第一章---认识液压设备与实训台

液压与气动技术陈伟彪主编油压机手动叉车95%的工程机械90%的数控加工中心一、想一想1、日常生活中所见医疗注射器或儿童玩具水枪工作原理是什么？2、你所看到的液压设备有哪些？二、议一议1、指出人体血液循环系统与液压循环系统组成部分的相似之处。2、液压千斤顶与打气筒功能上有何异同之处心脏脑部动脉上腔动脉下腔动脉腹腔动脉【重点与难点】任务1液压系统感性认识液压技术是实现现代化的关键技术之一。液压传动是利用液体压力传递力和运动的一种方式。液压传动功率大、体积小，压力和流量可控性好，可以实现直线、摆动和转动等多种运动，从一般传动到精确度很高的控制系统中都被广泛应用。【任务导读】三、液压传动系统组成1、动力装置：供给液压系统压力油，把原动入的机械能转换成液压能的装置，其核心元件是液压泵。2、执行装置：把液压能转换成机械能的装置，其作用是驱动工作部件，包括液压缸和液压马达。3、控制调节装置：对系统中的压力、流量和方向进行控制和调节的装置，包括压力控制阀、流量控制阀方向控制阀等。4、辅助装置：上述三部分之外的其他装置，主要包括油箱、油管、管接头、滤油器、压力表、流量表等。是保证系统正常工作不可缺少的组成部分。5、工作介质:工作介质即流动液体，通常为液压油，其作用是实现运动和动力的传递。一、液压系统简介1、把由零件组成完成特定功能的组件称为元件，如液压缸、液压泵、液压阀和管接头等；2、把由元件组成并完成特定功能的典型环节称为回路，如方向控制回路、压力控制回路、速度控制回路等3、由回路控制和驱动执行机构，完成特定功能的部分称为系统。如图所示为磨床工作台液压系统。【知识准备】二、液压系统工作原理1、磨床工作台液压系统各部分名称及作用序号名称作用1油箱储油、散热以及分离油液中的杂质和空气2过滤器过滤混在油液中的各种杂质3液压泵能量转换装置，将机械能转成液体压力能4压力表用于观测系统工作压力5工作台支撑固定被加工零件6液压缸能量转换装置，将液体压力能转成机械能7换向阀控制液压系统液体流动方向和通断8节流阀控制执行元件的运动速度9溢流阀利用压力高低或压力变化实现某种动作控制磨床工作台液压系统191817161415139112143657810121615911工作台向右移动工作台换向阀液压缸节流阀溢流阀液压泵油箱开停阀2、磨床工作台工作原理液压缸6固定在床身上，活塞连同活塞杆带动工作台5作往复运动。液压泵3由电动机驱动，从油箱1中吸油并把压力油输入管路，流经节流阀8到换向阀7，当换向阀处在中位，其阀芯操纵手柄处于中间位置，如图1-5ｂ所示，管路中P、A、B、Ｏ均不相通，液压缸两腔油路被封闭，活塞及工作台停止不动。若换向阀操纵手柄处于右位，将阀芯推至右位，使管路P和A通，B和O通。液压缸进油路为：泵3→节流阀8→换向阀7（p→A）→液压缸右腔。回油路为：液压缸左腔→换向阀（B→O）→油箱。此时液压缸6连同工作台5在右腔油液压力推动下向左移动。当换向阀操纵手柄处于左位，换向阀芯移至左端，使管路P和B通。液压缸进油路为：泵3→节流阀8→换向阀（P→B）→液压缸左腔。回油路为：液压缸右腔→换向阀（A→O）→油箱。此时活塞及活塞杆带动工作台向右移动。动力元件:机械能→压力能(液压泵）执行元件:压力能→机械能(液压缸）控制调节元件:控制液压油压力、流量、运动方向等(控制阀)辅助元件:油管、过滤器、冷却器、油箱、压力表等工作介质:传递能量的流体，（液压油）小结任务2液压千斤顶与液压传动理论如图所示，为液压千斤顶。在汽车等设备维修时经常使用液压千斤顶顶起重物。本任务是使用和拆装液压千斤顶，从中学习液压传动基本理论，掌握液压传动中压力和流量两个重要参数。【任务导读】二、液压传动的工作原理新课导入示范校机电类规划教材电子教案一、液压千斤顶工作原理1、液压千斤顶各部分名称及作用（1）手柄杠杆：抬起手柄吸油，压下手柄压油。（2）小（大）活塞缸：与活塞一起形成密闭容积。（3）小（大）活塞：与活塞缸一起形成密闭容积。（4）单向阀：开启与关闭，控制液体流动方向。