液压与气压传动绪论课件

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,CH1 绪论,CH1 绪论,1,绪论,液压与气压传动系统的工作原理和组成,液压与气压传动的特点,液压与气压传动工作介质,绪论液压与气压传动系统的工作原理和组成,2,液压与气压传动系统的工作原理和组成,用液体作为工作介质进行能量传递的传动方式称为液体传动。,液压传动：利用液体的压力能来传递能量。,液力传动：利用液体的动能来传递能量。,用气体作为工作介质进行能量传递的传动方式称为气压传动。气压传动利用压缩气体的压力能实现能量传递。,液压与气压传动系统的工作原理和组成用液体作为工作介质进行能量,3,典型液压传动系统的工作原理,液压千斤顶,典型液压传动系统的工作原理液压千斤顶,4,典型液压传动系统的工作原理,1工作台2液压缸3活塞4换向手柄5换向阀,6，8，16回油管7节流阀9开停手柄10开停阀,11压力管12压力支管13溢流阀14钢球15弹簧,17液压泵18滤油器19油箱,机床工作台液压系统工作原理图,油液经滤油器进入液压泵，在图(a)所示状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞使工作台向右移动。液压缸右腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。,换向阀手柄转换成图(b)所示状态，油液进入液压缸右腔、推动活塞使工作台向左移动，液压缸左腔的油排回油箱。,典型液压传动系统的工作原理1工作台2液压缸3活塞4换,5,机床工作台液压系统工作原理图,1工作台2液压缸3活塞4换向手柄5换向阀,6，8，16回油管7节流阀9开停手柄10开停阀,11压力管12压力支管13溢流阀14钢球15弹簧,17液压泵18滤油器19油箱,工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；反之，工作台的移动速度减小。,为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力所产生的。,液压泵出口处的油液压力由溢流阀决定。,机床工作台液压系统工作原理图1工作台2液压缸3活塞4,6,液压传动系统图的图形符号(GB78676),元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。,符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。,液压传动系统图的图形符号(GB78676)元件符号内的油,7,典型气压传动系统的工作原理,空气压缩机1将原动机的机械能转换为气体的压力能，受压缩后的空气经后冷却器2，除油器3、干燥器4，进入到储气罐5。储气罐用于储存压缩空气并稳定压力。压缩空气再经过滤器6，由调压（减压）阀7将气体压力调节到气压传动装置所需的工作压力，并保持稳定。经过处理的压缩空气，通过气压控制原件10、11、12、14、和15的控制进入气压执行元件13，推动活塞带动负载工作。,典型气压传动系统的工作原理 空气压缩机1将原动机的机械能转换,8,液压与气压传动系统的组成,液压与气压传动系统大体由五个主要部分组成：,动力装置(动力元件)：将原动机的机械能转换成液压能或气压能的装置，如液压泵或气压发生装置（气源装置）。,执行装置(元件)：将压力能转换成机械能以驱动工作机构的装置。其形式有作直线运动的液（气）压缸，有作回转运动的液（气）压马达。,控制调节装置(元件)：它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置，包括各种阀类元件，如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。,辅助装置(元件)：上述三部分之外的其他装置，例如油箱、滤油器、油管、蓄能器、冷却器、油雾器等。,工作介质：传递能量的液体或气体，即液压油液或压缩空气。,液压与气压传动系统的组成液压与气压传动系统大体由五个主要部分,9,液压与气压传动的特点,优 点,与电动机相比，同等体积下，液压装置能产生更大的动力。,可在大范围内实现无级调速。,液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。,借助于设置溢流阀等，液压装置易于实现过载保护，同时液压件能自行润滑，因此使用寿命长。,液压传动容易实现自动化。,液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。,液压传动的特点,缺 点,液压系统中的漏油等因素，使得液压传动不能保证严格的传动比。,液压传动对油温的变化比较敏感，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。,液压系统发生故障不易检查和排除。,液压传动有较多的能量损失（泄漏，摩擦等），传动效率较低。,液压与气压传动的特点优 点液压传动的特点缺,10,液压与气压传动的特点,优 点,工作介质为空气，无需成本，不会污染环境。,工作介质粘度低，流动阻力小，压力损失小，便于集中供气和远距离输送。,对工作环境适应性好，在依然、易爆、多尘埃，强辐射和振动等恶劣环境下，仍能可靠的工作。,气压传动动作速度和反应快。,有较好的自保持能力。,在一定的超负荷工况下也能保证系统安全工作，不易过热。,气压传动的特点,缺 点,气压传动系统的工作压力低，仅适用于小功率场合。,空气的可压缩性大，气压传动系统的速度稳定性差，给系统的位置和速度控制精度带来很大影响。,噪声大，尤其是排气时，需加消声器。,工作介质本身没有润滑性，气压传动元件需另加油雾器进行润滑。,液压与气压传动的特点优 点气压传动的特点缺,11,液压与气压传动工作介质,液压工作介质,液压工作介质的种类,液压工作介质的性质：密度、可压缩性及粘性,液压系统对液压工作介质的要求,液压工作介质的选用,气压工作介质,空气的性质,工作介质的污染及控制,工作介质污染的原因,工作介质污染的危害,工作介质污染的控制,液压与气压传动工作介质液压工作介质,12,液压工作介质,液压工作介质的种类,石油基液压油,：,以石油的精炼物为基础，加入各种为改进性能的添加剂而成。