液壓傳動第一部分緒論-2014版

1、 液壓與氣壓傳動液壓與氣壓傳動液壓與氣壓傳動主講教師：李一染主講教師：李一染2014-09-11 2014-09-11 課程基本信息課程代碼：課程名稱：液壓傳動學(xué) 期：2014年 秋上課地點：上課地點：5-A312教室上課時間：周四上課時間：周四3-5節(jié)節(jié)答疑地點：答疑地點：信機學(xué)院辦公樓307室答疑時間：答疑時間：周二18:00-20:00課程性質(zhì)：汽車服務(wù)工程專業(yè)限定選修課教師基本信息3任課教師：李一染李一染 博士博士辦 公 室：信機學(xué)院辦公樓307室辦公電話：57122373郵箱地址：微信（QQ號）：59568135教育背景：1998年，華北電力大學(xué)學(xué)士（機械設(shè)計制造及其自動化）； 20

2、02年，太原理工大學(xué)碩士（機電一體化）； 2012年，同濟大學(xué)博士（車輛工程）。研究興趣：線控轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（系統(tǒng)實現(xiàn)和控制） 無人駕駛（車輛動力學(xué)控制）個人愛好：看電影、聽歌、讀書 什么是大學(xué)學(xué)習(xí)4知識知識能力能力 創(chuàng)造創(chuàng)造?學(xué)習(xí)成功的關(guān)鍵興趣興趣計劃計劃方法方法 學(xué)習(xí)成功學(xué)習(xí)成功?課程目的n液壓傳動技術(shù)是基礎(chǔ)工業(yè)技術(shù)之一，是衡量一個國家工業(yè)水平的重要指標(biāo)。本課程的目的是使學(xué)習(xí)者能夠建立液壓傳動技術(shù)的基本概念、方法和知識體系，并具有初步的分析和計算能力，為進一步的深入學(xué)習(xí)和應(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ)。課程目標(biāo)n能讀懂液壓控制回路圖，并熟練選用元件，按照回路圖正確組裝并調(diào)試液壓回路；n能分析一般的液壓系統(tǒng)回

3、路，設(shè)計簡單的液壓系統(tǒng)；n熟悉常用液壓泵、液壓缸、及控制閥的工作原理、特點及應(yīng)用；n了解液壓傳動的基礎(chǔ)理論和計算方法；n了解液壓傳動技術(shù)在汽車上的應(yīng)用；課程進度1、緒論 3學(xué)時2、傳動介質(zhì)的性能 3學(xué)時3、動力元件及其選用 3學(xué)時4、執(zhí)行元件及其選用 3學(xué)時5、液壓回路的控制 9學(xué)時6、液壓回路的設(shè)計與分析 3學(xué)時7、流體動力學(xué)基礎(chǔ) 3學(xué)時學(xué)習(xí)建議n理論與實踐并重n具體方法： 1）重視實驗教學(xué) 2）注意知識的連貫 3）注重分析和總結(jié) 4）勤于思考和練習(xí)參考資料1）左健民. 液壓與氣壓傳動（第4版）. 北京：機械工業(yè)出版社，2011 。2）徐福玲，陳耀明.液壓與氣壓傳動（第3版）.北京：機械工業(yè)

4、出版社，2011。3）劉偉.汽車液壓系統(tǒng).北京：電子工業(yè)出版社，2013。課程成績說明本課程的總成績=出勤成績（10%）+ 實驗成績（20%）+ 平時作業(yè)（10%）+ 期末考試（60%）緒論提綱n液壓傳動的發(fā)展概述n液壓傳動的基本原理及分析n液壓系統(tǒng)的基本組成n液壓傳動的優(yōu)缺點n液壓傳動的技術(shù)動態(tài)n氣壓傳動的基本概念及其與液壓傳動的區(qū)別液壓傳動系統(tǒng)舉例（視頻）n生產(chǎn)和生活領(lǐng)域中液壓系統(tǒng)液壓傳動系統(tǒng)發(fā)展概述n液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發(fā)展起來的一門新興技術(shù)，是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣為應(yīng)用的一門技術(shù)。如今，流體傳動技術(shù)水平的高低已成為一個國家工業(yè)發(fā)展水平

