液压传动与控制技术

液压传动与控制技术液压传动与控制技术 教教 案案 近机类专业适用 近机类专业适用 编制 隆编制 隆 泗泗 审核 母洪都审核 母洪都 液压传动与控制技术教案液压传动与控制技术教案 目目 录录 概述概述 1 1 第一章第一章 绪绪 论论 4 4 第二章第二章 液压油和液压流体力学基础液压油和液压流体力学基础 6 6 第三章第三章 液压泵和马达液压泵和马达 1616 第四章第四章 液压缸液压缸 2222 第五章第五章 液压阀液压阀 2727 第六章第六章 辅助装置辅助装置 3131 第七章第七章 液压基本回路液压基本回路 3434 第八章第八章 典型液压系统典型液压系统 4141 第九章第九章 液压系统的设计与计算液压系统的设计与计算 4343 第十章第十章 液压伺服系统简介液压伺服系统简介 4848 课课 程程 总总 结结 4949 液压传动与控制技术教案液压传动与控制技术教案 概述概述 一 本课程的教学目的和要求一 本课程的教学目的和要求 本课程是电气工程及自动化专业 机电一体化专业的专业基础课 通过本课程的学习 获 得液压传动与控制技术的基本知识 达到以下基本要求 1 液压油与力学部分 熟练掌握液压油的性质及其运用 雷诺数 流体力学三大方程 静力学的基本方程与帕斯 卡定律 掌握流体流动时的压力损失 了解小孔流 缝隙流 液压冲击和空气现象 2 液压元件部分 熟练掌握各类泵的结构 原理 应用特点以及液压参数的计算 掌握液压马达性能参数的 计算 掌握缸的结构和参数计算 掌握各类阀的原理 结构 作用 职能符号以及应用 了解 各辅助元件的职能符号 作用及应用 3 液压回路部分 熟练掌握液压基本回路及应用 学会分析液压系统 了解液压系统的设计计算 了解液压 伺服系统的基本概念 二 本课程的重 难点二 本课程的重 难点 本课程的重点是液压阀工作原理 流动液体的力学 由于非专业的学生在力学方面的基础不是太强 故学习这门课程的难点在流体力学部分 各种阀在液压回路中的应用也是学生们学习上的难点 三 本课程的教学手段三 本课程的教学手段 本课程主要是课堂教学 教学中涉及到的液压元器件 可利用实物在课堂上演示 要充分利用多媒体在课堂教学中的作用 特别是利用动画效果来讲解阀的工作原理 以突 破教学难点 四 本课程的学时安排四 本课程的学时安排 本课程的总学时在 50 学时左右 具体安排见授课计划 五 本课程的教材及参考书目五 本课程的教材及参考书目 1 教材 液压传动与控制 第 2 版 贾铭新主编 全国重点教材 该教材的特点 1 01 年第 2 版 反映了国内外液压技术的新成就 2 语言简练 条理清晰 深入浅出 3 各章有小结 自我检测题及解答 有利于学生根据自己的情况分析和掌握 但该教材 为机械类非液压专业用 对于非专业的学生学习 教材应该注意对教材进行取舍 对涉及到理 论推导的部分内容 如第一章 第五章 适当舍去 由于学时有限和专业特点 第十一章安排 为自学 2 参考书 液压传动与控制习题集 阎祥安主编 六 习题与考核六 习题与考核 1 习题 每章结后完成 教材后部分习题 由老师指定 鼓励学生完成全部习题 2 考核 平时在绩 30 40 由作业 课堂问答和出勤确定 期末考试 70 60 闭卷完成 授授 课课 计计 划划 学时主 要 内 容重 难 点 2绪论 液压基本概念 组成 优缺点 工作特性 2液压油及性质粘度 2静力学 动力学连续方程 连续方程的应用 帕斯卡定律 2伯努利方程 动量方程 能量损失伯努利方程 雷诺数 2小孔流 缝隙流 液压冲击 空穴现象液压冲击 2泵与马达概述 原理 参数计算 齿轮泵参数计算 2叶片泵 马达 栓塞泵 马达 结构 1泵与马达小结应用及特点 2缸的特点 类型 应用参数计算 2缸的结构与设计密封 2方向阀的类型 职能符号 应用液控单向阀 三位阀的中位机能 2压力阀的类型 职能符号 应用工作原理 2流量阀 职能符号 应用 比例阀概念调速阀原理 1阀的小结各类阀的比较 2各主要辅助元件的原理 符号 应用滤油器 蓄能器 油箱 2节流调速特性分析 2容积调速特性分析 2容积调速和容积节流调速特性分析 1调速回路小节 1快速和速度换接回路 1方向控制回路液压锁 2压力控制回路 互不干扰回路 卸压 调压 保压回 路 2多缸控制 同步动作 互不干扰回路 2组合机床液压系统分析 2万能外圆磨床系统分析 或万能液压机 2设计计算 2设计计算举例 1液压伺服系统简介 本授课计划的学时安排可根据学生的情况进行调整 第一章第一章 绪绪 论论 一 教学目的一 教学目的 掌握液压传动的定义 液压系统的组成及作用 了解液压系统的职能符号 二 教学重 难点二 教学重 难点 液压传动的工作特性 三 学时安排三 学时安排 2 学时 第一节 基本概念 一 液压传动的工作原理 1 是以液体为介质 以静压能的形式进行 的传动 2 通过能量转换输出动力 3 工作特性 流量 Q V 压力 P F M 4 通过流量 压力的控制来满足执行元件的运动 例 1 液压千斤顶 例 2 半自动铣床液压系统 二 液压系统的基本组成 控制流量 压力 