《液压传动》课件解析.ppt

1、第一章 概论,一、液压传动的原理及其组成,1、液压传动原理的基本要点 （1）采用液体作为工作介质； （2）必须在封闭的系统内进行； （3）依靠液体的压力能来传递动力，依靠液压 缸或液压马达的容积的变化来传递运动。,液压系统原理图,2、液压传动的组成（P2） （1）动力装置 （2）执行装置 （3）控制装置 （4）辅助装置 （5）工作介质,二、液压传动系统的图形符号,所谓的图形符号就是液压元件职能符号，是 为了便于绘制液压原理图，对各种液压元件不考 虑其具体结构形状，不考虑其参数，而由国家 标准（GB/T786.1-93)）规定的图形符号。 液压系统中规定，液压元件的图形符号以元件静止状态或零位来

2、表示。,三、液压传动的特点及应用 1、与机械传动、电气传动相比较，具有以下优缺点：,（1）在相同输出功率的条件下，液压传动装置的 质量和体积都比其他传动方式的更小、更轻、惯性 小，结构紧凑。液压传动容易获得很大的力或力矩。 （2）液压传动工作平稳，动作灵敏，能快速启动、 制动和换向。 （3）液压传动能在较大的范围内实现无级调速。保护。,（4）液压传动装置的操纵简便，易于采用电气传动、 PLC控制、计算机控制等相配合易于实现远距离操纵和 自动控制。 （5）液压传动装置易于实现过载保护，液压元件能自行润滑，所以寿命长。 （6）液压元件易于实现系列化、标准化、通用化，便于 设计、制造,有利于推广应用

3、。 （7）液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失）。,（8）为防止汇漏，液压元件要求制造精度高。 （9）油液进入空气会产生噪声、振动和爬行。 （10）液压传动对油温和负载变化敏感，不宜 在低温和高温下使用。 （11）液压系统故障分析排除较困难，使用维 护的技术水平要求较高。,2、液压传动的应用和发展（P3）,第二章 液压传动基础知识（P4）,2-1 液压油,一、黏性及黏度 液体在外力作用下流动时，其分子间的内聚力要阻碍 分子间的相对运动而呈现出内摩擦阻力，这一特性称 为液体的黏性。黏性是物理性质。,1、粘度,流体流动时，在流体内部产生内摩擦力的性质称为粘性，粘性的大小，可以

4、用粘度来表示。粘度大，液层的内摩擦力就大，油液就“稠”；反之，油液就“稀”。,流体的粘度有三种表示方法：动力粘度，运动粘度和相对粘度。,动力黏度：是指液体流动的层面间单位面积上的内摩擦力； 运动黏度：动力黏度与液体密度的比值；,相对黏度：是采用特定的黏度计测量出来的黏度， 我们采用的恩氏黏度是用恩氏黏度计测量的黏度。,2、黏度的单位 3、影响黏度的显著因素,二、液压油的选用（P5）,（1）在正常温度内，黏度温度变化越小越好。 （2）润滑性能好 （3）化学稳定性好，不易氧化变质。 （4）油中含杂质少。,液压油的选择主要是黏度的选择，它取决于 液压泵的结构、工作温度、压力及工作特性等。 液压油的使

5、用要正确，必须按说明书的规定选 用合适的液压油。使用时要防止水、乳化液、 尘埃及其他杂质的侵入。,2-2 流体力学基础,一、系统中压力的建立和传递,1、液体的压力 液体的压力的指液体在单位面积上所受的法向作用力。,（1）压力p 设液体的面积为A,其上受的作用力为F,则液体的压力p为：,（2-1）,式中 p 液体的压力,Pa或N/m2; F 作用在液体上的外力，N； A 液体承受作用力的面积，m2。,（2）压力的表示方法及单位 液体的压力分为绝对压力和相对压力两种。绝对压力是以绝对零压力作为基准度量，相对压力是以气压力为基准度量。那么，,绝对压力=大气压力-相对压力,我们所用的压力表大多数为相对

6、压力表，因此相对 压力又称为表压力。液压技术中的压力值，均为相对 压力。当绝对压力低于大气压时，绝对压力不足于大 气压的那一部分压力值，称为真空度。那么，,真空度=大气压力-绝对压力,压力的单位是Pa，在工程计算中，常用Pa的倍数 单位kPa和MPa表示。,1MPa=103kPa=106Pa,注意：由于在液压系统的管路中，液体所在的位置的高度对于压力的影响很小，所以一般忽略不计。,（3）压力等级（见表2-3） 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。,2、压力的传递,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

