液压传动系统的工作原理

第一章液压传动基本知识•§1-1液压系统的组成和图形符号•一、液压传动的定义•二、液压传动的工作原理及组成部分•三、液压传动的优缺点•四、液压传动的应用一、液压传动的定义•常见的传动形式：机械传动•电气传动•液压传动•气压传动•液压传动的定义：以液体为工作介质，利用密闭系统中流动液体的压力能来驱动执行机构的传动方式。动画液压千斤顶的工作原理二、液压传动的工作原理及组成部分通过对上面系统的分析可见：1）液压传动是依靠运动着的液体的压力能来传递动力的。2）从本质上说，液压传动装置是一种能量转换装置。液压系统工作时，泵将原动机输入的机械能转变为压力能；执行元件（液压缸）将压力能转变为机械能输出。3）液压传动系统中的油液是在受调节、控制的状态下进行工作的，传动与控制难以截然分开。4）液压传动系统必须满足它所驱动的运动部件（工作台）在力和速度方面的要求。5）液压传动系统必须有工作介质：液压油。结论：•工作介质——液压油液•利用密封容积的变化—传递—运动•利用油液内部的压力—传递—动力•实质：能量的转换机械能→液压能→机械能液压传动系统的组成：1、动力元件：指液压泵。2、执行元件：指液压缸或液压马达。3、控制元件：指各种类型的液压阀。（1）压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀。（2）方向控制阀：单向阀、换向阀。（3）流量控制阀：节流阀、调速阀。4、辅助元件：油箱、油管、管接头、压力表、过滤器、蓄能器等。5、工作介质：指各种类型的液压油。液压传动系统的职能符号：两种工作原理图：•1、半结构式——直观，画法复杂。•2、职能符号——画法简单，清晰。•注：在液压系统原理图中，职能符号只表示液压元件的种类，不表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，允许用半结构图来表示其结构特征。三、液压传动的优缺点•优点:•1）便于实现无级调速。•2）体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑。•3）工作比较平稳，反应快，冲击小，能高速启动，制动和换向。•4）易于实现自动化。•5）易于实现过载保护，元件能自行润滑，寿命长。6）易于实现系列化、标准化、通用化。7）液压传动易于实现回转、直线运动，且元件排列布置灵活。8）产生的热量可由流动着的油带走，所以可避免在系统某些局部位置产生过度温升。缺点：1）无法保证严格的传动比。2）液压传动中有机械损失、压力损失、泄漏损失，效率低，不宜作远距离传动。•3）液压传动对油温和负载变化敏感，不宜于在低、高温度下使用，对污染很敏感。•4）液压传动需要有单独的能源（例液压泵站），液压能不能像电能那样从远处传来，液压元件制造精度高，造价高，所以须组织专业生产。•5）液压传动装置出现故障时不易查找原因，不易迅速排除。总的来说，液压传动优点较多，缺点正随着生产技术的发展逐步加以克服，因此，液压传动在现代化生产中有着广阔的发展前景。四、液压传动的应用与发展•液压传动的应用•1.进给运动传动装置•2.往复主运动传动装置龙门刨床的工作台，牛头刨床或插床。•3.回转主体运动传动装置•4.仿形装置车、铣、刨床的仿形加工可采用液压伺服系统来实现，精度可达0.01~0.02mm。此外，磨床上的成形砂轮修正装置和标准丝杆校正装置亦可采用这种系统。•5.辅助装置机床上的夹紧装置，变速操纵装置，丝杠螺母间隙消除装置，垂直移动部件的平衡装置，分度装置，工件和刀具的装卸，输送，贮存装置等。•6.步进传动装置数控机床上工作台的直线或回转步进运动，可根据电气信号迅速而准确地由电液伺服系统来实现。•7.静压支承重型机床，高速机床，高精度机床上的轴承，导轨和丝杠螺母机构，如果采用液压系统来作静压支撑，可得到很高的工作平稳性和运动精度，这是近年来的一项新技术。•液压传动相对机械传动来说，是一门新的技术，如果从世界上第一台水压机问世算起，至今已有200余年的历史。然而，液压传动直到20世纪30年代才真正推广应用。•在第二次世界大战期间，由于军事工业需要反应快、精度高、功率大的液压传动装置而推动了液压技术的发展；战后，液压技术迅速转向民用，在机床、工程机械、农业机械、汽车等行业中逐步得到推广。•20世纪60年代后，随着原子能、空间技术、计算机技术的发展，液压技术也得到了很大发展，并渗透到各个工业领域中去。