液压-第01章-1课件

1、本章主要内容为 ：, 液压传动的定义 ；,液压传动的工作原理及系统构成 ；,液压传动的优缺点；,液压传动的工作介质 。,1,PPT学习交流,1.1液压传动定义与发展概况,1.1.1 液压传动的定义,传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。,流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动、液力传动和气压传动。,液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量； 液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。,2,PPT学习交流,1.1.1 液压传动的定义,液压传动（Hydraulics）是以液体为工作介质，通过驱动装置将原动机的机械能转换为液压的压力能，然后通过管道、液压

2、控制及调节装置等，借助执行装置，将液体的压力能转换为机械能，驱动负载实现直线或回转运动。,那么，到底什么是液压传动呢？,3,PPT学习交流,1.1.1 液压传动的定义,如图所示的系统中，有两个不同直径的缸筒2和4，且缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞1和5。假设活塞在缸内自由滑动（无摩擦力），且液体不会通过配合面产生泄漏。缸2、4下腔用一管道3连通，其中充满液体。这些液体是密封在缸内壁、活塞和管道组成的容积中的。,4,PPT学习交流,1.1.1 液压传动的定义,这个系统传递力： 如果活塞5上有重物W,则当活塞1上施加的F力达到一定大小时，就能阻止重物W下降，这就是说可以利用密封容积中的液体传递力

3、。,5,PPT学习交流,1.1.1 液压传动的定义,这个系统传递运动： 由于作用在密封容器内平衡液体表面上的压强（液压力）将均匀地传递到液体中所有各点上，且不改变大小（帕斯卡定律），这样：当活塞1在力F力作用下向下运动时，重物将随之上升，这说明密封容积中的液体不仅可以传递力，还可以传递运动。,6,PPT学习交流,1.1.1 液压传动的定义,压力取决于负载,仍回到前面的简化模型 为了能提升重物W，必须在活塞1上施加主动力F1,这时，重物W就是工作的负载。,7,PPT学习交流,1.1.1 液压传动的定义,如果简化模型中液压缸4和活塞5被一容器取代：如图所示。 在活塞1上施加F1的力后，如果容器4、

4、管路3、液压缸2及活塞1有足够的压强，就可以认为工作负载是无穷大的，那么，系统中的液体压力将为： 根据帕斯卡原理，该压力P1将在这个封闭的液体间等值传递，管道3和容器4内各点都将产生大小和P1相等的液体压力。,容器,8,PPT学习交流,1.1.1 液压传动的定义,压力取决于负载,9,PPT学习交流,1.1.1 液压传动的定义,运动速度取决于流量,请看右下图，由图可知： 活塞1向下移动h1,通过液体的能量传输，将使活塞5上升一段距离h2，很显然h1h2。 由于不存在泄露及忽略液体的可压缩性，所以在t时间里从液压缸2中挤出的液体体积 ，将等于通过管道3挤入液压缸4的体积 。即： 两边同除： 则,1

5、,10,PPT学习交流,1.1.1 液压传动的定义,下面介绍一个概念：流量Q(Flow)。 单位时间内从液压缸2中排出的液体体积或挤入液压缸4的体积称为流量Q(Flow)。那么，上式（ ）实质上就是说排出液压缸2的流量等于挤入液压缸4的流量。,由上式可得负载的运动速度 。 则： 活塞5的运动速度只取决于液压缸4的流量。即：在液压系统中执行机构的速度只取决于流量。,11,PPT学习交流,1.1.1 液压传动的定义,液压系统中，功率表达式N=pQ，压力p和流量Q是液压传动中最基本也是最重要的参数。 由于N1=N2=pQ（不考虑任何损失），因此液压系统中的能量传输和转换是守恒的，满足能量守恒定律。,

6、能量的表示方法 由于 （帕斯卡原理） 及 活塞1的输入功率： 活塞5的输入功率：,1,12,PPT学习交流,1.1.2 液压传动的发展概况,从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动已有23百年的历史。,第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用机床到本世纪30年代才用上了液压传动。,近30年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用，如工程机械、数

