液壓與氣動(dòng)控制系統(tǒng) 課件 第一章 廢舊汽車回收裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)

液壓與氣動(dòng)控制系統(tǒng)21世紀(jì)技能創(chuàng)新型人才培養(yǎng)系列教材·機(jī)械設(shè)計(jì)制造系列PART01學(xué)習(xí)情景1廢舊汽車回收裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)打印PART02學(xué)習(xí)情景2硫化罐罐門啟閉液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)PART03學(xué)習(xí)情景3手機(jī)TP壓合裝置氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)目錄CONTENTSPART04學(xué)習(xí)情景4自動(dòng)門氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)PART04學(xué)習(xí)情景5雙缸順序動(dòng)作氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)PART01學(xué)習(xí)情景1廢舊汽車回收裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)·工作環(huán)節(jié)1明確任務(wù)·工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備·工作環(huán)節(jié)3計(jì)劃與決策·工作環(huán)節(jié)4任務(wù)實(shí)施學(xué)習(xí)情景1廢舊汽車回收裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)（1）能夠根據(jù)汽車壓扁液壓控制系統(tǒng)安裝和調(diào)試的任務(wù)要求，制訂切實(shí)可行的工作計(jì)劃及實(shí)施方案。（2）掌握部分基本液壓元件的工作原理及應(yīng)用。（3）能夠讀懂并設(shè)計(jì)符合本任務(wù)需求的液壓系統(tǒng)工作原理圖。（4）初步掌握簡(jiǎn)單液壓系統(tǒng)的安裝及調(diào)試方法，實(shí)現(xiàn)汽車壓扁裝置的控制要求和功能要求。（5）初步了解液壓系統(tǒng)的故障診斷與排除方法。（6）鍛煉信息收集與處理能力，培養(yǎng)自主學(xué)習(xí)能力。（7）培養(yǎng)對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、愛(ài)崗敬業(yè)的職業(yè)精神。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】項(xiàng)目學(xué)習(xí)情景1廢舊汽車回收裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)某廢舊汽車回收處理廠正在進(jìn)行設(shè)備升級(jí)，現(xiàn)需設(shè)計(jì)一個(gè)廢舊汽車報(bào)廢回收裝置（壓力機(jī)），其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為液壓系統(tǒng)。請(qǐng)同學(xué)們分小組領(lǐng)取該任務(wù)，分析并討論任務(wù)具體要求；通過(guò)各種途徑（配套學(xué)習(xí)資料、微課、論壇等）搜集、學(xué)習(xí)所需理論知識(shí)；小組成員合理分工，討論并制定設(shè)計(jì)方案，制訂工作計(jì)劃；領(lǐng)取所需元件和工具，按計(jì)劃進(jìn)行設(shè)備的安裝、調(diào)試，調(diào)試合格后進(jìn)行驗(yàn)收交付；總結(jié)在完成本任務(wù)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方案，吸取教訓(xùn)；小組自評(píng)價(jià)，換組互評(píng)價(jià)，教師總結(jié)性評(píng)價(jià)。【工作情景描述】工作環(huán)節(jié)1明確任務(wù)工作環(huán)節(jié)1明確任務(wù)（1）了解市場(chǎng)大環(huán)境，明確任務(wù)要求。（2）準(zhǔn)確記錄客戶需求，分析該液壓系統(tǒng)的控制要求。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備（1）掌握液壓系統(tǒng)的組成。（2）掌握液壓泵的工作原理及使用方法。（3）掌握直動(dòng)式溢流閥、二位手動(dòng)換向閥、節(jié)流閥的工作原理及使用方法。（4）掌握液壓缸的分類、工作原理及使用方法。