培训教材液压启闭机.docx

培训教材液压启闭机.docx

《培训教材液压启闭机.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《培训教材液压启闭机.docx（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

培训教材液压启闭机

第二章机械基础

第四节液压启闭机

液压启闭机是根据液体静压原理，利用液压，传递动力，启闭闸门的液压传动机械。

它具有很多优点，是一种比较理想的闸门启闭设备。

一、液压启闭机的分类

液压启闭机的种类很多，按照液压启闭机油缸的作用可分为单向作用和双向作用。

单向作用液压启闭机只提供单向开启闸门的启门力。

关闭闸门要依靠闸门的自重。

这类启闭机多用于快速闸门。

双向作用液压启闭机的油缸既提供启门力又提供闭门力。

所以它最适用于那些靠闸门自重不足以关闭的工作闸门或事故检修闸门。

按照启闭一扇闸门的油缸数量可分为单吊点液压启闭机和双吊点液压启闭机。

按照油缸的固定形式可分浮动式、摆动式和固定式。

浮动式液压启闭机油缸的上部凸缘具有球型底面，当油缸垂直置放于球面或锥面底座上时，油缸可在底座上任意方向自由摆动。

它的作用是在启闭深孔平面闸门时，油缸的轴线可作微小摆动，以补偿安装误差和门糟偏差。

这种形式一般为单作用式，多用于启闭快速事故闸门。

摆动式又分为垂直摆动式和水平摆动式两种，一般都是双向作用液压启闭机。

垂直摆动式用于启闭弧形闸门。

水平摆动式用来启闭人字闸门。

固定式是在油缸的中部设有法兰，固定安装在基础机架上，它只适合起吊平面闸门。

二、液压启闭机的特点

液压启闭机由于采用了液压传动启闭闸门，所以与其他机械传动启闭机相比有以下特点：

1、液压启闭机机械部件少，结构简单、紧凑、重量轻、所占空间小，易于布置。

2、由于采用静压原理，利用较小的动力可得到很大作用力，所以它的启闭容量大。

3、由于传动介质是液体，所以液压启闭机工作平稳，缓冲性能好。

4、油液充满油路系统，元件润滑良好，磨损、腐蚀都极小，寿命长。

5、液压启闭机维修保养简单，主要是保持油液的清洁，所以运行安全可靠。

6、由于采用标准液压元件，所以易于实现标准化、系列化，而且与电器配合，易于实现自动化。

7、油缸需要专用机床锻造加工，机加工精度高，相应造价也较高，启闭速度小，油液容易泄漏，工作效率低，矿物油液易于着火，对防火要求高等。

8、多机共用一套供油系统时，单机动作时，将影响其他机组的动作。

三、液压启闭机的基本组成

液压启闭机具有液压传动的基本构成：

即动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件组成。

1、动力元件

把机械能转化成液体压力能的装置，常见的是液压泵。

2、执行元件

把液体压力能转化成机械能的装置，一般常见的形式是液压缸和液压马达。

3、控制元件

对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。

这类元件主要包括各类控制阀或者由各种阀构成的组合装置。

这些元件的不同组合组成了能完成不同功能的液压系统。

4、辅助元件

指以上三种组成部分以外的其它装置，如各种管接件、油管、油箱、过滤器、蓄能器、压力表等，起连接、输油、贮油、过滤、贮存压力能和测量等作用。

5、传动介质（液压油）

传递能量的液体介质，即各种液压工作介质。

四、液压元件

（一）、液压动力元件

1、液压泵的工作原理及特点

