第5章 液压元件的基础知识电子课件中职 气压与液压控制技术基础（第3版）.ppt

第5章 液压元件的基础知识电子课件 中职 气压与液压控制技术基础（第3版）（高教版）第5章 液压元件的基础知识电子课件 中职 气压与液压控制技术基础（第3版）（高教版）第第5 5章章 液压元件的基础知识液压元件的基础知识5.1 5.1 液压传动概述液压传动概述5.2 5.2 液压泵液压泵5.3 5.3 液压缸与液压马达液压缸与液压马达5.4 5.4 液压辅助元件液压辅助元件5.5 5.5 操作训练操作训练第第5 5章章 液压元件的基础知识液压元件的基础知识学习目标学习目标掌握各类液压泵的结构、工作特点及选用。掌握各类液压缸的工作特点，液压缸的密封、缓冲和液压马达的工作原理。了解液压辅助元件的功能。5.1 5.1 液压传动概述液压传动概述1 1.实例实例-液压千斤顶液压千斤顶(1)组成(2)工作原理5.1 5.1 液压传动概述液压传动概述2.2.液压系统的组成液压系统的组成组 成作 用常用液压元件动力部分将电动机输入的机械能转换为液压能液压泵执行部分将液体的压力能转换为机械能，输出直线或旋转运动液压缸、液压马达控制部分控制传动系统中液体的压力、流量和方向 各类控制阀辅助部分输送或贮存油液油管、管接头等工作介质传递能量的载体，同时起到润滑的作用液压油5.25.2 液压泵液压泵功用功用 将电动机或其它原动机将电动机或其它原动机输入的机械能转换为液体的输入的机械能转换为液体的压力压力 能能,向系统供油。向系统供油。(1)工作原理1 1、液压泵的工作原理、液压泵的工作原理 5.2.1 5.2.1 液压泵的工作原理和性能参数液压泵的工作原理和性能参数 （2 2）液压泵正常工作的三个必备条件）液压泵正常工作的三个必备条件必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大由小变大吸油，由大变小吸油，由大变小压油；压油；密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。然后才转为吸油。吸油过程中油箱必须和大气相通。吸油过程中油箱必须和大气相通。2.2.液压泵的分类液压泵的分类 液压泵的分类方式很多，它可按压力的大小分为低压泵、中压泵和高压泵。也可按流量是否可调节分为定量泵和变量泵。又可按泵的结构分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵，其中齿轮泵和叶片泵多用于中、低压系统，柱塞泵多用于高压系统。(1)(1)压力压力1）工作压力：液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。2）额定压力：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。3.3.液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数 1)排量Vp 指不考虑泄漏情况下泵轴转一周所排出的油液体积。2)流量 指泵在单位时间内输出的油液体积。3)理论流量qt 指在不考虑泄漏的情况下，单位时间内输出的油液体积。常用单位为L/min，它等于泵的排量Vp与其转速n的乘积，即qt=Vpn4)实际流量qp 指泵在实际工作压力下输出的流量。由于泵存在泄漏损失，所以泵的实际流量小于理论流量。5)额定流量qn 指泵在额定转速和额定压力下输出的流量。即铭牌上标出的流量。(2)(2)排量和流量排量和流量1)泵的功率：Po=ppqp 即泵的工作压力和实际输出流量的乘积 2)泵的效率：(3)(3)泵的功率和效率泵的功率和效率例题 某液压系统，泵的排量q10m L/r，电机转速n1200rpm，泵的输出压力p=5Mpa 泵容积效率v0.92，总效率0.84，求：1）泵的理论流量；2）泵的实际流量；3）泵的输出功率；4）驱动电机功率。练 习一、齿轮泵一、齿轮泵1.1.外啮合齿轮泵：外啮合齿轮泵：1 1）结构）结构2 2）工作原理）工作原理5.2.25.2.2 常用液压泵的工作原理和应用常用液压泵的工作原理和应用 泄漏泄漏a.a.泄漏途径泄漏途径 齿侧泄漏 约占齿轮泵总泄漏量的 5%径向泄漏约占齿轮泵总泄漏量的 20%25%端面泄漏*约占齿轮泵总泄漏量的 75%80%泵压力愈高，泄漏愈大b.b.解解决决方方法法：端端面面间间隙隙补补偿偿采采用用静静压压平平衡衡措措施施：在在齿齿轮轮和和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套、浮动侧板。盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套、浮动侧板。3 3）齿轮泵存在问题）齿轮泵存在问题 a.a.