（5）掌握FluidSIM-H液壓回路設(shè)計(jì)仿真軟件的使用方法。（6）了解簡(jiǎn)單液壓回路的工作原理及設(shè)計(jì)方法。（7）初步掌握探究式學(xué)習(xí)方法?！緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備液壓系統(tǒng)由哪幾部分組成？將液壓系統(tǒng)組成部分的名稱填入下圖對(duì)應(yīng)的方框內(nèi)?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備將液壓泵的組成部分（動(dòng)力裝置、柱塞、密閉工作容腔、吸油閥、壓油閥、油箱）填入下圖對(duì)應(yīng)的方框內(nèi)?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】工作環(huán)節(jié)2任務(wù)準(zhǔn)備在下圖方框中標(biāo)出齒輪泵的吸油腔和壓油腔?！緦W(xué)習(xí)過(guò)程】工作環(huán)節(jié)3計(jì)劃與決策工作環(huán)節(jié)3計(jì)劃與決策（1）能夠根據(jù)客戶需求制訂可行的工作計(jì)劃。（2）小組成員能夠合理分工。（3）能夠簡(jiǎn)單操作FluidSIM-H仿真軟件，小組合作設(shè)計(jì)出符合任務(wù)功能要求的液壓回路。（4）能按照相關(guān)規(guī)范查閱產(chǎn)品手冊(cè)，并進(jìn)行液壓元件的選型。

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】工作環(huán)節(jié)4任務(wù)與實(shí)施工作環(huán)節(jié)4任務(wù)與實(shí)施（1）能夠根據(jù)設(shè)計(jì)方案，初步完成液壓系統(tǒng)設(shè)備的安裝和調(diào)試。（2）能夠通過(guò)組間討論、跨組討論、求助教師等方式解決安裝和調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。（3）初步了解液壓系統(tǒng)的故障診斷與排除方法。（4）會(huì)正確穿戴勞保設(shè)備，施工后能按照管理規(guī)定清理施工現(xiàn)場(chǎng)。（5）培養(yǎng)對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé)、愛(ài)崗敬業(yè)的職業(yè)精神。

【學(xué)習(xí)目標(biāo)】學(xué)習(xí)參考資料學(xué)習(xí)參考資料1.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的概念液壓傳動(dòng)是利用液體的壓力能傳遞動(dòng)力的一種傳動(dòng)形式，液壓傳動(dòng)的過(guò)程是將機(jī)械能進(jìn)行轉(zhuǎn)換和傳遞的過(guò)程。液壓傳動(dòng)技術(shù)在機(jī)械加工、汽車裝配、冶金等領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。液壓傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用如圖1-1所示。學(xué)習(xí)參考資料2.液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)通過(guò)具有一定壓力的液體來(lái)傳動(dòng)，傳動(dòng)過(guò)程中必須經(jīng)過(guò)兩次能量轉(zhuǎn)換，即機(jī)械能—液壓能—機(jī)械能，傳動(dòng)必須在密封容器內(nèi)進(jìn)行，而且容積要發(fā)生變化。3.液壓系統(tǒng)的組成液壓系統(tǒng)組成示意圖如圖1-2所示。學(xué)習(xí)參考資料動(dòng)力裝置：最常見(jiàn)的形式就是液壓泵，是將原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的液壓能的裝置。其作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油。執(zhí)行裝置：包括液壓缸和液壓馬達(dá)，是將油液的液壓能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能的裝置?？刂普{(diào)節(jié)裝置：包括壓力、流量和方向等控制閥，是對(duì)系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。輔助裝置：上述三部分以外的裝置，如油箱、過(guò)濾器、油管等。輔助裝置對(duì)液壓系統(tǒng)正常工作同樣起著重要的作用。學(xué)習(xí)參考資料4.