jié)構(gòu)，前者用來調(diào)節(jié)流量或壓力，以此來達到調(diào)速或調(diào)壓的目的；后者會造成系統(tǒng)泄漏而降低效率。1．液體流經(jīng)小孔的流量圖1-9所示為液體流經(jīng)的小孔。根據(jù)長度徑之比分為薄壁孔、細長孔和短孔。

當l/d≤0.5時為薄壁孔；

當l/d＞4時為細長孔；

當0.5＜l/d≤4時為短孔。

任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識圖1-9液體在小孔中的流動53流經(jīng)各種小孔的流量通用公式為（1）流經(jīng)薄壁孔的流量與小孔的通流截面面積成正比，與小孔前后壓差的平方根成正比。由于薄壁孔的流程很短，沿程阻力小，且不受粘度的影響，因而油溫變化對流量影響也很小，薄壁孔處流速較高且不易堵塞，故常用作節(jié)流閥的閥口。（2）流經(jīng)細長孔的流量由于與液體的動力粘度成反比，受油溫的影響較大，同時細長孔易被堵塞，故常用作控制閥的阻尼孔。（3）流經(jīng)短孔的流量計算可采用薄壁孔的公式，但流量系數(shù)Cq不同，一般取Cq=0.82。加工短孔比薄壁孔容易，故常用作固定的節(jié)流孔。任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識2．液體流經(jīng)縫隙的流量常見的縫隙有兩個平行平板形成的縫隙和內(nèi)、外圓柱表面形成的環(huán)狀縫隙兩種。液體流經(jīng)縫隙的流量是由壓差流動、剪切流動及壓差流動和剪切流動聯(lián)合流動引起的。液體流經(jīng)縫隙的流量公式見表1-5。任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識54

結(jié)論：在壓差流動下流經(jīng)縫隙的流量與縫隙高度δ的三次方成正比，可見液壓元件內(nèi)縫隙的大小對泄漏的影響很大，故要盡量提高元件的制造精度，以減小泄漏。通過同心環(huán)狀縫隙的流量公式是偏心環(huán)狀縫隙流量公式在ε=0時的特例，當e=δ、ε=l時，即完全偏心時，其壓差流動的流量是同心環(huán)狀縫隙的2.5倍。所以，應盡可能使液壓配合元件的軸線處于同心狀態(tài)。55五、液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象

1．液壓沖擊在液壓系統(tǒng)中，由于某種原因引起液體壓力在瞬間急劇升高，形成很大的壓力峰值的現(xiàn)象，稱為液壓沖擊。1）液壓沖擊產(chǎn)生的原因（1）快速關(guān)閉閥門，使流動液體突然停止，這時流動液體的動能在極短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)化為較高的壓力能而引起液壓沖擊。（2）運動部件突然制動或換向時，運動部件的動能將引起液壓執(zhí)行元件的回油腔和管路內(nèi)的油液產(chǎn)生液壓激振，導致液壓沖擊。（3）液壓元件反應不靈敏導致液壓沖擊。如液壓系統(tǒng)中壓力突然升高時，溢流閥不能迅速打開閥口，便產(chǎn)生壓力超調(diào)，形成液壓沖擊。任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識56

2）液壓沖擊的危害引起振動和噪聲，使某些液壓元件，如壓力繼電器、順序閥等產(chǎn)生誤動作而影響系統(tǒng)正常工作。

損壞液壓元件、密封裝置和管路，造成設備事故。3）減小液壓沖擊的措施（1）開關(guān)閥門的速度要緩慢，減少沖擊波的強度。（2）限制管道中液流的流速和運動部件的速度。（3）采用吸收液壓沖擊的能量裝置，如蓄能器等。（4）在液壓元件中設置緩沖裝置。（5）在出現(xiàn)液壓沖擊的地方，安裝限制壓力的安全閥。（6）適當加大管道內(nèi)徑，縮短管道長度。（7）采用橡膠軟管，以增加系統(tǒng)的彈性。任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識572．氣穴現(xiàn)象在流動的液體中，因某點處的壓力低于液體所在溫度下的空氣分離壓時，原先溶于液體中的空氣會分離出來，使液體產(chǎn)生大量氣泡的現(xiàn)象，稱為氣穴現(xiàn)象。1）氣穴現(xiàn)象產(chǎn)生的原因（1）壓力油流過節(jié)流口、閥口或管道狹縫時，速度升高，壓力降低。（2）液壓泵吸油管徑較小，吸油高度過大，阻力增大，壓力降低。（3）液壓泵轉(zhuǎn)速過高，吸油不充分，壓力降低。2）氣穴現(xiàn)象的危害產(chǎn)生局部的液壓沖擊，從而發(fā)出噪聲并引起振動。氣泡破碎會使金屬剝落，使表面粗糙，或出現(xiàn)海綿狀的小洞穴，產(chǎn)生氣蝕。任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識583）預防氣穴現(xiàn)象的措施（1）減小流經(jīng)節(jié)流小孔及縫隙前后的壓差，一般希望節(jié)流口或縫隙前后壓力比小于3.5。（2）正確確定液壓泵吸油管內(nèi)徑，對管內(nèi)液體的流速加以限制，降低液壓泵的吸油高度，盡可能減少吸油管路中的壓力損失。（3）提高零件的抗氣蝕能力，增加零件的機械強度，采用抗腐蝕能力強的金屬材料，減小零件的表面粗糙度。（4）管路要有良好的密封，以防止空氣的進入。任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識59任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識60任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識61任務1.3液壓流體力學基礎知識的認識謝謝大家！液壓與氣壓傳動技術(shù)64項目二液壓動力元件的認識與選用項目引入

