北方交通液压.ppt

1、液压技术,费 烨,第一讲 液压传动概述,一、液压传动的定义,以液压油为介质传递能量有两种方式： 主要利用液体的动能传递能量 我们称之为液力传动 主要利用液体压力能传递能量 我们称之为液压传动 以液体压力能来传递动力和运动的传动方式叫液压传动。,二、液压传动的理论基础 帕斯卡原理： 在密闭容器中，施加于静止液体上的压力可以等值地传递到液体内各点。 液压传动的理论基础主要表现为流体力学三大方程：,第一讲 液压传动概述,第一讲 液压传动概述,1.连续性方程 它是质量守恒定律在流体力学中的表现形式，其物理意义为：对于恒定流动的理想液体，流过任意通流截面的流量都相等。,第一讲 液压传动概述,2.伯努利方

2、程 理想液体： 实际液体： 它是能量守恒定律在流体力学中的表达形式 。,第一讲 液压传动概述,例：液压泵从一个大油箱中抽吸油液，流量为 ，油液运动粘度 密度为 。 吸油管直径 泵吸油管弯头局部阻 力系数 ，吸油 口滤网的压力损失 。如要泵入口处真空度 不大于 ，如何确定泵的安装高度？,第一讲 液压传动概述,3.动量方程 矢量式： 投影式： 它是动量定理在流体力学中的表达形式。,第一讲 液压传动概述,三、液压传动的工作原理 以液压千斤顶为例：,1.力的传递 压力取决于负载 力的传递遵循帕斯卡原理,第一讲 液压传动概述,第一讲 液压传动概述,2.运动的传递 运动的传递遵循质量守恒定律 速度取决于流

3、量,第一讲 液压传动概述,3.系统的能量传递过程 液压传动的本质是将原动机的机械能转换为油液的压力能传递后，再通过工作机转换为机械能做功。,四、液压传动的基本特征 4句话： 压力取决于负载 速度取决于流量 力的传递遵循帕斯卡原理 运动的传递遵循质量守恒定律,第一讲 液压传动概述,五、液压传动的基本组成 由4部分组成： 动力元件 执行元件 控制调节元件 辅助元件,第一讲 液压传动概述,六、液压系统原理图的阅读 分6个步骤： 1.从系统图中找出所有的执行元件 2.了解各执行元件在系统中的动作特性 3.了解各执行元件动作的相互关系 4.根据液压元件的工作原理，判断主要元件在该系统中可能的作用,第一讲

4、 液压传动概述,5.从油源开始，遵循“油液由高压处流向低压处”和“油液尽可能沿液阻小的油路流动”这两条原则，沿油液走向分解出各执行元件完成自身动作的基本回路 6.将这些基本回路通盘考虑，就可得到整个系统的工作原理,第一讲 液压传动概述,第一讲 液压传动概述,第一讲 液压传动概述,一、液压泵 1.液压泵概述 液压泵的作用是将原动机的机械能转换成油液的压力能。 液压泵的基本工作原理： 通过密封工作容积的周期性变化来实现吸油和排油。,第二讲 液压元件及其选择,按照结构的不同， 按照排量是否可调，,第二讲 液压元件及其选择,液压泵的两个基本特征： 都有周期性变化的密封工作容积， 该容积由小变大时吸油，

5、由大变小 时排油； 都有配流装置，保证密封工作容积 由小到大时只与吸油管接通，密封 容积由大到小时只与排油管接通。,第二讲 液压元件及其选择,2.液压泵的特征参数 液压泵的特征参数是压力、流量、功率和效率。 压力 额定压力：是指泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力。 工作压力：是指泵工作时，输出油液的实际压力。,第二讲 液压元件及其选择,流量 排量：在无泄漏的情况下，泵轴转一周所排出的油液体积。 理论流量：在无泄漏的情况下，单位时间内所排出的油液体积 。 实际流量：泵工作时实际输出的流量。 额定流量：在额定压力和额定转速下，泵的实际输出流量。,第二讲 液压元件及其选择,功率 输

6、入功率：它是电动机等原动机输入液压泵的功率，是机械功率 输出功率：它是液压泵实际输出的功率，是液压功率,第二讲 液压元件及其选择,效率 容积效率： 机械效率： 总效率：,第二讲 液压元件及其选择,3.柱塞泵 按照柱塞排列方式的不同，分为：,第二讲 液压元件及其选择,轴向柱塞泵按照结构特点的不同又分为：,第二讲 液压元件及其选择,斜盘式轴向柱塞泵组成及工作原理： 这种柱塞泵的排量：,第二讲 液压元件及其选择,4. 泵的选择 选用液压泵一般分两步： 确定泵的类型 根据工况要求如负载范围、速度范围、工作环境以及经济性的要求确定 确定泵的型号 确定泵的型号需要考虑泵的工作压力、流量和效率。,第二讲 液

