液压基础及元件液压元件.PPTx
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1、液压泵及液压马达液压泵及液压马达主要性能参数主要性能参数1.1.压力压力 工作压力工作压力P P:指液压泵和液压马达实际工作时的压力。:指液压泵和液压马达实际工作时的压力。额定压力额定压力P Pn n:指液压泵和液压马达在正常工作条件下,按试验标准规定:指液压泵和液压马达在正常工作条件下,按试验标准规定 能连续正常运转时的最高压力。能连续正常运转时的最高压力。2.2.转速转速 额定转速额定转速n ns s:液压泵或液压马达在额定压力下,能长时间连续运转时的液压泵或液压马达在额定压力下,能长时间连续运转时的最高转速。最高转速。最高转速最高转速n nmaxmax:液压泵或液压马达在额定压力下,超过
2、额定转速允许短液压泵或液压马达在额定压力下,超过额定转速允许短时间运转的最高转速。时间运转的最高转速。第1页/共68页3.排量和流量 排量排量V:V:在没有泄露的情况下,液压泵或液压马达转过一转时所能输出的油液的体积。此值由液压元件的几在没有泄露的情况下,液压泵或液压马达转过一转时所能输出的油液的体积。此值由液压元件的几何尺寸即可求得。何尺寸即可求得。理论流量理论流量q qt t:在不考虑泄露的情况下,液压泵或液压马达在单位时间内输出的油液体积。其大小与转速在不考虑泄露的情况下,液压泵或液压马达在单位时间内输出的油液体积。其大小与转速n n和和排量排量V V有关,即有关,即q qt t=Vn=
3、Vn。实际流量实际流量q:q:是指单位时间内实际输出的油液体积。是指单位时间内实际输出的油液体积。额定流量额定流量q qs s:是指在额定转速和额定压力下输出的流量。:是指在额定转速和额定压力下输出的流量。4.功率 输入功率输入功率p pi i:液压泵或液压马达输入的功率。液压泵或液压马达输入的功率。输出功率输出功率P P0 0:液压泵或马达输出的功率。:液压泵或马达输出的功率。第2页/共68页5.效率 因内泄露、气穴和油液在高压下受压缩等会造成流量上的损失,称为容积损失,容积效率即表征容积损失程度的大小,容积效率等于实际流量和理论流量的比值,即:因液压泵或液压马达内的摩擦的存在,造成转矩损失
4、T,称为机械损失,机械效率即表征机械转矩损失程度的大小,机械损失等于输出扭矩与输入扭矩的比值,即:总效率指输出功率与输入功率的比值,它等于容积效率和机械效率的乘积,即:第3页/共68页 液压泵的工作原理液压泵的工作原理泵必须具有由运动部件和固定部件所构成的密闭容积。柱塞和泵体组成密闭容积,当柱塞向下时,密闭容积增大,于是吸油把阀2顶开。当柱塞向上时,密闭容积减小,要排油,此时阀2中小钢球落下封住吸油管,油腔a中的压力油只能顶开阀3中的钢球,沿油管4流到工作系统中,此过程为排油。密闭容积增大形成负压完成吸油,密闭容积减小则排油,所以称之为容积式泵。第4页/共68页构成液压泵的基本条件:1、具有密
5、封的工作腔;2、密封工作容腔大小交替变化,变大时与吸油口相通,变小时与压油口相通。3、吸油口与压油口不能相通。液压泵的分类液压泵的分类 按液压泵的排量可否调节,可分为定量泵和变量泵。按液压泵的排量可否调节,可分为定量泵和变量泵。按结构形式,可分为柱塞泵、叶片泵、齿轮泵等。按结构形式,可分为柱塞泵、叶片泵、齿轮泵等。第5页/共68页 液压泵的图形符号:液压泵的图形符号:单向定量泵单向定量泵双向定量泵双向定量泵单向变量泵单向变量泵双向变量泵双向变量泵第6页/共68页 齿轮泵:齿轮泵:是由装在壳体内的一对齿轮所组成。密封空间由齿轮、壳体和端盖共同形成。当它们转动时,一部分容积不断增大,完成吸油,另一
6、部分容积逐步减小,完成压油。当齿轮按图示的方向旋转时,右侧吸油腔的牙齿逐渐分离,工作空间的容积逐渐增大,形成部分真空,因此油箱中油液在外界大气压力的作用下,经吸油管进入吸油腔,吸入到齿间的油液在密封的工作空间中随齿轮旋转带到左侧压油腔,因左侧的牙齿逐渐啮合,工作空间的容积逐渐减小,所以齿间的油液被除挤出,从压油腔输送到压力管路中去。第7页/共68页 上图中的齿轮泵中的两齿轮外啮合,称之为外啮合齿轮泵。另外还有一种内啮合的齿轮泵,在闭式泵的补油泵经常采用,如下图所示:齿轮泵齿轮泵特点:结构简单、重量轻、成本低、工作可靠,但压力不高,属于低压泵。第8页/共68页 叶片泵:叶片泵:密封空间由转子、叶
