1、液壓與氣動技術第二單元 液壓動力元件及執行元件2021420教學內容：液壓泵的任務原理重點液壓泵的主要性能及參數難點液壓泵的構造液壓泵與電動機參數的選用液壓缸重點液壓馬達 液壓系統是以液壓泵作為向系統提供一定的流量和壓力的動力元件，液壓泵由電動機帶動將液壓油從油箱吸上來并以一定的壓力保送出去，使執行元件推進負載作功。 2. 液壓動力元件 由于這種泵是依托泵的密封任務腔的容積變化來實現吸油和壓油的，因此稱為容積式泵。 容積式泵的流量大小取決于密封任務腔容積變化的大小和次數。假設不計走漏，流量與壓力無關。 液壓泵的分類方式很多，它可按壓力的大小分為低壓泵、中壓泵和高壓泵。也可按流量能否可調理分為定

2、量泵和變量泵。又可按泵的構造分為齒輪泵、葉片泵和柱塞泵，其中齒輪泵和葉片泵多用于中、低壓系統，柱塞泵多用于高壓系統。 觀看動畫。2.1液壓泵的任務原理 液壓泵正常任務的三個必備條件必需具有一個由運動件和非運動件所構成的密閉容積；密閉容積的大小隨運動件的運動作周期性的變化，容積由小變大吸油，由大變小壓油；密閉容積增大到極限時，先要與吸油腔隔開，然后才轉為排油；密閉容積減小到極限時，先要與排油腔隔開，然后才轉為吸油。2.1液壓泵的任務原理 1、壓力1任務壓力：液壓泵實踐任務時的輸出壓力稱為任務壓力。任務壓力取決于外負載的大小和排油管路上的壓力損失，而與液壓泵的流量無關。2額定壓力：液壓泵在正常任務

3、條件下，按實驗規范規定延續運轉的最高壓力稱為液壓泵的額定壓力。3最高允許壓力：在超越額定壓力的條件下，根據實驗準規定，允許液壓泵短暫運轉的最高壓力值，稱為液壓泵的最高允許壓力，超越此壓力，泵的走漏會迅速添加。 2. 2液壓泵的主要性能和參數 2、排量 排量是泵主軸每轉一周所排出液體體積的實際值，如泵排量固定，那么為定量泵；排量可變那么為變量泵。普通定量泵因密封性較好，走漏小，在高壓時效率較高。 2. 2液壓泵的主要性能和參數 3、流量：為泵單位時間內排出的液體體積L/min，有實際流量Qth和實踐流量Qac兩種。 21 式中：q 泵的排量L / r n 泵的轉速r/min 22 Q 泵運轉時，

4、油會從高壓區走漏到低壓區，是泵的走漏損失。 2. 2液壓泵的主要性能和參數 4、容積效率和機械效率泵的容積效率：泵的機械效率： Tth 泵的實際輸入扭矩 Tac 泵的實踐輸入扭矩2. 2液壓泵的主要性能和參數 5、泵的總效率、功率 泵的總效率(厄塔)： 泵實踐輸出功率 電動機輸出功率 泵的功率： 式中：p 泵輸出的任務壓力MPa Qac 泵的實踐輸出流量L /min，1L =103cm3。2. 2液壓泵的主要性能和參數 例題21 某液壓系統，泵的排量q10m L/r，電機轉速n1200rpm，泵的輸出壓力p=5Mpa 泵容積效率v0.92，總效率0.84，求： 1 泵的實際流量； 2泵的實踐流

5、量； 3泵的輸出功率； 4驅動電機功率。2. 2液壓泵的主要性能和參數 解：1泵的實際流量 Qth=q.n.10-3=10120010-312 L/min 2) 泵的實踐流量 Qac Qth .v120.9211.04 L/min 3)泵的輸出功率 4驅動電機功率 2. 2液壓泵的主要性能和參數 泵性能目的公式記憶實際轉矩記住它 , 等于排量乘壓差 .實際流量記得住 , 等于排量乘轉速 .功率等于p 乘 q , 也等轉矩乘轉速 .能流方向分得清 , 乘除效率不模糊 .計算單位要一致 , 角度一概用弧度.2. 2液壓泵的主要性能和參數 1、齒輪泵：液壓泵中構造最簡單的一種，且價錢廉價，故在普通機

