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文档简介

液压与气动技术,机械学院 崔治 MobileEmail : Office: 怀德楼B105,教学方法与考核方式 教学方法:课堂教学 、实验教学、自学、 答疑讲座 考核方式:期中考试(40%)期末考试(40%) 平时成绩(10%) 出勤率、作业、课堂提问 实验(10%),课程名称:液压与气动技术 教材名称: 许福玲,陈尧明.液压与气压传动. 机械工业出版社,2007 课程性质:必修、考试课 教学时数:40+S8 上课时间:周一4,周四4 推荐参考书: 陈尧明,许福玲.液压与气压传动学习指导与习题集.北京:机械工业出版社,2005 芮延年.液压与气压传动. 苏州大学出版社,2005 姜继海等.液压与气压传动. 高等教育出版社,2002,教学目的和任务: 通过本课程的学习获得液压与气压传动基础知识,为从事机电一体化产品的设计、制造、调试、使用、维修建立良好的基础。 课程的主要任务:掌握液压与气压传动的基础知识和基本概念。掌握各种典型液压气动元件的工作原理、特点、应用和选用方法。熟悉各类液压与气压传动基本回路的功用、组成和应用场合。具备阅读液压与气压传动系统图的能力,获得液压与气压传动设备调试、使用和维修分析的初步训练。了解一般专用设备液压传动系统的设计方法。了解液压与气压传动国内外先进技术成果在机械设备中的应用。 重点教学内容: 绪论、第一、二、三、四、六章,绪论,本章主要内容为: 1、液压与气压传动的定义 2、液压与气压传动的工作原理及特征 3、液压与气压传动系统的组成及图形符号 4、液压与气压传动的优缺点 5、液压与气压传动的发展概况,一、液压与气压传动的定义 1、概述,一部完整的机器的组成:,机械传动(mechanics):常用零件为齿轮,轴,皮带等。,电气传动(electrics):常用零件是直流电机,可控硅,交流电机变频器等。,流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。 包括:气体传动:以气体为工作介质的流体传动。 液体传动:以液体作为工作介质的流体传动。根据工作原理不同又可分为:,2、液压传动的定义,液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量; 液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。,3、液压控制的定义:,液压控制与液压传动的不同之点在于液压控制是一个自动控制系统,具有反馈装置,系统具有较强的抗干扰能力,所以系统输出量的精度高。,二、液压与气压传动的工作原理及特征 1、工作原理,理论基础帕斯卡原理 图示两个不同直径的液压缸2和4,缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞1和5。缸2、4下腔用一管道3连通,其中充满液体。,假设: 液体不可压缩; 没有泄漏; 活塞没有重量,在缸内自由滑动(无摩擦力)。,(1)压力比例关系,这个系统传递力: 如果活塞5上有重物W,则当活塞1上施加的F力达到一定大小时,就能阻止重物W下降,这就是说可以利用密封容积中的液体传递力。,(1)压力比例关系,结论: 力与作用面积成正比力的放大关系: 液压传动中,负载是第一性的,液体压力是第二性的,即工作压力取决于负载。,(2)运动关系,这个系统传递运动: 活塞1在力F作用下向下运动时,重物W随之上升,密封容积中的液体既可以传递力,还可以传递运动。 若活塞1向下移动h1 ,通过液体的能量传输,将使活塞5上升一段距离h2,很显然h1h2。,在t时间里移动的液体体积相等 。即: A1h1 =A2h2,运动速度(或转速)的传递是按照“容积变化相等”的原则进行的。基于此,液压传动又称为“容积式液体传动”。,(2)运动关系,单位时间内流过某一通流截面A的流体体积称为流量(FLOW):,结论: 运动速度取决于流量,与负载无关。 液压传动可以实现无级调速。,A1h1 =A2h2两边同除t,得:,则活塞运动速度:,(3)功率关系,忽略液体的可压缩性和摩擦,则机械功率守恒:,整理,得:,液压功率等于液体的流量与压力的乘积:,代入力和运动的关系:,压力和流量是液压与气压传动中两个最基本的参数。,2、液压千斤顶的工作原理,液压千斤顶常用于顶升重物,如顶起汽车以便拆换轮胎等。下图是简化模型的进一步完善,它具备了一些简化模型所不具备的功能:在杠杆上没有作用力时,负载可以停止在任意位置;在液压缸行程范围内,可以将负载提升到任意位置。,(1)液压千斤顶的工作过程,杠杆上提至某一高度A1腔压力降低局部真空油在大气压力作用下吸进; 杠杆下压至某极限位A1腔压力增大单向阀打开油压入A2腔; 循环往复,重物W上移。 