液压传动-绪论分析

1、2021/2/111 液压与气压传动 Hydraulics n传动简单、直接、可靠、效率高传动简单、直接、可靠、效率高,但不易调节控但不易调节控 制制、难于实现自动化、难于实现自动化; 2,2,电气传动电气传动 n以电机为主以电机为主,多应用于回转运动多应用于回转运动; n传动快速、控制敏捷传动快速、控制敏捷、可靠、精度高可靠、精度高,但不能过载但不能过载、难、难 于实现无级变速和在低速或静态下的大负荷驱动于实现无级变速和在低速或静态下的大负荷驱动; 2021/2/116 3,3,流体传动流体传动 液压传动液压传动利用液体静压力利用液体静压力 传递动力传递动力 流体传动流体传动 液体传动液体传

2、动 气体传动气体传动 液力传动液力传动利用液体流动动能利用液体流动动能 传递动力传递动力 气力传动气力传动 气压传动气压传动 2021/2/117 举例举例1 1 2021/2/118 消耗能量消耗能量 ? 动力源动力源 2021/2/119 直接驱动直接驱动 2021/2/1110 通过机械组合传动通过机械组合传动 2021/2/1111 通过液压传动通过液压传动 2021/2/1112 停止停止 启动启动 速度速度 方向方向 位置位置 加速度加速度 控制控制 2021/2/1113 举例举例2 2 2021/2/1114 液压挖掘机液压挖掘机 2021/2/1115 2021/2/1116

3、 液压传动的工作原理 液压手动千斤顶 2021/2/1117 A 液压泵液压泵执行元件执行元件 1000 kg 100 cm2 10 cm2 10 kg/cm2 100 kg = P = F A F A 2021/2/1118 3 l / min 3 cm / min 3 个行程个行程 / 分钟分钟 30 cm / 分钟分钟 流量流量 速度速度 2021/2/1119 面积面积 速度速度 流量流量 速度速度 = 面积面积 流量流量 2021/2/1120 压力压力 负载负载 压力压力 = 面积面积 面积面积 负载负载 2021/2/1121 液压千斤顶工作原理 液压能源手摇泵 执行元件液压缸

4、控制元件放油阀 辅助元件油箱、油管 2021/2/1122 1)1)力的传递力的传递 手柄作用于小活塞上一手柄作用于小活塞上一 个力个力, ,小活塞将这个力加到油小活塞将这个力加到油 液上液上, ,油液受压而产生压力。油液受压而产生压力。 2)2)运动的传递运动的传递 有压的油液是可以流动有压的油液是可以流动 的，通过流动将压力作用于的，通过流动将压力作用于 大活塞，另一方面通过运动大活塞，另一方面通过运动 驱动大活塞运动。驱动大活塞运动。 液压传动的工作原理液压传动的工作原理 2021/2/1123 油液受压而产生压力油液受压而产生压力,压力的大小取压力的大小取 决于负载决于负载 液压传动中

5、压力的形成原理液压传动中压力的形成原理 2021/2/1124 对液压传动工作过程的分析对液压传动工作过程的分析 液压传动以液体为工作介质液压传动以液体为工作介质 液压传动以液体的压力能传递动力液压传动以液体的压力能传递动力 pF A F p 于于是是 液压传动以液体的流量传递运动液压传动以液体的流量传递运动 VqAVq 于于是是 液压传动过程中经过两次能量转换液压传动过程中经过两次能量转换 机机械械能能液液压压能能液液压压能能机机械械能能 2021/2/1125 21 1 A W A F p 1 2 1 A A F W 力比关系 n帕斯卡原理帕斯卡原理“在密闭容器内,施加于静止液体上的 压力

6、将以等值同时传到液体各点” 重要基本概念一: “工作压力取决于负载”,而与流入的液体多少无 关 思考思考: :1.若空载,即W=0,则p=? 2.千斤顶的工作原理和其它传动方式的比较? 2021/2/1126 运动关系 活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比 流量q (Ah/t):单位时间内流过某一截面积为A的流体体积 q=Av q=A1v1=A2v2 （1-4）(连续性方程) A q v (1.5) 若已知进入缸体的流量q,则活塞运动速度为: 重要基本概念二: “活塞的运动速度速度v取决于取决于进入液压（气压）缸 （马达）的流量流量q,而与液体压力p大小无关” ? 守恒守恒 2021/2/11