5、的重要標(biāo)志。液壓傳動系統(tǒng)發(fā)展概述n帕斯卡及帕斯卡原理帕斯卡原理帕斯卡原理“在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時傳到液體各點” 帕斯卡(1623-1662)（Pascal，Blaise），法國數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、近代概率論的奠基者。他提出一個關(guān)于液體壓力的定律，后人稱為帕斯卡定律。 液壓傳動系統(tǒng)發(fā)展概述n1795年 英國約瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介質(zhì),以水壓機的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質(zhì)水改為油，性能進一步得到改善。液壓傳動系統(tǒng)發(fā)展概述n液壓元件大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的20年間

6、才開始進入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。第一次世界大戰(zhàn)(1914-1918)以后，進入快速發(fā)展階段。1925 年維克斯(F.Vikers)發(fā)明了壓力平衡式葉片泵。液壓傳動系統(tǒng)發(fā)展概述 20世紀(jì)初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)對能量波動傳遞所進行了理論研究，并將其應(yīng)用于液力傳動(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)的研究，推動了這個方面的發(fā)展。液壓傳動系統(tǒng)發(fā)展概述n第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間，在美國機床中有30%應(yīng)用了液壓傳動。日本液壓傳動的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多年。但在1955 年以后，日本的液壓傳動技術(shù)迅速發(fā)展，1956 年成立了“液壓工業(yè)會”。20多年以后，日本液壓傳動

7、技術(shù)達到世界領(lǐng)先水平。液壓傳動系統(tǒng)發(fā)展概述n液壓傳動有許多突出的優(yōu)點，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)領(lǐng)域、行走機械、鋼鐵工業(yè)、土木水利工程、發(fā)電廠渦輪機、核發(fā)電廠、船舶工業(yè)、軍事工業(yè)、特殊技術(shù)用的巨型天線控制裝置、測量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺等；液壓傳動系統(tǒng)發(fā)展概述當(dāng)今世界知名液壓氣動廠商：德國德國：費斯托FESTO、寶德（BURKERT）、力士樂（REXROTH）、GSR高壓電磁閥 日本日本：CKD、SMC、太陽鐵工(TAIYO)、小金井(KOGANEI)、住友（SUMITOMO） 美國美國：霍尼韋爾HONEYWELL、MAC氣動、ROSS氣動元件、ASCO氣動、ACE 氣動、CPC氣動 液壓傳

8、動系統(tǒng)發(fā)展概述韓國韓國：韓國PMC公司、韓國YSC氣動、SANG-A接頭、軟管 英國英國：諾冠NORGREN氣動、斯派莎克SPIRAXSARCO、歐陸 法國法國：樂可利(LEGRIS)接頭、軟管、閥門等 臺灣臺灣：亞德克，氣立可,油順，金器MINDMAN、SUNWELL、新恭SHAKO、中鼎MODENTIC、興冶閥門, 意大利意大利：ODE電磁閥、杰夫倫GEFRAN壓力傳感器 瑞典瑞典：阿法拉伐ALFALAVAL閥門、管件液壓傳動的基本原理1 結(jié)構(gòu)2 工作原理1）舉升（吸油、壓油）2）下降液壓傳動的基本原理n液壓傳動的基本原理： 在密閉的容器內(nèi)，利用有壓力的油液作為工作介質(zhì)來實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和動

9、力的傳遞。其中的液體稱為工作介質(zhì)，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。 重要基本概念一：“工作壓力取決于負載”，而與流入的液體多少無關(guān) 結(jié)論：活塞上的作用力和活塞的作用面積成正比 211AWAFp121AAFW兩活塞間力比例關(guān)系的討論(0-1)思考：思考：若空載，即W=0，則p=？帕斯卡原理qvA若已知進入缸體的流量q，則活塞運動速度為： 定義： 為流量，指單位時間內(nèi)流過某一截面積為A的流體體積。1 12 2q AvAv兩活塞間運動關(guān)系的討論2112AAhh(0-2)thAthA22112112AAvv(0-3)結(jié)論：活塞的運動速度和活塞的作用面積成反比 重要

10、基本概念二：“活塞的運動速度速度v取決于取決于進入液壓缸（馬達）的流量流量q，而與液體壓力p大小無關(guān)” 1 12 2AhAh兩活塞間功率關(guān)系的討論n壓力p和流量q是流體傳動中最基本、最重要的兩個參數(shù)，它們相當(dāng)于機械傳動中的力和速度，它們的乘積即為功率。 n液壓與氣壓傳動是以流體的壓力能來傳遞動力的。 由式(0-1)和(0-3)可得：1 12Fv W v(0-6)因此有1 12 2P pAvpAvpq(0-7)液壓傳動的基本原理1500Wmkg1100dmm2200dmm20.1 /vm s?p?q?P224 1500 9.84663700.2WPaA2332 20.250.2 0.1 3.14

