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1、液压与传动全册配套最完整液压与传动全册配套最完整 精品课件精品课件2 第一章 绪绪 论论 1 . 1 液压传动的研究对象 一、液压传动 以液压油作为工作介质，利用液体的压 力能实现能量传递。 它基于流体力学的帕斯卡原理，也称静液传动 或容积式传动。如液压泵。 二、液力传动 利用液体的动能实现能量传递。利用液体的动能实现能量传递。 它基于流体力学动量矩定理，也称动液传动。它基于流体力学动量矩定理，也称动液传动。 如水轮机，液力变矩器。如水轮机，液力变矩器。 这里仅讨论液压传动。这里仅讨论液压传动。 1.2 液压传动与控制系统的工作原理 液压千斤顶 1 . 3 液压传动的工作特性 （1）力的传递按

2、照帕斯卡原理进行。 （2）液压传动中压力取决于负载。 （3）负载的运动速度取决于流量。 （4）液压传动中的能量参数：压力 流量 p Q 一、力的传递按照帕斯卡原理进行。 小活塞底面单位面积上的压力为： 大活塞底面上的压力为： 根据流体力学中的帕斯卡原理，平衡液 体内某一点的压力等值地传递到液体各点， 因此有: 1 1 A F P 21 21 A W A F ppp 2 2 A W P 二、液压传动中压力取决于负载 只有大活塞上有了重物W（负载），小活 塞上才能施加上作用力F，并使液体受到压力， 所以负载是第一性的，压力是第二性的。即有 了负载，并且作用力足够大，液体才受到压力， 压力的大小取决

3、于负载。 三、负载的运动速度取决于流量 液压传动中传递运动时，速度传递按 照容积变化相等的原则进行。 为流量，负载（重物 ）的运动速度 取决于进入大液压缸的流量 。 2211 LALA t L V 1 1 t L V 2 2 QVAVA 2211 Q W Q 2 V 液 压 元 件 n工作台 n液压缸 n换向阀 n节流阀 n开停阀 n溢流阀 n液压泵 n滤油器 n油箱 n油管 机 床 工 作 台 液 压 系 统 1.4 液压系统组成 1、动力元件、动力元件 泵（机械能泵（机械能 压力能）压力能） 把原动机的机械能转换成液体压力能的转换元件把原动机的机械能转换成液体压力能的转换元件 2、执行元件

4、、执行元件 缸、马达（压力能缸、马达（压力能 机械能）机械能） 把液体的液压能转换成机械能的转换元件把液体的液压能转换成机械能的转换元件 3、控制元件、控制元件 阀（控制方向、压力及流量）阀（控制方向、压力及流量） 对液压系统中油液的压力、流量或流动方向进行控制或调节的元件对液压系统中油液的压力、流量或流动方向进行控制或调节的元件 4、辅助元件、辅助元件 油箱、油管、滤油器油箱、油管、滤油器 、压力表、压力表 在系统中起储存油液、连接、滤油、测量等作用在系统中起储存油液、连接、滤油、测量等作用 用职能符号表示的液压系统图 优点： 1.在同等输出功率下，液压传动装置的体积小，重量在同等输出功率下

5、，液压传动装置的体积小，重量 轻，结构紧凑。轻，结构紧凑。 2.液压装置工作比较平稳。液压装置工作比较平稳。 3.液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可 达达1：2000），且调速性能好。），且调速性能好。 4.液压传动容易实现自动化。液压传动容易实现自动化。 5.液压装置易于实现过载保护。液压元件能自行润滑，液压装置易于实现过载保护。液压元件能自行润滑， 寿命较长。寿命较长。 6.液压元件已实现标准化、系列化和通用化，所以液液压元件已实现标准化、系列化和通用化，所以液 压系统的设计、制造和使用都比较方便。压系统的设计、制造和使用都比较方便。

6、1.5 液压传动的优缺点 缺点： 1.液压传动不能保证严格的传动比。这是由液压传动不能保证严格的传动比。这是由 于液压油的可压缩性和泄漏等因素造成的。于液压油的可压缩性和泄漏等因素造成的。 2.液压传动中，能量经过二次变换，能量损液压传动中，能量经过二次变换，能量损 失较多，系统效率较低。失较多，系统效率较低。 3.液压传动对油温的变化比较敏感（主要是液压传动对油温的变化比较敏感（主要是 粘性），系统的性能随温度的变化而改变。粘性），系统的性能随温度的变化而改变。 4.液压元件要求有较高的加工精度，以减少液压元件要求有较高的加工精度，以减少 泄漏，从而成本较高。泄漏，从而成本较高。 5.液压传

