系统建模与动力学分析液压系统

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1、液压系统在工业中广泛采用流体（液体或气体）作为传递信号和功率的最通用的介质。液体和气体基本上可由它们的相对不可压缩性，及液体可以有自由表面，而气体能充满其整个容器的性质来加以区分。液压：是指采用液体的流体系统。压力单位：压力定义为单位面积上的力。在SI单位制中压力的单位是N/m2，帕斯卡（Pa）1Pa=1N/m2，103Pa=1kPa106Pa=1MPa表压力和绝对压力:标准气压计在海平面、00C时读数是760mmHg。表压力是指相对于大气压力面测量到的压力。它是压力中在大气压力以上的部分用表来指示的压力。绝对压力是表压力与气

2、压计压力之和。工程测量中压力所表示的是表压力，而在理论计算中必须用绝对压力。液压系统：由于液压回路具有工作可靠、准确、柔性、高的功率-重量比、停止和启动快及换向平稳而精确、以及操作简单等因素，使液压回路普遍地应用于机床上、航空控制系统及类似的工作中。液压系统中的工作压力一般在10MPa---35MPa之间，特殊的应用中，工作压力可能上升到70MPa。例1：数控机床液压站（左图）。例2：应用于航空系统的液压调节器（右图）。它具有超高压、大流量的特性，可适用于多种恶劣环境。例3：液压闸门液压回路：是能够产生许多不同的运动和力的组合

3、。它包含四个基本部分，即一个储油的油箱；给液压系统输油的一个或几个泵；控制流体压力和流量的阀；把液压能转换成机械能而作功的一个或几个液压马达。液压动力单元：一个液压动力单元包含有一个油箱、过滤器、一个电动机驱动一个或一组泵，及一个控制最高压力的阀。油箱的作用是作为一液压流体源，为了保持油液清洁，油箱制成完全封闭的。过滤器、滤油器及磁铁芯是用来从液压流体中去掉外面来的颗粒。液压泵：转换机械能为液压能。可分为容积式泵和非容积式泵。容积式泵由于有可靠的内部密封阻止泄漏，因此它的输出流量不受系统中压力变化而影响。非容积式泵：由于缺少一

4、可靠的内部密封阻止泄漏，非容积式泵的输出流量随压力而变。在动力液压系统中，所有的泵几乎都是容积式的。容积式泵的四种基本类型：轴向柱塞泵。1.工作原理：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。吸油过程：柱塞伸出→V↑→p↓→吸油；排油过程：柱塞缩回→v↓→p↑→排油。*缸体转动*斜盘、配油盘不动缸体、柱塞、配油盘、斜盘*柱塞伸出低压油机械装置2.典型结构3.流量计算排量:一个密封空间:式中：d-柱塞直径D-柱塞分布圆直径δ-斜盘倾角z-柱塞数4.特点

5、及应用容积效率高，压力高。（柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小）结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;易于实现变量；构造复杂,成本高；对油液污染敏感。用于高压、高转速的场合。5.典型结构SCY14-1型轴向柱塞泵（p=32MPa）斜盘配油盘变量机构压盘缸体滑靴配油盘传动轴SCY14-1型轴向柱塞泵结构特点滑靴：降低接触应力，减小磨损。柱塞的伸出：由弹簧压紧压盘，有自吸能力。变量机构：手动变量机构。6.轴向柱塞泵的常见故障及排除方法故障现象产生原因排除方法噪声大或压力波动大1．变量柱塞因油脏或污物卡住运动不灵活2．变量机

6、构偏角太小，流量过小，内泄漏增大3．柱塞头部与滑履配合松动1．清洗或拆下配研、更换2．加大变量机构偏角，消除内泄漏3．可适当铆紧容积效率低或压力提升不高1．泵轴中心弹簧折断，使柱塞回程不够或不能回程，缸体与配流盘间密封不良2．配油盘与缸体间接合面不平或有污物卡住以及拉毛3．柱塞与缸体孔间磨损或拉伤4．变量机构失灵5．系统泄漏及其他元件故障1．更换中心弹簧2．清洗或研磨、抛光配油盘与缸体结合面3．研磨或更换有关零件，保证其配合间隙4．检查变量机构，纠正其调整误差5．逐个检查，逐一排除径向柱塞泵1.结构特点：定子不动缸体（转子）转

7、动偏心距e配油轴（不动）衬套（与缸体紧配合）2.工作原理调节e的大小——变量泵改变e的方向——双向泵密封工作腔柱塞伸出：离心力3.流量计算叶片泵工作原理：在径向槽中有可移动的叶片的一个圆柱转子在一圆形壳体内旋转。定子和转子间有偏心距。由于转子旋转，离心力迫使叶片向外，导致叶片总是与壳体的内表面接触。叶片把转子与壳体之间的面积分为两个工作腔。1—转子2—定子3—叶片当转子按图示的方向回转时，在图的右部，叶片逐渐伸出，叶片间的工作空间逐渐增大，从吸油口吸油，这是吸油腔。在图的左部，叶片被定子内壁逐渐压进槽内，工作空间逐渐缩小，将油

8、液从压油口压出，这是压油腔。在吸油腔和压油腔之间，有一段封油区，把吸油腔和压油腔隔开。排量和流量计算R为定子的内径(m);e为转子与定子之间的偏心矩(m);B为定子的宽度(m);β为相邻两个叶片间的夹角,β=2π/z;z为叶片的个数。因此，单作用叶片泵的排量为：齿轮泵工作原理