很全的《液压传动与控制》-ppt课件.ppt
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- 液压传动与控制 液压 传动 控制 ppt 课件
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1、1ppt课件 1-1 液压技术发展概况液压技术发展概况液压机械液压机械 液压传动是根据液压传动是根据1717世纪帕斯卡指出的流体世纪帕斯卡指出的流体静压力传递原理而发展起来的一门新兴技术。通常将以静压力传递原理而发展起来的一门新兴技术。通常将以液体作为工作介质,以液体的压力能来进行能量与信息液体作为工作介质,以液体的压力能来进行能量与信息传递的传动称为液压传动,采用液压传动的机械简称液传递的传动称为液压传动,采用液压传动的机械简称液压机械。压机械。我国液压技术发展概况我国液压技术发展概况 我国从我国从2020世纪对年代末期开始世纪对年代末期开始发展液压工业,特别是发展液压工业,特别是8080年
2、代到年代到9090年代,我国液压行业年代,我国液压行业的产品水平、科研开发能力和工艺装备水平都有大幅度的产品水平、科研开发能力和工艺装备水平都有大幅度提高,液压技术在各工业部门得到广泛的应用。提高,液压技术在各工业部门得到广泛的应用。2ppt课件但是与国外先进水平相比差距很大,主要表现在:但是与国外先进水平相比差距很大,主要表现在:产品水平低,品种规格少,自我开发能力薄弱成套产品水平低,品种规格少,自我开发能力薄弱成套性差,特别是对重大技术装备、重点工程的配套率严性差,特别是对重大技术装备、重点工程的配套率严重不足;产品质量不稳定,可靠性差,寿命短;重不足;产品质量不稳定,可靠性差,寿命短;一
3、些新的应用领域如航天航空,海洋工程,生物医一些新的应用领域如航天航空,海洋工程,生物医学工程,机器人,微型机械及高温、明火环境下所急学工程,机器人,微型机械及高温、明火环境下所急需的一些特殊元件,几乎处于空白。需的一些特殊元件,几乎处于空白。 液压工业已成为影响我国机械工业和扩大机电产液压工业已成为影响我国机械工业和扩大机电产品国际交往的瓶颈产业,迅速改变这种落后面貌,是品国际交往的瓶颈产业,迅速改变这种落后面貌,是我国液压技术界和工业界所面临的迫切任务。我国液压技术界和工业界所面临的迫切任务。 3ppt课件 1-2 液压传动的工作原理液压传动的工作原理(以千斤顶工作为例)(以千斤顶工作为例)
4、 F1/ A1 = F2/A2 = p F2 = p A2 = F1 A2 / A1 A1、 A2 柱塞柱塞7、4的有效工作面积的有效工作面积 F1 、F2 柱塞柱塞7、4上的作用力上的作用力结论:结论:液压系统中的压力大小液压系统中的压力大小是由外负载决定的。是由外负载决定的。 柱塞柱塞7下行所扫过的容积应该等下行所扫过的容积应该等于柱塞再上行所扫过的容积。于柱塞再上行所扫过的容积。即 A1 s1 = A2 s2s1 、s2 液压泵柱塞液压泵柱塞7和液压缸柱塞和液压缸柱塞4的位移的位移 4ppt课件上式两边同除以运动时间上式两边同除以运动时间t,得,得A1 v1 = A2 v 2 =Q 或或
5、 v 2 = A1/ A2 v1 = Q / A2 2 、1 液压泵柱塞液压泵柱塞7和液压缸柱塞和液压缸柱塞4的平均运动速度;的平均运动速度; Q 液压泵输出的平均流量,即输入液压缸的流量。液压泵输出的平均流量,即输入液压缸的流量。 结论:结论:只要连续改变泵的流量只要连续改变泵的流量q q,就可以连续地改变柱塞,就可以连续地改变柱塞运动速度,从而实现无级调速。运动速度,从而实现无级调速。 单位时间内柱塞单位时间内柱塞7 7和和4 4所做的功即功率所做的功即功率P P分别为分别为 P P1 1= = v1 F1 = p A1 Q / A1= Q p P P2 2= = v2 F2 = p A2