7、动出现故障时不易找出。液压传动出现故障时不易找出。 1.6 液压技术的应用 n工程机械 推土机、挖掘机、压路机 n起重运输 汽车吊、叉车、港口龙门吊 n矿山机械 凿岩机、提升机、液压支架 n建筑机械 打桩机、平地机、液压千斤顶 n农业机械 拖拉机、联合收割机 n冶金机械 压力机、轧钢机 n锻压机械 压力机、模锻机、空气锤、弯板机 n机械制造 组合机床、冲床、自动线、气动扳手 n轻工机械 打包机、注塑机 n汽车工业 汽车中的转向器、减振器、自卸汽车 n智能机械 模拟驾驶舱、机器人 挖掘机 谷物联合收割机 塑料注塑成型机 飞行模拟器 12000t液压机 民用运输船舶 民用客机 第二章 液压流体力学

8、 2 . 1 油液的主要物理性质 石油型 机械油 汽轮机油 液压油 难燃型 水-乙二醇液 磷酸酯液 水包油 油包水 乳化液 合成型 一、种类 二、 液压油主要物理性质液压油主要物理性质 1.1.密度密度 均质液体中单位体积所具有的质量: 其中： m-液体的质量； V -液体的体积 液体的密度随温度和压力的变化而变 化，但影响很小，可以忽略。 液压油计算时取 = 900kg/m3 V m 2.2.可压缩性可压缩性 在温度不变条件下，液压油的体积将随 压力的增高而减小的性质。 （1）体积压缩系数 : 即单位压力变化下的体积相对变化量 0 1 V V p 体积变化 初始体积 压力变化 油的可压缩性很

9、小，可以忽略，认为液体 是不可压缩的。 （2）体积弹性模量）体积弹性模量K (体积压缩系数的倒数) V0一定，在同样p下， K 越大, V 越小 说明K 越大，液体的抗压能力越强 矿物油 K = (1.42.0)10 9 N/m 2 钢 K = 2.06 10 11 N/m 2 油 = 100150 钢 V pV K 0 1 3.粘性粘性 (1)(1)粘性的定义粘性的定义 液体在外力作用下流动（或有流动趋势） 时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产 生的一种内摩檫力，它使液体各层间的运动速 度不等，这种现象叫做液体的粘性。 静止液体不呈现粘性 粘性示意图 n下板固定 n上板以u0运动 nA点

10、：u = 0 B点：u = u0 n两板之间液流速度 逐渐减小 （2 2）牛顿内摩擦定律）牛顿内摩擦定律 A A B B 式中： Ff 液体流动时，相邻液体层间的内摩擦力 粘性系数，与液体的种类和温度有关 A 液层接触面积 du /dy速度梯度 dy du AFf 两液层的速度差 两液层间的距离 静止液体 du0 不呈现粘性 牛顿内摩擦定律 dy du A F f 切应力: (3)(3)粘度粘度 三种表示方法： 2) 运动粘度 单位：Pa.S（帕秒） 单位：m2/s dy du A F f 1) 动力粘度 3) 条件粘度 1）动力粘度 dy du AFf 单位：单位：帕斯卡.秒（Pa.s） 泊

11、（P）1P=1dyn.s.cm-2 1Pa.s = 10 P = 103cP 动力粘度物理意义：动力粘度物理意义：液体在单位速度梯度下流动 时单位面积上产生的内摩擦力 dy du dy du A Ff / 2）运动粘度 机械油的牌号：表示这种油在40时以mm2/s为 单位的运动粘度的平均值。 例如YAN32中YA是普通液压油，N32表示40时 油的平均运动粘度为32 mm2/s。 运动粘度单位： 1 m2 2/s = 104 St = 106 cSt (=106 mm2/s) 拖(cm2/s) 厘拖(mm2/s) 3)相对粘度(恩氏粘度) 2 1 t t E t 式中：t1 油流出的时间 t2

12、20OC蒸馏水流出时间 1005020 ,EEE 恩氏粘度与运动粘度的换算关系恩氏粘度与运动粘度的换算关系 6 10) 31. 6 31. 7( t t E E 通常以通常以20、50、100OC作为标准测定温度，作为标准测定温度，记为：记为： 200ml =2. 8mm 恩氏粘度计 (4) (4) 粘度与压力的关系粘度与压力的关系 压力对粘度的影响不大，一般情况下，特 别是压力较低时，可不考虑。 (5) 粘度与温度的关系粘度与温度的关系 影响： 大，阻力大，能耗 小，油变稀，泄漏 限制油温：T，加冷却器 T，加热器 T p 粘温图 4.其他性质 稳定性 (热、氧化、水解、剪切） 抗泡沫性 防

13、锈性 相容性（金属、密封、涂料） 通过添加剂控制 三、对液压油的要求 1.合适的粘度，粘温性好 2.润滑性能好 3.杂质少 4.相容性好 5.稳定性好 6.抗泡性好、防锈性好 7.凝点低,闪点、燃点高 8.无公害、成本低 四、 液压油液的选择和使用 1.1.液压油液的选择液压油液的选择 （1）优先考虑粘性 =11.5 41.3 cSt 即 20、30、40号机械油 （2）按工作压力 p 高，选大； p 低，选小 （3）按环境温度 T 高，选大； T 低，选小 （4）按运动速度 v 高，选小； v 低，选大 （5）其他 环境 （污染、抗燃） 经济（价格、使用寿命） 特殊要求（精密机床、野外工作的

