液压及气压传动.docx
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液压及气压传动
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绪论
教课目标和要求：
认识液压系统的构成、工作原理、基本特色，优弊端及液压系统的应用与发展。
教课要点与难点：
液压传动的工作原理与基本特色。
教课内容：
液压传动的概略、工作原理、构成部分、图形符号及其优弊端。
一、液压传动差异于其余传动方式的基本特色
1.在液压传动中工作压力取决于负载，与流入的液体（流量）多少没关。
2.活塞挪动速度正比于流入液压缸中油液流量q，与负载没关。
3.液压传动中的功率等于压力p和流量q的乘积。
二、在液压与气动系统中，要发生两次能量转变
1.把机械能转变为流体压力能的元件或装置称为泵或能源装置。
2.把流体压力能转变为机械能的元件称为履行元件。
三、液压传动的工作原理
液压传动是鉴于流体力学的帕斯卡定律，主要利用液体在密闭容积内发生变化时产生的压力来进行能量传达和控制。
它利用各样元件构成拥有所需功能的基本回路，再由若干回路有机组合成传动和控制系
统，进而实现能量的变换、传达和控制。
四、液压系统构成
一个完好的、能够正常工作的液压系统，应当由以下五个主要部分来构成：
（1）能源装置
把机械能变换成油液的压力能的装置，其作用是供应液压系统压力油，为系统供应动力，又
称为系统的动力元件。
（2）履行元件
把油液的压力能转变为机械能，推进负载做功；其作用是在压力油的作用下输卖力和速度。
（3）控制调理元件
控制或调理系统中油液的压力、流量或流动方向。
（4）协助元件
上述三部分以外的其余装置，比如油箱，滤油器，油管等，主要保证系统的正常运转。
（5）工作介质
主假如传达动力与能量。
.
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第一章流体力学基础
教课目标和要求：
认识液压油的特征、娴熟掌握液压油的物理性质、会依据要求采纳适合的油液。
娴熟掌
握流体静力学基本方程，流体动力学三个方程，管路压力损失及小孔、空隙液流公式和基本
观点，理解液压冲击与空穴现象成因，认识战胜液压冲击与空穴的方法。
教课要点与难点：
1.压力传达原理及液压系统压力是由外界负载决定的观点。
2.定常流动时流体动力学方程及应用
3.压力损失公式与应用、小孔流量公式及应用。
教课内容：
1.液压油的物理性质和影响要素。
2.液体静力学基本方程及压力传达原理。
3.基本观点、动力学三个方程的推导及应用。
4.管路内压力损失剖析与计算、层流、紊流、雷诺数等观点。
5.小孔流量公式与空隙液流公式的推导和应用。
一、液压传动介质的物理性质
1
密度
单位体积液体所拥有的质量称为液体的密度。
体积为
V、质量为m的液体的密度ρ为
ρ＝m/V
（kg/m3）
2
可压缩性
（1）可压缩性
液体因所受压力增高而发生体积减小的性质称为液体的可压缩性。
液体的压缩性可用体积
压缩系数k表示。
（2）体积压缩系数k
若压力为p0
时液体的体积为
0
。
当压力增添△p，液体的体积减小△
V,则液体在单位压力变
V
化下的体积相对变化量。
（3）液体体积模量
液体压缩率k的倒数，称为液体体积模量，以
K表示
K＝1/k
（Pa）
3流体的粘性粘性的观点
液体在外力作用下贱动时，分子间的内聚力的存在而产生一种阻挡液体分子之间进行相对运动的内摩擦力，液体的这类产生内摩擦力的性质称为液体的粘性。
常用的粘度表示方法有：
（1）动力粘度μ
.
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动力粘度又称绝对粘度，它直接表示流体的粘性即内摩擦力的大小。
动力粘度μ在物理意义上讲，是当速度梯度du/dy=1时，单位面积上的内摩擦力的大小，即：
（2）运动粘度ν
运动粘度是绝对粘度μ与密度ρ的比值：
ν=μ/ρm2/s
（3）相对粘度
相对粘度是以相关于蒸馏水的粘性的大小来表示该液体的粘性。
我国采纳恩氏粘度。
温度对粘度的影响：
液压油粘度对温度的变化是十分敏感的，当温度高升时，其分子之间的内聚力减小，粘度就
随之降低。
压力对粘度的影响：
液体所受的压力加大时，分子之间的距离减小，内聚力增大，其粘度也随之增大。
二、流体静力学
1压力的表示方法
依据胸怀基准的不一样，压力有两种表示方法：
（1）绝对压力:
以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为绝对压力；
（2）相对压力:
以当地大气压力为基准所表示的压力，称为相对压力。
绝对压力与相对压力的关系:
绝对压力=大气压力+相对压力
真空度：
假如液体中某点处的绝对压力小于大气压力，这时该点的绝对压力比大气压力小的
那部分压力值，称为真空度。
真空度与绝对压力的关系：
真空度=大气压力-绝对压力
三、流体运动学与动力学
1理想液体：
既无粘性又不行压缩的液体称为理想液体。
2连续方程
质量守恒定律：
液体在密闭管路中做稳固流动时，单位时间流过任一过流断面的液体质量相
等，这就是液流连续性原理。
液流连续方程是质量守恒定律在流体力学中的详细应用。
.
