液压传动复习-newestPPT课件

.,1,液压系统复习,.,2,第一章,液压传动是依靠液体在密封容积变化中的压力能实现运动和动力传递的。液压传动装置本质上是一种能量转换装置，它先将机械能转换为便于输送的液压能，后又将液压能转换为机械能做功。,.,3,压力与负载的关系,帕斯卡原理：加在密封容器中的压力能够按照原来的大小向液体的各个方向传递。,A2和A1分别是大、小活塞的面积G为作用在大活塞上的外负载，F2为大活塞下端受的力，F1为施加在小活塞上的力,.,4,速度与流量的关系,位移除以时间,如何控制速度？,.,5,能量转换关系,大活塞工作时输出的瞬时功率,压力和流量是液压传动的重要基本参数,直线运动中的力和速度旋转运动中的转矩和转速,.,6,由图1-2可见，液压传动系统由以下五部分组成：(1)动力元件(液压泵)。(2)执行元件(液压缸或液压马达)。(3)控制元件(各类液压控制阀)。(4)辅助元件(油箱、油管、过滤器等)。(5)工作介质(液压油)。按照规定，液压系统原理图用国家标准GB786.1-1993液压图形符号绘制(见课本附录)，如图1-2c所示。,.,7,第三节液压传动的优缺点及应用一、液压传动的优缺点1.优点1)液压传动便于实现无级调速，调速范围大;2)传递运动平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向；3)承载能力大;4)元件使用寿命长；5)易于实现自动化;6)易于实现过载保护;7)液压元件的体积较小，重量较轻。8)系统的布局和安装灵活。9)液压元件易于实现系列化、标准化和通用化。,.,8,2.缺点1)液压传动无法保证严格的传动比。2)液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度下工作。3)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。4)液压油中混入空气，容易产生噪音和振动5)液压传动出现故障时不易找出原因。,.,9,第二章,一、液压油的主要性质密度可压缩性：液体受压力作用而发生体积减小的性质称为液体的可压缩性。体积模量K：表示液体产生单位体积相对变化量所需要的压力增量粘性：液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力要阻止分子的相对运动，因而产生一种内摩擦力，这一特性称为液体的粘性。a)动力黏度vs运动黏度；b)黏度随着温度升高而降低,.,10,液压油的选用,(一)对液压油的使用要求1)粘度适当，粘温特性好；2)润滑性能好，防锈能力强；3)质地纯净，杂质少；4)对金属和密封件有良好的相容性；5)氧化稳定性好，长期工作不易变质；6)抗泡沫性和抗乳化性好；7)体积膨胀系数小，比热容大；8)燃点高，凝点低；9)对人体无害，成本低。(二)液压油的品种(1)矿油型；(2)乳化型；(3)合成型(三)液压油的选择(1)黏度；(2)工作压力；(3)运动速度；(4)环境温度。,.,11,污染物的来源与控制,污染物的来源(1)残留物污染；(2)侵入物污染；(3)生成物污染；,污染物的控制(1)严格清洗元件和系统(2)防止污染物从外界侵入(3)采用高性能的过滤器(4)控制液压液的温度(5)保持系统所有部位良好的密封性(6)定期检查和更换液压液并形成制度,.,12,液体静力学,1.压力P=F/A静止液体总是处于受压状态，并且其内部的任何质点都是受平衡压力作用的。,2.压力的表示方法,3.压力的单位Pabar、kgf/cm2（公斤力）、atm、mmH2O、mmHg等。,4、静压传递原理在密闭容器内，施加于静止液体的压力可以等值地传递到液体各点。,.,13,流体力学,一、基本概念1理想液体和恒定流动1)理想液体-既无粘性又不可压缩的假想液体。