14、工程机械） 2.2.的使用液压油的使用液压油 （1）控制油温 （2）防止污染 （3）定期抽检、定期更换 （4）油箱储油充分 （5）确保密封 五、 液压介质的污染与控制 1.液压系统中多数故障与液压介质受污染有关 2.污染源： 1、液压管道及液压元件的污物 2、环境（空气中杂质） 3、元件磨损和元件老化 4、液压油本身污染 作业1. 20时。水的动力粘度1.008103 Pa.s，密 度1000 kg/m3，求在该温度下水的运动粘度。 2.已知图中小活塞的面积A110cm 2，大活塞的面 积A2=100cm2，管道的截面积A32cm2。试计算； (1)若使W10104N的重物抬起，应在小活塞 上

15、施加的力F? (2)当小活塞以v11m/min的速度向下移动时， 求大活塞上升的速度v2，管道中液体的流速v3。 作业 2 . 2 流体的静力学 静止液体：液体内质点间无相对运动、不呈现黏 性的液体 流体静力学是研究平衡流体流体静力学是研究平衡流体（包括：流体对 地球无相对运动和流体对运动容器无相对运动） 的力学规律及其应用的力学规律及其应用。 由于平衡流体之间无相对运动，流体的粘性 不起作用。所以，流体静力学中所得出的结论， 对于理想流体和粘性流体都适用。理论不需要实 验修正。 一、静压力及其性质 按作用方式，平衡流体上的作用力有： 1.静压力的定义 。 表面力按其作用方向可分为两种：沿表面

16、内法线方向沿表面内法线方向 的压力、沿表面切向的摩擦力的压力、沿表面切向的摩擦力。 对于处于平衡状态的流体，切向摩擦力为零，只 有沿受压面内法线方向的流体静压力。 )(lim 0 Pa dA dF A F p A 静压力（简称压力）：指液体处于相对静止时， 单位面积上所受的法向作用力。 如果法向力均匀地作用在面积上，压力表示为： 由流体的特性知，流体在平衡状态时只要有切应力作用， 流体就会变形，引起流体质点间的相对运动，破坏流体的平衡。 流体还不能承受拉力。所以，流体在平衡状态下只能承受垂直 并指向作用面的压力 二、液体静力学基本方程二、液体静力学基本方程 重力场中连续、均质、不可压缩流体的静

17、压 强基本方程式：ghpzzgpp 000 )( 流体静压强基本方程式表明： （1）静止液体内任一点处的压力为液面压力和液 柱重力所产生的压力之和。 （2）静止液体内的压力随着深度h呈直线规律分布。 （3）深度相同处各点的压力都相等。 等压面：压力相同点组成的面叫作等压面 在重力作用下静止液体中的等压面是水平面水平面。 真空度真空度:当压力比当地大气压低时，流体压力与 当地大气压的差值称为真空度。 三、压力的表示方法及单位三、压力的表示方法及单位 以当地大气压为计算标准表示的压力。 也称为计示压强、表压强也称为计示压强、表压强 相对压力：相对压力： ghp 绝对压力：绝对压力： ghpp a

18、以绝对真空为起点表示的压力。 1. 1. 压力的表示方法压力的表示方法 p 绝对压强 表压强 真空度 ppa ppa 时： 绝对压强绝对压强= =当地大气压当地大气压- -真空度真空度 真空度真空度= =当地大气压当地大气压- -绝对压力绝对压力 当ppa 时： n2 2、 静压强的计量单位静压强的计量单位 （1）压力单位：压力单位：Pa（N/m2）、bar 、MPa 1 bar=101 bar=105 5 Pa Pa0.1 MPa 0.1 MPa （2）液柱高单位：液柱高单位：测压计常以水或水银作为工作介质， 压力常 以水柱高度（mH2O），或毫米汞 柱（mmHg）表示。 （3）大气压单位：

19、大气压单位：以1标准大气压（1 atm）为单 位表示。 1 1 atmatm =1.013 =1.013* *10105 5PaPa=10.33 mH=10.33 mH2 2O O =760 mmHg1bar0.1MPa =760 mmHg1bar0.1MPa 四、帕斯卡原理 在密闭容器内，施加于静止液体上 的压力将以相等的数值传递到液体各点， 这就是静压传递原理，即帕斯卡原理。 n五、静压力对固体壁面的总作用力 1.1.固体壁面为平面时：固体壁面为平面时： 作用在平面上压力的方向互相平行，总 作用力F等于静压力p与承压面积A的乘积。 即：FpA 2.2.固体壁面为曲面时固体壁面为曲面时 积分