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3能量方程
能量方程又称为伯努利方程，其实是流动液体的能量守恒定律。
理想流体的能量方程（伯努利方程）：
伯努利方程中各项都代表一种形式的能量，并且都拥有能量的意义，其单位为长度单位。
能量方程各项的名称与意义：
p/ρg—压力水头，代表单位重力流体相对大气压力的压力能。
z—地点水头，代表单位重力流体相对基准面的位能。
2
其物理意义是：
在密封管道内作定常流动的理想液体在随意一个通流断面上拥有三种形式的能量，即压力能、势能和动能。
三种能量之间是能够相互变换，但三种能量的总和是一个恒定的常量。
即能量守恒定律。
4动量方程
动量方程是动量定理在流体力学中的详细应用。
用动量方程来计算液流作用在固体壁面上的力，比较方便。
动量定理：
作用在物体上的合外力的大小等于物体在力作用方向上的动量的变化率，即
四、管道流动和压力损失
1液体在圆管中流动有两种状态：
（1）层流：
在液体运动时，假如质点没有横向脉动，不惹起液体质点混淆，而是有条有理，能够保持恒定的流束状态。
（2）湍流：
假如液体流动时质点拥有脉动速度，惹起流层间质点相互错乱互换。
2雷诺数：
液体流动时终究是层流仍是湍流，须用雷诺数来鉴别。
实考证明，液体在圆管中的流动状态不单与管内的均匀流速v相关，还和管径d、液体的运
动粘度υ相关。
可是，真实决定液流状态的，倒是这三个参数所构成的一个称为雷诺数Re
的无量纲数：
Re
vd
ν
3压力损失
本质液体有粘性，所以流动时粘性力要消耗必定能量，在液压传动中，能量损失主要表现为
压力损失。
压力损失分为两类：
（1）沿程压力损失
液体在等径直管内流动时因摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失。
（2）局部压力损失
.
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液体流径管道的弯头、接头、阀口以及忽然变化的截面等处时，因流速或流向发生急巨变化
而在局部地区产生流动阻力所造成的压力损失，称为局部压力损失。
第二章能源装置及辅件
教课目标和要求：
娴熟掌握液压泵的工作原理、结构种类、主要性能特色、主要参数计算；娴熟掌握液压泵职
能符号；理解各种协助装置的作用原理、应用处合、图形符号及功用。
教课要点与难点：
1.液压泵功率与效率计算
2.限压式变量叶片泵p-q特征曲线及参数调整。
教课内容：
1.娴熟掌握液压泵流量、压力、功率、效率等观点。
2.娴熟掌握齿轮泵的结构特色、工作原理、性能及相关参数计算。
3.熟习叶片泵的结构原理、性能、限压式变量叶片泵的p-q特征曲线的应用及参数调整方法，
相关参数的计算。
4.柱塞泵的分类、结构原理、性能特色及参数计算。
5.各种协助元件的结构特色、功用、采纳及图形符号。
1液压泵的观点及分类
液压泵是液压传动系统的能量变换装置，在液压传动系统中属于动力元件。
它将原动机
输入的机械能变换为工作液体的压力能，为液压传动系统供应拥有必定压力和流量的液体。
液压泵按泵的排量能否可调，可分为定量泵和变量泵；按结构特色可分为齿轮泵、叶片泵、
柱塞泵和螺杆泵。
2构成容积式液压泵的基本条件
（1）形成密封容积：
拥有密封的工作腔。
（2）密封容积变化：
密封工作腔容积大小交替变化，变大时与吸油口相通，变小时与压油口相通。
（3）吸压油口分开：
吸油口和压油口不可以连通。
3液压泵的排量V（m3/r或L/r或mL/r）
在无泄漏的状况下，泵轴每转一转，由其密封容腔几何尺寸变化计算排出液体的体积。
排量只与液压泵的几何体积相关。
4流量q（m3/s或L/min）
液压泵的流量分为：
理论流量qt，本质流量q和额定流量qs
（1）理论流量qt：
指在无泄漏的状况下，液压泵在单位时间内由理论结构计算而得的排出液体的体积。
理论流量公式：
qt＝Vn
.