控制元件 动力元件 执行元件 向系统提供 辅助元件 向外输出 供压力能 辅助 机械能 三 系统的职能符号 GB T786 1 1993 表示职能以及在系统的通路 第二节 主要优缺点 优点 1 无级调速 范围大 2 功率 质量 大 3 易控制 过载保护 4 传动平稳 5 使用寿命长 6 实现三化 标 系 通 7 传动简化 缺点 泄漏 振动 效率 温敏性 精度高 故障查找难 小结 1 液压传动的定义 2 工作特性 P Q 问题 1 系统的基本组成 2 系统的工作特性 第二章第二章 液压油和液压流体力学基础液压油和液压流体力学基础 一 教学目的一 教学目的 掌握液体的粘度及油的选用 掌握压力及其单位 掌握帕斯卡定律 掌握流动液体的三大 方程 二 重点 难点二 重点 难点 重点 粘度 帕斯卡定律 伯努利方程 难点 伯努利方程的应用 三 学时安排三 学时安排 8 学时 油及性质 2 静力学及应用 0 5 动力学及应用 2 5 能量损失 1 小孔流缝隙流 1 液压冲击 气蚀现象 1 第一节 液压油的性质和选用 一 密度 定义 dv dm v m 0 lim 体积 微小质量 单位 kg m3 液压油 15 900kg m3 密度受压力 温度的影响 t p 二 压缩性 1 压缩性系数 变化单位压力所引起的相对体积变化量 V v p 1 P V P P V V 越大 可压缩性越大 抗压性越差 2 容积弹性模数 体积弹性模量 V v p e 1 越大 可压缩性越小 抗压性能越好 3 等效容积模数 液压油中混有空气会使下降 e 增加压力会提高 e 软的很小 e 三 液体的粘性和粘度 1 粘性 内摩擦力 流动时呈现 2 粘度 动力粘度 绝对粘度 F A dy du dy du AFf 单位面积内摩擦力 dy du A Ff du dy 22 mSN sm m mN cPPSPa 3 10101 帕秒 泊 厘泊 SI C G S 运动粘度 v cststsm 642 1010 1 SI C G S 在牌号中的应用 相对粘度 条件粘度 恩氏粘度 中 苏 德 2 10E t t 31 6 E31 7 0 0 cst E V 混合油 100 E 2 0 1 0 2 0 1 0 0 EEcEbEa 3 粘温特性 t v 4 粘压特性 p v y x v0 y dy y u du u 速度 梯度 dy du 四 液压油选择 1 要求 粘温性好 润滑性好 化学稳定性好 纯净 抗泡沫 闪点要高 凝固点要低 2 选择原则 温度的影响 压力的影响 3 使用 换油前的清洗 不得混用 保持密封 及时更换以及加新油时必须按要求过滤 第二节 静止液体力学 一 压力 质量力 表面力 1 定义 A F P n A F P n A 0 lim N m2 帕斯卡 pa Mpa 106pa bar 巴 at 工程大气压 水柱 mH2O 汞柱 mmHg 0 1mpa 9 8 104pa 9 8 103 1 33 102pa 2 性质 方向 沿作用面的内法线方向 大小 沿各方面大小相等 3 重力作用下压力分布 P0 A Ag h AP P P0 g h 静压力 P Pa gh 沿液深度分布 P H hP P0 gh hgh gh h P0 AP 等压面 例 压力测试仪的测试原理 01 PhhgPc 汞 A PghP 1水 c P P 01 PhghPA 水汞汞 0 PPPA A 相 4 压力的表示 绝对压力 相对压力 表压力 真空度 二 压力的传递 帕斯卡定律 密闭容器 等值 同时传递液体内所有各点 00 PghPP 1 1 A F P 22 PAF 1 1 2 2 F A A F 力的放大 三 液体压力作用在固体壁面的力 1 作用于平面 22 PAF 2 作用于曲面 2 2 PxdAF 2 2 rdlPCos 2Plr 2 2 PlrCos 曲面在该方向上的投影 第三节 流动液体力学 一 基本概念 理想液体 无粘性 无压缩性 实际液体 稳定流动 P V 不随 t 而变 过流断面 与流速方向垂直 平均流速 与真实进度流过的同一断面液体体积相等 流量 Q AV 压力 不区别静压和动压 二 连续方程 质量守恒 QQQQQQ 4321 AVVAP 常数AVVA A A V V 三 伯努利方程 能量守恒 1 理想液体的伯努利方程 外力作功 F1 P1A1 F2 P2A2 P1V P2V V dtVA P V dtVA PdtVFdtVFW 22 2 11 12211 能量变化 机械能 1 2 12 2 212 2 1 2 1 mghmVmghmVEE 能量方程 1 2 12 2 221 2 1 2 1 mghmVmghmVVPVP C 2 2 221 2 11 2 1 2 1 mghmVVPmghmVVP C 2 2 22 1 2 11 22 h g V g P h g V g P 讨论 三形式的能量 长度的量纲 水平管道 h 可忽略 V 与 P 之间的关系C g V g P 2 2 2 实际液体的 hwh g V g P h g V g V 2 2 222 1 2 11 2 1 