《机械基础》课件—液压传动

第十四章:液压传动黑龙江技师学院机械组课件使用说明本课件是以PowerPoint为基础，结合Flash动画制作的课件，内容以生动的动态效果，来实现对课程内容的讲解。课件中有些动画需要使用按钮实现动作，其中开关等图标是按钮控件，需要点击使用。在PowerPoint中，对于一些有用的图形进行了动态演示。使教学更生动直观，有利于学生理解课本知识。复习提问1.按结构形式不同，常用的制动器有哪三种？答：闸带式制动器、内涨式制动器和外抱块式制动器。2.联轴器和离合器的主要功用是什么?两者的根本区别是什么？均用于轴与轴之间的连接，使两轴一起转动并传递转矩。不同点：联轴器只有在机器停止运转后才能将其拆卸，使两轴分离；而离合器可在机器运转过程中随时使两轴接合或分离。3.机器的组成?动力部分、传动部分、执行部分和控制部分。本章内容§14－1液压传动的基本原理及组成§14－2液压传动系统的压力与流量§14－3液压动力元件§14－4液压执行元件§14－5液压控制元件§14－6液压辅助元件§14－7液压系统基本回路§14－8液压传动系统应用实例抓斗机铲车液压千斤顶压力机液压传动和气动传动的发展阶段第一阶段：液压传动从17世纪帕斯卡提出静压传递原理、1795年世界上第一台水压机诞生，已有200多年的历史，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。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18世纪产业革命开始，逐渐应用于各类行中。第二阶段：上世纪30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。第三阶段：上世纪50、60、70年代，工艺水平有了很大提高，液压与气动技术也迅速发展，渗透到国民经济的各个领域：从蓝天到水下，从军用到民用，从重工业到轻工业到处都有流体传动与控制技术举例应用如：火炮跟踪、炮塔稳定、海底石油探测平台固定、煤矿矿井支承、矿山用的风钻、火车的刹车装置、液压装载、起重、挖掘、轧钢机组、数控机床、多工位组合机床、全自动液压车床、液压机械手等。我国液压与气动的发展我国液压与气动技术从上世纪60年代开始发展较快，新产品研制开发和先进国家不差上下，但其发展速度远远落后于同期发展的日本，主要由于工艺制造水平跟不上去，制造比较困难，材料性能不能满足设计需要，影响了我国流体传动技术的发展。发展趋势目前，流体传动技术正在向着高压、高速、高效率、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，向着用计算机控制的机电一体化方向发展。§14—1液压传动的基本原理及组成一、液压传动的基本原理1一杠杆手柄2一泵体（油腔）3—排油单向阀4一吸油单向阀5一油箱6、7、9、10一油管8—放油阀11一液压缸（油腔）12—重物1．泵吸油过程2．泵压油和重物举升过程3．重物落下过程通过以上的实例，我们可以总结出液压传动的工作原理是：以油液为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力。液压传动装置实质上是一种能量转换装置。二、液压传动系统的组成动力部分执行部分控制部分辅助部分三、液压元件的图形符号GB/T786.1—1993《液压气动图形符号》1一杠杆2一活塞3—泵4一单向阀5一单向阀6一油箱7－放油阀8—活塞缸9－柱塞液压千斤顶工作原理简化结构示意图四、液压传动的应用特点易于获得很大的力和力矩调速范围大，易实现无级调速质量轻，体积小，动作灵敏传动平稳，易于频繁换向易于实现过载保护便于采用电液联合控制以实现自动化液压元件能够自动润滑，元件的使用寿命长液压元件易于实现系列化、标准化、通用化传动效率较低液压系统产生故障时，不易找到原因，维修困难为减少泄漏，液压元件的制造精度要求较高返回主页课堂练习1.液压系统除工作介质外,主要由（）、（）、（）和（）四部分组成。2.各种液压阀用于控制液压系统中液体的（）、（）和（）等，以保证执行元件完成预定的工作运动。3.