7、控加工中心、冶金自动线等。,采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。,13,PPT学习交流,1.2液压传动的工作原理及系统构成,1.2.1液压传动系统的工作原理,以液压千斤顶为例说明液压千斤顶常用于顶升重物,如顶起汽车以便拆换轮胎,14,PPT学习交流,1.2.1液压传动系统的工作原理,液压千斤顶,在杠杆上没有作用力时,负载可以停止在任意位置;在液压缸行程范围内 ,可以将负载提升到任意位置。 其实液压千斤顶是前面讨论过的简化模型的进一步完善，它具有以下一些简化摸型所不具备的功能：,15,PPT学习交流,1.2.1液压传动系统的工作原理,液压千斤顶的系统中，小缸、小活塞以及单

8、向阀4和7组合在一起，就可以不断从油箱中吸油和将油压入大缸，这个组合体的作用是向系统中提供一定量的压力油液，称为液压泵。 大活塞和缸用于带动负载，使之获得所需运动及输出力，这个部分称为执行机构。 放油阀门11的启闭决定执行元件是否向下运动，是一个方向控制阀。 另外，要进行动力传输必须借助液压传动介质。,16,PPT学习交流,1.2.1液压传动系统的工作原理,以磨床为例说明 液压系统的工作原理,磨床工作台,磨床工作时，要求其工作台水平往复运动。 实现工作台水平往复运动控制的是一套液压控制系统，如图所示是一台磨床的液压系统结构原理图。,17,PPT学习交流,磨床工作台液压系统,液压缸,液压泵,节流

9、阀,换向阀,油箱,18,PPT学习交流,磨床工作台液压系统,19,PPT学习交流,磨床工作台液压系统,图1.1磨床工作台液压传动系统 工作原理,磨床工作台,1-油箱；2-过滤器；3,12,14-回油管；4-液压泵；5-弹簧；6-钢球；7-溢流阀；8,10-压力油管；9-手动换向阀；11,16-换向手柄；13-节流阀；15-换向阀；17-活塞；18-液压缸；19-工作台,液压缸,由液压泵输入的压力油通过手动换向阀11，节流阀13、换向阀15进入液压缸18的左腔，推动活塞17和工作台19向右移动，液压缸18右腔的油液经换向阀15排回油箱。,节流阀,换向阀,20,PPT学习交流,磨床工作台液压系统,

10、液压缸,当手动换向阀15换向后，液压油进入液压缸18的右腔，推动活塞17和工作台19向左移动。,21,PPT学习交流,磨床工作台液压系统,磨床工作台,换向阀,如果将手动换向阀9转换成如图11（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。,22,PPT学习交流,磨床工作台液压系统,磨床工作台,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、电机过热奈至烧毁等。 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。,23,PPT学习交流,磨床工作台

11、液压系统,磨床工作台,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。,24,PPT学习交流,1.2.2液压传动系统的组成,从千斤顶和磨床的液压系统组成 和工作原理可以看出，液压系统一般有以下几个部分组成：,动力元件,执行元件,25,PPT学习交流,1.2.2液压传动系统的组成,从图1.1可以看出，液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的，一个完整的液压传动系统由以下几部分组成：,（l）液压泵（动力元件）：是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的元件，其作

12、用是向液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。,（2）执行元件：把液体压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件，执行元件包括液压缸和液压马达。,（3）控制元件：包括压力、方向、流量控制阀，是对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件。如换向阀15即属控制元件。,（4）辅助元件：上述三个组成部分以外的其它元件，如：管道、管接头、油箱、滤油器等为辅助元件。,26,PPT学习交流,1.2.3 液压系统的图形符号,图11（a）所示的液压系统图是一种半结构式的工作原理图。它直观性强，容易理解，但难于绘制。,在实际工作中，除少数特殊情况外，一般都采用液压与气动图形符号（参看附录）来绘制，如图12所

13、示。,27,PPT学习交流,图1.1磨床工作台液压传动系统 工作原理,图1.2用图形符号表示的磨床工作台液压系统图 l-油箱；2-过滤器；3-液压泵； 4-溢流阀； 5-手动换向阀；6-节流阀；7-换向间； 8-活塞；9-液压缸,28,PPT学习交流,图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和参数；反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间安装位置；只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映其过渡过程。,液压缸,液压泵,节流阀,换向阀,油箱,溢流阀,29,PPT学习交流,1.3 液压传动的优缺点,1.3.1液压传动系统的主要优点,液压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点：,（1