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（2）本质流量q
液压泵工作时单位时间内本质输出的油液体积。
排量、理论流量和本质流量三者间的关系：
理论流量=排量*转速
本质流量=理论流量*容积效率
5液压泵效率
本质上，液压泵在能量变换过程中是有损失的，所以输出功率老是比输入功率小,二者之差
值即为功率损失，分为容积损失和机械损失。
容积效率是指液压泵的本质流量与理论流量之比。
6齿轮液压泵
齿轮泵一般做成定量泵,按结构不一样,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而以外啮合
齿轮泵应用最广。
外啮合齿轮泵是包含泵盖和泵体，泵体内装有一对齿数同样、宽度和泵体靠近而又相互
啮合的齿轮。
齿轮泵存在的三个问题：
（1）泄漏：
①径向空隙，经过泵体内孔和齿顶圆间的径向空隙,20%-25%；②轴向空隙，经过齿轮端面
与端盖之间的轴向空隙，75%-80%；③啮合处齿面空隙，齿轮轮齿啮合线处的接触空隙。
（2）径向不均衡力：
作用于齿轮上的径向力由两部分构成：
一是液压力，二是啮协力。
啮协力是传达扭矩而
产生的，约为不均衡径向液压力的15%。
（3）齿轮泵的困油问题：
齿轮泵要能连续地供油,就要求齿轮啮合的重叠系数ε大于1（一般为1.05-1.1）,也就是当一对齿轮还没有脱开啮合时,另一对齿轮已进入啮合,这样,就出现同时有两对齿轮啮合的瞬
间,在两对齿轮的齿向啮合线之间形成了一个关闭容积,称为闭死容腔，一部分油液也就被困
在这一关闭容积中。
当齿轮旋转时，此关闭腔容积发生变化，使油液遇到压缩或膨胀，这类现象称为困油现象。
危害：
闭死容腔的体积由大变小时，压力异样高升，形成压力冲击，造成发热和振动；闭死容腔的体积由小变大时，压力急剧易形成局部真空，产生气穴和噪声。
解决轴向泄漏的举措：
采纳轴向空隙自动赔偿的方法，其原理是把与齿轮端面相接触的零件制作成轴向可挪动的，
如浮动轴套或浮动侧板；并将压油腔的压力油引入到可动零件反面的油腔中，使该零件一直遇到一个与工作压力成比率的轴向力，压向齿轮端面，进而保证轴向空隙能与工作压力自动适应长久稳固。
减少径向不均衡力的举措：
.
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A适合减小压油液口，使压力油仅作用一个齿到两个齿的范围内，以减少作用在轴承上的径向力
B适合加粗齿轮轴径，并采纳承载能力较大的滑动轴承或滚针轴承。
C适合加大径向空隙，在压力油的作用下，齿顶不会和壳体内表面产生摩擦。
D开压力均衡槽，但泄漏量增大，容积效率减小。
除去困油现象的举措：
为了除去困油现象的危害，往常在双侧端盖或轴承端盖开设两个卸荷槽。
当闭死容积变小，卸荷槽的地点应当使困油腔由大变小时，能经过卸荷槽与压油腔相通。
当
困油腔由小变大时，能经过另一卸荷槽与吸油腔相通。
7叶片液压泵
叶片液压泵有单作用式（变量泵）和双作用式（定量泵）两类。
分类：
按叶片泵输出排量能否可变，可分为定量叶片泵和变量叶片泵；按每转吸、压油次数，可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵。
第三章履行元件
教课目标和要求：
娴熟掌握各种缸的F、V的计算方法，掌握双杆活塞缸的结构构成；娴熟掌握液压马达的工
作原理、结构种类、主要性能特色、主要参数计算；娴熟掌握液压马达职能符号。
教课要点与难点：
1.液压缸F、v计算
2．液压马达的工作原理、转速、转矩的计算
教课内容：
1.各种液压缸的速度V、负载F的计算及缸的职能符号。
2.娴熟掌握液压马达流量、压力、功率、效率等观点。
液压缸又称为油缸，它是液压系统中的一种履行元件，其功能就是将液压能转变为直线
来去式的机械运动。
（一）液压缸的种类
1按运动方式分
（1）来去直线运动液压缸；
（2）来去摇动液压缸
2按液压力的作用方式分
（1）单作用液压缸：
液压力只好使液压缸单向运动，返回靠外力。
（2）双作用液压缸：
液压缸正反两个方向的运动均靠液压力。
3按结构形式分
（1）活塞缸；
（2）柱塞缸；（3）伸缩缸
.
