液壓傳動概述.doc

單元一液壓傳動概述 學習要求1.了解液壓傳動的發(fā)展概況2.理解液壓傳動的工作原理3.重點掌握液壓系統(tǒng)的組成及各個部分的功用4.掌握液壓傳動的優(yōu)缺點重點、難點本章重點內容:1.液壓傳動的工作原理2.液壓傳動系統(tǒng)的組成在重點內容中，液壓傳動的工作原理是重中之重，其它是該內容的延伸和深化。本章的難點:液壓傳動的工作原理第一節(jié) 液壓傳動的工作原理及組成 流體傳動是以流體為工作介質進行能量轉換、傳遞和控制傳動。它包括液壓傳動、液力傳動和氣壓傳動。液壓傳動和液力傳動均是以液體作為工作介質來進行能量傳遞的傳動方式。液壓傳動主要是以液體作為工作介質，利用液體的壓力能來傳遞能量液力傳動主要是利用液體的動能來傳遞能量液壓技術的發(fā)展17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳遞原理18世紀末英國制成第一臺水壓機19世紀炮塔轉位器、六角車床和磨床第二次世界大戰(zhàn)用于兵器（功率大、反應快）戰(zhàn)后轉向民用機械、工程、農業(yè)、汽車20世紀60年代后發(fā)展為一門完整的自動化技術現(xiàn)在國外95%工程機械、90%數(shù)控加工中心、95%以上的自動線采用液壓傳動。采用液壓傳動的程度成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志一、液壓傳動的工作原理 簡單機床液壓傳動系統(tǒng)的工作過程，就是液壓傳動系統(tǒng)傳動工作原理的真實寫照。下面以機床液壓傳動系統(tǒng)和液壓千斤頂為例來說明液壓傳動的工作原理 實例1、液壓千斤頂 如圖1-1所示，大缸體9和大活塞8組成舉升液壓缸。杠桿手柄1、小缸體2、小活塞3、單向閥4和7組成手動液壓泵。工作原理： （1）如提起手柄使小活塞向上移動，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這是單向閥4打開，通過吸油管5從油箱12中吸油；（2）用力壓下手柄，小活塞下移，小缸體下腔的壓力升高，單向閥4關閉，單向閥7打開，小缸體下腔的油液經管道6輸入大缸體9的下腔，迫使大活塞8向上移動，頂起重物。（3）再次提起手柄吸油時，舉升缸的下腔的壓力油將力圖倒流入手動泵內，但此時單向閥7自動關閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會自行下落。不斷地往復扳動手柄，就能不斷地把油液壓入舉升缸的下腔，使重物逐漸地升起。（4）如果打開截止閥11，舉升缸的下腔的油液通過管道10、截止閥11流回油箱，大活塞在重物和自重作用下向下移動，回到原始位置。對液壓傳動工作過程的分析結論： 1.力的傳遞遵循帕斯卡原理運動的傳遞遵照容積變化相等的原則壓力和流量是液壓傳動中的兩個最基本的參數(shù)；2.液壓傳動系統(tǒng)的工作壓力取決于負載；3.液壓缸的運動速度取決于流量；4.傳動必須在密封容器內進行，而且容積要發(fā)生變化；5.傳動過程中必須經過兩次能量轉換實例 2、機床工作臺 工作原理： （1）如圖1-2，液壓泵4在電動機（圖中未畫出）的帶動下旋轉，油液由油箱1經過濾器2被吸入液壓泵，又液壓泵輸入的壓力油通過手動換向閥11，節(jié)流閥13、換向閥15進入液壓缸18的左腔，推動活塞17和工作臺19向右移動，液壓缸18右腔的油液經換向閥15排回油箱。 以上是換向閥15轉換成 如圖1-2（a）的位置（2）如果將換向閥15轉換成 如圖1-2（b）的位置，則壓力油進入液壓缸18的右腔，推動活塞17和工作臺19向左移動，液壓缸18左腔的油液經換向閥15排回油箱。工作臺19的移動速度由節(jié)流閥13來調節(jié)。當節(jié)流閥開大時，進入液壓缸18的油液增多，工作臺的移動速度增大；當節(jié)流閥關小時，工作臺的移動速度減小。液壓泵4輸出的壓力油除了進入節(jié)流閥13以外，其余的打開溢流閥7流回油箱。