關(guān)于《液壓傳動(dòng)及控制》

關(guān)于《液壓傳動(dòng)及控制》

課程性質(zhì):專業(yè)基礎(chǔ)課課程特點(diǎn):理論與實(shí)際應(yīng)用并重評(píng)價(jià)指標(biāo):期末70%

平時(shí)30%

(出勤、作業(yè)、課堂提問等)教材：（機(jī)床）液壓傳動(dòng)

習(xí)題：教材科領(lǐng)，復(fù)印教學(xué)內(nèi)容概述工作介質(zhì)—液壓油流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓元件基本回路典型系統(tǒng)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)第一章緒論液壓傳動(dòng)發(fā)展概況—?dú)v史與現(xiàn)狀液壓傳動(dòng)工作原理及其組成液壓傳動(dòng)的控制方式液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)—優(yōu)缺點(diǎn)

液壓傳動(dòng)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用1.1歷史與現(xiàn)狀17世紀(jì)帕斯卡提出靜壓傳遞原理二次大戰(zhàn)中電液伺服控制的出現(xiàn)機(jī)電液一體化廣泛應(yīng)用—標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化，具有通用性和互換性電液換向—電液比例—電液伺服—數(shù)字控制知識(shí)點(diǎn)：基本概念液壓傳動(dòng)是借助于密封容積的變化，利用液體的壓力能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換來傳遞能量的

壓力和流量是液壓傳動(dòng)中兩個(gè)最重要的參數(shù)。壓力取決于負(fù)載；流量決定執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度

研究對(duì)象研究以液體為傳動(dòng)介質(zhì)通過壓力分配與傳遞來實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械傳動(dòng)和自動(dòng)控制的學(xué)科

元件回路系統(tǒng)介質(zhì)動(dòng)力信息液壓傳動(dòng)的基本原理

1.力比關(guān)系帕斯卡原理“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)”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關(guān)

思考：1.若空載，即W=0，則p=？

2.千斤頂?shù)墓ぷ髟砗推渌鼈鲃?dòng)方式的比較?2.運(yùn)動(dòng)關(guān)系

A1h1=A2h2活塞的運(yùn)動(dòng)速度和活塞的作用面積成反比

流量q(Ah/t):單位時(shí)間內(nèi)流過某一截面積為A的流體體積q=Avq=A1v1=A2v2

(連續(xù)性方程)

若已知進(jìn)入缸體的流量q，則活塞運(yùn)動(dòng)速度為：重要基本概念二：“活塞的運(yùn)動(dòng)速度v取決于進(jìn)入液壓（氣壓）缸（馬達(dá)）的流量q，而與液體壓力p大小無關(guān)”?守恒3.功率關(guān)系

F1v1=Wv2

P=pA1v1=pA2v2=pq

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

液壓傳動(dòng)是以液體的壓力能來傳遞動(dòng)力的

1.2液壓傳動(dòng)的工作原理及其組成圖1-1、1-2機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)液壓傳動(dòng)的工作原理先通過動(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)工作部件以液體為介質(zhì)、以液體壓力為動(dòng)力、始終處于受控制狀態(tài)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成動(dòng)力元件：液壓泵，其功能是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，為系統(tǒng)提供動(dòng)力

執(zhí)行元件：液壓缸、液壓馬達(dá)，功能是將液體的壓力能轉(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)

控制元件：壓力、流量和方向控制閥，作用是控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中液體的壓力、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)方向輔助元件：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、過濾器和壓力表等1.3液壓傳動(dòng)的控制方式按操縱方式—手動(dòng)與自動(dòng)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的動(dòng)作或狀態(tài)按系統(tǒng)形式—開環(huán)與閉環(huán)輸出對(duì)輸入有無影響（反饋）1.4液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)—優(yōu)缺點(diǎn)功率-重量比大、功率大運(yùn)行平穩(wěn)、速度快、響應(yīng)快調(diào)速范圍大控制方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)設(shè)計(jì)、制造、使用方便直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)特別方便缺點(diǎn)有泄漏，污染環(huán)境效率低，能耗大元件精度高，價(jià)格貴要求有單獨(dú)的油源對(duì)溫度變化比較敏感—油溫不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比出現(xiàn)故障時(shí)不易1.5液壓傳動(dòng)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用不同的功率—中、大功率不同的精度—換向/比例/伺服不同的控制參數(shù)—位移、力、速度等不同的控制方式—手動(dòng)/自動(dòng)，開環(huán)/閉環(huán)不同的結(jié)構(gòu)形式—單/多執(zhí)行器不同的使用環(huán)境—室內(nèi)/室外第二章液壓油液液壓油液的特性與選擇液壓油液的污染及其控制2.1液壓油液的特性與選擇液壓油液的種類與特性液壓油液的主要物理性質(zhì)

