機(jī)械基礎(chǔ)(中級(jí))第四章-液氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)課件

1、第四章 液氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí) 了解液壓傳動(dòng)的工作原理和應(yīng)用；理解液壓油的基本性質(zhì);掌握液體壓力、流量、功率的計(jì)算方法；了解氣壓傳動(dòng)的基本知識(shí)。第四章 液氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)目 錄第一節(jié)液壓傳動(dòng)的工作原理第二節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成第三節(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)二、液壓傳動(dòng)的應(yīng)用第四節(jié)液壓油的性質(zhì)與選用一、液壓油的物理性質(zhì)二、液壓油的選用第五節(jié)液體壓力、流量和功率的計(jì)算方法一、液體靜力學(xué)二、液體動(dòng)力學(xué)三、功率第六節(jié)氣壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)一、空氣的物理性質(zhì)二、理想氣體狀態(tài)方程復(fù)習(xí)思考題第四章 液氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié) 液壓傳動(dòng)的工作原理第一節(jié) 液壓傳動(dòng)的工作原理圖4-1 簡(jiǎn)單機(jī)床的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)

2、圖第一節(jié) 液壓傳動(dòng)的工作原理1.液壓泵的圖形符號(hào)2.換向閥的圖形符號(hào)4.節(jié)流閥的圖形符號(hào)3.溢流閥的圖形符號(hào)圖4-2 液壓元件的圖形符號(hào)a)液壓泵圖形符號(hào) b)換向閥圖形符號(hào)c)溢流閥圖形符號(hào) d)節(jié)流閥圖形符號(hào)圖4-3 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖第二節(jié) 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成1.動(dòng)力元件2.執(zhí)行元件4.輔助元件3.控制調(diào)節(jié)元件各種閥類元件，如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥等。油箱、油管、管接頭、過(guò)濾器、壓力表、流量表等。液壓缸和液壓馬達(dá)液壓泵第三節(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）液壓傳動(dòng)能方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍廣，且可在系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中調(diào)整。 2）液壓傳動(dòng)易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化及自動(dòng)化

3、。 3）液壓傳動(dòng)能使執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)十分均勻穩(wěn)定、反應(yīng)快、換向沖擊小、能快速起動(dòng)、制動(dòng)和頻繁換向。 4）液壓傳動(dòng)易實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，使用安全、可靠，液壓元件能夠自行潤(rùn)滑，故使用壽命長(zhǎng)。 5）在相同功率條件下，液壓傳動(dòng)裝置體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。 6）液壓傳動(dòng)易獲得很大的力或力矩，并且控制、調(diào)節(jié)簡(jiǎn)單，操作方便、省力。當(dāng)其與電氣控制結(jié)合，更易實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。1.優(yōu)點(diǎn)第一節(jié) 液壓傳動(dòng)的工作原理 1）液體很容易泄漏，使液壓傳動(dòng)難以保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。 2）液壓傳動(dòng)在工作過(guò)程中能量損失較大，傳動(dòng)效率較低，不宜作遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。 3）液壓系統(tǒng)混入空氣后，會(huì)產(chǎn)生爬行和噪聲等現(xiàn)象，從而影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。 4

4、）油液被污染后，機(jī)械雜質(zhì)常會(huì)堵塞小孔、縫隙，影響動(dòng)作的可靠性。 5）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化比較敏感，不宜在很高或很低的溫度條件下工作。 6）液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)，不易查找原因。2.缺點(diǎn)第一節(jié) 液壓傳動(dòng)的工作原理二、液壓傳動(dòng)的應(yīng)用 1）機(jī)床工業(yè)上主要有磨床、銑床、刨床、拉床、自動(dòng)和半自動(dòng)車床、組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床等。 2）工程機(jī)械上主要有推土機(jī)、挖掘機(jī)、裝載機(jī)、壓路機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等。 3）起重運(yùn)輸機(jī)械上主要有汽車吊、港口龍門吊、叉車、裝卸機(jī)械、傳動(dòng)帶運(yùn)輸機(jī)等。 4）礦山機(jī)械上主要有開(kāi)掘機(jī)、開(kāi)采機(jī)、破碎機(jī)、提升機(jī)、液壓支架等。 5）建筑機(jī)械上主要有打樁機(jī)、液壓千斤頂、平地機(jī)等。 6）農(nóng)業(yè)機(jī)械上主要有聯(lián)合收割機(jī)

