精品中职 机械基础（汽车专业）第5章教案 液压传动.docx

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1、第5章液压传动一、教学目标1 .了解液压传动的种类。2 .熟悉各种液压传动的元件。3 .掌握各种机械传动的原理。二、课时分配4 项目共3个任务，安排6课时。三、教学重点通过本项目的学习，让学生学习了解液压传动，熟悉液压传动的工作原理,以及对于传动中各个零件的参数选择如何查找，更要掌握各种机械传动的工作回路四、教学难点1 .液压传动原理2 .液压传动元件选择3 .各种液压回路如何构成五、教学内容液压传动是以液体（通常为油液）作为工作介质，利用液体的压力来实现机械设备的运动或能量传递和控制功能的一种传动方式。由于这种传动具有明显的优点，因此，近年来得到迅速发展，在机械制造、起重、运输、矿山、建筑航

2、天等领域被广泛的应用。当前，液压传动己经成为机械工业发展的一个重要方面。5.1液压传动概述一、液压传动的工作原理如下图所示是液压千斤顶工作原理图，它是由手动柱塞泵、液压缸以及管路、管接头等构成的一个密封容器，其间充满了油液。它的工作过程分为吸油、压油和放油三个步骤。油籍吸油过程：向上提起杠杆手柄，液压泵体油腔密封容积增大而形成真空,吸油单向阀向上移动，油液进入泵体油腔，完成一次吸油动作。压油过程：压下杠杆手柄，液压泵小活塞向下移动，泵体油腔密封容积减小，油液压力升高，吸油单向阀关闭，排油单向阀开通，油进入液压缸的油腔,顶起重物G。放油过程：打开放油阀，油液在重物作用下流回油箱。通过对液压千斤顶

3、工作过程的分析可知：液压传动的工作原理是以油液作为工作介质，依靠密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传递动力。液压传动装置实质上是一种能量转换装置，它先将机械能转换为便于输送的液压能，然后又将液压能转换为机械能，以驱动工作机构完成所要求的各种动作。二、液压传动的组成组成部分元件名称HJII相应元件动力部分液压液将机械r杠杆、小活塞、液压泉、单向阀组成执行部分液压缸涮徒翻t血械加太活爪、液压缸控制部分控制阀控制F11谢K油液的压力、流ft和流动力响单向阀、放油阀辅助部分油管、油箱将动力、执行、控制三部分连接起来,组成一个系统，虺储油、过滤、输送、帝封等作用油管、油箱液压传动系统的组成及

4、各部分作用表三、液压系统的图形符号由于符号是表示元件的职能而不是结构，因此图形十分简洁。常见液压元件的图形符号，将在下文逐一介绍。四、液压传动的特点液压传动具有如下特点：1从结构上看，元件单位重量传递的功率大，结构简单，布局灵活，便于和其他传动方式联用，易实现远距离操纵和自动控制。2 .从工作性能上看，速度、扭矩、功率均可作无级调节，能迅速换向和变速，调速范围宽，动作快速性好；缺点是速比不如机械传动准确，传动效率低。3 .从维护使用上看，元件的自润滑性好，能实现系统的过载保护与保压；使用寿命长；元件易实现系列化、标准化、通用化；但对油液的质量、密封、冷却、过滤要求严格，对元件的制造精度、安装、

5、调整和维护要求较高。5.2液压元件液压系统是由液压泵、液压缸、液压控制阀及液压辅件等液压元件组成。下面将对这些元件的工作原理、图形符号、性能及应用以下介绍。一、液压泵液压泵是将电动机（或其他原动机）输出的机械能转换为液体压力能的能量转换装置。在液压系统中，液压泵是动力元件，是液压系统的重要组成部分。1 .液压泵的工作原理液压泵工作原理分为吸油和压油过程。吸油过程：偏心轮顺时针旋转，柱塞在弹簧作用下右移，泵体油腔容积增大，形成局部真空，油箱的油液在大气作用下，经吸油管顶开单向阀2进入油腔，完成吸油过程。压油过程：柱塞在弹簧作用下左移，泵体油腔容积减小，油液受挤压，压力增加，单向阀2关闭，油液经单

