采掘机械与液压传动.pdf

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1、采掘机械与液压传动 采掘机械与液压传动 电子教案 -1-1945 年德国制造了第一台液压传动的截煤机，实现了牵引速度的无级调速和过载保护。1954 年英国腌制成功了自移式液压支架，出现了综合机械化采煤技术，从而扩大了液压传动即使在矿山机械中的应用范围。我国在 1968 年已能批量生产液压调高及液压牵引的采煤机，1974 年以来我国开始成套生产液压支架。随着液压技术与微电子技术的结合，液压技术将会更加广泛地应用到矿山机械设备中。第一编 液压传动 第一章 液压传动的基本知识 第一节 液压传动的原理 原动机动力源 机器 传动装置实现动力,能量，的转换与控制,以满足工作 机对力,转矩，、工作速度,或转

2、速，及位置的要求。工作机对外做功 按传动件,工作介质，不同,机械传动 液力传动 电气传动 液体传动 传动 流体传动 气体传动 液压传动 复合传动 液压传动:利用封闭系统中的压力液体实现能量传递和转换的传动。液压千斤顶是一个简单而比较完整的液压传动装置。1 液压传动的工作原理 -2-以典型千斤顶为例。2.液压传动系统组成 动力元件:液压泵或气源装置，其功能是将原动机输入的机械能转换成流体的压力能，为系统提供动力 执行元件:液压缸或气缸、液压马达或气马达，功能是将流体的压力能转换成机械能，输出力和速度或转矩和转速)，以带动负载进行直线运动或旋转运动 控制元件:压力、流量和方向控制阀，作用是控制和调

3、节系统中流体的压力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力(或力矩)、运动速度和运动方向 辅助元件:保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或储气罐、过滤器和压力计 工作液体:工作液体也是液压系统中必不可少的部分，即是能量转换与传递的介质，也起着润滑运动零件和冷却传动系统的作用，液压传动系统组成与实例 液压传动的特点:先通过动力元件(液压泵)将原动机(如电动机)输入的机械能转换为液体压力能，再经密封管道和控制元件等输送至执行元件(如液压缸)，将液体压力能又转换为机械能以驱动工作部件。-3-第二节 液压传动的特点和基本参数 一、液压传动的基本特点 (1)力或力矩传递通过

4、液体压力实现，而系统内液体压力大小与外负载有关。(2)运动速度的传递按“容积变化相等”的规律进行。由容积变化相等关系得出的上式说明，重物的运动速度取决于泵的流量。改变泵的流量，就可使工作缸活塞的运动速度发生变化，基于这种关系可实现液压传动中的调速。由于以上两个基本特点，所以也常常把液压传动叫做“静压传动”或“容积式液压传动”。二、液压传动的基本参数 (1)压力 系统的压力是指液压泵出口的液体压力。大小取决于外载，最大由溢流阀调定。压力通常用小写字母 p 表示，其常用单位是 Mpa，bar。为了提高液压元件“三化”(标准化、系列化和通用化)水平，国家标准规定液压系统及元件公称压力系列。压力液体流

5、经管路或液压元件时要受到阻力，引起压力损失(即压降)。沿程损失:液体流经圆形直管的压力损失称为沿程损失。局部损失:压力液体流经管路接头、弯管和阀门等局部障碍时，由于产生撞击和旋涡等现象而造成的损失，称为局部损失。由理论分析和实验知，沿程损失和局部损失的损失大小和液体流速之平方成正比，因此吸油管道 v?1,2m/s，压力油管道 v?3,6m/s，回油管道 v?1.5,2m/s。(2)流量:指单位时间内流过的液体体积 三、液压传动的优缺点 -1-第二章 工作液体(液压油)第一节 工作液体的特性 工作液体是液压传动系统中传递能量的介质，也是液压元件的润滑剂。工作液体的特性直接关系到液压系统的工作性能

6、和可靠性。一、工作液体的主要物理化学特性 1、粘度 液体流动时，液体分子与固体壁面之间的附着力和液体分子间的内聚力的作用，导致液体分子间产生相对运动，从而在液体内部产生内摩擦力。内摩擦力体现了油液流动的特性，称为油液的粘性，油液在静止时是不显示粘性的，表示油液粘性大小的指标称为粘度。粘度有绝对粘度和相对粘度两种，绝对粘度又分动力粘度()和运动粘度()。粘温特性:工作液体的粘度随温度变化的性质。粘度和温度是指数关系，常用“粘度指数”(V.I.)表 示油液的粘温特性，V.I.值越高，油液粘度受温度影响越小，其性能越好。液压油的粘度指数一般在 90 以上。2、酸值:液压油中的无机酸使液压元件受到腐蚀

