液压与气压传动课件1

§3液压传动系统的组成及图形符号1—油箱2—过滤器3—液压泵4—溢流阀5—节流阀6—换向阀7—液压缸8—工作台图1-2机床工作台液压传动系统在图1—2a)中，液压泵3由电动机(图中未标出)带动旋转，从油箱1中吸油。油液经过滤器2过滤后流往液压泵，经泵向系统输送。来自液压泵的压力油流经节流阀5和换向阀6进入液压缸7的左腔，推动活塞连同工作台8向右移动。这时，液压缸右腔的油通过换向阀经回油管排回油箱。如果将换向阀手柄扳到左边位置，使换向阀处于在图1—2b)所示的状态，压力油经换向阀进入液压缸的右腔，推动活塞连同工作台向左移动。液压缸左腔的油经换向阀和回油管排回油箱。工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。节流阀开口较大，进入液压缸的流量较大，工作台的移动速度也较快；反之，节流阀开口较小时，工作台的移动速度也较慢。工作台移动时必须克服阻力，例如克服切削力和相对运动表面的摩擦力等。为适应克服不同大小阻力的需要，液压泵输出油液的压力的大小由溢流阀4来实现，调节溢流阀弹簧的预压力就能调整泵出口的油液压力，并让多余的油在相应压力下打开溢流阀，经回油管流回油箱。液压传动系统由以下五个部分组成：动力元件即液压泵，它将原动机输入的机械能转换为流体介质的压力能，其作用是为液压系统提供压力油，是系统的动力源。执行元件是指液压缸或液压马达，它是将液压能转换为机械能的装置，其作用是在压力油的推动下输出力和速度(或力矩和转速)，以驱动工作部件。1、动力元件2、执行元件控制元件包括各种控制阀类，如上例中的溢流阀、节流阀、换向阀等。这类元件的作用是用以控制液压系统中油液的压力、流量和流动方向，以保证执行元件完成预期的工作。辅助元件包括油箱、油管、过滤器以及各种指示器和控制仪表等。它们的作用是提供必要的条件使系统得以正常工作和便于监测控制。3、控制元件4、辅助元件工作介质即传动液体，通常称液压油，液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的。5、工作介质液压动力源液压控制元件液压辅助元件液压执行元件力速度行程在图1—2a)中，组成液压系统的各个元件是用半结构式图形画出来的，这种图形直观性强，较易理解，但难于绘制，在工作实际中，除某些特殊情况外，一般都用简单的图形符号来绘制液压系统原理图，如图1—2c)所示。对于图1—2a)所示的液压系统，若用国标GB786.1—93规定的液压图形符号绘制，为图1—2c)所示。注意：图中的符号只表示元件的功能，不表示：1）元件的具体结构和参数；2）工作状态的转化过程；3）元件在机器中的位置；使用这些图形符号，可使液压系统图简单明了，便于绘制。GB786.1—93液压图形符号见本书附录B。§4液压传动的优缺点液压传动与电气、机械等其他传动方式比较，有如下优点：1、液压传动可在运行过程中方便地实现大范围的无级调速，调速范围大，可达2000∶12、液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小，其体积和重量只有同等功率电动机的12%左右，这是由于液压系统中的压力可比电枢磁场中单位面积上的磁力大30～40倍。一、液压传动的优点：3、液压传动易实现快速启动、制动及频繁换向，每分钟换向次数可达500(左右摆动)、1000(往复移动)，工作平稳，换向冲击小。4、便于实现过载保护(即只要用一安全阀便可实现过载保护)，而且工作油液能使传动零件实现自润滑，故使用寿命较长。5、操作简单，便于实现自动化(即借助各种阀实现自动控制)，若用电、液联合控制，还可实现遥控。6、液压元件易实现标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和扩大应用。