6、向阀1压出，完成压油过程。2 .液压泵的图形符号3.液压泵的类型按结构分，液压泵可分为齿轮泵（外啮合和内啮合）、叶片泵（单作用式和双作用式）和柱塞泵（径向和轴向）。按输油方向能否改变分，液压泵可分为单向泵和双向泵。按输出油液的流量能否调节分，液压泵可分为定量泵和变量泵。按额定压力的高低分，液压泵可分为低压泵、中压泵和高压泵。（1）齿轮泵齿轮泵主要有外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两类，常用的是外啮合齿轮泵。外啮合齿轮泵1）外啮合齿轮泵的工作原理吸油过程：当齿轮按回转时，泵的吸油腔由于齿轮的轮齿脱开啮合，使密封容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下经油管被吸入吸油腔，并充满齿间。随

7、着齿轮的回转，吸入齿间的油液被带入泵的压油腔。压油过程：由于左侧的轮齿逐渐啮合，所以密封容积不断减小，齿间的油液被压出泵外，输送到压力管路中去。当齿轮在电动机的带动下连续回转时，齿轮泵就不断地完成吸油、压油的过程，向系统供油。2）齿轮泵的应用齿轮泵只能做定量泵使用，主要用于压力小于2.5MPa的低压系统中。（2）叶片泵叶片泵分单作用式和双作用式两种。单作用式是转子每转一周完成吸、压油各一次。双作用式是转子每转一周完成吸、压油各两次。1）单作用式叶片泵单作用式叶片泵主要由泵体、转子、定子、叶片、配油盘（端盖）等组成。定子表面为圆形，转子和定子之间有偏心距e,端盖上开有吸油槽和压油槽。当转子回转时

8、，由于离心力的作用使叶片顶部紧靠在定子内壁上，这样，两相邻的叶片与定子内表面、转子外表面及两端配油盘间便构成了若干个密封容积。吸油过程：当转子按上图所示方向回转时，右边的叶片逐渐伸出，相邻两叶片间的密封容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下，经配油盘的吸油窗口吸入吸油腔，实现吸油。压油过程：左边的叶片被定子内壁逐渐压入槽内，密封容积逐渐减小，将油液经配油盘的压油窗口压出，实现压油。在吸油区和压油区之间有一段封油区将它们隔开。单作用式叶片泵输油量的大小及输油方向可调，是变量泵。2)双作用式叶片泵双作用式叶片泵的吸、压油工作原理与单作用式叶片泵相同，只是转子每转一周时，每个密封

9、容积完成吸、压油各两次。双作用式叶片泵输出油量不可改变，是定量泵。3)叶片泵的应用叶片泵适用于中压(6.3MPa)系统，主要用于机床控制，特别是双作用式叶片泵因流量脉动小，常用于精密机床控制中。(3)柱塞泵柱塞泵是利用柱塞孔在缸体内做往复运动，使密封容积发生变化而实现吸油和压油的。按柱塞排列方向的不同，分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两类。着许多柱塞孔，孔中装有柱塞，定子和转子间有偏心距。柱塞底部的油腔为密封容积。吸油过程：当转子按如图5-5所示方向回转时，柱塞在上半周内逐渐外伸,柱塞底部的密封容积逐渐增大，形成局部真空，从而通过配油轴的吸油口吸油。压油过程：柱塞在下半周内逐渐向柱塞孔中缩进，密封容

10、积逐渐减小，从而向配油轴的压油口压油。径向柱塞泵的吸、压油口互换，所以是双向变量泵。2）轴向柱塞泵轴向柱塞泵由柱塞、缸体、斜盘和配油盘等组成。斜盘轴线与缸体轴线间有交角丫。当缸体回转时，由于斜盘和弹簧的作用，迫使柱塞在缸体的柱塞孔内做往复运动。柱塞底部的油腔为密封容积。吸油过程：缸体按上图所示方向回转时，在转角（Tn范围内，柱塞外伸，密封容积逐渐增大，通过配油盘上的吸油窗口吸油。压油过程：在转角冗2冗范围内，柱塞向缸内压入，密封容积逐渐减小,通过配油盘上的压油窗口压油。如果改变斜盘的倾斜方向，则泵的吸、压油口互换，所以轴向柱塞泵也是双向变量泵。轴向柱塞泵一般用于高压、大流量及流量需要调节的液压