7、，酸值低 的油好。但是某些添加剂本身就是有机酸，因此有 性能较好的液压油的酸值反而较高。3、凝点和倾点 凝点:油液冷却到不能流动时的温度叫凝点，高于凝点 2.5?的温度叫倾点或流动点。选择液压油时，应根据最低使用温度选择比使用温度低 10?以上流动点的液压油。二、采掘机械队工作液体的要求 1、较好的粘温特性:工作液体在较大的温度变化范围内粘度变化应尽量小，以保证液压传动系统工作的稳定性;2、良好的抗磨性能(即润滑性能)。抗磨性是指减少液压元件零部件磨损的能力。润滑性越好，其抗磨性就越好。3、抗氧化性好:工作液体抵抗空气中氧化的能力成为抗氧化性 4、良好的防锈性:矿物油与水接触时，延缓金属锈蚀过

8、程的能力。采掘机械的工作环境潮湿，并且冷却喷雾系统的水容易进入油箱，所以必须使工作液体有良好的防锈性。5、良好的抗乳化性。以矿物油为工作介质的液压系统中，当系统内进入水后，在液压元件的剧烈搅动下，就与工作液体形成乳化液，使工作液体变质，产生腐蚀性沉淀物，从而减低其润滑性、防锈性和工作寿命。6、抗泡沫性能好。工作液体混入空气，对液压系统工作性能影响很坏。气体会使系统动态特性变坏，产生气写、气蚀现象。抗泡沫型好就是指当液体混入气体时，液体内不易生产微小的气泡。7、经济性 -1-第二节 工作液的类型和合理使用 一、工作液体的分类 矿油型液压油是液压传动的主要工作液体，它以机械 油为原料，经精炼后根据

9、需要加进适当的添加剂而成。因此润滑性好，但抗燃性差。乳化型液压油有油包水型和水包油型。油包水型含油量在 60%左右，润滑性较好。水包油型含油量为 5%-10%，润滑性较差，但十分经济。采煤工作面的液压支架和单体液压支柱中所用的就是水包油型。合成液压油一般工业中尚未采用，仅用于要求抗燃、高压精密液压液压系统中。二、几种常用的国产工作液体 1、普通液压油:主要用于压力小于 8MPa 的中低压机床液压系统和压力为8,16MPa 的高压设备。2、抗磨液压油 N32，N46，N68，N100，N150。适用 于高压系统，扩大了环境温度的实用范围，采煤机、掘进机的液压系统。3、水包油型乳化液 M-4，M-

10、10，MDT，ZM-1。不燃廉价，粘温性好，用于液压支架和单体液压支柱。4、低温液压油 N15，N32，N46，N68，N46D 三 液压油的选用 液压油有很多品种，可根据不同的使用场合选用合适的品种，在品种确定的情况下，最主要考虑的是油液的粘度，其选择主要考虑如下因素。1)液压系统的工作压力 工作压力较高的系统宜选用粘度较高的液压油，以减少泄露;反之便选用粘度较低的油。例如，当压力 p=7.0,20.0 MPa 时，宜选用 N46,N100 的液压油;当压力 p7.0 MPa 时，宜选用 N32,N68 的液压油。-2-2)运动速度 执行机构运动速度较高时，为了减小液流的功率损失，宜选用粘度

11、较低的液压油。3)液压泵的类型 在液压系统中，对液压泵的润滑要求苛刻，不同类型的泵对油的粘度有不同的要求，具体可参见有关资料。对液压油液的选用和要求 合适的粘度和良好的粘温特性，运动粘度大多为(13,68cSt)。?良好的化学稳定性。体积膨胀系数低，比热容高。良好的润滑性能 质地纯净 对金属和密封件有良好的相容性 抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，抗锈性好 流动点和凝固点低，闪点和燃点高，经济性好 五 液压油的污染与保养 液压油使用一段时间后会受到污染，常使阀内的阀芯卡死，并使油封加速磨耗及液压缸内壁磨损。造成液压油污染的原因有如下三个方面。1)污染 液压油的污染的一般可分为外部侵入的污物和外

12、部生成的不纯物。(1)外部侵入的污物:液压设备在加工和组装时残留的切屑、焊渣、铁锈等杂物混入所造成的污物，只有在组装后立即清洗方可解决。(2)外部生成的不纯物:泵、阀、执行元件、“O”形环长期使用后，因磨损而生成的金属粉末和橡胶碎片在高温、高压下和液压油发生化学反应所生成的胶状污物。2)恶化 液压油的恶化速度与含水量、气泡、压力、油温、金属粉末等有关，其中以温度影响为最大，故液压设备运转时，须特别注意油温之变化。3)泄漏 液压设备配管不良、油封破损是造成泄漏的主要原因，泄漏发生时，空气、水、尘埃便可轻易地侵入油中，故当泄漏发生时，必须立即加以排除。液压油经长期使用，油质必会恶化，一般采用目视法

