液壓與氣壓傳動(dòng)(第一章講稿)3、5

1、主講教師：宮濤辦公地點(diǎn)：機(jī)電樓A-112電話(huà)課程性質(zhì): 專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課 課程特點(diǎn): 理論與實(shí)踐并重 評(píng)價(jià)指標(biāo): 期末70% (閉卷筆試) 平時(shí)30%(到課率、作業(yè)、課堂提問(wèn)等) 課程的任務(wù) ：w 掌握液壓與氣壓傳動(dòng)的基本知識(shí)；通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，初步具備解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力；能夠從事簡(jiǎn)單流體傳動(dòng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和科研等工作。 課程特點(diǎn)及學(xué)習(xí)方法 ：w 前后章節(jié) 知識(shí)關(guān)聯(lián)度高，課堂認(rèn)真聽(tīng)講，課后及時(shí)復(fù)習(xí)鞏固。 第一章第一章 緒論緒論 1.液壓與氣壓傳動(dòng)的定義 2.液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理和組成 3.液壓與氣壓傳動(dòng)的圖形符號(hào) 4.液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn) 5.液壓與氣壓傳動(dòng)的概況 6.

2、液壓與氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì) 裝載機(jī)料斗料斗液壓裝置驅(qū)動(dòng)液壓裝置驅(qū)動(dòng)液壓傳動(dòng)設(shè)備：壓力機(jī)上工作臺(tái)上工作臺(tái)液壓傳動(dòng)裝置：汽車(chē)吊支腿、吊臂支腿、吊臂手動(dòng)液壓千斤頂手動(dòng)液壓千斤頂機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)：齒輪、鏈、帶傳動(dòng)，凸輪、桿機(jī)構(gòu)等。電氣傳動(dòng)：電氣傳動(dòng)：電磁感應(yīng)、交流電機(jī)變頻器等。流體傳動(dòng)流體傳動(dòng)液體傳動(dòng)液體傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)：液體的壓力能液力傳動(dòng)：液體的動(dòng)能氣體的壓力能機(jī)器機(jī)器原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作裝置氣壓傳動(dòng)：是以壓縮空氣為工作介質(zhì)，利是以壓縮空氣為工作介質(zhì)，利用其壓力能進(jìn)行能用其壓力能進(jìn)行能 量傳遞的傳動(dòng)方式量傳遞的傳動(dòng)方式。 液壓傳動(dòng)：是以液體為工作介質(zhì)是以

3、液體為工作介質(zhì),利用液體利用液體的壓力能進(jìn)行能量傳遞的一種傳動(dòng)方式。的壓力能進(jìn)行能量傳遞的一種傳動(dòng)方式。第一節(jié)、液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理和組成手動(dòng)液壓千斤頂手動(dòng)液壓千斤頂?shù)谝还?jié)、液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理和組成 （1）傳動(dòng)必須在密封容積密封容積內(nèi)進(jìn)行，而且容積的體積大小要變化；（2）通過(guò)具有一定壓力壓力的流體來(lái)傳遞能量；（3）傳動(dòng)過(guò)程中須經(jīng)過(guò)兩次能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換。 液壓與氣壓傳動(dòng)裝置本質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它先將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能，然后將壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。w19w18w17w16w14w15w13w9w11w2w1w4w3w6w5w7w8w10w12w16w15w9w11磨床工作臺(tái)磨

4、床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng) 油箱油箱液壓泵液壓泵節(jié)流閥節(jié)流閥液壓缸液壓缸換向閥換向閥溢流閥溢流閥工作臺(tái)右移工作臺(tái)左移機(jī)床工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)液壓系統(tǒng)液壓與氣壓系統(tǒng)的組成液壓與氣壓系統(tǒng)的組成w 動(dòng)力元件：液壓泵或氣源裝置，其功能是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能，為系統(tǒng)提供動(dòng)力 w 執(zhí)行元件：液壓缸（或氣缸）、液壓馬達(dá)（或氣馬達(dá)），功能是將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，輸出力和速度（或轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速），以帶動(dòng)負(fù)載進(jìn)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) w 控制元件：壓力、流量和方向控制閥，作用是控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中流體的壓力、流量和流動(dòng)方向，以保證執(zhí)行元件達(dá)到所要求的輸出力（或力矩）、運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向 w 輔助元件：保證系