20、后得 ： 总作用力F为： 当承压面积为曲面时，作用在曲面上的压 力的方向均垂直于曲面。这时可将曲面分成若 干微小面积dA，作用在微小面积上的力为： dFpdA 将dF分解为x、y两个方向的力，即： dFxpdAsinpdAx dFypdAcospdAy 结论：结论： 静压力作用在曲面上的力在某一方向 上的分力等于压力与曲面在该方向投影面 积的乘积。 一、基本概念基本概念 1.理想液体和实际液体 理想液体：理想液体：既无粘性，又无压缩性的假想液体。 实际液体：实际液体：既有粘性，又有压缩性的真实液体。 2. 定常流动和非定常流动 定常流动：定常流动：液体的运动参数只随位置变化，与时 间无关。也称

21、恒定流动。 非定常流动：非定常流动：液体的运动参数不仅随位置变化， 而且与时间有关。也称非恒定流动。 3.一维流动 一维流动：液体整个地作线形流动。 2.3 2.3 流体动力学流体动力学 举例： 4. 流线、流束、过流截面流线、流束、过流截面 流线：流线：某一瞬时液流中标志其各处质点运动状 态的曲线，在流线上各点的瞬时速度方向与该 点的切线方向重合。 流线的性质：流线的性质： l稳定流动时，流线形状不随时间变化。 l流线不能相交，也不能转折。 l流线是连续光滑的曲线。 通流截面：通流截面：流束中与所有流线正交的截面。 流线彼此平行的流动称为平行流动； 流线间的夹角很小，或流线的曲率半径很大的流

22、 动称为缓变流动缓变流动（相反情况便是急变流动）。 前两者的通流截面均认为是平面，急变流动的过 流截面是曲面。 流束：流束：面积A上所有各点的流线的集合。 流束内外流线均不能穿越流束表面。 面积A无限小时的流束，称为微小流束微小流束。 5.流量和平均流速流量和平均流速 流量：流量：单位时间内通过流束过流截面的液体体积。 平均流速：平均流速：流量与通流截面之比。 vAq A udAq A q A udA v A 单位时间内流入控制体积的质量单位时间内流入控制体积的质量 ： 单位时间内流出控制体积的质量单位时间内流出控制体积的质量 ： 二、液体流动的连续性方程液体流动的连续性方程 连续性方程是质量

23、守恒规律在流体力学中的表现。连续性方程是质量守恒规律在流体力学中的表现。 设：不可压缩流体在非断面管中作定常流动。 对于稳定流动，不可压缩液体，对于稳定流动，不可压缩液体，为常数：为常数： 过流断面1和2的面积分别为A1和A2，平均 流速分别为V1和V2， 11111 AvQQ m1 22222 AvQQ m2 constAvAvQ 2211 在定常流动中，流过各截面的不可压缩液 体的流量是相等的，而且液体的平均流速与管 道的过流截面积成反比。 constAvAvQ 2211 说明：说明： 在一维流动的情况下， 根据牛顿第二定律，有： 三、液体流动的伯努利方程液体流动的伯努利方程 1. 理想液

24、体一元定常流动的运动微分方程理想液体一元定常流动的运动微分方程 伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的表示伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的表示 tlfu, l dAdlagdAdldAdpppdAcos)( dl dz cosdt t u dl l u du t u l u u dt du a l 0 t u 定常流动 整理得理想液体一元定常流动的运动微分方运动微分方 程程，也叫欧拉方程欧拉方程。 0 1 ududpgdz 将欧拉方程两边同乘以ds，并从截面1积分到截面2 两边同除以g，移项整理得 2.理想液体的伯努利方程理想液体的伯努利方程 对于稳定流动稳定流动， 故上式变为 理想液体

25、微小流束理想液体微小流束的伯努利方程。 Z:Z:单位重量液体所具有的位能，称为比位能单位重量液体所具有的位能，称为比位能( (位置水头位置水头) )。 P/P/ g g : :单位重量液体所具有的压力能，称为比压能（压单位重量液体所具有的压力能，称为比压能（压 力水头）。力水头）。 u2/2g:u2/2g:单位重量液体所具有的动能，称为比动能（速度单位重量液体所具有的动能，称为比动能（速度 水头）。水头）。 Z+ P/Z+ P/ g g + u2/2g : + u2/2g :单位重量液体所具有的总能量，称为单位重量液体所具有的总能量，称为 总比能（总水头）。总比能（总水头）。 方程的物理（能量

26、）意义物理（能量）意义： 能量意义：能量意义： 管内作定常流动定常流动的理想液体理想液体，在任意截面上， 液体的总比能保持不变，但比位能、比压能、比动 能可以相互转换。 -单位重量实际液体在微小流束中从截 面1流到截面2，因粘性而损耗的能量。 3. 实际液体流速的伯努实际液体流速的伯努 利方程利方程 n若所选截面为缓变流截面缓变流截面， n以平均流速v代替实际流速u， 动能修正系数动能修正系数实际动能/平均动能，即 n用平均能量损失代替实际能量损失，即令 实际液体总流的伯努利方程实际液体总流的伯努利方程 方程的适用条件方程的适用条件： l定常流动，不可压缩液体； l质量力只有重力； l所取截面

