液压与气动技术基本概念.ppt

液压与气动技术基本概念 什么是液压传动呢 液压传动是 利用有压的液体 经由一些机件控制之后来传递运动和动力 液压传动是以流体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式 下面看一个实例 如图所示 从图可知 液压传动系统由哪些部分组成 由上图可知 液压传动系统由液压泵 控制阀 执行元件和油箱等一些辅助元件组成 1 液压泵2 执行元件3 控制元件4 辅助元件 液压传动系统结构原理图 液压传动系统工作原理图 一 液压与气压传动的研究对象液压与气压传动是以有压流体 压力油或压缩空气 为工作介质 来实现各种机械的传动和自动控制的传动形式 液压传动传递动力大 运动平稳 但由于液体粘性大 在流动过程中阻力损失大 因而不宜作远距离传动和控制 而气压传动由于空气的可压缩性大 且工作压力低 通常在1 0MPa以下 所以传递动力不大 运动也不如液压传动平稳 但空气粘性小 传递过程中阻力小 速度快 反应灵敏 因而气压传动能用于远距离的传动和控制 液压传动的优缺点 液压传动的主要优点 能够方便地实现无级调速 调速范围大 与机械传动和电气传动相比 在相同功率情况下 液压传动系统的体积较小 重量较轻 工作平稳 换向冲击小 便于实现频繁换向 便于实现过载保护 而且工作油液能使传动零件实现自润滑 因此使用寿命较长 操纵简单 便于实现自动化 特别是与电气控制联合使用时 易于实现复杂的自动工作循环 液压元件实现了系列化 标准化和通用化 易于设计 制造和推广应用 液压传动的主要缺点 液压传动中不可避免地会出现泄漏 液体也不可能绝对不可压缩 故无法保证严格的传动比 液压传动有较多的能量损失 泄漏损失 摩擦损失等 故传动效率不高 不宜作远距离传动 液压传动对油温的变化比较敏感 不宜在很高和很低的温度下工作 液压传动出现故障时不易找出原因 气压传动与液压传动相比 有如下优点 5 气动元件可以根据不同场合 采用相应材料 使元件能够在恶劣的环境 强振动 强冲击 强腐蚀和强辐射等 下进行正常工作 1 空气可以从大气中取之不竭 无介质费用和供应上的困难 将用越的气体排入大气 处理方便 泄漏不会严重影响工作 不会污染环境 2 空气的粘性很小 在管路中的阻力损失远远小于液压传动系统 宜于远程传输及控制 3 工作压力低 元件的材料和制造精度低 4 维护简单 使用安全 无油的气动控制系统特别适用于无线电元器件的生产过程 也适用于食品及医药的生产过程 气压传动与电气 液压传动相比有以下缺点 1 气压传动装置的信号传递速度限制在声速 约340m s 范围内 所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置 并且信号要产生较大的失真和延滞 也不便于构成较复杂的回路 但这个缺点对工业生产过程不会造成困难 2 空气的压缩性远大于液压油的压缩性 因此在动作的响应能力 工作速度的平稳性方面不如液压传动 3 气压传动系统出力较小 且传动效率低 液压与气压传动的应用及发展 表0 1液压与气压传动在各类机械中的应用 二 液压与气压传动的工作原理 图0 1液压千斤顶 a 液压千斤顶原理图b 液压千斤顶简化模型1 杠杆手柄2 小缸体3 小活塞4 7 单向阀5 吸油管6 10 管道8 大活塞9 大缸体11 截止阀12 通大气式油箱 1 能源装置把机械能转换成流体的压力能的装置 一般最常见的是液压泵或空气压缩机 2 执行装置把流体的压力能转换成机械能的装置 一般指作直线运动的液 气 压缸 作回转运动的液 气 压马达等 3 控制调节装置对液 气 压系统中流体的压力 流量和流动方向进行控制和调节的装置 例如溢流阀 节流阀 换向阀等 这些元件的不同组合成了能完成不同功能的液 气 压系统 4 辅助装置指除以上三种以外的其它装置 如油箱 过滤器 分水滤气器 油雾器 蓄能器等 它们对保证液 气 压系统可靠和稳定地工作有重大作用 5 传动介质传递能量的流体 即液压油或压缩空气 三 液压与气压传动系统的组成 1 液体静压力 静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力 静压力在液压传动中简称压力 在物理学中则称为压强 如何定义液体中某点的压力 2 液体静压力有两个重要特性 1 液体静压力垂直于承压面 其方向和该面的内法线方向一致 这是由于液体质点间的内聚力很小 不能受拉只能受压之故 为什么 2 静止液体内任一点所受到的压力在各个方向上都相等 为什么 如果某点受到的压力在某个方向上不相等 那么液体就会流动 这就违背了液体静止的条件 3 液体静压力基本方程p A Po A gh A式中 gh A为小液柱的重力 液体的密度上式化简后得 p p0 gh 3 液体静压力基本方程说明什么问题 1 静止液体中任何一点的静压力为作用在液面的压力Po和液体重力所产生的压力 gh之和 2 液体中的静压力随着深度h而线性增加 3 在连通器里 静止液体中只要深度h相同其压力都相等 p p0 gh 3 应用液体静压力基本方程 例1 1如图1 3所示 容器内盛油液 已知油的密度 900kg m3 活塞上的作用力F 1000N 活塞的面积A 1 10 3m2 假设活塞的重量忽略不计 问活塞下方深度为h 0 5m处的压力等于多少 解 活塞与液体接触面上的压力均匀分布 有根据静压力的基本方程式 1 3 深度为h处的液体压力 106 900 9 8 0 5 1 0044 106 N m2 106 Pa 从本例可以看出 液体在受外界压力作用的情况下 液体自重所形成的那部分压力 gh相对甚小 在液压系统中常可忽略不计 因而可近似认为整个液体内部的压力是相等的 以后我们在分析液压系统的压力时 一般都采用这种结论 4 绝对压力 表压力及真空度根据度量方法的不同有所谓的表压力又称相对压力 gaugepressure 和绝对压力 absolutepressure 之分 以当地大气压力 atomosphere 为基准所表示的压力称为表压力 以绝对零压力作为基准所表示的压力称为绝对压力 如液体中某点处的绝对压力小于大气压力 这时该点的绝对压力比大气压力小的那部分压力值 称为真空度 所以真空度 大气压力 绝对压力 4 绝对压力 表压力及真空度有关表压力 绝对压力和真空度的关系见图 5 帕斯卡原理 Pascal sPrinciple 图所示建立了一个很重要的概念 即在液压传动中工作的压力取决于负载 而与流入的流体多少无关 小结 液压传动利用液体的压力能来传递动力 运动和