在液壓系統(tǒng)中，動力元件將原動動機（電動機、內(nèi)燃機等）輸入的機械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能輸出，為液壓系統(tǒng)提供一定流量和壓力的工作介質(zhì)。液壓系統(tǒng)的主要動力元件是液壓泵。如果將液壓系統(tǒng)比作人的血液系統(tǒng)，則液壓泵就相當于人的心臟，是液壓系統(tǒng)不可缺少的核心元件。液壓泵的性能好壞直接影響到液壓系統(tǒng)的工作性能和可靠性，在液壓傳動中占有極其重要的地位。本項目通過對動力元件的認識，掌握正確選用與維護液壓泵的方法，以保證液壓系統(tǒng)可靠工作。65學習目標1．知識目標了解液壓泵的工作原理及分類。掌握液壓泵的主要性能參數(shù)。理解常用液壓泵的工作原理及結(jié)構(gòu)特點。掌握液壓泵的選用、使用與維護。掌握液壓泵的常見故障及排除方法。項目二液壓動力元件的認識與選用662．技能目標能正確分析液壓泵的主要性能參數(shù)。能正確分析常用液壓泵的工作原理。能正確分析常用液壓泵的結(jié)構(gòu)特點。能正確選用和維護液壓泵。能正確拆裝液壓泵。3．素質(zhì)目標增強自主學習意識。增強團隊合作意識。培養(yǎng)分析、解決問題的能力。培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)。項目二液壓動力元件的認識與選用67學習任務任務2.1液壓泵的認識任務2.2液壓泵的選用與維護項目二液壓動力元件的認識與選用682.1液壓泵的認識69知識庫一、液壓泵的工作原理及分類

1.液壓泵的工作原理圖2-2所示為單柱塞液壓泵。

當柱塞2向右移動時，密封容積a的容積由小變大，形成局部真空，油箱中的油液在大氣壓力作用下，經(jīng)單向閥6進入密封容積a中實現(xiàn)吸油。

當柱塞2向左移動時，密封容積a的容積由大變小，油液壓力升高，經(jīng)單向閥5進入系統(tǒng)實現(xiàn)壓油。

偏心輪不斷旋轉(zhuǎn)，液壓泵就不斷地吸油和壓油。

液壓泵是依靠密封容積的變化實現(xiàn)吸油和壓油的，故又稱為容積式液壓泵。2.1液壓泵的認識圖2-2單柱塞液壓泵1-偏心輪2-柱塞3-缸體4-彈簧

5、6-單向閥70

2.液壓泵的基本工作條件

1）具有若干個密封且又可周期性變化的容積。液壓泵輸出流量與此密封容積的變化量和單位時間內(nèi)的變化次數(shù)成正比，與其他因素無關(guān)。這是容積式液壓泵的一個重要特性。（2）要有配流裝置，將吸油過程和壓油過程隔開，以確保液壓泵有規(guī)律地、連續(xù)地吸油和壓油。（3）吸油過程中，油箱必須與大氣相通，或采用密閉的充壓油箱。這是容積式液壓泵能夠吸入油液的外部條件。2.1液壓泵的認識71

3.液壓泵的類型及圖形符號按輸出流量是否可調(diào)節(jié)分為定量泵和變量泵；

按輸油方向是否可變分為單向泵和雙向泵；

按額度壓力的高低分為低壓泵、中壓泵和高壓泵；

按結(jié)構(gòu)形式分為齒輪泵、葉片泵、柱塞泵等。

液壓泵的圖形符號2.1液壓泵的認識72二、液壓泵的主要性能參數(shù)2.1液壓泵的認識

1.液壓泵的壓力（1）工作壓力p

液壓泵實際工作時的輸出壓力，其大小主要取決于負載。（2）額定壓力pn

液壓泵在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力，超過此值就過載，它受液壓泵本身的泄漏和結(jié)構(gòu)強度的影響。一般額度壓力就是液壓泵的公稱壓力，即在液壓泵銘牌上標出的壓力。732.1液壓泵的認識

2.液壓泵的排量和流量

1）排量V

在不考慮液壓泵泄漏情況下，液壓泵每轉(zhuǎn)一周，由其密封容積幾何尺寸變化計算而得的排出液體的體積，稱為排量。2）流量液壓泵在單位時間內(nèi)排出液體的體積，稱為流量。（1）理論流量qt

在不考慮液壓泵泄漏的條件下，單位時間內(nèi)所排出的液體體積，工程上又稱空載流量。如果液壓泵的排量為V，其轉(zhuǎn)速為n，則其理論流量qt為（2）實際流量q

液壓泵在工作時，單位時間內(nèi)所排出的液體體積。由于存在泄漏，所以實際流量小于理論流量。（3）額定流量qn

液壓泵在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定（如在額定壓力和額定轉(zhuǎn)速下）必須保證的流量，即在液壓泵銘牌上標出的流量。