7、片、壳体和端盖共同形成,按液压泵旋转一周内叶片作用的次数,叶片泵可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵。1、单作用叶片泵转子每转一周,完成一次吸油和排油,故称之为单作用叶片泵。改变转子和定子的偏心距,可以改变泵的排量,是变量泵。由于转子周围的液压力分布不均匀,产生的径向液压力不平衡,使其轴承承受较大的载荷,一般不适用于高压。第9页/共68页2、双作用叶片泵转子每转一周,完成两次吸油和排油,故称之为双作用叶片泵。泵的排量固定,是定量泵。作用在转子上的油液压力相互平衡,因此轴承所承受的径向力较小,与单作用叶片泵相比,双作用叶片泵的工作压力能够更高。叶片泵的特点:叶片泵的特点:结构紧凑、体积小、重量轻、流
8、量均匀、运转平稳、噪声低;结构比较复杂、对油液污染比较敏感。第10页/共68页 柱塞泵:柱塞泵:常用的柱塞泵可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。常用的柱塞泵可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。径向柱塞泵由定子、转子、配油轴、衬套和柱塞组成。柱塞和传动轴相互垂直。转子每转一周,每个柱塞底部容积完成一次吸油、压油。转子连续运转,即完成泵的吸油、压油工作。第11页/共68页径向柱塞泵的特点:外形和径向尺寸比其他类型的泵和轴向柱塞泵大;径向柱塞泵的径向液压力不平衡;通过改变定子和转子的偏心距或改变作用的柱塞数,径向柱塞泵可实现变量。第12页/共68页轴向柱塞泵 其柱塞和传动轴平行或大致平行。轴向柱塞泵按其结构的不
9、同又可分为斜盘式和斜轴式,下面以斜盘式轴向柱塞泵说明其工作原理:第13页/共68页 斜盘式轴向柱塞泵主要由缸体4、配流盘5、柱塞3、滑靴2、斜盘1、回程盘8、中心弹簧7和传动轴6等组成。柱塞安装在沿缸体均布的柱塞孔中,中心弹簧7的作用是通过回程盘8使滑靴2与斜盘1紧密接触,并使缸体4紧压在配流盘5上。配流盘5上两个腰形孔分别与泵的吸、排口相通,斜盘1具有一定的倾斜角度 .当缸体在传动轴带动下按图示方向旋转时,柱塞在缸体内作往复运动.当旋转角在0变化到时,柱塞底部的密闭容积不断缩小,油液通过配流盘左边腰形孔B从排油腔向外排油。当旋转角从变化到2时,柱塞向缸体外伸,柱塞底部的密闭容积不断增大,形成
10、负压,油液通过配流盘右边的腰形孔A从泵的吸油口吸油,缸体每旋转一周,每个柱塞往复运动一次,完成一次吸排油。第14页/共68页斜轴时轴向柱塞泵斜轴时轴向柱塞泵的主轴与缸体的旋的主轴与缸体的旋转轴线不在同一直转轴线不在同一直线上,而是形成一线上,而是形成一个角度。个角度。第15页/共68页轴向柱塞泵的特点:因为柱塞的排列形式能充分利用空间位置进行立体排列,径向尺寸大小减小,因此体积较小;在滑靴和斜盘、缸体和配有盘之间采用静压轴承原理,因此轴线柱塞泵在较高的转速和较高的压力下持续工作;极易实现变量,且变量形式多样,甚至能够将多种输入方式(变量控制阀的控制),多功能复合。柱塞泵的特点:压力高、结构紧凑
11、、效率高、流量能调节等优点。第16页/共68页 液压马达的工作原理:液压马达的工作原理:液压马达的功能是将液体压力能转变为机械能,其工作过程与泵相反。液压马达和液压泵都是依靠工作腔密封容积的变化来工作的,他们的原理是相同的;但是结构上存在差别,大部分液压泵和液压马达不能通用。液压马达的图形符号:液压马达的图形符号:单向定量马单向定量马达达双向定量马双向定量马达达单向变量马单向变量马达达双向变量马双向变量马达达第17页/共68页 液压马达的分类:液压马达的分类:液压马达通常可分为高速马达和低速马达。液压马达通常可分为高速马达和低速马达。高速马达高速马达:额定转速高于:额定转速高于500rpm50
12、0rpm的马达常视为高速马达,主要形式有齿轮马达、叶片马达、螺杆马达、轴的马达常视为高速马达,主要形式有齿轮马达、叶片马达、螺杆马达、轴向柱塞马达。其特点是转速较高,功率密度高、转动惯量小,排量也小,启动、制动、调速、换向方便,向柱塞马达。其特点是转速较高,功率密度高、转动惯量小,排量也小,启动、制动、调速、换向方便,但输出扭矩不大,相当多的情况下不能直接满足工程机械上负载对扭矩的要求,需配置减速机构。但输出扭矩不大,相当多的情况下不能直接满足工程机械上负载对扭矩的要求,需配置减速机构。低速马达:低速马达:额定转速高于额定转速高于500rpm500rpm的马达常视为低速马达,主要形式有多作用内
