液压与气压传动王积伟教授东南大学资料课件.ppt
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1、普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材荣获荣获2002年全国普通高等学校优秀教材二等奖年全国普通高等学校优秀教材二等奖荣获荣获2007年江苏省高等学校评优精品教材年江苏省高等学校评优精品教材 第2版设计制作 王积伟教授王积伟教授 许映秋教授许映秋教授绪论绪论执行元件执行元件流体力学基础流体力学基础能源装置及辅件能源装置及辅件控制元件控制元件基本回路基本回路密封件密封件系统应用与分析系统应用与分析系统设计与计算系统设计与计算液压与气压传动液压与气压传动 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院目的任务目
2、的任务: 重点难点重点难点: School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院掌握液压与气压传动的原理、特点和组成掌握液压与气压传动的原理、特点和组成了解液压与气压传动的优缺点及应用、发展了解液压与气压传动的优缺点及应用、发展液压传动的原理、特点、组成和作用液压传动的原理、特点、组成和作用 传动传动及其种类及其种类1. 关于关于传动传动School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院传动传动 传递运动和动力的方式。传递运动和动力的方式。人类社会活动中所用的各种机械装备都是由动人类社会
3、活动中所用的各种机械装备都是由动力传动与控制系统及其基础件所组成。力传动与控制系统及其基础件所组成。传动包括流体传动、机械传动、电气传动等多传动包括流体传动、机械传动、电气传动等多种方式,每一种传动方式直接关系着主机的性种方式,每一种传动方式直接关系着主机的性能、水平、质量及可靠性。能、水平、质量及可靠性。 传动传动及其种类及其种类2. 传动传动的种类的种类School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院机械传动包括带、链、齿轮、蜗杆传动等类型机械传动包括带、链、齿轮、蜗杆传动等类型电气传动根据电机形式的不同,可分为直电气传动根据电机形式
4、的不同,可分为直流流直流电气传动、交流直流电气传动、交流直流电气传动、交流直流电气传动、交流直流直流交交流电气传动等类型,变压变频(流电气传动等类型,变压变频(VVVFVVVF)调速电气传动。)调速电气传动。 指以受压流体作为指以受压流体作为工作介质,对能量进行传递、控制和分配的技术,又称流体工作介质,对能量进行传递、控制和分配的技术,又称流体传动及控制技术。流体传动按照工作介质的不同,又分为液传动及控制技术。流体传动按照工作介质的不同,又分为液压传动与气压传动。压传动与气压传动。Back 流体流体传动传动以流体(液压液或压缩空气)作为工作介质对能量进行转换、传递和控制的一种传动形式,相对于机
5、械传动来说,。追根溯源,可从帕斯卡提出,英国制成世界上算起,了。近代液压与气压传动在工业上的真正推广使用,是在的事。近几十年来,随着微电子技术的迅速发展及其对液压与气动技术的渗透,液压与气压传动的,成为实现生产过程自动化、提高劳动生产率等必不可少的重要手段之一。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 液压与气压液压与气压传动传动的工作原理的工作原理u液压系统以。u气动系统以。u两种工作介质的不同点:nu液压与气压传动在、以及等诸方面却极为相似。其工作原理可用这样的例子来说明。School of Mechanical Engine
6、ering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院液压千斤顶是如何工作的液压千斤顶是如何工作的 1油箱油箱 2吸油阀吸油阀 3压油阀压油阀4小缸小缸 5手柄手柄 6负载(重物)负载(重物)7大缸大缸 8截止阀(放油螺塞)截止阀(放油螺塞)当向上提使内的活塞上移时,小缸下腔因容积增大而产生真空,油液从通过被吸入并充满容积。当按压手柄使小缸活塞下移时,则刚被吸入的油液通过输到的下腔,油液被压缩,压力立即升高,当油液的压力升高到能克服作用在大活塞上的负载()所需的压力值时,。此时是关闭的。为将重物
7、从举高的位置放下,系统中专门设置了() 。图中两根通油箱的管路如通大气,则该图就变成。此时,上下按动,空气就通过被吸入,经输到的下腔。因气体有压缩性,不像液压系统那样,一按手柄重物立即相应上移,而是手柄需按动多次,使进入下腔中的气体逐渐增多,压力逐渐升高,一直到气体压力达到使上升所需的压力值时,重物才开始上升。在重物上升过程中,也不像液压系统那样,压力值基本上维持不变(因是举起重物),因气体可压缩性较大的缘故,。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院前图所示的系统既不能对重物的上升速度进行调节,也没有防止压力过高的安全措施,是一
8、非常简单的系统。但就从这简单的系统,可以得出有关液压与气压传动的一些重要概念重要概念School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院流体传动的几个重要概念流体传动的几个重要概念力比关系力比关系运动关系运动关系功率关系功率关系School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院力比关系力比关系设大、小活塞的面积为设大、小活塞的面积为、,当作用在大活塞上的负载和,当作用在大活塞上的负载和作用在小活塞上的作用力为作用在小活塞上的作用力为和和时,依帕斯卡原理,大、时,依帕斯卡原理,大、小活塞下腔
9、以及连接导管构成的密闭容积内的油液具有相等小活塞下腔以及连接导管构成的密闭容积内的油液具有相等的压力值,设为的压力值,设为 ,如略活塞运动时的摩擦阻力,则有:,如略活塞运动时的摩擦阻力,则有:11222AFAFAGpSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院液压千斤顶的原理液压千斤顶的原理前面的公式可变换为:前面的公式可变换为:1212AAFF 该式表明,当该式表明,当A2/ /A11 1时,作用在小活塞上一个时,作用在小活塞上一个F1,便可在大活塞上产生一个,便可在大活塞上产生一个F2以举起负载(重物)。以举起负载(重物)。Sch
