液压传动详细原理

,液压传动的工作原理液压传动系统实例及液压系统的组成液压传动的优缺点液压传动采用的油液及其主要性能,第一章绪论,1-1液压传动的工作原理,一、简化模型,二、力比和速比,三、两个重要概念,四、容积式液压传动,在液压传动中，人们利用没有固定形状但具有确定体积的液体来传递力的运动。下图是一个经过简化的液压传动模型。图中有两个直径不同的液压缸2和4，缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞。如图活塞5上有重物W则当活塞1上施加的力F达到一定大小时，就能阻止重物W下降。,一、简化模型,1.等压特性:根据帕斯卡定律“平衡液体内某一点的液体压力等值地传递到液体内各处”，即：输出端的力之比等于二活塞面积之比。P1=P2=P=F/A1=W/A2或：W/F=A2/A12.等体积特性：假设活塞1向下移动距离L1则液压缸被挤出的液体体积为A1L1。这部分液体进入液压缸4，使活塞5上升L2，其让出的体积为A2L2。即：A1L1=A2L2或L2/L1=A1/A2,二、力比和速比,进一步认为这些动作是在时间t内完成，活塞1的速度v1=L1/t，活塞5的速度v2=L2/t，则有：V2/V1=A1/A2这说明输出，输入的位移和速度都与二活塞面积成反比。上式可写成：A1V1=A2V2这在流体力学中称为液流连续性原理，它反映了物理学中质量守恒这一现实。,3.能量守恒特性WV2=FV1注：等式左边和右边分别代表输出和输入的功率。这说明能量守恒也适用于液压传动。通过以上分析，上述模型中两个不同面积的活塞和液压缸相当于机械传动中的杠杆，其面积比相当于杠杆比，即A1/A2=b/a。因之采用液压传动可达到传递动力，增力，改变速比等目的，并在不考虑损失的情况下保持功率不变。,三、两个重要概念1.液压传动中的液体压力取决于负载2.流量决定速度,四、容积式液压传动图1-1中主动活塞运动后使一定体积的液体挤出，这些液体进入从动液压缸，使从动活塞产生运动，而二者间的运动关系是依靠主动件挤出的液体体积与从动件所得到的液体体积相等来保证的。这种传动称为容积式液压传动。工业上另外有一种依靠液体的动能及其转换来实现力和运动的传递的方法，称为动力液力传动。,返回首页,结束,1-2液压传动系统实例及液压系统的组成,一、液压千斤顶,二、液压图形符号,三、液压系统的组成,一、液压千斤顶,液压千斤顶原理见下图。当向下压杠杆1时，小活塞3使缸2内的液体经管道6、阀7进入大缸9，并使活塞8上升，顶起重物W。适当地选择大、小活塞面积和杠杆比，就可以人力升起很重的负载W。,二、液压图形符号,下图为机床工作台液压系统的图形符号图,2、执行元件其作用是将液压能重新转化成机械能，克服负载，带动机器完成所需的运动。,三、液压系统的组成,1、动力元件即液压泵，它可将机械能转化成液压能，是一个能量转化装置。,4、辅助元件如油箱、油管、滤油器等。5、传动介质即液体。,3、控制元件如各种阀。其中有方向阀和压力阀两种。,返回首页,结束,1-3液压传动的优缺点,优点：,1、可以在运行过程中实现大范围的无机调速。,2、在同等输出功率下，液压传动装置的体积小、重量轻、运动惯量小、动态性能好。,3、采用液压传动可实现无间隙传动，运动平稳。,4、便于实现自动工作循环和自动过载保护。,5、由于一般采用油作为传动介质，因此液压元件有自我润滑作用，有较长的使用寿命。,6、液压元件都是标准化、系列化的产品，便于设计、制造和推广应用。,缺点：,1、损失大、效率低、发热大。,2、不能得到定比传动。,3、当采用油作为传动介质时还需要注意防火问题。,4、液压元件加工精度要求高，造价高。,5、液压系统的故障比较难查找，对操作人员的技术水平要求高。,返回首页,结束,1-4液压传动采用的油液及其主要性能,一、液压油的某些物理性质,二、液压油的选用,1、密度和重度=M/V(M-液体的质量,V-液体的体积）=G/V(G-液体的重量)液压油的密度和重度因油的牌号而异，并且随着温度的上升而减小，随着压力的提高而稍有增加。2、可压缩性液体具有比钢铁大的多的可压缩性。体积压缩系数k=-1/p。(V/V)p-压力的增量，V-被压缩的液体体积，V-体,一、液压油的某些物理性质,积的增量。由于V是负值（体积减小），在式子右边增加一个负号以保证k为正数。另外，工程上常用液体体积弹性模量K来表示其可压缩性，取K=1/k。纯油的可压缩性随压缩过程、温度计其实压力的变化而变动，但变动量不大，可不予考虑。在一般情况下，油的可压缩性对液压系统性能影响不大，但在高压情况下以及在研究系统动态性能时则不能忽略。由于空气的可压缩性很大，且与工作压力的改变而大幅度变化，所以游离空气对当量体积弹性模量影响很大。,3、粘性,液体在外力作用下流动时，其流动受到牵制，且在流动截面上各点的流速不同。各层液体间有相互牵制作用，这种相互牵制的力称作液体内的摩擦力或粘性力。,T=A.du/dz或=.du/dz液体动力粘度；单位面积上地摩擦力；du/dz速度梯度，此式又称为牛顿内摩擦定律。液体动力粘度与液体密度之比称为运动粘度=/。当压力增加时，粘度有所增加；液体的粘度对温度很敏感，温度略升高，粘度显著降低。,4、其他性能油的体积随温度升高而增加。其膨胀量vt=v01+t(t+t0)其中vt-温度t。C时的油的体积；v0-温度t0。C时的油的体积；t-油的体积膨胀系数。,对液压油的要求：1、良好的化学稳定性。2、良好的润滑性能，以减小元件之间的磨损。3、质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水份和水溶性酸碱等。4、适当