液压复习大纲.docx

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液压复习大纲

基本概念

绪论

⏹1、液压传动的定义：

以液体为介质，依靠流动着液体的压力能来传递动力的传动称为液压传动。

⏹液压传动的两个工作特性是：

压力决定于负载；速度决定于流量。

2.液压系统的五大组成部分及其作用

⏹①能源装置电机输入的回转式机械能转换为油液的压力能（压力和流量），最常见液压泵。

⏹②执行元件它是将油液的压力能转换成直线式或回转式机械能输出的能量转换装置，一般情况下，它可以是做直线运动的液压缸，也可以是做回转运动的液压马达。

⏹③调节控制元件它是控制液压系统中油液的流量、压力和流动方向的装置，即控制液体流量的流量阀（如节流阀等）、控制液体压力的压力阀（如溢流阀等）及控制液体流

⏹④辅助元件这是指除上述三项以外的其他装置，如油箱、滤油器、油管、管接头、热交换器、蓄能器等。

对保证系统可靠、稳定、持久的工作有重大作用。

⏹⑤传动介质

⏹请绘出常见液压控制元件的图形符号图。

⏹换向阀（a）液控单向阀两位两通两位三通两位四通

⏹三位四通三位五通

⏹（b）O型中位三位四通手动换向阀（弹簧自动复位）两位两通机动换向阀

⏹（c）两位三通电磁阀O型中位三位五通电磁换向阀

⏹（d）三位四通液动换向阀Y型中位三位四通电液换向阀

⏹溢流阀两位三通液控换向阀

⏹压力阀（a）直动式溢流阀先导式溢流阀

⏹（b）减压阀先导式减压阀

⏹（c）定差减压阀定比减压阀

⏹（d）直动式顺序阀直动式外控顺序阀先导式顺序阀压力继电器

⏹节流阀节流阀调速阀溢流节流阀

流体的粘性的概念

液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍其分子间的相对运动，因而产生一种内摩擦力，这一特性称作液体的粘性。

粘度μ:

单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。

在机床液压传动中，液压油有三方面的作用：

1.传递动力的介质

2.运动件间的润滑剂

3.散热

选择液压油的依据是什么？

选用液压油时首先考虑的是它的粘度。

因为粘度既与系统泄漏有关，又对功率损失有影响。

考虑因素：

工作压力的高低；

环境温度的高低；

工作部件运动速度的高低。

当系统在高压下工作若环境温度较高，或工作部件运动速度较慢时，为了减少泄漏，宜采用粘度较高的液压油。

反之，当工作压力较低，环境温度也较低，或工作部件运动速度较快时，为了减少功率损失，宜采用粘度较低的液压油。

机床液压系统中，冬季选用10#机械油，夏季采用20#机械油。

三、压力的表示方法及单位

绝对压力=相对压力+大气压力

真空度=大气压力-绝对压力

单位：

第三节流体动力学

二、流体的流动状态、雷诺数

（a）层流，指液体流动时，液体质点没有横向运动，互不混杂，呈线状或层状的流动,粘性力起主导作用.

（c）湍流，指液体流动时，液体质点有横向流动（或产生小漩涡），作混杂紊乱的流动状态,惯性力起主导作用.（紊流）

二、流量公式

（2）薄壁小孔流量公式（l/d大于4）

当小孔的通流长度与孔径d之比l/d≤0.5时称之为薄壁小孔。

液体流经薄壁小孔时，因D>>d,通流截面1-1的流速较低，流过小孔时液体质点突然加速，在惯性力作用下，流过小孔后的液流形成一个收缩截面2-2，对圆形小孔，此收缩截面离孔口的距离约为d/2，然后再扩散，这一过程，造成能量损失，并使油液发热，收缩截面面积A0和孔口截面积A的比值称为收缩系数Cc。

通常D/d较大，一般在7以上，液流为完全收缩，液流在小孔处呈湍流状态，雷诺数较大，薄壁小孔的收缩系数Cc取0.61～0.63，速度系数Cv取0.97～0.98,这时Cd＝0.61～0.62；当不完全收缩时，Cd≈0.7～0.8。

油液流经薄壁小孔的流量q与小孔前后压差的平方根成正比，摩擦阻力作用极小，流量受粘度影响也很小，因而油温变化对流量影响也很小，并不易堵塞。

适用与流量控制阀。

（2）细长小孔流量公式（l/d大于4）

加工方便，适合于固定节流孔用。

m为由孔口形状决定的指数，薄壁小孔m＝0.5；细长孔m＝1

K为孔口的形状系数，薄壁小孔；

细长孔

式（1-51）在分析不同孔口的流量及其特性时经常用到。

§1-5液压冲击及空穴现象

一、液压冲击

在液压系统中，管路内流动的液体常常会因很快地换向和阀门的突然关闭，在管路内形成一个很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。