22 紊流 1 21 层流 2 例题 Q3 Q4 V Q V Q Q1 Q2 四 动量方程式 1 推导 Fdt d mv 1 2 的动量 211112 mvmvmv 221121 mvmvmv 1221 mvdmvdmvd 21112221 mvmvmvmv 122 mv mv 111222 dtVVAVdtVA dtVQdtVQ 1122 dtVVQ 12 dtVVQFdt 12 12 VVPQF 2 讨论 向量 F V1 V2 F 为液体所受力 实际应用多考虑其反作用力 动量修正系数 1122 VVPQF 第四节 液体在管道中的流动 一 液体的流动状态 实验 多媒体演示 层流 紊流 雷诺数 无量纲 V vd Re 临界雷诺数 Recr 层流 Re Recr 紊流 Re Recr 圆管 外圆管 V VR Re 4 X A R 二 液体在圆管中的层流流动及其能量损失 1 速度分析 090cos 21 2 mgFPPr f dy du AFf dr du rlFf 2 02 2 dy du rlPr ldr du 2 Pr Q d R r dr l du 2 Pr l rRP u 4 22 l PR u 4 2 max 2 流量 dQQ RR drrrR l P rdru 00 22 2 4 2 P l d 128 4 P l R 8 4 Q d l Q R l P 44 1288 讨论 管径对流量的影响 管径对压力的影响 3 平均流速 max 2 1 u A Q V 4 沿程能量损失 g V d l he 2 2 g V d l 2 2 压力损失 2 1 2 V d l ghP 沿程损失系数 Re 64 三 圆管中的紊流及能量损失 实验值 Re d f 四 局部能量损失 圆管 75 Re 标数管 80 Re 局部损失 一般式 突然扩大 g v h 2 2 g v h 2 2 1 1 2 2 1 1 1 A A 或 突然收缩 l g v P 2 2 g v h r 2 2 2 五 总能量损失 g v g v d l hw 22 22 22 22 vv d l P 例题 已知 Q 63L min d 20mm h 400mm Pr 0 012mpa 0 9g cm3 v 20cst 求 P 真 解 sm d Q A Q V 34 3 1060 102 634 4 322 23203340 102 0 34 3 102 4 2 v dv Re 紊流 hhh g v g P g P e IIa 2 2 2 2 绝 PPgh v PPP lIIaII 2 2 2 2 绝真 第五节 液流小孔流和缝隙流 一 小孔流 1 薄壁孔流量 5 0 d PCV vc 2 1 1 v C 速度系数 小孔前后压力差 P Vc 2 1 1 2 2 1 22 2 2 1 2 2 2 2 2 121 V g V g V ghwhwghwgP P ACCAVq vcc 2 00 Q Pa 400mm 安全收缩 7 v a d 不安全收缩 0 7 0 87 v a d 流量系数 P Cd 2 d C 讨论 1 一般由实验确定 d C 2 受粘度 温度变化小 节流装置 2 1 PQ 3 矩形缝隙 P wb Q 2 2 2 细长孔 4 d P l d Q 128 4 讨论 1 Q P d4 2 Q 油汽影响 二 缝隙流 1 平行平板流 层流 b h C h bdxbdydppbddpdyb dx dp dy d dy du 代入 dx dp dy ud 1 2 2 y 0 u 0 21 2 2 cyc dx dpy u Y h u 0 pppdp 12 l p dx dp p l yhy u 2 hh pbdy l yhy ubdyQ 00 2 p l bh 12 3 讨论 Q h3 减小缝隙 减小泄漏 相对运动 p 0 y h 时 u u0 hubdy Q 0 bh u 2 0 2 圆柱环形间隙流 同心 以 d 代替 b p l dh Q 12 3 偏心 5 11 12 2 3 p l dh Q 第六节 液压冲击和空穴 一 液压冲击 压力 瞬间 升高 原因 液流 变速 功能 压力能 变向 危害 损坏密封 元件 振动 噪音 误动作 措施 延长阀门开关时间 0 2s 限制速度 加大管径 采用软管 二 空穴 压力低于该温度下油液的空气分离压时 原先溶解在液体中的空气分离出来 形成气泡 原因 压力过低 C 进口真 及过大 管径 A 阻力大 H 过大 危害 液压冲击 气蚀 防止 h d 吸 密封 减小压力降 本章小结 1 液体的粘性 2 静液基本方程 3 动力学三大方程 4 层 紊流 5 压力 流量损失 6 小孔流和间隙流 第三章第三章 液压泵和马达液压泵和马达 一 教学目的一 教学目的 掌握泵 马达的工作原理及参数计算 二 教学重 难点二 教学重 难点 重点 结构与参数计算 难点 特性分析 三 学时安排三 学时安排 5 学时 其中 概述与齿轮泵 马达 2 节 叶片泵 柱塞泵 马达 2 节 总结 1 节 引入 执行元件 动力元件 容积式 非容积式 第一节 概述 一 