6、 Q / A2= Q p结论:结论:液压传动符合能量守衡及转化定律。液压传动符合能量守衡及转化定律。 5ppt课件 液压传动的基本特征:液压传动的基本特征:以液体为工作介质,靠处于以液体为工作介质,靠处于密闭容器内的液体静压力来传递力,静压力的大小取决密闭容器内的液体静压力来传递力,静压力的大小取决于负载;负载速度的传递是按液体容积变化相等的原则于负载;负载速度的传递是按液体容积变化相等的原则进行的,其速度大小取决于流量。如果忽略损失,液压进行的,其速度大小取决于流量。如果忽略损失,液压传动所传递的力与速度无关。传动所传递的力与速度无关。 1-3 液压系统的基本组成液压系统的基本组成 1. 液
7、压泵液压泵 它把机械能转变为液压能,是液压系统的它把机械能转变为液压能,是液压系统的能源装置。能源装置。 2. 执行元件执行元件 它把液压能转变为机械能,包括作直线运它把液压能转变为机械能,包括作直线运动的液压缸和作回转运动的液压马达。动的液压缸和作回转运动的液压马达。 3. . 控制元件控制元件 包括对系统中液体压力、流量和方向进包括对系统中液体压力、流量和方向进行控制和调节的压力阀、流量阀及方向阀等。行控制和调节的压力阀、流量阀及方向阀等。6ppt课件4. 辅助元件辅助元件 为保证系统正常工作所需的为保证系统正常工作所需的L L述三类元件以外述三类元件以外的装置,在系统中起到输送、贮存、加
8、热、冷却及测量等的装置,在系统中起到输送、贮存、加热、冷却及测量等作用。作用。 5. 工作介质(液压油)工作介质(液压油)利用它进行能量和信号传递利用它进行能量和信号传递液压传动系统中的能量转换和传递情况:液压传动系统中的能量转换和传递情况:7ppt课件 1-4 液压传动特点液压传动特点优点:优点:(1 1)在同等体积下,液压装置能产生出更大的动力。在同等功在同等体积下,液压装置能产生出更大的动力。在同等功率下,液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑,即:它具有大的率下,液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑,即:它具有大的功率密度或力密度,力密度在这里等于工作压力;功率密度或力密度,力密度在这里等于
9、工作压力;(2 2)液压装置容易做到对速度的无级调节,而且调速范围大,液压装置容易做到对速度的无级调节,而且调速范围大,并且对速度的调节还可以在工作过程中进行;并且对速度的调节还可以在工作过程中进行;(3 3)液压装置工作平稳,换向冲击小,便于实现频繁换向;液压装置工作平稳,换向冲击小,便于实现频繁换向;(4 4)液压装置易于实现过载保护,能实现自润滑,使用寿命长液压装置易于实现过载保护,能实现自润滑,使用寿命长(5 5)液压装置易于实现自动化,可以很方便地对液体的流动方液压装置易于实现自动化,可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制,并能很容易地和电气、电子控向、压力和流量进行
10、调节和控制,并能很容易地和电气、电子控制或气动控制结合起来,实现复杂的运动、操作;制或气动控制结合起来,实现复杂的运动、操作;(6 6)液压元件易于实现系列化、标准化和通用化,便于设计规液压元件易于实现系列化、标准化和通用化,便于设计规造和推广使用。造和推广使用。8ppt课件缺点:缺点:(l l)液压传动中的泄漏和液体的可压缩性,使这种传液压传动中的泄漏和液体的可压缩性,使这种传动无法保证严格的传动比;动无法保证严格的传动比;(2 2)液压传动有较多的能量损失(泄漏损失、摩擦损液压传动有较多的能量损失(泄漏损失、摩擦损失等),因此,传动效率相对低;失等),因此,传动效率相对低;(3 3)液压传