6、械上被廣泛運用；齒輪泵是定量泵，可分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵兩種。1外嚙合齒輪泵：其的構造和動作原理如圖22所示。 2. 3液壓泵的構造 1、齒輪泵：液壓泵中構造最簡單的一種，且價錢廉價，故在普通機械上被廣泛運用；齒輪泵是定量泵，可分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵兩種。1外嚙合齒輪泵：其的構造和動作原理如圖22所示。 2. 3液壓泵的構造 1、齒輪泵：液壓泵中構造最簡單的一種，且價錢廉價，故在普通機械上被廣泛運用；齒輪泵是定量泵，可分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵兩種。1外嚙合齒輪泵：其的構造和動作原理如圖22所示。 2. 3液壓泵的構造 1、齒輪泵：可分為外嚙合齒輪泵和內嚙合齒輪泵兩種。1外

7、嚙合齒輪泵：其的構造和動作原理如圖22所示，它由裝在殼體內的一對齒輪所組成齒輪兩側有端蓋罩住，殼體、端蓋和齒輪的各個齒間槽組成了許多密封任務腔。 外嚙合齒輪運轉時走漏途徑有二：一為齒頂與齒輪殼內壁的間隙，其次為齒端面與側板之間的間隙，當壓力添加時，前者不會改動，但后者撓度大增，此為外嚙合齒輪泵走漏最主要的緣由，故不適宜用作高壓泵。 2. 3液壓泵的構造 1外嚙合齒輪泵：外嚙合齒輪運轉時走漏途徑有二：一為齒頂與齒輪殼內壁的間隙，其次為齒端面與側板之間的間隙端面走漏占8085 ，當壓力添加時，前者不會改動，但后者撓度大增，此為外嚙合齒輪泵走漏最主要的緣由，故不適宜用作高壓泵。 處理方法：端面間隙補

8、償采用靜壓平衡措施：在齒輪和蓋板之間添加一個補償零件，如浮動軸套、浮動側板。 2. 3液壓泵的構造 液壓油在漸開線齒輪泵運轉過程中，因齒輪相交處的封鎖體積隨時間改動，常有一部分的液壓油被封鎖在齒間，如圖23所示，稱為困油景象，因液壓油不可緊縮將使外接齒輪泵產生極大的震動和噪音，故必需在側板上開設卸荷槽，以防止其發生。2. 3液壓泵的構造 液壓油在漸開線齒輪泵運轉過程中，因齒輪相交處的封鎖體積隨時間改動，常有一部分的液壓油被封鎖在齒間，如圖23所示，稱為困油景象，因液壓油不可緊縮將使外接齒輪泵產生極大的震動和噪音，故必需在側板上開設卸荷槽，以防止其發生。卸荷措施：在前后蓋板或浮動軸套上開卸荷槽開

9、設卸荷槽的原那么：兩槽間距a為最小閉死容積，而使閉死容積由大變小時與壓油腔相通，閉死容積由小變大時與吸油腔相通。2. 3液壓泵的構造 2內嚙合齒輪泵：圖24a為有隔板的內嚙合齒輪泵，圖24b為擺動式內嚙合齒輪泵，它們共同的特點是由于內外齒輪轉向一樣，齒面間相對速度小，運轉時噪音小；又因齒數相異，絕對不會發生困油景象，但因外齒輪的齒端必需一直與內齒輪的齒面緊貼，以防內漏，故不適用于較高的壓力，泵的額定壓力可達成 30 MPa 。2. 3液壓泵的構造 2. 3液壓泵的構造 齒輪泵的優缺陷及運用優點：構造簡單，制造工藝性好，價錢廉價，自吸才干較好，抗污染才干強，而且能耐沖擊性負載。2. 缺陷：流量脈

