礦山機(jī)械教案.doc

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3.流體粘性的度量 不同的流體，其粘性一般也不同。粘性的大小用粘度表示，粘度通常有動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度三種度量方法。 （1）動(dòng)力粘度 動(dòng)力粘度是表征流體動(dòng)力特性的粘度，表征流體抵抗變形的能力，用μ表示。由公式（1-5）可得 （1-6） μ的法定單位是Pa·s或N·s/m2。 （2）運(yùn)動(dòng)粘度 （1-7） 運(yùn)動(dòng)粘度的法定單位是m2/s、mm2/s。我國(guó)用40℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度（mm2/s）值表示潤(rùn)滑油的牌號(hào)。例如，32號(hào)L-HH液壓油，就是指這種油在40℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度為32 mm2/s。 （3）相對(duì)粘度 恩氏粘度是把加熱并保持恒定溫度（一般為50℃）的200 cm3被測(cè)液體，靠自重從恩氏粘度計(jì)中流出需要的時(shí)間，與同體積20℃蒸餾水從該恩氏粘度計(jì)中流出的時(shí)間t（約為51s）的比值，用°E表示。 　　　　（1-8） 恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度的換算關(guān)系： t 　　　　　 ?。?-9） 上式中的t和°Et，分別為試驗(yàn)溫度為t時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度和恩氏粘度。t的單位為mm2/s。 4．壓力、溫度對(duì)流體粘性的影響 溫度升高時(shí)，液體分子之間的內(nèi)聚力減弱，而液體的粘性主要是由液體分子之間的內(nèi)聚力引起的。氣體則相反，溫度升高時(shí)，氣體的粘性增大。因?yàn)椋瑲怏w分子之間的距離較大，其粘性主要是由氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)使分子之間產(chǎn)生碰撞引起的，溫度越高，氣體分子的熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子之間的碰撞加劇，粘性增大。 課程名稱 礦山機(jī)械 班 級(jí) 教學(xué)時(shí)間 章節(jié) 教材頁(yè)數(shù) 課型 講授 教 學(xué) 目 的 與 要 求 教 學(xué) 內(nèi) 容 提 要 使 用 教 具 布 置 作 業(yè) 教學(xué)講義首頁(yè) 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 第二節(jié) 流體靜力學(xué) 一、流體靜壓力及其特征 （一）流體靜壓力 （1-10） （1-11） （二）流體靜壓力的特性 流體靜壓力有兩個(gè)重要特性。 （1）流體靜壓力的作用方向總是沿作用面的內(nèi)法線方向，即垂直指向作用面。 （2）靜止流體內(nèi)任一點(diǎn)各方向的靜壓力均相等。說(shuō)明在靜止流體中，任一點(diǎn)的流體靜 二、流體靜力學(xué)基本方程 （1-12） 公式（1-12）為流體靜力學(xué)基本方程式。 在靜止液體中，由壓力相等各點(diǎn)組成的面稱為等壓面。在靜止、同種、連續(xù)的流體中，水平面就是等壓面，如果不能同時(shí)滿足這三個(gè)條件，水平面就不是等壓面。 三、流體靜壓力的度量 （一）靜壓力的計(jì)算基準(zhǔn) 壓力的計(jì)算基準(zhǔn)有兩種：一是以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)，二是以大氣壓力為基準(zhǔn)。 絕對(duì)壓力：以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)（零點(diǎn)）算起的壓力稱為絕對(duì)壓力，用p表示。 相對(duì)壓力：以大氣壓力pa為基準(zhǔn)（零點(diǎn)）算起的壓力稱為相對(duì)壓力，用pb表示。 絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力和大氣壓力三者之間的關(guān)系為： =+ （1-13） =∣-∣=- （1-14） （二）靜壓力的度量單位 1．應(yīng)力單位 ２．液柱高度 ３．大氣壓?jiǎn)挝挥脴?biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）或工程大氣壓（at）表示。 1 atm = 101325Pa =10.33mH2O = 760mmHg。 1 at = 98100Pa=10mH2O = 735mmHg。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 （三）液柱式測(cè)壓計(jì) 常用的測(cè)壓計(jì)有液柱式、彈簧金屬式、電測(cè)式三種。 （四）金屬測(cè)壓計(jì) 金屬測(cè)壓計(jì)共有兩種：彈簧式和薄膜式。 在使用壓力計(jì)時(shí)，為了保證讀數(shù)和儀表的安全可靠，使用壓力通常不宜到達(dá)壓力表測(cè)量上限的2/3以上；但是，為了減少讀數(shù)誤差，使用壓力也不宜小于測(cè)量上限上的1/3。這點(diǎn)，是選擇壓力表量程的依據(jù)。 四、流體靜壓力的傳遞（帕斯卡定律） 由流體靜力學(xué)基本方程式p= p0+γh可知，p0與γh無(wú)關(guān)，屬于表面力。p0會(huì)等值傳遞到液體內(nèi)的各點(diǎn)上，使任意一點(diǎn)的壓力發(fā)生相應(yīng)的改變。由此可知，靜止液體表面上的壓力變化將等值傳遞到液體中的任意點(diǎn)。這就是靜壓力的等值傳遞規(guī)律，也稱帕斯卡定律。 第三節(jié) 流體動(dòng)力學(xué) 流體動(dòng)力學(xué)是研究流體運(yùn)動(dòng)時(shí)的力學(xué)規(guī)律及這些規(guī)律在工程上的應(yīng)用。 一、基本概念 （一）穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流 流體質(zhì)點(diǎn)在流經(jīng)某一空間坐標(biāo)點(diǎn)時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)要素不隨時(shí)間改變稱這種運(yùn)動(dòng)為穩(wěn)定流。否則稱之為非穩(wěn)定流。 （二）過(guò)流斷面 過(guò)流斷面是指與流體流動(dòng)方向垂直的橫斷面，用符號(hào)A表示，單位m2。 （三）流量與斷面平均流速 圖1-11 連續(xù)方程式的推證 二、流體流動(dòng)的連續(xù)性方程 流體的連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的一種應(yīng)用型式。如圖1-11所示，在單位時(shí)間內(nèi)流入斷面1-1的流體質(zhì)量應(yīng)等于流出斷面2-2的流體質(zhì)量。即 兩邊同除ρ得 （1-20） 或 式（1-20）稱為連續(xù)性方程式。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 三、流體的能量方程（伯努利方程） （一）能量方程的推導(dǎo) 根據(jù)動(dòng)能定理，外力在dt時(shí)間內(nèi)所做的功等于該時(shí)間段的動(dòng)能的增量。 壓力所做的功： 重力所做的功： 動(dòng)能的增量： 所以 += 整理并移項(xiàng)得 （1-21）上式為理想流體的能量方程，即理想流體的伯努利方程式。對(duì)于實(shí)際流體，由于粘性的存在，流動(dòng)中必然產(chǎn)生摩擦阻力，消耗一部分能量。另外以斷面平均流速代替實(shí)際流速計(jì)算動(dòng)能時(shí)，需乘以修正因素α，如果用hw表示單位重力流體從一斷面流到另一斷面的能量損失，則實(shí)際流體總流的能量方程為 （1-22）式中 動(dòng)能修正因素α近似等于1。 （二）能量方程式的意義 從物理學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，能量方程式中的各項(xiàng)表示流體的某種能量，其單位是焦耳/牛頓（J/N），或米（m）。 如果用E1和E2分別表示兩個(gè)斷面的總能量，則公式可寫成 E1= E2+hw 可見(jiàn)，E1> E2。這說(shuō)明流體總是從高能量的斷面流向低能量斷面。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 （三）能量方程的應(yīng)用條件 （1）流體的流動(dòng)必須是穩(wěn)定流。實(shí)際上穩(wěn)定流很少，但只要各運(yùn)動(dòng)要素變化較小，或者在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)平均值是穩(wěn)定不變的，便可視為穩(wěn)定流； （2）流體不可壓縮。適用于壓縮性很小的液體，也適用于無(wú)壓縮性或壓縮性很小的氣體； （3）所選的兩過(guò)流斷面為緩變流； （4）兩斷面間沒(méi)有能量輸入或輸出。如果有能量輸入或輸出，能量方程應(yīng)寫為： 式中 ——單位重力流體獲得或失去的能量，單位m。 （5）所選兩斷面之間應(yīng)沒(méi)有分流或合流情況，即符合連續(xù)性方程，Q=常數(shù)； （6）兩斷面的壓力可取為絕對(duì)壓力，亦可取為相對(duì)壓力，但二者的基準(zhǔn)應(yīng)統(tǒng)一。 （四）能量方程應(yīng)用舉例 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 第四節(jié) 流動(dòng)狀態(tài)與能量損失 一、流體的流動(dòng)狀態(tài) 雷諾通過(guò)大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：流體流動(dòng)時(shí)存在層流和紊流兩種不同的狀態(tài)，并產(chǎn)生不同的能量損失。 圖1-16為雷諾實(shí)驗(yàn)裝置，主要由水箱B、液杯K及其上閥門L、玻璃管C及其上的兩根細(xì)玻璃管1與2和閥門D、量杯E等組成。 圖1-16 雷諾實(shí)驗(yàn)裝置 由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鲿r(shí)的流速稱為下臨界流速，用vk表示。實(shí)踐證明，>vk。通常把下臨界流速vk作為判別流態(tài)的界限。 （1-23） Rek≤2320 層流 Rek>2320 紊流 二、能量損失 能量損失有兩種形式，一是沿程阻力損失，二是局部阻力損失。 1．沿程阻力損失 ，m （1-24） 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 2．局部阻力損失 （1-28） 3．流體流動(dòng)的總能量損失 管路系統(tǒng)中的總能量損失等于沿程阻力損失與局部阻力損失之和，即 （1-29） 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 第五節(jié) 水擊與氣蝕現(xiàn)象 一、水擊現(xiàn)象 液體壓力在瞬間突然升高現(xiàn)象稱為水擊。水擊所產(chǎn)生的增壓波和減壓波交替進(jìn)行，對(duì)管壁或閥門的作用有如錘擊一樣，故又稱為水錘。 二、氣蝕現(xiàn)象 壓力降低到有氣泡形成的現(xiàn)象統(tǒng)稱為氣穴現(xiàn)象。因氣穴現(xiàn)象而產(chǎn)生的機(jī)械剝蝕和化學(xué)腐蝕現(xiàn)象稱為氣蝕現(xiàn)象。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 第二章 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ) 重點(diǎn)：液壓傳動(dòng)的工作原理；液壓元件的結(jié)構(gòu)原理；液壓元件的職能符號(hào) 難點(diǎn)：液壓元件的職能符號(hào) 方法：掛圖講解液壓元件的結(jié)構(gòu)原理；作圖講解液壓元件的職能符號(hào) 第一節(jié) 概述 一、液壓傳動(dòng)的工作原理 液壓傳動(dòng)的定義：液壓傳動(dòng)是利用液體的壓力能傳遞能量的一種傳動(dòng)方式。 其工作原理是：液壓泵將輸入的機(jī)械能變?yōu)橐簤耗?，?jīng)密封的管道傳遞給液壓缸（或液壓馬達(dá)），再轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出，帶動(dòng)工作機(jī)構(gòu)做功。通過(guò)對(duì)液體的方向、壓力和流量的控制，可使工作機(jī)構(gòu)獲得所需的運(yùn)動(dòng)形式。由于能量的轉(zhuǎn)換是通過(guò)密封工作容積的變化實(shí)現(xiàn)的，故又稱容積式液壓傳動(dòng)。 二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 1．能源裝置。 它是供給液壓系統(tǒng)壓力油，把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的裝置。最常見(jiàn)的形式是液壓泵。 2．執(zhí)行裝置。 它是把液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。其形式有作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，有作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)，它們又稱為液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。 3．控制調(diào)節(jié)裝置。 它是對(duì)系統(tǒng)中的壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開(kāi)停閥等。 4．輔助裝置。 上述三部分之外的其他裝置，例如油箱，濾油器，油管等。它們對(duì)保證系統(tǒng)正常工作是必不可少的。 5．工作液體 它是傳遞能量的載體，也是液壓元件的潤(rùn)滑劑。 三、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖的圖形符號(hào) ? “液壓系統(tǒng)圖圖形符號(hào)(GB786—76)”。我國(guó)制訂的液壓系統(tǒng)圖圖形符號(hào)(GB786—76)中，對(duì)于這些圖形符號(hào)有以下幾條基本規(guī)定。 （1）符號(hào)只表示元件的職能，連接系統(tǒng)的通路，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)，也不表示元件在機(jī)器中的實(shí)際安裝位置。 （2）元件符號(hào)內(nèi)的油液流動(dòng)方向用箭頭表示，線段兩端都有箭頭的，表示流動(dòng)方向可逆。 （3）符號(hào)均以元件的靜止位置或中間零位置表示，當(dāng)系統(tǒng)的動(dòng)作另有說(shuō)明時(shí)，可作例外。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 四、液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)和基本參數(shù) （一）力比例關(guān)系 在液壓傳動(dòng)中工作壓力取決于負(fù)載,而與流入的液體多少無(wú)關(guān)。注意:負(fù)載包括有效負(fù)載、無(wú)效負(fù)載(如摩擦力)以及液體的流動(dòng)阻力等。 （二) 運(yùn)動(dòng)關(guān)系 基本特征之二: 運(yùn)動(dòng)速度(或轉(zhuǎn)速)的傳遞是按照"容積變化相等"的原則進(jìn)行的。 （三) 功率關(guān)系 P=Fv=Wv=pQ 總結(jié)上述: 在液壓傳動(dòng)中壓力p和流量Q是最基本最重要的兩個(gè)參數(shù)。 五、液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 第二節(jié) 液壓泵 一、液壓泵的工作原理及特點(diǎn) 圖2-4 液壓泵工作原理圖 （一）液壓泵的工作原理 （二）液壓泵的特點(diǎn) （1）具有若干個(gè)密封且又可以周期性變化空間。 （2）具有相應(yīng)的配流機(jī)構(gòu)，將吸油腔和排液腔隔開(kāi) （3）油箱內(nèi)液體的絕對(duì)壓力必須恒等于或大于大氣壓力。 液壓泵按其在單位時(shí)間內(nèi)所能輸出的油液的體積是否可調(diào)節(jié)而分為定量泵和變量泵兩類；按結(jié)構(gòu)形式可分為齒輪式、葉片式和柱塞式三大類。 （二）液壓泵的主要性能參數(shù) 二、 齒輪泵 按結(jié)構(gòu)不同,齒輪泵分為外嚙合齒輪泵和內(nèi)嚙合齒輪泵 （一）齒輪泵的工作原理和結(jié)構(gòu) 圖2-5 外嚙合型齒輪泵工作原理 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 （二）齒輪泵存在的問(wèn)題 齒輪泵存在三個(gè)共性問(wèn)題，即困油現(xiàn)象、徑向不平衡力和間隙泄漏。 1．齒輪泵的困油現(xiàn)象 困油現(xiàn)象是指液壓泵中的閉死容積，在某一段時(shí)間內(nèi)，既不和吸油腔相通，也不和排油腔相通，而其大小卻在起變化，造成其內(nèi)液體壓力急劇上升或降低的現(xiàn)象。 ? 2．?齒輪泵的徑向不平衡力 3．?齒輪泵的間隙泄漏 在齒輪泵工作時(shí)，存在三處可能產(chǎn)生內(nèi)泄漏的部位，即軸向間隙、徑向間隙、嚙合處的齒面間隙。這使得壓力液體從排液腔向吸液腔泄漏。 三、葉片泵 根據(jù)各密封工作容積在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周吸、排油液次數(shù)的不同，葉片泵分為兩類，即完成一次吸、排油液的單作用葉片泵和完成兩次吸、排油液的雙作用葉片泵 （一）單作用葉片泵 1．單作用葉片泵的工作原理 單作用葉片泵的工作原理如圖2-10所示，單作用葉片泵由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3、配油盤和端蓋等組成。定子具有圓柱形內(nèi)表面，定子和轉(zhuǎn)子間有偏心距。葉片裝在轉(zhuǎn)子槽中，并可在槽內(nèi)滑動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時(shí)，由于離心力的作用，使葉片緊靠在定子內(nèi)壁，這樣在定子、轉(zhuǎn)子、葉片和兩側(cè)配油盤間就形成若干個(gè)密封的工作空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示的方向回轉(zhuǎn)時(shí)，在圖的右部，葉片逐漸伸出，葉片間的工作空間逐漸增大，從吸油口吸油，這是吸油腔。在圖的左部，葉片被定子內(nèi)壁逐漸壓進(jìn)槽內(nèi)，工作空間逐漸縮小，將油液從壓油口壓出，這是壓油腔，在吸油腔和壓油腔之間，有一段封油區(qū)，把吸油腔和壓油腔隔開(kāi)，這種葉片泵在轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)工作空間完成一次吸油和壓油，因此稱為單作用葉片泵。轉(zhuǎn)子不停地旋轉(zhuǎn)，泵就不斷地吸油和排油。 圖中所示e為轉(zhuǎn)子與定子之間的偏心矩，若改變偏心距的大小，則可以調(diào)節(jié)泵的排量，所以單作用式葉片泵通常作為變量泵使用，變量方式有手動(dòng)和自動(dòng)調(diào)節(jié)兩種。 2．單作用葉片泵的特點(diǎn) （1）改變定子和轉(zhuǎn)子之間的偏心便可改變流量。偏心反向時(shí),吸油壓油方向也相反; （2）處在壓油腔的葉片頂部受到壓力油的作用,該作用要把葉片推入轉(zhuǎn)子槽內(nèi)。為了使葉片頂部可靠地和定子內(nèi)表面相接觸，壓油腔一側(cè)的葉片底部要通過(guò)特殊的溝槽和壓油腔相通。吸油腔一側(cè)的葉片底部要和吸油腔相通,這里的葉片僅靠離心力的作用頂在定子內(nèi)表面上; （3）由于轉(zhuǎn)子受到不平衡的徑向液壓作用力,所以這種泵一般不宜用于高壓。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 （4）為了更有利于葉片在慣性力作用下向外伸出，而使葉片有一個(gè)與旋轉(zhuǎn)方向相反的傾斜角，稱后傾角，一般為24°。 圖2-10 單作用葉片泵的工作原理 （二）雙作用葉片泵 1．雙作用葉片泵的工作原理 雙作用葉片泵的工作原理如圖2-11所示,泵也是由定子1、轉(zhuǎn)子2、葉片3和配油盤(圖中未畫出)等組成。轉(zhuǎn)子和定子中心重合,定子內(nèi)表面近似為橢圓柱形,該橢圓形由兩段長(zhǎng)半徑R、兩段短半徑r和四段過(guò)渡曲線所組成。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),葉片在離心力和根部壓力油(建壓后)的作用下,在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)作徑向移動(dòng)而壓向定子內(nèi)表面,由葉片、定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外表面和兩側(cè)配油盤間形成若干個(gè)密封空間,當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí),處在小圓弧上的密封空間經(jīng)過(guò)渡曲線而運(yùn)動(dòng)到大圓弧的過(guò)程中,葉片外伸,密封空間的容積增大,要吸入油液;再?gòu)拇髨A弧經(jīng)過(guò)渡曲線運(yùn)動(dòng)到小圓弧的過(guò)程中,葉片被定子內(nèi)壁逐漸壓進(jìn)槽內(nèi),密封空間容積變小,將油液從壓油口壓出,因而,當(dāng)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周,每個(gè)工作空間要完成兩次吸油和壓油,所以稱之為雙作用葉片泵,這種葉片泵由于有兩個(gè)吸油腔和兩個(gè)壓油腔,并且各自的中心夾角是對(duì)稱的,所以作用在轉(zhuǎn)子上的油液壓力相互平衡,因此雙作用葉片泵又稱為卸荷式葉片泵,為了要使徑向力完全平衡,密封空間數(shù)(即葉片數(shù))是雙數(shù)。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 圖2-11 雙作用葉片泵的工作原理 1-定子2-轉(zhuǎn)子3-葉片 2．雙作用葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 四、柱塞泵 柱塞泵按柱塞的排列和運(yùn)動(dòng)方向不同，可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類。 （一）徑向柱塞泵 徑向柱塞泵由定子、轉(zhuǎn)子（缸體）、柱塞和配油軸組成。其工作原理如圖2-14所示，柱塞1徑向排列裝在缸體2中，缸體由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)連同柱塞1一起旋轉(zhuǎn)，所以缸體2一般稱為轉(zhuǎn)子，柱塞1在離心力的（或在低壓油）作用下抵緊定子4的內(nèi)壁，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向回轉(zhuǎn)時(shí)，由于定子和轉(zhuǎn)子之間有偏心距e，柱塞繞經(jīng)上半周時(shí)向外伸出，柱塞底部的容積逐漸增大，形成部分真空，因此便經(jīng)過(guò)襯套3（襯套3是壓緊在轉(zhuǎn)子內(nèi)，并和轉(zhuǎn)子一起回轉(zhuǎn)）上的油孔從配油軸5和吸油口b吸油；當(dāng)柱塞轉(zhuǎn)到下半周時(shí)，定子內(nèi)壁將柱塞向里推，柱塞底部的容積逐漸減小，向配油軸的壓油口c壓油，當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)一周時(shí)，每個(gè)柱塞底部的密封容積完成一次吸壓油，轉(zhuǎn)子連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，即完成壓吸油工作。配油軸固定不動(dòng)，油液從配油軸上半部的兩個(gè)孔a流入，從下半部?jī)蓚€(gè)油孔d壓出，為了進(jìn)行配油，配油軸在和襯套3接觸的一段加工出上下兩個(gè)缺口，形成吸油口b和壓油口c，留下的部分形成封油區(qū)。