（3）手動換向閥9處于圖1-2（c）所示的狀態(tài)，液壓泵輸出的油液經手動換向閥9流回油箱，這時工作臺停止運動，液壓系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。對液壓傳動工作過程的分析結論： 1.液壓傳動是以液體作為工作介質來進行能量傳遞的一種傳動形式，通過能量轉換裝置（液壓泵），將原動機的機械能轉變?yōu)橐后w的壓力能，然后通過封閉管道、控制元件等，由另一能量裝置（液壓缸、液壓馬達）將液體的壓力能轉變?yōu)闄C械能，驅動負載實現(xiàn)執(zhí)行機構的直線或旋轉運動;2.工作介質是在受控制、受調節(jié)的狀態(tài)下工作的，傳動和控制難以分開;3.液壓系統(tǒng)的壓力是靠液壓泵對液壓油的推動與負載對油的阻尼所憋出來的；4.工作臺運動方向由換向閥控制工作臺的速度大小是由節(jié)流閥控制；5.泵輸出的多余油液經溢流閥回油箱因此泵出口壓力是由溢流閥決定的,液壓傳動過程中經過兩次能量轉換。二、液壓傳動的系統(tǒng)組成 從以上兩個液壓系統(tǒng)可以看到，液壓傳動系統(tǒng)的組成部分有以下五個方面：1.能源裝置將機械能轉變成油液的壓力能，是液壓系統(tǒng)的心臟。最常見的是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油，使整個系統(tǒng)能夠動作起來。2. 執(zhí)行裝置將油液的壓力能轉變成機械能，并對外做功。如液壓缸、液壓馬達。3.控制調節(jié)裝置控制和調節(jié)液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和流動方向的裝置。如換向閥、節(jié)流閥、溢流閥等。4.輔助裝置除上述三項以外的其他裝置。如過濾器、油管、油箱、接頭等。保證系統(tǒng)穩(wěn)定持久的工作。5.工作介質液壓油或其他合成液體。傳遞能量的媒介液壓系統(tǒng)的組成及各部分的功用分析 三 液壓傳動系統(tǒng)的圖形符號圖1-2所示的液壓系統(tǒng)圖是一種半結構式的工作原理圖。它直觀性強，容易理解，但難于繪制。在實際工作中，除少數(shù)特殊情況外，一般都采用國標GB/T786.193所規(guī)定的液壓與氣動圖形符號（參看附錄）來繪制，如圖1-3所示。使用圖形符號既便于繪制，又可使液壓系統(tǒng)簡單明了。說明 1.圖形符號表示元件的功能2.不表示元件的具體結構和參數(shù)3.反映各元件在油路連接上的相互關系，不反映其空間安裝位置；4.只反映靜止位置或初始位置的工作狀態(tài)，不反映其過渡過程。圖1-2第二節(jié) 液壓傳動的優(yōu)缺點及應用 一、液壓傳動的優(yōu)缺點 1、主要優(yōu)點 （1）在同等功率情況下，液壓執(zhí)行元件體積小、 重量輕、結構緊湊。例如同功率液壓馬達的重量約只有電動機的1/6左右。（2）液壓傳動的各種元件，可根據需要方便、靈活地來布置；（3）液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕、慣性小、反應快，液壓裝置易于實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁的換向；（4）操縱控制方便，可實現(xiàn)大范圍的無級調速（調速范圍達2000：1），它還可以在運行的過程中進行調速；（5）一般采用礦物油為工作介質，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長；（6）容易實現(xiàn)直線運動、回轉運動；（7）既易實現(xiàn)機械的自動化，又易于實現(xiàn)過載保護，當采用電液聯(lián)合控制甚至計算機控制后，可實現(xiàn)大負載、高精度、遠程自動控制；（8）液壓元件實現(xiàn)了標準化、系列化、通用化，便于設計、制造和使用。