13、判定油质是否恶化，当油的颜色混蚀并有异味时，须立即更换。液压油的保养方法有两种:一种是定期更换(约为 5000,20 000 小时);另一种是使用过滤器定期过滤。-3-第三章 液压泵 1.定义 液压泵:将电动机或其它原动机输入的机械能转换为液体的压力能,向系统供油。第一节 液压泵的工作原理和分类 1.液压泵的工作原理 以单柱塞泵为例分析工作原理。液压泵 工作的条件:1、具有密封而又可以变化的 容积(密封容积的变化 是液压泵实现吸、排液的根本原因)。这是液压 泵必须具备的 基本 结构。2、具有隔离吸排液腔(即隔离 低压和高压液体)的装置。这种装置称为配 流装置。3、油箱内的工作液体具有不低于 一

14、个大气压的绝对压力。由于这种泵是依靠泵的密封工作腔的 容积变化来实现吸油和压油的，因而称为容 积式泵。容积式泵的流量大小取决于密封工作 腔容积变化的大小和次数。若不计泄漏，流 量与压力无关。2.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。第二节 液压泵的主要性能和参数 一 排量、流量、容积效率 (1)排量:液压泵主轴每旋转一周所排出的液体 体积称为排量。理论排量 qt(p 泵=0 时的 q 为 qt)单位为 ml/r。

15、变量泵 q 可以调节，定量泵 q 固定不变。P0 计泄露时，排量为实际排量，以 q 表示。(2)流量:液压泵单位时间内所排出的液体体积称 1、压力 -4-1)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)最高允许压力:在超过额定压力的条件下，根据试验准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力，超过此压力，泵的泄漏会迅速增加。2、排量 排量是泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值，如泵排量固定，则为定量泵;

16、排量可变则为变量泵。一般定量泵因密封性较好，泄漏小，在高压时效率较高。3、流量:为泵单位时间内排出的液体体积(L/min)，有理论流量Qth 和实际流量Qac 两种。Q,qnth 式中:q 泵的排量(L/r)n 泵的转速(r/min)Q,Q,Qacth Q 泵运转时，油会从高压区泄漏到低压区，是泵的泄漏损失。4、容积效率和机械效率 Qac,泵的容积效率:VQ thTth泵的机械效率:,mT ac Tth,泵的理论输入扭矩 Tac,泵的实际输入扭矩 5、泵的总效率、功率 P ac,.,泵的总效率(厄塔):mv P M 泵实际输出功率 Pac P 电动机输出功率 M pQac 泵的功率:P,(kw

17、)ac 60 式中:p 泵输出的工作压力(MPa)Qac 泵的实际输出流量(L/min)，1L=103cm3。【例】某液压系统，泵的排量 Q,10 mL/r，电机转速 n,1200 r/min，泵的输出-5-压力 p=5 MPa，泵容积效率 V,0.92，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。解(1)泵的理论流量为 Qth=Q?n?10-3=10120010-3,12(L/min)(2)泵的实际流量为 Qac,Qth?V,120.92,11.04(L/min)(3)泵的输出功率为 pQ5，11.04P,0.9(kW)ac 6060

18、(4)驱动电机功率为 P0.9acPm,1.07(kW),0.84 二、齿轮泵 齿轮泵是液压泵中结构最简单的一种，且价格便宜，故在一般机械上被广泛使用;齿轮泵是定量泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。外啮合齿轮泵 (1)工作原理 外啮合齿轮泵的构造和工作原理如图 2-2 所示。它由装在壳体内的一对齿轮所组成，齿轮两侧由端盖罩住，壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。当齿轮按图 2-2 所示方向旋转时，右侧吸油腔由于相互啮合的齿轮逐渐脱开，密封工作容积逐渐增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外界大气压的作用下，经吸油管进入吸油腔，将齿间槽充满，并随着齿轮旋转，把油液带到左侧的

19、压油腔内。在压油区的一侧，由于齿轮在这里逐渐进入啮合，密封工作腔容积不断减小，油液便被挤出去，从压油腔输送到压油管路中去。这里的啮合点处的齿面接触线一直起着隔离高、低压腔的作用。齿轮泵工作原理 -6-齿轮泵的排量为两齿轮所有齿谷容积与齿顶间隙所占容积(此处液体未排出又返回吸液腔)之差，近似地认为轮齿体积与齿谷容积相等，则排量等于外径为齿顶圆直径)厚度为轮齿有效工作高度)宽度为齿轮宽度的圆环体积，即 实际上，齿谷容积比轮齿体积稍大，齿数越少，差值越大。用 3.33 代替，对式进行修正(若为润滑泵则用 3.5 代替)，则齿轮泵的排量为:泵的实际流量为:(2)齿轮泵的结构特性分析 1)间隙泄漏 解决