2)恒定流动-液体中任一点处的压力、速度和密度都不随时间而变化的流动2通流截面、流量和平均流速1)通流截面-液体在管道中流动时，其垂直于流动方向的截面(亦称通流截面)。2)流量-单位时间内流过某过流断面的液体体积。流量的单位为m3/s或L/min。3)平均流速-假设液流在过流断面上各点的流速均匀分布，液体以此平均流速流过该断面的流量等于以实际流速流过的流量。,v=qv/A,.,14,3层流、紊流、雷诺数液体的流动有两种状态，即层流和紊流。Re=vd/管内的平均流速v，管道内径d、液体的运动粘度液流由紊流转变为层流时的雷诺数称为临界雷诺数，记作Rec。一般都用Rec作为判断液流状态的依据，当液流的实际雷诺数Re值小于临界雷诺数Rec时，为层流；反之，为紊流。,.,15,二、连续性方程如图2-12所示为一恒定流动的液流，可推得连续性方程v1A1v2A2或写成qvvA常数上式说明液体在管道中流动时，流过各个断面的流量是相等的(即流量是连续的)，因而流速和过流断面积成反比。连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。,.,16,三、伯努利方程伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。1理想液体伯努利方程设理想液体在如图2-13所示的管道内作恒定流动，可推得p1+gh1+(v12)/2=p2+gh2+(v22)/2或写成p+gh+(v2)/2=常数上式各项分别是单位体积液体的压力能、位能和动能。Bernoulli方程表明，对于理想流体，其位能、压力能和动能可以互相转换，但总和不变。Bernoulli方程为能量守恒方程在理想液体中的应用或表现形式。,.,17,动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用。动量定理指出：作用在物体上的合外力的大小等于物体在力作用方向上的动量变化率，即,将动量定理应用于液体时，须在任意时刻t时从流管中取出一个由通流截面A1和A2围起来的液体控制体，如图3-16所示。,4、动量方程,.,18,为了克服阻力，流动液体需要损耗一部分能量，这种能量损失就是实际液体伯努利方程中的pW项。pW具有压力的量纲，通常称为压力损失。压力损失分为两类：沿程压力损失和局部压力损失。,.,19,小孔的分类一、小孔流量小孔可分为三种：当小孔的长径比l/d0.5时，称为薄壁孔；当l/d4时，称为细长孔；当0.5l/d4时，称为短孔。,.,20,液压冲击和气穴现象一、液压冲击在液压系统中，常常由于某些原因而使液体压力突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称液压冲击。(一)液压冲击的危害性系统中出现液压冲击时，液体瞬时压力峰值可以比正常工作压力大好几倍。液压冲击会损坏密封装置、管道或液压元件，还会引起设备振动，产生很大噪声。有时，液压冲击使某些液压元件产生误动作，影响系统正常工作。,.,21,二、气穴在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体中出现大量气泡的现象，称为气穴。,.,22,(一)气穴的危害性1)大量的气泡破坏了液流的连续性，造成流量和压力脉动，甚至引起局部液压冲击，发出噪声并引起振动。2)当附着在金属表面上的气泡破灭时，它所产生的局部高温和高压会使金属剥蚀，这种由气穴造成的腐蚀作用称为气蚀。气蚀会使液压元件的工作性能变坏，井使其寿命大大缩短。,.,23,液压泵是一种能量转换装置，它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的油液的压力能，供液压系统使用。