7、过液体传到连通器的任一 点上，而且其压力处处相等。,2-2液压千斤顶的工作原理图,讨论：只要两活塞的面积差较大，就可以从活塞1处输入一个较小的力而从活塞2处输出一个较大的力。,3、液压传动系统中压力的形成（P7）,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。,二、液流的连续性,1、流量（Q）,单位时间内流过管路某一截面的液体体积称为流量。 设管路中某一截面的面积为A，油液在其中流动的速 度为v,则通过该截面的流量

8、Q为：,式中： Q-流量，m3/s;,v=流速，m/s; A=截面积，m2。,流量的单位为m3/s，它和目前工程中常用的单位 L/min(升/分)的换算关系为1m3/s6104L/min,额定流量： 试验标准规定，连续运转所必须保证的流量称为额定流量。 它是液压元件基本参数之一。,计论：,2、液流连续性原理,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。,图2-4液流连续性原理,倒2-1 ，倒2-2,2-3 液体流动中的压力和流量损失,一、压力损失,由于液体具有黏性，在管路中流动时又存在着摩擦力，所以液体在流动中必然要损耗一部分能量。这部分能量的损耗具体表现

9、为压力损失。,1、沿程压力损失 当液体在直径不变的直管中流过一段距离时，因摩擦而产生的能是损失称为沿程压力损失。,2、局部压力损失 由于管路截面形状突然变化、液流方向改变或其他形式 的液流阻力而引起的能量损失称为局部压力损失。,3、总的压力损失 管路中总的压力损失等于沿程压力损失与局部压力损失之和。,二、流量损失,2-4 液压冲击和空穴现象,一、液压冲击 在液压系统中，由于某种原因引起液压油的压力瞬 时急剧升高，形成一个很大的压力峰值，这种现象 称为液压冲击。 1、液压冲击产生的原因 造成液压冲击的主要原因是液压速度的急剧变化、 高速运动工作部件的惯性力和某些液压元件反应动 作不够灵敏。,二、

10、空穴现象,2、液压冲击的危害及避免措施（P11）,在液流中，当某点压力低于液体的饱和蒸气压时，液体就汽化形成气泡，同时原来溶于液体中的气体也会分离出来产生气泡，这些气泡混杂在油液中而产生了气穴，从而使液流呈不连续状态，这就是空穴现象。,气蚀概念： 减少气蚀现象的生，应注意几点（P11）,补充作业： 如图所示的液压千斤顶中，已知：压动手柄的力F=294N,作用点到支点的距离为540mm,活塞杆铰链到支点的距离27mm，柱塞泵活塞有效作用面积A1=110-3m2，液压缸活塞有效面积A2=510-3m2。试求： (1)作用在柱塞上的力为多少？(5880N) (2)系统中的压力为多少？(5.88MPa

11、) (3)液压缸活塞能顶起多重的重物？(2.94104N) (4)两活塞的运动速度哪个快？速比为多少？ (5)当重物G=19600N时,系统中的压力为多少?作用在柱塞泵 活塞上的力为多少？(3.92MPa 3.92103N),第三章 液压元件 3-1 液压泵,液压泵的作用：在液压系统中，液压泵是动力装置，它将机械能转换成油液的压力能。,一、液压泵的工作原理、作用和分类,1、工作原理,动画,液压泵是依靠液压泵的密封容积的变化而实 现吸油（容积由小变大）和压油（容积由大变小）。,3、分类,(1)按其流量是否可改变，分为定量油泵和变量油泵；,(2)按其输油方向能否改变分为单向泵和双向泵；,(3)按额

12、定压力的高低分为低压泵、中压泵和高压泵；,(4)按结构不同，可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等。,2、作用 在液压系统中，液压泵是动力装置，它将机械 能转换成油液的压力能。,4、图形符号,单向定量泵,双向定量,单向变量,双向变量,二、齿轮泵（P14）,1、齿轮泵的种类 外啮合和内啮合两种。,2、 外啮合齿轮泵的工作原理,3、齿轮泵的特点 主要优缺点： （1）结构简单，工艺性好，成本较低。 （2）与同流量的其他各类液压泵相比，结构紧凑，体积小。,动画,（4）转速范围大。 （5）油液中污染物对其工作影响不严重，不容易咬死。,主要缺点： （1）工作压力较低。 （2）容积效率较低。 （3）流量脉动大，噪声