再添一截止阀返位。,液压千斤顶动作动画,液压千斤顶图,(2)液压千斤顶的工作特点,小缸、小活塞以及单向阀4和7组合在一起,向系统中提供一定量的压力油液,称为液压泵。 大活塞和大缸用于带动负载,使之获得所需运动及输出力,这个部分称为执行机构。 放油阀门11的启闭决定执行元件是否向下运动,是一个方向控制阀。 另外,要进行动力传输必须借助传动介质。,(3)液压与气压传动的特征,在密闭容积内进行的,容积可变; 进行了两次能量转换:,三、液压与气压传动系统的组成及图形符号 1、磨床工作台液压系统,电机带动液压泵4旋转为系统提供压力油,液压缸18驱动工作台19作往复运动,手动换向阀15控制工作台左右换向,节流阀13与溢流阀7共同作用,调节工作台的运动速度,手动换向阀9可使工作台停止运动时处于卸荷状态,再加上油箱、管道、过滤器等保证了系统正常工作。,动作动画,2、液压与气压传动系统的组成,从千斤顶和磨床的液压系统组成和工作原理可以看出,液压系统一般有以下几个部分组成: (l)动力元件:将机械能转换成液体压力能的元件。液压泵或空气压缩机。 (2)执行元件:把液体的压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件。液压缸或气缸、液压马达或气马达。 (3)控制元件:对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件,以及进行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件。如压力、方向、流量控制阀。 (4)辅助元件:上述三个组成部分以外的其它元件, 如:管道、管接头、油箱、滤油器、蓄能器、油雾器、消声器等。 (5)工作介质:进行能量和信号的传递。,2、液压与气压传动系统的组成,3、液压系统的图形符号,(1)半结构式的工作原理图:它直观性强,容易理解,但难于绘制。,(2)图形符号的工作原理图:简单易绘制,保密性强。,(3)图形符号的使用规则:GB/T786.11993,a、图形符号只表示元件的职能,不表示元件的具体结构和参数; b、只反映各元件在油路连接上的相互关系,不反映其空间安装位置; c、只反映静止位置或初始位置的工作状态,不反映其变化过程; d、除部分有方向性要求的元件(油箱、压力表)以外,其他元件均可翻转角度绘制;但凡有可调性箭头,一律向右上方450方向不变; e、油路方向改变时,用折线而不用曲线表示,油路交叉用“十”线; f、符号的大小,线条的粗细不影响符号的意义,虚线表示控制油路。,四、液压与气压传动的优缺点,1、主要优点 液压与气压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点: (1)液压传动突出的优点是能容量大。即在同等功率情况下,液压元件体积小、结构紧凑; (2)工作比较平稳,操纵控制方便,易于实现过载保护和自动化要求; (3)可实现无级调速(调速范围达2000:1),它还可以在运行的过程中进行调速; (4)布置方便灵活; (5)元件属于工业基础件,标准化,系列化和通用化程度较高。,2、主要缺点,(1)不能保证严格的传动比,这是由于液压油的可压缩性和泄漏造成的; (2)传动过程中,能量需要进行两次转换,传动效率较低;流体流动的阻力损失和泄漏较大; (3)易堵塞; (4)工作性能易受温度变化的影响,因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。 (5)液压与气动元件制造精度高,系统工作过程中发生故障不易诊断。,五、液压与气压传动的发展概况,1、发展史 (1)从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理,18世纪末(1795年)英国制成第一台水压机算起,液压与气压传动已有二三百年的历史。 (2)二次世界大战前后, 成功地将液压传动装置用于舰艇上的炮塔转位器,其后出现了液压六角车床和磨床(19世纪末的美国),一些通用机床到本世纪30年代使用了液压传动。 (3)1952年起我国开始生产液压泵、阀等;1961年12月,江南造船厂建成国内第一台12000吨水压机,(1)正向着高压、高速、大功率、高效、低能耗、低振动、无泄漏、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展; (2)近30年来,由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展,再次将液压技术推向前进,使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自

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