第二节 液压传动的定义及工作原理

第二节 液压传动的定义及工作原理

一、定义 液压传动系统是由一些功能不同的液压元件与辅助元件组成，在封闭系统中依靠运动液体的液压能（压力、流量）来进行能量传递，通过对该液体相关参数（压力、流量、方向）的调节与控制，以满足工作装置所输出的动力与动作要求(力、速度或转速、扭矩)的一种传动装置。

二、液压千斤顶的工作原理

液压传动系统的类型和应用范围十分广泛，液压千斤顶就是其中的一种应用，其工作原理如图1－1所示。千斤顶动画 液压千斤顶2

图 1-1 液压千斤顶工作原图

1-小液压缸 2-排油单向阀 3-吸油单向阀4-油箱 5-截止阀 6-大液压缸

三、磨床工作台液压传动系统的工作原理

磨床液压传动系统能实现磨床工作台的往复运动及运动过程中的换向、调速与磨削进给力的调节控制。其工作原理如图1-2a所示。

87

9

10

图 1-2a 典型液压系统原理结构示意图

1-油箱 2-过滤器 3-液压泵 4-流量控制阀 5-换向阀6、9、10、12-管道 7-液压缸 8-工作台 11溢流阀

四、液压传动中的压力、流量和液压功率

1 压力与负载的关系

在图1-1中，设缸6的活塞面积为A2，负载力为F2，缸6产生的液体压力（压强）为p2 = F2／A2。

由帕斯卡原理知，缸1的压力p1应等于缸6中的压力p2，即p1= p2＝p。

为了克服负载F2使缸6的大活塞能向上运动，作用在缸1小活塞上的力F1和压力p1与作用在缸6大活塞上的负载力F2和压力p2之间分别应有如下关系

F1=p1A1=pA1 F2=p1A2=pA2

液体的压力可以表示为

p=

F1A1

=F

2

在A1、A2一定时，负载F2越大，系统中所需要的压力p也越高，所以液压传动系统的工作压力取决于外负载。

2 速度与流量的关系

当图1-1所示的液压系统工作时，缸1中排出的液体体积必然等于进入缸6中的液体体积。设缸1活塞的位移为sl，缸6活塞的位移为s2，则有

s1A1=s2A2

A2

将上式两边同除以运动时间t，得

q1=v1A1=v2A2=q

2

此时缸6上升的速度为

v2=

q2A2

由上述可见，液压传动是靠密闭工作容腔容积变化相等的原则实现运动传递的。所以液压传动系统的运动速度快慢取决于输入其流量的大小。 3 液压功率

由图1-1可知，缸6工作时的瞬时输出功率等于速度与负载力的乘积，即

A2A2

因此，液压传动系统的液压输出功率等于系统输出流量和压力两个基本参数的乘积。

P=v2F2=

q2

F2=q2

F2

=q2p2

第五节 柱塞泵

一、柱塞泵的分类（产品图片）

1、按缸体与泵轴的相对位置关系，可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两大类。

2、按配流装置的型式可分为带间隙密封型配流副柱塞泵和阀配流装置柱塞泵两大类。 3、按排量是否可变分为定量柱塞泵和变量柱塞泵。 二、轴向柱塞泵

1

1-传动轴 2-壳体 3-斜盘 4-柱塞 5-缸体 6-配流盘

图3－35直轴式轴向柱塞泵基本结构

直轴式轴向柱塞泵基本结构如图3－35所示。

斜盘式柱塞泵原理动画图

2．排量和流量计算 泵的排量V和流量q分别为

1－转动轴2－壳体3－斜盘4－柱塞5－缸体6－配流盘

（m

3

/s）

3．典型结构及其特点

