液压与气压传动ppt课件

安徽工程大学机械与汽车学院主讲：阚宏林2013年01月目录第一章绪论第二章液压传动的流体力学基础第三章液压泵第四章液压缸和液压马达第五章液压阀第六章液压辅件(自学)第七章液压基本回路第八章典型液压系统第九章气动技术基础知识第十章气源系统及气动辅件第十一章气动执行元件第十二章气动控制元件第十三章气动控制回路与系统本章重点和难点：重点：1、液压（气压）传动工作原理；2、液压（气动）系统组成及各部分作用；难点：1、液压（气压）传动工作原理一、研究对象及学习方法研究对象：研究的是以有压流体（液压液或压缩空气）作为传动介质来实现机械传动和自动控制的一门学科。其实质研究的是能量转换。即：机械能---压力能---机械能。学习方法：家用电器（系统←电路←电子元件）机械设备（系统←回路←液压和气动元件）二、车辆及其制造设备的传动方式一切设备都有其相应的传动机构,借助于传动方式达到对动力的传递和控制的目的。1、机械传动——通过齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆等机件直接把动力传送到执行机构的传递方式。2、电气传动——利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式。液体传动气压传动3、流体传动气力传动气体传动液力传动——利用液体流动动能传递动力。液压传动——利用液体静压力传递动力。结论：A、活塞的运动速度与进入缸的流量成正比，与活塞的截面积成反比，而与流体压力大小无关；B、调节q即可改变运动速度，所以，液压和气压传动能实现无级调速；3、功率关系12AAFG和2112AAvv在不计损失时，输入功率等于输出功率。即：Fv1=Gv2即：P=pA1v1=pA2v2=pq结论：压力和流量是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们的乘积表示功率。工作原理：以有压流体作为传动介质（或工作介质、能源介质），依靠密封容积的变化来传递运动，依靠流体内部的压力来传递动力。利用了帕斯卡原理利用了质量守恒定律四、液压和气动系统组成以生产中的机床工作台为例进行进一步说明①能源装置：为系统提供有压流体（压力油或压缩空气），将机械能转换成压力能，是系统的第一能量转换装置。如液压泵、气源装置（空压机、后冷却器、干燥器、空气净化装置、储气罐、输送管道等）。②执行元件：把流体的压力能转换成机械能，是系统的第二能量转换装置。如液压缸、液压马达、气缸、气动马达等。③控制元件：对系统中流体的压力、流量及流体的流动方向进行控制或调节的元件。如溢流阀、单向阀、换向阀等。⑤工作介质：传递能量的流体，即液压油、压缩空气等。④辅助元件：保证系统正常工作的其它元件。如油箱、管道、管接头、过滤器等。机床工作台液压系统1—工作台2—液压缸3—活塞4—换向手柄5—换向阀6.8.16—回油管7—节流阀9—开停手柄10—11—压力管12—压力支管13—溢流阀14—钢球15—弹簧17—液压泵18—滤油器19—油箱机床工作台液压系统五、系统表示方法1、用结构原理图表示：具有直观性强、容易理解的优点，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。2、用液压与气动系统图形符号表示（GB786—76,GB786.1-93)基本规定：(1)符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。(2)主油（气）路用标准实线表示，控制油（气）路用虚线表示。元件符号内的流体流动方向用“↑”表示，“↑”指向不一定是油流方向。(3)符号均以元件的零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。采用职能符号表示的原理图：具有图形简单，易绘制等优点，但直观性差，难理解。六、液压与气动系统的特点1、液压传动特点优点：（1）传动平稳、重量轻、体积小、承载能力大；（2）易实现无级调速；（3）易实现过载保护和自动润滑；（4）能实现各种机械运动、易于自动控制；（5）由于元件已实现标准化、系列化、通用化，便于设计制造。