5、、拖拉機(jī)、農(nóng)具懸架系統(tǒng)等。 7）冶金機(jī)械上主要有電爐爐頂及電極升降機(jī)、軋鋼機(jī)、壓力機(jī)等。 8）輕工機(jī)械上主要有打包機(jī)、注塑機(jī)、校直機(jī)、橡膠硫化機(jī)、造紙機(jī)等。 9）汽車工業(yè)上主要有全液壓越野車、自卸式汽車、平板車、高空作業(yè)車、汽車中的轉(zhuǎn)向器。 10）智能機(jī)械上主要有折臂式小汽車裝卸器、數(shù)字式體育鍛煉機(jī)、模擬駕駛艙、機(jī)器人等。第四節(jié) 液壓油的性質(zhì)與選用一、液壓油的物理性質(zhì)1.密度和重度/g2.粘度（1）動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度） 用表示，單位為Pas(帕秒）（2）運(yùn)動(dòng)粘度 即=/，單位為m2/s。 它與常用單位St(斯）（cm2/s)之間的關(guān)系是1m2/s=104cm2/s(St)=106mm2/s(c

6、St)（3）相對(duì)粘度3.溫度對(duì)粘度的影響當(dāng)溫度升高時(shí)，液壓油的粘度降低。第四節(jié) 液壓油的性質(zhì)與選用4.壓力對(duì)粘度的影響P=（1+0.003p）5.液體的可壓縮性液體受壓力作用而使其體積發(fā)生變化的性質(zhì)，稱為液體的可壓縮性。二、液壓油的選用 首先考慮液壓系統(tǒng)的工作壓力、周圍環(huán)境、運(yùn)動(dòng)速度，同時(shí)還應(yīng)按液壓泵所規(guī)定許可采用的液壓油。 如工作壓力高，應(yīng)選用粘度較大的液壓油；工作壓力較低時(shí)，應(yīng)選用粘度較小的液壓油。1.液壓系統(tǒng)的工作壓力2.液壓系統(tǒng)的環(huán)境條件3.液壓系統(tǒng)中工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度如液壓系統(tǒng)油溫高或環(huán)境溫度高，應(yīng)用粘度較大的液壓油。當(dāng)液壓系統(tǒng)中工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，應(yīng)用粘度較小的液壓油。第五節(jié)

7、 液壓油的性質(zhì)與選用一、液體靜力學(xué)1.液體的壓力p=F/A絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力和真空度的相對(duì)關(guān)系見(jiàn)圖4-4。2.靜壓力的傳遞帕斯卡定律圖4-5 水壓機(jī)的工作原理圖4-4 絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力及真空度 加在密閉容器中液體上的壓力，能夠等值地被液體向各個(gè)方向傳遞，這就是帕斯卡定律。第五節(jié) 液壓油的性質(zhì)與選用二、液體動(dòng)力學(xué) 液體在管道中流動(dòng)時(shí)，垂直于液體流動(dòng)方向的截面稱為通流截面。單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某通流截面的液體體積稱為流量，用qv表示。即qv=V/t1.液體的流量 假設(shè)通流截面上各點(diǎn)的流速均勻分布，流速是指液流質(zhì)點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的距離：v=sA/(tA)=qv/A2.液流的連續(xù)性 在單位時(shí)間內(nèi)管中每一