11、动对油温的变化比较敏感,不宜在较高或液压传动对油温的变化比较敏感,不宜在较高或较低的温度下工作;较低的温度下工作;(4 4)液压传动在出现故障时不易找出原因液压传动在出现故障时不易找出原因 9ppt课件 1-5 液压系统图的图形符号液压系统图的图形符号1.工作原理系统图工作原理系统图 2.图形符号系统图图形符号系统图 (GB/1786.1-93)3.结构图结构图10ppt课件11ppt课件2-1 液压介质的功用及类型液压介质的功用及类型1. 液压介质的功用液压介质的功用l l)传递能量和信号;)传递能量和信号;2 2)润滑液压元件,减少摩擦和磨损;到散热;)润滑液压元件,减少摩擦和磨损;到散热
12、;4 4)防止锈蚀;)防止锈蚀;5 5)密封液压元件对偶摩擦副中的间隙;)密封液压元件对偶摩擦副中的间隙;6 6)传输、分离和沉淀非可溶性污染物;)传输、分离和沉淀非可溶性污染物;7 7)为元件和系统失效提供诊断信息。)为元件和系统失效提供诊断信息。 12ppt课件2.液压介质的类型液压介质的类型 按按ISO674 3ISO674 34 4(GB7631GB76312 28787),液压介质分为),液压介质分为两大类:两大类:一类是易燃的烃类液压油(矿油型和合成烃型);一类是易燃的烃类液压油(矿油型和合成烃型);另一类是难燃(或抗燃)液压液。另一类是难燃(或抗燃)液压液。难燃液包括含水型难燃液
13、包括含水型如高水基液(如高水基液(HFAHFA)、油包水乳化液()、油包水乳化液(HFBHFB)、水一)、水一乙二醇(乙二醇(HFCHFC)及无水型合成液()及无水型合成液(HFDHFD,如磷酸酯),如磷酸酯)两大类。两大类。各种液压介质的主要理化性能见表各种液压介质的主要理化性能见表2 2l l。P P8 8本章主要介绍矿油型液压油及水基难燃液。本章主要介绍矿油型液压油及水基难燃液。13ppt课件2-2 液压介质的主要性能要求液压介质的主要性能要求 如果把液压泵比作液压系统的心脏,其工作介质就如果把液压泵比作液压系统的心脏,其工作介质就是液压系统的血液,它对液压设备的工作寿命、性能和是液压系
14、统的血液,它对液压设备的工作寿命、性能和可靠性有极为重要的影响。可靠性有极为重要的影响。 一、粘度一、粘度 粘度是油液对流动阻力的度量。液压介质粘度是油液对流动阻力的度量。液压介质应该具有合适的粘度。应该具有合适的粘度。粘度过大粘度过大 将导致机械效率降低,温升加大,泵的吸入将导致机械效率降低,温升加大,泵的吸入性能变差,起动困难、甚至产生气蚀,控制灵敏度下降,性能变差,起动困难、甚至产生气蚀,控制灵敏度下降,掺混在油液中的空气难以分离出来。掺混在油液中的空气难以分离出来。粘度太低粘度太低 将使泄漏增加、容积效率降低,控制精度下将使泄漏增加、容积效率降低,控制精度下降,润滑油膜变薄、磨损加剧。
15、因此,粘度是选择液压降,润滑油膜变薄、磨损加剧。因此,粘度是选择液压油液的重要依据。油液的重要依据。 14ppt课件 油液粘度是随温度而变化的。要求液压油液的油液粘度是随温度而变化的。要求液压油液的粘度随温度变化越小越好,即油液具有良好的粘度随温度变化越小越好,即油液具有良好的粘温粘温特性特性。 对于油液粘度随温度变化的程度,常用对于油液粘度随温度变化的程度,常用粘度指数粘度指数VIVI来表示。它代表被测油液的粘度随温度变化的程来表示。它代表被测油液的粘度随温度变化的程度与标准油的粘度随温度变化的程度之间的相对比度与标准油的粘度随温度变化的程度之间的相对比较值。粘度指数越高,表示油液粘度受温度