5、統(tǒng)正常工作所需要的輔助裝置，包括管道、管接頭、油箱或儲(chǔ)氣罐、過(guò)濾器和壓力計(jì)w 介質(zhì)：液壓油或壓縮空氣，傳遞動(dòng)力的介質(zhì)、運(yùn)動(dòng)件間的潤(rùn)滑劑、散熱第二節(jié)、液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)（相對(duì)機(jī)械和電氣傳動(dòng)）w 體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。w 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，能在低速下穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)。w 在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。2000：1w 易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化w 壽命較長(zhǎng)w 零件已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用比較方便。第二節(jié)、液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)缺點(diǎn)： （相對(duì)機(jī)械和電氣傳動(dòng)）w 不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。w 較多的能量損失。w 對(duì)油溫的變化敏感。w 元件精度高，造價(jià)較高。w 出現(xiàn)故障的原因較復(fù)雜，查找困難。第三節(jié)、

6、液壓與氣壓傳動(dòng)的概況發(fā)展過(guò)程：發(fā)展過(guò)程：發(fā)展動(dòng)向：發(fā)展動(dòng)向：w 1795年，英國(guó)制成了世界上第一臺(tái)工業(yè)水壓機(jī)第一臺(tái)工業(yè)水壓機(jī)。w 19世紀(jì)末，德國(guó)制造了液壓龍門(mén)刨床液壓龍門(mén)刨床，美國(guó)制造了液壓六角車(chē)床和液液壓六角車(chē)床和液壓磨床壓磨床。w 20世紀(jì)，高性能液壓油的不斷使用和液壓元件結(jié)構(gòu)的不斷改進(jìn)，液壓技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。第二次世界大戰(zhàn)期間出現(xiàn)了動(dòng)作準(zhǔn)確、反應(yīng)迅速的電液隨動(dòng)閥和隨動(dòng)系統(tǒng)電液隨動(dòng)閥和隨動(dòng)系統(tǒng)，并用于大炮、飛機(jī)、坦克和艦艇上，戰(zhàn)后轉(zhuǎn)用到民用工業(yè)。w 50年代至今，廣泛應(yīng)用于機(jī)床、汽車(chē)、工程機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域。采用液壓傳動(dòng)的程度已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。w 高壓、高速、大功

7、率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化。w 與計(jì)算機(jī)科學(xué)相結(jié)合，進(jìn)行新型液壓元件研發(fā)和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試和控制，例如液壓隨動(dòng)系統(tǒng)和比例伺服系統(tǒng)。第四節(jié)、液壓與氣壓傳動(dòng)的圖形符號(hào)機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)職能符號(hào)圖D油泵卸荷機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)半結(jié)構(gòu)原理圖 圖形符號(hào)的特點(diǎn)：w 按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：GB7861.1-1993繪制。w 表示元件的功能，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)；w 反映各元件在油路連接上的相互關(guān)系，不反映其空間安裝位置（尺寸）。w 只反映靜止位置和初始位置的工作狀態(tài)，不反映其過(guò)渡過(guò)程。機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)職能符號(hào)圖D第五節(jié)、液壓與氣壓傳動(dòng)工作介質(zhì)的性質(zhì)和選擇一、液壓工作介質(zhì)的種類(lèi) 合成型乳化型

8、液壓油礦物油型 難燃型磷酸酯液、氯化烴高含水油、水-乙二醇精煉機(jī)械油加入適量添加劑二、液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)1、密度： 單位體積的液體質(zhì)量稱(chēng)為液體的密度。 一般取=900kg/m3的大小 。 Vm（kg/m3）2、可壓縮性和膨脹性 ：w 液體受壓力的作用而使體積發(fā)生變化的性質(zhì)稱(chēng)為液體的可壓縮性。 w 液體受溫度的影響而使體積發(fā)生變化的性質(zhì)稱(chēng)為 液體的膨脹性 。二、液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)一般液壓油的體積模量K（1.42) 103 MPa。在工程計(jì)算中常取K0.7 103 MPa左右。w體積模量K物理意義：表示液體產(chǎn)生單位體積相對(duì)變化量時(shí)所需要的壓力增量，也即液體抵抗壓縮能力的大小。VVpk1（m2/N）

