液壓與氣動(dòng)課件第1章節(jié)液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)篇

1、第1章 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)篇,液壓與氣動(dòng)@高等教育出版社,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)初步認(rèn)識(shí),工作介質(zhì)（液壓油）,,液壓傳動(dòng)基本概念,,,工作介質(zhì)（液壓油）,,液壓傳動(dòng)基本概念,,,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)初步認(rèn)識(shí),一、液壓傳動(dòng)特點(diǎn)及應(yīng)用實(shí)例1. 應(yīng)用實(shí)例,液壓傳動(dòng)基本概念,1.1,2. 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)（1）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)1）液壓傳動(dòng)能方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍大。2）在相同功率情況下，液壓傳動(dòng)能量轉(zhuǎn)換元件的體積較小，重量較輕。3）液

2、壓傳動(dòng)工作平穩(wěn)，反應(yīng)速度快，沖擊小，能高速啟動(dòng)、制動(dòng)和換向。4）液壓系統(tǒng)便于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。5）液壓系統(tǒng)操縱簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，特別是和電氣控制聯(lián)合使用時(shí)，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。6）液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，故便于設(shè)計(jì)、制造。（2）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)1）由于泄漏及液體的可壓縮性，使它們無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。2）液壓傳動(dòng)對(duì)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(dòng)基本概

3、念,1.1,二、液壓傳動(dòng)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(jiǎn)便、維護(hù)方便、易操作、省時(shí)、省力、舉升噸位大等特點(diǎn)。,液壓傳動(dòng)基本概念,1.1,液壓傳動(dòng)基本概念,1.1,2. 液壓傳動(dòng)原理液壓傳動(dòng)是利用有壓力的油液作為傳遞動(dòng)力的工作介質(zhì)，它將杠桿上下運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，隨后又將液體的壓力能轉(zhuǎn)換成重物上升的機(jī)械能而做功。液壓傳動(dòng)是基于帕斯卡原理實(shí)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(diǎn)（不計(jì)液體自重）。,液壓傳動(dòng)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(dāng)外力 F 變化引起外加壓力 p0 發(fā)生變化時(shí)，只要液體仍保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)不變，則液體內(nèi)任一點(diǎn)的壓力將發(fā)生同樣的變化。這就是說(shuō)，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(diǎn)。這就是帕斯卡原理或稱靜壓傳遞原理。,液壓傳動(dòng)基本概念,1.1,圖 1 － 5 所示為相互連通的兩個(gè)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(yīng)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(dá)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(diǎn)的壓力在各個(gè)方向上都相等。,液壓傳動(dòng)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(duì)壓力 指以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力，用 p 表示。② 相對(duì)壓力 指以大氣壓力 pb 為基準(zhǔn)測(cè)得的高出大氣壓力的那部分壓力，用 pe 表示。一般由壓力計(jì)測(cè)定的壓力均是相對(duì)壓力，又稱表壓力。③

7、 真空度 絕對(duì)壓力低于大氣壓力的數(shù)值稱為真空度，用 pv 表示。絕對(duì)壓力 ＝ 相對(duì)壓力 ＋ 大氣壓力真空度 ＝ 大氣壓力 － 絕對(duì)壓力,液壓傳動(dòng)基本概念,1.1,1. 壓力2）壓力的單位① 在國(guó)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(biāo)準(zhǔn)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(dòng)基本概念,1.1,2. 靜壓傳遞原理（靜力學(xué)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(diǎn)的壓力。在液體內(nèi)取一個(gè)底面包含 A 點(diǎn)的小液柱，設(shè)其底部面積為ΔA，高為 h。這個(gè)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(diǎn)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(dá)式即為液體靜壓力的基本方程。,液壓傳動(dòng)基本概念,1.1,四、流量與能量守恒定律1. 流量單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)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(dòng)力學(xué)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(xué)中的一種表達(dá)形式。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)兩個(gè)截面的液體流量相等，即 v1A1 ＝ v2A2,液壓傳動(dòng)基本概念,1.1,液體在管內(nèi)恒定流動(dòng)，若任取 1、 2 兩個(gè)通流截面，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)兩個(gè)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(dòng)力學(xué)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(xué)中的另一種表達(dá)形式。理想液體無(wú)黏性地在管道內(nèi)作恒定流動(dòng)時(shí)，沒有能量損失。式中 p1、 p2——壓力， Pa； ρ——密度， kg / m3； v1、 v2——液體流過(guò)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(dòng)基本概念,1.1,工作介質(zhì)（液壓油）,,液壓傳動(dòng)基本概念,,,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)初步認(rèn)識(shí),一、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成。（1）動(dòng)力元件動(dòng)力元件最常見的是液壓泵，其功用是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成為流體的壓力能，以驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)。（2）執(zhí)行元件執(zhí)行元件一般指作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸、作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)等，其功用是將流

13、體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，以驅(qū)動(dòng)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(dòng)方向，以保證工作機(jī)構(gòu)完成預(yù)定的工作運(yùn)動(dòng)。,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)初步認(rèn)識(shí),1.2,一、液壓傳動(dòng)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(cè)控制。（5）工作介質(zhì)液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)為液壓油，其作用是

