第1章 液压传动基础知识01

教材主编邹建华吴定智许小明课件制作邹建华传动——传递运动和动力的方式常见传动类型液压传动液力传动气体传动液体传动复合传动机械传动电力传动流体传动传动机械传动机械传动是由齿轮、轴、丝杠螺母、曲柄连杆、带等传动件组成的传动。电力传动电力传动是利用电能来进行能量传递的工作方式。气体传动气体传动主要是气压传动。气压传动利用气体压力能传递能量。液压传动液压传动利用液体的压力能传递能量。液力传动液力传动利用液体的动能传递能量。复合传动第一章液压传动基础知识液压传动装置的工作原理及组成液压油液体静力学液体动力学液体流动时的压力损失液体流经小孔及隙缝的流量液压冲击及气穴现象1.1.1液压传动装置的工作原理1.1.2液压传动系统的组成1.1.3液压传动装置的图形符号1.1.4液压传动的特点1.1液压传动装置的工作原理及组成1.1.1液压传动装置的工作原理1.1.1液压传动装置的工作原理1.1.1液压传动装置的工作原理1－杠杆手柄2－小油缸3－小柱塞4、7－单向阀5、6、10－管道8－大柱塞9－大油缸11－截止阀12－油箱1234567891011121.1.1液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W1、力比例关系2AW大柱塞下腔的压力为11AF小柱塞下腔的压力为112112：FAAWpAFAW或由帕斯卡原理有由式可知，在液压传动中，力不但可以传递，而且通过作用面积（A2＞A1）的不同，力可以放大或缩小.1.1.1液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W1、力比例关系112AFAWp由式可知，在液压传动中，工作压力只取决于负载,而与流入的流体多少无关.1.1.1液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W2、运动关系2112221122112211：AAvvvAvAthAthAthAhA或即可得两端同除时间所以有由式可知，在液压传动中，速度不但可以传递，而且通过作用面积（A2＞A1）的不同，速度可以放大或缩小.被小柱塞压出的油液的体积必然等于大柱塞向上升起后大油缸中油液增加的体积。1.1.1液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W2、运动关系22112211Aq，vAqvqthAthA或由式可知，在液压传动中，活塞的运动速度只取决于进入油缸的流量,而与流体的压力无关.1.1.1液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W3、功率关系pqvpAvpAPWvvF2211211或由式可知，在液压传动中的功率可以用压力p和流量q的乘积来表示，压力p和流量q是液压传动中最基本、最重要的两个参数。1.1.2液压传动系统的组成我们以机床工作台的液压系统为例来介绍液压系统的组成。活塞左移液压泵由电动机驱动旋转，从油箱中吸油。油液经液压泵输出，进入压力管后，通过开停（换向）阀、节流阀、换向阀进入液压缸的右腔，推动活塞向左运动。1.1.2液压传动系统的组成活塞右移液压泵由电动机驱动旋转，从油箱中吸油。油液经液压泵输出，进入压力管后，通过开停（换向）阀、节流阀、换向阀进入液压缸的左腔，推动活塞向右运动。1.1.2液压传动系统的组成1.1.2液压传动系统的组成溢流阀溢流把开停阀手柄转换到中间竖直位置，泵出口压力管中的油液将经溢流阀和回油管排回油箱，不输出到液压缸中去，此时系统保持溢流阀的调定压力。1.1.2液压传动系统的组成泵卸荷将开停手柄转换到右侧位置，压力管中的油液将经开停（换向）阀和回油管排回油箱，不输出到液压缸中去，此时液压泵输出的油液在无阻力下直接流回油箱，使液压系统卸荷。1.1.2液压传动系统的组成名称作用另件动力元件机械能转化成液压能泵执行元件液压能转化成机械能缸、马达控制元件控制油液的流动方向、调节压力和流量各种阀辅助元件辅助作用滤油器、油箱、密封件、管件等工作介质传递运动与动力、润滑、密封、冷却液压油用国家标准图形符号绘制液压传动系统回路图半结构式液压传动系统回路图1.1.3液压传动装置的图形符号1.流量和压力具有良好的可控性，可实现较宽的调速范围，能较方便地实现无级调速；2.易于实现过载保护；3.具有防锈和自润滑能力，使用寿命长；4.在输出同等功率条件下，液压传动体积小，重量轻，即动力密度大；5.便于布局，适宜中距离传输和分配动力；6.易于实现系列化、标准化、通用化及自动化等。1.由于泄漏和管道的弹性变形等原因，液压传动不宜用于传动比要求严格的场合；2.液压传动如密封不严或零件磨损后产生渗漏，影响工作机构运动的平稳性和系统效率，而且污染境；3.液压系统混入空气后，会产生爬行和噪声等；4.液压传动的能量损失较大，系统效率较低；5.故障不易查找等。