液压传动讲义

液压传动液压传动引言第一章概论1.11.21.31.41.51.61.7本课程的学科地位与发展沿革液压传动系统的组成部分液压传动图形符号液压传动的优缺点液压传动的发展历史液压传动的应用下一章第一章概论1.1.引言传动技术第一章概论1.1.引言第一章概论机械传动机械传动mechanicaldrive利用机械作用力传递动力和运动的传动。主要形式：①靠机件间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动如：带传动、绳传动和摩擦轮传动等。易实现无级变速、适应轴间距较大的传动场合。过载打滑有缓冲和保护作用，但一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比。②靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动如：齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等。能用于大功率的场合，传动比准确，但一般要求较高的制造精度和安装精度。典型产品：减速机、制动器、离合器、连轴器、无级变速机、丝杠、滑轨牛头刨床1.1.引言第一章概论电气传动电气传动electricdrive利用电或磁作用力传递运动与动力的传动。电或磁作用力：电场作用力、磁场作用力、电磁场作用力典型产品：电动机、电磁铁、磁悬浮列车1.1.引言第一章概论流体传动台风山洪风力发电水车利用流体动能液力传动1.1.引言第一章概论流体传动帕斯卡定律：盛放在密闭容器内的静止液体上的任一点的压力变化，将以等值传递到液体中的各点。利用流体压力液压传动气压传动1.1.引言液压千斤顶杠杆增力比为200，小活塞直径为10mm，行程20mm，大活塞直径为40mm，重物为50000N。问：1)杠杆端施加多大的作用力才能举起重物？2)此时密封容积中的液体压力等于多少？3)杠杆上下动作一次，重物的上升量为多少？通过此题演算，体会得之于力，失之于速的道理，正所谓省力不省功。液压挖掘机第一章概论液压传动油压机1.1.引言液压滑台更多视频返回第一章概论传动技术机械传动电气传动流体传动液力传动液压传动气压传动开环传动一般液压系统闭环传动液压伺服系统开式传动闭式传动1.2.本课程的学科地位与发展沿革第一章概论液压传动液压传动与控制机床液压传动金属切削机床液压传动以传递功率为主以实现运动为主与自动化关系密切1.2.本课程的学科地位与发展沿革返回第一章概论1.3.液压传动系统的组成部分1)能源装置把机械能转换成液压能的装置。如液压滑台中的齿轮泵，负责向液压系统提供压力油。2)执行装置把液压能转换成机械能的装置。如液压滑台中的液压缸，负责驱动外部负载。3)控制调节装置系统中实现对油流压力、方向及速度等进行控制与调节的装置。如液压滑台中的换向阀、节流阀、溢流阀等。4)辅助装置液压系统所必需的，但不属于上述三部分的其它装置。如油池、管路、油液、滤油器等。返回第一章概论1.4.液压传动图形符号1)国家标准或国际标准2)每一个细节都是必备的和不可更改的3)具有一定的象形性4)均应按原始位置或零位置来绘制液压滑台返回第一章概论1.5.液压传动的优缺点1)功率体积比大2)液压传动能在大范围内实现无级变速3)液压传动系统容易实现自动化其它优点主要优点4)液压装置的工作比较平稳5)液压传动系统易于实现过载保护6)液压执行元件的布置比较灵活，易于实现直线运动7)液压元件已实现标准化、系列化和通用化其它优点主要优点第一章概论1.5.液压传动的优缺点1)液压传动介质多采用石油基液压油2)液压传动不能保证严格的传动比3)液压元件制造精度要求比较高4)液压传动在工作过程中常有较多的能量损失5)液压传动容易造成环境污染6)每台设备一般均需设立独立的液压站返回主要缺点第一章概论1.6.液压传动的发展历史曹冲称象阿基米德1795年英国第一台水压机一战及战后压力平衡式叶片泵二战及战后美、日、德领先中国仿苏仿日引进日本（榆次）、德国（上海…）返回第一章概论1.7.