10、ool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院运动关系运动关系设大、小活塞移动的速度为设大、小活塞移动的速度为v2和和v1,则在不考虑泄,则在不考虑泄漏情况下稳定工作时,有:漏情况下稳定工作时,有:qAvAv221122112AqAAvv式中:式中: q q流量,定义为单位时间内输出(或输入)的流体体积流量,定义为单位时间内输出(或输入)的流体体积 活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院功率关系功率关系使大活塞上的负载上升所需的功率为:使大
11、活塞上的负载上升所需的功率为:pqAqpAvFP2222式中,式中,p的单位为的单位为Pa,q的单位为的单位为m3/s,则,则P的单位为的单位为W液压系统的液压系统的就是就是称为称为。和和是流体传动中最基本、最重要的两是流体传动中最基本、最重要的两个参数,它们相当于机械传动中的力和速度个参数,它们相当于机械传动中的力和速度流体传动的流体传动的是以是以u在小缸中,手按动小活塞所作的变成了排出流体的;u在大缸中,进入大缸的流体通过大活塞转变成为驱动负载所需的。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院流体传动系统中的能量转换流体传动系统
12、中的能量转换 所以,。把机械能转变为流体压力能的元件或装置称为或;把流体压力能转变为机械能的元件称为。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院一个较为完善的液压系统一个较为完善的液压系统 机床工作台液压系统的机床工作台液压系统的工作原理图工作原理图11油箱油箱 22过滤器过滤器 3 3、1212、1414回油管回油管44液压泵液压泵 55弹簧弹簧 66钢球钢球 77溢流阀溢流阀88压力支管压力支管 99开停阀开停阀 1010压力管压力管1111开停手柄开停手柄 1313节流阀节流阀 1515换向阀换向阀1616换向阀手柄换向阀手柄
13、 1717活塞活塞1818液压缸液压缸 1919工作台工作台电动机带动电动机带动旋转,旋转,经经从从中吸油。油液经中吸油。油液经液压泵输出进入液压泵输出进入后,在图后,在图0-2a0-2a所示的状态下,通过所示的状态下,通过、进入进入左腔,推动左腔,推动和和向右向右移动,而液压缸右腔的油经移动,而液压缸右腔的油经和和排 回 油 箱排 回 油 箱。如果将如果将转转换成图换成图0-2b0-2b所示的状态,则压力管所示的状态,则压力管中的油将经过中的油将经过、和和进入进入右腔,右腔,推动推动和和向左移动向左移动并使并使左腔的油经左腔的油经和和排 回排 回。开大节流阀,进入液压缸的油液增多开大节流阀,
14、进入液压缸的油液增多工作台的移动速度增大;工作台的移动速度增大;反之,工作台的移动速度减小。反之,工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台时所受到的各种为了克服移动工作台时所受到的各种阻力,阻力,这个推力,这个推力。要克服的阻力越大,液压缸中的油液要克服的阻力越大,液压缸中的油液压力越高;反之压力就越低压力越高;反之压力就越低。输入液压缸的油液通过输入液压缸的油液通过调节,液压调节,液压泵输出的多余的油液须经泵输出的多余的油液须经和和排回油箱,这只有在压力支管排回油箱,这只有在压力支管8 8中的油液压力对中的油液压力对的作用力的作用力等于或略大于溢流阀中等于或略大于溢流阀中的预紧力的预紧力时,
15、油液才能顶开溢流阀中的钢球流时,油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以,在图示系统中回油箱。所以,在图示系统中,。如果将如果将转换成图转换成图0-2c0-2c所示所示的状态,压力管中的油液将经的状态,压力管中的油液将经和和排回油箱,不输到排回油箱,不输到液压缸中去,液压缸中去,这时,这时就就。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 液压与气压液压与气压传动传动系统的组成和表示方法系统的组成和表示方法一、系统的组成一、系统的组成由机床工作台液压系统的工作原理图可知,液压系统主要由以下由机床工作台液压系统的工作原理图可知,液压系统
16、主要由以下:把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是就是,它给液压系统提供压力油。,它给液压系统提供压力油。把油液的液压能转换成机械能的元件。有作把油液的液压能转换成机械能的元件。有作的的,或作,或作的的。对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行控制或调节的元件。例如前图中的控制或调节的元件。例如前图中的、等。这些等。这些。上述三部分以外的其他元件,例如上述三部分以外的其他元件,例如、等。它们对保证系统正常工作有重要作用。等。它们对保证系统正常工作有重要作用。School of Mechanical E
17、ngineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院一、系统的组成一、系统的组成对于气压传动系统,除了:对于气压传动系统,除了:气源装置气源装置气缸、气马达气缸、气马达气动阀气动阀管道、接头、消声器外管道、接头、消声器外常常还装有一些常常还装有一些的的等等School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院二、系统的图形符号表示二、系统的图形符号表示机床工作台液压机床工作台液压11油箱子油箱子 22过滤器过滤器 33液压泵液压泵 44溢流阀溢流阀 55开开停阀停阀 66节流阀节流阀 77换向阀换向阀 88活塞活塞 99液压缸液压缸 1
18、010工作台工作台图图0-2a0-2a所示的液压系统图是一种所示的液压系统图是一种,直观性强,直观性强,容易理解,但绘制起来比较麻烦,容易理解,但绘制起来比较麻烦,系统中元件数量多时更是如此。系统中元件数量多时更是如此。图图0-30-3所示是上述液压系统用所示是上述液压系统用。使。使用这些图形符号可使液压系统用这些图形符号可使液压系统,。我国制定的我国制定的“液压与气动液压与气动”图形符号图形符号(GB/T786.12001GB/T786.12001)可参见附录)可参见附录B B。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 液压与气
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