液壓傳動(dòng)概述.doc

單元一液壓傳動(dòng)概述 學(xué)習(xí)要求1.了解液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況2.理解液壓傳動(dòng)的工作原理3.重點(diǎn)掌握液壓系統(tǒng)的組成及各個(gè)部分的功用4.掌握液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)重點(diǎn)、難點(diǎn)本章重點(diǎn)內(nèi)容:1.液壓傳動(dòng)的工作原理2.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成在重點(diǎn)內(nèi)容中，液壓傳動(dòng)的工作原理是重中之重，其它是該內(nèi)容的延伸和深化。本章的難點(diǎn):液壓傳動(dòng)的工作原理第一節(jié) 液壓傳動(dòng)的工作原理及組成 流體傳動(dòng)是以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制傳動(dòng)。它包括液壓傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)均是以液體作為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式。液壓傳動(dòng)主要是以液體作為工作介質(zhì)，利用液體的壓力能來(lái)傳遞能量液力傳動(dòng)主要是利用液體的動(dòng)能來(lái)傳遞能量液壓技術(shù)的發(fā)展17世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓傳遞原理18世紀(jì)末英國(guó)制成第一臺(tái)水壓機(jī)19世紀(jì)炮塔轉(zhuǎn)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(yīng)快）戰(zhàn)后轉(zhuǎn)向民用機(jī)械、工程、農(nóng)業(yè)、汽車20世紀(jì)60年代后發(fā)展為一門完整的自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)在國(guó)外95%工程機(jī)械、90%數(shù)控加工中心、95%以上的自動(dòng)線采用液壓傳動(dòng)。采用液壓傳動(dòng)的程度成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)水平的重要標(biāo)志一、液壓傳動(dòng)的工作原理 簡(jiǎn)單機(jī)床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過(guò)程，就是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)工作原理的真實(shí)寫照。下面以機(jī)床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和液壓千斤頂為例來(lái)說(shuō)明液壓傳動(dòng)的工作原理 實(shí)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(dòng)液壓泵。工作原理： （1）如提起手柄使小活塞向上移動(dòng)，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(guò)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(guān)閉，單向閥7打開，小缸體下腔的油液經(jīng)管道6輸入大缸體9的下腔，迫使大活塞8向上移動(dòng)，頂起重物。（3）再次提起手柄吸油時(shí)，舉升缸的下腔的壓力油將力圖倒流入手動(dòng)泵內(nèi)，但此時(shí)單向閥7自動(dòng)關(guān)閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會(huì)自行下落。不斷地往復(fù)扳動(dòng)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(guò)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(dòng)，回到原始位置。對(duì)液壓傳動(dòng)工作過(guò)程的分析結(jié)論： 1.力的傳遞遵循帕斯卡原理運(yùn)動(dòng)的傳遞遵照容積變化相等的原則壓力和流量是液壓傳動(dòng)中的兩個(gè)最基本的參數(shù)；2.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力取決于負(fù)載；3.液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度取決于流量；4.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；5.傳動(dòng)過(guò)程中必須經(jīng)過(guò)兩次能量轉(zhuǎn)換實(shí)例 2、機(jī)床工作臺(tái) 工作原理： （1）如圖1-2，液壓泵4在電動(dòng)機(jī)（圖中未畫出）的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，油液由油箱1經(jīng)過(guò)濾器2被吸入液壓泵，又液壓泵輸入的壓力油通過(guò)手動(dòng)換向閥11，節(jié)流閥13、換向閥15進(jìn)入液壓缸18的左腔，推動(dòng)活塞17和工作臺(tái)19向右移動(dòng)，液壓缸18右腔的油液經(jīng)換向閥15排回油箱。 以上是換向閥15轉(zhuǎn)換成 如圖1-2（a）的位置（2）如果將換向閥15轉(zhuǎn)換成 如圖1-2（b）的位置，則壓力油進(jìn)入液壓缸18的右腔，推動(dòng)活塞17和工作臺(tái)19向左移動(dòng)，液壓缸18左腔的油液經(jīng)換向閥15排回油箱。工作臺(tái)19的移動(dòng)速度由節(jié)流閥13來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)節(jié)流閥開大時(shí)，進(jìn)入液壓缸18的油液增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時(shí)，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減小。液壓泵4輸出的壓力油除了進(jìn)入節(jié)流閥13以外，其余的打開溢流閥7流回油箱。（3）手動(dòng)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(jīng)手動(dòng)換向閥9流回油箱，這時(shí)工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，液壓系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。對(duì)液壓傳動(dòng)工作過(guò)程的分析結(jié)論： 1.液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量傳遞的一種傳動(dòng)形式，通過(guò)能量轉(zhuǎn)換裝置（液壓泵），將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓力能，然后通過(guò)封閉管道、控制元件等，由另一能量裝置（液壓缸、液壓馬達(dá)）將液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的直線或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng);2.工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下工作的，傳動(dòng)和控制難以分開;3.液壓系統(tǒng)的壓力是靠液壓泵對(duì)液壓油的推動(dòng)與負(fù)載對(duì)油的阻尼所憋出來(lái)的；4.工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向由換向閥控制工作臺(tái)的速度大小是由節(jié)流閥控制；5.泵輸出的多余油液經(jīng)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(dòng)過(guò)程中經(jīng)過(guò)兩次能量轉(zhuǎn)換。二、液壓傳動(dòng)的系統(tǒng)組成 從以上兩個(gè)液壓系統(tǒng)可以看到，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成部分有以下五個(gè)方面：1.能源裝置將機(jī)械能轉(zhuǎn)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(gè)系統(tǒng)能夠動(dòng)作起來(lái)。2. 執(zhí)行裝置將油液的壓力能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，并對(duì)外做功。如液壓缸、液壓馬達(dá)。3.