液压马达也是一种能量转换装置，它把输入油液的压力能转换成机械能，使主机的工作部件克服负载及阻力而产生运动。,第三章,功用上相反,结构上相似,原理上互逆,二者的关系,.,24,液压泵是靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，其排油量的大小取决于密封腔的容积变化，故这种泵又称为容积式泵。构成容积式泵的两个必要条件是：1)有周期性的密封容积变化。密封容积由小变大时吸油，由大变小时压油。2)有配流装置。它保证密封容积由小变大时只与吸油管连通；密封容积由大变小时只与压油管连通。3)吸油口和排油口不能联通，且不能同时打开。,.,25,液压泵（液压马达）按其在单位时间内所能输出（所需输入）油液体积可否调节而分为定量泵（定量马达）和变量泵（变量马达）两类；按结构形式可以分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。,.,26,a)单向定量液压马达b)单向变量液压马达c)双向定量液压马达d)双向变量液压马达e)摆动式液压马达,.,27,液压泵及液压马达性能参数,压力排量和流量功率与效率转速,.,28,1.压力,工作压力指液压泵出口处的实际压力值。工作压力值取决于外负载。,额定压力指液压泵在正常工作条件下可连续运转的最高压力。额定压力值的大小由液压泵零部件的结构强度和密封性来决定。超过这个压力值，液压泵有可能发生机械或密封方面的损坏。,最大压力在短期运行所允许的最高压力，一般为额定压力的1.1倍。,压力分级,.,29,2.排量和流量,排量V指在无泄漏情况下，液压泵/马达转一周所能排出的油液体积。排量的大小只与液压泵/马达中密封工作容腔的几何尺寸和个数有关。,理论流量,指在无泄漏情况下，液压泵/马达单位时间内输出油液的体积。其值等于泵的排量V和泵轴转数n的乘积，即,指单位时间内液压泵/马达实际输出油液的体积。,实际流量,额定流量泵/马达在额定转数和额定压力下输出的实际流量。,.,30,齿轮泵一、齿轮泵的优缺点及结构形式(1)优点结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性能好，允许转速较高，对油的污染不敏感，工作可靠，便于维护修理。(2)缺点流量脉动大，噪声大，排量不可调(定量泵)。(3)结构形式有外啮合式和内啮合式两种。,.,31,1.困油,齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重合度必须大于1，于是总有两对轮齿同时啮合，并有一部分油液被围困在两对轮齿所形成的封闭容腔之间，如图4-4所示。,.,32,三、内啮合齿轮泵1渐开线齿形内啮合齿轮泵(其结构原理见图3-8a)2.摆线齿形内啮合齿轮泵(其结构原理见图3-8b),.,33,第三节叶片泵一、叶片泵的优缺点及结构形式(1)优点主要有流量均匀、运转平稳、噪声低、体积小、重量轻等优点。(2)缺点主要是对油液污染较敏感，转速不能太高。(3)结构形式有双作用式(常做成定量泵)和单作用式(多为变量泵)两种。,.,34,叶片泵,单作用叶片泵（流量可调，转动一周吸油、排油一次）双作用叶片泵（流量不可调，转动一周吸油、排油两次）,.,35,限压式内反馈式叶片泵：通过油压控制转子移动的偏心距。限压式外反馈式叶片泵：根据泵的出口负载压力的大小自动调节泵的排量。,.,36,第四节柱塞泵一、柱塞泵的优缺点及结构形式(1)优点具有压力高、结构紧凑、效率高及流量调节方便等优点。(2)缺点结构较为复杂，价格最高。(3)结构形式分为轴向式和径向式两种，轴向柱塞泵又有斜盘式和斜轴式两种结构形式。二、斜盘式轴向柱塞泵(一)斜盘式轴向柱塞泵的工作原理(见图3-17),.,37,图3-17,.,38,第七节液压马达一、液压马达的作用和分类1)作用液压马达是执行元件，它将液体的压力能转换为机械能，输出转矩和转速。