10、動大，走漏大，噪聲大，效率低，零件的互換性差，磨損后不易修復。3. 運用：用于環境差、精度要求不高的場所，通常p10MPa，如工程機械、建筑機械、農用機械等。2. 3液壓泵的構造 2、螺桿泵：如圖25所示，液壓油沿螺旋方向前進，轉軸徑向負載各處均相等，脈動少，故運動時噪音低，可高速運轉，適宜作大容量泵。但緊縮量小，不適宜高壓，普通用于燃油、光滑油泵而不用作液壓泵。2. 3液壓泵的構造 2、葉片泵 其優點是：運轉平穩、壓力脈動小，噪音小；構造緊湊、尺寸小、流量大； 其缺陷是：對油液要求高，如油液中有雜質，那么葉片容易卡死；與齒輪泵相比構造較復雜。 它廣泛的運用于機械制造中的公用機床、自動線等中、

11、低壓液壓系統中。 該泵有兩種構造方式：一種是單作用葉片泵，另一種是雙作用式葉片泵。2. 3液壓泵的構造 1單作用葉片泵，其任務原理如圖26所示，單作用葉片泵由轉子1、定子2、葉片3和端蓋等組成。定子具有圓柱形內外表，定子和轉子的間有偏心距e，葉片裝在轉子槽中，并可在槽內滑動，當轉子回轉時，由于離心力的作用，使葉片緊靠在定子內壁。2. 3液壓泵的構造 1單作用葉片泵，其任務原理如圖26所示，單作用葉片泵由轉子1、定子2、葉片3和端蓋等組成。定子具有圓柱形內外表，定子和轉子的間有偏心距e，葉片裝在轉子槽中，并可在槽內滑動，當轉子回轉時，由于離心力的作用，使葉片緊靠在定子內壁。2. 3液壓泵的構造

12、葉片泵葉片槽根部全部通壓力油會帶來以下副作用：定子的吸油腔部被葉片刮研，呵斥磨損；減少了泵的實際排量；能夠引起瞬時實際流量脈動。2. 3液壓泵的構造 1單作用葉片泵：改動轉子與定子的偏心量，即可改動泵的流量，偏心越大，流量越大，如調成幾乎是同心，那么流量接近于零。因此單作用葉片泵大多為變量泵。 另外還有一種限壓式變量泵，當負荷小時，泵輸出流量大，負載可快速挪動，當負荷添加時，泵輸出流量變少，輸出壓力添加，負載速度降低，如此可減少能量耗費，防止油溫上升。2. 3液壓泵的構造 2雙作用葉片泵 雙作用式葉片泵如圖27所示，定子內外表近似橢圓，轉子和定子同心安裝，有兩個吸油區和兩個壓油區對稱布置。轉子

13、每轉一周，完成兩次吸油和壓油。雙作用葉片泵大多是定量泵。 2. 3液壓泵的構造 葉片泵的運用用于中低壓、要求較高的系統中。2. 油液粘度要適宜，轉速不能太低，5001500rpm。3. 要留意油液的清潔，油不清潔容易使葉片卡死。4. 通常只能一方向旋轉，假設旋轉方向錯誤，會呵斥葉片折斷。 2. 3液壓泵的構造 4、柱塞泵： 任務原理是柱塞在液壓缸內作往復運動來實現吸油和壓油。與齒輪泵和葉片泵相比，該泵能以最小的尺寸和最小的分量供應最大的動力，為一種高效率的泵，但制造本錢相對較高，該泵用于高壓、大流量、大功率的場所。它可分為軸向式和徑向式兩種方式。 柱塞沿徑向放置的泵稱為徑向柱塞泵，柱塞軸向布置