742.1液壓泵的認識

3.液壓泵的功率和效率（1）功率

1）輸入功率Pi

液壓泵輸入的機械功率，以液壓泵軸上的轉(zhuǎn)矩和角速度（或轉(zhuǎn)速）的乘積來表示。

2）輸出功率Po

液壓泵輸出的液壓功率，以液壓泵的工作壓力和輸出流量的乘積來表示。（2）效率

1）容積效率ηv

液壓泵的實際輸出流量q與其理論流量qt之比，即

2）機械效率ηm

液壓泵的理論轉(zhuǎn)矩Tt（Tt=pV/2π）與實際輸入轉(zhuǎn)矩T之比，即

3）總效率η

液壓泵實際輸出功率和輸入功率的之比，即也等于液壓泵的容積效率和機械效率的乘積，即

75三、常用液壓泵的工作原理與結(jié)構(gòu)特點

（一）齒輪泵按齒輪嚙合形式的不同齒輪泵可分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵兩種。一般是定量泵，以外嚙合齒輪泵應用最廣。1.外嚙合齒輪泵

（1）外嚙合齒輪泵的工作原理圖2-4所示為外嚙合齒輪泵的工作原理圖。

當齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，右側(cè)吸油腔內(nèi)的齒輪相繼脫開嚙合，實現(xiàn)吸油并被旋轉(zhuǎn)的齒輪帶入左側(cè)，左側(cè)壓油腔內(nèi)的齒輪不斷進入嚙合，實現(xiàn)壓油。2.1液壓泵的認識圖2-4外嚙合齒輪泵工作原理圖76（2）外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)圖2-5所示，CB-B型齒輪泵的結(jié)構(gòu)屬于三片式結(jié)構(gòu)。

CB-B型齒輪泵屬于中低壓泵，結(jié)構(gòu)簡單，承受壓力低。其額定壓力為2.5MPa，排量為2.5~125mL/r，轉(zhuǎn)速為1450r/min。2.1液壓泵的認識圖2-5CB-B型齒輪泵1-軸承外環(huán)2-堵頭3-滾子4-后泵蓋5-鍵6-齒輪7-泵體8-前泵蓋9-螺釘10-壓環(huán)11-密封環(huán)12-主動軸13-鍵

14-泄油孔15-從動軸16-卸荷槽17-定位銷77（3）外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特性

1）困油現(xiàn)象在兩對輪齒同時嚙合時，留在齒間的油液困在兩對輪齒和前后泵蓋所形成的封閉容積中，如圖2-6a所示。當齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時，封閉容積減少，被困的油液受擠壓，油液從零件結(jié)合面的縫隙中強行擠出，使齒輪和軸承受到很大的徑向力，如圖2-6b所示。當齒輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，封閉容積又逐漸增大會造成局部真空，使油液中溶解的氣體分離，產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，如圖2-6c所示。這就是困油現(xiàn)象。2.1液壓泵的認識消除困油的方法是在齒輪泵的兩側(cè)端蓋上開卸荷槽，如圖2-6d所示。封閉容積減少時與壓油腔相通，封閉容積增大時與吸油腔相通。78

2）徑向不平衡力在兩對在齒輪泵工作時，作用在齒輪外圓上的壓力是不相等的。

壓力由壓油腔壓力逐漸分級下降至吸油腔壓力。

液體壓力綜合作用的結(jié)果，相當于給齒輪一個徑向的作用力，使齒輪和軸承受載，這就是徑向不平衡力。

工作壓力越大，徑向不平衡力也越大，甚至可以使軸發(fā)生彎曲，使齒頂和殼體發(fā)生接觸，同時加速軸承的磨損，降低軸承的壽命。

常采用縮小壓油口的方法，使壓油腔的壓力油僅作用到一個到兩個輪齒的范圍內(nèi)以減小作用面積。2.1液壓泵的認識79

3）泄漏外嚙合齒輪泵油液的泄漏有三種途徑：

一是通過齒輪嚙合處的間隙；

二是通過泵體內(nèi)孔與齒頂圓間的徑向間隙；

三是通過齒輪端面和端蓋間的端面間隙。

其中通過端面間隙的泄漏約占75%～80%，而且泄漏量會隨著工作壓力的提高而增大。

齒輪泵的容積效率很低，一般只適用于低壓場合。

提高齒輪泵的工作壓力一般采用齒輪端面間隙自動補償?shù)霓k法，在齒輪和蓋板之間增加一個補償零件，如浮動軸套、彈性側(cè)板。2.1液壓泵的認識802.內(nèi)嚙合齒輪泵

內(nèi)嚙合齒輪泵有漸開線齒形和擺線齒形兩種，其工作原理如圖2-7所示。內(nèi)嚙合齒輪泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小等優(yōu)點，在高轉(zhuǎn)速下工作有較高的容積效率。其缺點是制造工藝較復雜，價格較貴。2.1液壓泵的認識（二）葉片泵根據(jù)工作方式的不同，葉片泵分為雙作用葉片泵和單作用葉片泵兩種。雙作用葉片泵均為定量泵，單作用葉片泵多為變量泵。1.雙作用葉片泵