13、大。 （4）齿轮是定量泵，即其流量不可调节。,（3）自吸性能好。无论在高、低转速甚至在手动性 况下都能可靠地实现自吸。,(5)齿轮泵的困油现象和径向力不平衡,困油现象：随着轮齿转动，封闭容腔的容积 开始逐渐减小，被困油受到挤压，压力急剧 上升；然后封闭容腔的容积又逐渐增大，产 生局部真空，被困油液将被分离，产生蒸发 汽化和气泡，这种现象称为困油。,径向力不平衡：由于压油腔压力大于汲油腔压 力，使齿轮和轴承受到不平衡的径向力。,三、叶片泵,1、单作用式叶片泵,叶片泵按其工作方式分为单作用式和双作用式两种。,图3-4单作用叶片泵的工作原理,动画,2、双作用叶片泵,图3-5双作用泵为变量泵的工作原理

14、,动画,3、外反馈限压式变量变量叶片泵（P17）,图3-6外反馈限压式变量变量叶片泵工作原理图,动画,4、叶片泵的优缺点及应用 主要优点： 1）叶片泵具有输出流量均匀，压力脉动小，噪声小。 2）工作压力较高，容积效率也较高。 3）单作用叶片泵易于实现流量调节，双作用叶片泵则因转子所受径向力 平衡，而使用寿命长。 4）结构紧凑，轮廓尺寸小而流量较大。 主要缺点： 1）对油液污染敏感，叶片容易被油液中杂质咬死，工作可靠性较差。 2）结构复杂，零件制造精度要求较高，价格较高。 叶片泵一般用在中压（6.3MPa）液压系统中，主要用于机床控制，持别 是双作用叶片泵因流量脉动很小，因此在精密机床中得到广泛

15、的使用。,四、柱塞泵,1、径向柱塞泵（P17）,柱塞泵的类型：按柱塞排列的方向的不同,柱塞泵可分为轴向柱塞泵和径向泵。,图3-7径向柱塞泵的工作原理,动画,2、轴向柱塞泵,图3-8轴向柱塞泵的工作原理,3、柱塞泵的优缺点及其应用 主要优点: 1)加工工艺性好,易于获得很高的的配合精度,因此密封性能好,泄漏少,在高压下工作有较高的容积效率. 2)只需改变柱塞的工作行程就能改变泵的流量,因此流量容易调节。 3）轴向柱塞泵的结构紧凑，外形尺寸小。 主要缺点： 1）结构复杂，价格较高。 2）柱塞受侧向力作用，有一定的磨擦损失。 3）加工精度较高、价格较贵，对油液的污染敏感。 柱寒泵一般用于高压、大流量

16、及流量需要调节的液压系统中，多用于矿山、冶金机械设备上。,五、液压泵的性能参数,1、压力、排量和流量 （1）工作压力 液压泵的工作压力是指实际工作时的输出压力。 （2）额定压力 是指液压泵在使用中按标准条件连续运转允许 达到的最大工作压力，超过此值就是过载。 （3）排量 是在不考虑泄漏的情况下，轴转过一周所能输出的 油液体积。 （4）理论流量 是指在不考虑泄漏的情况下，单位时间内所能 输出的油液体积V。如液压泵的每分钟转速为n，则液压泵的每分 钟理论流量为Qt=Vn。,（5）实际流量 它是液压泵工作时的输出流量，这时的流量考虑 到液压泵的泄漏，所以实际流量小于理论流量。 （6）额定流量 是指在

17、额定转速和额定压力下，液压泵输出的流 量。 （7）瞬时流量 它是液压泵在每一瞬时的流量，一般指液压泵 的瞬时流量。,2、电动机功率(P19),（1）液压泵的工作压力 液压泵的工作压力应满足液压系统中执行元件所需的最大工作压力。 考虑到油流动时的压力损失和管道状况，一般应为所需最大工作压力 的1.31.5倍。然后按泵的额定压力规格选用。,P泵-液压泵最高工作压力，Pa。 p缸-液压缸最高工作压力，Pa。 K压-系统的压力损失系数，一般K压=1.31.5。,（2）液压泵的工作流量,液压泵的工作流量应满足液压系统中同时工作的执 行元件所需的最大工作流量。考虑到油液流动时流 量泄漏损失和管道状况，一般