封油區(qū)的寬度應(yīng)能封住襯套上的吸壓油孔，以防吸油口和壓油口相連通，但尺寸也不能大得太多，以免產(chǎn)生困油現(xiàn)象。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 圖2-14 徑向柱塞泵的工作原理 1-柱塞； 2-缸體； 3-襯套 ；4-定子 ；5-配油軸 二、軸向柱塞泵 軸向柱塞泵按缸體中心線與傳動(dòng)軸軸線是重合還是斜交，可分為直軸式(斜盤式)和斜軸式(擺缸式)兩種形式。 （一）直軸式軸向柱塞泵 1．工作原理 如圖2-15所示為直軸式軸向柱塞泵的工作原理，這種泵主體由缸體1、配油盤2、柱塞3和斜盤4組成。柱塞沿圓周均勻分布在缸體內(nèi)。斜盤軸線與缸體軸線傾斜一角度,柱塞靠機(jī)械裝置或在低壓油作用下壓緊在斜盤上(圖中為彈簧),配油盤2和斜盤4固定不轉(zhuǎn),當(dāng)原動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸使缸體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于斜盤的作用，迫使柱塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)配油盤的配油窗口進(jìn)行吸油和壓油。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 圖2-15 軸向柱塞泵的工作原 1-缸體；2-配油盤；3-柱塞；4-斜盤；5-傳動(dòng)軸；6-彈簧 如圖3-19中所示回轉(zhuǎn)方向，當(dāng)缸體轉(zhuǎn)角在π～2π范圍內(nèi)，柱塞向外伸出，柱塞底部缸孔的密封工作容積增大，通過(guò)配油盤的吸油窗口吸油；在0～π范圍內(nèi)，柱塞被斜盤推入缸體，使缸孔容積減小，通過(guò)配油盤的壓油窗口壓油。缸體每轉(zhuǎn)一周，每個(gè)柱塞各完成吸、壓油一次，如改變斜盤傾角γ，就能改變柱塞行程的長(zhǎng)度，即改變液壓泵的排量，改變斜盤傾角方向，就能改變吸油和壓油的方向，即成為雙向變量泵。 配油盤上吸油窗口和壓油窗口之間的密封區(qū)寬度l應(yīng)稍大于柱塞缸體底部通油孔寬度l1。但不能相差太大，否則會(huì)發(fā)生困油現(xiàn)象。一般在兩配油窗口的兩端部開(kāi)有小三角槽，以減小沖擊和噪聲。 2．典型結(jié)構(gòu) 五、液壓泵的噪聲和選用 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 第三節(jié) 液壓馬達(dá)與液壓缸 一、液壓馬達(dá) （一）高速小扭矩液壓馬達(dá) 1．齒輪式液壓馬達(dá) 齒輪馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和齒輪泵相同。如圖2-16所示，兩齒輪的嚙合點(diǎn)為k，齒輪O1為液壓馬達(dá)的輸出軸。不參加嚙合的齒谷，其兩側(cè)齒廓所受的液壓作用力大小相等，方向相反，互相平衡。參加嚙合的齒谷中，齒面ka所受的液壓作用力將對(duì)齒輪O1產(chǎn)生逆時(shí)針扭矩；齒面cd和kb大小不等，液壓作用力的大小不等，其產(chǎn)生的扭矩差將使齒輪O2順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)嚙合點(diǎn)傳遞到齒輪O1上。所以馬達(dá)的輸出扭矩是兩個(gè)齒輪產(chǎn)生扭矩的和。與此同時(shí)，位于齒谷中的工作液體被帶到低壓腔而流回油箱。如果改變進(jìn)液方向，可以使馬達(dá)反向旋轉(zhuǎn)。 圖2-17 葉片式馬達(dá)的工作原理 (a) 單作用；（b）雙作用 圖2-16 齒輪馬達(dá)工作原理 （二）葉片式液壓馬達(dá)工作原理 葉片式馬達(dá)和葉片式泵一樣分為單作用和雙作用兩種類型。如圖2-17（a）所示，位于進(jìn)液腔中間葉片的兩側(cè)，所受的液壓力相同，其對(duì)轉(zhuǎn)子的扭矩互相平衡。位于過(guò)渡密封區(qū)的葉片1，一側(cè)為低壓，一側(cè)承受進(jìn)液腔高壓液體的作用，產(chǎn)生使轉(zhuǎn)子逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。同理，葉片2也將產(chǎn)生一個(gè)使轉(zhuǎn)子順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。由于葉片1伸出的長(zhǎng)，承壓面積大，扭矩也大，所以轉(zhuǎn)子輸出逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的扭矩。雙作用葉片式馬達(dá)的工作原理與單作用相同。單作用葉片式馬達(dá)可以制成變量馬達(dá)，而雙作用的只能為定量馬達(dá)。雙作用葉片式馬達(dá)應(yīng)用較廣。 為適應(yīng)馬達(dá)的正反轉(zhuǎn)要求，葉片均徑向安裝。為防止馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)（離心力尚未建立）高低壓腔串通，必須考慮徑向間隙的初始密封問(wèn)題，一般采用葉片底部放彈簧或通壓力液解決這一問(wèn)題。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 （三）軸向柱塞式液壓馬達(dá) 軸向柱塞式液壓馬達(dá)是一類相當(dāng)重要的高速馬達(dá)，適用在高壓系統(tǒng)中使用，也分斜盤式和斜軸式兩種類型，其基本結(jié)構(gòu)與同類型的柱塞泵一樣。 （二）行星轉(zhuǎn)子式擺線馬達(dá) 二、液壓缸 （一）液壓缸的基本類型 （二）液壓缸的工作原理 1．活塞式液壓缸 （１）．單活塞桿液壓缸 單桿單作用液壓缸如圖2-21（a）所示。在工作行程，活塞由液壓力推動(dòng)向外伸出，返回行程時(shí)，無(wú)桿腔卸壓，靠自重或外力使活塞桿縮回。 圖2-21 單活塞桿液壓缸工作原理 （a）單桿單作用液壓缸；（b）單桿雙作用液壓缸；（c）浮動(dòng)活塞式雙作用液壓缸 單桿雙作用液壓缸如圖2-21（b）所示，這種液壓缸應(yīng)用比較普遍，其往復(fù)運(yùn)動(dòng)都是靠作用于活塞上的液壓力實(shí)現(xiàn)的。 浮動(dòng)活塞式雙作用液壓缸如圖2-21（c）所示，這是一種特殊結(jié)構(gòu)的液壓缸，它的活塞套裝在活塞桿上，可在活塞桿上滑動(dòng)。當(dāng)無(wú)桿腔進(jìn)液時(shí)，液壓力先推動(dòng)活塞滑移至缸口，再推動(dòng)活塞桿外伸，液壓力有效作用面積僅為活塞桿的橫斷面，使液壓缸推力減小。當(dāng)有桿腔進(jìn)液時(shí)，則液壓力先使活塞滑移返回，再產(chǎn)生作用力，使活塞桿縮回。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 (2)差動(dòng)連接的雙作用液壓缸圖2-22 差動(dòng)連接的雙作用液壓缸 如圖2-22所示。在活塞桿外伸運(yùn)動(dòng)時(shí)，利用方向閥將液壓缸兩腔連通，同時(shí)向兩腔供液，由于無(wú)桿腔有效作用面積大，所以液壓作用力使活塞向外伸出。活塞桿返回時(shí)，應(yīng)使方向閥移動(dòng)，恢復(fù)成普通液壓缸的連接方式，即有桿腔進(jìn)液，無(wú)桿腔回液。差動(dòng)連接可用二位三通換向閥（圖2-22（a））或梭閥（圖2-22（b））控制。 如果設(shè)計(jì)時(shí)使D=d,則差動(dòng)連接液壓缸可實(shí)現(xiàn)雙向等速運(yùn)動(dòng)。 （3）雙活塞桿液壓缸 圖2-23 雙活塞桿液壓缸 這種液壓缸為雙作用兩端出桿結(jié)構(gòu)（圖2-23）。通常兩側(cè)活塞桿直徑相等，活塞兩側(cè)有效作用面積相等，因而雙向運(yùn)動(dòng)的推力和速度也相同。很適合于有此種要求的設(shè)備，如平面磨床。 2．柱塞式液壓缸 它的結(jié)構(gòu)比活塞式簡(jiǎn)單，其配合處僅限于缸口（圖2-24）。由于柱塞與缸筒內(nèi)壁不接觸，故缸筒加工要求較低，簡(jiǎn)化了內(nèi)孔加工的難度，只需精加工缸口即可。其缺點(diǎn)是只能單作用，并且柱塞在缸內(nèi)呈懸臂狀態(tài)，支撐狀況不好，容易使缸口導(dǎo)向部分發(fā)生偏磨，增加泄露。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 3． 