16、的影响较值。粘度指数越高,表示油液粘度受温度的影响越小,其粘温特性越好。为了提高油液的粘度并改越小,其粘温特性越好。为了提高油液的粘度并改善其粘温特性,往往添加粘度指数添加剂,它是一善其粘温特性,往往添加粘度指数添加剂,它是一种高分子聚合物,常用的有聚异丁烯、聚甲基丙烯种高分子聚合物,常用的有聚异丁烯、聚甲基丙烯酸酯等。酸酯等。 还要考虑油液的还要考虑油液的粘压特性粘压特性。一般而言,压力升高,。一般而言,压力升高,由于分子间距离缩小,油液粘度增加。由于分子间距离缩小,油液粘度增加。 15ppt课件 二、抗磨性二、抗磨性 抗磨性是一种与润滑液粘度无关,而主要靠抗磨性是一种与润滑液粘度无关,而主
17、要靠加入的加入的添加剂添加剂在对偶表面形成润滑膜而减少磨损的一种性能。在对偶表面形成润滑膜而减少磨损的一种性能。 为了使在难以形成液体润滑的情况下避免产生干摩为了使在难以形成液体润滑的情况下避免产生干摩擦,就必须提高工作介质的抗磨性能,即在液压介质擦,就必须提高工作介质的抗磨性能,即在液压介质中加入中加入油性添加剂油性添加剂及及极压抗磨添加剂极压抗磨添加剂,通过吸附或化,通过吸附或化学反应作用,在相对运动表面形成厚度很薄(学反应作用,在相对运动表面形成厚度很薄(0.1m0.1m以下)但具有良好润滑性能的边界润滑膜,把两个对以下)但具有良好润滑性能的边界润滑膜,把两个对偶表面隔开,阻止基体材料直
18、接接触,使摩擦副承载偶表面隔开,阻止基体材料直接接触,使摩擦副承载能力大为提高,磨损显著减小,这种润滑状态称为边能力大为提高,磨损显著减小,这种润滑状态称为边界润滑。与液体润滑不同,边界润滑膜的形成及其润界润滑。与液体润滑不同,边界润滑膜的形成及其润滑性能与工作介质的粘度无关,而主要与所加的添加滑性能与工作介质的粘度无关,而主要与所加的添加剂有关。剂有关。 16ppt课件三、氧化稳定性和热稳定性三、氧化稳定性和热稳定性 氧化稳定性氧化稳定性 指油液抵抗与含氧物质,特别是与空气指油液抵抗与含氧物质,特别是与空气起化学反应而保持其性质不发生永久变化的能力起化学反应而保持其性质不发生永久变化的能力。
19、这种反应的结果可能形成固体沉淀物、胶状物和酸性物质,使这种反应的结果可能形成固体沉淀物、胶状物和酸性物质,使元件产生锈蚀、堵塞和加剧磨损元件产生锈蚀、堵塞和加剧磨损。 提高其氧化稳定性要添加提高其氧化稳定性要添加抗氧化添加剂抗氧化添加剂,抗氧化,抗氧化剂有游离基抑制剂、过氧化物分解剂和金属钝化剂等剂有游离基抑制剂、过氧化物分解剂和金属钝化剂等三种类型。三种类型。热稳定性热稳定性 指油液在高温时抵抗化学反应和分解的能力指油液在高温时抵抗化学反应和分解的能力。 当温升达到一定程度时,油液会产生一些当温升达到一定程度时,油液会产生一些裂化裂化或或聚合聚合作用。裂作用。裂化使分子质量减小而产生一些挥发
20、性较高的物质;聚合产生一化使分子质量减小而产生一些挥发性较高的物质;聚合产生一些树脂状物质、焦油甚至焦炭。些树脂状物质、焦油甚至焦炭。17ppt课件四、抗乳化性和水解稳定性四、抗乳化性和水解稳定性抗乳化性抗乳化性 指阻止油液与水混合形成乳化液的能力指阻止油液与水混合形成乳化液的能力。水解稳定性水解稳定性 指油液抵抗与水起化学反应的能力指油液抵抗与水起化学反应的能力。 水是油液中一种很有害的污染物,对液压和润滑系统水是油液中一种很有害的污染物,对液压和润滑系统的危害主要是:的危害主要是:水和油液中的金属硫化物和氯化物(来水和油液中的金属硫化物和氯化物(来自某些添加剂)作用产生酸性物质,对元件产生