18、应为所需最大工作流 量的1.11.3倍。然后按泵的额定流量规格选用。,泄漏：内漏和外漏,Q泵K漏Q缸,Q泵-液压泵最大输出流量，m3/s。 Q缸-液压缸最大流量，m3/s。 K漏-系统的泄漏系数，一般K漏=1.11.3。,(3)电动机功率,P电=（p泵Q泵）/1000,P电电动机功率，kW。 P泵液压泵输出工作压力，Pa; Q泵液压泵输出流量，m3/s; 液压泵的总效率。,例3-1 例3-2 P19-20,3-2 液压缸,液压缸的作用：,将液体的压力能转换为机械能,液压缸的类型：,按运动方式不同，可分为往复式液压缸和回转式液压缸。,按液压力作用方式，推力油缸可分为单作用式和双作用式,按结构不同

19、，可分为双活塞杆式、单活塞杆式等。,一、双活塞杆式液压缸及其计算,图3-10 双活塞杆式液压缸,a),b),1、双活塞杆式液压缸的结构及职能符号,空心双出杆液压缸,2、双活塞杆式液压缸的工作特点,由于活塞两侧有效面积相同，所以当两腔分别输入流量 相同时，活塞往复运动速度也相同，当压力相同时，活塞向 左、向右产生的牵引力也相同。 由此可知：,活塞运动速度，m/s;,活塞的直径，m;,活塞杆的直径，m;,液压缸中的压力，Pa;,活塞杆上的牵引力，N;,例3-3 如图3-11所示的双活塞杆液压缸，已知活塞面积 A1=210-3m2，活塞杆面积A2=0.310-3m2，向右运动 工作时载荷F=4250

20、N，若分别向缸的左、右腔输入流量 Q=4.1710-4m2/s的油液，问活塞往返运动的速度是多 少？缸内左、右两腔中的压力分别为多少？,二、单活塞杆式液压缸及基本计算,1、单活塞杆式液压缸结构及职能符号,图3-12单活塞杆缸原理图,(1)当液压缸左腔输入油液时：,2、单活塞杆式液压缸的工作特点,(2)当向液压缸右腔（即有杆腔）输入油时：,例3-4 如图3-13所示，已知活塞有效面积A=0.01m2，A1=0.006m2， 负载F=30000N，输入流量为Q=4.1710-4m3/s，问活塞运动 速度v和压力表a中读数是多少（阀门b的开启压力p1=0.5105 Pa）?,(3)差动连接,3-5

21、如图所示的差动液压缸，若已知无杆腔活塞面积为A，活塞 杆面积为A1，外界负载为F，问此时液压缸左、右腔压力各为多 少？,三、液压缸的密封、缓冲和排气 1、密封 2、缓冲 （1）应用环状间隙实现缓冲 （2）用节流阀和单向阀缓冲 （3）用多孔实现缓冲,3、排气,3-3 液压控制阀(P26),液压控制阀是液压系统的控制元件，用来控制和调节液流方向、压力和流量，从而控制执行元件的运动方向、输出的力或力矩、运动速度、动作顺序，以及限制和调节液压系统的工作压力，防止过载等，根据用途和工作特点不同，控制阀主要分为三大类：,方向控制阀：单向阀、换向阀等；,压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀等；,流量控制阀：节

22、流阀、调速阀等。,一、方向控制阀 液压系统中用来控制液流流动方向的控制阀通称为 方向控制阀。,（1）单向阀的作用：主要用于控制液流向某一 个方向流动而不反向流动。,（2）单向阀的种类：普通单向阀和液控单向阀。,1、单向阀,（3）普通单向阀的工作原理及职能符号,普通单向阀的职能符号,直通式单向阀（钢球式）,直通式单向阀（锥阀式）,角通式单向阀,工作原理动画,（4）液控单向阀的工作原理及职能符号,动画,2、换向阀,换向阀是液压系统中应用最普遍的液压元件。它的作用 是改变液流流动方向或按通、关闭油路，使系统的执行 装置改变运动方向可启动或停止。,(1)换向阀的结构特点及换向原理,换向阀的结构特点及换

