液压传动PPT教学课件

液压传动1第一章液压传动概述第一节液压传动的定义、工作原理及组成一、基本概念1、液压传动的定义用液体作为工作介质，在密封的回路里，以液体的压力能进行能量传递的传动方式，称之为液压传动。2、液压控制的定义液压控制与液压传动的不同之点在于液压控制是一个自动控制系统，具有反馈装置，系统具有较强的抗干扰能力,所以系统输出量的精度高。2二、工作原理1、系统组成基本组成元件：1-杠杆手柄；2-小缸体；3-小活塞；4、6-单向阀；5-吸油管；7、10-管道；8-大活塞；9-大缸体；11-截止阀；12-油箱。2、工作原理。泵吸油过程。泵压油和重物举升过程。。重物落下过程。3三、液压系统的组成1、能源装置:把机械能转化成液体压力能的装置，常见的是液压泵。2、执行装置:把液体压力能转化成机械能的装置，一般常见的形式是液压缸和液压马达。3、控制调节装置:对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。这类元件主要包括各类控制阀或者由各种阀构成的组合装置。这些元件的不同组合组成了能完成不同功能的液压系统。4、辅助装置:指以上三种组成部分以外的其它装置，如各种管接件、油管、油箱、过滤器、蓄能器、压力表等，起连接、输油、贮油、过滤、贮存压力能和测量等作用。5、传动介质:传递能量的液体介质，即各种液压工作介质。4第二节液压传动的工作特性及应用一、工作特性1、力比关系在液压传动中工作压力取决于负载，而与流入的液体多少无关。注意：负载包括：有效负载、无效负载（如摩擦力）以及液体的流动阻力。2、运动关系①活塞移动速度正比于流入液压缸中油液流量q，与负载无关。也就是说，活塞的运动速度可以通过改变流量的方式进行调节。基于这一点，液压传动可以实现无级调速。②活塞的运动速度反比于活塞面积，可以通过对活塞面积的控制来控制速度。3、功率关系在不计各种功率损失的条件下，液压传动系统的输出功率Wv等于功率Fv，并且液压传动中的功率可以用压力p和流量q的乘积来表示。总结上述：在液压传动中压力p和流量q是最基本、最重要的两个参数。5二、液压传动在工业中的应用工程机械推土机、挖掘机、压路机起重运输汽车吊、叉车、港口龙门吊矿山机械凿岩机、提升机、液压支架建筑机械打桩机、平地机、液压千斤顶农业机械拖拉机、联合收割机冶金机械压力机、轧钢机锻压机械压力机、模锻机、空气锤机械制造组合机床、冲床、自动线、气动扳手轻工机械打包机、注塑机汽车工业汽车中的转向器、减振器、自卸汽车智能机械模拟驾驶舱、机器人6第三节液压传动的优缺点一、液压传动的主要优点与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点1、液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置；2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；3、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000:1)；4、可自动实现过载保护；5、一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；6、很容易实现直线运动；7、容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。7二、液压传动的主要缺点与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下缺点1、由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。2、工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的定比传动。4、液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。5、油液污染8第二章液压传动的工作介质一、概述液压系统中的工作液体既是传递功率的介质，又是液压元件的冷却、防锈和润滑剂。在工作中产生的磨粒和来自外界的污染物，也要靠工作液体带走。工作液体的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封性能都起着重要作用。