2)分类按照转速的不同，有高速马达和低速马达两大类；按照流量可否调节，又分为定量马达和变量马达两大类。此外，还有一种摆动马达。,.,39,二、液压马达的主要性能参数1.容积效率和转速容积效率v=qvt/qv转速n=qvv/V2.机械效率和转矩机械效率m=T/Tt理论转矩Tt=pV/2，实际转矩T=pVm/2式中的p为马达进、出口间的工作压差。3.液压马达的总效率=Po/Pi=mv可以看出，对于定量马达，V为定值，在qv和p不变的情况下，输出转速n和转矩T皆不可变；对于变量马达，V的大小可以调节，因而其输出转速n和转矩T是可以改变的，在qv和p不变的情况下，若使V增大，则n减小，T增大。,.,40,第四章,有活塞式、柱塞式、组合式三种类型。活塞式：单杆、双杆、差动缸柱塞式：单作用、双作用组合式：增压缸、伸缩缸、齿条缸,.,41,液压缸的组成,缸体和端盖活塞和活塞杆缓冲装置密封装置间隙密封、环状密封和密封圈密封排气装置,.,42,液压缸的设计,设计参数：D，d，l校核参数：缸筒壁厚活塞杆直径校核液压缸固定螺栓直径校核,.,43,第五章液压控制阀液压控制阀是液压系统中用来控制液流方向、压力和流量的元件。借助于这些阀，便能对执行元件的启动、停止、运动方向、速度、动作顺序和克服负载的能力进行调节与控制，使各类液压机械都能按要求协调地工作。液压阀分类如下：1.按机能分可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。2.按控制原理分可分为开关阀、比例阀、伺服阀和数字阀。3.按安装连接形式分可分为管式连接(又称螺纹连接)、板式连接、叠加式连接和插装式连接等。,.,44,第二节方向控制阀方向控制阀分为单向阀和换向阀两类。一、单向阀1.普通单向阀普通单向阀简称单向阀。它是一种只允许油液正向流动，不允许倒流的阀。按进出油液流向的不同分直通式和直角式两种结构，如图5-1a、b所示。图5-1c为单向阀的符号。,图5-1单向阀a)直通式(管式)b)直角式(板式)c)符号1-阀体2-阀芯,.,45,2.液控单向阀液控单向阀是一种通入控制压力油后即允许油液双向流动的单向阀。图5-2a、图5-2b分别示出内泄式和外泄式液控单向阀的结构原理，图5-2c为液控单向阀的符号。,图5-2液控单向阀a)内泄式b)外泄式c)符号,.,46,图5-3换向阀的工作原理1阀芯2阀体,二、换向阀(一)换向阀的工作原理换向阀的作用是变换阀芯在阀体内的相对工作位置，使阀体各油口连通或断开，从而控制执行元件的换向或启停。换向阀的工作原理如图5-3所示。(二)换向阀的分类换向阀可按不同的特征进行分类，如表5-1所示。表5-2为换向阀的结构原理和图形符号。,表5-1换向阀的类型,.,47,(三)三位换向阀的中位机能三位阀常态位(即中位)各油口的连通方式称为中位机能。中位机能不同，中位时对系统的控制性能也不相同。不同机能的阀，阀体通用，仅阀芯台肩结构、尺寸从内部通孔情况有区别。表5-3列出三位四通阀五种常用的中位机能型式、结构原理和符号。另外，还有J、C、K等多种型式中位机能；阀的非中位有时也兼有某种机能，如OP、MP等型式，它们的符号示例见表5-3右栏。图5-4所示为二位四通换向阀的过渡机能。,.,48,(四)几种常用的换向阀1机动换向阀机动换向阀又称行程阀。这种阀必须安装在液压缸附近，在液压缸驱动工作部件的行程中，装在工作部件一侧的挡块或凸轮移动到预定位置时就压下阀芯，使阀换位。图5-5所示为二位四通机动换向阀的结构原理及符号。,图5-5机动换向阀a)结构原理b)符号1-滚轮2-顶杆3-阀芯4-阀体,.,49,图5-6三位四通电磁换向阀a）结构原理b）符号1-阀体2-弹簧3-弹簧座4-阀芯5-线圈6-衔铁7-隔套8-壳体9-插头组件,2电磁换向阀电磁换向阀是利用电磁铁吸力操纵阀芯换位的方向控制阀。