控制調(diào)節(jié)裝置控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和流動(dòng)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(xiàng)以外的其他裝置。如過(guò)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(zhì)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(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)圖1-2所示的液壓系統(tǒng)圖是一種半結(jié)構(gòu)式的工作原理圖。它直觀性強(qiáng)，容易理解，但難于繪制。在實(shí)際工作中，除少數(shù)特殊情況外，一般都采用國(guó)標(biāo)GB/T786.193所規(guī)定的液壓與氣動(dòng)圖形符號(hào)（參看附錄）來(lái)繪制，如圖1-3所示。使用圖形符號(hào)既便于繪制，又可使液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單明了。說(shuō)明 1.圖形符號(hào)表示元件的功能2.不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)3.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；4.只反映靜止位置或初始位置的工作狀態(tài)，不反映其過(guò)渡過(guò)程。圖1-2第二節(jié) 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用 一、液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn) 1、主要優(yōu)點(diǎn) （1）在同等功率情況下，液壓執(zhí)行元件體積小、 重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。例如同功率液壓馬達(dá)的重量約只有電動(dòng)機(jī)的1/6左右。（2）液壓傳動(dòng)的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來(lái)布置；（3）液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕、慣性小、反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向；（4）操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍達(dá)2000：1），它還可以在運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速；（5）一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)；（6）容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)、回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；（7）既易實(shí)現(xiàn)機(jī)械的自動(dòng)化，又易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制甚至計(jì)算機(jī)控制后，可實(shí)現(xiàn)大負(fù)載、高精度、遠(yuǎn)程自動(dòng)控制；（8）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。2、主要缺點(diǎn) （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）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(dòng)的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，泄漏不僅污染場(chǎng)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(jià)高，且對(duì)油液的污染比較敏感；（5）液壓傳動(dòng)需要有單獨(dú)的能源（例液壓泵站），液壓能不能像電能那樣從遠(yuǎn)處傳來(lái)；（6）液壓傳動(dòng)裝置出現(xiàn)故障時(shí)不易追查原因，不易迅速排除?？偟恼f(shuō)來(lái)，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)最突出的是，它的一些缺點(diǎn)有的現(xiàn)已大為改善，有的將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而進(jìn)一步得到克服。二、液壓傳動(dòng)的應(yīng)用 在工業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)部門應(yīng)用液壓傳動(dòng)技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)不盡相同。例如，工程機(jī)械、礦山機(jī)械、壓力機(jī)械和航空工業(yè)中采用液壓傳動(dòng)的主要原因是取結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、輸出功率大；機(jī)床上采用液壓傳動(dòng)是取其能在工作過(guò)程中方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，易于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。表1-1是液壓傳動(dòng)在各行業(yè)中的應(yīng)用例。表1-1 液壓傳動(dòng)在各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用行業(yè)名稱應(yīng)用場(chǎng)合舉例機(jī)床工業(yè)磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機(jī)、自動(dòng)機(jī)床、組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等工程機(jī)械挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)等汽車工業(yè)自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車等農(nóng)業(yè)機(jī)械聯(lián)合收割機(jī)的控制系統(tǒng)、拖拉機(jī)的懸掛系統(tǒng)等輕工機(jī)械打包機(jī)、注塑機(jī)、校直機(jī)、橡膠硫化機(jī)、造紙機(jī)等冶金機(jī)械電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機(jī)控制系統(tǒng)等起重運(yùn)輸機(jī)械起重機(jī)、叉車、裝卸機(jī)械、液壓千斤頂?shù)鹊V山機(jī)械開采機(jī)、提升機(jī)、液壓支架、采煤機(jī)等建筑機(jī)械打樁機(jī)、平地機(jī)等船舶港口機(jī)械起貨機(jī)、錨機(jī)、舵機(jī)等鑄造機(jī)械砂型壓實(shí)機(jī)、加料機(jī)、壓鑄機(jī)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(jié)構(gòu)尺寸大功率是為了解決大慣量與重負(fù)載的拖動(dòng)問(wèn)題。3.理論解析與特性補(bǔ)償：用計(jì)算機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，對(duì)大慣量非線性及外干擾等問(wèn)題進(jìn)行特性補(bǔ)償與近代控制策略研究4.同微機(jī)的結(jié)合目前液壓控制已從模擬控制轉(zhuǎn)為以微機(jī)控制為主如電液比例控制閥數(shù)字閥等液壓數(shù)字技術(shù)。第1章例題分析例1：圖11是液壓千斤頂?shù)膫鲃?dòng)系統(tǒng)圖，試說(shuō)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(dāng)抬起手柄5時(shí)：活塞6向上運(yùn)動(dòng)，缸7容積增大形成真空，單向閥3關(guān)閉，缸7通過(guò)單向閥8從油箱吸油。當(dāng)壓下手柄5時(shí)：活塞6向下運(yùn)動(dòng)，單向閥8關(guān)閉，缸7中的油液通過(guò)單向閥3進(jìn)入缸2推動(dòng)活塞1向上運(yùn)動(dòng)，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(jìn)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(huì)落下來(lái)。需要放下重物時(shí)：打開截至閥4，缸2中的油液流回油箱，重物放下來(lái)，放下來(lái)后關(guān)閉截止閥4，待下次需要放油時(shí)打開。單元一 小結(jié) 液壓傳動(dòng)是以封閉容積中的液體來(lái)傳遞力和運(yùn)動(dòng)的。再傳遞力時(shí)，利用了流體力學(xué)中的帕斯卡原理；而在傳遞運(yùn)動(dòng)時(shí)，則利