組合式液壓缸 （1）伸縮式液壓缸 它由幾個(gè)直徑不同的液壓缸套裝在一起組成（圖2-25）。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，伸出行程遠(yuǎn)大于缸筒長(zhǎng)度，伸出順序可根據(jù)活塞作用面積或閥類控制，可雙作用也可單作用。其推力和速度可按照前述原則計(jì)算。 薄煤層液壓支架的立柱常采用雙伸縮結(jié)構(gòu)，起重運(yùn)輸機(jī)械也常用伸縮式液壓缸。 圖2-24 柱塞式液壓缸 圖2-25 伸縮式液壓缸 圖2-26 增壓缸工作原理 （a）單作用增壓缸；（b）雙作用增壓缸 （2）增壓液壓缸 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 第四節(jié) 液 壓 控 制 閥 1．按閥的基本功能分類 液壓控制閥分為方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥三大類。 2．按閥與管路的連接方式分類 液壓控制閥分為管式連接、板式連接、法蘭連接和集成連接。 3．按工作壓力分類 液壓控制閥分為高壓閥（< 32 MPa）、中高壓閥（< 21 MPa）和中低壓閥（< 6.3 MPa）三大系列。 一、方向控制閥 方向閥的基本工作原理，是利用閥芯和閥體的相對(duì)位置的改變來(lái)控制液流的，對(duì)于方向閥的每個(gè)通流口而言，只有打開(kāi)和關(guān)閉兩種狀態(tài)。 方向閥可分為單向閥和換向閥兩大類。 （一）單向閥和液控單向閥 1．單向閥 單向閥由閥芯、彈簧、閥體等組成（圖2-27）。 單向閥的閥芯常用結(jié)構(gòu)形式有球形和錐形兩種。 圖2-27 單向閥 （a）直通式；（b）直角式；（c）符號(hào) 1-閥芯；2-彈簧；3-閥體 2．液控單向閥 液控單向閥是經(jīng)過(guò)液控可反向通液的單向閥。其結(jié)構(gòu)和工作原理如圖5 - 2所示。它是由一個(gè)直角式單向閥和液控活塞組成 圖2-28（a）。當(dāng)液體沿正向流動(dòng)時(shí)，其工作原理與單向閥相同；當(dāng)需要反向流動(dòng)時(shí)，可從控制口 K 通入壓力液體，推動(dòng)控制活塞上移頂開(kāi)閥芯，解除單向閥的反向截止作用。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 圖2-28 液控單向閥 （a）工作原理圖；（b）帶卸荷閥芯的液控單向閥；（c）符號(hào) 1-錐閥；2-卸荷閥芯；3-控制活塞推桿 3．雙向液壓鎖 圖2-30 雙向液壓鎖結(jié)構(gòu)原理圖 雙向液壓鎖工作原理如圖2-30所示。當(dāng)P1口通入壓力液體時(shí)，直接推開(kāi)左單向閥芯從P2口流至執(zhí)行機(jī)構(gòu)；同時(shí)壓力液體向右推動(dòng)控制活塞頂開(kāi)右單向閥芯，解除其截止作用，使通液口P4和P3連通，執(zhí)行機(jī)構(gòu)回液。當(dāng)P1停止供液時(shí)，左、右單向閥芯均在彈簧作用下關(guān)閉，通液口P2 、P4被封閉，執(zhí)行機(jī)構(gòu)停留在所需位置。當(dāng)P3口通入壓力液體時(shí)的工作過(guò)程請(qǐng)自行分析。 （二）換向閥 換向閥種類很多，按閥芯的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式分滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥組式（或錐閥組式）。 1．滑閥式換向閥 （1）基本結(jié)構(gòu)與工作原理 （2）三位四通換向閥的滑閥機(jī)能 滑閥機(jī)能通常是指三位四通換向閥處于中位時(shí)各接口的連通方式。常用的有O、H、Y、P、M、U等幾種。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 （二）轉(zhuǎn)動(dòng)式換向閥 轉(zhuǎn)動(dòng)式換向閥簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)閥。它是靠閥芯在閥體內(nèi)做定軸轉(zhuǎn)動(dòng)而使相應(yīng)的通道接通或斷開(kāi)來(lái)實(shí)現(xiàn)換向的，一般為手動(dòng)操作，轉(zhuǎn)閥也按照其工作位置和接口數(shù)分類，表示方法與滑閥式換向閥相同。 圖2-35 電液換向閥 （a）結(jié)構(gòu)圖；（b）圖形符號(hào)；（c）簡(jiǎn)化圖形符號(hào) 1-液動(dòng)閥閥芯；2、8-單向閥；3、7-節(jié)流閥；4、6-電磁閥；5-電磁閥閥芯 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 圖2-36 采煤機(jī)調(diào)高系統(tǒng) （三）方向閥的應(yīng)用舉例 1．換向回路 如圖2-36所示，利用三位四通換向閥控制液壓缸的動(dòng)作方向。換向閥處于中位時(shí)，泵輸出的壓力液經(jīng)中位（M形機(jī)能）回油箱，液壓缸不動(dòng)作。操縱換向閥使其處于左位，則P與A、B與T相通，壓力液一方面經(jīng)控制油路（虛線）推開(kāi)液控單向閥2，使之反向?qū)ǎ涣硪环矫嬷苯油崎_(kāi)液控單向閥1進(jìn)入液壓缸無(wú)桿腔，使活塞伸出，有桿腔回液，當(dāng)換向閥處于右位時(shí)，活塞縮回運(yùn)動(dòng)。安全閥3起過(guò)載保護(hù)作用。 2．鎖緊回路 如圖2-37所示，利用兩個(gè)液控單向閥可實(shí)現(xiàn)液壓缸的雙向鎖緊，當(dāng)換向閥處于中位時(shí)，A、B口截止，液控單向閥關(guān)閉，保證液壓缸在雙向負(fù)載下都能停留在所需位置上不動(dòng)。 3．定向供液回路 如圖2-38所示是由四個(gè)單向閥組成的定向供液回路，不論液壓泵正轉(zhuǎn)還是反轉(zhuǎn)（泵的吸、排液口互換），吸液管路和排液管路的液流方向始終保持不變。 圖2-37 定向供液回路 圖2-38 二位二通閥卸荷回路 4．卸荷回路 若液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要短時(shí)間停止工作，可利用換向閥使液壓泵卸荷，空載運(yùn)轉(zhuǎn)，降低功率消耗。 （1）利用換向閥的中位卸荷 具有M、K和H機(jī)能的三位換向閥，當(dāng)其位于中位時(shí)，液壓泵輸出的流量可直接回油箱。圖2-36采用M形機(jī)能卸荷。 （2）利用二位二通換向閥卸荷 如圖2-38所示，在系統(tǒng)正常工作時(shí)，二位二通閥處于斷開(kāi)位置。當(dāng)系統(tǒng)短時(shí)間停止工作時(shí)，二位二通電磁閥通電，移至連通位置，液壓泵輸出的流量經(jīng)二位二通閥流回油箱。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 二、壓力控制閥 壓力控制閥簡(jiǎn)稱壓力閥。其功能是控制液壓系統(tǒng)壓力或利用壓力信號(hào)去控制其他元件的動(dòng)作。按功能可分為溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等。其共同之處是：利用作用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡實(shí)現(xiàn)控制。 （一）溢流閥 溢流閥是利用溢出系統(tǒng)中部分或全部流量來(lái)控制系統(tǒng)壓力的元件。它的主要用途有兩個(gè)：一是用來(lái)保持系統(tǒng)壓力的穩(wěn)定，其閥口常開(kāi)溢流；二是起過(guò)載保護(hù)作用，即安全閥的作用，其閥口常閉，只有當(dāng)系統(tǒng)過(guò)載時(shí)才打開(kāi)溢流，以限定系統(tǒng)最高壓力。根據(jù)結(jié)構(gòu)不同，溢流閥又分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩類。 1．溢流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 （1）直動(dòng)式溢流閥 直動(dòng)式溢流閥由閥體、閥芯、彈簧和調(diào)壓螺栓組成。 （2）先導(dǎo)式溢流閥 它由先導(dǎo)閥和主閥兩部分組成。 先導(dǎo)閥實(shí)際上是一個(gè)小流量的直動(dòng)式溢流閥，它由調(diào)壓螺栓、調(diào)壓彈簧、錐形閥芯、閥座和閥蓋等組成。溢流閥的動(dòng)作壓力由先導(dǎo)閥調(diào)定。 主閥由閥體、主閥芯和主彈簧等組成。 2．溢流閥的應(yīng)用舉例 （1）安全保護(hù)回路 溢流閥起安全保護(hù)作用，它是常閉的，只有當(dāng)液壓缸工作過(guò)載時(shí)，溢流閥才打開(kāi)溢流，以限制系統(tǒng)最高壓力。 （2）穩(wěn)壓溢流回路 在工作中，溢流閥是常開(kāi)的，泵的出口壓力由溢流閥調(diào)定，并保持基本穩(wěn)定。 另外，溢流閥還可用于遠(yuǎn)程調(diào)壓回路、多級(jí)調(diào)壓回路、卸荷回路、遠(yuǎn)程無(wú)級(jí)調(diào)壓回路以及背壓回路（溢流閥安裝于液動(dòng)機(jī)回液管路上）等。 （二）減壓閥 減壓閥按作用不同，分為定值減壓閥、定差減壓閥和定比減壓閥。通常所說(shuō)的減壓閥是指定值減壓閥。 1．減壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 減壓閥按結(jié)構(gòu)也分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種，作為國(guó)產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)系列產(chǎn)品都為先導(dǎo)式，直動(dòng)式一般與其他閥組合使用。 先導(dǎo)式減壓閥的結(jié)構(gòu)由先導(dǎo)閥和主閥組成。先導(dǎo)閥多為錐閥，起調(diào)壓作用；主閥為滑閥式，起減壓作用。 2．減壓閥的應(yīng)用舉例 MLS3 – 170型采煤機(jī)緊鏈裝置的液壓系統(tǒng)，該裝置固定于工作面刮板輸送機(jī)兩端的機(jī)頭和機(jī)尾上，利用液壓支架的乳化液泵站提供的高壓液體，經(jīng)減壓后輸入緊鏈液壓缸，使?fàn)恳湹乃蛇叡３忠欢ǖ膹埦o力。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 （三）順序閥 根據(jù)控制方式，順序閥可分為兩類：一是直接利用閥的進(jìn)口壓力來(lái)控制閥芯動(dòng)作的內(nèi)控順序閥，又稱直控順序閥；二是利用另外的控制壓力使閥芯動(dòng)作的外控順序閥。 根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，順序閥分為直動(dòng)式和先導(dǎo)式兩種，目前應(yīng)用較多的是直動(dòng)式。 1．順序閥的結(jié)構(gòu)和工作原理 直動(dòng)式高壓順序閥，它由閥體、主閥芯、控制閥芯和彈簧等組成。 2．順序閥的應(yīng)用舉例 （1）順序動(dòng)作回路 （2）卸荷回路 （四）壓力繼電器 壓力繼電器是一種將壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。它的作用是根據(jù)液壓系統(tǒng)壓力的變化，通過(guò)內(nèi)部的微動(dòng)開(kāi)關(guān)自動(dòng)接通或斷開(kāi)有關(guān)電路，以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制或安全保護(hù)。 圖2-50 DP -320型壓力繼電器 1-柱塞；2-頂桿；3-調(diào)節(jié)螺栓；4-微動(dòng)開(kāi)關(guān) 圖2-51 卸荷控制回路 1壓力繼電器的結(jié)構(gòu)和工作原理 壓力繼電器的結(jié)構(gòu)形式較多，圖2-50為DP – 320型柱塞式壓力繼電器。壓力液體從控制口P進(jìn)入，作用于柱塞底部，當(dāng)液壓作用力大于調(diào)壓彈簧力時(shí)，柱塞便向上移動(dòng)頂起彈簧座，頂桿上移使微動(dòng)開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)閉合發(fā)出電信號(hào)，使有關(guān)控制電路接通或斷開(kāi)。通過(guò)調(diào)節(jié)螺栓改變彈簧的預(yù)壓縮量，可調(diào)整動(dòng)作壓力。 2．壓力繼電器的應(yīng)用舉例 圖2-51是采用壓力繼電器控制液壓泵卸荷的回路。當(dāng)系統(tǒng)壓力升高到壓力繼電器調(diào)定值時(shí)，它隨即動(dòng)作接通二位二通閥電磁鐵線圈控制電路，使閥移至通路位置，液壓泵經(jīng)過(guò)二位二通閥卸荷，此時(shí)單向閥關(guān)閉，蓄能器作為壓力源使系統(tǒng)保壓。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 三、流量控制閥 常用的流量閥有節(jié)流閥、單向節(jié)流閥、調(diào)速閥等多種，其中節(jié)流閥是各種流量閥的基礎(chǔ)，應(yīng)用較廣泛。 （一）節(jié)流閥 節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)和工作原理。節(jié)流閥是最基本的流量控制閥，其形式很多，均是靠改變節(jié)流口的開(kāi)度來(lái)控制流量的。對(duì)節(jié)流閥的基本要求是：流量調(diào)節(jié)范圍寬且均勻，其調(diào)速比（通過(guò)閥的最大與最小穩(wěn)定流量之比）一般在50以上，工作穩(wěn)定性好，不易堵塞，操作輕便。 圖2-52為L(zhǎng)F型可調(diào)節(jié)流閥，它由調(diào)節(jié)螺栓、閥體、閥芯、彈簧等組成，閥芯上開(kāi)有軸向三角溝槽。壓力液體從進(jìn)液口p1流入，經(jīng)過(guò)閥芯上的三角形節(jié)流口從出液口p2流出，旋轉(zhuǎn)手柄可移動(dòng)閥芯的軸向位置，改變節(jié)流口開(kāi)度，以調(diào)節(jié)流量大小。LF型節(jié)流閥的額定流量有25 L/min、75 L/min、190 L/min，最大使用壓力為31.5 MPa。圖2-52 LF型節(jié)流閥 1-調(diào)節(jié)螺栓；2-頂桿；3-閥體4-閥芯；5-彈簧 圖2-53 單向節(jié)流閥 1-螺母；2-頂桿；3-閥體；4-閥芯；5-彈簧 節(jié)流閥和單向閥可組合成單向節(jié)流閥，用于需要單方向控制流量的液壓系統(tǒng)。圖2-53為可調(diào)單向節(jié)流閥，當(dāng)壓力液體正向（實(shí)線箭頭）流動(dòng)時(shí)，起節(jié)流作用；當(dāng)反向（虛線箭頭）流動(dòng)時(shí)，壓力液體克服彈簧力將閥芯完全推開(kāi)，形成很大的通道，不起節(jié)流作用，形成單向閥。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 （二）調(diào)速閥 圖2-54 調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)原理 1-減壓閥；2-節(jié)流閥 由前述分析中知道，當(dāng)節(jié)流口開(kāi)度不變時(shí)，由于負(fù)載的變化要引起壓力差的變化，造成流量的不穩(wěn)定，所以在負(fù)載變化較大而調(diào)速穩(wěn)定性要求較高的系統(tǒng)中，通常采用調(diào)速閥。實(shí)際上，調(diào)速閥是帶有壓力補(bǔ)償裝置的節(jié)流閥，它由直動(dòng)式減壓閥和節(jié)流閥組成，通過(guò)減壓閥的自動(dòng)調(diào)節(jié)作用使節(jié)流口兩端壓力差基本保持不變，不受負(fù)載變化的影響，從而使通過(guò)閥的流量只與節(jié)流口通流面積大小有關(guān)。 調(diào)速閥的結(jié)構(gòu)原理如圖2-54所示。壓力為p的液體流經(jīng)減壓閥口h后壓力降為p1，再經(jīng)節(jié)流口流出，其出口壓力為p2。壓力為p1的液體經(jīng)孔道e 、f被引入減壓閥的b 、c腔，壓力為p2的液體則經(jīng)孔道被引入減壓閥的a腔，減壓閥芯在液壓力和彈簧力作用下處于平衡狀態(tài)。節(jié)流口前后的壓力差為Δp = p1 - p2 。 