液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)如下：（1）液壓傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、反應(yīng)快、慣性小，能高速啟動(dòng)、制動(dòng)和換向。（2）在同等功率情況下，液壓傳動(dòng)裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。例如，同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動(dòng)機(jī)的10%～20%。（3）液壓傳動(dòng)裝置能在運(yùn)行中方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍最大可達(dá)1∶2000（一般為1∶100）。（4）操作簡(jiǎn)單、方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。液壓傳動(dòng)裝置與電氣裝置聯(lián)合控制時(shí)，能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)和遠(yuǎn)距離控制。學(xué)習(xí)參考資料（5）易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。液壓元件能自行潤(rùn)滑，使用壽命較長(zhǎng)。（6）液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和使用。

缺點(diǎn)如下：（1）液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比，這是由于液壓油的可壓縮性和泄漏造成的。（2）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化較敏感，這會(huì)影響它的工作穩(wěn)定性。因此液壓傳動(dòng)裝置不宜在很高或很低的溫度下工作，工作溫度范圍在-15℃～60℃較合適。（3）為了減少泄漏，液壓元件的制造精度要求較高，因此其造價(jià)高，且對(duì)油液中的雜質(zhì)比較敏感。（4）液壓傳動(dòng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)不易查找原因。（5）在能量轉(zhuǎn)換（機(jī)械能—液壓能—機(jī)械能）的過(guò)程中，特別是在節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中，壓力、流量損失較大，故系統(tǒng)效率較低。學(xué)習(xí)參考資料二、液壓泵1.液壓泵的概念將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓油的液壓能的裝置稱為液壓泵，可為系統(tǒng)提供足夠流量和壓力的液壓油，必要時(shí)可以改變供油的流量和方向。2.液壓泵的工作原理液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中使用的液壓泵和液壓馬達(dá)都是容積式的。液壓泵的工作原理如圖1-3所示，當(dāng)動(dòng)力裝置的手柄壓下時(shí)，密封工作腔的容積逐漸減小，油液在壓力的作用下，通過(guò)壓油閥進(jìn)入系統(tǒng)；當(dāng)動(dòng)力裝置的手柄上抬時(shí)，密封工作腔的容積逐漸增大，油箱中的油液通過(guò)吸油閥進(jìn)入泵體。動(dòng)力裝置不停循環(huán)，泵就不停地吸油和壓油。學(xué)習(xí)參考資料由此可見(jiàn)，液壓泵輸出的流量取決于密封工作腔容積變化的大??；泵的輸出壓力取決于油液從工作腔排出時(shí)所遇到的阻力。液壓泵工作的3個(gè)必備條件如下：（1）密閉容積且大小可變。（2）周期性的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。容積由小變大為吸油，容積由大變小為壓油。（3）有配流機(jī)構(gòu)。密閉容積增大到極限時(shí)，要先與吸油腔隔開，再轉(zhuǎn)為排油；減小到極限時(shí)，要先與排油腔隔開，再轉(zhuǎn)為吸油。學(xué)習(xí)參考資料3.液壓泵的圖形符號(hào)液壓泵的圖形符號(hào)如圖1-4所示。學(xué)習(xí)參考資料4.液壓泵的分類液壓泵的分類方式有很多，可按壓力的大小分為低壓泵、中壓泵和高壓泵；也可按流量是否可調(diào)節(jié)分為定量泵和變量泵；還可按泵的結(jié)構(gòu)分為齒輪泵、葉片泵和柱塞泵，其中，齒輪泵和葉片泵多用于中、低壓系統(tǒng)，柱塞泵多用于高壓系統(tǒng)。學(xué)習(xí)參考資料（1）齒輪泵。齒輪泵按結(jié)構(gòu)形式可分為外嚙合和內(nèi)嚙合兩種，內(nèi)嚙合齒輪泵應(yīng)用較少，故我們只介紹外嚙合齒輪泵。