7、压元件及其选择,二、液压马达 液压马达的作用是将油液的压力能转换为机械能做功。 液压马达和液压泵在原理上是互逆的。 有什么类型的泵就有什么类型的马达。,第二讲 液压元件及其选择,1.马达的主要参数 马达的主要参数是压力、转速、扭矩、功率和效率。 马达压力 工作压力：是指马达工作时的进口压力。 马达转速 马达的转速取决于马达的流量。 定义马达流量的基本单位是排量。,第二讲 液压元件及其选择,马达的排量： 在无泄漏的情况下，使马达转动一周所要输入的油液体积。 理论流量： 在无泄漏的情况下，形成马达指定转速所要输入的油液流量，用qt表示。 实际流量： 马达入口处的流量，用q表示。 马达转速：,第二讲

8、 液压元件及其选择,马达转矩 理论转矩：是液压能转化为机械能后尚未输出的转矩，用Tt表示。 实际转矩：马达实际输出用于做功的转矩，用T表示。 转矩计算：,第二讲 液压元件及其选择,第二讲 液压元件及其选择,马达功率 输入功率：它是液压泵输入马达的功率，Pi =pq 是液压功率 。 输出功率：它是液压马达实际输出用于做功的功率， Po =pq 是液压功率 。 马达效率 容积效率： 机械效率： 总效率：,第二讲 液压元件及其选择,例：如图为定量泵和定量马达系统。泵输出压力 ，排量 ，转速 ，机械效率 ，容积效率 ；马达排量 ，机械效率 ，容积效率 ，泵出口和马达进口间管道压力损失 ，其它损失不计。

9、试求： 泵的输出功率 马达输出转速、转矩和功率,第二讲 液压元件及其选择,2.柱塞马达,第二讲 液压元件及其选择,3.低速大扭矩马达,内曲线径向柱塞式马达,第二讲 液压元件及其选择,4. 马达的选用 选用液压马达一般分两步： 确定马达的类型 通常先根据工况选择马达类型。,第二讲 液压元件及其选择,确定马达的型号 马达样本上提供的参数主要有： 排量、额定压力、额定转矩、最大压力、最高转速、最大功率等。 根据系统要求的工作性能，通过计算获得马达上述参数中的若干。 据此，确定马达型号。,第二讲 液压元件及其选择,三、液压阀 1.液压阀概述 液压阀的作用是控制液压系统中油液流向，调节油液压力和流量，以

10、此对执行元件启动、停止、换向、速度、动作执行顺序进行控制和调节。,第二讲 液压元件及其选择,液压阀有多种分类方法：,第二讲 液压元件及其选择,2. 先导式溢流阀 溢流阀的功用是通过阀口溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现稳压、调压或限压作用。,第二讲 液压元件及其选择,先导式溢流阀工作特点： 导阀调压，主阀溢流； 先导式溢流阀的稳压性能优于直动式溢流阀。但它的灵敏度不及直动式溢流阀。,第二讲 液压元件及其选择,3.平衡阀 当油路承受负值负载（即负载与执行元件运动方向一致）时，为了防止执行元件的运动失去控制，而使回油路保持背压的压力控制阀称为平衡阀。平衡阀又称为限速阀。,第二讲 液压元件

11、及其选择,第二讲 液压元件及其选择,4.阀的选用 主要根据阀的压力和过阀流量两个参数对应选择。 对于方向阀，一般根据阀的工作压力和过阀流量确定其通经，得到具体型号。 选用方向阀时还应考虑过阀流量产生的压力降不应太大,第二讲 液压元件及其选择,对于溢流阀，一般根据其需要控制的压力和保证过阀流量所需的通经，得到具体型号。 对于流量阀，要保证工作压力下过阀流量满足调速要求，同时还要考虑最小稳定流量和最小工作压力。 根据流量确定通径，理论上需要知道管内流速，通常高压油路取 回油路取,第二讲 液压元件及其选择,实际中大多依据经验根据流量直接确定通径。 某国外独资公司内部推荐的阀流量与通径大致对应关系如下

12、： 流量（L/min） 通径（mm） 30 6 4070 10 80180 16 150250 22 250300 25 350500 30,第二讲 液压元件及其选择,第三讲 液压回路及计算,一、液压基本回路概述 1.液压基本回路概念 液压基本回路是由若干液压元件组成的，用以完成特定功能的油路单元。 2.液压基本回路分类,二、调速回路及相关计算 所谓调速是指执行元件能够连续变化的速度控制调节方式。,第三讲 液压回路及计算,第三讲 液压回路及计算,节流阀串联在进入油缸的进油路中,速度负载特性：,速度刚度：,第三讲 液压回路及计算,第三讲 液压回路及计算,节流阀安装在和油缸并联的旁通油路上,速度负