困油现象困油现象 液压油在渐开线齿轮泵运转过程中，因齿轮相交处的封闭体积随时间改变，常有一部分的液压油被封闭在齿间，如图所示，称为困油现象.b.后果后果 因液压油不可压缩将使外接齿轮泵产生极大的震动和噪音.c.措施措施 在侧板上开设卸荷槽，以防止其发生。困油困油径向作用力不平衡径向作用力不平衡a.a.产生原因产生原因：液压力：液压力 b.b.分布规律分布规律：沿圆周从高压腔到低压腔，：沿圆周从高压腔到低压腔，压力沿齿轮外圆逐齿降压力沿齿轮外圆逐齿降低。低。pp，径向不平衡力增大齿轮和轴承受到很大的冲击载荷，径向不平衡力增大齿轮和轴承受到很大的冲击载荷，产生振动产生振动 和噪声。和噪声。c.c.改善措施改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积。增大泵体内：缩小压油口，以减小压力油作用面积。增大泵体内表面和齿顶间隙开压力平衡槽，会使容积效率减小表面和齿顶间隙开压力平衡槽，会使容积效率减小.2.2.内啮合齿轮泵：内啮合齿轮泵：(1)结构渐开线齿形摆线齿形(2)性能二、叶片泵二、叶片泵 优点：运转平稳、压力脉动小，噪音小；结构紧凑、尺寸小、流量大；缺点：对油液要求高，如油液中有杂质，则叶片容易卡死；与齿轮泵相比结构较复杂。应用:机械制造中的专用机床、自动线等中、低压液压系统中。结构形式：一种是单作用叶片泵，另一种是双作用式叶片泵。(1(1）双作用叶片泵双作用叶片泵a)结构:定子内表面近似椭圆，转子和定子同心安装，有两个吸油区和两个压油区对称布置。b)特点:转子每转一周，完成两次吸油和压油。双作用叶片泵大多是定量泵。(2(2）单作用叶片泵）单作用叶片泵a)结构: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，定子和转子的间有偏心距e，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。b)特点:单作用叶片泵只要改变转子和定子的偏心距e和偏心方向，就可以改变输油量和输油方向，成为变量叶片泵。三、三、柱塞泵柱塞泵a)特点 与齿轮泵和叶片泵相比，该泵能以最小的尺寸和最小的重量供给最大的动力，为一种高效率的泵，但制造成本相对较高.b)应用 用于高压、大流量、大功率的场合。c)结构形式 轴向式和径向式 柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴向布置的泵称为轴向柱塞泵。为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于3。(1)(1)径向柱塞泵径向柱塞泵a)工作原理b)特点c)应用场合 (2(2）轴向柱塞泵）轴向柱塞泵a)工作原理 直轴式（图a）斜轴式（图b）b)特点c)应用5.2.3 5.2.3 液压泵的选用液压泵的选用 液压泵的选择，通常是先根据对液压泵的性能要求来选定液压泵的型式，再根据液压泵所应保证的压力和流量来确定它的具体规格。1.1.确定液压泵的输出流量确定液压泵的输出流量 液压泵的输出流量取决于系统所需最大流量及泄漏量，即Q泵泵KK流流.Q缸缸式中：Q泵液压泵所需输出的流量，m3/min。K流系统的泄漏系数，取1.11.3 Q缸 一 液 压 缸 所 需 提 供 的 最 大 流 量，m3/min。若为多液压缸同时动作，Q缸应为同时动作的几个液压缸所需的最大流量之和。2.2.确定液压泵的工作压力确定液压泵的工作压力 液压泵的的工作压力是根据执行元件的最大工作压力来决定的，考虑到各种压力损失，泵的最大工作压力P泵可按下式确定：P泵泵k压压P缸缸式中：P泵 一液压泵所需要提供的压力 k压一系统中压力损失系数,取1.3-1.5 P缸 一液压缸中所需的最大工作压力选择液压泵的原则是否要求变量：径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵是变量泵。工作压力：柱塞泵压力31.5MPa；叶片泵压力6.3MPa,高压化以后可达16MPa；齿轮泵压力2.5MPa，高压化以后可达21MPa。工作环境：齿轮泵的抗污染能力最好。噪声指标：低噪声泵有内啮合齿轮泵、双作用叶片泵和螺杆泵，双作用叶片泵和螺杆泵的瞬时流量均匀。效率：轴向柱塞泵的总效率最高；同一结构的泵，排量大的泵总效率高；同一排量的泵在额定工况下总效率最高。3.3.确定液压泵的类型确定液压泵的类型 练练 习习例：如图所示的液压系统，巳知负载F=30000N，活塞有效面积A=0.01m2，空载时的快速前进的速度为0.05 m/s，负载工作时的前进速度为0.025 m/s，选取k压1.5，k流1.3 0.75。试从下列已知泵中选择一台合适的泵，并计算其相应的电动机功率。