液压传动的应用1)一般工业塑料加工机械、压力机械、机床等；2)行走机械工程机械、建筑机械、农业机械、运梁车等；3)钢铁矿山冶金机械、液压支架、掘进机、轧辊调整装置等；4)土木水利工程防洪闸门及堤坝装置、桥梁操纵机构等；5)发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；6)船舶甲板起重机械、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；7)特殊技术巨型天线控制装置、大型游戏机、升降旋转舞台等；8)军事工业火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞机起落架、方向舵控制装置、飞行仿真器等。返回液压传动介质的作用2.12.22.32.42.5液压传动介质的性质液压传动介质的品牌液压传动介质的选用液压传动介质的污染与控制下一章上一章第二章液压传动介质第二章液压传动介质2.1.液压传动介质的作用1）传递运动与动力2）润滑3）密封4）冷却返回2.2.液压传动介质的性质※密度描述单位体积液体的质量。即(kg/m3)一般来讲，液压油的密度略轻于水，也会受到温度的影响。Vm第二章液压传动介质2.2.液压传动介质的性质※可压缩性衡量01VVpk①一般地，液体的可压缩性可忽略不计。例外：液压伺服系统、液体弹簧等②不同的液压介质的Ｋ值相差不大。如石油基的液压油的K值为（1.4－2.0）×109N/m2，水－二元醇基液压油的K值为3.15×109N/m2。③温度升高时，K值会有所下降（约为5－25%）。④当液压油中混入气泡时，K值将下降一个甚至几个数量级，严重时甚至会破坏系统正常工作。体积压缩系数或体积弹性模量K＝1/k第二章液压传动介质2.2.液压传动介质的性质※粘性定义液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上的内摩擦力。图2-1速度梯度与粘性dyduAFfdyduAFf或动力粘度第二章液压传动介质2.2.液压传动介质的性质※粘性衡量/动力粘度又称绝对粘度国际单位：Pa·s即：N·s/m2工程单位：泊（P）或厘泊（cP）换算关系：1Pa·s=10P=103cP国际单位：m2/s工程单位：St（沲）、cSt（厘沲）换算关系：1m2/s＝104St＝106cSt运动粘度•老牌号——20号液压油指这种油在50°C时的平均运动粘度为20cst。•新牌号——L—HL32号液压油指这种油在40°C时的平均运动粘度为32cst。第二章液压传动介质绝对粘度的测定是很困难的。可以在一定的条件下测出液体的相对粘度，再按一定的关系式换算为动力粘度或运动粘度。相对粘度又称为条件粘度。2.2.液压传动介质的性质※粘性衡量国际上有几种典型的条件粘度：中国、俄国、德国：采用恩氏粘度0E美国：采用赛氏粘度SSU英国：采用雷氏粘度R换算关系：第二章液压传动介质2.2.液压传动介质的性质※粘性粘温特性粘度对液体中的温度变化十分敏感。随着温度的升高，粘度将急剧下降。粘温特性常用于描述这种粘度下降的剧烈程度。粘温特性好，表示粘度随温度升高而下降的量相对少一些。压力作用下，粘度也有增大的趋势，但在一般液压系统中影响较小，可忽略不计。第二章液压传动介质2.2.液压传动介质的性质※其它特性饱和蒸气压空气分离压（热、水解、剪切）稳定性抗泡沫性抗乳化性防锈性润滑性相容性等……返回第二章液压传动介质2.3.液压传动介质的品牌类型名称ISO代号特性和用途矿油型普通液压油L-HL精制矿油加添加剂，提高抗氧化和防锈性能，适用于室内一般设备的中低压系统抗磨液压油L-HML-HL油加添加剂，改善抗磨性能，适用于工程机械、车辆液压系统低温液压油L-HVL-HM油加添加剂，改善粘温特性，可用于环境温度-20~-40℃的高压系统高粘度指数液压油L-HRL-HL油加添加剂，改善粘温特性，VI值达175以上，适用于对粘温特性有特殊要求的低压系统，如数控机床系统液压导轨油L-HGL-HM油加添加剂，改善粘滑性能，适用于机床中液压和导轨润滑合用的系统全损耗系统用油L-HH浅度精制矿油，抗氧化性、抗泡沫性较差，主要用于机械润滑，可作液压代用油，用于要求不高的低压系统汽轮机油L-TSA深度精制矿油加添加剂，改善抗氧化、抗泡沫等性能，为汽轮机专用油，可作液压代用油，用于一般液压系统第二章液压传动介质类型名称ISO代号特性和用途乳化型水包油乳化液L-HFA又称高水基液，特点是难燃、黏温特性好，有一定的防锈能力，润滑性差，易泄漏。