液壓與氣動課件第1章節(jié)液壓傳動基礎篇

1、第1章 液壓傳動基礎篇,液壓與氣動@高等教育出版社,液壓傳動系統(tǒng)初步認識,工作介質(zhì)（液壓油）,,液壓傳動基本概念,,,工作介質(zhì)（液壓油）,,液壓傳動基本概念,,,液壓傳動系統(tǒng)初步認識,一、液壓傳動特點及應用實例1. 應用實例,液壓傳動基本概念,1.1,2. 液壓傳動系統(tǒng)的特點（1）液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點1）液壓傳動能方便地實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍大。2）在相同功率情況下，液壓傳動能量轉換元件的體積較小，重量較輕。3）液

2、壓傳動工作平穩(wěn)，反應速度快，沖擊小，能高速啟動、制動和換向。4）液壓系統(tǒng)便于實現(xiàn)過載保護。5）液壓系統(tǒng)操縱簡單，便于實現(xiàn)自動化，特別是和電氣控制聯(lián)合使用時，易于實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)。6）液壓元件易于實現(xiàn)系列化、標準化和通用化，故便于設計、制造。（2）液壓傳動系統(tǒng)的主要缺點1）由于泄漏及液體的可壓縮性，使它們無法保證嚴格的傳動比。2）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，不宜在很高和很低的溫度下工作，且易污染環(huán)境。,液壓傳動基本概

3、念,1.1,二、液壓傳動原理1. 液壓千斤頂液壓千斤頂是起重吊裝作業(yè)中的一種常用工具。它具有輕巧簡便、維護方便、易操作、省時、省力、舉升噸位大等特點。,液壓傳動基本概念,1.1,液壓傳動基本概念,1.1,2. 液壓傳動原理液壓傳動是利用有壓力的油液作為傳遞動力的工作介質(zhì)，它將杠桿上下運動的機械能轉換成液體的壓力能，隨后又將液體的壓力能轉換成重物上升的機械能而做功。液壓傳動是基于帕斯卡原理實現(xiàn)的，即在密閉容器中，將外力作用在液

4、面上的壓力能等值地傳遞到液體內(nèi)部的所有點（不計液體自重）。,液壓傳動基本概念,1.1,3. 帕斯卡原理如圖 1 － 5 所示密閉容器內(nèi)的液體，當外力 F 變化引起外加壓力 p0 發(fā)生變化時，只要液體仍保持原來的靜止狀態(tài)不變，則液體內(nèi)任一點的壓力將發(fā)生同樣的變化。這就是說，在密閉容器內(nèi)，由外力作用所產(chǎn)生的壓力將等值地傳遞到液體各點。這就是帕斯卡原理或稱靜壓傳遞原理。,液壓傳動基本概念,1.1,圖 1 － 5 所示為相互連通的兩個液壓

5、缸，已知大液壓缸內(nèi)徑 D ＝ 100 mm，小液壓缸內(nèi)徑 d ＝ 20 mm，大活塞上放置一重物 G ＝ 20 000 N。問在小活塞上應加多大的力 F 才能使大活塞頂起重物？,1-1,例,三、壓力與靜壓傳遞原理1. 壓力（1）壓力的概念液體單位面積上所受的法向作用力稱為壓力。壓力通常以 p 表示，單位為 Pa，其表達式為P = F / A式中 F——作用面積上的法向作用力， N； A——作用力的作用

6、面積， m2。液體的壓力有如下特性：1）液體的壓力沿著內(nèi)法線方向作用于承壓面。2）靜止液體內(nèi)任一點的壓力在各個方向上都相等。,液壓傳動基本概念,1.1,1. 壓力（ 2）壓力的表示方法及單位1）壓力的表示方法① 絕對壓力 指以絕對真空為基準測得的壓力，用 p 表示。② 相對壓力 指以大氣壓力 pb 為基準測得的高出大氣壓力的那部分壓力，用 pe 表示。一般由壓力計測定的壓力均是相對壓力，又稱表壓力。③

7、 真空度 絕對壓力低于大氣壓力的數(shù)值稱為真空度，用 pv 表示。絕對壓力 ＝ 相對壓力 ＋ 大氣壓力真空度 ＝ 大氣壓力 － 絕對壓力,液壓傳動基本概念,1.1,1. 壓力2）壓力的單位① 在國際單位制（SI）中，壓力的單位為 Pa（ N / m2，帕），由于 Pa 單位太小，因而常采用 kPa（千帕）和 MPa（兆帕）。② 用大氣壓力表示 有 at（工程大氣壓）、 atm（標準大氣壓）。③ 用液柱高度表示 有

