液压与气压传动 绪论.ppt

液压与气动技术 机械学院崔治Mobilemail cuizhi 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h1 h2 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 1 1993 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动