13、曲线柱(球)塞马达、曲轴的马达常视为低速马达,主要形式有多作用内曲线柱(球)塞马达、曲轴连杆径向柱塞马达、静压平衡式径向柱塞马达和摆线马达等等。低速马达排量大、体积也较大,转速在低连杆径向柱塞马达、静压平衡式径向柱塞马达和摆线马达等等。低速马达排量大、体积也较大,转速在低到每分钟几转甚至零点几转时仍能稳定输出几千甚至上万到每分钟几转甚至零点几转时仍能稳定输出几千甚至上万NmNm的扭矩,所以常称为低速大扭矩马达。它适用的扭矩,所以常称为低速大扭矩马达。它适用于直接连接并驱动负载,无须另加减速机构,且启动、减速时间短。于直接连接并驱动负载,无须另加减速机构,且启动、减速时间短。第18页/共68页
14、因齿轮马达、叶片马达和轴向柱塞马达在结构上和原理上与齿轮泵、叶片泵和轴线柱塞泵大同小异,这因齿轮马达、叶片马达和轴向柱塞马达在结构上和原理上与齿轮泵、叶片泵和轴线柱塞泵大同小异,这里就不做介绍了。而低速马达中,曲轴连杆径向柱塞马达和静压平衡式径向柱塞马达在工程机械上很少应里就不做介绍了。而低速马达中,曲轴连杆径向柱塞马达和静压平衡式径向柱塞马达在工程机械上很少应用,这里仅介绍内曲线多作用柱(球)塞式马达和摆线马达。用,这里仅介绍内曲线多作用柱(球)塞式马达和摆线马达。第19页/共68页内曲线多作用柱塞马达内曲线多作用柱塞马达的结构如右图所示,它是的结构如右图所示,它是利用一种特殊曲线(使柱利用
15、一种特殊曲线(使柱塞形成各种加速度规律)塞形成各种加速度规律)的凸轮环及内圈使每个柱的凸轮环及内圈使每个柱塞在缸体每转一转中往复塞在缸体每转一转中往复运动多次的径向柱塞马达。运动多次的径向柱塞马达。第20页/共68页多作用内曲线马达的特点:因每个柱塞在缸体旋转一转内多次作用工作(410次),因此在同等排量下使柱塞的行程大为减小,重量也大为减轻,径向尺寸小;由由于同一瞬时参与工作的柱塞多,单个柱塞受力小,径向力平衡,因此耐压值升高、启动效率高、稳定转速低;能够实现“自由轮”工况,即释放进、出油口,使壳体保持一定的正压力,压迫柱塞副内移而脱离内曲线轨道,使马达输出轴自由转动;通过改变作用次数或工作
16、的柱塞数可以形成有极变量。第21页/共68页 摆线马达:摆线马达:摆线马达属于齿轮马达摆线马达属于齿轮马达范畴,因转子内齿廓为等距外摆线,范畴,因转子内齿廓为等距外摆线,同时利用行星减速机构原理(一齿同时利用行星减速机构原理(一齿差、少齿差原理),称之为摆线马差、少齿差原理),称之为摆线马达。达。第22页/共68页摆线马达的特点:结构简单、体积小、质量轻、功率密度大、使用可靠、价格低廉;压力为中压范围,低于径向柱塞马达;转速高于多作用内曲线马达而与单作用径向柱塞马达相当;压力较低时,低速稳定性好;低速高压条件下工作时,转速稳定性降低,带载启动能力较差。第23页/共68页 液压油缸液压油缸 液压
17、油缸是液压系统中用来实现直线往复运动和摆动旋转运动的液液压油缸是液压系统中用来实现直线往复运动和摆动旋转运动的液压机构。他们输入为压力和流量,输出为力和速度。活塞或柱塞的速度取决于流量压机构。他们输入为压力和流量,输出为力和速度。活塞或柱塞的速度取决于流量和油缸容积,而推力则取决于液体压力和受压面积。和油缸容积,而推力则取决于液体压力和受压面积。油缸分类:油缸分类:液压缸按其结构形式,可分为活塞缸、柱塞缸和伸缩缸等。液压缸按其结构形式,可分为活塞缸、柱塞缸和伸缩缸等。1 1、双杆活塞缸、双杆活塞缸缸筒固定式:活塞杆来缸筒固定式:活塞杆来回运动,缸筒不动。回运动,缸筒不动。运动部件移动范围约为运
18、动部件移动范围约为活塞有效行程活塞有效行程L L的的3 3倍,倍,占地面积较大。占地面积较大。第24页/共68页 活塞杆固定式:缸筒来回运动,活塞杆活塞杆固定式:缸筒来回运动,活塞杆不动。不动。运动部件移动范围约为活塞有效行程运动部件移动范围约为活塞有效行程L L的的2 2倍,占地面积较小。倍,占地面积较小。特点:当进油压力相同时,活塞所受的当进油压力相同时,活塞所受的推力相等(左右形成推力相等)。如果左推力相等(左右形成推力相等)。如果左右进油流量相等,那么活塞正反行程的速右进油流量相等,那么活塞正反行程的速度相等。度相等。第25页/共68页3 3、柱塞缸柱塞缸只能单向运动,回程需要只能单向
