液压与气压传动 绪论

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,液压与气动技术,机械学院 崔治,Mobile：15861970952,Email：,Office:怀德楼B105,教学方法与考核方式,教学方法：课堂教学、实验教学、自学、,答疑,讲座,考核方式：,期中,考试（,4,0%）,期末考试,（,4,0%）,平时成绩（,1,0%）出勤率、作业、课堂提问,实验（10%）,课程名称：液压与气动技术,教材名称,：,许福玲，陈尧明.液压与气压传动.机械工业出版社，2007,课程性质：必修、考试课,教学时数：40+S8,上课时间：,周一4,周四4,推荐参考书：,陈尧明，许福玲.液压与气压传动学习指导与习题集.北京：机械工业出版社，2005,芮延年,.液压与气压传动.苏州大学出版社，2005,姜继海等.液压与气压传动.高等教育出版社，2002,教学目的和任务：,通过本课程的学习获得液压与气压传动基础知识，为从事机电一体化产品的设计、制造、调试、使用、维修建立良好的基础。,课程的主要任务：,掌握液压与气压传动的基础知识和基本概念。掌握各种典型液压气动元件的工作原理、特点、应用和选用方法。熟悉各类液压与气压传动基本回路的功用、组成和应用场合。具备阅读液压与气压传动系统图的能力，获得液压与气压传动设备调试、使用和维修分析的初步训练。了解一般专用设备液压传动系统的设计方法。了解液压与气压传动国内外先进技术成果在机械设备中的应用。,重点教学内容：,绪论、第一、二、三、四、六章,绪论,本章主要内容为：,1、液压与气压传动的定义,2、液压与气压传动的工作原理,及特征,3、液压与气压传动系统的组成及图形符号,4、液压与气压传动的优缺点,5、液压与气压传动的发展概况,一、液压与气压传动的定义,1、概述,一部完整的机器的组成：,机械传动,（mechanics）:常用零件为齿轮，轴，皮带等。,电气传动（electrics）:常用零件是直流电机，可控硅，交流电机变频器等。,流体传动,是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。,包括：,气体传动：,以气体为工作介质的流体传动。,液体传动：,以液体作为工作介质的流体传动。根据工作原理不同又可分为：,2、液压传动的定义,液压传动,主要是利用液体的,压力能,来传递能量；,液力传动,则主要是利用液体的,动能,来传递能量。,3、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。,二、液压与气压传动的工作原理及特征,1、工作原理,理论基础帕斯卡原理,图示两个不同直径的液压缸,2,和,4，缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞1和,5,。,缸,2、4下腔用一,管道,3连通，其中充满液体。,假设：,液体不可压缩；,没有泄漏；,活塞没有重量，在缸内自由滑动（无摩擦力）。,（1）压力比例关系,这个系统传递力：,如果活塞,5,上有重物,W,则当活塞,1,上施加的,F,力,达到一定大小时，就能阻止重物,W,下降，这就是,说可以利用密封容积中的液体传递力。,（1）压力比例关系,结论：,力与作用面积成正比,力的放大关系：,液压传动中，负载是第一性的，液体压力是第二性的，即,工作,压力取决于负载。,活塞1下的液体的压力：,同理：,根据,帕斯卡原理：,（2）运动关系,这个系统传递运动：,活塞1在力F作用下向下运动时，重物W随之上升，密封容积中的液体既可以传递力，还可以传递运动。,若活塞1向下移动h,1,，通过液体的能量传输，将使活塞5上升一段距离h,2,，很显然h,1,h,2,。,在t时间里移动的液体体积相等。即：A,1,h,1,=A,2,h,2,运动速度（或转速）的传递是按照“容积变化相等”的原则进行的。基于此，液压传动又称为“容积式液体传动”。,（2）运动关系,单位时间内流过某一通流截面A的流体体积称为,流量,（FLOW）：,结论：,运动速度取决于流量，与负载无关。液压传动可以实现无级调速。,A,1,h,1,=A,2,h,2,两边同除t，得：,则活塞运动速度,：,（3）功率关系,忽略液体的可压缩性和摩擦，则机械功率守恒：,整理，得：,液压功率等于液体的流量与压力的乘积：,代入力和运动的关系：,压力和流量是液压与气压传动中两个最基本的参数。,2、液压千斤顶的工作原理,液压千斤顶常用于顶升重物，如顶起汽车以便拆换轮胎等。下图是简化模型的进一步完善，它具备了一些简化模型所不具备的功能：在杠杆上没有作用力时，负载可以停止在任意位置；在液压缸行程范围内，可以将负载提升到任意位置。,（1）液压千斤顶的工作过程,杠杆上提至某一高度A,1,腔压力降低局部真空油在大气压力作用下吸进；,杠杆下压至某极限位A,1,腔压力增大单向阀打开油压入A,2,腔；,循环往复，重物W上移。,再添一截止阀返位。,液压千斤顶动作动画,液压,千斤顶,图,（2）液压千斤顶的工作特点,小缸、小活塞以及单向阀4和7组合在一起，向系统中提供一定量的压力油液，称为,液压泵,。