二、液压油应具有的基本性质液压工作介质一般称为液压油(有部分液压介质已不含油的成份)。液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响，对液压系统对工作介质的基本要求如下：1、有适当的粘度和良好的粘温特性粘度是选择工作介质的首要因素。液压油的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封性能都起着重要作用。粘度过高，各部件运动阻力增加，温升快，泵的自吸能力下降，同时，管道压力降和功率损失增大。反之，粘度过低会增加系统的泄漏，并使液压油膜支承能力下降，而导致摩擦副间产生摩擦。所以工作介质要有合适的粘度范围，同时在温度、压力变化下和剪切力作用下，油的粘度变化要小。9粘度用运动粘度p表示。在国际单位制中，的单位是㎡/s，而在实用上标定油的粘度用c㎡/s(St，沲)的1/100，即m㎡/s(cSt，厘沲)表示。按我国GB标准规定，液压油产品的代号按下列顺序表示：“类组号-牌号-尾注号”。“牌号”即该介质在40℃时的运动粘度等级，并在级前冠以“N”字符，以区别于其它温度下的运动粘度等级。“尾注号”有以下几种：H表示由石油烃叠合或缩合等工艺制得的产品；G表示具有良好的粘-温特性，可减少导轨的爬行现象；D表示具有良好的低温起动性能；K表示对镀银部件具有良好的抗腐蚀性。10ISO粘度等级GB2512--81粘度等级40℃的运动粘度厘沲(即m㎡/s)相近的旧标准粘度等级ISOVGl5N1513．5～16．510ISOVG22N2219．8～24．215ISOVG32N3228．8～35．220ISOVG46N4641．4～50．630ISOVG68N6861．2～74．840ISOVGl00N10090～11060常用液压油的牌号和粘度11所有工作介质的粘度都随温度的升高而降低，粘温特性好是指工作介质的粘度随温度变化小，粘温特性通常用粘度指数表示。一般情况下，在高压或者高温条件下工作时，为了获得较高的容积效率，不使油的粘度过低，应采用高牌号液压油；低温时或泵的吸入条件不好时(压力低，阻力大)，应采用低牌号液压油。2、氧化安定性和剪切安定性好工作介质与空气接触，特别是在高温、高压下容易氧化、变质。氧化后酸值增加会增强腐蚀性，氧化生成的粘稠状油泥会堵塞滤油器，妨碍部件的动作以及降低系统效率。因此，要求它具有良好的氧化安定性和热安定性。剪切安定性是指工作介质通过液压节流间隙时，要经受剧烈的剪切作用，会使一些聚合型增粘剂高分子断裂，造成粘度永久性下降，在高压、高速时，这种情况尤为严重。为延长使用寿命，要求剪切安定性好。123、抗乳化性、抗泡沫性好工作介质在工作过程中可能混入水或出现凝结水。混有水分的工作介质在泵和其它元件的长期剧烈搅拌下，易形成乳化液，使工作介质水解变质或生成沉淀物，引起工作系统锈蚀和腐蚀，所以要求工作介质有良好的抗乳化性。抗泡沫性是指空气混入工作介质后会产生气泡，混有气泡的介质在液压系统内循环，会产生异常的噪声、振动，所以要求工作介质具有良好的抗泡性和空气释放能力。4、闪点、燃点要高，能防火、防爆。5、有良好的润滑性和防腐蚀性，不腐蚀金属和密封件。6、对人体无害，成本低。13三、液压油的种类1、石油基液压油(1)机械油(2)汽轮机油(3)普通液压油(类组号YA)(4)液压—导轨油(5)抗磨液压油(类组号YB)(6)低温液压油(又名低凝、工程、稠化液压油)(类组号YC)(7)高粘度指数液压油(类组号YD)(8)清净液压油14(9)其它专用液压油：按使用的场合不同又分为以下几种：a、航空液压油(红油)b、炮用液压油c、舰用液压油d、舵机液压油e、液压设备防锈油f、合成锭子油和专用锭子油2、抗燃液压液抗燃液压液可分为合成型、油水乳化型和高水基型三大类。1)、合成型抗燃工作液(1)水—L-醇液(类组号YRC)(2)磷酸酯液(类组号YRD)(3)硅油152)、油水乳化型抗燃工作液油水乳化液是指互不相溶的油和水，使其中的一种液体以极小的液滴均匀地分散在另一种液体中所形成的抗燃液体。分水包油乳化液和油包水乳化液两大类。(1)水包油乳化液(类组号YRA)(2)油包水乳化液(类组号YRB)：YRB—40、YRB—60、YRB—90、YRB—130。