8、mH2 O（米水柱）、 mmHg（毫米汞柱）。,液壓傳動基本概念,1.1,2. 靜壓傳遞原理（靜力學方程）如圖 1 － 7 所示，密閉容器內(nèi)盛有液體，作用在液面上的壓力為 p0，現(xiàn)在求離液面 h 深處 A 點的壓力。在液體內(nèi)取一個底面包含 A 點的小液柱，設其底部面積為ΔA，高為 h。這個小液柱在重力及周圍液體壓力的作用下處于平衡狀態(tài)，其受力情況如圖 1－7 b 所示。則 A 點所受到的壓力為

9、 p ＝ p0 ＋ ρgh 式中 p——壓力， Pa ； ρ——密度， kg / m3； g——重力加速度， m / s2； h——水位高度， m。此表達式即為液體靜壓力的基本方程。,液壓傳動基本概念,1.1,四、流量與能量守恒定律1. 流量單位時間內(nèi)流過某通流斷面的液體的量稱為流量，常用

10、q 表示，單位為 m3 / s 、 L / min 或mL / s。2. 能量守恒定律（動力學方程）（ 1）連續(xù)性方程連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學中的一種表達形式。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時間內(nèi)流過兩個截面的液體流量相等，即 v1A1 ＝ v2A2,液壓傳動基本概念,1.1,液體在管內(nèi)恒定流動，若任取 1、 2 兩個通流截面，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時間內(nèi)流過兩個截面的液體流量相等，不考慮液體的壓縮性，則：q ＝ v

11、A ＝ v1A1 ＝ v2A2,2. 能量守恒定律（動力學方程）（ 2）伯努利方程伯努利方程是能量守恒定律在流體力學中的另一種表達形式。理想液體無黏性地在管道內(nèi)作恒定流動時，沒有能量損失。式中 p1、 p2——壓力， Pa； ρ——密度， kg / m3； v1、 v2——液體流過兩截面的流速， m / s； g——重力加速

12、度， m / s2； h——水位高度， m。,液壓傳動基本概念,1.1,工作介質(zhì)（液壓油）,,液壓傳動基本概念,,,液壓傳動系統(tǒng)初步認識,一、液壓傳動系統(tǒng)的組成液壓傳動系統(tǒng)主要由以下幾個部分組成。（1）動力元件動力元件最常見的是液壓泵，其功用是將原動機輸入的機械能轉換成為流體的壓力能，以驅動執(zhí)行元件運動。（2）執(zhí)行元件執(zhí)行元件一般指作直線運動的液壓缸、作回轉運動的液壓馬達等，其功用是將流

13、體的壓力能轉換為機械能，以驅動工作部件。（3）控制元件控制元件指各種閥類元件，其作用是控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中流體的壓力、流量和流動方向，以保證工作機構完成預定的工作運動。,液壓傳動系統(tǒng)初步認識,1.2,一、液壓傳動系統(tǒng)的組成（4）輔助元件輔助元件指除以上三種元件以外的其他裝置，如油箱、濾油器、分水濾氣器、油霧器、蓄能器等，其作用是提供必要的條件，使系統(tǒng)得以正常工作和便于監(jiān)測控制。（5）工作介質(zhì)液壓傳動工作介質(zhì)為液壓油，其作用是

14、實現(xiàn)運動和動力的傳遞。,液壓傳動系統(tǒng)初步認識,1.2,二、液壓傳動系統(tǒng)的圖形符號（ 1）結構原理圖結構原理圖直觀性強，較易理解，但難以繪制，系統(tǒng)中元件數(shù)量多時更是如此。工程實際中除某些特殊情況外，一般都用簡單的圖形符號來繪制液壓系統(tǒng)原理圖，故結構原理圖已逐漸被淘汰。（ 2）職能符號圖圖中的符號只表示元件的功能，不表示元件的結構和安裝位置。使用圖形符號可使液壓系統(tǒng)圖簡單明了，便于繪制。,液壓傳動系統(tǒng)初步認識,1.2,三、液壓滑臺液

15、壓回路仿真1. FluidSIM 軟件介紹FluidSIM 軟件由德國 Festo 公司 Didactic 教學部門和 Paderborn 大學聯(lián)合開發(fā)，是專門用于液壓、氣動技術的教學軟件。FluidSIM 軟件分兩個部分，其中 FluidSIM － H 用于液壓傳動教學，而 FluidSIM － P 用于氣壓傳動教學。,液壓傳動系統(tǒng)初步認識,1.2,2. 液壓滑臺液壓回路仿真實例用 FluidSIM － H 教學軟件繪制液

16、壓回路，并模擬仿真工作過程。,液壓傳動系統(tǒng)初步認識,1.2,液壓傳動系統(tǒng)初步認識,1.2,四、液壓千斤頂液壓系統(tǒng)的安裝與調(diào)試運行操作注意事項如下：1）開機前檢查電源、電氣元件接線是否正確。2）系統(tǒng)開機運行前檢查液壓泵出口處壓力是否調(diào)整為零，要求壓力調(diào)整為零系統(tǒng)才能啟動。3）系統(tǒng)關機前檢查液壓泵出口處壓力是否調(diào)整為零，要求系統(tǒng)卸壓后停機。,液壓傳動系統(tǒng)初步認識,1.2,液壓傳動系統(tǒng)初步認識,1.2,圖 1 － 11 為機床液壓滑

