_液压传动的基本概念新课.ppt

1 掌握液压传动的概念 2 掌握液压传动的优点 缺点 3 了解液压传动在现代工业生产中的应用 4 了解液压传动的发展概况 1 1液压传动概述 1 理解液压传动的工作原理 了解液压系统的组成和主要特点 2 理解流量 流速和压力的概念 掌握液流连续性原理和静压传递原理 3 了解压力损失和流量损失的概念 4 掌握液压传动功率的计算和泵的选用 大纲要求 利用液压千斤顶给汽车换胎 利用撬棒撬动大石头 以液压油液作为工作介质将作用力放大 以力矩平衡和杠杆原理将作用力放大 看一看 想一想 液压千斤顶体积小巧 却可以将人力放大到足够抬起沉重的汽车 究其根源主要是液压千斤顶所采用的放大力的工作原理与杠杆不同 它是怎么样将力传递放大的呢 导入 一 液压传动的概念 液压千斤顶的工作原理 液压传动的概念 利用液体作为工作介质来进行能量传递和进行控制的一种传动方式 工作介质 液压传动是借助于密封容积的变化 利用流体的压力能与机械能之间的转换来传递能量的 二 液压传动的特点 优点 液压元件能够自动润滑 质量轻 体积小动作灵敏 惯性小 承载能力大 容易实现无级调速 易于实现过载保护 传动平稳 容易实现复杂动作 缺点 液压元件制造精度要求高 实现定比传动困难 油液受温度的影响 不适宜远距离输送动力 油液中混入空气 易影响工作性能 油液容易污染 发生故障不容易检查与排除 三 液压传动技术的应用 由于液压技术有许多突出的优点 因此从民用到国防 由一般传动到精确度很高的控制系统 液压技术都得到了广泛的应用 人物简历 布莱士 帕斯卡 1623 1662年 是法国数学家 物理学家 思想家 帕斯卡1623年6月19日诞生于法国多姆山省克莱蒙费朗城 自幼聪颖 求知欲极强 他在数学和物理学方面有着很高的成就和贡献 最突出的是著名的帕斯卡定理 他在 关于圆锥曲线的论文 中提出的 1662年8月19日帕斯卡逝世 终年39岁 后人为纪念帕斯卡 用他的名字来命名压强的单位 简称 帕 布莱士 帕斯卡 液压传动的发展概况 液压传动起源于1654年帕斯卡提出的静压传动原理 发展于19世纪的石油工业 20世纪60年代后逐步渗透到各个领域中去 当前液压技术正向着高速 高压 大功率 低噪声 长寿命 高度集成化 复合化 数字化 小型化 轻量化等方向发展 我国液压技术起步较晚 始于1952年 液压元件最初应用于机床和锻压设备 后来应用于工程机械 经过多年的艰苦探索和发展 特别是20世纪80年代初期引进美国 日本 德国的先进技术和设备 使我国的液压技术水平上了一个新的台阶 目前 我国已形成门类齐全的标准化 系列化 通用化液压元件系列产品 2020 3 29 12 液压系统的组成 刨床工作台液压系统 刨床工作要求 工作台水平往复运动 刨床工作台液压系统 工作台向右移动 液压缸 换向阀 工作台 节流阀 换向阀 限压阀 液压泵 油箱 换向阀 如果将手动换向阀9转换成如图C所示的状态 液压泵输出的油液经手动换向阀9流回油箱 这时工作台停止运动 液压系统处卸荷状态 Email wbzhong 刨床工作台 溢流阀 液压系统中工作的零部件都有一定的承载范围 当系统的工作压力超过这个承载范围时 就可能会出现安全事故 如管道爆裂 电机过热乃至烧毁等 液压系统一般采用设置安全阀的方法 来限制系统的最大工作压力 保护人生设备的安全 刨床工作台 溢流阀 除了前面讨论的各个环节外 液压系统要能正常工作 还必须有储存油的容器 油箱 有连接各元器件的管道 还得有过滤系统的油液 防止杂质进入泵和液压系统的过滤器 另外还有蓄能器 压力表等 4 液压系统图的图形符号 图形符号 它不再表示元件的具体结构 是一种比较抽象地 