1.1.4液压传动的特点挖掘机液压传动应用举例翻斗车液压传动应用举例大坝液压传动应用举例汽车液压传动应用举例发展趋势向高压、高速、高效率的流量、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，向用计算机控制的机电液一体化方向发展。液压传动应用举例1.2.1液压油的物理特性1.2.2液压系统对液压油的基本要求及选用1.2液压油1.密度1.密度——单位体积液体的质量液压油一般取ρ=900kg/m31.2.1液压油的物理特性Vm2.可压缩性——液体受压力作用而发生体积缩小性质(1)液体的体积压缩系数定义——体积为v的液体，当压力增大△p时，体积减小△V,则液体在单位压力变化下体积的相对变化量。物理意义：单位压力所引起液体体积的变化1.2.1液压油的物理特性VVpk1(2)液体的体积弹性模量—液体体积压缩系数的倒数K=1/k物理意义：表示单位体积相对变化量所需要的压力增量，也即液体抵抗压缩能力的大小。一般认为油液不可压缩（因压缩性很小），若分析动态特性或高压系统，则必须考虑。1.2.1液压油的物理特性3.粘性(1)液体在外力作用下流动或有流动趋势时，液体内分子间的内聚力要阻止液体分子间的相对运动，由此产生一种内摩擦力，这种特性称为粘性。注：静止液体不呈现粘性粘性示意图牛顿液体内摩擦定律：液层间的内摩擦力与液层接触面积及液层之间的速度成正比。F=μAdu/dy1.2.1液压油的物理特性粘性示意图Home（2）粘度——粘性大小的衡量(a)动力粘度μ（又称为绝对粘度）μ=τ·dy/du（N·s/m2）物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上内摩擦力。单位：国际单位（SI制）中为帕·秒（Pa·s）或牛顿·秒/米2（N·S/m2）；以前沿用的单位：泊（P）、厘泊（CP）换算关系：1Pa·S=10P=103CP1.2.1液压油的物理特性（2）粘度——粘性大小的衡量(b)运动粘度ν:动力粘度与液体密度之比值ν=μ/ρ物理意义：无（只是因为μ/ρ在流体力学中经常出现∴用ν代替（μ/ρ）单位：SI制：m2/SCGS制：St（斯）、cSt（厘斯）换算关系：1m2/S=104St=106cSt液压油牌号标注：L—HL22号液压油，指这种油在40℃时的平均运动粘度为22cSt。1.2.1液压油的物理特性（2）粘度——粘性大小的衡量(c)相对粘度（条件粘度）在一定条件下，利用某种规格的粘度计，通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量的粘度。恩氏度0E——中国、德国、前苏联等用赛氏秒SSU——美国用雷氏秒R——英国用巴氏度0B——法国用用恩式粘度计测定液压油的恩氏粘度恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系：ν=（7.310E-6.31/0E）×10-6（m2/s）1.2.1液压油的物理特性用恩式粘度计测定液压油的恩氏粘度把体积为200mL、温度为t℃的被测液体装入恩氏粘度计的容器内，测出液体经容器底部直径为2.8mm的小孔流尽所需时间t1(s)，并将它和同体积的蒸馏水在20℃时流过同一小孔所需时间t2(s)相比，其比值即是被测液体在温度t℃下的恩氏粘度，即Et=t2/t1。一般以20℃、40℃和100℃作为测定液体恩氏粘度的标准温度，由此而得到的恩氏粘度分别用E20，E40和E100来标记。(4)温度和压力对粘度的影响(a)粘度和压力的关系∵P↑，F↑，μ↑∴μ随p↑而↑，压力较小时忽略，32Mpa以上才考虑(b)粘度和温度的关系∵温度↑，内聚力↓，μ↓∴粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好。1.2.1液压油的物理特性工作介质——传递运动和动力润滑剂——润滑运动部件液压油的主要任务对液压油的要求（1）合适的粘度和良好的粘温特性；（2）良好的润滑性；（3）纯净度好，杂质少；（4）对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性。1.2.2液压系统对液压油的基本要求及选用对液压油的要求（5）对热、氧化水解都有良好稳定性，使用寿命长；（6）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；（7）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，闪点和燃点高，流动点和凝固点低。（凝点——油液完全失去其流动性的最高温度）（8）对人体无害，对环境污染小，成本低，价格便宜总之：粘度是第一位的1.2.2液压系统对液压油的基本要求及选用液压油石油型乳化型合成型L-HH:无添加剂其他液压油:加入多种添加剂水包油乳化液油包水乳化液抗燃性好1.2.2液压系统对液压油的基本要求及选用工作介质的选用首先根据工作条件和元件类型选择油液品种，然后根据粘度选择牌号。1选择液压油品种2选择液压油粘度高压、高温、慢速：μ大（以↓泄漏）低压、低温、快速：μ小（以↓内摩擦阻力）1.2.2液压系统对液压油的基本要求及选用