17、臺液壓系統(tǒng)圖，圖 1 － 16 為 JY 系列液壓滑臺。選擇液壓元件并組裝與運行機床液壓滑臺液壓系統(tǒng)。,1-2,例,液壓傳動系統(tǒng)初步認識,工作介質(zhì)（液壓油）,,液壓傳動基本概念,,,一、液壓油的主要性質(zhì)1. 密度單位體積液體的質(zhì)量稱為該液體的密度，用符號 ρ 表示，即ρ ＝m/ V密度是液體重要的物理參數(shù)之一。隨著液體溫度或壓力的變化，其密度也會發(fā)生變化，但這種變化量很小，可以忽略不計。一般液壓油的密度為 900 kg / m

18、3。2. 可壓縮性液體受壓力作用而發(fā)生體積減小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性。體積為 V 的液體，當壓力增大 Δp 時，體積減小 ΔV，則液體在單位壓力變化下的體積相對變化量可表示為,工作介質(zhì)（液壓油）,1.3,3. 粘性（1）粘性的物理本質(zhì)液體在外力作用下流動時，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子間的相對運動，因而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這一特性稱為液體的粘性。粘性是液體的重要物理性質(zhì)，也是選擇液壓油的主要依據(jù)之一。（2）粘度液體粘性的大

19、小用粘度值來表示，稱為粘度。1）動力粘度 動力粘度又稱絕對粘度， 是用液體流動時所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力的大小來表示的粘度。動力粘度的法定計量單位為 Pa·s（帕·秒， N·s / m2）。2）運動粘度 在相同溫度下，液體的動力粘度和它的密度的比值稱為運動粘度，用 ν 表示ν ＝μ / ρ3）相對粘度 相對粘度又稱條件粘度，是根據(jù)一定的測量條件測定的，中國、德國等都采用恩氏粘度，美國

20、用賽氏粘度 SSU，英國則用雷氏粘度 R，等等。,工作介質(zhì)（液壓油）,1.3,4. 粘度和溫度的關系油液的粘度對溫度的變化極為敏感，溫度升高，油液的粘度下降。粘度隨溫度變化的性質(zhì)稱為油液的粘溫特性。5. 粘度和壓力的關系液體所受的壓力增大時，其分子間的距離減小，內(nèi)聚力增大。粘度亦隨之增大。但對于一般的液壓系統(tǒng)，當壓力在 32 MPa 以下時，壓力對粘度的影響不大，可以忽略不計。6. 其他性質(zhì)液壓油還有其他一些物理化學性質(zhì)

21、， 如抗燃性、 抗凝性、 抗氧化性、 抗泡沫性、 抗乳化性、 防銹性、 潤滑性、 導熱性、 相容性（主要是指對密封材料不侵蝕、 不容脹的性質(zhì)）以及純凈性等， 都對液壓系統(tǒng)工作性能有重要影響。對于不同品種的液壓油， 這些性質(zhì)的指標也不同。,工作介質(zhì)（液壓油）,1.3,二、液壓油的種類與特性1. 液壓油的種類與特性,工作介質(zhì)（液壓油）,1.3,工作介質(zhì)（液壓油）,1.3,二、液壓油的種類與特性1. 液壓油的種類與特性,2. 液壓油

22、的型號意義液壓油可用統(tǒng)一的形式表示。一個特定的產(chǎn)品可用一種完整的形式表示為 ISO － L －HV32，或用縮寫形式表示為 L － HV32，數(shù)字表示 GB / T 3141—1994 中規(guī)定的粘度等級。其中，英文字母 ISO 表示國際標準化組織。產(chǎn)品名牌的一般形式為： 類 － 品牌 數(shù)字,工作介質(zhì)（液壓油）,1.3,三、常用液壓油1. 常用液壓油,工作介質(zhì)（液壓油）,1.3,工作介質(zhì)（液壓油）,1.3,三、常用液壓油1. 常用

23、液壓油,2. 液壓油的選用選用液壓油時采用兩種方法：一種是按液壓元件生產(chǎn)廠樣本或說明書所推薦的油類品種和規(guī)格選用液壓油；另一種是根據(jù)液壓系統(tǒng)的具體情況，如工作壓力、工作溫度、運動速度、液壓元件的種類等因素，全面地考慮選用液壓油。,工作介質(zhì)（液壓油）,1.3,1. 液壓傳動系統(tǒng)有哪些組成部分？各部分的作用是什么？2. 液壓傳動系統(tǒng)的圖形符號有幾種？3. 液壓千斤頂?shù)挠猛臼鞘裁?？簡述其工作過程。4. 什么是壓力？壓力有哪幾