液压传动装置工作平稳,能方便地实现无级调速,但不能快速启动、制动和频繁换向。A是B否4.液压系统中,液压缸属于（），液压泵属于（）。A动力部分B执行部分C控制部分§14－2液压传动系统的压力与流量一、压力的形成及传递二、流量和平均流速三、压力损失及其与流量的关系四、液压油的选用一、压力的形成及传递1．压力的概念油液的压力是由油液的自重和油液受到外力作用所产生的。压强——油液单位面积上承受的作用力，在工程中习惯称为压力。2．液压系统压力的建立活塞被压力油推动的条件FpA≥3．液压系统及元件的公称压力额定压力——液压系统及元件在正常工作条件下，按试验标准连续运转的最高工作压力。过载——工作压力超过额定压力。额定压力应符合公称压力系列。4．静压传递原理（帕斯卡原理）静止油液压力的特性：静止油液中任意一点所受到的各个方向的压力都相等，这个压力称为静压力油液静压力的作用方向总是垂直指向承压表面密闭容器内静止油液中任意一点的压力如有变化，其压力的变化值将传递给油液的各点，且其值不变。这称为静压传递原理，即帕斯卡原理5．静压传递原理（帕斯卡原理）在液压传动中的应用111FpA22GpA12pp112FGAA液压系统中的压力取决于负载静压传递原理的应用【例1】液压千斤顶的压油过程中，柱塞泵活塞1的面积A1=1.13×10-4m2，液压缸活塞2的面积A2=9.62×10-4m2，压油时，作用在活塞1上的力F1=5.78×103N。试问柱塞泵油腔3内油液压强p1为多大？液压缸能顶起多重的重物？二、流量和平均流速1．流量流量——单位时间内流过管道某一截面的液体体积。vVqt流量的常用单位为m3/s，实际上常用单位还有L/min或mL/s.1m3/s=6×104L/min2．平均流速vVlqAAvttvqvA流量平均流速由上式可知，当液压缸的活塞有效作用面积一定时，活塞运动速度的大小由输入液压缸的流量来决定。3．液流的连续性液流连续性原理——理想液体在无分支管路中作稳定流动时，通过每一截面的流量相等。1122AvAv液体在无分支管路中作稳定流动时，流经管路不同截面时的平均流速与其截面面积大小成反比。【例2】液压千斤顶压油过程中，柱塞泵活塞1的面积A1=1.13×10-4m2，液压缸活塞2的面积A2=9.62×10-4m2，管路4的截面积A4=1.3×10-5m2。活塞1下压速度v1为0.2m/s，试求活塞2的上升速度v2和管路内油液的平均流速v4。三、压力损失及其与流量的关系由静压传递原理可知，密封的静止液体具有均匀传递压力的性质，即当一处受到压力作用时，其各处的压力均相等由于流动液体各质点之间以及液体与管壁之间的相互摩擦和碰撞会产生阻力，这种阻碍油液流动的阻力称为液阻液阻增大，将引起压力损失增大，或使流量减小四、液压油的选用黏度——液体黏性的大小。黏度牌号为了减少漏损，在使用温度、压力较高或速度较低时，应采用黏度较大的油。为了减少管路内的摩擦损失，在使用温度、压力较高低或速度较高时，应采用黏度较小的油。返回主页课堂练习1.液压系统的工作压力取决于().2.当液压缸的有效作用面积一定时,活塞运动的速度由()决定.3.油液流经无分支管路时每一截面上的()一定是相等的.4.作用在活塞上的推力越大,活塞运动的速度就越快.A是B否§14－3液压动力元件液压泵——液压系统的动力元件，它把电动机或其他原动机输出的机械能转换成液压能的装置。其作用是向液压系统提供压力油。一、液压泵工作原理二、液压泵的类型及图形符号三、常用液压泵四、液压泵的比较与选择一、液压泵工作原理1－偏心轮2－柱塞3－泵体4－弹簧5、6－单向阀二、液压泵的类型及图形符号1.液压泵的类型按结构：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵按输油方向：单向泵、双向泵按输出流量：定量泵、变量泵按额定压力：低压泵、中压泵、高压泵2．液压泵的图形符号单向定量泵双向定量泵单向变量泵双向变量泵三、常用液压泵1．齿轮泵：外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵外啮合齿轮泵的工作原理:2．