液压传动概述

1液压传动概述2本节是学习液压传动的启蒙章节,主要阐述液压传动的一些重要概念、基本参数，并介绍液压系统的基本组成。基本要求和方法：通过液压千斤顶简化模型的分析深入理解液压传动的工作原理；重点掌握关于压力、流量的两个重要概念；通过液压千斤顶和磨床工作台液压传动实例的学习，掌握液压系统的组成及各部分的功用。重点：液压传动的工作原理；液压系统的组成及各部分的功用。难点：关于压力、流量的两个重要概念。学时安排：2学时3传动的种类对于一部机器，其工作机构一般很难与原动机直接相连，中间必须有传动机构，以达到对动力和运动传递的目的。4一、液压传动的定义•传动：传递运动和动力的方式•常见传动：机械、电气、流体传动•流体传动：气体、液体传动•液体传动：液力、液压传动•液压传动：是在密闭的回路中，利用液体作为工作介质进行能量转换、传递、分配的一种传动形式。5二、液压传动的发展概况、现状与发展1795年英国人布拉玛制成了世界上第一台手动水压机，至今已有二百多年历史了。上世纪30年代，由于工艺制造水平的提高，开始生产液压元件，并首先应用于机床。然而，液压传动的真正推广使用只是最近三、四十年的事。19世纪末，德国制成了液压龙门刨床，美国制成了液压六角车床和磨床。6二战期间，兵器上采用了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置。如应用在舰艇上的炮塔转位器。二战期间极大地促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并不断制定和完善各种标准，实现了各类元件的标准化、规格化、系列化。现在国外生产的95%工程机械，95%以上的自动线，90%的数控加工中心都采用了液压传动，因此采用液压传动的程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标准之一。7目前，液压传动技术正向着高压、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪声、低能耗、经久耐用、高度集成化方向发展，向着用计算机控制的机电一体化方向发展。8三、液压传动原理•1、液压千斤顶的简化•2、液压千斤顶的工作原理91-杠杆2-小活塞3-小缸体4、5-单向阀6-大缸体7-大活塞8-重物9-卸油阀10-油箱图1-1动画演示10三、液压传动原理•3、特点（1）用具有一定压力的液体来传动（2）传动过程中必须经过两次能量转换（3）传动必须在密封容器内进行，而且容积要发生变化。•4、两个最重要的概念（1）压力决定于外负载（2）运动速度决定于流量11（1）压力决定于外负载1）压力根据帕斯卡原理，外力产生的压强可以等值地传递到密闭液体内部所有各点。这里的“压强”通常是指单位面积上受到的液体的作用力，在液压传动中称它为“压力”，用p表示。p=F/APa式中，力F的单位是N，面积A的单位是㎡，压力的单位制就是Pa（帕斯卡）。12在图中，设ρ为液体的密度，大气压力为p0，大缸活塞有效作用面积为A2,重力加速度为g，那么M处和N处的压力pm=p0+G/A2pn=p0+G/A2+ρgh由上式可以看出，液体内部各处的压力是由大气压、外力和液体的重量共同作用而产生的。13在图中，欲使重物被顶起，大油缸中需要有压力p；p=G/A2,当大油缸匀速运动时，缸内液体的压力称为工作压力。这个压力要由作用在小活塞上的驱动力F来产生。F＝pA1G↑→p↑→驱动力F↑；反之，F也随之减小。当G减小到零时，油液压力为零。若大活塞向上运动碰到死挡铁而停在某个位置，相当于负载G很大，压力p也会很高。这就处说，液压系统中工作压力的大小决定于外负载。14需要指出的是：液压传动中所讲的压力值，通常是指比大气压高出的部分，称为相对压力或表压力。