泵和马达的工作原理及分类 1 工作原理 1 泵 动力装置 能源 能量转换 2 马达 输出 执行 3 分类 齿轮 定量 单向 叶片 流量方向 柱塞 变量 双向 4 职能符号 2 参数计算 1 压力 工作压力 PP 输出压力 泵 PM 输入压力 马达 额定压力 最大工作压力 额定铭牌 取决于结构 压力 2 排量和流量 排量 qp qm 流量 单位时间内输出 单位时间内输入 理论 Qtp qp np Qtm qm nm 考虑泄漏 实际 Qp Qm 可逆 取决于外负载 cm3 r m3 r 取决于结构 Qp Qtp Qm Qtm 额定流量 在额定转速与额定压力下 实际流量 3 功率与效率 理论功率 Ptp PpQtp Ttp p 泵 功率损失 泵的泄漏量 Qcp Qtp Qp Qcp K1Pp K1泄漏系数与粘度有关 容积效率 pn p tp cp tp cptp tp P vp nq PK Q Q Q QQ Q Q 2 11 讨论 提高容积效率 降低 K1 PP 提高 np 例题 特性曲线 机械效率 机械损失 tppl TTT TO ltp tp p tp mp T TTT T T T 2 1 1 泵的输入 输出功率 总效率 输出功率 液压 POP PPQP 单位 输入功率 pppPip nTTP 2 总效率 mpvp ip op p P P 马达 Qm Qtm Ttm Tm 容积效率 M tm vm Q Q 机械效率 tm M mm T T 输入功率 MMim QPP 输出功率 mMMMom nTTP 2 总效率 mmvm im om m P P 例题 第二节 齿轮泵和齿轮液压马达 低压 2 5Mpa 中压 2 5 8Mpa 内啮合 中高压 8 16Mpa 外啮合 高压 16 32Mpa 一 工作原理 密闭空间 端盖 齿槽 泵体 容积变化 齿轮脱离和进入啮合 二 排量和流量 bZmDhbqp 2 2 bZm266 6 vppvpppp bnZmnqQ 2 66 6 此为平均流量 瞬时流量为脉动的 流量脉动率 p Q QQ minmax 与齿数有关 关系曲线 三 齿轮泵的几个问题 1 困油现象 产生 被困油液压力周期性升高和下降的现象 危害 引起振动 噪音 气蚀 消除 开卸荷槽 2 泄漏 产生 啮合线处间隙 径向间隙 端面间隙 约占 75 85 危害 降低 v 补偿 浮动轴套 3 径向力的平衡 产生 吸 压油侧压力的不平衡 危害 轴弯曲变形 加速轴承磨损 消除 缩小压油口 C B 型 适当增大齿顶间隙 0 13 0 16mm 使压力仅作用在 1 7 个齿上 四 齿轮泵特点 1 优点 简单 便宜 自吸能力强 2 缺点 不能做变量 不能用于中 高压 五 马达 原理 应用 高转速 低转矩 第三节 叶片泵与叶片马达 手调变量 内反馈式 单作用 变量 限压 自调变量 外反馈式 稳流量式 双作用 定量 一 工作原理与流量 1 工作原理 单作用 密封空间 定子 转子 叶片 容积的变化 叶片伸缩组成的空间径向不平衡 双作用 密封空间 两段长半径 R 两段小半径 r 定子 转子 叶片 转子转一周 吸 排各两次 径向平衡式 2 排量和流量 1 单作用式 2 2 2 2 2 2 2 2 22 2 22 1 21 b d e D V b d e D V VVZVZqp 得到 2 efQ DenQ p vppp 2 双作用式 vppp nSZ Cos rR rRbQ 2 22 若不考虑叶片厚度 理论上无流量脉动 考虑厚度 加上根部需油 故实际流量为脉动 脉动率在 Z 4 的倍数且大于 8 时最小 通常 Z 12 四段圆弧 二 结构特点 定子曲线 八段 过度曲线采用等加减速 叶片倾角 前倾 配油盘的端面间隙自动补偿 配油盘三角槽的减冲作用 三 限压式叶片泵 1 组成 压力弹簧 定子 反馈柱塞 转子 叶片 2 工作原理 负载加大 偏心距减小 流量减小 负载减小 偏心距加大 流量加大 3 静特性曲线 AB 由于压力增加 泄漏略有增加 BC 段 调速段 影响的因素 初始偏心距 Fs 预压力 弹簧刚度 0 4 优缺点 优 调流量 功率上合理 泄漏 径向力 噪音 机低 脉动大 四 叶片马达 1 工作原理 一般为双作用定量 Tm取决于 Pm nm取决于 Qm 2 结构特点 1 底部有弹簧 2 叶片槽径向 双向 3 配油 底部通压力油 应用 低转矩 高转速 换向性能好 第四节 柱塞泵与柱塞马达 轴向 径向 一 轴向柱塞泵 斜盘式 1 工作原理 B P A PbC 密闭容积 柱塞 缸体 容积变化 斜盘 变量变向 V 改变 S 配 油 配油盘 2 排量和流量 排量 DtgVZdV 2 4 实际流量 v nDtgVZdQ 2 4 因瞬时速度不同 故输出流量脉动 柱塞数较多且为奇数时 脉动率较小 3 结构特点 1 端面间隙的自动补偿 柱塞底部的液压力 2 配油盘 盲孔 润滑 通孔 减压 3 滑轮 柱塞头部 改善工作状况 用于高压高速高向 自吸能力差 对油污染敏感 二 马达 1 工作原理 输出的总转矩 cos 2 Rtgpd d T mmmtm 故总转矩也为脉动的 三 