20、方法:端面间隙补偿采用静压平衡措施:在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套、浮动侧板。2)径向力 齿轮泵的径向力 3)困油现象 卸荷槽有两种布置方式:一是对称于两齿轮中心连线，二是不对称，卸荷槽向吸液腔一侧偏移一段距离。-7-齿轮泵的困油现象 卸荷措施:在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽 开设卸荷槽的原则:两槽间距 a 为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。内啮合齿轮泵 图(a)所示为有隔板的内啮合齿轮泵，图(b)所示为摆动式内啮合齿轮泵，它们共同的特点是:内外齿轮转向相同，齿面间相对速度小，运转时噪音小;齿数相异，绝对不会发生困油现象。因为外齿

21、轮的齿端必须始终与内齿轮的齿面紧贴，以防内漏，所以内啮合齿轮泵不适用于较高的压力的场合。(a)有隔板的内啮合齿轮泵;(b)摆动式内啮合齿轮泵 齿轮泵的优缺点及应用 1.优点:结构简单，制造工艺性好，价格便宜，自吸能力较好，抗污染能力强，而且能耐冲击性负载。2.缺点:流量脉动大，泄漏大，噪声大，效率低，零件的互换性差，磨损后不易修-8-复。3.应用:用于环境差、精度要求不高的场合，通常 p10MPa，如工程机械、建筑机 械、农用机械等。三 作业布置 3-1.3-2 四 小结 五 总结 第八次课 教学课题:叶片泵 教学目的:研究叶片泵的工作原理，结构特点;掌握叶片泵的工作原理、计算和特性曲线。教学

22、重点及处理方法:双作用叶片泵的工作原理。课堂板书或多媒体进行讲解 教学难点及处理方法:限压式变量叶片泵的工作原理、特性曲线和应用。课堂板书或多媒体进行讲解 教学方法:板书讲解、课堂提问。教具:书本，教案。时间分配:1 单作用叶片泵 45 2 双作用叶片泵 45 优点是结构紧凑，工作压力较高，流量脉动小，工作平稳。缺点是对油液的污染也比较敏感，结构复杂，制造工艺要求比较高。叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。分类 双作用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片泵可作变量泵用。-9-双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成两次吸油和压 油而得名。单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各

23、一次，故称为单作用 一 双作用叶片泵 1.工作原理 定子:其内环由两段大半径 R 圆弧、两段小半径 r 圆弧和四段过渡曲线组 转子:铣有 Z 个叶片槽，且与定子同心，宽度为 B 叶片:在叶片槽内能自由滑动 左、右配流盘:开有对称布置的吸、压油窗口 传动轴:由定子内环、转子外圆和左右配 流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四 部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心 力作用下紧贴定子内表面，因定子内环由 两段大半径圆弧、两段小半径圆弧和四段 过渡曲线组成,故有两部分密闭容积将减 小，受挤压的油液经配流窗口排出，两部 分密闭容积将增大形成真空，经配流窗口 从油箱吸油。2.流量、排量公式 V=2B(R 2

24、r 2)-2Bz(R r)/cos 为叶片厚度,为叶片倾角。3.双作用叶片泵的结构特点 配流盘:为减少两叶片间的密闭容积在吸压油腔转换时因压力突变而引起的压力冲 击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽。径向力平衡。合理设计过渡曲线形状和叶片数(z?8)，可使理论流量均匀，噪声低。为保证叶片-10-自由滑动且始终紧贴定子内表面，叶片槽根部全部通压力油。定子曲线圆弧段圆心角?配流窗口的间距角?叶片间夹角(=2/z)。4.高压叶片泵的结构特点 叶片槽根部全部通压力油会带来以下副作用:定子的吸油腔部被叶片刮研，造成磨 损;减少了泵的理论排量;可能引起瞬时理论流量脉动。这样，影响了泵的寿命和额定压力的提高

25、。提高双作用叶片泵额定压力的措施:采用浮动配流盘实现端面间隙补偿 减小通往吸油区叶片根部的油液压力(?p)减小吸油区叶片根部的有效作用面积 阶梯式叶片(?s)子母叶片(?b)柱销式叶片(?b)二 单作用叶片泵 1 工作原理 定子:内环为圆 转子:与定子存在偏心 e，铣有 z 个叶片槽 叶片:在转子叶片槽内自由滑动，宽度为 B 左、右配流盘:铣有吸、压油窗口 传动轴 排量公式 V=2DBe 2 单作用叶片泵的特点 可以通过改变定子的偏心距 e 来调节泵的排量和流量。叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。因叶片矢径是转角的函数，瞬时理论流量是脉动的。叶片数取为奇数，以减小流量 的脉动。限压式变

