液压传动技术基础教学课件(一)PPT

液压传动李龙谭液压传动基础知识第一章绪论液压传动的概念和原理液压传动的特点及应用第二章液压流体力学基础工作介质液体静力学液体流动中的压力损失气穴现象和压力冲击第三章液压泵齿轮泵轴向柱塞泵液压传动基础知识第四章执行元件液压马达的分类液压缸类型及基本计算典型液压缸的结构第五章辅助元件油管及管接头油箱滤油器蓄能器密封装置热交换器液压传动基础知识第六章液压阀概述方向控制阀压力控制阀流量控制阀插装阀第七章液压回路方向控制回路压力控制回路速度控制回路多执行元件回路液压传动基础知识第八章典型液压系统分析液压系统的分类.特点及阅读方法组合机床的液压系统6学习目标：1.了解液压技术的起源、发展和应用。2.掌握液压传动的两个特性，了解液压传动优缺点。3.掌握液压系统的组成以及各液压元件在液压回路中的作用。4.了解液体动力学基础知识，液体流经管路的压力损失。5.了解液体的粘性、粘度以及影响粘度的主要因素。6.熟悉液压传动管路辅件的使用。第一章绪论第一章绪论1.1液压传动的概念和原理1.1.1液压传动的概念一部机器通常有：原动机传动装置和工作机构三部分组成。另外控制装置和辅助装置也是不可缺少的组成部分。传动的分类：①机械传动；②电力传动；③流体传动。流体传动可分：①气体传动；②液体传动。液体传动可分：①液力传动；②液压传动。液压传动是以密闭的管路中的受压液体为工作介质，进行能量的转换，传递，分配和控制的技术，称之为液压技术，也叫液压传动。8液压传动技术发展概况阿基米德输水螺杆（大约公元前200年）中国式“水车”9液压传动技术发展概况压把式灭火器（十七世纪中叶）Bramah压力机（1795年）10液压传动技术应用压力机盾构机（隧道掘进机）11液压传动技术应用航天飞机运送车海上石油钻井平台液压传动技术1.1.2液压技术的发展1650年法国科学家巴斯卡提出了封闭静止液体中压力传递的巴斯卡原理；1686年牛顿提出了描述粘性液体相对运动的内摩察定律；1750年流体力学的两个重要方程——连续方程（质量守恒定律）和伯努利方程（能量守恒）相继建立。13液压千斤顶的工作原理1.1.3液压传动的工作原理14液压传动实例手动式电瓶液压叉车1-液压泵2-溢流阀3-调速阀4-二位二通电磁换向阀5-液压缸151-油箱2-吸油滤油器3-油管4-液压泵7-溢流阀9-2/2换向阀13-节流阀15-5/2换向阀18-液压缸19-工作台机床工作台液压系统液压传动实例16液压传动原理外力产生的压力（帕斯卡定律）AF0P在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以相等的数值传递到液体各点，这就是静压传递原理，即帕斯卡定律。简化模型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。17F2211F2AAFP121F2AAF活塞所受力与活塞面积成正比力比:18压力的传递作用在活塞面积上的压力与其作用面积成反比2112AAPP单位时间内流过管道液体的体积。活塞AS=V液体体积；若小活塞在t时间内的液体流量为Q则：Q=V/t=AS/t=Av(升/分)在流量一定的情况下活塞的运动速度与活塞面积成反比；在火灾面积一定的情况下与流量成反比。Q₁=A₁v₁=Q₂=A₂v₂=Q(液流连续性原理)19液流连续性原理流量连续性方程20QvAvA2211说明：在定常流动中，流过各截面的不可压缩液体的流量是相等的，而且液体的平均流速与管道的过流截面积成反比。（连续性原理）21重要基本概念二：活塞的运动速度取决于进入液压缸的流量，而与液体压力大小无关。1221AASS2211SASAtSAtSA2211QvAvA2211速比：活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比流量连续性方程简化模型液压功和功率在力学中：一作用力F使物体沿力的作用方向移一距离S，其所做的功为：W=F.S;若物体移动的距离S所用的时间为t;其功率N=W∕t=FS∕t=F.v(单位时间所做的功等于作用力和速度的乘积)22211F2vvF能量守恒也同样适用于液压传动23两个重要参数压力P——压力的大小取决于负载Pa。