14、的泵稱為軸向柱塞泵。為了延續吸油和壓油，柱塞數必需大于等于3。2. 3液壓泵的構造 1軸向柱塞泵：如圖28所示，可分為直軸式圖a所示和斜軸式圖b所示兩種，該兩種泵都是變量泵，經過調理斜盤傾角，即可改動泵的輸出流量。 2. 3液壓泵的構造 2徑向柱塞泵：柱塞運動方向與液壓缸體的中心線垂直，又可分為固定液壓缸式和回轉液壓缸式兩種。 2. 3液壓泵的構造 2徑向柱塞泵：柱塞運動方向與液壓缸體的中心線垂直，又可分為固定液壓缸式和回轉液壓缸式兩種。 2. 3液壓泵的構造 柱塞泵 特點: 1任務壓力高，容積效率高，p2040MPa，Pmax可到100MPa； 2流量大，易于實現變量； 3主要零件均受壓，使

15、資料的強度得以充分利用，壽命長，單位功率分量小。2. 3液壓泵的構造 5、液壓泵的圖形符號2. 3液壓泵的構造 1、選擇液壓泵的原那么能否要求變量：徑向柱塞泵、軸向柱塞泵、單作用葉片泵是變量泵。任務壓力：柱塞泵壓力31.5MPa；葉片泵壓力6.3MPa,高壓化以后可達16MPa；齒輪泵壓力2.5MPa，高壓化以后可達21MPa。任務環境：齒輪泵的抗污染才干最好。噪聲目的：低噪聲泵有內嚙合齒輪泵、雙作用葉片泵和螺桿泵，雙作用葉片泵和螺桿泵的瞬時流量均勻。效率：軸向柱塞泵的總效率最高；同一構造的泵，排量大的泵總效率高；同一排量的泵在額定工況下總效率最高。2. 4液壓泵與電動機參數的選用 1、液壓泵

16、大小的選用 液壓泵的選擇，通常是先根據對液壓泵的性能要求來選定液壓泵的型式，再根據液壓泵所應保證的壓力和流量來確定它的詳細規格。 液壓泵的的任務壓力是根據執行元件的最大任務壓力來決議的，思索到各種壓力損失，泵的最大任務壓力P泵可按下式確定： P泵k壓P缸 式中：P泵 一液壓泵所需求提供的壓力，Pa, k壓一 系統中壓力損失系數，取1.3 1.5 P缸 一液壓缸中所需的最大任務壓力，Pa2. 4液壓泵與電動機參數的選用 1、液壓泵大小的選用 液壓泵的選擇，通常是先根據對液壓泵的性能要求來選定液壓泵的型式，再根據液壓泵所應保證的壓力和流量來確定它的詳細規格。 液壓泵的輸出流量取決于系統所需最大流量

17、及走漏量，即Q泵K流.Q缸式中： Q泵液壓泵所需輸出的流量，m3/min。 K流系統的走漏系數，取1.11.3 Q缸一液壓缸所需提供的最大流量，m3/min。 假設為多液壓缸同時動作，Q缸應為同時動作的幾個液壓缸所需的最大流量之和。 在P泵、Q泵求出以后，就可詳細選擇液壓泵的規格，選擇時應使實踐選用泵的額定壓力大于所求出的P泵值，通常可放大25%。泵的額定流量略大于或等于所求出的Q缸值即可。 2. 4液壓泵與電動機參數的選用 2、電動機參數的選擇驅動液壓泵所需的電動機功率可按下式確定： KW式中：PM電動機所需的功率，kw p泵泵所需的最大任務壓力，Pa, Q泵泵所需輸出的最大流量，m3/mi

18、n 泵的總效率。 各種泵的總效率大致為：齒輪泵0.6 0.7，葉片泵0.6 0.75；柱塞泵0.8 0.85。2. 4液壓泵與電動機參數的選用 3、計算舉例：例22 知某液壓系統如圖212所示，任務時，活塞上所受的外載荷為F=9720N，活塞有效任務面積A0.008m2，活塞運動速度v=0.04m/s。.問應選擇額定壓力和額定流量為多少的液壓泵？驅動它的電機功率應為多少?2. 4液壓泵與電動機參數的選用 例23如圖212所示的液壓系統，巳知負載F=30000N，活塞有效面積A=0.01m2，空載時的快速前進的速度為0.05 m/s，負載任務時的前選速度為0.025 m/s，選取k壓1.5，k流