液压泵是一种能量转换装置，它将机械能转换为液压能，是液压传动系统中的动力元件，为系统提供压力油液。

2、齿轮泵

齿轮泵按结构不同，分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。

齿轮泵主要由泵体、泵盖、两个相互啮合转动的齿轮组成。

在泵的壳体内装有一对齿数和模数完全相同的外啮合齿轮。

齿轮两侧有端盖盖住。

由于齿轮的齿顶和壳体内表面及齿轮侧面与端盖之间间隙很小，故两个齿轮轮齿的接触线就将左右两个腔隔开，形成两个密封容积。

当齿轮转动时，右侧密封容积因相互啮合的轮齿逐渐脱开而逐渐增大，形成部分真空，油箱中的液压油被吸进右侧密封容积中，并将齿间充满油液。

随着齿轮的转动，齿间的油液被带到左侧密封容积。

左侧容积因轮齿逐渐进入啮合而不断减少，油液被挤压出去进入系统，随着齿轮连续转动，齿轮泵则连续不断的吸油和排油。

3、叶片泵

（1）、叶片泵的特点

其特点是：

结构紧凑，叶片泵的结构决定了它油压高，流量大，运转平稳，流量脉动小，噪声小，寿命较长。

。

缺点：

吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感，结构复杂，制造工艺要求比较高。

（2）、叶片泵的分类

叶片泵根据作用次数的不同，可分为单作用和双作用两种。

单作用叶片泵：

转子每转一周完成吸、排油各一次。

双作用叶片泵：

转子每转一周完成吸、排油各二次。

双作用叶片泵与单作用叶片泵相比，其流量均匀性好，转子体所受径向液压力基本平衡。

双作用叶片泵一般为定量泵；单作用叶片泵一般为变量泵。

（3）、叶片泵的工作原理

单作用叶片泵，它是由定子、转子、叶片、配流盘、传动轴和端盖等主要零件组成。

插图1

定子为空心圆柱体，两侧加工有进、出油孔。

转子为圆柱体，在周围上均匀分布有转子槽，在槽内装有叶片，叶片可在槽中滑动，带有叶片的转子装在定子圆柱孔内。

转子和定子的两侧装有配流盘。

配流盘上分别加工有吸、排油窗口。

转子和定子的中心不重合，即存在偏心距。

转子转动时，在离心力以及通入叶片根部压力油的作用下，叶片顶部紧贴在定子内表面上，于是定子内表面、转子外表面、叶片及配流盘之间就形成了密封容积。

当转子转动时，在离心力的作用下，右半部的叶片逐渐向外伸出并紧贴定子内表面滑动，于是右侧的密封容积逐渐增大，产生真空，这样油液通过吸油孔和配油盘上窗口进入右侧的密封容积。

这就是单作用叶片泵的吸油过程。

在左半部的叶片被表面作用逐渐缩进转子槽内，使左侧的密封容积逐渐缩小，密封区中的高压液体通过配流盘另一窗口和排油口被压出而进入系统。

这就是单作用叶片泵的排油过程。

双作用叶片泵的工作原理与单作用叶片泵相似，所不同的，双作用叶片泵的转子和定子中心重合。

定子表面为近似椭圆。

配流盘上有四个配油窗口而形成四个密封容积。

这样转子每转一圈，密封容积由小变大和由大变小各两次，即完成两次吸油、排油。

4、柱塞泵

（1）、柱塞泵的原理

柱塞泵是依靠柱塞在缸体内作往复运动时产生的容积变化进行吸油和压油的。

由于柱塞和缸体都是圆柱表面，容易做到高精度的配合，密封性能好，在高压下工作仍能保持较高的容积效率和总效率。

轴向柱塞泵依靠柱塞在缸体内作往复运动，使得密封油腔容积变化而实现吸油和压油。

油缸内均布着几个柱塞孔，柱塞在柱塞孔里滑动。

当传动轴带着缸体和柱塞一起旋转时，柱塞在缸体内作往复运动，在自下而上的回转的半周内，柱塞逐渐向外伸出，使缸体内密封油腔容积增加，形成局部真空，于是油液就通过配油盘的吸油窗口a进入缸体中。