14、實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)初步認(rèn)識(shí),1.2,二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)（ 1）結(jié)構(gòu)原理圖結(jié)構(gòu)原理圖直觀性強(qiáng)，較易理解，但難以繪制，系統(tǒng)中元件數(shù)量多時(shí)更是如此。工程實(shí)際中除某些特殊情況外，一般都用簡(jiǎn)單的圖形符號(hào)來(lái)繪制液壓系統(tǒng)原理圖，故結(jié)構(gòu)原理圖已逐漸被淘汰。（ 2）職能符號(hào)圖圖中的符號(hào)只表示元件的功能，不表示元件的結(jié)構(gòu)和安裝位置。使用圖形符號(hào)可使液壓系統(tǒng)圖簡(jiǎn)單明了，便于繪制。,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)初步認(rèn)識(shí),1.2,三、液壓滑臺(tái)液

15、壓回路仿真1. FluidSIM 軟件介紹FluidSIM 軟件由德國(guó) Festo 公司 Didactic 教學(xué)部門和 Paderborn 大學(xué)聯(lián)合開發(fā)，是專門用于液壓、氣動(dòng)技術(shù)的教學(xué)軟件。FluidSIM 軟件分兩個(gè)部分，其中 FluidSIM － H 用于液壓傳動(dòng)教學(xué)，而 FluidSIM － P 用于氣壓傳動(dòng)教學(xué)。,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)初步認(rèn)識(shí),1.2,2. 液壓滑臺(tái)液壓回路仿真實(shí)例用 FluidSIM － H 教學(xué)軟件繪制液

16、壓回路，并模擬仿真工作過(guò)程。,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)初步認(rèn)識(shí),1.2,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)初步認(rèn)識(shí),1.2,四、液壓千斤頂液壓系統(tǒng)的安裝與調(diào)試運(yùn)行操作注意事項(xiàng)如下：1）開機(jī)前檢查電源、電氣元件接線是否正確。2）系統(tǒng)開機(jī)運(yùn)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(dòng)。3）系統(tǒng)關(guān)機(jī)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(jī)。,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)初步認(rèn)識(shí),1.2,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)初步認(rèn)識(shí),1.2,圖 1 － 11 為機(jī)床液壓滑

17、臺(tái)液壓系統(tǒng)圖，圖 1 － 16 為 JY 系列液壓滑臺(tái)。選擇液壓元件并組裝與運(yùn)行機(jī)床液壓滑臺(tái)液壓系統(tǒng)。,1-2,例,液壓傳動(dòng)系統(tǒng)初步認(rèn)識(shí),工作介質(zhì)（液壓油）,,液壓傳動(dòng)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(hào) 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(huì)發(fā)生變化，但這種變化量很小，可以忽略不計(jì)。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(dāng)壓力增大 Δp 時(shí)，體積減小 ΔV，則液體在單位壓力變化下的體積相對(duì)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(dòng)時(shí)，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，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(lái)表示，稱為粘度。1）動(dòng)力粘度 動(dòng)力粘度又稱絕對(duì)粘度， 是用液體流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力的大小來(lái)表示的粘度。動(dòng)力粘度的法定計(jì)量單位為 Pa·s（帕·秒， N·s / m2）。2）運(yùn)動(dòng)粘度 在相同溫度下，液體的動(dòng)力粘度和它的密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度，用 ν 表示ν ＝μ / ρ3）相對(duì)粘度 相對(duì)粘度又稱條件粘度，是根據(jù)一定的測(cè)量條件測(cè)定的，中國(guó)、德國(guó)等都采用恩氏粘度，美國(guó)

20、用賽氏粘度 SSU，英國(guó)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(guān)系油液的粘度對(duì)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(guān)系液體所受的壓力增大時(shí)，其分子間的距離減小，內(nèi)聚力增大。粘度亦隨之增大。但對(duì)于一般的液壓系統(tǒng)，當(dāng)壓力在 32 MPa 以下時(shí)，壓力對(duì)粘度的影響不大，可以忽略不計(jì)。6. 其他性質(zhì)液壓油還有其他一些物理化學(xué)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(rùn)滑性、 導(dǎo)熱性、 相容性（主要是指對(duì)密封材料不侵蝕、 不容脹的性質(zhì)）以及純凈性等， 都對(duì)液壓系統(tǒng)工作性能有重要影響。對(duì)于不同品種的液壓油， 這些性質(zhì)的指標(biāo)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(hào)意義液壓油可用統(tǒng)一的形式表示。一個(gè)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(jí)。其中，英文字母 ISO 表示國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)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(shí)采用兩種方法：一種是按液壓元件生產(chǎn)廠樣本或說(shuō)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(yùn)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)有哪些組成部分？各部分的作用是什么？2. 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)有幾種？3. 液壓千斤頂?shù)挠猛臼鞘裁?？?jiǎn)述其工作過(guò)程。4. 什么是壓力？壓力有哪幾