缺点：（1）元件本身制造精度要求高；（2）实现定比传动难，且不宜在高、低温及易燃易爆等场合下使用；（3）不宜远距离输送动力，发生故障不易查除，油液易污染，对油液的质量要求高。2、气压传动的特点优点：①来源广泛，成本低廉，系统简单；②空气粘度小，输送时压力损失小，便于集中供应（空压站）和远距离输送；③维护简单，管道不易堵塞，无须更换介质；④易于实现过载自动保护，使用安全，适合在高、低温及易燃易爆等恶劣环境下使用；⑤由于工作压力低（小于0.8MPa），对元件材料及加工精度要求低。缺点：①传递的功率小；②传递运动的速度稳定性差；③传动效率较低。七、液压与气压传动的应用及发展概况18世纪末万吨水压机20世纪30年代起重机、机床及工程机械二战期间各种军事武器二战结束后各种自动化设备及自动生产线20世纪80年代－现在：高速、高压、大功率、低噪声、长寿命、高度集成化方向发展节能化、微型化、轻量化、位置控制高精度化气动技术初级阶段计算机－液压伺服时期电气－液压技术时期20世纪50年代－70年代黄金时代迅猛发展期表1-1在各类机械行业中的应用实例行业名称应用场所举例工程机械挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等矿山机械凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机等农业机械联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机、纺织机械等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等智能机械折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等行业名称应用场所举例热工设备各类造型机、压铸机、铸型输送机、锻压机械等机床工业车、铣、磨、刨、组合机床、数控机床、剪床、自动化及半自动化机床等国防工业飞机、坦克、大炮、舰艇、雷达、火箭、导弹等船舶工业打捞船、全液压挖泥船、打桩船、采油平台、气垫船等近年应用太阳跟踪系统、海浪模拟装置、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射系统、宇航环境模拟、高层建筑减震、紧急刹车装置等应用一：高压造型生产线应用二：真空静压造型生产线应用三：工程机械领域压路机挖掘机铲运车应用四：机械加工行业应用五：航天工业应用六：军事、雷达等台湾“纪德舰”第一篇液压传动第二章液压传动的流体力学基础流体力学是研究流体平衡和运动规律的一门科学。本章重点：1、液压油的粘度及其物理意义、粘性的力学本质；2、液体静压力基本方程、连续性方程、伯努利方程；3、压力损失、小孔流量的计算。本章难点：1、实际液体伯努利方程及压力损失的计算；2、绝对压力、相对压力、真空度的概念。§2-1液压油一、液压油的物理性质（一）密度单位体积液体的质量称为液体的密度。Vm矿物型液压油的密度随温度和压力而变化的，但其变动值很小，可认为其为常数。一般矿物油系液压油在20℃时密度约为850～900kg/m3左右。单位：kg/m3）、、、、、、、（物理性质＝饱凝pTCβf(二)可压缩性液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体的可压缩性。液体的压缩性可用体积压缩系数κ表示。液体体积压缩系数的倒数，称为液体的体积弹性模量，以β或K表示。即β＝1/κ。01VVpk封闭在容器内的液体在外力作用下的情况极像一个弹簧（称为液压弹簧）：外力增大，体积减小；外力减小，体积增大。液体的可压缩性很小，在一般情况下当液压系统在稳态下工作时可以不考虑可压缩的影响。但在高压下或受压体积较大以及对液压系统进行动态分析时，就需要考虑液体可压缩性的影响。(三)粘性1、粘性的力学本质粘性是液压油的根本特性，粘度是度量粘性的物理量，是选择液压油的主要性能指标。液体的粘性：液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力。