径向柱塞泵 密闭容积 柱塞 转子 容积变化 偏心转子的转动 四 径向柱塞马达 与泵之间的可逆 低速大转矩 第五节 液压泵 马达 的选用 见表 小结 1 泵和马达的性能参数 2 泵的工作原因 结构 3 齿轮泵的几个问题 4 限压式叶片泵的特性曲线 第四章第四章 液压缸液压缸 一 教学目的一 教学目的 掌握液压缸的类型 差动联接及特点 掌握液压缸的结构特点 了解密封的型式 应用 了解液压缸的设计 二 教学重 难点二 教学重 难点 缸的液压参数计算为重点 难点以及密封问题 三 教学安排 时间 三 教学安排 时间 共 4 节课 特点与应用 2 节 结构与设计 2 节 引入 执行元件 直线移动 摆动 转动 第一节 液压缸类型及特点和应用 单作用 中低压 2 5 6 3mpa 中高压 10 16mpa 双作用 高 压 25 31 5mpa 活塞 柱塞 振动 伸缩 一 活塞液压缸 1 双杆活塞式 杆空式 mm pdDApF 4 22 缸空式 vv dD Q A Q V 4 22 2 单杆缸 缸空 杆空 无杆腔进油 P2A2 P1A1 m PdDPDAPAPF 4 2 22 1 2 22111 若 P2 0 m PDF 1 2 1 4 v v DD Q A Q V 2 1 1 4 有杆腔进油 m PDPdDAPAPF 4 22 1 22 12212 若 P2 0 m PdDF 1 22 2 4 2 2 2222 2 4 4 A Q dD Q dD Q V vv 1 1 2 1 2 2 D d V V v 故有 vv Dd 1 3 差动缸 PAPAPAF 312113 m P d 4 2 2313 AVQAV vvv d Q A Q AA Q V 2 321 3 4 讨论 V3 V1 F3 F1 可获较高速 较小推力 快进 差动 工进 无杆进油 快退 有杆进油 若需快进 快退 V3 V2 22 23 2dDAA dD2 例题 二 柱塞缸 mP d APF 4 2 2 v 2 4 d Q V 三 摆动缸 P1A1 P2A2 A3 F3 V3 m 2 21 2 1 2 2 b PPRRdTT v 2 2 1 2 2 RRb Q 四 伸缩缸 推力 速度分级变化 速度 小 大 推力 大 小 五 其它液压缸简介 1 增力缸 2 增压缸 3 齿条缸 第二节 液压缸的结构和组成 一 典型结构 二 组成 1 缸体组件 缸筒 端盖 联接形式 压盖 2 活塞组件 活塞 活塞杆 联接形式 3 密封 活塞的密封 间隙 活塞环 橡胶圈 O 形 Y 形 V 形 活塞杆 橡胶圈 端盖 4 缓冲装置 环状间隙式 节流可调式 节流可变式 5 排气装置 排气孔 第三节 液压缸的设计计算 步骤 1 工况分析 系统 2 编制负载图 系统 3 确定工作压力 4 结构类型选定 5 尺寸计算 6 结构设计 一 液压缸尺寸确定 求 D d L 缸筒 已知 F V P 设计 1 根据 F 无杆进油 P F D 4 求 D 有杆进油 1 61 2 2 4 1 4 td P F P F D 2 求 d d D 表 4 1 可由速比确定 22 2 1 2 dD D V V dD 1 3 求 H 220 DL H 4 校核 壁厚的校核 当 10 D 2 DPy 当 10 D 1 3 1 4 0 2 y y P P D 活塞杆校核 4 F 稳定性校核 螺栓强度校核 第四节 液压缸的材料及技术条件 一 缸筒 1 材料 2 技术条件 二 活塞 1 材料 2 技术条件 三 缸盖 1 材料 2 技术条件 四 活塞杆 1 材料 2 技术条件 本章小结 1 液压缸的类型 2 液压缸的基本结构 3 液压缸的液压参数计算 4 液压缸的设计 第五章第五章 液压阀液压阀 一 教学目的 掌握常用液压阀的结构 工作原理及应用 掌握各类阀的职能符号 二 教学重 难点 重点 压力阀 关系式 原理 各类阀的应用 难点 压力阀的区别及应用 三 教学安排 共 6 学时 方向阀 2 学时 压力阀 2 学时 流量阀 比例阀 2 学时 引入 元件 控制 方向 流量 压力 第一节 液压阀的分类及基本要求 一 分类 方向 手动 管式 流量 机动 电液动 压力 电动 板式 液动 二 性能参数 公称通径 额定压力 三 基本要求 1 动作灵敏 性能好 工作可靠 冲击振动小 2 液压损失小 3 密封性好 4 结构简单 第二节 方向阀 一 单向阀 1 作用 只允许液流沿一个方向流动 2 类型 普通 液控 内进式 外进式 液压锁 3 职能符号 4 应用 锁紧回路 二 换向阀 1 作用 控制油路连通 断开或改变方向 2 分类 手动 机动 电磁动 液动 电液动 二位 三位 多位 二通 三通 多通 3 职能符号 P 压力油进口 回油口 A B 连工作油路 O T 常态位 三位阀中格 二位阀有弹簧一方格 4 几中常用的换向阀 1 机动 2 电磁 3 液动 4 电液动 5 手动 6 转阀 5 三位阀的中位机能 O 型 锁紧型 H 型 浮动 卸荷 P 型 可实现差动联接 M 型 锁紧 卸荷 1 换向精度 A B 均堵 O M 2 换向平稳 A B 与 T 