14、）在同等功率情况下，液压执行元件体积小、结构紧凑。,（2）液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置；,（3）液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向；,（4）操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1），它还可以在运行的过程中进行调速；,30,PPT学习交流,1.3.1液压传动系统的主要优点,（5）一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；,（6）容易实现直线运动；,（7）既易实现机器的自动化，又易于实现过载保护，当采用电液联合控制甚至计算机控制后，可实现大负载、高精度、远程自动控制。,（8）液压元

15、件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。,31,PPT学习交流,1.3.2 液压传动系统的主要缺点,（1）液压传动不能保证严格的传动比，这是由于液压油的可压缩性和泄漏造成的。,（2）工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。,（3）由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。,（4）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上要求较高，因此它的造价高，且对油液的污染比较敏感。,32,PPT学习交流,1.4 液压传动的工作介质,1.4.1 液压系统对工作介质的要求,液压工作介质一般称为液压油。液压介质的

16、性能对液压系统的工作状态有很大影响，对液压系统对工作介质的基本要求如下：,（l）有适当的粘度和良好的粘温特性。,粘度是选择工作介质的首要因素。液压油的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封性能都起着重要作用。,液压介质粘度用运动粘度 表示。在国际单位制中的 单位是 ，而在实用上油的粘度用 （cSt，厘沲）表示。,粘度是液压油（液）划分牌号的依据。按国标GB/T3141-94所规定，液压油产品的牌号用粘度的等级表示，即用该液压油在40时的运动粘度中心值表示。（参见书：表1.1）,33,PPT学习交流,所有工作介质的粘度都随温度的升高而降低，粘温特性好是指工作介质的粘度随温度变化小，粘温特性通

17、常用粘度指数表示。,一般情况下，在高压或者高温条件下工作时，为了获得较高的容积效率，不使油的粘度过低，应采用高牌号液压油；低温时或泵的吸入条件不好时（压力低，阻力大），应采用低牌号液压油。,（2）氧化安定性和剪切安定性好。,（3）抗乳化性、抗泡沫性好。,（4）闪点、燃点要高，能防火、防爆。,（5）有良好的润滑性和防腐蚀性，不腐蚀金属和密封件。,（6）对人体无害，成本低。,34,PPT学习交流,1.4.2 液压介质的种类,液压传动介质按照GB/T7631.2-87（等效采用ISO 6743/4）进行分类，主要有石油基液压油和难燃液压液两大类。,1.4.2.1 石油基液压油,（1）L-HL液压油（

18、又名普通液压油）： 采用精制矿物油作基础油，加入抗氧、抗腐、抗泡、防锈等添加剂调合而成，是当前我国供需量最大的主品种，用于一般液压系统，但只适于0 以上的工作环境。 其牌号有：HL32、HL46、HL68。在其代号L-HL中，L代表润滑剂类，H代表液压油，L代表防锈、抗氧化型，最后的数字代表运动粘度。,35,PPT学习交流,（2）L-HM液压油（抗磨液压油，M代表抗磨型）： 其基础油与普通液压油同，加有极压抗磨剂，以减少液压件的磨损。适用于-15以上的高压、高速工程机械和车辆液压系统。 其牌号有：HM32、HM46、HM68、HMI00、HM150,（3）L-HG液压油（又名液压一导轨油）：

19、除普通液压油所具有的全部添加剂外，还加有油性剂，用于导轨润滑时有良好的防爬性能。 适用于机床液压和导轨润滑合用的系统。,36,PPT学习交流,（4）L-HV液压油（又名低温液压油、稠化液压油、高粘度指数液压油）： 用深度脱蜡的精制矿物油，加抗氧、抗腐、抗磨、抗泡、防锈、降凝和增粘等添加剂调合而成。 其粘温特性好，有较好的润滑性，以保证不发生低速爬行和低速不稳定现象。 适用于低温地区的户外高压系统及数控精密机床液压系统。,（5）其它专用液压油：如航空液压油（红油）、炮用液压油、舰用液压油等。,37,PPT学习交流,1.4.2.2 难燃液压液,难燃液压液分为合成型、油水乳化型和高水基型三大类。,（1）合成型抗燃工作液, 水一乙二醇液（L-HFC液压液）： 这种液体含有 3555的水，其余为乙二醇及各种添加剂（增稠剂、抗磨剂、抗腐蚀剂等）。 其优点是凝点低（50），有一定的粘性，而且粘度指数高，抗燃。适用于要求防火的液压系统。 其缺点是价格高，润滑性差，只能用于中等压力（20Mpa以下）。