外嚙合齒輪泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，易制造，成本低，對(duì)油液污染不敏感，工作可靠，維護(hù)方便，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于各種低壓系統(tǒng)中。隨著齒輪泵在結(jié)構(gòu)上的不斷完善，中、高壓齒輪泵的應(yīng)用逐漸增多。目前，高壓齒輪泵的工作壓力可達(dá)14MPa～21MPa。齒輪泵的工作原理如圖1-5所示。齒輪泵的左側(cè)為吸油腔，相互嚙合的輪齒逐漸脫開，密封工作腔的容積逐漸增大，形成部分真空，油箱中的油液被吸進(jìn)來(lái)。齒輪泵的右側(cè)為壓油區(qū)，由于輪齒逐漸嚙合，密封工作腔的容積不斷減小，油液便被擠出去。學(xué)習(xí)參考資料（2）葉片泵。1）單作用葉片泵。單作用葉片泵的工作原理如圖1-6所示。單作用葉片泵由轉(zhuǎn)子、定子、葉片以及端蓋組成，轉(zhuǎn)子與定子偏心安裝。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，葉片在油壓和離心力的作用下沿轉(zhuǎn)子槽向外滑出，頂在定子上，與前后端蓋形成密閉容腔。當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，右側(cè)容腔逐漸增大，形成吸油腔，左側(cè)容腔逐漸減小，形成壓油腔。轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，即完成一次吸油和壓油，因此稱為單作用葉片泵。1—轉(zhuǎn)子；2—定子；3—葉片學(xué)習(xí)參考資料改變轉(zhuǎn)子與定子的偏心量即可改變泵的流量，偏心量越大，泵的流量越大，幾乎同心時(shí)的流量接近零。因此單作用葉片泵大多為變量泵。葉片泵的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，壓力脈動(dòng)小，噪聲小，結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，流量大。其缺點(diǎn)也比較明顯，包括對(duì)油液要求高，如油液中有雜質(zhì)，則葉片容易卡死；與齒輪泵相比結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。葉片泵廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造領(lǐng)域的專用機(jī)床、自動(dòng)線等中、低壓液壓系統(tǒng)中。使用葉片泵時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：①油液黏度要合適，轉(zhuǎn)速不能太低，500～1500rpm為宜。②保持油液清潔。③通常只能單向旋轉(zhuǎn)，如果旋轉(zhuǎn)方向錯(cuò)誤，會(huì)導(dǎo)致葉片折斷。學(xué)習(xí)參考資料2）雙作用葉片泵。雙作用葉片泵的工作原理和使用場(chǎng)合與單作用葉片泵相似，其工作原理如圖1-7所示。定子內(nèi)表面為近似橢圓形，定子與轉(zhuǎn)子同軸安裝，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一圈，完成兩次吸油和壓油。由于其吸油區(qū)與壓油區(qū)對(duì)稱，因此無(wú)徑向不平衡力。學(xué)習(xí)參考資料（3）柱塞泵。柱塞泵是液壓系統(tǒng)的一個(gè)重要裝置，通過(guò)柱塞在缸體中往復(fù)運(yùn)動(dòng)，使密封工作容腔的容積發(fā)生變化來(lái)實(shí)現(xiàn)吸油和壓油。柱塞泵具有額定壓力高、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高和流量調(diào)節(jié)方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于高壓、大流量和流量需要調(diào)節(jié)的場(chǎng)合，如液壓機(jī)、工程機(jī)械和船舶中。柱塞泵分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩種具有代表性的結(jié)構(gòu)形式。軸向柱塞泵如圖1-8所示，利用與傳動(dòng)軸平行的柱塞在柱塞孔內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的容積變化進(jìn)行工作。由于柱塞和柱塞孔都是圓形零件，加工時(shí)可以達(dá)到很高的配合精度，因此具有容積效率高、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、流量均勻性好、噪聲低、工作壓力高等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)油液污染較敏感，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，造價(jià)較高。