液压传动概述ppt课件VIP

.,液压与气压传动（HYDRAULICANDPENUMATICTRANSMISSION）,1.课程性质2.课程目的与任务3.教学内容与学时安排4.考核与成绩评定5.教材及参考书,.,1.课程性质机械电子工程专业一门重要的专业课程。先修课程：工程制图，机械制造技术基础，机械设计基础等,2.课程目的与任务掌握液压与气压传动必要的理论知识。掌握液压与气压传动元件的结构、工作原理及性能，并能合理选用。掌握液压与气压传动典型基本回路的组成、工作原理与特点，并能合理选用。具备对液压与气压系统初步的分析与应用能力，为今后进一步应用液压与气压传动技术打好基础。,.,3.教学内容与学时安排,.,4.考核与成绩评定考核性质：考试课，百分制考核形式：闭卷，笔试成绩评定方法：期末总评成绩平时成绩20实验成绩10期末成绩70补考成绩=平时成绩20实验成绩10期末成绩70,5.教材及参考书【1】游有鹏.液压传动与气压传动，科学出版社，2008年第1版【2】左健民.液压与气压传动,机械工业出版社,2001年第2版【3】章宏甲.液压传动，机械工业出版社，2009年第2版。【4】李兵.液压与气压传动，华中科技大学出版社，2012年第1版。,.,1液压传动概述,1.1液压传动的定义及工作原理1.2液压传动系统组成及表示方法1.3液压传动的特点1.4液压传动的发展概况及应用1.5液压传动的工作介质,.,1.1液压传动的定义及工作原理,1.1.1液压传动的定义,传动类型,机械传动,电气传动,流体传动,液体传动,气体传动,液压传动,液力传动,利用液体的压力能传递能量。,利用液体的动能传递能量。,通过齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆等机件直接把动力传送到执行机构的传递方式。,利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式。,液压传动,液力传动,.,液压传动：用液体作为工作介质实现能量传递的传动方式称为液压传动。液压传动系统：是由一些功能不同的液压元件组成，在密闭的回路中依靠运动的液体进行能量传递，通过对液体的相关参数（压力、流量）进行调节和控制，以满足工作装置输出力、速度（或转矩、转速）的传动装置。,.,古老的液力传动系统,.,液力变矩器,.,齿条千斤顶,螺旋千斤顶,1.1.2液压传动的工作原理,液压千斤顶,.,1.1.2液压传动的工作原理,液压千斤顶常用于顶升重物，如顶起汽车以便拆换轮胎,液压千斤顶,.,.,1杠杆手柄2小油缸3小活塞4、7单向阀5吸油管6、10管道8大活塞9大油缸11截止阀12油箱,液压千斤顶结构简图,.,（1）液压传动以液体作为传递运动和动力的工作介质。（2）必须经过两次能量转换：机械能转换为液压能，液压能再转换为机械能。（3）油液必须在密闭容器（系统）内传递，而且必须有密闭容积的变化。,小结：,液压千斤顶的简化模型,.,帕斯卡原理“在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点”,结论：工作压力取决于负载，而与流入的液体多少无关。,1.力比关系（压力与负载）,1.1.3液压传动的三个重要关系,液压千斤顶的简化模型,.,2.运动关系（速度与流量）,A1h1=A2h2,流量q(Ah/t):单位时间内流过某一截面积为A的流体体积,q=Av,q=A1v1=A2v2,若已知进入缸体的流量q，则活塞运动速度为：,结论：“活塞的运动速度v取决于进入液压（气压）缸（马达）的流量q，而与液体压力p大小无关”。,.,F1v1=Wv2P=pA1v1=pA2v2=pq压力p和流量q是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为功率。,3.功率关系（能量转换）,.,1.2.1液压传动系统组成,1.2液压传动系统组成及表示方法,磨床工作台液压传动系统,.,半机构图,原理图,磨床工作台液压传动动画演示,.,工作台右移,工作台左移,.,工作台的换向控制：换向阀-阀芯左位和右位工作台移动速度控制：节流阀-阀口开度大小系统工作压力的调节与稳定、过载保护：溢流阀,.,一个完整的液压传动系统，由以下五个主要部分来组成：动力装置：是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。执行装置：是把液压能转换成机械能的装置。包括液压缸和液压马达。控制调节装置：是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。包括压力、流量、方向等控制阀。辅助装置：上述三部分之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。工作介质：传递能量的流体，即液压油等。