27、为缓变流截面； l流量沿流程保持不变； l层流时2，紊流时 1； l没有机械能加入。 (1) 选水平基准面选水平基准面 管子轴心、已知数多、未知数少 (2) 选缓变流断面选缓变流断面 直管段、大容器自由表面、较小截面出口的管嘴、 已知数多、未知数少 (3) 在缓变流断面上选点在缓变流断面上选点 (4) 按照液体流动方向列写伯努利方程按照液体流动方向列写伯努利方程 方程两边压力基准要统一 未知数多于方程个数时，应列其他辅助方程求解未知数多于方程个数时，应列其他辅助方程求解 解题步骤：解题步骤： 泵从油箱吸油，泵的输出流量Q25L/min ，吸油 管直径d30mm，设滤网及管道内总的压降为 0.0

28、3MPa，油液的密度880kg/m3，要保证泵的 进口真空度不大于0.0336MPa，试求泵的安装高 度？ 例题：例题： 动量定律指出：作用在物体上的力的大小等于物体 在力作用方向上的动量变化率，即 四、四、动量方程动量方程 由于液体做定常流动，控制体积内在dt时间内 控制体积中液体质量的动量变化，为两微小单元II- II1和I-I1液体的动量之差，而在I1-II1之间所围液体的 动量没有变化。 IIIIIIIII vmvmmvd 11 IvIIv dtvqdtvq IvIIv vqvq dt mvd F 用平均流速代替实际流速。 动量修正系数动量修正系数平均动量/实际动量，即 层流时层流时4

29、/34/3，紊流时，紊流时1 1。 IvIIv vqvq dt mvd F IIIv vvq dt mvd F 12 注：液体对壁面作用力的大小与注：液体对壁面作用力的大小与F F相同，但相同，但 方向与方向与F F相反。相反。 1雷诺实验 2.4 2.4 液体流动时的压力损失液体流动时的压力损失 一、液体的流态液体的流态 2流态流态 液体质点互不干扰，流动呈线性或层液体质点互不干扰，流动呈线性或层 状，平行于管道轴线，没有横向运动。状，平行于管道轴线，没有横向运动。 液体质点的运动杂乱无章，除沿管道液体质点的运动杂乱无章，除沿管道 轴线运动外，还有剧烈的横向运动。轴线运动外，还有剧烈的横向运

30、动。 层流层流： 紊流紊流： 3 3雷诺数雷诺数： 液流由层流转变为紊流的雷诺数称为 临界雷诺数Rer ， 光滑的金属圆管， Rer2320 Re Rer 紊流紊流 DH通流截面的水力直径水力直径， A通流截面积， 湿周 HH e vDvD R 4非圆形截面的管道的雷诺数非圆形截面的管道的雷诺数 A D H 4 液压油在光滑的钢管中流动，运动粘度液压油在光滑的钢管中流动，运动粘度 30301010 6 6 m2 2/s，钢管内径 ，钢管内径d20mm，临界雷，临界雷 诺数诺数Re2000，求流态变为紊流时管内液流，求流态变为紊流时管内液流 的流量？的流量？ 解：解： 1通流截面上流速的分布规律

31、 管内流速在半径方向上按抛物线规律分布， 最大流速umax发生在轴心上 二、直管中的层流 2流量流量 3平均流速平均流速 4动能修正系数和动量修正系数动能修正系数和动量修正系数 层流时层流时 2 2 , ,4/3=1.334/3=1.33 p l d p l R rdruq R 1288 2 4 0 4 p l d A Q v 32 2 max 2 1 uv p l d p l R rdruQ R 1288 2 4 0 4 1紊流的脉动现象紊流的脉动现象 2时均化原则时均化原则 时均紊流视为稳定流动或准稳定流动。时均紊流视为稳定流动或准稳定流动。 3.通流截面上速度分布规律通流截面上速度分布规

32、律 水力光滑管、水力粗糙管水力光滑管、水力粗糙管 4动能修正系数和动量修正系数紊流运动动能修正系数和动量修正系数紊流运动 =1， =1 T udt u T 0 三、直管中的紊流三、直管中的紊流 沿程压力损失沿程压力损失：液体在等径直管中流动时，因摩擦而产液体在等径直管中流动时，因摩擦而产 生的损失。生的损失。 局部压力损失：局部压力损失：由于管道的截面突然变化，液流方向改由于管道的截面突然变化，液流方向改 变或其它形式的液流阻力而引起的损失。变或其它形式的液流阻力而引起的损失。 1 1沿程压力损失沿程压力损失 或或 沿程阻力系数沿程阻力系数 g v d l g p h l l 2 2 2 2