9、液體在單位壓力變化（增量）下的體積相對(duì)變化量稱(chēng)為液體體積壓縮系數(shù)。 pVVkK1（N/ m2）液體體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱(chēng)為液體的體積彈性模量，簡(jiǎn)稱(chēng)體積模量。二、液壓工作介質(zhì)的性質(zhì) 密封在容器內(nèi)的液體在外力作用下像一根彈簧，外力增大，體積減小；外力減小，體積增大。pVVKAlVAFpVKAlFKh2二、液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)3、粘度及其表示方法：w 液體的粘性液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性。w 靜止液體則不顯示粘性w 常用的粘度有三種單位：w （1）動(dòng)力粘度w （2）運(yùn)動(dòng)粘度w （3）相對(duì)粘度 定義、單位、物理意義二、液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)dyduAFdyduw 式中式中 :稱(chēng)為動(dòng)力粘度稱(chēng)為動(dòng)力粘度w :

10、單位面積上的摩擦力（即剪單位面積上的摩擦力（即剪切應(yīng)力）切應(yīng)力）w :速度梯度，即液層間速速度梯度，即液層間速度對(duì)液層距離的變化率度對(duì)液層距離的變化率dydu /w 牛頓內(nèi)摩擦定律：dydu/hu0讀“米尤”）（二、液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)w 物理意義 ：當(dāng)速度梯度為1時(shí)，接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力 w 法定計(jì)量單位 ：帕秒（Pas）（1）動(dòng)力粘度：dydu/（Pas）w 沒(méi)有實(shí)際的物理意義，是動(dòng)力粘度與密度之比。(m2/s)w 液壓油牌號(hào)與粘度的關(guān)系。1 m2/s =106 mm2/s 106 cSt(厘斯，cSt) 由于的單位中只有長(zhǎng)度和時(shí)間量綱，故稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)粘度。（2）運(yùn)動(dòng)粘度：二、液壓工作

11、介質(zhì)的性質(zhì)恩氏粘度的測(cè)定方法恩氏粘度的測(cè)定方法：將200mL 溫度為t的被測(cè)液體裝入恩氏粘度計(jì)的容器內(nèi)，讓此液體從底部2.8mm的小孔流盡所需時(shí)間t1，再測(cè)出相同體積溫度為20的蒸餾水在同一粘度計(jì)流盡所需的時(shí)間t2，這兩個(gè)時(shí)間之比即為被測(cè)液體在t下的恩氏粘度，即 單位（時(shí)間的比值）無(wú)量綱恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之間的換算關(guān)系式： 式中： 的單位為m2/s。 610)31.631.7(EE21/ttE （3）相對(duì)粘度相對(duì)粘度：它是采用特定的粘度計(jì)在規(guī)定的條件下測(cè)量出來(lái)的粘度。又稱(chēng)條件粘度。二、液壓工作介質(zhì)的性質(zhì) 其它特性：液壓油還有其他一些性質(zhì)，如穩(wěn)定性、抗泡沫性、抗乳化性、防銹性、潤(rùn)滑性、以及相容性等。4、粘度的影響因素、粘度的影響因素 ： 溫度和壓力w 液壓油的粘度對(duì)溫度的變化十分敏感。當(dāng)油溫升高時(shí)，其粘度顯著下降，這一特性稱(chēng)為油液的粘溫特性。 w 粘溫特性好的液壓油，粘度隨溫度的變化較小。w 壓力增大時(shí)，粘度增大。但在一般的液體系統(tǒng)使用的壓力范圍內(nèi)，粘度變化的數(shù)值很小，可以忽略不計(jì)。三、對(duì)液壓工作介質(zhì)的要求1、合適的粘度和較好的粘溫特性。2、質(zhì)地純凈、雜質(zhì)少。3、抗氧化性、抗泡沫性好，體積膨脹系數(shù)小，具有良好的穩(wěn)定性。4、綠色環(huán)保，價(jià)格便宜。四、液壓工作介質(zhì)的選擇1、選擇液壓油的類(lèi)型。(工作場(chǎng)合)2、選擇液壓油的牌號(hào)。（粘度）w 液壓系統(tǒng)的工作壓力。 w 運(yùn)動(dòng)速度。 w