（1）雙作用葉片泵的工作原理圖2-8所示為雙作用葉片泵的工作原理圖。

當相鄰兩葉片由短半徑處向長半徑處轉(zhuǎn)動時，兩葉片間的密封容積逐漸增大，形成局部真空而吸油。

當相鄰兩葉片由長半徑處向短半徑處轉(zhuǎn)動時，兩葉片間的密封容積逐漸減小而壓油。

轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周，兩相鄰葉片間的密封容積完成兩次吸油和壓油，稱為雙作用葉片泵。

由于兩個吸油腔和兩個壓油腔是徑向?qū)ΨQ的，作用在轉(zhuǎn)子上的液壓力是相互平衡的，又稱為平衡式葉片泵。2.1液壓泵的認識81（2）雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)圖2-9所示為YB1型雙作用葉片泵。2.1液壓泵的認識82圖2-9YB1型雙作用葉片泵1、5-左、右配流盤2、8-軸承3-傳動軸4-定子6-后泵體7-前泵體9-密封圈10-蓋板11-葉片12-轉(zhuǎn)子13-螺釘

2.單作用葉片泵

（1）單作用葉片泵的工作原理圖2-10所示為單作用葉片泵的工作原理圖。

當轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，右邊的葉片逐漸伸出，相鄰兩葉片間的密封容積逐漸增大，形成局部真空，實現(xiàn)吸油。

左邊的葉片被定子的內(nèi)表面逐漸壓進槽內(nèi)，相鄰兩葉片間的密封容積逐漸減小，實現(xiàn)壓油。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周兩葉片間的密封容積完成一次吸油和壓油，所以稱為單作葉片泵。

由于這種葉片泵的轉(zhuǎn)子受不平衡的徑向液壓力作用，又稱為非平衡式葉片泵。2.1液壓泵的認識83圖2-10單作用葉片泵的工作原理圖1-配流盤2-傳動軸3-轉(zhuǎn)子4-定子5-葉片

（2）單作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點1）單作用葉片泵可做成變量泵。通過改變定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心距，便可改變流量。2）壓油腔一側(cè)的葉片底部要通過特殊的溝槽和壓油腔相通。吸油腔一側(cè)的葉片底部要和吸油腔相通，以使葉片頂部可靠地和定子內(nèi)表面相接觸。3）單作用葉片泵一般不宜用于高壓。由于轉(zhuǎn)子受到不平衡的徑向液壓作用力。4）葉片有一個與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)方向相反的后傾角，一般為24°，以有利于葉片在離心力作用下向外伸出。2.1液壓泵的認識84

（3）外反饋限壓式變量葉片泵1）外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理圖2-11所示為外反饋限壓式變量葉片泵工作原理圖。

外反饋限壓式變量葉片泵能借助輸出壓力大小自動改變偏心距e的大小來改變輸出流量。當壓力低于某一可調(diào)節(jié)的限定壓力時，泵的輸出流量最大。當壓力高于限定壓力時，隨著壓力的增加，泵的輸出流量線性地減少。2.1液壓泵的認識85圖2-11外反饋限壓式變量葉片泵的工作原理圖1-流量調(diào)節(jié)螺釘2-轉(zhuǎn)子3-定子4-調(diào)壓螺釘5-調(diào)壓彈簧6-變量活塞

2）外反饋限壓式變量葉片泵的結(jié)構(gòu)圖2-12所示為YBX型外反饋限壓式變量葉片泵。

2.1液壓泵的認識86圖2-12YBX型限壓式變量葉片泵1-滾針軸承2-傳動軸3-調(diào)壓螺釘4-調(diào)壓彈簧5-彈簧座6-定子7-轉(zhuǎn)子8-滑塊9-滾針10-流量調(diào)節(jié)螺釘11-變量活塞（三）柱塞泵柱塞泵按柱塞的排列和運動方向不同，可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類。1.徑向柱塞泵

（1）徑向柱塞泵的工作原理圖2-13所示為徑向柱塞泵的工作原理圖。2.1液壓泵的認識87圖2-13徑向柱塞泵工作原理圖1-柱塞2-轉(zhuǎn)子3-配油銅套4-定子5-配流軸當轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，柱塞在離心力的作用下緊壓在定子的內(nèi)表面上。由于定子和轉(zhuǎn)子間有一偏心距e，所以當柱塞隨轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到上半周時向外伸出，經(jīng)配流軸上的a孔吸油。當柱塞處于下半周時向內(nèi)壓入，經(jīng)配流軸上的d孔壓油。

（2）徑向柱塞泵的特點徑向柱塞泵的性能穩(wěn)定，耐沖擊性能好，工作可靠。但徑向尺寸大，結(jié)構(gòu)較復雜，自吸能力差，且配流軸受到徑向不平衡液壓力的作用，易于磨損，這些都限制了它的轉(zhuǎn)速和壓力的提高，目前應用不多。2.1液壓泵的認識882.軸向柱塞泵

（1）軸向柱塞泵的工作原理圖2-14所示為軸向柱塞泵的工作原理圖。圖2-14軸向柱塞泵工作原理圖1-斜盤2-滑履3-壓盤4、8-套筒5-柱塞6-彈簧7-缸體9-傳動軸10-配流盤2.1液壓泵的認識89