,.,液压泵,.,液压缸,.,液压控制阀,.,辅助装置,管路与接头,蓄能器,滤油器,.,参见附录常用液压与气动元件图形符号（GB/T786.1-1993）(1)符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。(2)元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。(3)符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。,1.2.2液压传动系统的表示方法,.,1.3液压传动的特点,(1)由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压马达的体积为电动机的12%13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。(3)可在大范围内实现无级调速。借助阀或变量泵、变量马达，可以实现无级调速，调速范围可达12000，并可在液压装置运行的过程中进行调速。,优点：,.,(4)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。正因为此特点，金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动。(5)液压装置易于实现过载保护借助于设置溢流阀等，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。(6)液压传动容易实现自动化借助于各种控制阀，特别是采用液压控制和电气控制结合使用时，能很容易地实现复杂的自动工作循环，而且可以实现遥控。(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。,.,(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。(5)液压系统发生故障不易检查和排除。总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。,缺点：,.,液压传动功率损失及效率,.,32,各种传动方式的主要传动特性比较,.,液压传动特点口诀,优点：,功率大来重量轻，大力大矩显威风运动平稳响应快，无级调速显神通操作简单自动化，过载保护它更行元件标准系列化，散热润滑也出名难保严格传动比，液压不宜远距离元件精度要求高，温度影响需注意信号传递不如电，液压介质很娇气总的效率比较低，找到故障较费力,缺点：,.,机、电、液一体化的体现,.,1.4.1液压传动的发展概况,第一阶段,第二阶段,第三阶段,液压传动从17世纪帕斯卡提出静压传递原理、1795年世界上第一台水压机诞生，已有200多年的历史，但由于没有成熟的液压传动技术和液压元件，且工艺制造水平低下，发展缓慢，几乎停滞。,上世纪30年代，由于工艺制造水平提高，开始生产液压元件，并首先应用于机床。,上世纪50、60、70年代，工艺水平有了很大提高，液压与气动技术也迅速发展，渗透到国民经济的各个领域。,1.4液压传动的发展概况及应用,.,国内发展概况,我国液压与气动技术从上世纪60年代开始发展较快，新产品研制开发和先进国家不差上下，但其发展速度远远落后于同期发展的日本，主要由于工艺制造水平跟不上去，制造比较困难，材料性能不能满足设计需要，影响了我国流体传动技术的发展。,总之：从蓝天到水下，从军用到民用，从重工业到轻工业，到处都有流体传动与控制技术。,.,向着高压、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪声、低能耗、经久耐用、高度集成化方向发展，向着用计算机控制的机电一体化方向发展。,发展趋势,.,液压传动在各类机械行业中的应用实例,1.4.2液压传动的应用,.,挖掘机,推土机,.,港口机械,筑路机,.,航空航天,.,汽车大梁液压机,.,注塑机,自动生产线,.,铣床,精密机床,.,小松挖掘机主液压泵,船闸,.,汽车ABS防抱系统,.,气动系统在自动生产线的应用,.,1.密度单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为，质量为的液体的密度为矿物油型液压油的密度随温度的上升而有所减小，随压力的提高而稍有增加，但变动值很小，可以认为是常值。我国采用摄氏20度时的密度作为油液的标准密度。石油基液压油的密度20850-900kg/m3,1.5.1液压油的主要特性,1.5液压传动的工作介质,.,2.可压缩性压力为0、体积为0的液体，如压力增大时，体积减小，则此液体的可压缩性可用体积压缩系数，即单位压力变化下的体积相对变化量来表示由于压力增大时液体的体积减小，因此上式右边须加一负号，以使成为正值。液体体积压缩系数的倒数，称为体积弹性模量，简称体积模量。