只表示元件职能的符号 用它来表示系统中各元件的作用及整个系统的工作原理十分简明扼要 GB T768 1 93给出了我国液压图形符号的有关规定 注意 1 职能符号只表示元件的职能和管路的连接 不反映结构参数和安装位置2 图上所示位置是静态位置或零位 一 流量与流速 额定流量是指按试验标准规定 系统连续工作所必须保证的流量 是液压元件的基本参数 一 流量 流量是指单位时间内流过某一截面的液体体积 用qV表示 中V 流过管道或液压缸液体体积 m3 t 时间 s Q 流量 其法定计量单位为m3 s 米3 秒 常用单位为L min 升 分 它们的换算关系为 1m3 s 6 104L min 第二节液压传动系统的流量和压力 活塞 或液压缸 的运动速度等于是由于液压缸内油液的平均流速 活塞 或液压缸 的运动速度仅与活塞 或液压缸 的有效作用面积和流入液压缸中油液的流量有关 与油液的压力p无关 活塞 或液压缸 的有效作用面积一定时 活塞 或液压缸 的运动速度 决定于流入液压缸中油液的流量 改变流量九能改变运动速度 二 流速 流速是指液体质点在单位时间内流过的距离 其法定计量单位为米 秒 m s 由于液体具有粘性 液体在管道或液压缸中流动时 在同一截面上各点的速度不可能完全相同 一般都以平均流速来计算 平均流速 通过截面的流量除以截面面积 式中v 液流的平均流速 m s qR 流入液压缸或管道的流量 m3 s 或L min A 液压缸有效作用面积或管道截面积 m2 2 液流的连续性 油液流经无分支管道时 每一横截面上通过的流量一定是相等的 这就是液流连续性原理 理想流体 没有粘性的流体 不可压缩流体 不考虑流体的压缩性 即密度为常量 式中A1 A2 截面1 2的面积 m2 v1 v2 液体流经截面1 2时的平均流速 m s 液体在无分支管路中稳定流动时 流经管路不同截面时的平均流速与其截面面积大小成反比 管路截面积小 管径细 的地方平均流速大 管路截面积大 管径粗 的地方平均流速小 例 液压千斤顶压油过程中 柱塞泵活塞1的面积A1 1 13 10 4m2 液压缸活塞2的面积A2 9 62 10 4m2 管路4的截面积A4 1 3 10 5m2 活塞1下压速度v1为0 2m s 试求活塞2的上升速度v2和管路内油液的平均流速v4 解 1 柱塞泵排出的流量 2 活塞2的上升速度 3 管路内油液的平均流速 二 压力的形成与压力的传递 1 压力的概念 油液中的压力主要是由油液自重或油液表面受外力作用而产生的 忽略油液自重 油液压力是指液体表面受外力作用所产生的压力 如图所示 外力F与液体作用于活塞上的力FP相等 油液作用于活塞单位面积上的力应为FP A F A 我们把这种垂直压向单位面积上的力称为压力PP F A 式中P 油液压力 Pa 帕 F 作用在油液表面上的外力 N 牛顿 A 油液表面的承压面积 2 额定压力 在正常条件 按试验标准规定连续运转的最高压力称为额定压力 3 静止油液中压力的特征 帕斯卡原理 在密闭容器中的静止 油液体 当一处受到压力作用时 这个压力将通过液体传到连通器的任一点上 而且其压力处处相等 因此 静止的油液中 任何一点所受到的各个方向的压力都相等 4 静压传递原理 帕斯卡原理 静止油液压力的特性 静止油液中任意一点所受到的各个方向的压力都相等 这个压力称为静压力油液静压力的作用方向总是垂直指向承压表面密闭容器内静止油液中任意一点的压力如有变化 其压力的变化值将传递给油液的各点 且其值不变 这称为静压传递原理 即帕斯卡原理 5 静压传递原理 帕斯卡原理 在液压传动中的应用 液压系统中的压力取决于负载 例题分析 如图所示两个结构相同且互相串联的液压缸 无杆腔的面积 