（1）軸向柱塞泵的工作原理當缸體轉(zhuǎn)動時，由于斜盤和壓盤的作用，迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復運動，通過配油盤的配油窗口進行吸油和壓油。當缸的柱塞孔自最低位置按圖示方向轉(zhuǎn)動時，柱塞轉(zhuǎn)角在0~π

范圍內(nèi)，柱塞向左運動，柱塞端部和缸體形成的密封容積增大，通過配油盤的吸油窗口吸油。柱塞轉(zhuǎn)角在π~2π內(nèi)，柱塞被斜盤逐步壓入缸體，使密封容積減小，將油液通過配油盤排油窗口壓油。缸體每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個柱塞往復運動一次，吸油和壓油各一次。

若改變斜盤傾角γ的大小，則泵的輸出流量改變。

若改變斜盤傾角γ的方向，則吸油口和壓油口互換，即為雙向軸向柱塞變量泵。2.1液壓泵的認識90

（2）軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu)圖2-15所示為SCY14-1型軸向柱塞泵，其結(jié)構(gòu)分兩部分，主體部分和變量機構(gòu)。圖2-15SCY14-1型軸向柱塞泵1-泵體2-內(nèi)套3-定心彈簧4-鋼筒5-缸體6-配流盤7-前泵體8-傳動軸

9-柱塞10-外筒11-軸承12-滑履13-軸銷14-壓盤15-斜盤

16-變量活塞17-絲桿18-手輪19-螺母912.1液壓泵的認識922.1液壓泵的認識932.1液壓泵的認識謝謝大家！液壓與氣壓傳動技術(shù)96學習任務任務2.1液壓泵的認識任務2.2液壓泵的選用與維護項目二液壓動力元件的認識與選用97任務2.2液壓泵的選用與維護98知識庫一、液壓泵的選用

1．各類液壓泵的排量任務2.2液壓泵的選用與維護99

2．液壓泵的選擇液壓泵的選擇原則是：根據(jù)主機工況、功率大小和系統(tǒng)對工作性能的要求，首先確定液壓泵的類型，然后按系統(tǒng)所要求的壓力、流量大小確定其規(guī)格型號。

根據(jù)不同的使用場合選擇液壓泵。一般負載小，功率小的液壓設備可用齒輪泵或雙作用葉片泵。精度較高的中、小型機械設備（如磨床）可用雙作用葉片泵。負載較大并有快速和慢速工作行程的機械設備（如組合機床），可選用限壓式變量葉片泵。負載大、功率大的設備（如刨床、拉床、液壓壓力機等）可選用柱塞泵。對于機械設備的輔助裝置（如送料、定位、夾緊、轉(zhuǎn)位等），可選用價格低廉的齒輪泵。表2-3列出了常用液壓泵的性能與應用范圍。任務2.2液壓泵的選用與維護100二、液壓泵的使用與維護

液壓泵的故障可分為突發(fā)性和磨損性故障。為了能使其長期保持良好的工作狀態(tài)和較長的使用壽命，除應科學合理地使用液壓泵以外，還要建立和健全必要的日常維護保養(yǎng)制度。1．保證系統(tǒng)油液的正常狀態(tài)（1）油液黏度應符合要求（2）保持油液清潔，維持一定的濾油精度（3）工作油溫適當2.保證正常的工作條件1）吸油管安裝阻尼較小的粗過濾器或不設過濾器。2）吸油管應短而直，且管徑應比泵入口略大。3）吸油管截止閥應全開。否則發(fā)生氣穴現(xiàn)象，導致容積效率下降。任務2.2液壓泵的選用與維護1013．正確使用和維護

1）初次使用或拆修過的油泵啟動前應向泵內(nèi)灌油，以保證潤滑。2）起動前應檢查轉(zhuǎn)向，規(guī)定轉(zhuǎn)向的泵不得反轉(zhuǎn)，且采用輔泵供油時，啟動時應先開輔泵后開主泵，停車時應先停主泵后停輔泵，以保證泵內(nèi)有油。3）不得超過最大工作壓力，最大壓力的一次連續(xù)工作時間不超過1min，且1h內(nèi)最大壓力的累計工作時間不超過10%，即6min。4）不得超過額定轉(zhuǎn)速。5）不宜長時間在零位（排量為零）運轉(zhuǎn)，否則因為無排油而導致潤滑、冷卻、密封的惡化。6）拆檢時應嚴防各零件錯配，防止用力錘擊和撬撥零件（零部件硬度高且已研配好），零件裝配前應用揮發(fā)性洗滌劑清洗并吹干，嚴禁用棉紡擦洗。任務2.2液壓泵的選用與維護102三、液壓泵的常見故障及排除方法1）齒輪泵的常見故障及排除方法見表2-4。任務2.2液壓泵的選用與維護103

2）葉片泵的常見故障及排除方法見表2-5。任務2.2液壓泵的選用與維護104

3）柱塞泵的常見故障及排除方法見表2-6。任務2.2液壓泵的選用與維護105任務2.2液壓泵的選用與維護106任務2.2液壓泵的選用與維護107任務2.2液壓泵的選用與維護謝謝大家！液壓與氣壓傳動技術(shù)110項目三液壓執(zhí)行元件的認識與選用項目引入