3)、高水基型抗燃工作液工作液不是油水乳化液。其主体为水，占95％，其余5％为各种添加剂(抗磨剂、防锈剂、抗腐剂、乳化剂、抗泡剂、极压剂、增粘剂等)。其优点是成本低，抗燃性好，不污染环境。其缺点是粘度低，润滑性差。3、海水或淡水舰船液压系统，以海水(或淡水)为工作介质，液压泵直接从海洋(或江河)中吸入海水(或淡水)，高压海水(或淡水)进入执行元件工作后直接排入海洋(或江河)。16其优点是：①可省去回油管路和油箱；②液压系统重量大大减轻；③系统不会出现过热问题；④避免了液压油作介质的舰船液压系统因泄漏而对海洋(或江河)的污染；⑤可避免潜艇暴露目标[当潜艇液压系统以液压油为介质时，敌人常根据海洋(或江河)面上飘有泄漏液压油而判定潜艇所在位置)。其缺点是：①液压系统的容积效率和机械效率较低；②对元件的材质和制造工艺要求较高；③价格较贵。17四、液压油的污染及其控制1、污染的原因及危害液压油中的污染物来源包括：液压装置组装时残留下来的污染物(如切屑、毛刺、型砂、磨粒、焊渣、铁锈等)；从周围环境混入的污染物(如空气、尘埃、水滴等)；在工作过程中产生的污染物(如金属微粒、锈斑、涂料剥离片、密封材料剥离片、水分、气泡以及工作液体变质后的胶状生成物等)。2、工作液体的污染控制为了减少工作液体的污染，可采取以下措施：(1)液压元件在加工的每道工序后都应净化，装配后严格清洗。系统在组装前，油箱和管道必须清洗。用机械方法除去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗。系统在组装后，用系统工作时使用的工作液体(加热后)进行全面清洗，不可用煤油。系统冲洗时应设置高效滤油器，并启动系统使元件动作，用铜锤敲打焊口和连接部位。18(2)在油箱呼吸孔上装设高效空气滤清器或采用隔离式油箱，防止尘土、磨料和冷却水的侵入。工作液体必须通过滤油器注入系统。(3)系统应设置过滤器，其过滤精度应根据系统的不同情况来选定。(4)系统工作时，一般应将工作液体的温度控制在65℃以下。工作液体温度过高会加速氧化，产生各种生成物。(5)系统中的工作液体应定期更换，在注入新的工作液体前，整个系统必须先清洗一次。19五、液压油液的选用原则选择液压油时，首先考虑其粘度是否满足要求，同时兼顾其它方面。选择时应考虑如下因素：（1）液压泵的类型（2）液压系统的工作压力（3）运动速度（4）环境温度（5）防污染的要求（6）综合经济性总之，选择液压油时一是考虑液压油的品种，二是考虑液压油的粘度。20液压动力元件起着向系统提供动力源的作用，是系统不可缺少的核心元件。液压系统是以液压泵作为系统提供一定的流量和压力的动力元件，液压泵将原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力能，是一种能量转换装置。一、液压泵的工作原理及特点液压泵是液压传动系统中的能量转换元件，液压泵由原动机驱动，把输入的机械能转换为油液的压力能，再以压力、流量的形式输入到系统中去，它是液压传动的心脏，也是液压系统的动力源。在液压系统中，液压泵容积式的，依靠容积变化进行工作。1.液压泵的工作原理第一节液压泵概述第三章液压动力元件(液压泵)2122液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵，图3-1所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动，使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。当a有小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入油箱a而实现吸油；反之，当a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5流入系统而实现压油。这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能，原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。232、液压泵的特点单柱塞液压泵具有一切容积式液压泵的基本特点：(1)具有若干个密封且又可以周期性变化空间。液压泵输出流量与此空间的容积变化量和单位时