11、 10/Avm s 3466370 3.14 101464.40pqW1?F21466370 0.250.13663.33pAN 液壓傳動系統(tǒng)實例（視頻）圖1-2 機床工作臺液壓傳動系統(tǒng)1-油箱2-過濾器3-液壓泵4-溢流閥5-節(jié)流閥6-換向閥液壓缸液壓工作臺圖1-2 機床工作臺液壓傳動系統(tǒng)工作臺的往復(fù)運動液壓傳動系統(tǒng)各部分及作用動力裝置：液壓泵，其功能是將原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能，為系統(tǒng)提供動力。 液壓傳動系統(tǒng)各部分及作用執(zhí)行裝置：液壓缸、液壓馬達，功能是將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能，輸出力和速度或轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速），以帶動負載進行直線運動或旋轉(zhuǎn)運動。 液壓傳動系統(tǒng)各部分及作用控制調(diào)節(jié)裝

12、置：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、流量和流動方向，以保證執(zhí)行元件達到所要求的輸出力（或力矩）、運動速度和運動方向。 液壓傳動系統(tǒng)各部分及作用輔助裝置：保證系統(tǒng)正常工作所需要的輔助裝置，包括管道、管接頭、油箱、過濾器和壓力計。液壓傳動系統(tǒng)各部分及作用傳動介質(zhì)：液壓油，作用是在系統(tǒng)中傳遞能量。 液壓傳動系統(tǒng)的總體工作過程n先通過動力元件（液壓泵）將原動機（如電動機）輸入的機械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能，再經(jīng)密封管道和控制元件等輸送至執(zhí)行元件（如液壓缸），將液體壓力能又轉(zhuǎn)換為機械能以驅(qū)動工作部件工作。 原動機機械能 液 壓泵管路及控制調(diào)節(jié)裝置壓力能液壓馬達(缸)壓力能機械能 液壓

13、傳動系統(tǒng)液壓傳動的優(yōu)缺點n液壓傳動的優(yōu)點 （1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達的重量只有電動機的1020%。因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時，不會發(fā)生大的沖擊； （2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動調(diào)節(jié)牽引速度，并可實現(xiàn)無級調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達1：2000(一般為1：100）。 （3）換向容易，在不改變電機旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實現(xiàn)工作機構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運動的轉(zhuǎn)換； 液壓傳動的優(yōu)缺點（4）容易實現(xiàn)過載保護。（5）液壓泵和液壓馬達之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制；（6）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對運動表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長； 液壓傳動的優(yōu)缺點n液壓傳動的

14、缺點 （1）液壓傳動在能量轉(zhuǎn)化的過程中，存在壓力損失和泄漏，故系統(tǒng)效率較低。（2）液壓傳動對油溫變化較敏感，這會影響它的工作穩(wěn)定性。故液壓傳動不宜在很高或很低的溫度下工作。一般工作溫度在-15-60范圍內(nèi)較合適。（3）使用液壓傳動對維護的要求高，工作油要始終保持清潔；（4）對液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高； （5）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平； 液壓傳動技術(shù)動態(tài)n 隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)、信息技術(shù)、自動控制技術(shù)及新工藝、新材料的發(fā)展和應(yīng)用，液壓傳動技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。液壓傳動技術(shù)已成為工業(yè)機械、工程建筑機械及國防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。 當(dāng)前液壓傳動技術(shù)正向著自動化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、輕量化方向發(fā)展，不斷地提高著它與電傳動、機械傳動競爭能力。 液壓現(xiàn)場總線技術(shù)、自動化控制軟件技術(shù)、水壓元件及系統(tǒng)、液壓節(jié)能技術(shù)等方面是液壓傳動技術(shù)目前發(fā)展的熱點。液壓與氣壓傳動的比較n氣壓傳動與液壓傳動一樣都是借助于密封容積的變化，利用流體的壓力能與機械能之間的轉(zhuǎn)換來傳遞能量的。n氣壓傳動壓縮空氣 液壓傳動液壓油或其他合成液體 空氣可壓縮性大，工作壓力低，所以傳遞動力不大，運動也不如液壓傳動平穩(wěn)，但空氣粘性小，傳遞過程中阻力小、速度快、反應(yīng)靈敏，可用于遠距離的傳動和控制。 液壓油近似認為不可壓縮，故傳遞動力大，運