（5）油管：液压油流动通道。（6）油箱：储存、过滤液压油。（7）截止阀：放油阀，作为开关使油液返回油箱。【知识准备】一、液压千斤顶工作原理2、液压千斤顶工作原理（1）液压千斤顶吸油过程：手柄抬起，小活塞下端油腔容积增大并形成局部真空；单向阀4开启，单向阀7关闭，形成吸油过程。（2）液压千斤顶压油过程：手柄压下，小活塞下端油腔容积减小压力增大；单向阀4关闭，单向阀7开启，形成压油使小活塞油腔的压力油被压入大油缸顶起重物。（3）结论：液压传动是利用有压力的油液作为传递工作介质，先将机械能转换为压力能，再将压力能转换为机械能的能量转换过程。液压传动本质是一种能量转换装置，条件是必须在密闭容器内进行，并且容积要发生交替变化。【知识准备】二、静压传动理论1、压力与等压传递（1）压力：油液中的压力主要有两种类型，即质量力和表面力。质量力是油液自重产生的力；表面力是油液表面受外力作用而产生的。在液压传动中，因油液自重产生的压力值很小所以一般不予考虑，常说的油液压力是指油液表面受外力作用产生的压力。密闭容器内液体受外力挤压，其内部就会产生压力。（2）压力特性：液体的压力沿着内法线方向作用于承压面，静止液体内任一点处的压力在各个方向上都相等。2、液体静力学方程密度为ρ的液体在容器内处于静止状态，为研究深度m点处的压力，可从内部取出垂直小液柱为研究对象，其顶面与液面重合，截面积为△A，高度h。液柱顶面受外加压力P0作用，液柱所受重力（质量力）G=ρｇh△A,由于液柱处于静止状态，所以液柱也处于平衡状态。则有：p=p0+ρgh（1）静止液体内任何一点的压力由两部分组成：一部分是液体表面上的压力P0，另一部分是该点处重力形成的压力ρｇh。（2）静止液体内的压力随液体深度h呈线性规律分布。（3）离液面深度h相同处各点压力相等，压力相等的所有点组成的面称为等压面。3、等压传递—帕斯卡定理在密闭容器中，施加于静止液体上的压力能等值传递到液体各点，即帕斯卡定理。P1=P2（1）如果大活塞上重物F2=0，则小活塞F1=0，说明液压传动中系统的压力取决于负载。（2）如果人施加同样大小的外力F1，增大大活塞缸直径就可以顶起更重的物体。例1：已知:D=100mm,d=20mm,G=5000kg求:F=？4、帕斯卡定理应用举例5、液体压力的表示方法（1）绝对压力:以绝对真空为基准表示的压力（2）相对压力:以大气压为基准表示的压力（表压力）相对压力=绝对压力-大气压力真空度=大气压-绝对压力示范校机电类规划教材电子教案四、液体动力学与连续性方程1、流量：流量是指单位时间内流过某一通道截面的液体体积，用Q表示。即：V—液体体积，单位：m³(立方米)T—时间，单位：s(秒)或min(分钟)Q—流量，单位：m³/s或L/min2、流速：假设液体在通流截面A上各点的流速均匀分布，则Q=V/tv—液体平均流速，单位：m/s(米/秒)A—通流截面积，单位：m²(平方米)Q—流量，单位：m³/s或L/minQ=vA（1）液体传递运动和动力过程中，对液压缸而言，流量是单位时间内流进液压缸的液体体积，或从液压缸排除的液体体积；对液压泵或马达来说，流量是单位时间内液压泵排除的液体体积，或流进液压马达的液体的体积。（2）在液压传动中，液压缸中液体流速认为是均匀分布的，活塞运动速度取决于输入液压缸的流量。例2：已知:D=100mm,d=20mm,若小活塞下压速度V1为0.2m/s，试求大活塞V2的上升速度？4、帕斯卡定理应用举例液压传动是以液体为工作介质，以液体的压力传递动力的传动方式传动过程中经过两次能量转换在液压传动系统中，系统的工作压力取决于负载；液压缸的运动速度取决于流量。传动必须在密封容器内进行，而且容积要发生变化压力由两部分组成:液面压力p0，自重形成的压力ρgh深度相同的各点组成一水平等压面液体内的压力与液体深度成线性规律分布5、总结1、液压传动的优点（1）液压传动可以输出大推力或大转矩，实现低速重载运动。（2）液压传动能实现无级调速，调速范围大且可在系统运行过程中调速。