液压冲击会引起振动和噪声，导致密封装置、管路和元件的损坏。

有时还会使某些元件产生误动作，影响系统正常工作。

1、管路内阀门迅速关闭时的液压冲击

2、运动部件制动时产生的液压冲击

二、空穴现象

在大气压下正常溶解于油液中的空气，当压力低于大气压时，就成为过饱和状态，在一定的温度下，如压力降低到某一值时，过饱和的空气将从油液中分离出来形成气泡，这一压力值称为该温度下的空气分离压。

当液压油在某温度下的压力低于某一数值时，油液本身迅速汽化，产生大量蒸汽气泡，这时的压力低于液压油在该温度下的饱和蒸汽压。

一般来说，液压油的饱和蒸汽压相当小，比空气分离压小得多，因此，要使液压油不产生大量气泡，它的压力最低不得低于液压油所在温度下的空气分离压。

⏹动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元件。

液压系统是以液压作为向系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将原动机输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种能量转换装置。

⏹掌握液压泵的工作原理和基本结构。

液压泵分类

⏹容积式液压泵排油的理论流量取决于液压泵的有关几何尺寸和转速，而与排油压力无关，但排油压力要影响泵的内泄漏和油液的压缩量，从而影响泵的实际输出流量，

⏹液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定量泵和变量泵两类；

⏹按结构形式可分为齿轮式、叶片式、和柱塞式三大类。

液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵

2.液压泵的特点

（1）具有若干个密封且又可以周期性变化空间。

液压泵的输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，

（2）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。

这是容积式液压泵能吸入油液的外部条件。

因此为保证液压泵能正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用密闭的充压油箱。

（3）具有相应的配流机构，将吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。

1、泄漏齿轮端面和端盖轴向间隙

间隙过大，泄漏量增多，容积效率降低。

间隙过小，机械摩擦过大，机械效率降低。

2、困油

油液受挤压，齿轮和轴承受到很大的径向力。

容积增大，局部真空，气体分解，气穴现象。

⏹两个啮合点A、B处于节点两侧的对称位置时，如图2-4b所示，这时封闭容积减至最小。

由于油液的可压缩性很小，当封闭空间的容积减小时，被困的油液受挤压，压力急剧上升，油液从零件接合面的缝隙中强行挤出，使齿轮和轴承受到很大的径向力。

⏹当齿轮继续旋转，这个封闭容积又逐渐增大到如图2-4c所示的最大位置，容积增大时又会造成局部真空，使油液中溶解的气体分离，产生气穴现象，这些都将使齿轮泵产生强烈的噪声。

泄荷槽

3、径向液压作用力的不平衡

使轴弯曲，齿顶与壳体产生接触，同时加速轴承的磨损，降低轴承的寿命。

缩小压油口的办法，使压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围内，同时适当增大径向间隙。

第三章液压执行元件

学习重点和学习目标

液压执行元件是将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置，它包括液压缸和液压马达。

液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元件，而把输出直线运动（其中包括输出摆动运动）的液压执行元件称为液压缸。

3-1液压缸的类型和特点

3-1液压缸的类型和特点

差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大，正好利用这一点，可使在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度，这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力滑台和其它机械设备的快速运动中。

四、缓冲装置

当液压缸所驱动的工作部件质量较大，移动速度较快时，由于具有动量大，致使在行程终了时，活塞与端盖发生撞击，造成液压冲击和噪声，甚至严重影响工作精度和引起整修系统及元件的损坏，它的工作原理即当活塞行程到终点而接近缸盖时，增大液压缸回油阻力，使活塞减速，从而防止活塞撞击缸盖。

间隙式缓冲装置活塞上的凸台和凹腔之间的环状间隙δ中挤压出去，使回油腔滑调腔中的压力升高而形成缓冲压力，使活塞速度减慢。

结构简单，缓冲压力不可调节。

1、节流阀2、单向阀

可调节流缓冲装置，由于凸台和凹腔间的间隙较小（有时用一○形密封圈挡油），回油腔中的油液经针状节流阀流出，在回油腔中形成缓冲压力，调整节流阀开口的大小，改变缓冲压力的大小，因此适用范围较广。