26、量叶片泵 1 结构、原理 定子右边控制活塞作用着泵的出口压力油，左边作用着调压弹簧力，当 FFt，定子将向偏心减小的方向移动，泵的输出流量 减小。调节压力调节螺钉的预压縮量，即改变特性曲线中拐点 B 的压力大小 pB，曲线 BC 沿水平方向平移。2.限压式变量叶片泵特性曲线 调节定子右边的最大流量调节螺 钉，可以改变定子的最大偏心距 emax，即改变泵的最大流量，曲线 AB 上下移动。更换不同刚度的弹簧，即改变了 BC 的斜率，泵的最高压力 pc 也就不同。三 作业布置 3-3、4 四 小结 五 总结 第九次课 教学课题:柱塞泵 教学目的:掌握柱塞泵和马达工作原理、参数计算，泵选用。教学重点及

27、处理方法:轴向柱塞泵。课堂板书或多媒体进行讲解 教学难点及处理方法:液压马达工作原理、参数计算、液压泵性能比较。课堂板书或多媒体进行讲解 教学方法:板书讲解、课堂提问。-12-教具:书本，教案，插图。时间分配:1 径向柱塞泵 30 2 轴向柱塞泵 35 3 液压泵的选用 25 柱塞泵是依靠柱塞在缸体内往复运动，使密封工作腔容积产生变化来实现吸油、压油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，因此加工方便，密封性能好。所以，柱塞泵具有压力高、驱动功率大、变量方便、转速高、效率高、结构紧凑、寿命长等优点。总效率为 90,左右。其缺点是结构较为复杂、重量大、自吸性差、有些零件对材料加工工艺的要求较高、成本

28、较高、要求较高的过滤精度、对使用和维护要求较高。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。分 类 为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于 3。径向柱塞泵 配流轴式径向柱塞泵 阀配流径向柱塞泵 轴向柱塞泵 斜盘式轴向柱塞泵 斜轴式无铰轴向柱塞泵 一 径向柱塞泵 配流轴式径向柱塞泵 工作原理 缸体 均布有七个柱塞孔，柱塞底部空间 为密闭工作腔。柱塞 其头部滑履与定子内圆接触。定子 与缸体存在偏心。-13-配流轴 传动轴 排量 排量公式 V=(d 2/2)e z e 定子与缸体之间的 偏心距 Z 柱塞数 阀配流径向柱塞 径向柱塞泵结构特点 泵 配流轴配流，因配流轴上与 吸、压

29、油窗口对应的方向开 有平衡油槽，使液压径向力 得到平衡，容积效率较高。柱塞头部装有滑履，滑履与 定子内圆为面接触，接触面 比压很小。可以实现多泵同轴串联，液 压装置结构紧凑。改变定子相对缸体的偏心 距可以改变排量，且变量方式多样。二 轴向柱塞泵 斜盘式轴向柱塞泵 斜盘式柱塞泵主要由斜盘 1、柱塞 2、缸体 3、配流盘 4 及变量机构组成。工作原理 缸体 均布 Z 个柱塞孔，分布圆直径为 D 柱塞滑履组 柱塞直径为 d 斜盘 相对传动轴倾角为 配流盘 传动轴 斜盘式柱塞泵的排量计算 排量公式 V=z(d 2/4)D tg -14-改变斜盘倾角可以改变泵的排量 三对磨擦副:柱塞与缸体孔，缸体与配流

30、盘，滑履与斜盘。容积效率较高，额定压力可达 31.5MPa。柱塞泵 主要零件 缸组 体件 配柱 流塞盘滑 履 组 轴向柱塞泵的结构、特点 泵体上有泄漏油口。传动轴是悬臂梁，缸体外有大轴承支承。为减小瞬时理论流量的脉动性，取柱塞数为奇数:-15-5，7，9。为防止密闭容积在吸、压油转换时因压力突变引起的压力冲击，在配流盘的配流窗口前端开有减振槽或减振孔。斜轴式轴向柱塞泵 工作原理与斜盘式轴向柱塞泵类似，只是缸 体轴线与传动轴不在一条直线上，它们之间 存在一个摆角，柱塞与传动轴之间通过连 杆连接。传动轴旋转通过连杆拨动缸体旋 转，强制带动柱塞在缸体孔内作往复运动。特点:柱塞受力状态较斜盘式好，不仅