在自上而下的回转的半周内，柱塞被斜盘推着逐渐向里缩回，使缸体内密封油腔容积减少，将液体从配油盘的吸油窗口b排出去。

这样缸体每旋转一周，完成一次吸油和一次压油。

柱塞泵的压力通常在16MPa以上

（2）、柱塞泵分类

柱塞泵的形式很多。

柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。

轴向柱塞泵的结构与径向柱塞泵的结构的主要区别在于柱塞的安装方向。

径向柱塞泵的柱塞中心线垂直于转轴轴线。

柱塞泵按配流方式的不同，可分为斜盘式（直轴式）和斜轴式。

（3）、柱塞泵的结构

斜盘式轴向柱塞泵为是由主体部分和变量机构两部分组成。

典型主体结构主要由斜盘、柱塞、缸体、配油盘和传动轴等组成。

变量机构是由转动手轮，使丝杠转动，带动变量活塞作用轴向移动，通过轴销使斜盘倾角改变，达到变量的目的。

这种变量机构结构简单，但操纵不轻便，且不能在工作过程中变量。

径向柱塞泵主要由转子、定子、柱塞、配油轴组成。

（4）、柱塞泵的优点

1）参数高：

额定压力高，转速高，泵的驱动功率大

2）效率高，容积效率为95％左右，总效率为90％左右

3）寿命长

4）变量方便，形式多

5）单位功率的重量轻

6）柱塞泵主要零件均受压应力，材料强度性能可得以充分利用

（5）、柱塞泵的缺点

1）结构较复杂，零件数较多，

2）自吸性差,

3）制造工艺要求较高，成本较贵，

4）油液对的污染较敏感，要求较高的过滤精度，对使用和维护要求较高。

柱塞泵被广泛用于高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合，得到广泛的应用。

插图2

2、液压执行元件

（二）、液压执行元件

1、分类

液压执行元件－将液体的液压能转换为机械能的转换装置。

液压执行元件可分为液压马达和液压缸两大类。

2、液压马达

液压马达是做旋转运动的执行元件。

在液压系统中，液压马达把液体的压力能转变成马达轴上的转矩输出，把输入液压马达的液流流量转变成马达轴的转速运动。

而且它输出的角位移是无限的。

需要指出的是，液压马达是用来驱动外负载做功的，只有当外负载转距存在时，液压泵进入液压马达的压力油在能建立起压力，液压马达才能产生相当的转距去克服它，所以液压马达的转距是随着负载转距变化而变化的。

插图3

插图4

插图5

3、液压缸

液压缸－液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。

液压缸的输入量是流体的流量和压力，输出的是直线运动速度和力。

液压缸的活塞能完成直线往复运动，输出的直线位移是有限的。

摆动液压缸：

实现往复摆动，输出角速度。

液压缸按结构的不同，可分为活塞式、柱塞式和伸缩式等形式。

（1）、单作用柱塞式液压缸

结构：

它是由缸筒、柱塞、导向套、密封圈、缸盖等组成。

其特点是柱塞较粗，受力条件好，而且柱塞在缸筒内与缸壁不接触，两者无配合要求，因而只需对柱塞表面进行精加工即可，缸筒内孔不必进行精加工，而且表面粗糙度要求也不高。

可见柱塞式液压缸的制造工艺性较好，故行程特别长的单作用液压缸多采用柱塞式结构。

另外为减轻重量，柱塞往往做成空心的。

工作原理：

当压力油从液压缸进口进入柱塞缸底腔后，液体压力均匀作用在柱塞底面上，柱塞产生推力，并以一定速度向外伸出。

若柱塞底腔卸压，则柱塞在自重或弹簧力的外力作用下缩回。

由于液压力只能推动柱塞朝一个方向运动，因此这种液压缸属于单作用液压缸。

（2）、单杆活塞式液压缸

结构：

它由缸底、缸筒、缸盖、活塞和活塞杆等组成。

其进、出液口的布置视安装方式而定。

工作时可以缸筒固定，活塞杆驱动负载；也可以活塞杆固定，缸筒驱动负载。

工作原理：

在缸筒固定的情况下，当A口进液，B口回液时，活塞杆伸出；当B口进液，A口回液时，活塞杆缩回。

由于液压力能推动活塞杆做正反两个方面的运动，因此这种液压缸属于双作用液压缸。

插图6

（三）、液压控制元件

1、方向控制阀

方向控制阀用来控制液压系统的油液流动方向，接通或断开油路，从而控制执行机构的启动、停止或改变运动方向。

分单向阀和换向阀两大类。

（1）、单向阀

普通单向阀

作用：

普通单向阀又称截回阀，用于控制油液只能沿着一个方向流动，不能反向流动。

结构：

分直通式和直角式。

阀体，阀芯（分钢球式和锥阀式）、弹簧。

插图7

液控单向阀

作用：

它比普通单向阀增加了一个控制油口K。

当控制油口K无压力油通入时，起到普通单向阀作用；当控制油口K通入压力油时，进出油口接通，油液可以反向流动，不起单向阀作用。

结构：

分不带卸荷阀芯的简式液控单向阀和带卸荷阀芯的卸荷液控单向阀。

液控单向阀由阀体，阀芯、弹簧、控制活塞等组成。

插图8

2、换向阀

换向阀是利用改变阀芯与阀体的相对位置不同来变换各主油口的通断关系，切断或变换油流方向，从而实现对执行元件方向的控制。

（1）、分类

换向阀按阀芯可变位置可分二位和三位，通常用一个方框代表一个位置。

按主油口进、出油口可分为二通、三通、四通、五通等。

表达方式是在相应的位置方框内

表示油口的数目和通道的方向。

按改变阀芯位置的操纵方式，可以分为手动、机动、电磁控制、液动、电液动、比例和气动。

按结构形式，可分为滑阀式、球阀式、锥阀式。

按换向阀阀芯在阀体中的定位方式，可以分钢球定位、弹簧定位