1、-_液压传动教案-_教研室： 授课教师：课程名称 液压传动 课次主要教学内容 学时分配第一讲 液压传动概述液压传动的工作原理液压传动系统的组成液压传动的特点教学目的深入掌握液压传动基本原理、主要参数和基本组成。了解液压传动的特点。教学重点 重点掌握液压传动基本原理、主要参数和基本组成。教学难点 无教学方法 案例教学法拟留作业 见本讲教案授课总结-_液压传动是一种以液体为工作介质，以液体的压力能进行运动和动力传递的传动方式。1-1 液压传动的工作原理 为什么液压千斤顶能顶起汽车？ 简化的分析模型（1） 、力的传递分析：要顶起汽车重量 G 液体需要建立的压力： p=G/A1，其中，A1= D 24
2、要建立顶起汽车重量的压力所需的外力： F=PA2, 其中， A2= d 21由上可得： G/F=A1/A2=(D/d)2 或 F=(d/D)2 G（2） 、运动的传递分析：-_s1A1=s2A2 或 q1=v1A1=v2A2=q2=Q（3） 、能量的传递分析：GV2 = pq = FV1 （3） 、重要结论：密封容积中的液体不仅可以传递力，还可以传递运动。力的传递遵照帕斯卡原则。运动的传递遵照容积变化相等的原则。 两个重要概念压力：压力决定于负载。流量：速度取决于流量。1-2 液压系统的组成 动力元件：将机械能转换为液压能。如液压泵。 执行元件：将液压能转换为机械能。如液压缸、液压马达。 控制
3、元件：控制系统压力、流量和方向。如压力阀、流量阀、方向阀等。 辅助元件：保证系统正常工作。如油箱、过滤器、管件等。机械能 机械能液压能转换 转换-_ 传动介质：递力和运动。如液压油。1-3 液压传动的特点及应用 主要优点 传递功率大。无级调速。传动平稳。操控方便，易于实现自动控制、过载保护。标准化、系列化、通用化程度高。 主要缺点 效率较低、可能泄漏污染。工作性能易受温度变化的限制。造价较高。液压故障诊断技术要求高，液体介质污染控制较复杂。不能得到严格的传动比。 应用举例 （1） 、工程机械-_（2） 、富浪牌 4RZ-1 型联合收割机-液压式割台升降（3） 、塑料机械注塑机（4） 、飞机起落
4、架”-_思考题： 1-1 液压传动由哪五部分组成？各部分作用是什么？ 1-2 液压传动的两个重要概念是什么？-_教研室： 授课教师：课程名称 液压传动 课次主要教学内容 学时分配第二讲 液压传动的流体力学基础 液 压 油液体静力学液体动力学液体流动时的压力损失小孔流量气穴现象和液压冲击 教学目的1、重点掌握粘度的物理意义、度量单位以及影响粘性的因素。2、重点掌握静压力方程、连续性方程、伯努利方程及其应用。3、了解压力损失、流量损失、液压冲击、空穴现象产生的原因及防止措施。教学重点重点掌握粘度的物理意义、度量单位以及影响粘性的因素。重点掌握静压力方程、连续性方程、伯努利方程及其应用。教学难点 无
5、教学方法 课堂讲授与课外作业相结合。拟留作业 见本讲教案-_授课总结-_2-1 液压油液压油的功能：传递能量和信号；润滑；散热；防锈；密封摩擦副中的间隙；传输、分离和沉淀非可溶性污染物等。 液压油的物理性质（1） 、密度：单位体积液体的质量。=m/V （ kg/m3）（2） 、可压缩性：液压油体积弹性模量 （1.22）10 9Pa。其可压缩性为钢的 100170 倍的。 （3） 、粘性：液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，这种特性称为液体的粘性。 牛顿的液体内摩擦定律： F =A du/dy =du/dy 其中： 为比例常数，即动力粘度。液体的粘性用
6、动力粘度、运动粘度、相对粘度来度量。 粘性的度量（1） 、粘度：度量粘性大小的物理量。动力粘度：表征液体粘性的内摩擦系数。 =( F/A )/( du/dy ) 运动粘度： =/ ，无明确的物理意义,工程实际中常用。ISO 规定-_统一采用运动粘度来表示油液的粘度级。单位：1m 2/s=106cSt (厘斯)。我国的液压油以 40时运动粘度中心值（以 mm2/s 计）为粘度等级标号，即牌号。例如，牌号为 LHL22 的普通液压油在 40时运动粘度的中心值为 22mm2/s 。相对粘度：又称条件粘度，我国采用恩氏粘度（E） 。（2） 、粘温特性：粘度随着温度升高而显著下降的特性。（3） 、粘压特
7、性：粘度随压力升高而变大的特性。 液压油的选用和分类（1） 、对液压油液的选用和要求合适的粘度和良好的粘温特性。良好的化学稳定性。良好的润滑性能。质地纯净。对金属和密封件有良好的相容性。抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，抗锈性好。流动点和凝固点低，闪点和燃点高，经济性好。（2） 、液压油液的分类我国液压油种类多，主要分矿油型、含水型、合成型。2-2 液体静力学基础 液体静压力及其特性（1） 、液体的静压力：静止液体内某点单位面积上所受到的法向力。p=limF/A （ A0 ）若在液体的面积 A 上所受的作用力 F 为均匀分布时，静压力可为: p = F / A（2） 、液体静压力的特性：（a）