7、27 功率关系 n F1v1=Wv2 n P=pA1v1=pA2v2=pq n压力p和流量q是流体传动中最基本、最重要的两个 参数,它们相当于机械传动中的力和速度,它们的乘 积即为功率 n液压与气压传动是以流体的压力能来传递动力的 2021/2/1128 结论结论 液压传动是以液体为工作介质液压传动是以液体为工作介质, ,以液体的压力传递动以液体的压力传递动 力的传动方式力的传动方式 传动过程中经过两次能量转换传动过程中经过两次能量转换 在液压传动系统中在液压传动系统中, ,系统的工作压力取决于负载系统的工作压力取决于负载; ; 液压缸的运动速度取决于流量。液压缸的运动速度取决于流量。 传动必

8、须在密封容器内进行传动必须在密封容器内进行,而且容积要发生变化而且容积要发生变化 2021/2/1129 液压与气压传动系统组成 n动力元件:液压泵或气源装置,其功能是将原动机输入的机械能转换成 流体的压力能,为系统提供动力 n执行元件:液压缸或气缸、液压马达或气马达，功能是将流体的压力 能转换成机械能，输出力和速度或转矩和转速，以带动负载进行直线运 动或旋转运动 n控制元件：压力、流量和方向控制阀，作用是控制和调节系统中流 体的压力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或 力矩）、运动速度和运动方向 n辅助元件：保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接 头、油箱或储气罐

9、、过滤器和压力计 2021/2/1130 液压与气压传动系统组成液压与气压传动系统组成 能源装置能源装置 将机械能转变为压力能将机械能转变为压力能 执行装置执行装置 将压力能转变为机械能将压力能转变为机械能 控制调节装置控制调节装置 控制和调节流体的压力、控制和调节流体的压力、 流量和流向流量和流向 辅助装置辅助装置 系统中的其他装置系统中的其他装置 工作介质工作介质 传递能量的载体传递能量的载体 2021/2/1131 液压传动的特点 先通过动力元件（液压泵）将原动机（如电动机） 输入的机械能转换为液体压力能,再经密封管道和控 制元件等输送至执行元件（如液压缸）,将液体压力 能又转换为机械能

10、以驱动工作部件 2021/2/1132 研究对象 n研究以有压流体（压力油和压缩空气） 为传动介质来实现各种机械传动和自动 控制的学科 元件 回路 系统 介质 2021/2/1133 机床工作台液压系统机床工作台液压系统 机床工作台液压系统机床工作台液压系统 工作原理工作原理 图示图示a a）手柄在中间）手柄在中间 工作台静止工作台静止; ; 图示图示a a）手柄在右侧）手柄在右侧 工作台右移工作台右移; ; 图示图示b b）手柄在左侧）手柄在左侧 工作台左移工作台左移。 2021/2/1134 机床工作台液压系统工作原理 机械能 液压能 机械能 2021/2/1135 基本液压系统基本液压系

11、统 2021/2/1136 液压系统原理图形符号液压系统原理图形符号 半结构图半结构图 原理图原理图 2021/2/1137 说明说明 由由GBGB/786.1-1993/786.1-1993规定的图形符号为液压元件标准职能符号。规定的图形符号为液压元件标准职能符号。 以此符号所标示的液压系统图为液压系统原理图。以此符号所标示的液压系统图为液压系统原理图。 在液压系统原理图中在液压系统原理图中, ,职能符号只表示液压元件的种类职能符号只表示液压元件的种类, ,不表不表 示元件的实际安装位置，即性能种类。示元件的实际安装位置，即性能种类。 对于具有特殊性能的非标准液压元件对于具有特殊性能的非标准

12、液压元件, ,允许用半结构图表示其允许用半结构图表示其 结构特征。结构特征。 2021/2/1138 气压传动系统气压传动系统 1 1气压发生装置气压发生装置 2 2压力控制阀压力控制阀 3 3逻辑元件逻辑元件 4 4方向控制阀方向控制阀 5 5流量控制阀流量控制阀 6 6气缸气缸 7 7行程开关行程开关 8 8消声器消声器 9 9油雾器油雾器 1010过滤器过滤器 2021/2/1139 液压与气压传动的优缺点及应用液压与气压传动的优缺点及应用 优点优点 易无级调速且范围大（易无级调速且范围大（100100: :11（20002000: :1 1）功率比大）功率比大 （功比（功比=输出功率输

13、出功率/ /重量）重量） 10% 20 %10% 20 % 运动平稳运动平稳, ,换向冲击小换向冲击小, ,响应快响应快0.10.50.10.5秒，秒， 便于实现过载保护，液压元件自润滑，寿命长便于实现过载保护，液压元件自润滑，寿命长 控制调节方便，容易实现自动化控制调节方便，容易实现自动化 液压元件已经标准化、系列化、通用化。液压元件已经标准化、系列化、通用化。 2021/2/1140 流体传动体现机电液一体化 电子是神经, 液压是肌肉, 机械是骨头。 2021/2/1141 液压传动的缺点液压传动的缺点 液压传动存在泄漏液压传动存在泄漏,液体可压缩液体可压缩,传动不准确传动不准确 液压传动