19、1.3 0.75 ，.試從以下知泵中選擇一臺適宜的泵，并計算其相應的電動機功率。 知泵如下：YB-32型葉片泵，Q額32L/min，p額63kgf/cm2YB-40型葉片泵，Q額.40 L/min，p額63kgf/cm2YB-50型葉片泵，Q. 額.50 L/min，p額63 kgf/cm22. 4液壓泵與電動機參數的選用 27 某液壓泵的轉速為950r/min，排量為q168ml/r 在額定壓力29.5Mpa和同樣轉速下，測的實踐流量為150l/min，額定工況下的總效率為0.87，求：1 泵的實際流量；2 泵的容積效率和機械效率；3 泵在額定工況下，所需電機驅動功率。28 知某液壓系統任務

20、時所需最大流量Q5104m3/s，最大任務壓力p40105Pa，取k壓1.3，k流1.1，試從以下表中選擇液壓泵。假設泵的效率0.7，計算電機功率。 CBB50型泵 Q50 L/min，p25105Pa YB40型泵 Q40 L/min，p63105Pa思索題與習題液壓缸是使負載作直線運動的執行元件。1、液壓缸分類分為單作用式液壓缸和雙作用式液壓缸兩類。單作用式液壓缸又分為無彈簧式、附彈簧式、柱塞式三種，如圖31所示。雙作用式液壓缸又分為單桿形，雙桿形兩種，如圖32所示。3.1液壓缸 液壓缸及其分類柱塞式液壓缸單活塞桿式液壓缸雙活塞桿式液壓缸伸縮式液壓缸液壓缸及其分類單活塞桿式液壓缸雙活塞桿式

21、液壓缸伸縮式液壓缸液壓缸及其分類增壓缸彈簧復位式液壓缸串聯式液壓缸伸縮式液壓缸 缸體固定： (3倍缸體長) 活塞桿固定： (2倍缸體長)雙桿缸運動范圍 : 受安裝方式影響 動畫演示2、液壓缸構造：圖33為液壓缸構造圖，選用液壓缸時，首先思索活塞桿長度由行程決議，再根據回路的最高壓力選出適宜的液壓缸。3.1液壓缸 2、液壓缸構造1缸筒主要是由鋼材制成，缸筒內要經過精細加工，外表粗糙度Ra0.08um，以減少密封件的摩擦。2蓋板：通常由鋼材制成，有前端蓋和后端蓋，安裝在缸筒的前后兩端，蓋板和缸筒的銜接方法有焊接、拉桿、法蘭、羅紋銜接等。3活塞的資料通常用鋼或鑄鐵，也可采用鋁合金。活塞和缸筒內壁間需

22、求密封，采用的密封件有O形環、V形油封、U形油封、X形油封和活塞環等。而活塞應有一定的導向長度，普通取活塞長度為缸筒內徑的0.61.0倍。3.1液壓缸 4活塞桿：是由鋼材做成實心桿或空心桿，外表經淬火再鍍鉻處置并拋光。5緩沖安裝：為了防止活塞在行程的終點與前后端蓋板發生碰撞，引起噪音，影響工件精度或使液壓缸損壞，常在液壓缸前后端蓋上設有緩沖安裝，以使活塞移到快接近行程終點時速度減慢下來終至停頓。如圖33b所示前后端蓋上的緩沖閥附近有單向閥的構造。當活塞接近端蓋時，緩沖環插入端蓋板油出入口，強迫壓油經緩沖閥的孔口流出，促使活塞的速度緩慢下來。相反，當活塞從行程的盡頭將離去時，如壓油只作用在緩沖環