33、v d l p l 四、压力损四、压力损 失失 沿程阻力系数的确定（与流态等因素有关）沿程阻力系数的确定（与流态等因素有关） 层流时理论值，层流时理论值，64/Re； n层流时液压油在金属管道中流动，层流时液压油在金属管道中流动，75/Re； n紊流时，紊流时， f（Re，/d)/d) 3000 Re 4L/d 4的孔。的孔。 可以写成可以写成: : 比较比较( (1)1)薄壁小孔常作为节流器，流量对油温变化薄壁小孔常作为节流器，流量对油温变化 不敏不敏 感；细长孔流量对油温变化敏感，粘度变化。感；细长孔流量对油温变化敏感，粘度变化。 (2)(2)负载变化，引起压力变化，在相同的负载变化，引起

34、压力变化，在相同的PP时，薄壁时，薄壁 小孔结构流量变化比细长孔小，从而速度稳定。小孔结构流量变化比细长孔小，从而速度稳定。 p l d Q 128 4 pKAQ m pKAQ 2 2细长孔细长孔 1 1平行平板缝隙平行平板缝隙 取一微元体积取一微元体积 pdy+(+d)dx=(p+dp)dy+dx 二、缝隙液流特性二、缝隙液流特性 bh v l pbh Q 212 0 3 h ubdyQ 0 整理并积分得整理并积分得: 压差流动：压差流动：平行平板间没有相对运动时，通过的 液流纯由压差引起。 剪切流动：剪切流动：平行平板两端不存在压差时，通过的 液流纯由平板运动引起。 bh v l pbh

35、Q 212 0 3 2同心环形缝隙同心环形缝隙 当h/r 1，构成闭死容，构成闭死容 积积Vb Vb由大由大小，小，p， 油液发热，轴承油液发热，轴承 磨损。磨损。 Vb由小由小大，大，p ， 汽蚀、噪声、振动、汽蚀、噪声、振动、 金属表面剥蚀。金属表面剥蚀。 二、外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题二、外啮合齿轮泵结构上存在的几个问题 1. 困油现象 2) 危害：影响工作危害：影响工作 、缩短寿命、缩短寿命 3) 措施：开卸荷槽措施：开卸荷槽 原则：原则： Vb由大由大小小 ，与压油腔相通，与压油腔相通 Vb由小由小大大 ，与吸油腔相通，与吸油腔相通 保证吸、压保证吸、压 油腔始终不通油腔始终不

36、通 吸吸压压 2. 泄漏问题 1) 泄漏途径：轴向间隙 80% ql 径向间隙 15% ql 啮合处 5% ql 2) 危害：v 3) 防泄措施： a) 减小轴向间隙 b) 轴向间隙补偿装置 浮动侧板 浮动轴套 防泄措施： b) 轴向间隙补偿装置 浮动侧板 浮动轴套 a) a) 减小轴向间隙减小轴向间隙 小流量：间隙小流量：间隙 0.025-0.04 mm 大流量：间隙大流量：间隙 0.04-0.06 mm 3. 径向力不平衡 1）原因：径向液压力分布不均 啮合力 2）危害：轴承磨损、刮壳。 3）措施：缩小压油口，增加径 向间隙。 压油口缩小后， 安装时注意不能反转。 三、齿轮泵优缺点和用途三

37、、齿轮泵优缺点和用途 优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠， 自吸性能好，对油液污染不敏感，便于 制造、维修。 缺点：效率低，流量脉动大，噪声高。 用途：工程机械、机床低压系统。 四、内啮合齿轮泵四、内啮合齿轮泵 1. 渐开线齿轮泵 特点特点: : n结构紧凑，尺寸结构紧凑，尺寸 小，重量轻小，重量轻 n流量脉动小，噪流量脉动小，噪 声小。声小。 2. 摆线齿轮泵（转子泵） 特点: n结构简单，体积小 n重叠系数大，传动平稳 n吸油条件好 n脉动小，噪声小 n齿形复杂，加工精度要 求高，造价高。 应用：机床低压系统 五、齿轮泵的常见故障及排除方法五、齿轮泵的常见故障及排除方法 故障现象故障

38、现象产产 生生 原原 因因排排 除除 方方 法法 噪声大噪声大 1吸油管接头、泵体与泵盖的接合面、堵头和泵 轴密封圈等处密封不良，有空气被吸入 2泵盖螺钉松动 3泵与联轴器不同心或松动 4齿轮齿形精度太低或接触不良 5齿轮轴向间隙过小 6齿轮内孔与端面垂直度或泵盖上两孔平行度超 差 7泵盖修磨后，两卸荷槽距离增大， 产生困油 8滚针轴承等零件损坏 9装配不良，如主轴转一周有时轻时重现象 1用涂脂法查出泄漏处。用密封胶涂敷 管接头并拧紧；修磨泵体与泵盖结合 面保证平面度不超过0.005mm；用环 氧树脂黏结剂涂敷堵头配合面再压进； 更换密封圈 2适当拧紧 3重新安装，使其同心，紧固连接件 4更换