23、向原理,（2）换向阀的图形符号和滑阀机能（图3-26）,换向阀的图形符号,（3）换向阀的操作方式（图3-25）,二、压力控制阀（P43）,1、溢流阀,作用：,（1）起溢流和稳压作用，保持液压系统的压力恒定； （2）起限压保护作用，防止液压系统过载。,类型：,按工作原理的不同，分直动型溢流阀和先导式溢流阀。,在液压系统中，用来控制液压泵的供油压力或控制系统中某 一局部油路压力值的论阀，称为压力阀。,特点：结构简单、制造容易，精度要求较低，但压力稳定性差，动作时有振动和噪声,溢流阀的 职能符号,（1）直动式溢流阀,当进口压力升高，使pA=Fs时，阀芯即开启，这一状态称 为开启压力pk.,当进口压力

24、继续升高，使pAFs时，阀芯向上移动，阀口 打开，油液由P口经T口排回油箱，溢流阀溢流，阀芯处于 某一新的平衡位置。,直动式溢流阀的工作特点： 利用阀芯上端的弹簧力直接与下端面的压力相平衡进行压力 控制，因此，这类阀的弹簧较硬，特别是流量较大时，阀的 开口大，弹簧力有较大的变化量，造成所控制的压力随流量 的变化而有较大的变化。再由于弹簧较硬，调节比较费力， 故这种阀只适用系统压力较低，流量不大的场合。,2,1,结构、工作原理及职能符号 作用：远程调压作用、卸荷作用、作安全阀用、作背压阀用。 应用特点：先导式液流阀压力稳定、波动小，主要用于中压 液压系统中。,（2）先导式溢流阀,2、减压阀,用于

25、降低液压系统中某一油路的压力，以满足执行机构的需要。,（1）作用：,（2）结构、工作原理及职能符号：,（3）应用特点 减压阀用来减低液压系统中某一部分的压力的，它多用于 控制系统和润滑系统中。应用时将其串联在油路中。,减压阀与溢流阀的异同：,1、减压阀保持出油口压力基本不变，而溢流阀是保持进油口压力基本不变：,2、减压阀的进出口均有压力,3、在常态下主阀芯的阀口位置不同，减压阀是开口的，而溢流阀是关闭的,3 、顺序阀,利用压力变化来控制油路的通断，从而实现多个执行元件的顺序动作。,直动式和先导式,（1）作用,（2）类型,（3）结构、工作原理及职能符号,4、压力继电器,利用系统中压力的变化来控制

26、电路的通断，从而使压力信号转变为电信号，以实现系统的程序控制或安全控制。,（1）作用,（2）结构、工作原理及职能符号,三、流量阀控制阀（P35）,在液压系统中用来控制液体流量的阀类通称为流量控制阀。,利用改变阀的流通截面积或改变阀的流道长度来调节流量，使执行元件获得要求的速度。,常用的流量控制阀有节流阀和调速阀，它们又可与单向阀，行程阀等组合成复合式流量控制阀。,工作原理,类型,1、节流阀,（1）节流阀的结构、工作原理及职能符号,（2）节流阀的特点,2、调速阀,调速阀是由节流阀和减压阀串联而成，减压阀保证节流口 前后的压力差恒定，从而使通过节流阀的流量只与通流面 积有关而与载荷变化无关，达到可

27、人为调控运动部件速度 的目的。,（1）调速阀的结构、工作原理及职能符号,（2）特点,四、比例控制阀,3-4 液压系统辅助装置（P39）,一、蓄能器,其作用是将系统中的压力油储存起来，需要时放出，以补偿泄漏和保持系统压力，并能消除压力脉动和缓和液压冲击。,气囊式储能器,二、滤油器,其作用是滤清油液中的杂质，保证系统管路畅通，使系统正常工作物,三、油箱,其作用是储油、散热和分离油中的杂质及空气,1吸油管2油滤网 3通气孔4回油管 5上盖6油标 7、9隔板8放油螺塞,四、管件 1、油管 油管是连接液压泵、液压缸及各类液压控制阀的通道。 2、管接头 管接头是油管间、油管与液压元件间的可拆连接件。,五、压力表,所谓液压基本回路是指由液压元件组成，用来完成特定功能的典型回路,方向控制阀路、压力控制