图3-36所示为国产CY系列直轴式轴向柱塞泵的结构原理图。该泵由主泵体结构和变量机构两部分组成。该泵结构特点如下

(1)采用7个柱塞，其流量不均匀系较小，结构紧凑。

(2)弹簧3一方面通过内套筒，钢珠和回程盘，将滑靴压紧在斜盘上，另一方面通过外套筒使缸体压紧在配流盘上。

(3)配流盘如图3-37所示，它由配流窗口1，密封带（R1～R2之间和R3～R4之间），环形泄油槽（R1以内及R4～R5之间）和径向泄油槽5组成。

(4)图3-35所示为点接触式柱塞结构，当工作压力较高时，柱塞与斜盘接触的挤压应力过大，造成柱塞头和斜盘工作面磨损过大、发热严重。

图3-36所示为CY系列直轴式轴向柱塞泵结构图，其采取柱塞滑靴结构改善柱塞的受力状况。如图3-38所示，当柱塞3底部受高压作用时，液压力通过柱塞将滑靴2紧压在斜盘1上，若此压力过大，

(5)形成数值不断发生变化的倾覆力矩。平衡该倾覆力矩主要依靠轴承11及配流盘上的

热楔支承。

4．变量机构（产品图片）

(1)手动变量机构 图3-36所示为手动变量泵。 (1) (2) (2) 伺服变量机构 图3-39所示

(3) 恒功率变量机构 传统的复合弹簧控制恒功率变量机构如图3-40所示。

恒功率变量机构动画图 5．通轴泵的原理及其结构特点 图3-42所示的TZ型通轴轴向柱塞泵

6．斜轴泵的原理及其结构特点

斜轴式轴向柱塞泵的结构有以下特点 (1)

(1) 由于连杆轴线与柱塞轴线的夹角θ≤2°（见图3-44），柱塞所受侧向力可以忽略，改善了柱塞磨损情况。

(2)由于柱塞受力条件较好，允许缸体有较大的倾角（一般γmax= 25°～40°），承载能力大，结构坚固，耐冲击，寿命长。

(3)由柱塞连杆传给传动轴的轴向力很大，传动轴采用向心推力圆锥滚子轴承支承形式。 (4)采用球面配流盘结构，使缸体具有自位性能，保证缸体和配流盘的密合性。

三、 径向柱塞泵

1、向柱塞泵工作原理及其组成 如图3-45所示为轴配流径向柱塞泵的工作原理图。

泵的排量V和流量q分别为

3

改变偏心距e的大小和方向，即可改

变泵输出流量的大小和方向。

2．径向柱塞泵典型结构及其特点

图3-46所示为连杆型阀式径向柱塞泵结构图。

第六节 液压泵的噪声及其控制

一般认为距离液压设备1m处的噪声在56～70db最为理想，最高极限为90db.噪声造成环境污染，使人在精神上和健康上产生不良影响。 一、液压泵噪声产生的原因

1)液压泵输出流量脉动引起输出压力脉动而产生噪声。 2)液压泵困油时产生的液压冲击而产生噪声。

3)液中混有过量的空气而导致气蚀，由气蚀产生噪声。 4)泄漏增加了泵的流量和压力的脉动从而产生噪声。 5)泵排油与吸油的互相转换产生压力冲击，从而产生噪声。

6)旋转体（如叶片泵的转子，柱塞泵的缸体等）不平衡产生振动，从而产生噪声。 7)传动轴承产生振动，从而产生噪声。 二、 降低液压泵噪声的措施

1)增加壳体壁厚和提高零部件的刚性。 2)提高零部件尺寸精度和降低表面粗糙度。

3)提高泵的装配质量。防止泄漏。

4)合理设计配流盘上配流窗口的形状。如叶片泵和柱塞泵配流盘上配流窗口边缘上的小三角槽。

5)合理设计吸油、压油的配流定时，防止困油现象产生。 6)增大吸油通道直径，使吸油通畅。

7)合理设计叶片泵定子曲线，改善叶片泵叶片顶部形状，防止产生硬冲击。 8)采用低噪声轴承。

9)在泵的排油口安装消声器。