31、可增 大摆角来增大流量，且耐冲击、寿命长。传动轴线与缸体轴线相交一个夹角的轴向柱塞泵称为斜轴式轴向柱塞泵，简称斜轴泵，也称弯轴泵、连杆泵、倾缸泵、无铰泵。是一种高档高压的长寿命的机电泵。具体特点是 (1)最高压力达 40MPa。(2)带有久经考验的球面配流盘的高性能旋转组件，易实现缸体自动对中。(3)增大摆角输出排量可调，变量方式多，有七种以上。(4)耐用的轴承设计，寿命，长耐冲击。(5)柱塞受力状态较斜盘式好，长寿命设计，低噪声。(6)ISO 安装法兰，规格 55 起定量泵/马达与变量马达一致。(7)自吸性比斜盘式好，进油口油压?0.08 MPa 即可。三 液压泵的选用 选择液压泵的原则 是

32、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。液压泵大小的选用 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。液压泵的的工作压力是根据执行元件的最大工作

33、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?k 压P 缸 -16-式中:P 泵 一液压泵所需要提供的压力，Pa,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，Pa 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。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?K 流.Q 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

34、为同时动作的几个液压缸所需的最大流量之和。在 P 泵、Q 泵求出以后，就可具体选择液压泵的规格，选择时应使实际选用泵的额定压力大于所求出的 P 泵值，通常可放大 25%。泵的额定流量略大于或等于所求出的 Q 缸值即可。四 作业布置 3-5 五 小结 六 总结 教学课题:第四章 液压执行元件 教学目的:懂得液压缸工作原理结构特点 液压马达的特点 教学重点:液压缸与液压马达 教学难点:液压缸的结构 课程设置:液压缸类型和特点，活塞式液压缸 柱塞式液压缸，摆动式液压缸，液压缸的结构 液压马达简介 第 11 次课 教学课题:液压缸类型和特点，活塞式液压缸 -17-教学目的:掌握液压缸类型和工作原理 教

35、学重点及处理方法:活塞式液压缸结构。课堂板书或多媒体进行讲解 教学难点及处理方法:活塞式液压缸工作原理。课堂板书或多媒体进行讲解 教学方式(手段):板书及多媒体教学、课堂提问。教具:书本，教案。时间分配:1 液压缸类型特点 30 2 活塞式液压缸 60 液压缸功用:将液压泵供给的液压能转换为机械能而对负载作功，实现直线往复运 动。一 液压缸类型特点 液压缸的分类 (1)按结构形式分:活塞缸:又分单杆活塞缸、双杆活塞缸 柱塞缸:摆动缸:又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸(2)按作用方式分:单作用液压缸:一个方向的运动依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现;双作用液压缸:两个方向的运动都

36、依靠液压作用力来实现;组合式缸:活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构 的组合等。二 双作用单活塞杆推力液压缸 特 点:1)活塞两侧的有效面积不等;2)出力大时速度低，出力小时速度高 1.普通油路连接时 F2 若不计机械效率时，液压缸的推、拉力、为 F1,2FDp,14,22FDdp,，24 式中，p 为液压缸进口的液体压力;D 为活塞直径;d 为活塞杆直径。-18-不计容积损失时，活塞杆的伸、缩速度、为 vv12 40q,v12,D 40q,v222,Dd，,普通油路连接 2.差动连接时 差动连接:液压缸的前后两腔都和高压油液连通时，由于活塞面积不等，在两侧的 总压力差

37、的作用下活塞杆向外伸出 活塞杆的推力 F 和伸出速度 v 分别为 ,2,Fdp4 40qv,2d,差动油路连接 -19-三 双伸缩液压缸 四 齿条式液压缸 齿条液压缸是一种带齿条齿轮传动的组合液压缸，可将活塞的往复直线运动转变为齿轮的回转运动。当活塞作往复运动时，通过齿条带动齿轮和轴作正、反向回转运动。拧动两端的调节螺钉，可以调节活塞的行程，从而改变输出轴回摆动角度的大小。齿条液压缸转轴输出的扭矩 T 和角速度 w 的计算公式为 2,pDDtm,T8 8q,v,w2DD,t 式中，为液压缸两腔的压力差;D 为活塞直径;D 为齿轮节圆直径;为液压,ptm 缸机械效率;为液压缸容积效率;q 为进入

38、液压缸的流量。,v 四 作业布置 五 小结 六 总结 -20-第 13 次课 教学课题:液压马达简介 教学目的:液压马达工作原理、参数计算。教学重点及处理方法:液压马达工作原理。课堂板书或多媒体进行讲解 教学难点及处理方法:液压马达参数计算。课堂板书或多媒体进行讲解 教学方法:板书讲解、课堂提问。教具:书本，教案，插图。时间分配:1 液压马达概述 15 2 液压马达工作原理 35 3 液压马达特性参数 40 一 液压马达概述 (1)液压马达按其结构类型来分，可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式等形式;也可按液压马达的额定转速分，可分为高速和低速两大类:额定转速高于 500 r/min的属于高速液压马