8、 、液体静压力垂直于承压面，方向为该-_面内法线方向。 （b） 、液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。（3） 、压力的表示方法及单位 绝对压力：以绝对真空为基准进行度量。相对压力：以大气压为基准进行度量。真空度：绝对压力不足于大气压力的那部分压力值。绝对压力=大气压力+相对压力真空度=大气压力-绝对压力压力单位：帕 Pa( N/m2) 1MPa10 6 Pa 液体静力学基本方程 （1） 、静压力基本方程式： （2） 、静压力基本方程式说明： 压力由两部分组成：液面压力 p0，自重形成的压力 gh。 液体内的压力与液体深度成正比。 离液面深度相同处各点的压力相等，组成等压面，为水平面。g
9、hp0-_2-3 液体动力学基础 几个基本概念理想液体：既无粘性又不可压缩的液体称为理想液体。 恒定流动：液体流动时，若液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化的流动。过流截面：液体在管道流动时，垂直于流动方向的截面称为过断流面。流量：单位时间内通过某通流截面的液体的体积。q = v A (m3 / s 或 L/min）平均流速:单位通流截面通过的流量。层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状的流动状态。紊流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动以外，还存在着剧烈的横向运动。雷诺数：判断流动状态的无量纲数。雷诺实验表明，真正决定液流流动状态的是用管内的平均流速 v、液
10、体的运动粘度、管径 d。 即： Re vd/ 。 液流紊流转变为层流时的雷诺数称临界雷诺数，记为 Rec。 连续性方程根据质量守恒定律，在 dt 时间内流入截面 A1 的质量应等于流出截面A2 的质量。v 1A1dt v 2dA2dt V1A1 q1=V2A2 q2=Q 伯努利方程（1） 、理想伯努利方程-_液体在管内作恒定流动，任取截面 1、2，有：p1+gz1+1/2v 12= p2+gz2+1/2v 22 （2） 、实际伯努利方程p1+gz1+1/2v 12= p2+gz2+1/2v 22+g hw2-4 液体流动时的压力损失 沿程压力损失液体在直管中流动的压力损失。 局部压力损失 液体
11、流经弯管、接头、截面突变、阀口及滤网等局部障碍时的压力损。 管路系统的总压力损失 2-5 小孔流量通过薄壁小孔的流量： Q CqA /2p通过细长小孔的流量：2vdlpf2vprld184p-_2-6 气穴现象和液压冲击 气穴现象在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压，原溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体中出现大量气泡的现象，称为气穴现象。 液压冲击在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。思考题： 2-1 油液的粘性指什么？常用的粘度表示方法有哪几种?说明粘度的单位。 2-2 某种液压油在温度为 50时的运动粘度为 32mm2
12、/s，密度为900kgm 3 。试求其动力粘度。 2-3 某油液的动力粘度为 4.9109Ns/m2，密度为 850kG/m3，求该油液的运动粘度为多少? 2-4 图 250 中，立式数控加工中心主轴箱自重及配重 W 为 8l04N，两个液压缸活塞直径 D=30mm，问液压缸输入压力 p 应为多少 MPa 才能平衡？-_教研室： 授课教师：课程名称 液压传动 课次主要教学内容 学时分配第三讲 液压泵与液压马达液压泵概述齿轮泵叶片泵柱塞泵液压马达6 学时教学目的掌握液压泵、液压马达的工作原理、主要性能参数、图形符号、特点等。教学重点 液压泵、液压马达的工作原理、主要性能参数。教学难点 液压泵、液