已知泵如下：YB-32型叶片泵，Q额32L/min，p额63kgf/cm2YB-40型叶片泵，Q额40 L/min，p额63kgf/cm2YB-50型叶片泵，Q额50 L/min，p额63 kgf/cm25.3 5.3 液压缸和液压马达液压缸和液压马达功用 将液压泵供给的液压能转将液压泵供给的液压能转换为机械能而对负载作功，实换为机械能而对负载作功，实现直线往复运动或旋转运动。现直线往复运动或旋转运动。5.3.15.3.1 液压缸的类型和特点液压缸的类型和特点1.活塞式液压缸(1)(1)双活塞杆液压缸双活塞杆液压缸 a)结构b)推力与速度F=(p1-p2)A=(D2-d2)(p1-p2)/4v=q/A=4 q/(D2-d2)c)工作特点(2)(2)单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸 b)工作特点 单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循环：单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循环：（差动连接）（差动连接）（无杆腔进油）（有杆腔进油）（无杆腔进油）（有杆腔进油）快进快进 工进工进 快退快退连 接 方 式活塞的推力F活塞的运动速度v无杆腔进油，有杆腔回油有杆腔进油，无杆腔回油差动连接a)推力与速度2.2.柱塞式液压缸柱塞式液压缸(1)结构(2)工作原理(3)推力与速度 F=pA=d2 p/4 v=q/A=4q/d2(4)特点3.3.摆动式液压缸摆动式液压缸(1)结构(2)工作原理(3)特点4.4.其他液压缸其他液压缸(1)(1)增压缸增压缸(2)(2)伸缩式液压缸伸缩式液压缸 (3)(3)齿条液压缸齿条液压缸 5.3.2 5.3.2 液压缸的密封、缓冲和排气液压缸的密封、缓冲和排气1.1.密封密封a)必要性b)密封方法 间隙密封密封圈密封密封圈密封是液压系统中应用最广泛的一种密封方法。密封圈用耐油橡胶、尼龙等材料制成，其截面通常做成O形、Y形、V形等。间隙密封是靠相对运动零件配合表面之间的微小间隙来进行密封的，常用于柱塞、活塞或阀的圆柱配合副中。5.3.2 5.3.2 液压缸的密封、缓冲和排气液压缸的密封、缓冲和排气2.2.缓冲缓冲a)必要性 为避免活塞在行程两端与缸盖发生机械碰撞，产生冲击和噪声而影响设备工作精度，导致损坏零件，为此常在大型、高速或高精度液压设备中设置缓冲装置。b)缓冲原理 增加回油阻力5.3.2 5.3.2 液压缸的密封、缓冲和排气液压缸的密封、缓冲和排气3.3.排气排气a)必要性b)排气方法 安装排气孔、排气塞5.3.3 5.3.3 液压马达液压马达功用 将液体的压力能转换为连续回转的机械能.其内部构造与液压泵类似，差别仅在于液压泵的旋转是由电机所带动，输出的是液压油；液压马达则是输入液压油，输出的是转矩和转速。因此，液压马达和液压泵在细部结构上存在一定的差别。1、液压马达类型和特点(1)叶片式a)工作原理b)特点c)应用(2)轴向柱塞式a)工作原理b)特点c)应用5.45.4 液压辅助元件液压辅助元件5.4.1 5.4.1 油箱油箱1.作用 储油、散热、沉淀杂质、逸出空气2.结构3.油箱的容积5.4.2 5.4.2 过滤器过滤器1.作用 滤除油中杂质，保持油液清洁滤除油中杂质，保持油液清洁2.类型和特点 网式 线隙式 纸芯质 烧结式3.安装位置 安装在吸油管路上 保护液压泵 安装在压油管路上 保护除泵和溢流阀以外的所有件且应并联一安全阀。安装在回油管路上 5.4.3 5.4.3 油管和管接头油管和管接头1.油管(1)种类(2)选用2.管接头(1)类型(2)选用5.4.4 5.4.4 蓄能器蓄能器1.功用(1)短时间内大量供油 (2)维持系统压力(3)吸收液压冲击和压力脉动 2.结构3.特点 蓄能器的气液完全隔开，皮囊受压缩储存压力能，其惯性小、动作灵敏，适用于储能和吸收压力冲击,工作压力可达32MPa。小小 结结液压泵的结构、工作特点及选用液压泵的结构、工作特点及选用 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵液压缸的工作特点液压缸的工作特点 双活塞杆 单活塞杆 柱塞缸 增压缸液压辅助元件的功能液压辅助元件的功能 油箱 过滤器 蓄能器 一、拆装齿轮泵一、拆装齿轮泵拆装一台齿轮泵，观察其结构并思考以下问题。齿轮泵由哪些零件组成？进入齿轮轴孔间的压力油是怎样回吸油腔的？进、出油口孔径是否相等？为什么？齿轮泵困油卸荷槽在哪个位置？相对高低压腔是否对称布置？齿轮泵内压力油是如何泄漏的？怎样提高其容积效率？齿轮泵的理论流量取决于什么？它与铭牌上的流量有什么关系？二、拆装液压缸二、拆装液压缸拆装液压缸并观察以下问题 液压缸的组成。活塞与缸体、端盖与缸体、活塞杆与端盖间的密封形式。缸体内孔、活塞、活塞杆的加工精度。液压缸中各类零件的材料及缸体的结构特点。5.5 5.5 操作训练操作训练