2、主要缺點 （1）液壓傳動不能保證嚴格的傳動比，這是由于液壓油的可壓縮性和泄漏造成的；（2）工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作；（3）由于流體流動的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。如果處理不當，泄漏不僅污染場地，而且還可能引起火 和爆炸事故；（4）為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上要求較高，因此它的造價高，且對油液的污染比較敏感；（5）液壓傳動需要有單獨的能源（例液壓泵站），液壓能不能像電能那樣從遠處傳來；（6）液壓傳動裝置出現(xiàn)故障時不易追查原因，不易迅速排除?？偟恼f來，液壓傳動的優(yōu)點最突出的是，它的一些缺點有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學技術的發(fā)展而進一步得到克服。二、液壓傳動的應用 在工業(yè)生產的各個部門應用液壓傳動技術的出發(fā)點不盡相同。例如，工程機械、礦山機械、壓力機械和航空工業(yè)中采用液壓傳動的主要原因是取結構簡單、體積小、重量輕、輸出功率大；機床上采用液壓傳動是取其能在工作過程中方便地實現(xiàn)無級調速，易于實現(xiàn)頻繁的換向，易于實現(xiàn)自動化。表1-1是液壓傳動在各行業(yè)中的應用例。表1-1 液壓傳動在各個行業(yè)中的應用行業(yè)名稱應用場合舉例機床工業(yè)磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機、自動機床、組合機床、數(shù)控機床、加工中心等工程機械挖掘機、裝載機、推土機等汽車工業(yè)自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車等農業(yè)機械聯(lián)合收割機的控制系統(tǒng)、拖拉機的懸掛系統(tǒng)等輕工機械打包機、注塑機、校直機、橡膠硫化機、造紙機等冶金機械電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機控制系統(tǒng)等起重運輸機械起重機、叉車、裝卸機械、液壓千斤頂?shù)鹊V山機械開采機、提升機、液壓支架、采煤機等建筑機械打樁機、平地機等船舶港口機械起貨機、錨機、舵機等鑄造機械砂型壓實機、加料機、壓鑄機等三、發(fā)展方向： 1.高度的組合化、集成化和模塊化，高可靠性。2.高壓大功率：高壓的目的主要是為了減輕系統(tǒng)的重量及減小結構尺寸大功率是為了解決大慣量與重負載的拖動問題。3.理論解析與特性補償：用計算機對系統(tǒng)進行仿真分析，對大慣量非線性及外干擾等問題進行特性補償與近代控制策略研究4.同微機的結合目前液壓控制已從模擬控制轉為以微機控制為主如電液比例控制閥數(shù)字閥等液壓數(shù)字技術。第1章例題分析例1：圖11是液壓千斤頂?shù)膫鲃酉到y(tǒng)圖，試說明工作原理圖111，6活塞，2，7液壓缸，3，8單向閥，4截止閥，5手柄，9油箱解：當抬起手柄5時：活塞6向上運動，缸7容積增大形成真空，單向閥3關閉，缸7通過單向閥8從油箱吸油。當壓下手柄5時：活塞6向下運動，單向閥8關閉，缸7中的油液通過單向閥3進入缸2推動活塞1向上運動，抬起重物。再抬起手柄5：缸7從油箱吸油；壓下手柄5，油液進入2，這樣，油液不斷的被吸入油缸7，壓入油缸2，就可以把重物抬起所需的高度。單向閥3的作用：重物升高后不會落下來。需要放下重物時：打開截至閥4，缸2中的油液流回油箱，重物放下來，放下來后關閉截止閥4，待下次需要放油時打開。單元一 小結 液壓傳動是以封閉容積中的液體來傳遞力和運動的。再傳遞力時，利用了流體力學中的帕斯卡原理；而在傳遞運動時，則利