（3）在相同功率条件下，液压传动装置体积小、重量轻、结构紧凑。液压元件之间可采用管道或集成方式连接，其局部安装有很大的灵活性，可以构成复杂的液压传动系统。（4）液压传动中执行元件的运动均匀稳定，可使运动部件换向时无换向冲击。由于其反应速度快，可实现频繁换向。（5）操作简单，调整控制方便，易于实现自动化。特别是和机、电联合使用能方便地实现复杂工作循环。（6）液压系统易于实现系列化和标准化，便于设计、制造、维修和推广使用。2、液压传动的缺点（1）油的泄露和液体的可压缩性会影响执行元件运动的准确性，故无法保证严格的传动比。（2）对油温的变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度条件下工作。（3）能量损失（泄露损失、溢流损失、节流损失、摩擦损失等）较大，传动效率较低，也不适宜作远距离传动。（4）系统出现故障时，不易查找原因。一、液压传动的优点与缺点活动3【结合液压千斤顶讨论液压传动的特点】3、影响液压传动的主要因素（1）液压系统的压力损失沿程损失：液体沿等径直管流动时，由于液体的粘性摩擦和质点的相互扰动作用，而产生的压力损失。原因:内摩擦力----因粘性液体分子间摩擦。外摩擦—液体与管壁间的摩擦局部损失：液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失。沿程损失局部损失在液压系统中，各液压元件都有相对运动的表面，如液压缸内表面和活塞外表面。因为有相对运动，它们之间有一定的间隙，如果间隙的一边为高压油，另一边为低压油，高压油就会经间隙流向低压区从而造成泄漏。由于液压元件密封不完善，一部分油液也会向外部泄漏。这种泄漏会造成实际流量有所减少，这就是流量损失。流量损失影响运动速度，而泄漏又难以避免，所以在液压系统中泵的额定流量要大于系统工作时所需的最大流量。（2）液压系统的流量损失（3）液压冲击含义:由于某种原因致使压力突然升高的现象。原因：管道阀门关闭运动部件制动后果：产生噪声，影响元件和系统寿命。措施：延长流体换向时间；缩短管长，加大管径限制管道液体流速；设置缓冲元件。（4）空穴现象原因:因为系统内某点的压力突然降低，低于空气的分力压和饱和蒸汽压时,液体中析出气泡的现象。后果:气泡压破产生噪声，元件表面产生气蚀。措施:避免压力突降。减小压力降（3）液压系统的气蚀现象含义:气泡中的氧气腐蚀金属元件表面原因：空穴现象而造成的腐蚀发生地方：液压泵、管路以及其他具有节流装置的地方措施：系统内各点的压力均应高于液压油的空气分离压液压泵的吸油高度不能太大，吸油管管径不能太小，液压泵的转速不能太高磨床工作台液压系统191817161415139112143657810121615911工作台向右移动工作台换向阀液压缸节流阀溢流阀液压泵油箱开停阀本节小结千斤顶磨床动力装置液压泵杠杆手柄执行装置液压缸大活塞缸控制调节装置换向阀单向阀辅助装置油箱、过滤器、压力表、油箱、油管工作介质液压油液压油二、液压实训台元件简介（1）溢流阀（2）减压阀（3）液压缸（4）双作用电磁换向阀（5）单作用电磁换向阀（6）单向节流阀（9）分油块（10）压力表（7）压力继电器（8）行程开关二、认识油箱及动力装置1、液压站组成与功用（1）液压泵：分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等。本设备采用的是齿轮泵，压力7MPa排量16毫升/转。（2）压力表：用于实时显示系统压力值，便于读取数据。（3）油箱：储油、散热、分离油中的空气及沉淀杂质，并支撑动力等部件，容量为40L。（4）油位计：液压油的油位以及温度显示。当油液低于2/3时，便于添加液压油。温度显示油液工作温度。（5）空气滤清器：添加液压油口，过滤空气及液压油。液压站组成装置液压泵与电动机液压油过滤器2、模仿训练油路连接(1)进入实训室后，首先熟悉液压元件，分清元件的名称与外形。(2)熟悉系统原理图，明确图形符号所