,大活塞和大缸用于带动负载，使之获得所需运动及输出力，这个部分称为,执行机构,。,放油阀门11的启闭决定执行元件是否向下运动，是一个,方向控制阀,。,另外，要进行动力传输必须借助,传动介质,。,（3）液压与气压传动的特征,在密闭容积内进行的，容积可变；,进行了两次能量转换：,泵：Fvpq机械能转变为液压能,缸：pqFv液压能转变为机械能，克服负载做功,三、液压与气压传动系统的组成及图形符号,1、磨床工作台液压系统,电机带动,液压泵4,旋转为系统提供压力油，,液压缸18,驱动工作台,19,作往复运动，,手动换向阀15,控制工作台左右,换向，,节流阀13,与,溢流阀7,共同作用，调节工作台的运动速度，,手动换向阀9,可使工作台停止运动时处于卸荷状态，,再加上油箱、管道、过滤器等保证了系统正常工作。,动作,动画,2、液压与气压传动系统的组成,从千斤顶和磨床的液压系统组成和工作原理可以看出，液压系统一般有以下几个部分组成：,（l）,动力元件：,将机械能转换成液体压力能的元件。液压泵或空气压缩机。,（2）,执行元件：,把液体的压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件。,液压缸或气缸、液压马达或气马达,。,（3）,控制元件：,对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件，以及,进行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件。如,压力、方向、流量控制阀,。,（4）,辅助元件,：,上述三个组成部分以外的其它元件，如：管道、管接头、油箱、滤油器、,蓄能器、油雾器、消声器,等。,（5）,工作介质,：,进行能量和信号的传递。,2、液压与气压传动系统的组成,3、液压系统的图形符号,（1）半结构式的工作原理图：它直观性强，容易理解，但难于绘制。,（2）图形符号的,工作原理,图：简单易绘制，保密性强。,（3）图形符号的使用规则：GB/T786.11993,a、图形符号只表示元件的职能，不表示元件的具体结构和参数；,b、只反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间安装位置；,c、只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映其变化过程；,d、除部分有方向性要求的元件（,油箱、压力表,）以外，其他元件均可,翻转,角度绘制；但凡有可调性箭头，一律,向右上方45,0,方向不变；,e、油路方向改变时，用折线而不用曲线表示，油路交叉用“十”线；,f、符号的大小，线条的粗细不影响符号的意义，,虚线表示控制油路,。,四、液压与气压传动的优缺点,1、主要优点,液压与气压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点：,（1）液压传动突出的优点是能容量大。即在同等功率情况下，液压元件体积小、结构紧凑；,（2）工作比较平稳，操纵控制方便，易于实现过载保护和自动化要求；,（3）可实现无级调速（调速范围达2000：1），它还可以在运行的过程中进行调速；,（,4）,布置方便灵活；,（5）元件属于工业基础件，标准化，系列化和通用化程度较高。,2、主要缺点,（1）不能保证严格的传动比，这是由于液压油的可压缩性和泄漏造成的；,（2）传动过程中，能量需要进行两次转换，传动效率较低；流体流动的阻力损失和泄漏较大；,（3）易堵塞；,（4）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。,（5）液压与气动元件制造精度高，系统工作过程中发生故障不易诊断。,五、液压与气压传动的发展概况,1、发展史,（1）从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末（1795年）英国制成第一台水压机算起，液压与气压传动已有二三百年的历史。,（2）二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇上的炮塔转位器，其后出现了液压六角车床和磨床（19世纪末的美国），一些通用机床到本世纪30年代使用了液压传动。,（,3）1952年起我国开始生产液压泵、阀等；1961年12月，江南造船厂建成国内第一台12000吨水压机,（1）正向着高压、高速、大功率、高效、低能耗、低振动、无泄漏、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展；,（2）近30年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。,2、发展方向,采用液压与气压传动的程度已成为衡量一个国家工业 水平的重要标志之一。,补充作业,1、什么叫液压传动？液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？,2、液压传动与机械传动（以齿轮传动为例）、电气传动比较有哪些优点？为什么有这些优点？,3、试讨论液压传动系统图形符号的特点。,