液壓油液的要求與選擇

液壓油液的種類與特性石油型機(jī)械油、汽輪機(jī)油、普通液壓油、專用液壓油（抗磨液壓油最常用）難燃型乳化型、合成型液壓油液的主要物理性質(zhì)（1）密度ρ：?jiǎn)挝惑w積液體的質(zhì)量

式中m：液體的質(zhì)量(kg)；

V：液體的體積（m3）；

ρ=900kg/m3

液壓油液的主要物理性質(zhì)（2）可壓縮性：液體受壓力作用而發(fā)生體積變化的性質(zhì)?？捎皿w積壓縮系數(shù)κ或體積彈性模量K表示體積壓縮系數(shù)κ：?jiǎn)挝粔毫ψ兓鸬捏w積相對(duì)變化量，（m2/N）

式中V：液體加壓前的體積（m3）；

△V：加壓后液體體積變化量（m3）；△p：液體壓力變化量（N/m2）；體積彈性模量K（N/m2）：液體體積壓縮系數(shù)κ的倒數(shù)

計(jì)算時(shí)常取K=7×108N/m2

（700MPa）液壓油液的主要物理性質(zhì)（3）液體的粘性：

液體在流動(dòng)（或有流動(dòng)傾向）時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性

靜止液體則不顯示粘性

液體的粘度：

液體粘性的大小可用粘度來衡量。

粘度是液體的根本特性，也是選擇液壓油的最重要指標(biāo)常用的粘度有三種不同單位：即動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度）μ

牛頓內(nèi)摩擦定律式中μ:稱為動(dòng)力粘度系數(shù)（Pa·s）

τ:單位面積上的摩擦力（即剪切應(yīng)力）

:速度梯度，即液層間速度對(duì)液層距離的變化率物理意義：當(dāng)速度梯度為1時(shí)接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力

法定計(jì)量單位：帕·秒（Pa·s）運(yùn)動(dòng)粘度ν

定義：動(dòng)力粘度μ與密度ρ之比

ν=μ/ρ法定計(jì)量單位：m2/s

由于ν的單位中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素，故稱為運(yùn)動(dòng)粘度。液壓油的粘度等級(jí)就是以其40oC時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的某一平均值來表示，如L-HM32液壓油的粘度等級(jí)為32，則40oC時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為32mm2/s相對(duì)粘度（恩氏粘度oΕ）

恩氏粘度：它表示200mL被測(cè)液體在toC時(shí)，通過恩氏粘度計(jì)小孔（ф=2.8mm）流出所需的時(shí)間t1，與同體積20oC的蒸餾水通過同樣小孔流出所需時(shí)間t2之比值工業(yè)上常用20oC、50oC和100oC作為測(cè)定恩氏粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，分別以oΕ20、oΕ50、oΕ100表示恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度（m2/s）的換算關(guān)系：

ν=（7.31oΕ-6.31/oΕ)×10-6

oΕ<0.929時(shí)，ν<0粘溫特性

定義：粘度隨溫度變化的特性

液壓油的要求與選擇液壓油的要求

合適的粘度、潤滑性好、清潔、對(duì)金屬和密封兼有良好的相容性、良好的穩(wěn)定性

液壓油的選擇：工作壓力的高低環(huán)境溫度工作部件運(yùn)動(dòng)速度的高低2.2液壓油液的污染及其控制油液本身被其它物質(zhì)污染污染物的種類與危害污染的原因污染的測(cè)定污染等級(jí)污染控制污染物的種類與危害固體顆粒—磨損、堵塞閥口、濾油器等水—加速油的氧化，產(chǎn)生膠質(zhì)，堵塞空氣—降低彈性模量，引起氣蝕化學(xué)物質(zhì)—使金屬氧化微生物—使油液變質(zhì)降低潤滑性污染的原因內(nèi)部產(chǎn)生

裝配前徹底清洗，去除毛刺、切屑保證磨損顆粒順利排出外部侵入

密封、過濾污染的測(cè)定—固體顆粒測(cè)定稱重法

100mL油液真空過濾—烘干—稱重顆粒記數(shù)法

單位容積中不同尺寸范圍內(nèi)顆粒污染物的顆粒數(shù)—顯微鏡法和自動(dòng)顆粒計(jì)數(shù)法污染