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（二）液压马达
液压马达是一种将液压能变换为机械能的变换装置，是实现连续旋转或摇动的履行元
件。
输出的主要参数是转矩和转速。
液压马达是使负载作连续旋转的履行元件，其内部结构与液压泵近似，差异仅在于：
（1）液压泵的旋转是由电机所带动，输出的是液压油；
（2）液压马达则是输入液压油，输出的是转矩和转速。
液压马达和液压泵在细部结构上存在必定的差异。
第四章控制元件
教课目标和要求：
娴熟掌握各种阀的结构特色、工作原理、主要性能及主要参数计算、图形符号，掌握各种阀的功用和安装地点，会依据要求采纳适合的阀。
教课要点与难点：
要点：
1.各种阀的工作原理与主要性能特色。
2.主要参数确立及条件影响结果。
难点：
1.液控单向阀工作原理。
2.换向阀中位机能及采纳。
3.压力控制阀工作原理与压力值确实定
.
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教课内容：
1.各种阀的作用、公共特征、分类方法及基本要求。
2.单向阀、换向阀的作用、结构、工作原理、性能特色、图形符号及各种阀的正确采纳。
3.压力控制阀的作用、结构原理、性能及各种阀的同样、不一样点。
4.压力的调定及负载对各自压力的影响、各种阀的图形符号及应用。
5.一般节流阀、调速阀的结构、工作原理、性能、图形符号及正确采纳。
1单向阀
液压系统中常有的单向阀有一般单向阀和液控单向阀两种。
一般单向阀：
一般单向阀的作用，是使油液只好沿一个方向流动，许它反向倒流。
主要参数为：
正向最小开启压力，正向流动时的压力损失，反向泄漏量。
单向阀的应用：
①用于双泵系统；②用作背压阀；
2液控单向阀
液控单向阀有一般型和带卸荷阀心型两种，每种又按其控制活塞的泄油腔的连结方式分为内泄式和外泄式。
液控单向阀在系统中主要用途有：
①对液压缸进行锁闭；②作立式液压缸的支承阀；③某些状况下起保压作用。
3换向阀
利用阀芯相关于阀体的相对运动，使液流的通路接通、关断，或变换流动的方向，进而
使液压履行元件启动、停止或变换运动方向。
换向阀的功能主要由其控制的通路数及工作地点所决定。
位：
阀芯的工作地点。
通：
所控制
的油口数目。
换向阀的结构主体
：
阀体和滑阀阀心是滑阀式换向阀的结构主体。
换向阀符号的含义
以下：
①用方框表示阀的工作地点；有几个方框就表示几“位”
。
②用方框内的箭头表示该地点上油路处于接通状态。
一定指出，箭头方向不必定是油液本质
流向。
③方框内符号“┯”或“┷”表示此通路被阀心关闭，即不通。
④一个方框的上、下面与外面连结的接口数有几个就表示几“通”
。
⑤往常阀与系统供油路连结的油口用
P表示，阀与系统回油路连结的回油口用
T表示，而阀
与履行元件连结的工作油口则用字母
A，B表示。
⑥换向阀都有两个或两个以上的工作地点，此中一个是常位，即阀心未受外面操控时所处的地点。
绘制液压系统图时，油路一般应连结在常位上。
滑阀的操控方式：
①手动换向阀；②灵活换向阀；③电磁换向阀；④液动换向阀；⑤电液换向阀。
换向阀的中位机能：
.