當(dāng)調(diào)速閥進(jìn)口壓力p（溢流閥調(diào)定）不變時(shí)，若出口壓力p2因負(fù)載變化而增加時(shí)，作用在減壓閥a腔的壓力也隨之增加，減壓閥芯失去平衡向下移動(dòng)，使減壓閥口h增大，減壓作用減弱，使p1增加，直到閥芯在新的位置平衡為止，節(jié)流口前后壓差Δp基本不變。反之，當(dāng)p2減小時(shí)，減壓閥芯上移，使閥口h減小，減壓作用增加，使p1減小，Δp仍保持不變。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 第五節(jié) 液壓傳動(dòng)系統(tǒng) 一、液壓回路和系統(tǒng)的形式 （一）液壓回路 液壓回路是指系統(tǒng)中由有關(guān)液壓元件組成能完成特定功能的某一部分。顯然，液壓系統(tǒng)由若干液壓回路組成。 液壓泵和液動(dòng)機(jī)所組成的回路是液壓系統(tǒng)的主體，稱之為主回路。 回路可根據(jù)功能的不同分為壓力控制、速度控制、方向控制和其他控制回路。 （二）液壓系統(tǒng)的形式 按照?qǐng)?zhí)行元件的類型，將液壓系統(tǒng)分為泵 - 缸系統(tǒng)和泵 - 馬達(dá)系統(tǒng)；按照泵和執(zhí)行元件的數(shù)量和組合方式，將液壓系統(tǒng)分為單泵 - 單執(zhí)行元件、單泵 - 多執(zhí)行元件和多泵系統(tǒng)；按照工作液體在主回路的循環(huán)方式，將液壓系統(tǒng)分為開(kāi)式和閉式系統(tǒng)。 1．開(kāi)式系統(tǒng) 液壓泵從油箱吸油，液動(dòng)機(jī)向油箱回油，即主回路不封閉的系統(tǒng)稱為開(kāi)式系統(tǒng)。 開(kāi)式系統(tǒng)多用于泵 –缸系統(tǒng)，也由于某些泵 – 馬達(dá)系統(tǒng)（如液壓安全絞車）。 2．閉式系統(tǒng) 液動(dòng)機(jī)的回液管直接與泵的吸液口相連接，即主回路封閉的系統(tǒng)稱為閉式系統(tǒng)。 閉式系統(tǒng)如圖2-55所示。主泵1和馬達(dá)2組成主回路，工作液體在主回路呈封閉循環(huán)流動(dòng)。由于存在泄漏和高壓安全閥8的過(guò)載溢流作用，將使主回路液體減少，所以必須增加補(bǔ)油回路，輔助泵3從油箱吸液，經(jīng)單向閥向主回路低壓側(cè)補(bǔ)液。由于閉式系統(tǒng)散熱條件差，還應(yīng)增加冷熱交換回路，馬達(dá)回液的一部分經(jīng)液控?fù)Q向閥5、低壓溢流閥6及冷卻器7流入圖2-55 閉式系統(tǒng) 1-主泵；2-馬達(dá)；3-輔助泵；4-低壓安全閥； 5-液控?fù)Q向閥；6-低壓溢流閥；7-冷卻器；8-高壓安全閥 油箱，冷卻后再由輔助泵輸入主回路。低壓安全閥4對(duì)輔助泵供液回路進(jìn)行過(guò)載保護(hù)。低壓溢流閥6可使馬達(dá)回液建立背壓，使運(yùn)作平穩(wěn)或防止敲缸。為保證冷熱交換的正常進(jìn)行，低壓安全閥4的調(diào)定壓力比低壓溢流閥6的調(diào)定壓力高。輔助泵的流量一般為主泵流量的1/5~1/3。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 閉式系統(tǒng)中液壓馬達(dá)的調(diào)速與換向通常由雙向變量泵控制。 與開(kāi)式系統(tǒng)相比較，閉式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但油箱體積小，結(jié)構(gòu)緊湊，系統(tǒng)封閉性能好，液體不易污染。由于回液有背壓，故傳動(dòng)平穩(wěn)。 閉式系統(tǒng)多用于結(jié)構(gòu)要求緊湊的大功率泵 – 馬達(dá)系統(tǒng)。在采煤機(jī)牽引部應(yīng)用相當(dāng)普遍。 二、液壓系統(tǒng)實(shí)例分析 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 第三章 采煤機(jī)械 重點(diǎn)：機(jī)械化采煤工作面；滾筒式采煤機(jī)結(jié)構(gòu)原理；6LS5電牽引采煤機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理 難點(diǎn)：6LS5電牽引采煤機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理 方法：掛圖講解機(jī)械化采煤工作面；模型講解及作圖講解滾筒式采煤機(jī)結(jié)構(gòu)原理；作圖講解6LS5電牽引采煤機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理 第一節(jié) 概述 一、采煤機(jī)械的種類 把煤由煤層中采落下來(lái)的機(jī)械稱為采煤機(jī)械。采煤機(jī)械還應(yīng)具有裝煤機(jī)構(gòu)，在工作中能同時(shí)把煤裝入輸送機(jī)運(yùn)出工作面。 采煤機(jī)械有三類：滾筒式采煤機(jī)、刨煤機(jī)和連續(xù)采煤機(jī)。 采煤機(jī)有不同的分類方法：按工作機(jī)構(gòu)型式可分為滾筒式、鉆削式和鏈?zhǔn)?，按工作機(jī)構(gòu)位置可分為端頭式和側(cè)面式；按牽引方式可分為鏈牽引和無(wú)鏈牽引，按牽引部位置可分為內(nèi)牽引和外牽引，按牽引部傳動(dòng)方式可分為機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引。 二、對(duì)采煤機(jī)械的一般要求 三、滾筒式采煤設(shè)備的總體布置及采煤工藝 （一）單滾筒采煤機(jī)在普通機(jī)械化采煤工作面的工作情況 普通機(jī)械化采煤工作面的配套設(shè)備，有采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)和支護(hù)設(shè)備。因支護(hù)設(shè)備不同，其機(jī)械化程度也不一樣。普通機(jī)械化采煤采用金屬支柱加鉸接頂梁；高檔普通機(jī)械化采煤采用單體液壓支柱加鉸接頂梁。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 （二）雙滾筒采煤機(jī)在綜合機(jī)械化采煤工作面的工作情況圖3-2 綜合機(jī)械化采煤工作面機(jī)械配套情況 1-雙滾筒采煤機(jī)；2-輸送機(jī)；3-液壓支架；4-端頭支架；5-錨固支架； 6-巷道棚梁；7-轉(zhuǎn)載機(jī)；8-轉(zhuǎn)載機(jī)推移裝置；9-可伸縮膠帶機(jī)；10-控制臺(tái)；11-配電點(diǎn)； 12-泵站；13-移動(dòng)裝置；14-移動(dòng)變電站；15-煤倉(cāng)；16-絞車；17-單軌吊車 圖3-3 刨煤機(jī) 1-煤刨；2-工作面輸送機(jī)； 3-推移千斤頂；4-牽引鏈；5-鏈輪； 6-煤刨傳動(dòng)裝置；7-輸送機(jī)傳動(dòng)裝置 （三）采煤機(jī)的進(jìn)刀方式 常用的進(jìn)刀方式有斜切進(jìn)刀法和正切進(jìn)刀法。 1．端部斜切法 利用采煤機(jī)在工作面兩端約 25~30 m的范圍內(nèi)斜切進(jìn)刀稱為端部斜切法。 2．中部斜切法（半工作面法） 利用采煤機(jī)在工作面中部斜切進(jìn)刀稱之中部斜切法。復(fù)上述過(guò)程。 3．正切進(jìn)刀法（鉆入法） 正切進(jìn)刀法是在工作面兩端用千斤頂將輸送機(jī)及其上面的采煤機(jī)滾筒推向煤壁，利用滾筒端盤面上的截齒鉆入煤壁，以實(shí)現(xiàn)進(jìn)刀。 四 刨煤機(jī) 如圖3-3所示，刨煤機(jī)主要由煤刨1、傳動(dòng)裝置6、牽引機(jī)構(gòu)（鏈輪5和牽引鏈4）和電氣控制裝置組成。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 第二節(jié) 滾筒式采煤機(jī) 一、采煤機(jī)的組成 現(xiàn)以雙滾筒采煤機(jī)為例，說(shuō)明其組成。如圖3-4所示，主要由電動(dòng)機(jī)、截割部、行走部和附屬裝置等組成。 電動(dòng)機(jī)l是滾筒采煤機(jī)的動(dòng)力部分，它通過(guò)兩端輸出軸分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)截割部和行走部。采煤機(jī)的電動(dòng)機(jī)都是防爆的，而且通常采用定子水冷，以縮小電動(dòng)機(jī)的尺寸。