39、齿轮或研磨修整 5配磨齿轮、泵体和泵盖 6检查并修复有关零件 7修整卸荷槽，保证两槽距离 8拆检，更换损坏件 9拆检，重装调整 流量不足或流量不足或 压力不压力不 能升高能升高 1齿轮端面与泵盖接合面严重拉伤， 使轴向间隙过大 2径向不平衡力使齿轮轴变形碰擦泵体，增大径 向间隙 3泵盖螺钉过松 4中、高压泵弓形密封圈破坏、或侧板磨损严重 1修磨齿轮及泵盖端面，并清除齿形上 毛刺 2校正或更换齿轮轴 3适当拧紧 4更换零件 过热过热 1轴向间隙与径向间隙过小 2侧板和轴套与齿轮端面严重摩擦 1检测泵体、齿轮，重配间隙 2修理或更换侧板和轴套 3-4 叶片泵叶片泵 优点：输出流量 均匀、脉动小、噪

40、声低、 体积小。 缺点：自吸性能差、对油液污染敏感、结 构较复杂。 分类分类 单作用单作用 双作用双作用 每转排油一次每转排油一次 每转排油两次每转排油两次 一、单作用叶片泵一、单作用叶片泵 1. 结构：转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。转子、定子、叶片、配油盘、壳体、端盖等。 特点：特点： 定子和转定子和转 子偏心；子偏心； 定子内曲定子内曲 线是圆；线是圆； 配油盘有配油盘有 二个月牙形二个月牙形 窗口。窗口。 叶片靠离叶片靠离 心力伸出。心力伸出。 2. 工作原理 n密封工作腔（转子、定子、叶片、配油盘组成） n吸油过程：叶片伸出V p 吸油； n排油过程：叶片缩回V p 排油。

41、n旋转一周，完成一次吸油，一次排油单作用泵 n径向力不平衡非平衡式叶片泵 （一个吸油区，一个排油区） 3. 流量计算和流量脉动 1) 流量计算： 2 2 1 RA 21 VVV breRbBOABOAV 2 1 )( 2 1 )( 22 1 1111 breRbBOABOAV 2 1 )( 2 1 )( 22 2 2222 bb beReR beReRV Re2Re4 2 1 )Re2()Re2( 2 1 )() 2 1 2222 22 （ z 2 式中：式中：b b - - 叶叶 片宽度片宽度 e e 偏偏 心距心距 D D - - 定定 子内径子内径 排排 量量 ： 流量：流量： v nb

42、eDQ2 beDV2 D R bz z b zVVRe4 Re4 z b b z V Re42 Re2 2) 流量脉动 流量脉动：流量脉动： 2 2 5 25. 1 z z 奇数叶片奇数叶片 偶数叶片偶数叶片 结论：结论：z,. 奇数比偶数时奇数比偶数时小。小。 一般取一般取z = 13、15片片 二、双作用叶片泵二、双作用叶片泵 定子和转子同心； 定子内曲线由四段圆弧 和四段过渡曲线组成； 配油盘上有四个月牙形 窗口。 1. 1. 结构特点：结构特点： 2. 工作原理 n旋转一周，完成二次吸油，二次排油双作用泵 n径向力平衡平衡式叶片泵 （两个吸油区，两个排油区） 3. 流量计算和流量脉动

43、v nsz rR rRbq cos )(2 22 其中：其中：b - - 叶片叶片 宽度宽度 R - - 定子定子 长轴半径长轴半径 r - - 定子定子 短轴半径短轴半径 叶片叶片 倾角倾角 s 叶片叶片 厚度厚度 2) 2) 流量脉流量脉 动：动： 0 1 1）流量）流量 ： 一般取一般取 z = 12、16片片 (取取4的倍数）的倍数） 吸吸压压 理论上每一瞬间密封容积的变化一理论上每一瞬间密封容积的变化一 样，样， 制造时长、短径圆弧很难保证同心。制造时长、短径圆弧很难保证同心。 4.典型结构及结构特征 5. 结构特点 1）叶片倾角 T = N sin (- ) sin (- ) si

44、n T T 作用作用：减小切向分力，减轻叶片和槽的磨损，避免卡死。：减小切向分力，减轻叶片和槽的磨损，避免卡死。 一般取一般取 = = 1014 O O YB YB 型叶片泵取型叶片泵取 = =13 O O 双作用叶片泵前倾，单作用叶片后倾。双作用叶片泵前倾，单作用叶片后倾。 叶片倾斜放置的泵不能反转叶片倾斜放置的泵不能反转 受力分析：受力分析： N T P T = N sin 压力角压力角 T sin , , sin, T 危害危害：叶片和槽磨损，卡死。：叶片和槽磨损，卡死。 措施措施：沿旋转方向前倾：沿旋转方向前倾角角 前倾前倾角后：角后：N T P 压力角压力角(- ) 2) 配油盘上的