添加剂有抗氧化剂、防锈剂、增粘剂以及抗磨剂等。,难燃液压油,合成液压油,含水液压油,液压工作介质液压工作介质的种类,13,液压工作介质的性质,密度,：,一般矿物油的密度为850950 kg/m,3,可压缩性：,当液体受压力作用而体积减小的特性称为液体的可压缩性。体积为,V,的液体，当压力变化量为,D,p,时，体积的绝对变化量为,D,V,，液体的在单位压力变化下的体积相对变化量为：,液体体积压缩系数的倒数称为液体的体积弹性模量，简称,体积模量,，用,K,表示,液压工作介质的性质密度：一般矿物油的密度为850950 k,14,可压缩性,可用,K,值来表示液体抵抗压缩能力的大小。一般矿物油型液压油的体积弹性模量为K（1.42)x10,3,MPa，可压缩性为钢的100150倍。,封闭在容器内的液体在外力作用下的表现与弹簧类似，相应的可以得到,液压弹簧刚度,k,h,：,所以,可压缩性可用K值来表示液体抵抗压缩能力的大小。一般矿物油,15,粘性：,液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生一种阻碍液体分子之间进行相对运动的内摩擦力，液体的这种产生内摩擦力的性质称为液体的粘性。,实验表明，流体层间的内摩擦力,F,f,与流体层的接触面积,A,及流体层间的速度梯度d,u,/d,y,成正比，即,粘性：液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生一,16,比例常数,m,也称为粘性系数或动力粘度。如以t表示液体的内摩擦切应力，及流层间单位面积上的内摩擦力，则有：,牛顿液体是指其动力粘度只与液体种类有关，而与速度梯度无关，否则为非牛顿液体。石油基液压油一般为牛顿液体。,比例常数m也称为粘性系数或动力粘度。如以t表示液体的内摩擦,17,液体粘性的大小用,粘度,来表示。常用的粘度表示方法有三种：,动力粘度,、,运动粘度,和,相对粘度,。,动力粘度(,m,)：又称为绝对粘度,动力粘度的物理意义：液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时，相接触的液层单位面积上产生的内摩擦力。国际(SI)计量单位为Pas（1 Pas 1 Ns/m,2,）。,运动粘度(,n,)：运动粘度是动力粘度,m,与密度,r,的比值：,液体粘性的大小用粘度来表示。常用的粘度表示方法有三种：动力,18,相对粘度：又称为条件粘度，是采用特定的粘度计在规定的条件下测量出来的粘度。我国采用恩氏粘度，恩氏粘度用符号,E表示。一般以20、40和100作为测定恩氏粘度的标准温度，相应地以符号E,20,、E,40,和E,100,来表示。,运动粘度,n,没有明确的物理意义。运动粘度的SI单位为m,2,/s，也可以用St（斯）表示。,1 m,2,/s,=10,4,St=10,6,cSt,（厘斯）,液压油的牌号用在温度40时运动粘度,n,的平均值来表示。例如32号液压油指该油在40时其运动粘度,n,的平均值是32cSt（mm,2,/s）。,相对粘度：又称为条件粘度，是采用特定的粘度计在规定的条件下测,19,恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系为：,液压油粘度对温度的变化是十分敏感的，当温度升高时，其分子之间的内聚力减小，粘度就随之降低。液压油的这种性质称为粘温特性，通常用粘度指数（,VI,）表示。一般液压油的粘度指数要求在90以上。,恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系为：液压油粘度对温度的变化,20,液压系统对液压工作介质的要求,合适的粘度，润滑性能好，和良好的粘温性能。,油液纯净，含杂质量少，并对金属的密封件有良好的相容性。,对热、氧化、水解、剪切都具有良好的稳定性。,抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小。,体积膨胀系数小，比热容大，流动点和凝固定低，闪点和燃点高。,对人体无害，对环境污染小，成本低。,液压系统对液压工作介质的要求合适的粘度，润滑性能好，和良好的,21,液压工作介质的选用,选择液压油类型：考虑液压传动系统的工作环境和工作条件。,选择液压油的粘度：粘度的高低将影响运动部件的润滑、缝隙的泄漏以及流动时的压力损失、系统的发热温升等。不同类型的液压泵对液压油液的粘度要求也不一样（见表1.2，教材12页）。,液压工作介质的选用选择液压油类型：考虑液压传动系统的工作环境,22,气压工作介质,气压工作介质主要是压缩空气。主要成分有氮气、氧气和一定量的水蒸气。,空气的性质,空气的密度。随温度和压力的变化而变化。,空气的粘度。较液体的粘度小很多，随温度的升高而升高。,空气的压缩性和膨胀性：,体积随压力和温度而变化的性质分别表征为压缩性和膨胀性。,空气的压缩性和膨胀性远大于固体和液体的压缩性和膨胀性。,湿度：绝对湿度、相对湿度、含湿量及露点。,气压工作介质气压工作介质主要是压缩空气。主要成分有氮气、氧气,23,工作介质的污染及控制,工作介质污染的原因：残留物、侵入物及生成物的污染。污染度等级是指单位体积工作介质中固体颗粒污染物的含量（ISO 4406）。,工作介质污染的危害：使液压系统经常发生故障，使液压元件寿命缩短。造成这些危害的原因主要是污垢中的颗粒。由于这些固体颗粒进入到元件里，会使元件的滑动部分磨损加剧，并可能堵塞元件里的节流孔、阻尼孔，或使阀芯卡死，从而造成系统的故障。水分和空气的混入使液压油的润滑能力降低并使它加速氧化变质，产生气蚀，使液压元件加速腐蚀，使液压系统出现振动、爬行等。,工作介质污染的控制：减少外来污染、滤除系统产生的杂质、控制液压油的工作温度、定期检查更换液压油液。,工作介质的污染及控制工作介质污染的原因：残留物、侵入物及生成,24,