有杆腔的面积 缸 输入的流量 压力p1 p2及活塞的运动速度v1 v2 不计损失和泄漏 求两缸的工作 答 对缸 活塞受到二力平衡 对于缸 活塞来说受到三力平衡 则有 例题分析 如图所示两个结构相同且互相串联的液压缸 无杆腔的面积 有杆腔的面积 缸 输入的流量 压力p1 p2及活塞的运动速度v1 v2 不计损失和泄漏 求两缸的工作 缸 活塞的运动速度 答 缸 活塞的运动速度 4 液压传动系统中压力的形成 综上所述 液压系统中某处油液的压力是由于受到各种形式负载的挤压而产生的 压力的大小决定于负载 并随负载变化而变化 当某处有几个负载并联时 则压力取决于克服负载的各个压力值中的最小值 压力建立的过程是从无到有 从小到大迅速进行的 1 油泵2 液压阀3 液压缸4 死挡铁 空载 无油压 加载 有油压 超载 油压剧增 油压取决于最小负载 第三节液压传动的压力 流量损失和功率计算 一 液压传动的压力损失 1 液阻和压力损失 液阻 油液 管壁 摩擦 碰撞 压力损失 pA A B pB p pA pB 阻碍油液流动的阻力 油液流动时会引起能量损失 2 沿程损失与局部损失 沿程损失是液流经直管中的压力损失 局部损失是液流经管道截面突变或管道弯曲等局部位置的压力损失 管路越长 沿程损失越大 功率浪费 油液发热 粘度下降 进而使泄漏增加 同时液压元件受热膨胀也会影响正常工作 甚至 卡死 危害 克服方法 管路内壁光滑 油液粘度适当 尽量缩短管路长度和减少管路的截面变化及弯曲 3 压力损失的估算 P泵 K压P缸 K压 系统压力损失系数 一般K压 1 3 1 5 系统复杂或管路较长取大值 反之取小值 P泵 液压泵的最高工作压力 p缸 液压缸的最高工作压力 二 泄漏和流量损失 1 泄漏的概念 从液压元件的密封间隙漏过少量油液的现象 2 泄漏的类型 A 内泄漏 元件内部高 低压腔间的泄漏 B 外泄漏 系统内部高的油液漏到液压系统外部的泄漏 Q泵 液压泵的输出流量Q缸 液压缸的最大流量K漏 系统的泄漏系数 一般K压 1 1 1 3 系统复杂或管路较长取大值 反之取小值 3 流量损失的计算公式 Q泵 K漏 Q缸 总 液压泵的总效率 外啮合齿轮泵的 总取0 63 0 9 叶片泵的 总取0 75 0 85 柱塞泵 总取0 8 0 9 P泵 液压泵的输出功率P电 驱动液压泵的电动机功率 三 液压传动功率的计算 1 液压缸的输出功率 P p缸 Q缸 P 液压缸的输出功率p缸 液压缸的最高工作压力Q缸 液压缸的最大流量 2 液压泵的输出功率 P p泵 Q泵 P泵 液压泵的输出功率P泵 液压泵的最高工作压力Q泵 液压泵输出的最大流量 对定量泵来说 即为该泵的额定流量 3 驱动液压泵的电动机功率的计算 总 P泵 P电 例题分析 有一液压系统如图所示 液压缸无杆腔有效工作面积 有杆腔有效工作面积 要求活塞能以 1 该泵是否能满足要求 速度推进 现有一定量泵 其额定流量为 2 活塞空载返回速度v2为多少 K漏 K压 的负载 额定压力为 6 3MPa 答 1 例题分析 有一液压系统如图所示 液压缸无杆腔有效工作面积 有杆腔有效工作面积 要求活塞能以 1 该泵是否能满足要求 速度推进 现有一定量泵 其额定流量为 2 活塞空载返回速度v2为多少 K漏 K压 的负载 额定压力为 6 3MPa 答 1 该泵能满足要求 2 课堂练习 1 液压系统存在着 油液流动时会引起能量损失 主要表现为 液阻 间隙 压力损失 2 泄漏产生的主要原因是和 截面积相同的直 压力差 3 油液在管路中流动造成的损失为沿程损失 而在 及造成的压力损失为局部损失 管路弯曲部分 管路截面积突变部位 开关 4 当系统复杂或管路较长时K漏 K压