液压传动第一部分绪论-2014版

1、 液压与气压传动液压与气压传动液压与气压传动主讲教师：李一染主讲教师：李一染2014-09-11 2014-09-11 课程基本信息课程代码：课程名称：液压传动学 期：2014年 秋上课地点：上课地点：5-A312教室上课时间：周四上课时间：周四3-5节节答疑地点：答疑地点：信机学院办公楼307室答疑时间：答疑时间：周二18:00-20:00课程性质：汽车服务工程专业限定选修课教师基本信息3任课教师：李一染李一染 博士博士办 公 室：信机学院办公楼307室办公电话：57122373邮箱地址：微信（QQ号）：59568135教育背景：1998年，华北电力大学学士（机械设计制造及其自动化）； 20

2、02年，太原理工大学硕士（机电一体化）； 2012年，同济大学博士（车辆工程）。研究兴趣：线控转向系统（系统实现和控制） 无人驾驶（车辆动力学控制）个人爱好：看电影、听歌、读书 什么是大学学习4知识知识能力能力 创造创造?学习成功的关键兴趣兴趣计划计划方法方法 学习成功学习成功?课程目的n液压传动技术是基础工业技术之一，是衡量一个国家工业水平的重要指标。本课程的目的是使学习者能够建立液压传动技术的基本概念、方法和知识体系，并具有初步的分析和计算能力，为进一步的深入学习和应用打下坚实的基础。课程目标n能读懂液压控制回路图，并熟练选用元件，按照回路图正确组装并调试液压回路；n能分析一般的液压系统回

3、路，设计简单的液压系统；n熟悉常用液压泵、液压缸、及控制阀的工作原理、特点及应用；n了解液压传动的基础理论和计算方法；n了解液压传动技术在汽车上的应用；课程进度1、绪论 3学时2、传动介质的性能 3学时3、动力元件及其选用 3学时4、执行元件及其选用 3学时5、液压回路的控制 9学时6、液压回路的设计与分析 3学时7、流体动力学基础 3学时学习建议n理论与实践并重n具体方法： 1）重视实验教学 2）注意知识的连贯 3）注重分析和总结 4）勤于思考和练习参考资料1）左健民. 液压与气压传动（第4版）. 北京：机械工业出版社，2011 。2）徐福玲，陈耀明.液压与气压传动（第3版）.北京：机械工业

4、出版社，2011。3）刘伟.汽车液压系统.北京：电子工业出版社，2013。课程成绩说明本课程的总成绩=出勤成绩（10%）+ 实验成绩（20%）+ 平时作业（10%）+ 期末考试（60%）绪论提纲n液压传动的发展概述n液压传动的基本原理及分析n液压系统的基本组成n液压传动的优缺点n液压传动的技术动态n气压传动的基本概念及其与液压传动的区别液压传动系统举例（视频）n生产和生活领域中液压系统液压传动系统发展概述n液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平

5、的重要标志。液压传动系统发展概述n帕斯卡及帕斯卡原理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将以等值同时传到液体各点” 帕斯卡(1623-1662)（Pascal，Blaise），法国数学家、物理学家、近代概率论的奠基者。他提出一个关于液体压力的定律，后人称为帕斯卡定律。 液压传动系统发展概述n1795年 英国约瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，性能进一步得到改善。液压传动系统发展概述n液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的20年间

6、才开始进入正规的工业生产阶段。第一次世界大战(1914-1918)以后，进入快速发展阶段。1925 年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵。液压传动系统发展概述 20世纪初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)对能量波动传递所进行了理论研究，并将其应用于液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)的研究，推动了这个方面的发展。液压传动系统发展概述n第二次世界大战(1941-1945)期间，在美国机床中有30%应用了液压传动。日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。但在1955 年以后，日本的液压传动技术迅速发展，1956 年成立了“液压工业会”。20多年以后，日本液压传动

7、技术达到世界领先水平。液压传动系统发展概述n液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业领域、行走机械、钢铁工业、土木水利工程、发电厂涡轮机、核发电厂、船舶工业、军事工业、特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；液压传动系统发展概述当今世界知名液压气动厂商：德国德国：费斯托FESTO、宝德（BURKERT）、力士乐（REXROTH）、GSR高压电磁阀 日本日本：CKD、SMC、太阳铁工(TAIYO)、小金井(KOGANEI)、住友（SUMITOMO） 美国美国：霍尼韦尔HONEYWELL、MAC气动、ROSS气动元件、ASCO气动、ACE 气动、CPC气动 液压传