粘性的力学本质：y0xhu0uu+duydyμ为比例系数称为动力粘度，单位为Pa·S（帕·秒）（牛顿内摩擦阻力定律）油液在流动时，相邻两层液体内部所产生的摩擦阻力F与接触面积A成正比与速度梯度成正比。若：00Fdydu结论：液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出粘性，处于静止状态的液体不呈现粘性。dyduAFdyduAF则单位面积上的内摩擦力：dydu例1：如一瓶水和一瓶菜油，放在形状完全相同的两只棕色瓶中，怎样鉴别？（不准用嗅觉和味觉）2、粘度液体的粘性大小可用粘度来表示。相对粘度：用各种粘度计测量。粘度动力粘度μ：单位：Pa•S（帕•秒）运动粘度ν：单位：m2/s。与动力粘度换算公式：ν=μ/ρ（1）动力粘度μ流动液体在一定剪切力作用下内摩擦阻力的度量。具有明确的物理意义。单位：Pa•S（帕•秒），可用旋转粘度计测量，但计算较复杂。物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，单位面积上产生的内摩擦力。没有明确的物理意义。只是动力粘度与液体密度的比值。（2）运动粘度υ即：单位：m2/s国产油液牌号是以40℃时的平均运动粘度来表示。1cSt(厘斯)=10-2St(斯)=1mm2/s单位换算：1m2/s=104St（斯）=106cSt（厘斯）例1：普通液压油YA-N32，N32表示该油在40℃时平均运动粘度为mm2/s，即32×10－632m2/s。例2：20℃时ν水=10-6m2/s，ρ水=103kg/m3;ν空气=15×10-6m2/s，ρ空气=1.2kg/m3。试比较哪种介质粘性大？解：μ水=ν水·ρ水=10-3PaS,μ空气=ν空气·ρ空气=1.8×10-5PaS∴水的粘性大结论：若要比较两种不同介质流体的粘性大小，只能用动力粘度来比较。（3）相对粘度（条件粘度）：将200ml温度为t℃的被测液体装入恩氏粘度计中，由其底部φ2.8mm的小孔流出，测出液体流尽所需的时间τ液，与同体积蒸馏水在20℃时流过同一粘度计所需时间τ水之比。用0Et表示。0Et=τ液/τ水，无量纲。60ml，单位：秒。故又称国际赛氏秒。用”S表示。恩氏粘度0E（中、德、前苏联）：赛氏粘度SUS（美国）：换算关系：6''''10)18022.0(SS6''''10)17226.0(RR单位：均为m2/s60010)31.631.7(EE60ml，单位：秒。故又称商用雷氏秒。用”R表示。雷氏粘度R1S（英国、美国）：3、影响油液粘度的因素①温度：温度↓→分子间内聚力↑→油液粘度↑→压力损失↑。并且变化十分敏感，说明温度对粘度的影响很大。油液的粘温特性：油液粘度随温度变化的特性称为油的粘温特性。用粘度指数VI表示。↓温度↑→分子间内聚力→油液粘度↓→系统泄漏→↑传动精度↓；粘度指数（VI）：粘度指数越高，则粘温曲线越平坦，油液的粘温性能好，表示温度变化对该油的粘度影响较小。压力变化对粘度影响较小，一般不考虑。一般要求工作介质的粘度指数VI≥90。压力↑→分子间距↓→分子间内聚力↑→油液粘度有所↑。②压力：a.当压力较低时，压力变化对粘度影响较小，一般不考虑。b.当压力很高时，压力变化对粘度影响较大。)1031(80pp式中υ0－压力为105Pa时的运动粘度(m2/s)υp－压力为pPa时的运动粘度(m2/s)(四)其它物理性质比热容（单位质量的物质作单位温度变化时所需要的热量）、导热系数、流动点（比凝固点低2.5℃的温度叫做流动点）与凝固点、闪点（明火能使油面上油蒸气闪燃，但油本身不燃烧的温度）与燃点（使油液能自行燃烧的温度）、润滑性（在金属摩擦表面形成牢固油膜的能力）等。二、液压油的化学性质1、酸值：中和1克油液所需KOH的毫克数。2、热稳定性：自身裂化、聚合。3、氧化稳定性：与空气及其它氧化物进行化学反应的能力4、相容性：油液与系统中各种密封材料、涂料等非金属材料相互接触时抵抗化学反应的能力。如不起作用或很少起作用则相容性好。5、抗乳化性：油液中混入水并搅动成乳化液后，水从其中分离出来的能力。6、抗泡沫性：油液中混入空气并搅动成乳化液后，空气从其中分离出来的能力。三、对液压油的性能要求(1)适宜的粘度及良好的粘温特性；(2)良好的润滑性及高的油