液压系统中某个部位的压力会比大气压低（如泵进口处），其比大气压低的那部分压力值叫真空度。根据压力的大小，通常把压力分为几个等级。压力分级压力分级低压中压中高压高压超高压压力（Mpa)≤2.52.5～88～1616～323215（2）运动速度决定于流量2）流量单位时间内通过管道某一截面液体的体积称为流量。若在时间t内通过的液体体积为V，则流量q为q=V/t16右图中，设液体流入液压缸4的流量为q,缸4活塞的有效作用面积为A,由于液体的作用，使活塞在时间t内以速度v向右移动了l，则流入缸4的液体的体积是qt或Al，即qt=Al或q=Al/t=Av故v=q/A由上式可以看出，对于某一给定的液压缸，活塞的有效作用面积是不变的。所以，活塞运动的速度的大小只决定于输入液压缸的流量。175、压力损失和流量损失由于液体具有粘性，液体流动时其内部各质点以及液体与固体表面之间存在着摩擦、碰撞，会造成能量的损耗，表现为压力的降低，叫做压力损失，用△P表示。压力损失分为两类，1）沿程损失；2）局部损失。泄漏分为内泄漏和外泄漏两种。流量损失也是一种能量损失。18四、液压系统组成•1、机床工作台液压传动系统组成•2、工作原理：动画演示油路—图示、左位、右位换向—换向阀调速—节流阀调压—溢流阀19油箱滤油器液压泵溢流阀节流阀换向阀手柄液压缸工作台油管203、组成部分•动力装置：液压泵。将原动机输入的机械能转换为液体的压力能，作为系统供油能源装置。•执行装置：液压缸（或马达）。将流体压力能转换为机械能，而对负载作功。•控制装置：各种液压控制阀，用以控制流体的方向、压力和流量，以保证执行元件完成预期的工作任务。21•辅助装置：油箱、油管、滤油器、压力表、冷却器、分水滤水器、油雾器、消声器、管件、管接头和各种信号转换器等，创造必要条件，保证系统正常工作。•工作介质：液压油，作为传递运动和动力的载体。22液压泵23液压阀24辅助元件254、液压系统图的图形符号•结构或半结构式图形：表示结构原理直观性强，易理解，但结构复杂。回顾动画264、液压系统图的图形符号•图形符号：它不再表示元件的具体结构，是一种比较抽象地，只表示元件职能的符号，用它来表示系统中各元件的作用及整个系统的工作原理十分简明扼要。•GB/T768.1-93给出了我国液压图形符号的有关规定。回顾动画27五、液压传动的特点优点：1、传动装置的体积小、重量轻；2、可以实现无级调速；3、传递运动平稳、润滑好、寿命长；4、易于实现自动化；5、易于实现过载保护；6、标准化、系列化和通用化。28•缺点：•泄漏严重，污染地面•不宜保证严格的传动比•对温度变化敏感•难于检查故障29液压传动的应用工程机械推土机、挖掘机、压路机起重运输汽车吊、叉车、港口龙门吊矿山机械凿岩机、提升机、液压支架建筑机械打桩机、平地机、液压千斤顶农业机械拖拉机、联合收割机冶金机械压力机、轧钢机轻工机械打包机、注塑机汽车工业汽车的转向器和减振器、自卸汽车智能机械模拟驾驶舱、机器人30练习题•1、（）和（）是液压传动中最重要的参数。•A、压力和流量B、压力和负载C、压力和速度D、流量和速度•2、在液压系统的组成中液压缸是（）。•A、动力元件B、执行元件C、控制元件D、传动元件•可以在运行过程中实现大范围的无级调速的传动方式是（）。•A、机械传动B、电气传动C、气压传动D、液压传动•在液压传动中，液压缸的（）决定于流量。•A、压力B、负载C、速度D、排量31本次内容回顾1、液压传动是以密封容积中的液体来传递力和运动的。在传递力时，利用了帕斯卡原理；而在传递运动时，则利用了密封容积中主动件（液压泵）挤出的液体体积和从动件（执行元件）接收的液体体积相等的原理（质量守恒定律）。2、液压传动中，液体的压力和流量是最主要的参数。负载决定压力，流量则决定执行元件的运动速度。压力和机械传动中的力相当，而流量和机械传动中的速度相当。压力和流量的乘积则为液压传递的功率。