可变节流缓冲装置，活塞与缸盖间的油液须经活塞上的轴向三角槽流出，在回油腔中形成缓冲压力。

这种缓冲装置在缓冲过程中能自动改变其节流口大小（随着活塞运动速度的降低而相应关小了流口），因而使缓冲作用均匀，冲击压力小，制动位置精度高。

第四章控制阀

§4-1概述

⏹阀在液压系统中起控制调节作用。

⏹分为：

方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。

方向控制阀

换向阀中阀芯相对而言于阀体的运动需要有外力操纵来实现。

图4-5换向阀操纵方式符号

§4-3压力控制阀

这类阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作的。

在液压系统中，控制液体压力的阀（溢流阀、减压阀等）和控制执行元件及电气元件等在某一调定压力下动作的阀（顺序阀、压力继电器等），这些阀通称为压力控制阀。

一、溢流阀

溢流阀的作用

1、维持定压常用于节流调速系统中，和流量控制阀配合使用，保持系统的压力基本恒定。

如图，溢流阀2并联于系统中，进入液压缸4的流量由节流阀3调节。

由于定量泵1的流量大于液压缸4所需的流量，油压升高，将溢流阀2打开，多余的油液经溢流阀2流回油箱。

2、用于过载保护一般称为安全阀。

如图所示的变量泵调速系统。

在正常工作时，安全阀2关闭，不溢流，只有在系统发生故障压力升至安全阀的调整时，阀口才打开，使变量泵排出的油液经阀2流回油箱，以保证液压系统的安全。

直动式溢流阀

依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力等相平衡，以控制阀芯的启闭动作，

1-螺帽

2-弹簧

3-阀芯 

二、减压阀

⏹减压阀是使出口压力（二次压力）低于进口压力（一次压力）的一种压力控制阀。

⏹作用是用来减低液压系统中某一回路的油液压力，使用一个油源能同时提供两个或几个不同压力的输出。

⏹根据减压阀所控制的压力不同，它可分为定值输出减压阀、定差减压阀和定比减压阀。

先导减压阀与先导溢流阀的主要区别

⏹

（1）减压阀保持出口压力基本不变，而溢流阀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，而溢流阀进出油口不通。

⏹ （3）减压阀感应出口油的压力，溢流阀感应进口油的压力变化。

三、顺序阀

⏹顺序阀是利用油路中的压力的变化来控制阀门启闭，以实现各工作部件依次顺序动作的液压部件。

⏹1）直控式顺序阀

⏹2）液控式顺序阀

前者一般用于低压系统，后者用于中高系统。

顺序阀和溢流阀区别

顺序阀和溢流阀的结构基本相似，不同的只是顺序阀的出油口通向系统的另一压力油路，而溢流阀的出油口通油箱。

由于顺序阀的进、出油口均为压力油，所以它的泄油口L必须单独外接油箱。

四、压力继电器

压力继电器是将液压讯号转变为电讯号的一种讯号转换元件，当油液压力达到压力继电器的调定压力时，即发出电信号，以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等元件动作，或关闭电动机，使系统停止工作，起安全保护作用等。

从压力继电器下端进油口通入的油液压力达到调定压力值时，推动柱塞1上移，此位移通过杠杆2放大后推动开关4动作，改变弹簧3的压缩量即可以调节压力继电器的动作压力。

§4-4流量控制阀

⏹流量控制阀是在一定的压差下依靠改变通流截面的大小来改变液阻，从而控制通过流量的多少，以改变执行机构（液压缸或液压马达）运动速度的液压元件。

三、调速阀

在节流阀2前面串联一个定差减压阀1。

P1由溢流阀决定，P2由液压缸负载决定。

油液经减压阀将压力降到P2，节流阀的出口压力P3经通道a作用到减压阀的上腔b,阀芯在弹簧力,P2和P3作用下处于平衡位置。

二、容积调速回路

Ø容积调速回路是用改变泵或马达来实现的排量来实现调速的。

优点是没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温升小，适用于高速、大功率调速系统。

缺点是变量泵和变量马达的结构较复杂，成本较高。

Ø根据油路的循环方式，容积调速回路可以分为开式回路或闭式回路。

Ø开式回路中液压泵从油箱吸油，液压执行元件的回油直接回油箱。

Ø闭式回路中，执行元件的回油直接与泵的吸油腔相连.

1、变量泵和定量执行元件的容积调速回路

图a的执行元件为液压缸。

图b的执行元件为液压马达，该回路为闭式回路，溢流阀3起安全作用，为了补充泵和液压马达的泄漏，增加了补油泵2和溢流阀4，溢流阀4用来调节补油泵的补油压力，同时置换部分已发热的油液，降低系统的温升。

2、定量泵和变量液压马达组成的容积调速回路

3、变量泵和变量液压马达组成的容积调速回路

双向变量泵和双向变量马达的容积调速回路。

是上述两种调速回路的组合，由于泵和马达的排量均可改变，故扩大了调速范围，并扩大了液压马达转距和功率输出的选择余地。

6、8用于使辅助泵4能双向补油

7、9使安全阀3在两个方向都能起过载保护作用

先将液压马达的排量调为最大（使马达能获得最大输出转距），然后改变泵的输油量，当变量泵的排量由小变大，液压马达转速随之升高，输出功率线性增加，此时液压马达处于恒转距状态；若要进一步加大马达转速，可将变量马达的排量由大变小，输出转距随之降低，泵则处于最大功率输出状态不变，液压马达亦处于恒功率输出状态。