相通 H Y 3 保质 P 油口堵塞 Y P O 4 卸荷 P T 相连 H M 5 浮动 A B 连通 H P Y 6 启动平稳 A B 不接油箱 O M P 第三节 压力控制阀 液体压力弹簧力 类型 溢流 减压 顺序 压力继电器 一 溢流阀 1 类型及工作原理 直动式 关系式 由压差开启 A F P s 2 职能符号 3 应用 1 调压溢流 与溢流阀配合 常开态 2 安全保护 呈常断开态 3 卸荷 4 远程调压 5 形成背压 6 多级调压 二 顺序阀 1 工作原理 利用油路压控制阀口启闭 实现执行元件顺序动作 2 职能符号 与溢流阀区别 3 应用 1 顺序动作 2 平衡回路 单向平衡回路 举例 三 减压阀 1 工作原理 缝隙降压 2 职能符号 与溢流阀 顺序阀区别 四 压力继电器 1 工作原理 油液压力达到预定值发生电信号 液 电 2 职能符号 3 几个名词 调压范围 开启压力 闭合压力 第四节 流量控制阀 一 控制原理与影响因素 1 细长孔 m 1 薄壁小孔 m 0 5 m TTTT PACQ 通过 AT 调整 QT 2 影响因素 m TTTT PACQ 1 PT对 Q 的影响 细长孔影响更大 2 油溢的影响 影响 CT 3 堵塞 水力半径大则通行能力强 二 普通节流阀 1 职能符号 2 工作原理及类型 多媒体 3 流量特性 受负载的影响 4 最小稳定流量 Qmin 不发生堵塞的最小流量 5 应用 1 与定最泵配合调速 2 与变量泵 安全阀组合 3 背压阀 三 调速阀 1 工作原理 基本保持不变 A F PPP s 32 流量也基本不变 m TTT PACQ 2 职能符号 3 静特性曲线 正常工作 Pmin 0 4 0 5mpa 4 应用 用于速度稳定性要求较高的液压系统 第五节 比例阀和逻辑阀 一 比例阀 电 液控制元件 通断控制 连续控制 遥控 压力 方向 流量 1 电磁比例压力阀 1 职能符号 2 类型 溢流阀 减压 次序 3 工作原理 4 应用 连续控制 缓变控制 2 比例流量阀 1 职能符号 2 原理 3 应用 连续变速 3 比例方向阀 既可用来调速 又改变液流方向 均由电流的输入连续控制 组成 比例电磁铁 比例减压阀 液动换向阀 二 逻辑阀 又为插装阀 1 原理 Ac Aa Ab 开启 PaAa PbAb PcAc Fs 由于 Pc Pa Pb m n 节流阀 调速阀 Pmin P 只有 Pc 0 时 开启 A B 第六章第六章 辅助装置辅助装置 一 教学目的 掌握常用液压辅助元件的作用 职能符号以及装设位置 二 教学重点 难点 本章的重点在滤油器和蓄能器 三 教学安排 本章共用两个学时 引入 辅助元件 滤油器 蓄能器 油箱 热交换器 密封件 管件等 第一节 滤油器 一 作用及滤油精度 1 作用 净化油液 2 精度 粗 d 100 m 普 d 10 100 m 润滑系统 精 d 5 10 m 特精 d 1 5 m 伺服系统 3 流量要求 过滤能力大于通过安的最大流量 允许压力降 0 03 0 07mpa 4 强度 机械强度 便于清洗 二 类型及特性 1 网式 80 100 180 m P 0 04mpa 吸油管路 2 线隙式 50 100 m P 0 03 0 06mpa 压力管路式吸油 3 纸芯式 5 30 m 分为中 低压 4 烧结式 10 100 m 0 03 0 2mpa 5 磁性 金属杂质的滤除 三 安装位置 1 吸油管 2 压力油管路 3 回油路 返油能力 流量 P 0 035mpa 可并联 压力阀 P 0 01 0 035mpa 第二节 蓄能器 一 作用与职能符号 1 储存和释放液压能 2 辅助动力源 3 吸收脉动冲击 二 类型 1 重力式 2 充气式 3 气囊式 三 应用 1 短期大量供油 2 系统保压 3 应急能源 4 缓和压力冲击 吸收压力脉动 四 使用和安装 1 皮囊式应垂直安装 油口向下 2 支承架支承 3 安装截止阀 第三节 油箱和热交换器 一 油箱 1 作用 贮油 散热 分离空气 杂质 2 容量确定 系统内充满油液时 最低液面高于滤油器 200mm 以上 系统停止运转时 最高液面不超过 80 油箱高度 系统油液全部返回时 不溢出 二 结构特点 1 基本结构 长 宽 高 1 1 1 至 1 2 3 间 2 吸回油口设置 吸 回间距尽量大 插入最低油面之下 但离箱底要大于管径的 2 3 倍 油管口截为 45 截面的斜向 面向 箱壁 隔板设置 高度为油面高度的 2 3 3 4 设置液位计和空气滤清器 放油口 清洗 防污密封 油温控制 30 50 冷却器 加热器 内壁加工 三 热交换器 1 作用 控制油溢 30 50 2 类型 1 冷却器 2 加热器 第四节 其它辅件 一 油管 1 类型 钢管 铜管 尼龙管 塑料管 橡胶软管 定压 6 5 10mpa 2 5 8mpa 0 5mpa 高压 低压 2 尺寸 V 允许流速 V Q d 2 油管壁厚 2 Pd 二 管接头 三 压力表 第七章第七章 液压基本回路液压基本回路 一 本章教学目的 掌握调速回路 调压回路 换向回路的构成 