液壓執(zhí)行元件是將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，以驅(qū)動外部工作部件工作，它包括液壓馬達和液壓缸兩種類型。液壓馬達是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運動的機械能。液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動或擺動的機械能，其結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，應用廣泛。液壓執(zhí)行元件對液壓系統(tǒng)的效率、工作性能和工作的可靠性都有著重要的影響。本項目通過對液壓執(zhí)行元件的認識，掌握正確選用與維護液壓馬達和液壓缸的方法，以保證液壓系統(tǒng)工作的可靠性及使用性能。111學習目標1．知識目標了解液壓馬達的分類，掌握液壓馬達的主要性能參數(shù)。了解液壓馬達的工作原理與結(jié)構(gòu)特點。掌握液壓馬達的選用與維護。了解液壓缸的類型和特點。掌握液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸的選用。掌握液壓缸的使用與維護。項目三液壓執(zhí)行元件的認識與選用1122．技能目標能正確認識液壓馬達和液壓缸。能正確確定活塞式液壓缸的運動速度和推力。能正確選用和維護液壓馬達和液壓缸。能正確拆裝液壓馬達和液壓缸。3．素質(zhì)目標增強自主學習意識。增強團隊合作意識。培養(yǎng)分析、解決問題的能力。培養(yǎng)良好的職業(yè)素養(yǎng)。項目三液壓執(zhí)行元件的認識與選用113學習任務任務3.1液壓馬達的認識與選用任務3.2液壓缸的認識與選用項目三液壓執(zhí)行元件的認識與選用114任務3.1液壓馬達的認識與選用115知識庫一、液壓馬達的分類及主要性能參數(shù)

1.液壓馬達的分類與圖形符號液壓馬達按結(jié)構(gòu)可分為齒輪式、葉片式和柱塞式三大類。液壓馬達按其額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類，額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬于高速液壓馬達，額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速液壓馬達。

液壓馬達的圖形符號如圖3-2所示。任務3.1液壓馬達的認識與選用116

2.液壓馬達的主要性能參數(shù)

1）轉(zhuǎn)速和容積效率若液壓馬達的排量為V，液壓馬達入口處的流量為q（又稱實際流量），容積效率ηv為理論流量和實際流量之比，即液壓馬達的轉(zhuǎn)速2）轉(zhuǎn)矩和機械效率若液壓馬達進出口壓力差為Δp，不考慮液壓馬達的機械損失，液壓馬達理論輸出轉(zhuǎn)矩為Tt=ΔpV/2π，機械效率ηm為實際輸出轉(zhuǎn)矩T與理論轉(zhuǎn)矩Tt之比，即液壓馬達的轉(zhuǎn)矩3）總效率液壓馬達的總效率為輸出功率與輸入功率之比，也等于容積效率和機械效率的乘積，即任務3.1液壓馬達的認識與選用117二、液壓馬達的工作原理和結(jié)構(gòu)特點

1.齒輪馬達圖3-3所示為齒輪式液壓馬達。

其與齒輪泵的結(jié)構(gòu)基本相同，最大的不同是齒輪式液壓馬達的兩個油口一樣大，且內(nèi)泄漏單獨引出油箱。當高壓油進入右腔時，由于兩個齒輪的受壓面積存在差異，因而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，推動齒輪轉(zhuǎn)動。這種馬達適用于高轉(zhuǎn)速、低扭矩的場合。但是齒輪式液壓馬達輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的脈動性較大，徑向力不平衡，在低速及負載變化時運轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性較差。任務3.1液壓馬達的認識與選用圖3-3齒輪馬達1182.葉片馬達圖3-4所示為葉片馬達。當壓力油進入壓油腔后，在葉片3、7和葉片1、5上，一面作用有壓力油，另一面無壓力油，由于葉片3、7的受壓面積大于葉片1、5的，從而由葉片受力差構(gòu)成的力矩推動轉(zhuǎn)子和葉片順時針旋轉(zhuǎn)。當改變輸油方向時，液壓馬達就會反轉(zhuǎn)。葉片式液壓馬達的轉(zhuǎn)子慣性小，動作靈敏，可以頻繁換向，但泄漏量較大，不宜用于低速場合，因此葉片式液壓馬達多用于轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小、動作要求靈敏的場合。任務3.1液壓馬達的認識與選用圖3-4葉片馬達1193.柱塞馬達圖3-5所示為柱塞馬達。

當壓力油輸入馬達后，柱塞受油壓作用壓緊斜盤,斜盤則對柱塞產(chǎn)生一反作用力F，此力可分解為軸向分力Fx和徑向分力Fy，F(xiàn)x與柱塞上的液壓力平衡，F(xiàn)y對缸體中心產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，使缸體和馬達軸旋轉(zhuǎn)。

當改變輸油方向時，柱塞馬達就會反轉(zhuǎn)。

柱塞馬達由于排量較小，輸出轉(zhuǎn)矩不大，所以是一種高速、小轉(zhuǎn)矩的液壓馬達。任務3.1液壓馬達的認識與選用圖3-5柱塞馬達120三、液壓馬達的選用與維護1.液壓馬達的選用

液壓馬達的選擇原則與液壓泵基本相同。

在選擇液壓馬達時，首先根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作特點選擇液壓馬達的類型，然后按要求輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速選擇合適的規(guī)格型號。液壓馬達的類型很多，可針對不同的工況進行選擇。低速運轉(zhuǎn)工況可選擇低轉(zhuǎn)速液壓馬達，也可以采用高速液壓馬達加減速裝置。