即=的单位为“m2/N”,K的单位为：“N/m2”、或“MPa”,.,石油基液压油的体积弹性模量K（1.42.0）103MPa，钢铁的体积弹性模量K（2.1）105MPa，可见油液的可压缩性是钢的100170倍。石油基液压油的可压缩性对液压系统性能影响不大，但在高压下或研究系统动态性能及计算远距离操纵的液压机构时，则必须予以考虑。,石油基液压油的体积弹性模量与温度和压力有关：温度升高时，K值减小，在正常工作温度范围内，K值会有525的变化；压力增加时，K值增大，但这种变化不呈线性关系，当p3MPa时，K值基本上不再增大。,.,3.闪火点油温升高时，部分油会蒸发而与空气混合成油气，此油气所能点火的最低温度称为闪火点，如继续加热，则会连续燃烧，此温度称为燃烧点。,.,4.粘性（黏性）（1）粘性的定义液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。液压油粘性对机械效率、磨耗、压力损失、容积效率、漏油及泵的吸入性影响很大。,.,（2）牛顿内摩擦定律粘性使流动液体内部各处的速度不相等，若两平行平板间充满液体，下平板不动，而上平板以速度u0向右平动，由于液体的粘性作用，紧靠下平板和上平板的液体层速度分别为零和u0。而中间各液层的速度则视其距下平板的距离按线性规律变化。,.,通过实验测定得出，液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ft，与液层接触面积、液层间的速度梯度成正比，即,如以表示剪应力，即单位面积上的内摩擦力，则有：,-比例常数。称为粘性系数或粘度du/dy为速度梯度。,.,动力粘度：又称绝对粘度。,单位为Pas(帕秒)，以前沿用的单位为P(泊，dynescm2)和cP(厘泊),单位的换算关系：1cP102P103Pas即1厘泊102泊103帕秒,物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，液层间单位面积上产生的内摩擦力。,（3）粘性的度量（动力粘度和运动粘度v）,.,由式,可知在静止液体中，速度梯度为,所以其内摩擦力为零，因此静止液体不呈现粘性，液体只在流动时才显示其粘性。,.,运动粘度：液体动力粘度与其密度之比称为运动粘度即,运动粘度的单位：在国际制单位中为m2/s;在CGS中，用cm2/s（st斯）,或mm2/s（cst厘斯）。1m2/s104st106cst。,运动粘度没有明确的物理意义。因为其量纲中具有运动学中“米”和“秒”，所以称为运动粘度。,.,过去我国生产的液压油采用其在50时的运动粘度的平均值厘斯数作为其标号（例如20号机械油在50时的平均运动粘度为20厘斯），我国现行的机械油品的牌号仍是用其在40时的运动粘度的平均值来表示。（例如LHM46表示在40的运动粘度的平均值为46厘斯；又如某一种牌号L-HL22普通液压油在40时运动粘度的中心值为22mm2/s（厘斯）。国际标准也是按运动粘度值来划分油液的粘度等级的。,老牌号20号液压油，指这种油在50时的平均运动粘度为20cst。新牌号LHL32号液压油，指这种油在40时的平均运动粘度为32cst。,.,液压油的其他特性：稳定性（氧化稳定性、热稳定性、水解稳定性、剪切稳定性等）抗泡沫性抗乳化性防锈性润滑性相容性（对所接触的金属、密封件材料、涂料等作用程度）等。,.,影响粘度的因素-温度(液压油的粘温特性),液体的粘度对温度的敏感性很强，温度略升高，粘度即显著降低。,粘度与温度的关系,.,润滑油的温度指数,液体的粘温特性常用粘度指数来度量。表示该液体的粘度随温度变化的程度与标准液的粘度变化程度之比。通常在各种工作介质的质量指标中都给出粘度指数。粘度指数越高，说明粘度随温度变化越小，其粘温特性好。,.,温度上升，粘度降低，造成泄漏、磨损增加、效率降低等问题；温度下降，粘度增加，造成流动困难及泵转动不易等问题。如运转时油液温度超过57，就必须加装冷却器，因油温在57以上，每超过10，油的劣化速度就会加倍。,.,压力增大时，液体分子间的距离缩小，内聚力增加，粘度也会有所增大。压力对粘度的影响可用下式计算：,影响粘度的因素-压力,式中p液体的压力；p压力在p时液体的运动粘度；a大气压力下液体的运动粘度；e自然对数的底；c系数，对石油基液压油，c0.0150.035。,.,由式中可以看出（c很小）压力对液压油粘度的影响很小，可以忽略不计。当压力大于50MPa时，其影响才趋于显著。,.,液压工作介质所具备的功能传动把由液压泵所赋予的能量传递给执行元件；润滑润滑液压泵、液压阀、液压执行元件等运动件；冷却吸收并带出液压装置所产生的热量；防锈防止液压元件所用各种金属的锈蚀。,1.5.2液压油的选用,.,1.液压工作介质选用基本要求（1）可压缩性小。可压缩性尽量小，使反应性好；（2）粘性。温度及压力对粘度影响小，具有适当的粘度，粘温特性好；（3）润滑性能。对液压元件滑动部分充分润滑；（4）安定性。不因热、氧或水解而