液压传动的发展•当前液压技术正向着高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、复合化、小型化以及轻量化等方向发展；同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助测试（CAT）、计算机直接控制（CDC）、机电一体化技术、计算机仿真和优化设计技术、可靠性技术以及污染控制方面，也是当前液压技术发展和研究的方向。•我国的液压技术开始于20世纪50年代，液压元件最初应用于机床和锻压设备，后来又用于拖拉机和工程机械。•自1964年从国外引进一些液压元件生产技术，同时自行设计液压产品，经过20多年的艰苦探索和发展，特别是20世纪80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。•目前，我国的液压件已从低压到高压形成系列，并生产出许多新型的元件，如插装式锥阀、电液比例阀、电液数字控制阀等。•我国机械工业在认真消化、推广国外引进的先进液压技术的同时，大力研制、开发国产液压件新产品，加强产品质量可靠性和新技术应用的研究，积极采用国际标准，合理调整产品结构，对一些性能差而且不符合国家标准的液压件产品，采用逐步淘汰的措施。•由此可见，随着科学技术的迅猛发展，液压技术将获得进一步发展，在各种机械设备上的应用将更加广泛。•思考题•1、何谓液压传动？•2、液压传动系统由哪几部分组成？§1-2液压油一、液压油的物理性质二、液压油的污染、控制和选用液压油的种类及代码一、种类石油型难燃型机械油汽轮机油液压油水-乙二醇液磷酸酯液水包油油包水乳化液合成型{{{{二、液压油的代号最常用的液压油名称及代号是：•基础油（HH）•普通液压油（HL）•抗磨液压油（HM）•低温液压油（HV）例如：L-HM321、密度ρ和重度γρ=M/V(M-液体的质量,V-液体的体积）γ=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。二、液压油的某些物理性质2.可压缩性液压油的体积将随压力的增高而减小。体积压缩系数01VVpk即单位压力变化下的体积相对变化量体积变化初始体积压力变化体积弹性模量K(体积压缩系数的倒数)V0一定，在同样Δp下，K越大,ΔV越小说明K越大，液体的抗压能力越强矿物油K=(1.4~2.0)×109N/m2钢K=2.06×1011N/m2k油=100~150k钢在静态下工作时，不考虑液体的可压缩性。VpVkK013.黏性•附着力液体与固体表面•内聚力液体分子与分子之间（1）.黏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。黏性示意图•下板固定•上板以u0运动•附着力A点：u=0B点：u=u0•内摩擦力两板之间液流速度逐渐减小BA内摩擦力：dyduAFf式中：η—粘性系数(粘度)A—液层接触面积du/dy—速度梯度—牛顿内摩擦定律dyduAFf——两液层的速度差——两液层间的距离切应力:（2）.黏度三种表示方法：2)运动黏度单位：Pa.S（帕秒）单位：m2/sdyduAFf1)动力黏度3)相对黏度(恩氏粘度)21ttEt3.粘度与压力的关系p↑η↑应用时忽略影响4.粘度与温度的关系T↑η↓影响：η大，阻力大，能耗↑η小，油变稀，泄漏↑限制油温：T↑↑，加冷却器T↓↓，加热器1、对液压油的要求：（1）合适的黏度。（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）良好的稳定性，长期在高温高压及高速下使用，仍能保持原有的化学成分不变，不易老化。二、液压油的污染、控制和选用（5）在工作温度范围内，闪点燃点要高，以满足防火要求，凝固点和流动温度较低，以保证油液能在较低温度下使用。（6）没有腐蚀性，有良好的相容性。返回首页结束2.液压油的选用•（1）选用规则•确定系统应选用液压油的类型。•确定系统应选用什么黏度级别的液压油。•了解所选用液压油的性能。•了解产品价格。（2）液压油品种的选择•根据液压系统的工作压力和温度选择液压油品种。•根据液压系统的工作环境选择液压油品种。•根据特殊性能要求选择液压油品种。（3）液压油黏度的选择1）按液压泵的类型选用2）按液压系统的工作压力选用工作压力较高时——选黏度较大的液压油；工作压力较低时——选黏度较小的液压油。3）按液压系统工作元件的运动速度选用速度较高时——选黏度较小的液压油；速度较低时——选黏度较大的液压油。4）根据环境温度选择液压油的黏度温度高时——选黏度大的液压油；温度低时——选黏度小的液压油。3.液压油的污染•（1）液压油污染的原因•残留物污染•侵入物污染•生成物污染（2）液压油污染的控制•清除污染物；•防止污染物从外界侵入；•采用过滤精度较高的过滤器；•控制系统的工作温度；•定期检查和更换液压系统中的液压油。