8、個(gè)通流截面的液體質(zhì)量是相等的，這就是液流的連續(xù)性原理。vA1=v2A2=vA=常量第五節(jié) 液壓油的性質(zhì)與選用三、功率功 W=Fs功率是指單位時(shí)間內(nèi)所做的功P=W/t=Fs/tFvP=pqv/60式中p壓力(MPa);qv流量(L/min);P功率(kW)。液壓泵實(shí)際需要輸入的功率pin為pin=pqv/(60)第六節(jié) 氣壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)一、空氣的物理性質(zhì)1.空氣的組成和壓力混合氣體的壓力稱為全壓，是各組成氣體壓力的總和。2.空氣的密度成分氮?dú)釴2氧氣O2氬氣Ar二氧化碳CO2其他氣體體積分?jǐn)?shù)(%)78.0320.930.9320.030.078質(zhì)量分?jǐn)?shù)(%)75.5023.101.280.04

9、50.075表4-1 干空氣的組成=m/V式中0標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下干空氣的密度，0=1.293kg/m3273+t熱力學(xué)溫度(K)；p絕對(duì)壓力(MPa)。第六節(jié) 氣壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)3.空氣的粘性表4-2 p=0.1013MPa時(shí)空氣的運(yùn)動(dòng)粘度溫度t/0102030405060708090100/(m2/s)1.32210-51.41010-51.50110-51.59410-51.68910-51.78610-51.88510-51.98610-52.08910-52.19410-52.30010-54.濕度（1）絕對(duì)濕度指每1m3的濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量x=ms/V式中ms水蒸氣的質(zhì)量(kg)；V

10、濕空氣的體積(m3)。(2)飽和絕對(duì)濕度 濕空氣中水蒸氣的分壓力達(dá)到該濕度下蒸氣飽和壓力，則此時(shí)絕對(duì)濕度為飽和絕對(duì)濕度，用xb表示xb=pb/(RsT)式中pb飽和空氣中水蒸氣的分壓力(Pa)Rs水蒸氣的氣體常數(shù)，Rs=462.05(Nm)(kgK)T熱力學(xué)溫度(K)。第六節(jié) 氣壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)(3)相對(duì)濕度 相對(duì)濕度是指濕度在總壓力不變的條件下，絕對(duì)濕度和飽和絕對(duì)濕度的比值，用表示=(x/xb)100%=(ps/pb)100%當(dāng)空氣絕對(duì)干燥時(shí)，ps=0，則 =0；當(dāng)空氣達(dá)到飽和時(shí)，ps=pb，則 =100%。二、理想氣體狀態(tài)方程 無(wú)粘性的氣體為理想氣體，理想氣體的狀態(tài)參數(shù)滿足下列關(guān)系，pV/

11、T=常數(shù)或 p/=RT式中p絕對(duì)壓力(Pa)；T熱力學(xué)溫度(K)；R氣體常數(shù)，(Nm)/(kgK)；V氣體容積(m3)；氣體密度(kg/m3)。第六節(jié) 氣壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí) 氣體在狀態(tài)變化過(guò)程中與外界無(wú)熱量交換，則這一過(guò)程為絕熱變化過(guò)程。p1V1k-p2V2k=常數(shù) 一定質(zhì)量的氣體，若在其狀態(tài)變化中，保持溫度不變，則這一過(guò)程為等溫變化過(guò)程。p1V1=p2V2=常數(shù) 一定質(zhì)量的氣體，若在其狀態(tài)變化中，保持體積不變，則這一過(guò)程為等容變化過(guò)程。p1/T1=p2/T2=常數(shù)2.等容變化過(guò)程1.等溫變化過(guò)程一定質(zhì)量的氣體，若在其狀態(tài)變化中，保持壓力不變，則這一過(guò)程為等壓變化過(guò)程。V1/T1=V2/T2=常數(shù)3.等壓變化過(guò)程4.絕熱變化過(guò)程1.液壓傳動(dòng)有哪些優(yōu)缺點(diǎn)？2.圖4-7所示液壓千斤頂?shù)闹睆絛1=40mm，活塞直徑d2=15mm，杠桿長(zhǎng)度如圖4-7所示（單位：mm），問(wèn)杠桿端點(diǎn)應(yīng)加大多大的力才能將5104N的重物