11、系统中，例如，矿山、冶金及工程等机械中。二、液压缸液压缸是液压传动系统中的一种执行元件，它是将液压能转变为机械能的转换装置，一般用于实现直线往复运动或摆动。液压缸按油压的作用形式可分为单作用式液压缸和双作用式液压缸。根据液压缸的结构形式，可分为活塞式液压缸、柱塞式液压缸和摆动式液压缸。1.图形符号2.工作原理如下图所示为双杆活塞式液压缸的结构和工作原理。它由缸体、两端盖、活塞、两实心活塞杆和密封圈等组成。双杆活塞式液压缸由缸体、两端盖、活塞、两实心活塞杆和密封圈等组成。当缸体固定，且左腔进油，右腔回油时，压力油推动活塞向右运动；反之，活塞向左运动。液压缸的两腔中均有活塞杆伸出，一般情况下两活塞

12、杆的直径相等（即活塞两侧油液的有效面积相等）。当供油量相等时，活塞往复运动的速度相等；当供油压力相等时，活塞向左、向右两个方向的液压推力相等。三、液压控制阀液压控制阀是液压系统的控制元件，按用途可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类，分别用来控制或调节系统中液流的方向、压力和流量,以满足执行元件的工作要求。以下为常见控制阀的图形符号溢流阀压力控制阀减压阀1.方向控制阀控制油液流动方向的阀称为方向控制阀，简称方向阀。它分为单向阀和换向阀两大类。(1)单向阀单向阀的作用是只允许油液按一个方向流动，不能反向流动。单向阀主要由阀芯、阀体及回位弹簧等组成，按阀芯结构的不同，可分为球阀式和锥阀式两

13、种。工作时，如果压力油从进油口流入，作用在阀芯上的液压作用力将克服弹簧的弹力和摩擦力将阀芯顶开，因此，油液从出油口流出；当压力油反方向流入时，液压力和弹簧力将阀芯压紧在阀座上，阀口关闭，油路不通。K(帅货可省略)如上图所示为液控单向阀，它是在普通单向阀的基础上增加了一个控制油口Ko当控制油口K不通压力油时，该阀只相当于一个普通单向阀；控制油口接压力油后，油液就可双向流动。（2）换向阀换向阀的作用是利用阀芯和阀体间相对位置的改变，来控制油液流动方向,接通或关闭油路，从而改变液压系统的工作状态。工作原理：如上图所示为三位四通阀，共有三个工作位置四个通路口。三个工作位置就是滑阀在中间以及滑阀移到左、

14、右两端时的位置，四个通路口即压力油口P、回油口0和通往执行元件两端的油口A和B。由于滑阀相对阀体作轴向移动，改变了位置，所以各油口的连接关系就改变了，这就是滑阀式换向阀的换向原理。换向阀按阀芯的可变位置数，可分为二位和三位，通常用一个方框符号代表一个位置。按主油路进、出油口的数目又可分为二通、三通、四通、五通等,表达方法是在相应位置的方框内表示油口的数目及通道的方向，见表5-5。其中箭头表示通路，一般情况下还表示液流方向，“工”和“丁”与方框的交点表示油路被阀芯堵死。根据改变阀芯位置的操纵方式不同，换向阀可分为手动、机动、电磁、液压和电液换向阀等，如下图所示。一个换向阀的完整图形符号，应具有表

15、明工作位置数、油口数和在各工作位置上油口的连通关系、操纵（控制）方式、复位方式和定位方式。三位换向阀的阀芯在阀体中有左、中、右三个位置。左、右位置是使执行元件产生不同的运动方向；而阀芯在中间位置时，利用不同形状及尺寸的阀芯结构，可以得到多种油口连接方式，除了使执行元件停止运动外，还可以具有其他一些不同的功能。因此，三位阀在中位时的油口连接关系又称为滑阀机能。常用的滑阀机能见下表。控制液压系统压力的阀称为压力控制阀。常用的压力控制阀有溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等，它们都是利用油液在阀芯上的液压作用力与弹簧力相平衡的原理来工作的。（1）溢流阀调压弹簧阀芯阀体调压螺母I溢流阀按结构类型及工作原理分为直动式（见上图）和先导式两种。直动式溢流阀主要由阀体、阀芯、调压弹簧和调压螺母组成。从进油口进入的压力油作用于阀芯的底面，使其受到向上的液压作用力F=PA（A为阀芯的有效作用面积），而弹簧力为Fs。当进油压力较小时，阀门关闭，没有油液流回油箱；当进油压力升高时，弹簧被压缩，阀芯左移，阀口开启，部分油液经回油口流回油箱，从而限制了系统压力的继续升高，并使