叶片泵叶片泵：单作用式叶片泵和双作用式叶片泵双作用式叶片泵的实物图及工作原理3．柱塞泵柱塞泵：径向柱塞泵（淘汰）和轴向柱塞泵1－配流盘2－缸体3－柱塞4－斜盘柱塞泵的实物图及工作原理4．螺杆泵螺杆泵：转子式容积泵和回转式容积泵单螺杆泵结构螺杆泵工作原理图四、液压泵的比较与选择类型优点缺点工作压力齿轮泵结构简单，不需要配流装置，价格低，工作可靠，维护方便易产生振动和噪声，泄漏大，容积效率低，径向液压力不平衡。流量不可调低压叶片泵输油量均匀，压力脉动小，容积效率高结构复杂，难加工，叶片易被脏物卡死中压轴向柱塞泵结构紧凑，径向尺寸小，容积效率高结构复杂，价格较贵高压螺杆泵结构简单，体积小，重量轻，运转平稳，噪声小，寿命长，流量均匀，自吸能力强，容积效率高螺杆齿形复杂，不易加工，精度难以保证4～40MPa液压泵的选择应用场合液压泵的选择一般负载小、功率低的机床设备齿轮泵或双作用式叶片泵精度较高的机床（如磨床）螺杆泵或双作用式叶片泵负载大、功率大的机床（如龙门刨、拉床等）柱塞泵机床辅助装置（如送料、夹紧等）齿轮泵返回主页课堂练习1.液压泵是将电动机输出的（）转换（）的装置.2.常用的液压泵有（）、（）、（）和（）四大类。3.不能成为变量液压泵的是（）。A双作用式叶片泵。B单作用式叶片泵C轴向柱塞泵4.齿轮泵一般适用于（）系统。A低压B中压C高压§14－4液压执行元件液压缸——液压系统中的执行元件，将液压能转换为直线（或旋转）运动形式的机械能，输出运动速度和力，结构简单，工作可靠。一、液压缸类型及图形符号二、液压缸典型结构一、液压缸类型及图形符号单作用液压缸：柱塞式、单活塞杆、双活塞杆和伸缩液压缸。双作用液压缸：单活塞杆、双活塞杆及伸缩液压缸。组合液压缸：齿条传动液压缸。二、液压缸典型结构1．活塞式液压缸双作用双活塞杆式液压缸双作用单活塞杆式液压缸双作用双活塞杆式液压缸（实物）1－缸体2－活塞3－活塞杆4－工作台缸体固定式活塞杆固定式双作用双活塞杆式液压缸的工作特点1）液压缸两腔的活塞杆直径d和活塞有效作用面积A通常相等。当左、右两腔相继进入压力油时，若流量qv及压力p相等，则活塞（或缸体）往返运动的速度（v1与v2）及两个方向的液压推力（F1与F2）相等。2）缸体固定的其工作台往复运动范围为活塞有效行程的3倍，占地面积较大，常用于小型设备；活塞杆固定的工作台往复运动的范围为活塞有效行程的2倍，占地面积较小，常用于中、大型设备。双作用单活塞杆式液压缸结构特点：活塞的一端有杆，而另一端无杆，活塞两端的有效作用面积不等。实现机床的较大负载，但慢速工作进给和空载时快速退回。（应用）缸体固定及活塞杆固定图活塞杆带动工作台移动缸体带动工作台移动双作用单活塞杆式液压缸的工作特点1）工作台往复运动速度不相等。2）活塞两方向的作用力不相等。工作台慢速运动时，活塞获得的推力大；工作台作快速运动时，活塞获得的推力小。3）可作差动连接。2．其他液压缸简介柱塞式液压缸伸缩缸齿条活塞缸柱塞式液压缸特点：1）缸体内壁与柱塞不接触，不需要精加工。因此，行程较长时，宜采用柱塞式液压缸。2）柱塞常做成空心的，可以减轻重量，防止柱塞下垂（水平放置时），降低密封装置的单面磨损。成对使用的柱塞式液压缸：得到大行程的双向运动伸缩缸又称多级缸，由两级或多级活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞就是后一级活塞缸的缸筒。收缩后液压缸的总长较短，结构紧凑，适用于安装空间受到限制而行程要求很长的场合齿条活塞缸由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构所组成，活塞的往复移动经齿轮齿条机构变成齿轮轴的往复转动。多用于自动线、组合机床等的自动转位或分度机构中。121.齿条杆2.小齿轮3．液压缸的密封包括固定件的静密封和运动件的动密封。常用的密封方法：间隙密封密封圈密封间隙密依靠运动件之间很小的配合间隙来保证密封的。摩擦力小，内泄漏量大，密封性能差且加工精度要求高，只适用于低压、运动速度较快的场合。密封圈密密封圈通常是用耐油橡胶压制而成，它通过本身的受压弹性变形来实现密封。1－前端