行走部2通過(guò)其主動(dòng)鏈輪與固定在工作面刮板輸送機(jī)兩端的牽引鏈相嚙合，使采煤機(jī)沿工作面移動(dòng)。因此，行走部即是采煤機(jī)的行走機(jī)構(gòu)。左、右截割部固定減速箱4將電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)齒輪減速后傳給搖臂5內(nèi)的齒輪，驅(qū)動(dòng)滾筒6旋轉(zhuǎn)。滾筒是采煤機(jī)落煤和裝煤的工作機(jī)構(gòu)，滾筒上焊有端盤和螺旋葉片，其上裝有截齒。螺旋葉片將截齒割下的煤裝到刮板輸送機(jī)中。為提高采煤機(jī)的裝煤效果，滾筒一側(cè)裝有弧形擋煤板7，它可以根據(jù)不同的采煤方向來(lái)回翻180°。底托架8是固定和承托整個(gè)采煤機(jī)的底架，通過(guò)其下部的四個(gè)滑靴9將采煤機(jī)騎在刮板輸送機(jī)的槽幫上，其中采空區(qū)側(cè)兩個(gè)滑靴套在輸送機(jī)的導(dǎo)向管上，以保證采煤機(jī)的可靠導(dǎo)向。 圖3-4 雙滾筒采煤機(jī) 1-電動(dòng)機(jī)；2-行走部；3-牽引鏈；4-截割部固定減速箱；5-搖臂；6-滾筒；7-弧形擋煤板； 8-底托架；9-滑靴；10-調(diào)高液壓缸；11-調(diào)斜液壓缸；12-拖纜裝置；13-電氣控制箱 底托架內(nèi)的調(diào)高液壓缸10可使搖臂及其滾筒升降，以調(diào)節(jié)采煤機(jī)的采高。調(diào)斜液壓缸11用于調(diào)整采煤機(jī)的縱向傾斜度，以適應(yīng)煤層沿走向起伏不平時(shí)的截割要求。電氣控制箱13內(nèi)裝有各種電控元件，用于采煤機(jī)的調(diào)速控制、各種保護(hù)和故障診斷的控制、狀態(tài)顯示、報(bào)警裝置等。 此外，為降低電動(dòng)機(jī)和減速器以及搖臂的溫度，并提供內(nèi)外噴霧降塵用水，采煤機(jī)設(shè)有專門的供水系統(tǒng)。采煤機(jī)的電纜和水管夾持在拖纜裝置12內(nèi)，并由采煤機(jī)拉動(dòng)在工作面刮板輸送機(jī)的電纜槽中卷起或展開(kāi)。 采煤機(jī)可以裝設(shè)滾筒自動(dòng)調(diào)高系統(tǒng)，利用煤巖界面?zhèn)鞲衅骰蛴洃涰數(shù)装遄兓挠?jì)算機(jī)程序來(lái)自動(dòng)調(diào)高，以適應(yīng)項(xiàng)底板變化和滾筒高度變化的一致性。 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 采煤機(jī)裝設(shè)的位置顯示器可以用于采煤機(jī)及液壓支架聯(lián)控系統(tǒng)。此系統(tǒng)根據(jù)采煤機(jī)的位置，自動(dòng)控制液壓支架的各種動(dòng)作，使采煤機(jī)與液壓支架保持合理的步距，做到緊跟快移，以節(jié)省工時(shí)，提高生產(chǎn)率。 二、采煤機(jī)截割部 截割部消耗的功率占采煤機(jī)裝機(jī)總功率的80％～90％。 （一)螺旋滾筒 螺旋滾筒（簡(jiǎn)稱滾筒）是采煤機(jī)落煤和裝煤的機(jī)構(gòu)，對(duì)采煤機(jī)的工作起決定性作用。螺旋滾筒的主要功能，首先是能適應(yīng)煤層的地質(zhì)條件和先進(jìn)的采煤方法及回采工藝的要求。螺旋滾筒具有落煤、裝煤、自開(kāi)工作面切口的功能。 1．螺旋滾筒結(jié)構(gòu) 螺旋滾筒由螺旋葉片、端盤、齒座、噴嘴、筒轂及截齒等部分組成 采煤機(jī)使用的截齒主要有扁截齒和鎬形截齒兩種 2．螺旋滾筒的結(jié)構(gòu)參數(shù) 螺旋滾筒的結(jié)構(gòu)參數(shù)包括：滾筒直徑、寬度（截深）和螺旋葉片參數(shù)等。 3．螺旋滾筒的截齒配置 截齒在螺旋滾筒上的配置直接影響滾筒截割性能的好壞。合理配置截齒可使塊煤率提高，粉塵減少，比能耗降低，滾筒受力平穩(wěn)，機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定。 4．螺旋滾筒的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向 (1)滾筒的轉(zhuǎn)向 圖3-5 雙滾筒采煤機(jī)的滾筒轉(zhuǎn)向 為向輸送機(jī)運(yùn)煤，滾筒的轉(zhuǎn)向必須與滾筒的螺旋方向相一致。對(duì)逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)（站在采空區(qū)例看滾筒）的滾筒，葉片應(yīng)為左旋；順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的滾筒，葉片應(yīng)為右旋。即通常所說(shuō)的“左轉(zhuǎn)左旋，右轉(zhuǎn)右旋”。 雙滾筒采煤機(jī)的滾筒轉(zhuǎn)向如圖3-5所示。當(dāng)滾筒直徑較大時(shí)，兩個(gè)滾筒的轉(zhuǎn)向一般采用反向?qū)L［見(jiàn)圖3-5（a）］，此種方式裝煤效果好，滾筒不向司機(jī)甩煤。當(dāng)滾筒直徑較小時(shí)，滾筒轉(zhuǎn)向正向?qū)L［見(jiàn)圖（3-5b）］，這時(shí)不經(jīng)搖臂下面裝煤，有利于提高裝煤效率。 單滾筒采煤機(jī)，一般在左工作面用右螺旋滾筒，在右工作面用左螺旋滾筒。 (2)滾筒的轉(zhuǎn)速 安順職業(yè)技術(shù)學(xué)院備課箋 (二)截割部傳動(dòng)裝置 截割部減速器一般分為固定減速器和搖臂減速器。當(dāng)截割電動(dòng)機(jī)橫向布置時(shí)，電動(dòng)機(jī)與搖臂減速器直接相連，即沒(méi)有固定減速器。當(dāng)截割電動(dòng)機(jī)縱向布置時(shí)，則兩個(gè)減速器都有，固定減速器內(nèi)有一對(duì)圓錐齒輪，以實(shí)現(xiàn)兩軸的相交傳動(dòng)。 1．傳動(dòng)方式 采煤機(jī)截割部都采用齒輪傳動(dòng)，常見(jiàn)的傳動(dòng)方式有以下幾種： （1）電動(dòng)機(jī)-固定減速器-搖臂-滾筒。 （2）電動(dòng)機(jī)-固定減速器-搖臂-行星齒輪傳動(dòng)-滾筒。 （3）電動(dòng)機(jī)-減速器-滾筒。 （4）電動(dòng)機(jī)-搖臂-行星齒輪傳動(dòng)-滾筒。 2．傳動(dòng)特點(diǎn)。 三、采煤機(jī)行走部 行走部又稱牽引部，是采煤機(jī)的重要組成部分。 行走部包括行走（牽引）機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)裝置兩部分。行走（牽引）機(jī)構(gòu)是直接移動(dòng)機(jī)器的裝置，它分為鋼絲繩牽引、鏈牽引及無(wú)鏈牽引幾種。驅(qū)動(dòng)裝置用來(lái)驅(qū)動(dòng)牽引機(jī)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)牽引速度的調(diào)節(jié)。按傳動(dòng)類型有機(jī)械傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和電傳動(dòng)，分別稱為機(jī)械牽引、液壓牽引和電牽引。傳動(dòng)裝置位于采煤機(jī)上的稱為內(nèi)牽引，位于工作面兩端的稱為外牽引。 (一)對(duì)行走部的基本要求 (二)采煤機(jī)的牽引機(jī)構(gòu) 采煤機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)有鋼絲繩牽引、鏈牽引、無(wú)鏈牽引三種形式。 1．鏈牽引機(jī)構(gòu) 鏈牽引的工作原理如圖3-7所示，牽引鏈3繞過(guò)主動(dòng)鏈輪1和導(dǎo)向鏈輪2，兩端分別固定在輸送機(jī)上、下機(jī)頭的拉緊裝置4上。當(dāng)行走部的主動(dòng)鏈輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)牽引鏈與主動(dòng)鏈輪嚙合驅(qū)動(dòng)采煤機(jī)沿工作面移動(dòng)。 當(dāng)主動(dòng)鏈輪逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)時(shí)，牽引鏈從右段繞入，這時(shí)左段鏈為松邊，其