适用于有抗燃要求，油液用量大且泄漏严重的系统油包水乳化液L-HFB既具有矿油型液压油的抗磨、防锈性能，又具有抗燃性，适用于有抗燃要求的中压系统合成型水-乙二醇液L-HFC难燃，黏温特性和抗蚀性好，能在-30℃～60℃温度下使用，适用于有抗燃要求的中低压系统磷酸酯液L-HFDR难燃，润滑抗磨性能和抗氧化性能良好，能在-54℃～135℃温度范围内使用，缺点是有毒。适用于有抗燃要求的高压精密液压系统2.3.液压传动介质的品牌第二章液压传动介质返回基本要求（1）合适的粘度和良好的粘温特性。（2）润滑性能好，腐蚀性小，抗锈性好。（3）质地纯净，杂质少。（4）对金属和密封件有良好的相容性。（5）氧化稳定性好，长期工作不易变质。（6）抗泡沫性和抗乳化性好。（7）体积膨胀系数小，比热容大。（8）燃点高，凝点低。（9）对人体无害，成本低。2.4.液压传动介质的选用第二章液压传动介质2.4.液压传动介质的选用基本原则：1)严格遵守产品说明书中关于选用液压油的规定。2)连续运转或经常使用及消耗油量较大的液压装置，还应考虑市场供应情况，以能长久供应和质量优良为原则。第二章液压传动介质2.4.液压传动介质的选用基本原则：3)液压介质与系统压力、流量、温度等基本参数要配合好•压力较高、运动速度较慢时，可适当选择粘度较大的油，以减小泄漏；•高速、大流量系统宜选择粘度较小的油，以减小阻力；•系统工作温度在60℃以上的系统，宜选择氧化稳定性和热稳定性较好的专用液压油；•低温起动或低温作业的系统，以低凝液压油最为适宜；第二章液压传动介质2.4.液压传动介质的选用基本原则：4)注意经济效益经验表明，机床液压系统采用机械油为工作介质时，3~6个月应考虑换油一次，若用液压油则换油期可延长至1~2年。同时，还应将能否充分保证元件与系统性能及延长元件寿命的间接成本计算在内。第二章液压传动介质返回2.5.液压传动介质的污染与控制液压油污染指液压油中含有水、微小金属或非金属固态颗粒、粘稠糊状物及混入空气等。液压油污染的评价1)称重法2)颗粒计数法第二章液压传动介质2.5.液压传动介质的污染与控制液压油污染后的不良影响1)堵塞液压元件的微小孔隙，使元件动作迟滞或失灵；2)破坏配合副，引起液压卡紧、加速磨损、增大泄漏；3)擦伤密封件；4)堵塞滤油器，增大吸油阻力，引起吸空，降低流量，产生气穴噪声和气蚀，缩短液压元件与管路的寿命，使执行元件出现振动与爬行，破坏低速稳定性。5)空气与水分混入液压油，会降低润滑性和防锈性能，加速介质氧化变质，使液压油变稀或变稠，酸性增大，腐蚀液压元件。第二章液压传动介质2.5.液压传动介质的污染与控制造成污染的原因介质的污染源是多种多样的。一般来说，环境条件恶劣等客观原因会得到更多的强调，但事实上，设计、制造，尤其是使用不当等，在液压油污染事故中往往占有更大的比例。•设计制造的原因如油箱密封、管路油箱除锈、遗留物…•使用维护的原因如密封件破损、气蚀、高温变质…第二章液压传动介质2.5.液压传动介质的污染与控制污染控制预防治理过滤、沉淀换油废油再生操作规范管理制度返回第二章液压传动介质习题2-4、5、6第三章液压流体力学基础液体静力学3.13.23.33.43.53.63.7液体运动学液体动力学管道中的流动孔口与缝隙流动气穴现象液压冲击下一章上一章3.1.液体静力学压力液体或气体在单位面积上所承受的内法线方向的法向应力。压力的方向性静止流体中任意点处的压力在各个方向上都相等。压力的单位国际单位制：N/m2，或写作Pa帕1×106Pa=1MPa兆帕1×105Pa=1bar巴工程单位:kgf/mm2，又称为工程大气压有时候，也可以用：mmH2O毫米水柱mmHg毫米汞柱第三章液压流体力学基础3.1.液体静力学ρghpp0压力的性质静止的液体在重力场中的压力分布与深度相关：等压面液压系统中经常不