在這兩種方案的選擇上，應根據(jù)結(jié)構(gòu)及空間情況、設備成本、驅(qū)動轉(zhuǎn)矩是否合理等進行選擇。

確定所采用液壓馬達的類型后，可根據(jù)液壓馬達產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)選出幾種規(guī)格，然后進行綜合分析，加以選擇。任務3.1液壓馬達的認識與選用121表3-1所示為常用液壓馬達的主要性能和應用范圍，選擇液壓馬達時可供參考。任務3.1液壓馬達的認識與選用1222.液壓馬達的使用與維護

（1）液壓馬達的日常使用與維護方法與液壓泵的基本相近。（2）液壓馬達的使用注意事項1）液壓馬達的泄油腔不允許有壓力。2）液壓馬達在驅(qū)動大慣性負載時，不能簡單地用關(guān)閉換向閥的方法使其停止。否則其回油管路上的壓力會大幅升高，嚴重時會將管路上的薄弱環(huán)節(jié)沖擊損壞或使液壓馬達的部件斷裂失效。3）在起動液壓馬達時，若液壓油黏度過低，則會使整個液壓馬達的潤滑性下降。若液壓油黏度過高，則會使液壓馬達某些部位得不到有效潤滑。4）由于液壓馬達總存在一定的泄漏，因此用關(guān)閉液壓馬達的進出油口來保持制動狀態(tài)是不可靠的。任務3.1液壓馬達的認識與選用1233.液壓馬達的常見故障及排除方法

液壓馬達的常見故障及排除方法見表3-2。任務3.1液壓馬達的認識與選用124任務3.1液壓馬達的認識與選用125任務3.1液壓馬達的認識與選用126任務3.1液壓馬達的認識與選用謝謝大家！液壓與氣壓傳動技術(shù)129學習任務任務3.1液壓馬達的認識與選用任務3.2液壓缸的認識與選用項目三液壓執(zhí)行元件的認識與選用130任務3.2液壓缸的認識與選用131知識庫一、液壓缸的類型和特點液壓缸分類：

按結(jié)構(gòu)特點不同可分為活塞缸、柱塞缸、擺動缸三類；

按運動形式不同可分為直線運動和擺動?；钊缀椭子靡詫崿F(xiàn)直線運動，輸出推力和速度；擺動缸用以實現(xiàn)小于360°的轉(zhuǎn)動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。

按作用方式不同分為單作用式和雙作用式兩種。單作用式液壓缸是單向運動由液壓驅(qū)動，反方向運動需要靠外力（如重力或彈簧力等）實現(xiàn)；雙作用式液壓缸是雙向運動都由液壓驅(qū)動。任務3.2液壓缸的認識與選用132

1．活塞缸任務3.2液壓缸的認識與選用活塞缸可分為雙桿活塞缸和單桿活塞缸兩種結(jié)構(gòu)，其固定方式有缸體固定和活塞桿固定兩種形式。

（1）雙桿活塞缸圖3-6所示為雙桿活塞缸，其活塞的兩側(cè)都有活塞桿伸出。當液壓缸的兩腔交替通入壓力油時，壓力油作用于活塞端面，驅(qū)動活動（或缸體）移動，并帶動工作臺實現(xiàn)往復移動。a）缸體固定式b）活塞桿固定式c）圖形符號圖3-6雙桿活塞缸133任務3.2液壓缸的認識與選用當兩活塞桿直徑相同，缸兩腔的供油壓力和流量都相等時，活塞（或缸體）兩個方向的運動速度和推力也都相等。

液壓缸常用于要求往復運動速度和負載相同的場合，如各種磨床。

缸體固定式工作臺的移動范圍約為活塞有效行程L的三倍，所以設備占地面積大，一般用于小型設備的液壓系統(tǒng)上。

活塞桿固定式工作臺的運動范圍約為缸體有效行程L的兩倍，常用于行程長的大、中型設備的液壓系統(tǒng)上。雙桿活塞缸的推力F為雙桿活塞缸的運動速度v為134任務3.2液壓缸的認識與選用（2）單桿活塞缸圖3-7所示為單桿活塞缸，其活塞的一端有活塞桿伸出。其工作臺移動范圍是液壓缸有效行程L的兩倍，結(jié)構(gòu)緊湊，應用廣泛。單桿活塞缸兩腔活塞的有效工作面積不同，當分別向兩腔供油，且供油壓力和流量相同時，活塞（或缸體）在兩個方向產(chǎn)生的推力和運動速度不相等，如圖3-8所示。a）缸體固定式b）活塞桿固定式c）圖形符號圖3-7單桿活塞缸135任務3.2液壓缸的認識與選用

1）當無桿腔進油，有桿腔回油時（圖3-8a），活塞推力F1和運動速度v1分別為136任務3.2液壓缸的認識與選用

2）當有桿腔進油，無桿腔回油時（圖3-8b)，活塞推力F2和運動速度v2分別為比較可知：F1＞F2，v1＜v2。即無桿腔進壓力油工作時，推力大，速度低；有桿腔進壓力油工作時，推力小，速度高。因此單桿活塞缸常用于一個方向有較大負載但運行速度低，另一個方向為空載快速退回運動的設備，如各種金屬切削機床、起重機、壓力機、注塑機等。137任務3.2液壓缸的認識與選用

