液壓傳動(dòng)第一部分緒論-2014版

1、 液壓與氣壓傳動(dòng)液壓與氣壓傳動(dòng)液壓與氣壓傳動(dòng)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(dòng)學(xué) 期：2014年 秋上課地點(diǎn)：上課地點(diǎn)：5-A312教室上課時(shí)間：周四上課時(shí)間：周四3-5節(jié)節(jié)答疑地點(diǎn)：答疑地點(diǎn)：信機(jī)學(xué)院辦公樓307室答疑時(shí)間：答疑時(shí)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(jī)學(xué)院辦公樓307室辦公電話：57122373郵箱地址：微信（QQ號(hào)）：59568135教育背景：1998年，華北電力大學(xué)學(xué)士（機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化）； 20

2、02年，太原理工大學(xué)碩士（機(jī)電一體化）； 2012年，同濟(jì)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(shí)現(xiàn)和控制） 無(wú)人駕駛（車輛動(dòng)力學(xué)控制）個(gè)人愛(ài)好：看電影、聽(tīng)歌、讀書 什么是大學(xué)學(xué)習(xí)4知識(shí)知識(shí)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(jì)劃計(jì)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(dòng)技術(shù)是基礎(chǔ)工業(yè)技術(shù)之一，是衡量一個(gè)國(guó)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(dòng)技術(shù)的基本概念、方法和知識(shí)體系，并具有初步的分析和計(jì)算能力，為進(jìn)一步的深入學(xué)習(xí)和應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)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(jì)簡(jiǎn)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(diǎn)及應(yīng)用；n了解液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)理論和計(jì)算方法；n了解液壓傳動(dòng)技術(shù)在汽車上的應(yīng)用；課程進(jìn)度1、緒論 3學(xué)時(shí)2、傳動(dòng)介質(zhì)的性能 3學(xué)時(shí)3、動(dòng)力元件及其選用 3學(xué)時(shí)4、執(zhí)行元件及其選用 3學(xué)時(shí)5、液壓回路的控制 9學(xué)時(shí)6、液壓回路的設(shè)計(jì)與分析 3學(xué)時(shí)7、流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 3學(xué)時(shí)學(xué)習(xí)建議n理論與實(shí)踐并重n具體方法： 1）重視實(shí)驗(yàn)教學(xué) 2）注意知識(shí)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(dòng)（第4版）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011 。2）徐福玲，陳耀明.液壓與氣壓傳動(dòng)（第3版）.北京：機(jī)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(jī)說(shuō)明本課程的總成績(jī)=出勤成績(jī)（10%）+ 實(shí)驗(yàn)成績(jī)（20%）+ 平時(shí)作業(yè)（10%）+ 期末考試（60%）緒論提綱n液壓傳動(dòng)的發(fā)展概述n液壓傳動(dòng)的基本原理及分析n液壓系統(tǒng)的基本組成n液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)n液壓傳動(dòng)的技術(shù)動(dòng)態(tài)n氣壓傳動(dòng)的基本概念及其與液壓傳動(dòng)的區(qū)別液壓傳動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)發(fā)展概述n液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)稱為流體傳動(dòng)，是根據(jù)17世紀(jì)帕斯卡提出的液體靜壓力傳動(dòng)原理而發(fā)展起來(lái)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(dòng)技術(shù)水平的高低已成為一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展水平

5、的重要標(biāo)志。液壓傳動(dòng)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(shí)傳到液體各點(diǎn)” 帕斯卡(1623-1662)（Pascal，Blaise），法國(guó)數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、近代概率論的奠基者。他提出一個(gè)關(guān)于液體壓力的定律，后人稱為帕斯卡定律。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展概述n1795年 英國(guó)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(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。1905年將工作介質(zhì)水改為油，性能進(jìn)一步得到改善。液壓傳動(dòng)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(kāi)始進(jìn)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(jìn)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(dòng)系統(tǒng)發(fā)展概述 20世紀(jì)初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行了理論研究，并將其應(yīng)用于液力傳動(dòng)(液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等)的研究，推動(dòng)了這個(gè)方面的發(fā)展。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展概述n第二次世界大戰(zhàn)(1941-1945)期間，在美國(guó)機(jī)床中有30%應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國(guó)家晚了近 20 多年。但在1955 年以后，日本的液壓傳動(dòng)技術(shù)迅速發(fā)展，1956 年成立了“液壓工業(yè)會(huì)”。20多年以后，日本液壓傳動(dòng)

7、技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展概述n液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，因此它的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)領(lǐng)域、行走機(jī)械、鋼鐵工業(yè)、土木水利工程、發(fā)電廠渦輪機(jī)、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(cè)量浮標(biāo)、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等；液壓傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展概述當(dāng)今世界知名液壓氣動(dòng)廠商：德國(guó)德國(guó)：費(fèi)斯托FESTO、寶德（BURKERT）、力士樂(lè)（REXROTH）、GSR高壓電磁閥 日本日本：CKD、SMC、太陽(yáng)鐵工(TAIYO)、小金井(KOGANEI)、住友（SUMITOMO） 美國(guó)美國(guó)：霍尼韋爾HONEYWELL、MAC氣動(dòng)、ROSS氣動(dòng)元件、ASCO氣動(dòng)、ACE 氣動(dòng)、CPC氣動(dòng) 液壓傳