39、达，额定转速低于 500 r/min 的属于低速液压马达。高速液压马达的基本形式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。高速液压马达的主要特点是转速高，转动惯量小，便于启动和制动等。通常高速液压马达输出转矩不大(仅几十牛米到几百牛米)，所以又称为高速小转矩马达。低速液压马达的基本形式是径向柱塞式，低速液压马达的主要特点是排量大，体积大，转速低(几转甚至零点几转每分钟)，输出转矩大(可达几千牛米到几万牛米)，所以又称为低速大转矩液压马达。(2)(a)(b)(c)(d)图 液压马达的图形符号 (a)单向定量液压马达;(b)单向变量液压马达;(c)双向定量液压马达;(d)双向变量液压马达 -21-(

40、3)液压马达与液压泵的区别 从原理上讲，液压泵与液压马达可以互换，但结构有差异 1、泵的进油口比出油口大，马达的进、出油口相同 2、结构上要求泵有自吸能力 3、马达要正反转，结构具有对称性;泵单方向转，不要对称 4、要求马达的结构及润滑，能保证在宽速度范围内正常工作 5、液压马达应有较大的起动扭矩和较小的脉动 二 液压马达特性参数 (1)工作压力与额定压力 工作压力 p 大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值称为马达的压差p。额定压力 ps 能使马达连续正常运转的最高压力。(2)流量与容积效率 输入马达的实际流量 qM,qMt，q 其中 qMt 为理论流量，马达在没有泄漏时，达 到要求转速所

41、需进口流量。容积效率 Mv,qMt/qM,1,q/qM (3)排量与转速 排量 V 为 MV 等于 1 时输出轴旋转一周所需油液体积。转速 n,qMt/V,qMMV/V (4)转矩与机械效率 实际输出转矩 T,Tt-T 理论输出转矩 Tt,p VMm/2 机械效率 Mm,TM/TMt (5)功率与总效率 M,PMo/Pmi,T 2n/p qM,MvM 式中 PMo 为马达输出功率，Pmi 为马达输入功率。三 液压马达工作原理 (1)叶片马达 -22-结构特点:进出油口相等，有单独的泄油口;叶片径向放置，叶片底部设置有燕式弹簧;在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。应用:转动惯量小，反应灵敏

42、，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、机械性能要求不严格的场合。(2)轴向柱塞马达 结构特点:轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。配流盘为对称结构。应用:作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转 向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。(3)齿轮式马达 分为:外啮合齿轮和内啮合摆线齿轮马达。外啮合马达的工作原理:当压力为 p 的工作液体进入马达工作腔时，由于齿轮啮合点 P 的存在，使啮合中的两个齿面只有一部分处于高压腔，使各齿面所受的总切向液压力对各自回转中心的力矩不平衡，从而使马达旋转。若改变进油方向可使马达反转。-23-(4)内

43、曲线多作用式径向柱塞马达 基本结构:定子的内壁由若干段分布的且形状完全相同的曲面形成，每一 相同形状的曲面一边是进油区段，一边是回油区段;在转子 2-24-上有 Z 个柱塞孔，每一孔的底部有一配流窗口，与配流轴上的 配流口相通;柱塞可以在孔中往复运动。工作原理:来自液压泵的高压油首先进入配流轴，经配流窗口进入工作区 段的各柱塞孔中，使柱塞伸出并以滚轮顶在定子曲面上。在滚 轮和曲面的接触点上曲面会给柱塞组一个反作用力 N，可将其 分解为径向力 P 和切向力 T。径向力与作用在柱塞底部的液压 力相平衡，而切向力通过柱塞组作用于转子而产生转矩，使转 子转动。主要参数计算:排量、平均输出转速、平均输出

44、转矩分别为 VnTmMM,2VdSXYZ,m4 4qMn,MVM2dXYZ,p2MTdSXYZ,mM,M8(5)摆线马达 四 作业布置 五 小结 六 总结 教学课题:第五章 液压控制元件 教学目的:了解液压控制阀的功用、分类和结构 教学重点:方向控制阀、压力控制阀及应用 叠加阀/插装阀 教学难点:流量控制阀及应用 课程设置:液压控制元件概述，方向控制阀 三位换向阀的中位机能，几种常用换向阀 溢流阀 减压阀、顺序阀 流量控制阀 -25-叠加阀和插装阀 第 14 次课 教学课题:液压控制元件概述，方向控制阀 教学目的:掌握方向控制阀的结构和工作原理 教学重点及处理方法:方向控制阀的工作原理。课堂板