(1)结构原理图5-6所示为三位四通电磁换向阀的结构原理和符号。,.,50,3液动换向阀电磁阀布置灵活，易于实现自动化，但电磁铁的吸力有限，难于切换大的流量。当阀的通径大于1Omm时，常用压力油(称控制油)操纵阀芯换位，这就是液动阀。图5-8a、b分别表示二位三通液动阀和三位四通液动阀的图形符号。液动换向阀的阀芯换位需要利用另一个小换向阀来改变控制油的流向，故经常与其它控制方式的换向阀结合使用。对液动阀控制油实行换向的可以是手动阀、机动阀或电磁阀。,.,51,4.电液换向阀电液换向阀是由电磁阀和液动阀结合在一起构成的一种组合式换向阀。在电液换向阀中，电磁阀起先导控制作用(称先导阀)，液动阀则控制主油路换向(称主阀)。图5-9为三位四通电液换向阀的结构示意图。其工作原理可通过图5-1Oa所示的组合图形符号(图5-10b为简化符号)加以说明。,.,52,三位四通电液换向阀的工作原理可通过所示的组合图形符号(图5-10b为简化符号)加以说明。,图5-1O电液换向阀的符号a)组合符号b)简化符号,.,53,5手动换向阀手动换向阀是用手动杠杆操纵阀芯换位的方向控制阀。按换向定位方式的不同，手动换向阀有钢球定位式和弹簧复位式两种，如图5-12所示。手动换向阀结构简单，动作可靠，但需要人力操纵，故只适用于间歇动作且要求人工控制的场合。,图5-12手动换向阀的符号a)钢球定位式b)弹簧复位式,.,54,换向阀的符号,机动换向阀,电磁换向阀,液动换向阀,电液换向阀,手动换向阀,.,55,上节回顾,压力控制阀1）溢流阀,直动式,特点：正常状态为常闭,.,56,2）顺序阀：控制系统中各执行元件动作的先后顺序,分类,用阀进油口压力控制阀芯的启闭,用外来的压力油控制阀芯的启闭,用于低压系统,用于中高压系统,特点：常闭，连接口多,.,57,3）减压阀分为：直动式和先导式,.,58,58,2020/6/5,先导式减压阀:,导阀,进油口,出油口,主阀,.,59,压力控制阀经常出现的故障,1）压力调不上去A:先导式溢流阀的主阀阻尼孔堵塞B:溢流阀弹簧太软、装错或漏装C:阀芯被污染物卡死于开口位置D:阀芯与阀座关闭不严，泄漏严重,.,60,2）压力过高,A:安装时，阀的进出油口接错B:阀芯堵塞，主阀无法开启C:先导阀的阻尼孔堵塞，导致主阀不可开,.,61,流量阀1.节流阀可用节流阀调节执行元件的速度，但速度会受到负载和温度的影响。阻塞：当节流阀的开度很小时，流量会出现不稳定，甚至断流。节流阀的最小稳定流量：能正常工作的最小流量限制值。,.,62,2.调速阀由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀。节流阀用来调节通过的流量，定差减压阀则自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压差为定值，消除了负载变化对流量的影响。,.,63,3调速阀的流量温度补偿,对速度稳定性要求高的系统，所用的调速阀应带有流量的温度补偿装置，即使用温度补偿调速阀。,4、比例阀工作原理：比例电磁恢的吸力与通过其线圈的直流电流强度成正比。比例阀亦可分为压力、流量与方向控制阀三大类。,.,64,5.插装阀分为插装方向阀、插装压力阀，插装流量阀,优点：1)插装主阀结构简单，通流能大，故用通径很小的先导阀与之配合便可构成通径很大的各种二通插装阀，最大流量可达10000L/min。2)不同的阀有相同的插装主阀，一阀多能，便于实现标准化。3)泄漏小，便于无管连接，先导阀功率又小，具有明显的节能效果。,.,65,第六章辅助元件,液压系统辅助装置主要包括蓄能器、过滤器、油箱、热交换器、管件等。其中油箱一般根据系统要求自行设计，其他辅助装