13、压马达的工作原理。教学方法 实验教学与讲授相结合。拟留作业 见本讲讲义。授课总结-_3-1 液压泵概述液压泵是一种能量转换装置，它将机械能转换为液压能。 液压泵基本工作原理（1） 、工作原理（以单柱塞泵为例）组成：偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀。柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。偏心轮旋转一转，柱塞上下往复运动一次，向下运动吸油，向上运动排油。（2） 、液压泵正常工作的必要条件 有周期性变化的密闭容积。容积由小变大吸油，由大变小压油； 具有相应的配流机构； 液压泵的主要性能参数（1） 、液压泵的压力工作压力 P：泵工作时的出口压力。大小取决于负载。额定压力 Pn：正常工作条件下按实验标准连续
14、运转的最高压力。-_（2） 、液压泵的排量、流量排量 V：液压泵每转一转理论上应排除的油液体积。常用单位为cm3/r。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。理论流量 qt：泵在单位时间内理论上排出的油液体积，qt = nV，单位为 m 3/s 或 L/min 。实际流量 q：泵在单位时间内实际排出的油液体积。q = qt - q 。额定流量 qn：泵在额定压力，额定转速下允许连续运转的流量。（3） 、泵的功率输入功率 Pr：驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率，Pr = T输出功率 P：泵输出液压功率， P= p q（4） 、泵的效率容积效率：v= q /qt =（qt - q）/qt机械效率：m =
15、T/ Tr总效率： = P / Pr= p q / T=vm（5） 、泵的转速：额定转速 n：额定压力下能连续长时间正常运转的最高转速。最低转速 nmin：正常运转允许的最低转速。 液压泵的分类及职能符号按结构形式分为：齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，螺杆泵。按排量能否变量：定量泵和变量泵。3-2 齿轮泵 外啮合齿轮泵结构和工作原理（1） 、结构组成-_（2） 、工作原理两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分，轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油，退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。V = 2z m 2 B 其中： z齿数，m齿轮模数，B齿宽 外啮合齿轮泵的结构特点（
16、1） 、困油现象与卸荷措施困油现象产生的原因：齿轮重迭系数 1，在两对轮齿同时啮合时，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积，随齿轮转动其大小发生变化。l壳体 2主动齿轮3从动齿轮 -_困油现象的危害：闭死容积由大变小时油液受挤压，导致压力冲击和油液发热，闭死容积由小变大时，会引起汽蚀和噪声。卸荷措施：在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽。使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。（2） 、泄漏与间隙补偿措施齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。端面泄漏占8085。端面间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零
17、件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。（3） 、径向力不平衡-_液压径向力的平衡措施之一：通过在盖板上开设平衡槽，使它们分别与低、高压腔相通，产生一个与液压径向力平衡的作用。平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价。 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵:渐开线齿轮泵和摆线齿轮泵。（1） 、工作原理 一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮合线分1吸油腔 2压油腔3隔板 -_割成两部分，当传动轴带动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大，为吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。（2） 、特点无困油现象，流量脉动小，噪声低。