8、動(dòng)系統(tǒng)發(fā)展概述韓國(guó)韓國(guó)：韓國(guó)PMC公司、韓國(guó)YSC氣動(dòng)、SANG-A接頭、軟管 英國(guó)英國(guó)：諾冠NORGREN氣動(dòng)、斯派莎克SPIRAXSARCO、歐陸 法國(guó)法國(guó)：樂(lè)可利(LEGRIS)接頭、軟管、閥門等 臺(tái)灣臺(tái)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(dòng)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(dòng)的基本原理n液壓傳動(dòng)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(lái)實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換和動(dòng)

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(jī)械傳動(dòng)中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動(dòng)元件相類似。 重要基本概念一：“工作壓力取決于負(fù)載”，而與流入的液體多少無(wú)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(jìn)入缸體的流量q，則活塞運(yùn)動(dòng)速度為： 定義： 為流量，指單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某一截面積為A的流體體積。1 12 2q AvAv兩活塞間運(yùn)動(dòng)關(guān)系的討論2112AAhh(0-2)thAthA22112112AAvv(0-3)結(jié)論：活塞的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)速度速度v取決于取決于進(jìn)入液壓缸（馬達(dá)）的流量流量q，而與液體壓力p大小無(wú)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(dòng)中最基本、最重要的兩個(gè)參數(shù)，它們相當(dāng)于機(jī)械傳動(dòng)中的力和速度，它們的乘積即為功率。 n液壓與氣壓傳動(dòng)是以流體的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)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(dòng)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(dòng)系統(tǒng)實(shí)例（視頻）圖1-2 機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)1-油箱2-過(guò)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(tái)圖1-2 機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)各部分及作用動(dòng)力裝置：液壓泵，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。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)各部分及作用執(zhí)行裝置：液壓缸、液壓馬達(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)行直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 液壓傳動(dòng)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(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。 液壓傳動(dòng)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(guò)濾器和壓力計(jì)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)各部分及作用傳動(dòng)介質(zhì)：液壓油，作用是在系統(tǒng)中傳遞能量。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的總體工作過(guò)程n先通過(guò)動(dòng)力元件（液壓泵）將原動(dòng)機(jī)（如電動(dòng)機(jī)）輸入的機(jī)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(jī)械能以驅(qū)動(dòng)工作部件工作。 原動(dòng)機(jī)機(jī)械能 液 壓泵管路及控制調(diào)節(jié)裝置壓力能液壓馬達(dá)(缸)壓力能機(jī)械能 液壓

13、傳動(dòng)系統(tǒng)液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)n液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn) （1）體積小、重量輕，例如同功率液壓馬達(dá)的重量只有電動(dòng)機(jī)的1020%。因此慣性力較小，當(dāng)突然過(guò)載或停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊； （2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，并可實(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）。 （3）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換； 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)（4）容易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。（5）液壓泵和液壓馬達(dá)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(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤(rùn)滑，磨損小，使用壽命長(zhǎng)； 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)n液壓傳動(dòng)的

14、缺點(diǎn) （1）液壓傳動(dòng)在能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程中，存在壓力損失和泄漏，故系統(tǒng)效率較低。（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。故液壓傳動(dòng)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(dòng)對(duì)維護(hù)的要求高，工作油要始終保持清潔；（4）對(duì)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(dòng)技術(shù)動(dòng)態(tài)n 隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)及新工藝、新材料的發(fā)展和應(yīng)用，液壓傳動(dòng)技術(shù)也在不斷創(chuàng)新。液壓傳動(dòng)技術(shù)已成為工業(yè)機(jī)械、工程建筑機(jī)械及國(guó)防尖端產(chǎn)品不可缺少的重要技術(shù)。 當(dāng)前液壓傳動(dòng)技術(shù)正向著自動(dòng)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(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)競(jìng)爭(zhēng)能力。 液壓現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、自動(dòng)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(dòng)技術(shù)目前發(fā)展的熱點(diǎn)。液壓與氣壓傳動(dòng)的比較n氣壓傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)一樣都是借助于密封容積的變化，利用流體的壓力能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換來(lái)傳遞能量的。n氣壓傳動(dòng)壓縮空氣 液壓傳動(dòng)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(dòng)力不大，運(yùn)動(dòng)也不如液壓傳動(dòng)平穩(wěn)，但空氣粘性小，傳遞過(guò)程中阻力小、速度快、反應(yīng)靈敏，可用于遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)和控制。 液壓油近似認(rèn)為不可壓縮，故傳遞動(dòng)力大，運(yùn)