23、上，活塞要挪動的那一瞬間將非常不穩定甚至無足夠力量推進活塞，故必需使壓油經緩沖閥內的止回閥作用在活塞上，如此才干使活塞平穩的前進。6放氣安裝：在安裝過程中或停頓任務的一段時間后，空氣將滲入液壓系統內，缸筒內如存留空氣，將使液壓缸在低速時產生爬行、顫抖景象，換向時易引起沖擊，因此在液壓缸構造上要能及時排除缸內留存的氣體。普通雙作用式液壓缸不設專門的放氣孔，而是將液壓油出入口布置在前后蓋板的最高處。大型雙作用式液壓缸那么必需在前后端蓋板設放氣栓塞。對于單作用式液壓缸液壓油出入口普通設在缸筒底部，在最高處設放氣栓塞。7密封安裝：液壓缸的密封安裝用以防止油液的走漏，液壓缸的密封主要是指活塞、活塞桿處的

24、動密封和缸蓋等處的靜密封。常采用O形密封圈和Y形密封圈。3.1液壓缸 3、液壓缸的參數計算 圖34所示，液壓缸缸體固定，液壓油從A口進入作用在活塞上，產生一推力F，經過活塞桿以抑制負荷W，活塞以速度向前推進，同時將活塞桿側內的油液經過B口流回油箱。相反，如高壓油從B口進入，那么活塞后退。3.1液壓缸 3、液壓缸的參數計算1速度和流量 假設忽略走漏，那么速度和流量的關系如下： Q =A 31 =Q/A 32式中：Q 液壓缸的輸入流量m3/s或L/min ,L=1103m3 A 液壓缸活塞上有效任務面積 活塞挪動速度 通常活塞上任務有效面積是固定的，由式32可知，活塞的速度取決于輸入液壓缸的流量，

25、又由實際上可知，速度和負載無關。3.1液壓缸 2推力和壓力 推力F是壓力為p的液壓油作用在任務有效面積為A的活塞上，以平衡負載W，假設液壓缸回油接油箱，那么P0 =0，故： F = W = p.A ( N) (33)式中：p 液壓缸的任務壓力MPa A 液壓缸活塞上有效任務面積mm2 推力F可看成是液壓缸的實際推力，由于活塞的有效面積固定，故壓力取決于總負載。3.1液壓缸 3.1液壓缸 3.1液壓缸 圖36所示為單桿活塞的另一種結合方式。它把右腔的回油管道和左腔的進油管道接通。這種結合方式稱為差動結合。活塞前進的速度及推力F為： 故： 顯然，差動結合時活塞運動速度較快，產生的推力較小。所以差動

26、結合常用于空載快進場所。4、其他液壓缸1擺動缸：擺動式液壓缸也稱擺動馬達。3.1液壓缸 4、其他液壓缸1擺動缸：擺動式液壓缸也稱擺動馬達。當它通入液壓油時，它的主軸輸出小于3600的擺動運動。圖37a所示為單葉片式擺動缸，它的擺動角度較大，可達3000、當擺動缸進出油口壓力為p1和p2，輸入流量為q時，它的輸出轉矩T和角速度為： (310) (311) 式中：b為葉片的寬度，R1,R2為葉片底部、頂部的回轉半徑。 圖37b所示為雙葉片式擺動缸，它的擺動角度和角速度為單葉片式的一半，而輸出角度是單葉片式的兩倍。3.1液壓缸 4、其他液壓缸2增壓缸：在某些短時或部分需求高壓的液壓系統中，常用增壓缸

27、與低壓大流量泵配協作用，單作用增壓缸的任務原理如圖38a所示，輸入低壓力p1的液壓油，輸出高壓力為p2的液壓油，增大壓力關系如式312。 312 單作用增壓缸不能延續向系統供油，圖38 b為雙作用式增壓缸，可由兩個高壓端延續向系統供油。3.1液壓缸 4、其他液壓缸3伸縮缸：圖39所示，伸縮式液壓缸由兩個或多個活塞式液壓缸套裝而成，前一級活塞缸的活塞是后一級活塞缸的缸筒，可獲得很長的任務行程。伸縮缸廣泛的用于起重運輸車輛上。 圖39a是單作用式，圖39b是雙作用式。3.1液壓缸 4、其他液壓缸4齒輪缸：圖310所示，它由兩個柱塞和一套齒輪齒條傳動安裝組成，當液壓油推進活塞左右往復運動時，齒條就推進齒輪往復轉動，從而由齒輪驅開