二、液压传动的缺点：1、漏由于作为传动介质的液体是在一定的压力下，有时是在较高的压力下工作的，因此在有相对运动的表面间不可避免地要产生泄漏。同时，由于油液并不是绝对不可压缩的，油管等也可产生弹性变形，所以液压传动不宜用在传动比要求较严格的场合，即液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使传动无法保证严格的传动比。2、振液压传动中的“液压冲击和空穴现象”会产生很大的振动和噪声。近年来，各国都在研制低噪声的液压泵等以降低液压系统的噪声。3、热在能量转换和传动过程中，由于存在机械摩擦、压力损失、泄漏损失，因而易使油液发热，总效率降低，故液压传动不宜用于远距离传动。另外，液压油的粘度随油温而变，这会引起液压执行元件的运动特性的变化，故不宜在很高和很低的温度条件下工作。4、液压元件中的小孔，缝隙容易堵塞，因此必须特别注意油液的过滤。5、液压系统出现故障时不宜追查原因，不宜迅速排除。3、液压传动与其他传动相比有哪些优缺点？思考题1、何谓液压传动，何谓液压系统？2、液压系统由哪几部分组成，各部分作用是什么？第一章液压流体力学基础§1-1—§1-6(p6-32)《工程流体力学》已讲(略)§1—7液压系统压力的形成及计算方法一、液压系统压力(油压)的形成:1、系统中压力的大小决定于负载RΣ=Rω+RfRωvA1pppjA2Rf——活塞运动时与缸体的摩擦阻力。式中：RΣ——作用在活塞上的总机械载荷；Rω——为活塞上所受的负载阻力(包括摩擦力)；压力形成过程：由于泵的排油腔，油缸的左腔以及连接它们的管道形成密封容积，泵排油→Rω阻止容积增加→油压增大pj↑→当满足pjA1=RΣ时，活塞克服机械负载向右运动→容积增大，容纳泵输出的油液→压力保持不变。1ARpj可见,欲推动活塞运动，RΣ↑→pj↑,RΣ↓→Pj↓1ARRpfj即:液压泵不断泵油，当油的压力,活塞运动。(一般Rf≈0)∴液压系统压力大小决定负载。RωvA1pppjA22、负载并联时,压力大小决定于其中最小的负载1）溢流阀的工作情况①溢流阀的工作压力py是可以调整的，通过改变弹簧预压力调整。②当油压pppy时,溢流阀关闭,(负载并联如图)③当油压pp≥py时,溢流阀开启。RωvA1pppjA2py2）并联负载时的压力情况①当调整py时,泵的压力pp没有升到以前,pp=py,溢流阀开启；1AR1AR泵输出油液经溢流阀流回油箱，→油压不能升高，→活塞不能工作。系统的压力pp=py；②当Py时,泵的压力Pp没有升到Py以前,Pp=，(此时溢流阀仍处于关闭状态)→活塞运动→泵输出油全部进入油缸→油压不能升高。1AR1AR系统压力Pp=。可见，并联负载时，压力决定其中最小负载。1ARRωvA1pppjA2py③当活塞在运动过程中py，突然受到很大的阻力（即Rω猛增，为py）→系统压力pp升高→pp升到=py时→溢流阀开启→油液经它回油箱→压力不再上升→防止系统过载(起安全阀作用),系统压力pp=py,仍说明以上结论。1RRA1AR二、液压系统压力的计算方法（系统压力即油泵的供油压力）1、当回油腔压力(背压)pba=0时，泵的供油压力由伯努利方程：212222111122hgvpzgvpz在液压系统中，单位压能远大于单位位能和单位动能。gvpzp2,2即则有2121hpp或pphpp22121ppp1(泵的出口压力)，12ARppj(油缸左腔实际工作压力)，ABpp(AB管道的沿程损失和局部损失)，即ABABjppARppp1fRRRRωvA1pppjA2112pbaABCD2211jbaRAppAA211pbaABRApppAA背压由回油阻力决定,即CDbappbap211pCDABRApppAA则：列活塞的平衡方程RApApbaj212、当pba≠0时，即背压不为0时，思考题1、液压系统压力是如何形成的？2、液压系统压力的大小如何决定？3、并联负载时，压力如何决定？4、液压系统压力如何计算？