21、腐蚀作用;自某些添加剂)作用产生酸性物质,对元件产生腐蚀作用;水与油液中某些添加剂作用产生沉淀物和胶质等有害物水与油液中某些添加剂作用产生沉淀物和胶质等有害物质,加速油液变质劣化;质,加速油液变质劣化;使油液乳化,破坏润滑油膜,使油液乳化,破坏润滑油膜,降低润滑性能;降低润滑性能;在低温工作条件下,油液中的微小水珠在低温工作条件下,油液中的微小水珠结成冰粒,堵塞控制元件的间隙或小孔,引起系统故障;结成冰粒,堵塞控制元件的间隙或小孔,引起系统故障;在高温条件下,水容易汽化而产生气蚀和汽阻。在高温条件下,水容易汽化而产生气蚀和汽阻。 为了便于清除液压油中的水分,应在油液中加入适量为了便于清除液压油
22、中的水分,应在油液中加入适量的的破乳化剂破乳化剂,使水在油中不易形成乳化液,而是处于游离,使水在油中不易形成乳化液,而是处于游离状态以便于分离出来。状态以便于分离出来。 18ppt课件五、消泡性五、消泡性消泡性消泡性 指抑制油液中泡沫形成以及迅速释放油液中指抑制油液中泡沫形成以及迅速释放油液中分散气泡的能力。分散气泡的能力。 在一定温度和压力条件下,各种油液均可溶解一定在一定温度和压力条件下,各种油液均可溶解一定量的空气。量的空气。 例如在标准状态下,矿油型液压油中空气溶解量例如在标准状态下,矿油型液压油中空气溶解量为为5 51010,油包水乳化液中为,油包水乳化液中为5 57 7,水一乙二,
23、水一乙二醇中为醇中为1 12 2,磷酸酯中约为,磷酸酯中约为5 5。空气在油液中的。空气在油液中的溶解量与绝对压力成正比,与温度成反比。当压力降溶解量与绝对压力成正比,与温度成反比。当压力降低或温度升高时,溶解于油液中的气体会析出而形成低或温度升高时,溶解于油液中的气体会析出而形成气泡。因油液受搅动、油箱液位太低等原因,也将导气泡。因油液受搅动、油箱液位太低等原因,也将导致空气进入而产生气泡。致空气进入而产生气泡。19ppt课件显著降低油液的显著降低油液的体积弹性模量体积弹性模量和和刚性刚性,使液压系统,使液压系统动态性能恶化,严重时将导致执行元件产生爬行现象;动态性能恶化,严重时将导致执行元
24、件产生爬行现象;气泡受急剧压缩时,产生局部高温促使油液热分解、气泡受急剧压缩时,产生局部高温促使油液热分解、氧化和蒸发,加速油液变质;氧化和蒸发,加速油液变质;使润滑油膜断裂,加剧摩擦与磨损;使润滑油膜断裂,加剧摩擦与磨损;容易引起气蚀而导致振动、噪声和材料侵蚀。容易引起气蚀而导致振动、噪声和材料侵蚀。 为了提高液压设备的工作可靠性,要求液压介质为了提高液压设备的工作可靠性,要求液压介质不易或甚少发泡,同时能使溶解和分散在油液中的气不易或甚少发泡,同时能使溶解和分散在油液中的气泡能尽快地释放出来。这要求合理地进行系统设计,泡能尽快地释放出来。这要求合理地进行系统设计,同时要求油液本身有良好的消
25、泡性和空气释放性。主同时要求油液本身有良好的消泡性和空气释放性。主要措施是添加能抑制泡沫形成和促使气泡破裂的要措施是添加能抑制泡沫形成和促使气泡破裂的消泡消泡剂,常用的有二甲基硅油剂,常用的有二甲基硅油等。等。20ppt课件六、防锈蚀性六、防锈蚀性防锈蚀性防锈蚀性 指油液阻止与其相接触的金属材料生锈、指油液阻止与其相接触的金属材料生锈、受腐蚀的能力。受腐蚀的能力。 液压油液中不可避免地存在水和空气,由于水和液压油液中不可避免地存在水和空气,由于水和空气中氧的作用会使金属材料产生锈蚀。另外,油液空气中氧的作用会使金属材料产生锈蚀。另外,油液和其中的添加剂发生氧化或水解反应后,将产生腐蚀和其中的添
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