工作原理和性能 二 本章重 难点 重点为调速回路 难点为性能曲线 三 本章学时安排 2节流调速 2容积调速 2容积调速和容积节流调速 1调速回路小节 1快速和速度换接回路 1方向控制回路 2压力控制回路 2多缸控制 同步动作 互不干扰回路 引入 基本回路 调速 调压 换向 第一节 调速回路 一 概述 1 基本要求 满足最大速比和最小速度 稳定 满足力和转矩 速度刚性好 功率损失小 2 调速类型 节流 容积 容积节流 开式 闭式 二 节流调速 1 采用节流阀 1 进口节流 1 1 A Q V 1 2 1 A F P m PTT PPACQ 1 m PTT A F PAG A V 1 1 2 1 速度 负载特性 2 1 21 2 3 1 FPA A AC V p TT 速度刚度 反映速度与负载之间关系 tgV F Kv 1 2 TTT AAA V FAP K P v 2 21 讨论 1 A 不变 负载越小 刚度愈大 12 QQ 2 F2不变 AT越小 刚度越大 321 QQQ 3 适当 A1 PP 可 KV 结论 低速 小负载时 KV较大 F2 V 但功率损失较大 效率较低 最大承载能力 FLmax PPA1 恒推力调速 功率特性 输出功率 PP PP QP 常量 有效功率 P1 F2 V P1Q1 损失 P PP P1 PPQP P1Q1 PP Q1 Q1 Q1 PP PT PP Q PTQ1 效率 PPP c QP QP P P 111 负值负载与运动平稳性 不能承受负值负载 有前冲现象 运动平稳性差 发热影响 较大 2 出口节流调速 性能同上 可承受负值负载 不受发热节流影响 启动前冲现象 3 旁路节流 速度刚度 VAQ FA K P V 1 21 2 2 1 2 1 A F GAQ A V TP AT一定时 F2 V 显著下降 AT一定时 F2越大 速度刚度越大 F2一定时 AT越大 刚度越大 增加 A1可提高刚度 结论 高速大负载时 刚度相对较高 速度稳定性较差 受承泄漏影响大 最大承载能力 随 V 的 而 F2 可令 V 0 得到 功率特性 PPPP c Q Q QP QP P P 1111 效率故高 故一般用于负载变化不大 对速度稳定性要求不高 高速大负载的场合 2 采用调速阀 速度刚度 稳定性得到提高 中低压 小功率系统 三 容积调速回路 泵 马达 回路效率较高 发热少 1 变量泵和液压缸 性能特点 速度 负载特性 1 1 2 1 11 1 A F KQ AA Q A Q V tp P 1 2 12 K A dV dQ KV 刚度不受 F 影响 A 泄漏可 KV 调速范围 取决于变量泵 闭式系统可换向 恒推力特性 Fmax PSA1 m PS安全阀限定 P Fmax V Qtp qp 2 变量泵一定量马达 有一定的调速范围 效率较高 恒转矩特性大功率液压系统 3 定量泵 变量马达 1 m m PP m tp m tm m qf q qn q Q q Q n mmMM QPD maxmax 恒功率调速 调速范围 不宜换向 少用 4 变量泵 变量马达调速 兼有上述两种回路的性能 四 容积节流调速回路 低速稳定性 节流 效率高 容积 1 限压式变量叶片泵 调速阀 功率损失 Pq 适用于负载变化不大的中 小功率场合 2 限压式容积节流调速 五 调速回路小结 1 节流与容积调速 温升要求 功率大的宜用容积 其它用节流 2 节流阀与调速阀 负载变化大且刚度要求较大的宜用调速阀 3 进口 出口 旁路调速 负值载荷 出口或进口 背压 防冲击 进口 4 变量泵与变量马达 调速范围与承载能力 变量泵 调速范围较大 承载力大 恒转矩 变量马达 恒功率 第二节 快速运动回路和速度换接回路 一 快速运动回路 1 差动连接 2 辅助液压缸 3 双泵供油 4 蓄能器 二 速度换接回路 1 快进与工进换接 用双活塞缸 用行程阀 2 两种工作速度换接 两个调速阀并联 两个调速阀串联 第三节 方向控制回路 一 换向 机 液换向 时间控制式 行程控制式 二 锁紧 液控单向阀 换向阀 第四节 压力控制回路 调压 保压 减压 回路 增压 平衡 一 调压回路 调空系统的最大压力 1 双级调压 2 多液调压 二 卸荷回路 执行元件暂停或速度很低时 泵的流量全部零 低 1 采用 M 型三位阀 2 采用二通二位阀 3 采用远控先导式溢流阀 2 需要保压的卸荷回路 1 蓄能器 2 限压式变量泵 三 保压回路 1 蓄能器和限压式变量泵 2 自动补油的保压回路 压力表发出信号 四 减压回路 支路压力低于主油路时需要 1 单级减压 2 二级减压 五 增压回路 支路压力高于主油路时需要 1 采用增压缸 2 连续增压 增压器原理 六 平衡回路 防止直立式缸因自重下滑 产生背压 1 单向顺序阀 2 单向节流阀 液控单向阀 第五节 多缸工作控制回路 一 多缸顺序动作 1 压力控制式 2 压力继电器 3 行程控制 4 时间控制 二 多缸同步动作回路 1 机械联结 2 串联液压缸 3 采用调速阀并联液压缸 4 采用同步液压马达 三 多缸快 慢速互不干扰回路 第六节 液压马达回路 