學(xué)習(xí)參考資料徑向柱塞泵是活塞或柱塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)方向與驅(qū)動(dòng)軸垂直的柱塞泵，如圖1-9所示。驅(qū)動(dòng)扭矩由驅(qū)動(dòng)軸通過(guò)十字聯(lián)軸器傳遞給星形的液壓缸體轉(zhuǎn)子，定子不受其他橫向作用力。轉(zhuǎn)子裝在配流軸上，位于轉(zhuǎn)子中的徑向布置的柱塞通過(guò)靜壓平衡的滑靴緊貼著偏心行程定子。柱塞與滑靴球鉸相連并通過(guò)卡簧鎖定。兩個(gè)保持環(huán)將滑靴卡在行程定子上。泵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，柱塞和滑靴依靠離心力和液壓力壓在定子內(nèi)表面上。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，由于定子的偏心作用，柱塞將做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，它的行程是定子偏心距的2倍。定子的偏心距可通過(guò)泵體上的徑向位置相對(duì)的兩個(gè)柱塞來(lái)調(diào)節(jié)。油液通過(guò)泵體和配流軸上的流道進(jìn)出，并由配流軸上的吸油口控制，泵體內(nèi)產(chǎn)生的液壓力被靜壓平衡的表面所吸收。摩擦副的靜壓平衡采取過(guò)平衡壓力補(bǔ)償?shù)姆椒?，?gòu)成開環(huán)控制。驅(qū)動(dòng)軸的軸承只起支承作用，不受其他外力影響。學(xué)習(xí)參考資料三、溢流閥1.溢流閥的工作原理溢流閥可依靠閥芯的調(diào)節(jié)作用使閥的進(jìn)口壓力不超過(guò)或保持調(diào)節(jié)值，從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓、調(diào)壓或限壓。溢流閥按其結(jié)構(gòu)原理可分為直動(dòng)式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥兩類。直動(dòng)式溢流閥用于低壓系統(tǒng)，先導(dǎo)式溢流閥用于中、高壓系統(tǒng)。直動(dòng)式溢流閥的結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)如圖1-10所示，閥芯在調(diào)壓彈簧的作用下壓在閥座上，P口進(jìn)油，當(dāng)液壓力小于彈簧力時(shí)，閥口關(guān)閉；當(dāng)液壓力大于彈簧力時(shí)，閥口打開，液壓油從T口流回油箱，從而保證進(jìn)口壓力基本恒定。調(diào)節(jié)手輪即可改變彈簧的預(yù)壓力，即調(diào)整溢流閥的壓力。學(xué)習(xí)參考資料2.溢流閥的應(yīng)用根據(jù)溢流閥在液壓系統(tǒng)中所起的作用，溢流閥可作定壓閥、安全閥、卸荷閥和背壓閥使用。（1）用作定壓閥，閥芯常開，如圖1-11（a）所示的溢流閥1。（2）用作安全閥，閥芯常閉，如圖1-11（b）所示。（3）用作卸荷閥，如圖1-11（c）所示。（4）用作背壓閥，如圖1-11（a）所示的溢流閥2，將其接在回油路上可對(duì)回油產(chǎn)生阻力，即形成背壓，利用背壓可提高執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。學(xué)習(xí)參考資料四、流量控制閥——節(jié)流閥流量控制閥是靠改變閥口通流截面面積的大小來(lái)控制流量，達(dá)到調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的目的。常用的流量控制閥有節(jié)流閥和調(diào)速閥。節(jié)流閥的結(jié)構(gòu)及圖形符號(hào)如圖1-12所示，壓力油從進(jìn)油口P1流入，經(jīng)節(jié)流口從P2流出。節(jié)流口的形式為軸向三角槽式。調(diào)節(jié)手輪可使閥芯軸向移動(dòng)，改變節(jié)流口的通流截面面積，從而調(diào)節(jié)流量。學(xué)習(xí)參考資料節(jié)流閥具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、使用方便、成本低的優(yōu)點(diǎn)。但負(fù)載和溫度的變化對(duì)流量穩(wěn)定性的影響較大，因此只適用于負(fù)載和溫度變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定性要求不高的液壓系統(tǒng)。學(xué)習(xí)參考資料五、液壓缸液壓缸按其作用方式不同可分為單作用式和雙作用式兩種，如圖1-13所示。單作用液