18、3-3 叶片泵 双作用叶片泵（1） 、结构组成：定子、转子、叶片、左、右配流盘、传动轴等。（2） 、工作原理由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为四部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下紧贴定子内表面，因定子内环由两段大半径圆弧、两段小半径圆弧和四段过渡曲线组成，故有两部1定子 2转子3叶片 -_分密闭容积将减小，受挤压的油液经配流窗口排出，两部分密闭容积将增大形成真空，经配流窗口从油箱吸油。V=2B （ R 2r 2）- 2Bz (R r)/cos 其中： 为叶片厚度, 为叶片倾角。 单作用叶片泵（1） 、结构组成定子、转子、叶片、左、右配流盘、传动轴等。（2）
19、 、工作原理 由定子内环、转子外圆和左右配流盘组成的密闭工作容积被叶片分割为二部分，传动轴带动转子旋转，叶片在离心力作用下紧贴定子内表面，因定子与转子偏心，形成两个区域的密封容积，一区域密闭容积将减小，受挤压的油液经配流窗口排出，另一区域密闭容积将增大形成真空，经配流窗口从油箱吸油。排量公式 V= 2DBe（3） 、单作用叶片泵的特点可以通过改变定子的偏心距 e 来调节泵的排量和流量。叶片槽根部分别通油，叶片厚度对排量无影响。 限压式变量叶片泵（1） 、结构、原理 1定子 2转子3叶片 -_定子右边控制活塞作用着泵的出口压力油，左边作用着调压弹簧力，当FFt，定子将向偏心减小的方向移动，泵的输
20、出流量减小。调节压力调节螺钉的预压縮量，即改变特性曲线中拐点 B 的压力大小 pB，曲线 BC 沿水平方向平移。（2） 、限压式变量叶片泵特性曲线调节定子右边的最大流量调节螺钉，可以改变定子的最大偏心距emax，即改变泵的最大流量，曲线 AB 上下移动。3-4 柱塞泵柱塞泵分为径向柱塞泵，轴向柱塞泵。 径向柱塞泵（1） 、结构组成-_（2） 、工作原理 转子的中心与定子中心有一偏心距 e，缸体由原动机带动连同柱塞一起旋转，柱塞在离心力(或低压油)作用下抵紧定子内壁，当转子按图示方向旋转时，右半周的的柱塞往外滑动，柱塞底部的密封工作腔容积增大，于是通过配流轴轴向孔吸油；左半周的柱塞往里滑动，柱塞
21、孔内的密封工作腔容积减小，于是通过配流轴轴向孔压油。 轴向柱塞泵（斜盘式轴向柱塞泵为例）（1） 、结构组成斜盘式柱塞泵主要由斜盘、柱塞、缸体、配流盘及变量机构组成。 1柱塞 2转子 3衬套 4定子 5配流轴 -_（2） 、工作原理由柱塞、缸体、配流盘构成若干密封容积，缸体转动时，柱塞滑履组始终与斜盘接触，柱塞往返运动，当柱塞在某一区域缩进时密封容积减小，通过配流盘压出液压油，当柱塞在某一区域伸出时密封容积增大，通过配流盘完成吸油。排量：V = z （d 2 / 4）D tg 改变斜盘倾角可以改变泵的排量。缸体配流盘柱塞滑履组组件3-5 液压马达 概述（1） 、概述液压马达是将液体压力能转换为机
22、械能的装置,输出转矩和转速。液压马达与液压泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取-_了某些措施。（2） 、马达的分类：ns500r/min 为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达。ns500r/min 为低速液压马达：径向柱塞马达（单作用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达） 。（3） 、职能符号 特性参数（1） 、压力工作压力 P：大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值称为马达的压差 p。额定压力 Pn：能使马达连续正常运转的最高压力。（2） 、排量与流量实际流量 q：qqtq, 其中 qt 为理
23、论流量，马达在没有泄漏时，达到要求转速所需进口流量。排量 V：为 Mv等于 1 时输出轴旋转一周所需油液体积。（3） 、转速理论转速 nt：nt qt/ V 容积效率: v qt / q实际转速 n：n （q / V ） v（4） 、效率容积效率: v qt / q实际输出转矩：TTt-T 理论输出转矩：Ttp Vm/ 2机械效率：mT/Tt-_功率与总效率： Po/ PiT 2n/ p q v M 齿轮马达的工作原理。 叶片马达的工作原理 轴向柱塞马达的工作原理-_思考题：3-1 液压泵有何作用？容积式液压泵共同的工作原理是什么?3-2 简述齿轮泵，叶片泵，柱塞泵的特点。3-3 画出液压泵、液压马达的职能符号。-_教研室： 授课教师：课程名称 液压传动 课次主要教学内容 学时分配第四讲 液压缸液压缸的类型、特点和基本参数计算液压缸的典型结构教学目的掌握液压缸的类型、特点和基本参数计算；熟悉液压缸的典型结构等。教学重点 液压缸基本参数计算。教学难点 无教学方法 讨论式教学法拟留作业 见本讲讲义授课总结