45、书或多媒体进行讲解 教学难点及处理方法:方向控制阀的结构。课堂板书或多媒体进行讲解 教学方式(手段):板书及多媒体教学、课堂提问。教具:书本，教案。时间分配:1 液压控制元件概述 20 2 方向控制阀 70 液压控制元件主要是各种控制阀，在液压系统中控制液体流动方向、流量大小和压力的高低，以满足执行元件的工作要求。一 液压控制元件概述 (1)液压阀基本结构:包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置。驱动装置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁，有时还作用有液压力。(2)液压阀基本工作原理:利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀口的通断及阀口的大小，实现压力、流量和方向的控制。(3)流经阀口

46、的流量 q 与阀口前后压力差 p 和阀口面积 A 有关，始终满足压力流量方程;作用在阀芯上的力是否平衡则需要具体分析。(4)液压阀的分类:1.根据用途不同分类 压力控制阀 用来控制和调节液压系统液流压力的阀类，如溢流阀、减压阀、顺序阀等。流量控制阀 用来控制和调节液压系统液流流量的阀类，如节流阀、调速阀、分流集流阀、比例流量阀等。方向控制阀 用来控制和改变液压系统液流方向的阀类，如单向阀、液控单向阀、换向阀等。2(根据控制方式不同分类 定值或开关控制阀 被控制量为定值的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。比例控制阀 被控制量与输入信号成比例连续变化的阀类，包括普通比例阀和带内反馈的电液比例阀

47、。-26-伺服控制阀 被控制量与(输出与输入之间的)偏差信号成比例连续变化的阀类，包括机液伺服阀和电液伺服阀。数字控制阀 用数字信息直接控制阀口的启闭，来控制液流的压力、流量、方向的阀类，可直接与计算机接口，不需要 D/A 转换器。3.根据安装连接形式不同分类 管式连接 阀体进出口由螺纹或法兰与油管连接。安装方便。板式连接 阀体进出口通过连接板与油管连接。便于集成。插装式 将阀芯、阀套组成的组件插入专门设计的阀块内实现不同功能。结构紧凑。叠加式 是板式连接阀的一种发展形式。(5)液压阀阀口功能 压力油口(P)进入压力油的油口，但有些阀的出油口也是压力油口 回油口(O或 T)低压油口，阀内的低压

48、油从此流下 泄油口(L)低压油口，阀体中漏到空腔中的低压油经其回到油箱 控制油口(K)使控制阀动作的外接控制压力油由此进入 工作油口 指方向阀的 A、B 油口，连接执行元件 (6)对液压阀的基本要求 动作灵敏，使用可靠，工作时冲击和振动要小。阀口全开时，液流压力损失要小;阀口关闭时，密封性能要好。所控制的参数(压力或流量)要稳定，受外干扰时变化量要小。结构紧凑，安装、调试、维护方便，通用性要好。二 方向控制阀 方向控制阀用在液压系统中控制液流的方向。它包括单向阀和换向阀。单向阀有普通单向阀和液控单向阀。换向阀按操作阀芯运动的方式可分为手动、机动、电磁动、液动、电液动等。NO。1 普通单向阀 普

49、通单向阀是只允许液流一个 方向流动，反向则被截止的方向 阀。要求正向液流通过时压力损 失小，反向截止时密封性能好。图形符号 工作原理:左端进油，压力油作用在阀芯左端，克服右端弹簧力使阀芯右移，阀口开启，油液从右端流出;若右端进油，压力油与弹簧同向作用，将阀芯紧压在阀座孔上，阀口关闭，油液被截止不能通过。正向开启压力只需(0.03,0.05)MPa，反向截止时为线密封，且密封力随压力增高而增大，密封性能良好。开启后进出口压力差(压力损失)为(0.2,0.3)MPa.。-27-普通单向阀 普通单向阀 普通单向阀的应用:常被安装在泵的出口，一方面防止压力冲击影响泵的正常工作，另一方面防止泵不工作时系

50、统油液倒流经泵回油箱。被用来分隔油路以防止高低压干扰。与其他的阀组成单向节流阀、单向减压阀、单向顺序阀等，使油液一个方向流经单向阀，另一个方向流经节流阀等。安装在执行元件的回油路上，使回油具有一定背压。作背压阀的单向阀应更换刚度较大的弹簧，其正向开启压力为(0.3,0.5)MPa。NO.2 液控单向阀 工作原理:当控制油口不通压力油时，油液只能从 p1?p2;当控制油口通压力油时，正、反向的油液均可自由通过。根据控制活塞上腔的泄油方式不同分为内泄式和外泄式。复式结构液控单向阀，单向阀芯内装有卸载小阀芯。控制活塞上行时先顶开小阀芯使主油路卸压，再顶开单向阀阀芯，其控制压力仅为工作压力的 4.5,