3）當兩腔同時進油時（圖3-8c)，由于無桿腔活塞的有效工作面積大于有桿腔活塞的有效工作面積，活塞向右的推力大于向左的推力，故其向右移動。液壓缸的這種連接方式稱為差動連接。差動連接時，活塞推力F3和運動速度v3分別為比較可知，F(xiàn)1＞F3，v1＜v3。這說明單桿活塞缸差動連接時，能使運動部件獲得較高的速度和較小的推力。因此，在實際生產(chǎn)中，單桿活塞缸常用在需要實現(xiàn)“快進（差動連接）→工進（無桿腔進壓力油）→快退（有桿腔進壓力油）”工作循環(huán)的組合機床等設備的液壓系統(tǒng)中。138

2．柱塞缸圖3-9所示為柱塞缸。壓力油進入缸筒內(nèi)，推動柱塞移動。柱塞缸只能實現(xiàn)單向運動，回程需靠自重（立式缸）或其它外力（如彈簧力）來實現(xiàn)。為了實現(xiàn)雙向運動，柱塞缸常成對使用，如圖3-9b所示。柱塞缸的柱塞與缸體內(nèi)壁不接觸，缸體內(nèi)孔不需要精加工，工藝性好，成本低.

柱塞缸適宜于垂直安裝使用。當其水平安裝時，常制成空心柱塞并設置支承套和托架。

柱塞缸結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，適用于行程較長的龍門刨床、導軌磨床、大型拉床等設備的液壓系統(tǒng)中。任務3.2液壓缸的認識與選用a）結(jié)構(gòu)圖b）成對使用c）圖形符號圖3-9柱塞缸139

3．擺動缸擺動缸也稱為擺動液壓馬達，它的作用是將油液的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)槿~片和輸出軸往復擺動的機械能。分單葉片和雙葉片兩種結(jié)構(gòu)形式。圖3-10所示為擺動缸。當兩油口交替通入壓力油時，葉片帶動擺動軸作往復擺動。單葉片式擺動缸的擺角可達300°。雙葉片式擺動缸的擺角一般小于150°，但其輸出的轉(zhuǎn)矩是單葉片式擺動缸的兩倍。擺動缸結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，一般只用于機床的送料裝置、回轉(zhuǎn)夾具、機器人手臂及工程機械回轉(zhuǎn)裝置等液壓系統(tǒng)中。任務3.2液壓缸的認識與選用a）單葉片式b）雙葉片式c）圖形符號圖3-10擺動缸1-缸體2-葉片3-定子塊4-擺動軸140

4．其他液壓缸（1）伸縮缸又稱多級缸，它由兩個或多個活塞缸套裝而成，如圖3-11所示。

前一級活塞缸的活塞是后一級活塞缸的缸體。

工作時活塞外伸動作由大到小逐級進行，伸出時可獲得很長的行程，而當由小到大依次縮回時又可保持很小的軸向尺寸。

適用于安裝空間受到限制而行程要求很長的場合，如起重機伸縮臂液壓缸、自卸汽車舉升液壓缸等。任務3.2液壓缸的認識與選用a）結(jié)構(gòu)圖b）圖形符號圖3-11伸縮缸1-一級缸筒2-一級活塞3-二級缸筒4-二級活塞141

（2）增壓缸增壓缸將輸入的低壓油轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏河?，供液壓系統(tǒng)中的高壓支路使用。

如圖3-12所示的增壓缸，由直徑不同的兩個液壓缸串聯(lián)而成，大缸為原動缸，小缸為輸出缸。若輸入增壓缸大缸的油液壓力為p1，由小缸輸出的油液壓力為p2，則任務3.2液壓缸的認識與選用圖3-12增壓缸增壓缸只是將高壓端輸出油液通入其他液壓缸以獲取大的推力，其本身不能直接作為執(zhí)行元件，所以安裝時應盡量使它靠近執(zhí)行元件。增壓缸常用于壓鑄機、造型機等設備的液壓系統(tǒng)中。142二、液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸的選用

1.液壓缸的典型結(jié)構(gòu)圖3-13所示為雙作用單桿活塞缸。

任務3.2液壓缸的認識與選用圖3-13雙作用單桿活塞缸1-缸底2-卡環(huán)3、5、9、11-密封圈4-活塞6-缸筒7-活塞桿

8-導向套10-缸蓋12-防塵圈13-耳軸1432．液壓缸主要尺寸的選用液壓缸的主要尺寸包括液壓缸的內(nèi)徑D、長度L，活塞桿的直徑d等。

（1）液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的選用

1）液壓缸內(nèi)徑D的選用通常先根據(jù)液壓缸所受負載或設備類型，確定出液壓缸的工作壓力，然后由液壓缸推力計算公式計算而得。液壓缸負載與工作壓力的關(guān)系見表3-3，

各類液壓設備常用的工作壓力見表3-4。任務3.2液壓缸的認識與選用1442）活塞桿直徑d的選用對于活塞桿直徑d可按工作時受力情況來決定，見表3-5。

對于單桿活塞缸，d值也可由液壓缸活塞的往返速比λv=v2/v1=