一 制动回路 1 液压制动 2 机械制动 3 平衡制动 二 液压马达的串并联回路 本章小结 一 基本回路 节流阀 进口 节流调速 出口 调速阀 旁路 调速 变量泵 液压缸 恒推力 容积调速 变量泵 定量马达 恒转矩 变量泵 变量马达 容积节流 定量泵 变量马达 恒功率 速度换接 换向 调压 增压 调压 减压 卸荷 平衡 第八章第八章 典型液压系统典型液压系统 一 本章教学目的 进一步熟悉元件和基本回路 学会阅读和分析系统的基本方法 二 本章重点 难点 重点放在阅读两个典型系统上 难点为分析方法的养成 三 本章教学时间安排 共 4 学时 组合机床 动力滑台 2 学时 刨床或压力机 2 学时 引入 元件 基本回路 液压系统 第一节 组合机床 一 概述 机构的整体概述 二 YT4543 动力滑台 1 工作原理 快进 一工进 二工进 快退 2 系统组成 3 基本回路分析 4 系统分析 三 系统特点 1 速度调节 限压式变量泵 调速阀 背压阀 2 速度转换 差动连接行程阀和顺序阀控制 第二节 万能外圆磨床的液压系统 引入 磨床的作用 一 动作要求 工作台 往复运动 停止 砂轮架 快速进退 周期自动进给 二 系统分析 1 工作台往复运动 主要原件 开停阀 节流阀 换向阀 先导阀 抖动出工 1 向右运动 控制油路 泵 滤油器 先导阀 6 8 I1 换向阀右 先导阀 9 15 油箱 主油路 1 1 开停阀 泵 换向阀 向右移动 1 2 缸右腔 缸 左腔 换向阀 3 5 先导阀 5 16 2 向左运动 先导阀左移 3 停止运动 开停阀左位 4 工作台的换向过程 制动 停留 反向启动 终制动 预制动 5 16 逐渐关小 直到 7 9 连通 预制动结束 压力油进入换向阀右端 同时进入左抖动缸 进油路 回油路 5 工作台抖动 由零开口 抖动缸实行 2 砂轮架快速进退及其它动作 1 快速进退 快动阀 2 工件转动与冷却液供给 由快动阀 5 实现 3 尾座顶尖退回 由快动阀 尾架阀联合控制 4 内圆磨头工作 由 1YA 使快动阀处于右位工作 5 闸缸 3 砂轮的周期自动进给 选择阀 进给阀 进给缸 棘轮棘爪 齿轮传动列 丝杆实现 4 润滑油路与測压回路 本章小结 本章要求学生学会典型液压系统的分析 1 速度的调节方式 2 液压的控制与分级 3 执行元件的特殊要求 阀悬右移 第九章第九章 液压系统的设计与计算液压系统的设计与计算 一 本章教学目的 掌握液压系统的设计步骤 二 本章重难点 重点在工况分析 难点在系统合成 要多进行练习后方可逐渐掌握 三 本章计划学时 共 4 学时 其中设计计算 2 学时 设计举例 2 学时 引入 元件 基本系统 系统 执行元件的设计参数 液压参数 液压元件 设计内容 液压系统方案 压力等级 系统型式 元件选择 控制型式 执行元件计算 推力 力矩 转速 速度 p q 拟定系统图 保证工作循环 组合基本回路 防干扰 简单可靠 选标件 设计非标件 绘图纸 验算 热平衡 液压冲击验算 设计计算流程 明确设计要求 工况分析 执行元件主要参数 拟定原理图 选择元件 验算系统性能 绘工作图 编文件 第一节 明确设计要求 进行工况分析 一 明确要求 1 主机类型 布置方式 空间位置 2 执行元件的运动方式 动作循环 范围 3 外负荷大小 性质及变化范围 执行元件速度变化范围 4 各执行元件动作顺序 转换和互锁要求 5 工作性能要求 6 工作环境要求 注意问题 1 参考与创新 2 标准与规范 3 工艺性 经济性 安全性 二 工况分析 1 运动分析 2 负载分析 F Fw Ff Fb Fs Fi FG 工作负载 外摩擦 回油阻力 密封阻力 惯性阻力 Fw 卧式 正值 定量 立式 负值 变量 Ff 平导轨 Nf FGfF V 型导轨 2 Cos FG fF N f Fb 可先假设为 0 验算时再根据实际计算 Fs 与密封 油压有关 一般取 5 10 F 总负载 Fi t 0 01 0 5s t v g G maFi FG 工作部件重量 垂直放置和倾斜放置 1 启动阶段 F Fw Ff Fi FG K K 0 95 0 90 2 快速阶段 F Fw Ff FG K 3 工进阶段 F F w Ff FG K 4 制动减速 F Fw Ff FG K 5 快速 F Fw Ff K 液压马达的负载分析 T TL Ff Tm 第二节 液压系统主要性能参数确定 Qmax 工 P 一 执行元件的工作压力 取决于负载 工 P 可参考同类设备选择 二 Qmax 由 A qm Qmax 1 液压缸 力学分析 实例 不能太低 不能太高 由 F 工况图 中确定 A1 A2 建立力平衡方程式 即 满足最大负载 对最低流量 即稳定流量 进行验算 min min 2 1 V Q A v 不满足需重新修改 A 即 D 计算液压缸最大流量 maxmax AVQ 绘制液压缸工况图 P t Q 图 p 2 液压马达 确定排量 Mmm pTq 2 按最低转速验算 min min n Q q v m 计算最大流量 maxmax nqQ m 绘制马达的工况图 P t Q p