流量Q——速度的快慢取决于流量的多少L/m³。功率N(kw)24压强的计量单位（1）压力单位：Pa（N/m2）、bar、MPa1bar=105Pa＝0.1MPa1Pa=1牛顿/平方米(1N/㎡)1Kpa=1000Pa（2）液柱高单位：测压计常以水或水银作为工作介质，压力常以水柱高度（mH2O），或毫米汞柱（mmHg）表示。（3）大气压单位：以1标准大气压（1atm）为单位表示。1atm=1.013*105Pa=10.33mH2O=760mmHg≈1bar≈0.1MPa在液压传动中Q的单位常用升／分，液流流过的面积A的单位用c㎡或m²表示。其中：1升=1000毫升=1000c㎡带入常用的单位后：Q=v.A／10（升／分）例题已知油缸的截面积是25c㎡，活塞的运动速度为5米／分，供给油缸的流量Q是多少?Q=v.A=25*5／10=12.5升／分2526液压系统工作原理图（用职能符号来表示的）1-液压泵2-油箱3-单向阀4-溢流阀5-液压缸6-三位四通手动换向阀7-节流阀1.1.4液压系统的组成液压系统工作原理（用元件剖视图表示的）1.1.5液压传动系统的图示方法1.结构原理图：准确的表达元件的结构形状，几何尺寸和装配关系；2.装配结构图:可直观地表达个元件的原理即在系统中的功能；3.职能符号图：凡是功能相同的元件，尽管结构和原理不同均用同一种符号表示。在系统中不表示具体结构和参数几具体安装位置。用智能符号绘制液压系统时，如果无特别说明均指元件处于静态或零位。28液压系统的组成1-液压泵2-油箱3-单向阀4-溢流阀5-液压缸6-三位四通手动换向阀7-节流阀液压系统的组成：Ⅰ.动力元件泵（机械能压力能）把原动机的机械能转换成液体压力能的转换元件。Ⅱ.控制元件阀（控制方向、压力及流量）对液压系统中油液的压力、流量或流动方向进行控制或调节的元件。Ⅲ.执行元件缸、马达（压力能机械能）把液体的液压能转换成机械能的转换元件。Ⅳ.辅助元件油箱、油管、滤油器、压力表。在系统中起储存油液、连接、滤油、测量等作用。Ⅴ.传动介质一般为液压油29液压传动系统中能量的传递和转换电机内燃机液压泵执行元件液压缸液压马达被驱动工作部件液压控制机构机械能机械能液压能液压能301.2液压传动技术的特点及应用重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。操纵简单、控制灵敏并且可以无级调速，可以实现顺序动作控制和程序控制。产品系列化、标准化，元件相对简单，布置灵活。通过溢流阀可以很方便地实现过载自动保护。方便地实现直线运动。一般采用矿物油为工作介质，寿命长，在很大程度上可以免维护。传递的功率和力大，并且容易实现机器的自动化。与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点31液压传动技术的缺点泄漏会引起容积损失使传动效率下降。由于液体具有可压缩性，因此液压传动一般不宜用于传动比要求严格的场合。液体的粘度性能对温度比较敏感，因此液压传动性能会随温度的变化而改变。液压元件的制造精度要求较高，制造成本较高，价格较贵。压系统故障查寻和排出比较困难，对系统的安装、使用和维护的技术要求较高。第二章液压流体力学2.1工作介质2.1.1液压油的主要物理特性33粘性液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩檫力，它使液体各层间的运动速度不等，这种现象叫做液体的粘性。静止液体不呈现粘性，只有流动时呈现出来。油液主要的物理性质34粘性液体粘性的作用A板B板vxzzdzuu+du粘性的作用：在平行平板A、B间充满油液。下板A固定，当上板以速度v沿x轴正向运动时，贴近两平板的液体必粘附在平板上。附着在上平板的油液以与平板相同的速度v运动，而粘附在下板的油液的速度为零。