14、存在流量损失、压力损失，传动效率不液压传动存在流量损失、压力损失，传动效率不 高，不易作远距离传动高，不易作远距离传动 液压传动对油污比较敏感，对油温及油质要求较液压传动对油污比较敏感，对油温及油质要求较 高高 2021/2/1142 气压传动的优点气压传动的优点 空气取之不尽用之不竭空气取之不尽用之不竭,使用后排入大气使用后排入大气,无污染无污染 空气粘性小，管路中压力损失小，宜于远程控制空气粘性小，管路中压力损失小，宜于远程控制 工作压力低，元件制造精度要求低，成本低工作压力低，元件制造精度要求低，成本低 维护简单，使用安全维护简单，使用安全 能够在易燃、易爆、高温、强冲击、强腐蚀、强能够

15、在易燃、易爆、高温、强冲击、强腐蚀、强 辐射等恶劣条件下工作辐射等恶劣条件下工作 2021/2/1143 气压传动的缺点气压传动的缺点 响应速度低响应速度低,信号有失真和滞后信号有失真和滞后,不宜于复杂不宜于复杂 回路的控制回路的控制 传动平稳性差传动平稳性差 输出力小，传动效率低输出力小，传动效率低 2021/2/1144 液压气压传动的发展液压气压传动的发展 第一阶段第一阶段 液压传动从液压传动从1717世纪帕斯卡提出静压传递原理、世纪帕斯卡提出静压传递原理、 17951795年世界上第一台水压机诞生年世界上第一台水压机诞生, ,已有已有200200多年的多年的 历史历史, ,但由于没有成

16、熟的液压传动技术和液压元件，但由于没有成熟的液压传动技术和液压元件， 且工艺制造水平低下，发展缓慢，几乎停滞。且工艺制造水平低下，发展缓慢，几乎停滞。 气压传动早在公元前，埃及人就开始采用风箱气压传动早在公元前，埃及人就开始采用风箱 产生压缩空气助燃。从产生压缩空气助燃。从18 18 世纪产业革命开始，逐世纪产业革命开始，逐 渐应用于各类行业中。渐应用于各类行业中。 第二阶段第二阶段 20 20世纪世纪3030年代，由于工艺制造水平提高，开始年代，由于工艺制造水平提高，开始 生产液压元件，并首先应用于机床。生产液压元件，并首先应用于机床。 2021/2/1145 第三阶段第三阶段 2020世纪

17、世纪5050、6060、7070年代年代, ,工艺水平有了很大提高工艺水平有了很大提高, ,液液 压与气动技术也迅速发展，渗透到国民经济的各个领压与气动技术也迅速发展，渗透到国民经济的各个领 域。域。 第四阶段第四阶段 2020世纪世纪8080年代初期引进美国、日本、德国的先进技年代初期引进美国、日本、德国的先进技 术和设备，使我国的液压技术水平有了很大的提高。术和设备，使我国的液压技术水平有了很大的提高。 总之，总之，从蓝天到水下，军用到民用，从重工业到轻工从蓝天到水下，军用到民用，从重工业到轻工 业，到处都有流体传动与控制技术的应用。业，到处都有流体传动与控制技术的应用。 2021/2/1

18、146 液压传动的发展 1650年 帕斯卡提出静压传递原理“帕斯卡原理” 18世纪末 用水作为工作介质的“水压机” 使用油作为工作介质,解决了密封问题,具有划时代意义 19世纪 石油工业的发展推动近代液压传动的发展 第二次世界大战 兵器工业的发展促进了液压技术的发展 20世纪60年代 原子能技术、空间技术、计算机技术等发展再次将液压技术 推向前进 采用液压传动的程度现在已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。 2021/2/1147 目前目前, ,流体传动技术正在向着高压、流体传动技术正在向着高压、 高速、高效高速、高效 率、大流量、大功率、微型化、低噪声、低能耗、率、大流量、大功率、微型化、低噪声、低能耗、 经久耐用、高度集成化方向发展经久耐用、高度集成化方向发展, ,向着用计算机控向着用计算机控 制的机电一体化方向发展制的机电一体化方向发展 发展趋势发展趋势 2021/2/1148 液压传动的应用 固定形式设备（工业液压） 2021/2/1149 液压与气压传动的应用液压与气压传动的应用 工程机械工程机械: :挖掘机、装载机、推