13、载特性：,速度刚度：,第三讲 液压回路及计算,第三讲 液压回路及计算,容积调速回路的工作原理是通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度。,第三讲 液压回路及计算,组合机床动力滑台液压系统 如图。要求油缸完成动作循环：快进、一工进、二工进、停留、快退、原位停止。油缸两腔有效工作面积A1、A2分别为50和25cm2 ，油液密度=900kg/cm3，元件4、5通流截面变化范围分别为AT1=0.020.03cm2、AT2=0.010.018cm2 ；快进、工进时负载阻力分别为F1=4000N，F2=20000N ；泵输出流量q=25L/min，不计泄漏，完成下列问题： 1.计算油缸

14、快进速度，确定元件2最低调定压力； 2.若元件1、2调定压力分别为0.5和2.5MPa，不计油路其它压力损失，求工进时油缸驱动压力； 3.在第2题基础上，若元件4、5流量系数Cd=0.6，要求一工进时油缸速度在0.50.7m/min间可调，确定元件15的调定压力； 4.若油缸快进行程300mm、一工进90mm、二工进行程60mm、停留15s，对系统做热平衡计算。,第三讲 液压回路及计算,三、热平衡计算 液压系统温度过高，会导致油液粘度下降过于明显，影响液压系统的工作特性。 液压系统通常都规定有允许的最高温升。 固定式机械设备： 工程机械： 数控机床：,第三讲 液压回路及计算,系统发热原因： 油

15、液流过元件产生压力降形成功率损失导致了系统油液的温升。 液压系统热平衡计算的基本原理： 当系统发热功率与散热功率相等时，系统达到热平衡，此时温升即为系统最大温升。,第三讲 液压回路及计算,1.系统发热功率的计算工作循环计算法 计算式： H表示系统一个工作循环中的平均发热功率 PPi 、tPi 分别为所有液压泵在系统一个工 作循环中各阶段的输入功率与持续时间 PZi 、tZi 分别为所有执行元件在系统一个工 作循环中各阶段的输出功率与持续时间 T 为系统一个工作循环时间,第三讲 液压回路及计算,工作循环时间的确定： 机床液压系统：由其实际动作循环确定 工程机械液压系统：按照相关规范给出的当量工作

16、循环确定 汽车吊当量工作循环（JB/T4030.3-2000）： 基本臂、额定起重量、相应工作幅度条件下，重物由地面起升至 0.6 倍的最大起升高度下降到能够回转的最低高度在作业区内左右回转重物下降到地面，此为一次循环。,2.系统散热功率的计算 散热功率：,K值取值表,第三讲 液压回路及计算,值取值表,（JB/T79381999）,第三讲 液压回路及计算,3.最大温升计算 系统达到热平衡的最大温升：,第三讲 液压回路及计算,组合机床动力滑台液压系统 如图。要求油缸完成动作循环：快进、一工进、二工进、停留、快退、原位停止。油缸两腔有效工作面积A1、A2分别为50和25cm2 ，油液密度=900k

17、g/cm3，元件4、5通流截面变化范围分别为AT1=0.020.03cm2、AT2=0.010.018cm2 ；快进、工进时负载阻力分别为F1=4000N，F2=20000N ；泵输出流量q=25L/min，不计泄漏，完成下列问题： 1.计算油缸快进速度，确定元件2最低调定压力； 2.若元件1、2调定压力分别为0.5和2.5MPa，不计油路其它压力损失，求工进时油缸驱动压力； 3.在第2题基础上，若元件4、5流量系数Cd=0.6，要求一工进时油缸速度在0.50.7m/min间可调，确定元件15的调定压力； 4.若油缸快进行程300mm、一工进90mm、二工进行程60mm、停留15s，对系统做热

18、平衡计算。,第三讲 液压回路及计算,四、行走回路计算,液压行走机构的参数匹配，通常是根据车辆要求的最大牵引力和最大行驶速度来完成的。,1.基本概念 主机负载值 主机负载值反映了主机的作业要求，它取决于车辆的车速与牵引力。 用P1表示， 液压传动负载值 液压传动负载值反映了液压传动系统的传动能力，它取决于液压马达的转速和扭矩。 用Pt表示，,第三讲 液压回路及计算,角功率 行走机构最大牵引力与最大行驶速度之积 称为角功率。 即：P角 =FmaxVmax 调节范围 系统或元件额定功率与实际传输过去的功率之比，称为系统或元件的功率调节范围，简称调节范围 。,第三讲 液压回路及计算,2.参数匹配计算 液压泵参数