两平面间各层液体的速度各不相同，从上到下按递减的速度向右运动。当层间距离较小时，其速度按线性规律分布。各层液体间有相互牵制作用，运动快的带动运动慢的，而运动慢的对运动快得起阻滞作用，各层间相互制约，即产生内摩擦力。35内摩擦力dzduAµfF式中：µ—粘性系数(粘度)－动力粘度A—液层接触面积du/dz—速度梯度——两液层的速度差——两液层间的距离静止液体du＝0不呈现粘性36粘度的三种表示方法单位：Pa.S（帕秒）dzduAFf1)动力粘度动力粘度物理意义：液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。37粘度的三种表示方法2)运动粘度单位：m2/s运动粘度单位：1m2/s=104St{沲(cm2/s)}=106cSt(=106mm2/s){厘沲mm2/s)}液压油的牌号：表示这种油在40℃时，以mm2/s为单位的运动粘度的平均值。例如YA－N32中YA是普通液压油，N32表示40°C时油的平均运动粘度为32mm2/s。38常用液压油的牌号和粘度ISO粘度等级GB2512-81粘度等级40℃的运动粘度厘沲（mm2/s）ISOVG15N1513.5~16.5ISOVG22N2219.8~24.2ISOVG32N3228.8~35.2ISOVG46N4641.4~50.6ISOVG68N6861.2~74.8ISOVG100N10090~10039油液粘性与压力、温度的关系一般而言，油液所受的压力增大，其粘性变大，在高压时，大于32MPa时压力对粘性的影响尤为突出，而在中低压时并不显著。即：p↑，μ↑,应用时忽略影响。油液粘性与压力的关系40油液粘性对温度十分敏感。当温度升高时，粘性下降，这种影响低温时更为突出。即：T↑μ↓影响：μ大，阻力大，能耗↑μ小，油变稀，泄漏↑限制油温：T↑↑，加冷却器T↓↓，加热器油液粘性与温度的关系油液粘性与压力、温度的关系41恩氏度0E——中国，德国、前苏联等用赛氏秒SSU——美国用雷氏秒R——英国用巴氏度0B——法国用42432.1.2液压油的一般要求粘度适当，粘温特性好，压缩性小。抗氧化性好，长期工作不变质。润滑性能好，防锈蚀能力强。抗泡沫性和抗乳化性好。无杂质和沉淀物。燃点高，低温用油要求凝点低。不含有水溶性的酸碱，对液压元件和密封件无侵。2.1.2液压油的一般要求其它要求(1)对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性，在贮存和使用过程中不变质。温度低于57℃时，油液的氧化进程缓慢，之后，温度每增加10℃，氧化(经过深度氧化的润滑油，内部化学成分氧元素增多，分子量增大，由烃类化合物转变成了非烃化合物；外现上颜色变深，沉淀增多，腐蚀性增大，使润滑油的使用性能下降)的程度增加一倍，所以控制液压油的温度特别重要。(2)抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好(3)热膨胀系数低，比热高，导热系数高。(4)凝固点低，闪点(明火能使油面上油蒸汽闪燃，但油本身不燃烧时的温度)和燃点高。一般液压油闪点在130℃～150℃之间。442.1.2液压油的一般要求(5)质地纯净，杂质少。（6）对人体无害，成本低。•对轧钢机、压铸机、挤压机、飞机等机器所用的液压油则必须突出油的耐高温、热稳定性、不腐蚀、无毒、不挥发、防火等项要求。452.1.2液压油的一般要求•使用液压油时，应注意以下几点：•(1)对于长期使用的液压油，氧化、热稳定性是决定温度界限的因素，因此，应使液压油长期处在低于它开始氧化的温度下工作。•(2)贮存、搬运及加注过程中，应防止油液被污染。•(3)对油液定期抽样检验，并建立定期换油制度。•(4)油箱中油液的贮存量应充分，以利于系统的散热。462.1.2液压油的一般要求(5)保持系统的密封，一旦有泄漏，就应立即排除.(6)滤网的通流能力须4倍于泵的流量，而不是常规的1.5倍。47液压系统压力等级划分48低0-2.5中2.5-6中高压6-16高压16-