8、动系统发展概述韩国韩国：韩国PMC公司、韩国YSC气动、SANG-A接头、软管 英国英国：诺冠NORGREN气动、斯派莎克SPIRAXSARCO、欧陆 法国法国：乐可利(LEGRIS)接头、软管、阀门等 台湾台湾：亚德克，气立可,油顺，金器MINDMAN、SUNWELL、新恭SHAKO、中鼎MODENTIC、兴冶阀门, 意大利意大利：ODE电磁阀、杰夫伦GEFRAN压力传感器 瑞典瑞典：阿法拉伐ALFALAVAL阀门、管件液压传动的基本原理1 结构2 工作原理1）举升（吸油、压油）2）下降液压传动的基本原理n液压传动的基本原理： 在密闭的容器内，利用有压力的油液作为工作介质来实现能量的转换和动

9、力的传递。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。 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 结论：活塞上的作用力和活塞的作用面积成正比 211AWAFp121AAFW两活塞间力比例关系的讨论(0-1)思考：思考：若空载，即W=0，则p=？帕斯卡原理qvA若已知进入缸体的流量q，则活塞运动速度为： 定义： 为流量，指单位时间内流过某一截面积为A的流体体积。1 12 2q AvAv两活塞间运动关系的讨论2112AAhh(0-2)thAthA22112112AAvv(0-3)结论：活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比 重要

10、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缸（马达）的流量流量q，而与液体压力p大小无关” 1 12 2AhAh两活塞间功率关系的讨论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。 由式(0-1)和(0-3)可得：1 12Fv W v(0-6)因此有1 12 2P pAvpAvpq(0-7)液压传动的基本原理1500Wmkg1100dmm2200dmm20.1 /vm s?p?q?P224 1500 9.84663700.2WPaA2332 20.250.2 0.1 3.14

11、 10/Avm s 3466370 3.14 101464.40pqW1?F21466370 0.250.13663.33pAN 液压传动系统实例（视频）图1-2 机床工作台液压传动系统1-油箱2-过滤器3-液压泵4-溢流阀5-节流阀6-换向阀液压缸液压工作台图1-2 机床工作台液压传动系统工作台的往复运动液压传动系统各部分及作用动力装置：液压泵，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。 液压传动系统各部分及作用执行装置：液压缸、液压马达，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。 液压传动系统各部分及作用控制调节装

12、置：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。 液压传动系统各部分及作用辅助装置：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、过滤器和压力计。液压传动系统各部分及作用传动介质：液压油，作用是在系统中传递能量。 液压传动系统的总体工作过程n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以驱动工作部件工作。 原动机机械能 液 压泵管路及控制调节装置压力能液压马达(缸)压力能机械能 液压

13、传动系统液压传动的优缺点n液压传动的优点 （1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的1020%。因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无级调速，且调速范围最大可达1：2000(一般为1：100）。 （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； 液压传动的优缺点（4）容易实现过载保护。（5）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；（6）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； 液压传动的优缺点n液压传动的

14、缺点 （1）液压传动在能量转化的过程中，存在压力损失和泄漏，故系统效率较低。（2）液压传动对油温变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。故液压传动不宜在很高或很低的温度下工作。一般工作温度在-15-60范围内较合适。（3）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；（4）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高； （5）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； 液压传动技术动态n 随着电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料的发展和应用，液压传动技术也在不断创新。液压传动技术已成为工业机械、工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。 当前液压传动技术正向着自动化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、轻量化方向发展，不断地提高着它与电传动、机械传动竞争能力。 液压现场总线技术、自动化控制软件技术、水压元件及系统、液压节能技术等方面是液压传动技术目前发展的热点。液压与气压传动的比较n气压传动与液压传动一样都是借助于密封容积的变化，利用流体的压力能与机械能之间的转换来传递能量的。n气压传动压缩空气 液压传动液压油或其他合成液体 空气可压缩性大，工作压力低，所以传递动力不大，运动也不如液压传动平稳，但空气粘性小，传递过程中阻力小、速度快、反应灵敏，可用于远距离的传动和控制。 液压油近似认为不可压缩，故传递动力大，运