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滑阀机能：
指阀芯处于常态地点时,换向阀各油路的通断状况。
中位机能：
位换向阀的阀芯在中间地点时，各通口间有不一样的连通方式，可知足不一样的使用
要求。
这类连通方式称为换向阀的中位机能。
常用中位机能：
①O型机能；②M型机能；③H型机能；④P型机能；⑤Y型机能
4压力控制阀
压力控制阀：
液压系统中，用来控制油液压力的高低或利用液压力的变化实现某种动作的控制阀。
共同特色：
利用油液的压力与阀中的弹簧力相均衡的原理工作
（一）溢流阀
功能：
当系统压力超出或等于溢流阀的调定压力时，系统的油液经过阀口溢出一部分回油箱，防备系统的压力过载，起安全保护作用。
要求：
调压范围大，调压误差小，压力振摆小，动作敏捷，过流能力大，噪声小。
按工作原理分为直动式和先导式两种。
（1）直动式溢流阀构成：
1-调理螺母2-弹簧3-上盖4-阀心5-阀体
直动式溢流阀调压原理：
调理调压螺帽改变弹簧预压缩量，即可调理溢流阀调整压力。
直动式溢流阀特色：
弹簧力直接与pA均衡，称为直动式。
手调困难，一般用于低压小流量场合。
（2）先导式溢流阀由两部分构成。
先导阀：
直动式锥阀，硬弹簧。
主阀：
滑阀，软弹簧。
工作原理：
利用主阀芯上下两部分的压力差来使主阀阀芯挪动。
调压原理：
调理调压螺帽，改变硬弹簧力，即可改变压力。
溢流阀应用：
①作溢流调压；②作安全保护用；③作卸荷阀；④作背压阀用；⑤作远程多极调压。
（二）减压阀
功能：
在液压系统中起减压作用，使液压系统某一支路获取较系统压力低的稳固压力，并使
进口液压力出现颠簸时，仍保持阀出口压力基本恒定，使系统的某一部分获取一个降低了的
稳固压力。
要求：
出口压力保持恒定，不受进口压力、流量大小的影响。
按工作原理分为直动式减压阀和先导式减压阀（先导阀+主阀）。
减压阀与溢流阀比较：
①减压阀利用出油口压力与弹簧力均衡，保持出口压力基本不变；而溢流阀利用进油口压力
与弹簧均衡，保持进口处压力基本不变。
②在不工作时，减压阀进、出油口互通，减压阀口常开；而溢流阀出入油口不通，溢流阀口
常闭。
.
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③减压阀的出入油口均通压力油，所以泄油口要独自外接油箱；而溢流阀的出油口是通油箱的，所以溢流阀的泄漏油可经过阀体上的通道和出油口相通，不用独自外接油箱。
减压阀的应用：
①减压回路；②液压缸夹紧。
（三）次序阀
次序阀是用来控制液压系统中各履行元件动作的先后次序。
依据结构不一样：
直动式和先导式。
依据控制压力根源的不一样：
内控式和外控式。
依据泄油方式：
内泄式和外泄式。
次序阀与溢流阀的比较（不一样之处）:
（1）溢流阀的进口压力在通流状态下基本不变。
而次序阀在通流状态下其进口压力由出口
压力而定，假如出口压力p2比进口压力p1低的多时，p1基本不变，而当p2增大到必定程度，
p1也随之增添，则p1=p2+p，p为次序阀上的损失压力。
（2）溢流阀为内泄漏，而次序阀需独自引出泄漏通道，为外泄漏。
（3）溢流阀的出口一定回油箱，次序阀出口可接负载。
次序阀的应用：
1）控制多个履行元件次序动作;2）与单向阀构成均衡阀;3）用外控次序
阀可在双泵供油系统中，当系统所需流量较小时，使大流量泵卸荷;4）用内控次序阀接在液
压缸回油路上，产生背压，以使活塞的运动速度稳固。
5流量控制阀
流量控制阀是经过改变可叛变流口面积大小，进而控制经过阀的流量，达到调理履行元件（缸
或马达）运动速度的阀类。
常用的流量控制阀有节流阀和调速阀。
对流量控制阀的要求：
1）拥有足够的调理范围；
2）能保证稳固的最小流量；
3）温度和压力的变化对流量的影响要小；
4）调停方便，泄漏小。
节流阀结构与工作原理：
节流阀是一个最简单又是最基本的流量控制阀,这类节流阀的节流
通道呈轴向三角槽式。
其本质相当于一个可叛变流口,即借助于改变阀口的过流面积改变流
量。
其工作原理是经过旋转阀芯,轴向挪动改变阀口的过流面积。
节流阀的应用：
节流阀在液压系统中主要与定量泵、溢流阀和履行元件等构成节
流调速系统。
调理其节流口的开度，即可调理履行元件的运动速度。
调速阀构成：
定差减压阀与节流阀串连而成。
1.调速阀进口压力恒定：
液压泵的出口（即调速阀的进口）压力由溢流阀调整基本不变，
2.调速阀出口压力决定负载：
调速阀的出口压力则由液压缸负载决定。
调速阀的主要用途：
关于履行元件负载变化大，且对速度稳固性要求高的节流调速系统。
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