19、运动,回程需要借助于外力,如重力、弹借助于外力,如重力、弹簧力,或成对使用。簧力,或成对使用。因伸缩缸在路机产品上没因伸缩缸在路机产品上没有应用,这里不做介绍。有应用,这里不做介绍。2 2、单杆活塞缸、单杆活塞缸 液体进入无杆腔时,速度液体进入无杆腔时,速度低但推力大;液体进入有杆低但推力大;液体进入有杆腔时,速度高但推力小。腔时,速度高但推力小。第26页/共68页 液压控制阀液压控制阀(以下简称液压阀)是液压系统中的控制元件,用来控制液压系统中的压力、流量及流动(以下简称液压阀)是液压系统中的控制元件,用来控制液压系统中的压力、流量及流动方向,从而使之满足各类执行元件不同的动作要求。方向,从
20、而使之满足各类执行元件不同的动作要求。液压阀概述:液压阀概述:液压阀的基本机构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的装置。阀芯的主要形液压阀的基本机构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的装置。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和球阀;阀体上除有与阀芯配合的阀体孔和阀座孔外,还有外接油管的进、出油口;驱动式有滑阀、锥阀和球阀;阀体上除有与阀芯配合的阀体孔和阀座孔外,还有外接油管的进、出油口;驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置可以是手调机构,也可以是弹簧或电磁铁、液压力驱动。在工作原理上,阀芯在阀体内作相对运动的装置可以是手调机构,也可以是弹簧或电磁铁、液压力驱动。在工作原理上,液压阀
21、是利用阀芯在阀体上的相对运动类控制阀口的通断及阀口的大小,以实现压力、流量和方向控制。液压阀是利用阀芯在阀体上的相对运动类控制阀口的通断及阀口的大小,以实现压力、流量和方向控制。第27页/共68页 液压阀分类:液压阀分类:液压阀的分类方法很多,下面介绍几种主要的分类方法:液压阀的分类方法很多,下面介绍几种主要的分类方法:1 1、根据在液压系统中的功用可分为:压力控制阀、流量控制法和方向控制阀。、根据在液压系统中的功用可分为:压力控制阀、流量控制法和方向控制阀。2 2、根据液压阀的控制方式分为:定值或开关控制阀、电液比例阀、伺服控制阀和数字控制阀。、根据液压阀的控制方式分为:定值或开关控制阀、电
22、液比例阀、伺服控制阀和数字控制阀。3 3、根据阀芯的结构形式分为:滑阀类、锥阀类等。、根据阀芯的结构形式分为:滑阀类、锥阀类等。4 4、根据连接和安装形式分为:管式阀、板式阀、叠加阀和插装式阀。、根据连接和安装形式分为:管式阀、板式阀、叠加阀和插装式阀。压力控制阀:压力控制阀:简称压力阀是用来控制液压系统中的油液压力或通过压力信号实现控制的阀类,主简称压力阀是用来控制液压系统中的油液压力或通过压力信号实现控制的阀类,主要包括:溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器。这类阀的共同特点是利用作用在阀芯上的液压要包括:溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器。这类阀的共同特点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力
23、相平衡的原理来工作。力和弹簧力相平衡的原理来工作。第28页/共68页 溢流阀:溢流阀:溢流阀是通过阀口的溢流,使被溢流阀是通过阀口的溢流,使被控制系统或回路的压力维持恒定,实现控制系统或回路的压力维持恒定,实现稳压稳压、调压调压或或限压限压作用。根据工作原理和结构不同分作用。根据工作原理和结构不同分为直动式和先导式。为直动式和先导式。直动式溢流阀:压力油直接作用在阀芯的底部,达到设定压力后,油压将阀芯顶开,从回油口流回油箱。第29页/共68页 先导式溢流阀:由先导阀和主阀组成。先导阀实质为直动式溢流阀。第30页/共68页 溢流阀的主要应用:溢流阀的主要应用:1 1、作溢流阀,溢流阀有溢流时,可
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