45、三角槽 原因： pV 油液倒流。 影响：流量脉动，噪声。 措施：开三角槽 作用：缓冲，避免压力突变， 减小流量脉动和噪声。 吸吸压压 1.1.结构特点结构特点: : 弹簧、反馈柱塞、 限位螺钉。 e e o o o o 2.工作原理：工作原理：靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距靠反馈力和弹簧力平衡，控制偏心距 的大小来改变流量。的大小来改变流量。 转子中心固定，转子中心固定， 定子可以水平移动定子可以水平移动 外反馈、限压外反馈、限压 三、三、限压式变量叶片泵限压式变量叶片泵 3. 流量-压力特性曲线 n调节限位螺钉，qmax 变; n改变弹簧刚度，pmax变，BC斜率变。 4. 优缺点及应用

46、n优点：功率利用合理，简化液压系统 n缺点：结构复杂，泄漏增加，m，v n应用：要求执行元件有快速、慢速和保压的 场合 四、叶片泵的常见故障及排除方法 故障故障产产 生生 原原 因因排排 除除 方方 法法 噪声大噪声大 1叶片顶部倒角太小叶片顶部倒角太小 2叶片各面不垂直叶片各面不垂直 3定子内表面被刮伤或磨损，产生定子内表面被刮伤或磨损，产生 运动噪声运动噪声 4由于修磨使配油盘上三角形卸荷由于修磨使配油盘上三角形卸荷 槽太短，不能消除困油现象槽太短，不能消除困油现象 5配油盘端面与内孔不垂直，旋转配油盘端面与内孔不垂直，旋转 时刮磨转子端面而产生噪声时刮磨转子端面而产生噪声 6泵轴与原动机

47、不同轴泵轴与原动机不同轴 1重新倒角（不小于重新倒角（不小于145）或修）或修 成圆角成圆角 2检查，修磨检查，修磨 3抛光，有的定子可翻转抛光，有的定子可翻转180使用使用 4锉修卸荷槽锉修卸荷槽 5修磨配油盘端面，保证其与内孔的修磨配油盘端面，保证其与内孔的 垂垂 直度小于直度小于0.0050.01mm 6调整连轴器，使同轴度小于调整连轴器，使同轴度小于 0.1mm 容积效容积效 率率 低低 或或 压压 力力 不不 能能 升升 高高 1个别叶片在转子槽内移动不灵活个别叶片在转子槽内移动不灵活 甚至卡住甚至卡住 2叶片装反叶片装反 3叶片顶部与定子内表面接触不良叶片顶部与定子内表面接触不良

48、4叶片与转子叶片槽配合间隙过大叶片与转子叶片槽配合间隙过大 5配油盘端面磨损配油盘端面磨损 6限压式变量泵限定压力调得太小限压式变量泵限定压力调得太小 7限压式变量泵的调压弹簧变形或限压式变量泵的调压弹簧变形或 太软太软 8变量泵的反馈缸柱塞磨损变量泵的反馈缸柱塞磨损 1检查，选配叶片或单槽研配保证间检查，选配叶片或单槽研配保证间 隙隙 2重新装配重新装配 3修磨定子内表面或更换叶片修磨定子内表面或更换叶片 4选配叶片，保证配合间隙选配叶片，保证配合间隙 5修磨或更换修磨或更换 6重新调整压力调节螺钉重新调整压力调节螺钉 7更换合适的弹簧更换合适的弹簧 8更换新柱塞更换新柱塞 3.5 柱塞泵柱

49、塞泵 n轴向式 n径向式径向式 1. 工作原理 n密封工作腔（缸体孔、柱塞底部） 由于斜盘倾斜放置，使得柱塞随缸体 转动时沿轴线作往复运动，底部密封容积 变化，实现吸油、排油。 n吸油过程：柱塞伸出Vp吸油； n排油过程：柱塞缩回vp排油。 一、轴向柱塞泵一、轴向柱塞泵 * 缸体转动缸体转动 * 斜盘、配油盘不动斜盘、配油盘不动 缸体、柱塞、配油盘、斜盘缸体、柱塞、配油盘、斜盘 * 柱塞伸出柱塞伸出 低压油低压油 机械装置机械装置 2.2.典型结构典型结构 3. 流量计算 hAV h d 4 2 tgD d V 4 2 排量排量: : ztgD d zVV 4 2 一个密封空间一个密封空间:

50、: tg D h vv zntgD d Vnq 4 2 流量流量: : 式中：式中： d - - 柱塞直柱塞直 径径 D - - 柱塞分柱塞分 布圆直径布圆直径 - - 斜盘倾角斜盘倾角 z - - 柱塞数柱塞数 tgDh q tg , q ; q 。 n改变 的大小变量泵； n改变 的方向双向泵。 流量脉动率流量脉动率： ) 2 (sin2 ) 4 (sin2 2 2 z z q z z为奇数为奇数 z z为偶数为偶数 结论：结论：柱塞数为奇数时流量脉动小，柱塞数为奇数时流量脉动小， 柱塞数越多，脉动越小。柱塞数越多，脉动越小。 一般取一般取 z = 7、9、11 v nztgD d q 4