液压课件.pdf
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1、?液压传动的工作原理液压传动的工作原理液压传动的工作原理液压传动的工作原理 ?液压传动系统实例及液压系统的组成液压传动系统实例及液压系统的组成液压传动系统实例及液压系统的组成液压传动系统实例及液压系统的组成 ?液压传动的优缺点液压传动的优缺点液压传动的优缺点液压传动的优缺点 ?液压传动采用的油液及其主要性能液压传动采用的油液及其主要性能液压传动采用的油液及其主要性能液压传动采用的油液及其主要性能 第一章第一章第一章第一章 绪论绪论绪论绪论 1 1- -1 1液压传动的工作原理液压传动的工作原理液压传动的工作原理液压传动的工作原理 一、简化模型一、简化模型 二、力比和速比二、力比和速比 三、两个
2、重要概念三、两个重要概念 四、容积式液压传动四、容积式液压传动 在液压传动中,人们利用没有固定形状但具有 确定体积的液体来传递力的运动。下图是一个经过 简化的液压传动模型。图中有两个直径不同的液压 缸2和4,缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞。如 图活塞5上有重物W则当 活塞1上施加的力F达到 一定大小时,就能阻止 重物W下降。 在液压传动中,人们利用没有固定形状但具有 确定体积的液体来传递力的运动。下图是一个经过 简化的液压传动模型。图中有两个直径不同的液压 缸2和4,缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞。如 图活塞5上有重物W则当 活塞1上施加的力F达到 一定大小时,就能阻止 重物W下降。 一、
3、简化模型一、简化模型 1. 1. 等压特性:根据帕斯卡定律等压特性:根据帕斯卡定律“平衡液体内某一点 的液体压力等值地传递到液体内各处 平衡液体内某一点 的液体压力等值地传递到液体内各处”,即:输出 端的力之比等于二活塞面积之比。 ,即:输出 端的力之比等于二活塞面积之比。 P P1 1=P=P2 2=P=F/A=P=F/A1 1=W/A=W/A2 2 或:W/F=A或:W/F=A2 2/A/A1 1 2. 2. 等体积特性:假设活塞1向下移动体积等体积特性:假设活塞1向下移动体积L L1则液 压缸被挤出的液体体积为 则液 压缸被挤出的液体体积为A A1 1L L1 1。这部分液体进入液 压缸
4、4,使活塞5上升 。这部分液体进入液 压缸4,使活塞5上升L L2 2,其让出的体积为,其让出的体积为A A2 2L L2 2。即。即 :A A1 1L L1 1=A=A2 2L L2 2或L或L2 2/L/L1 1=A=A1 1/A/A2 2 二、力比和速比二、力比和速比 进一步认为这些动作是在时间t内完成,活塞1 的速度 进一步认为这些动作是在时间t内完成,活塞1 的速度v v1 1=L=L1 1/t,/t,活塞5的速度活塞5的速度v v2 2=L=L2 2/t,/t,则有:则有: V V2 2/V/V1 1=A=A1 1/A/A2 2 这说明输出,输入的位移和速度都与二活塞面积成 反比。
5、上式可写成: 这说明输出,输入的位移和速度都与二活塞面积成 反比。上式可写成: A A1 1V V1 1=A=A2 2V V2 2 这在流体力学中称为液流连续性原理,它反映 了物理学中质量守恒这一现实。 这在流体力学中称为液流连续性原理,它反映 了物理学中质量守恒这一现实。 3. 3. 能量守恒特性能量守恒特性WVWV2 2=FV=FV1 1 注:等式左边和右边分别代表输出和输入的功 率。这说明能量守恒也适用于液压传动 注:等式左边和右边分别代表输出和输入的功 率。这说明能量守恒也适用于液压传动。 通过以上分析,上述模型中两个不同面 积的活塞和液压缸相当于机械传动中的杠杆 ,其面积比相当于杠杆
6、比,即A1/A2=b/a。因 之采用液压传动可达到传递动力,增力,改 变速比等目的,并在不考虑损失的情况下保 持功率不变。 。 通过以上分析,上述模型中两个不同面 积的活塞和液压缸相当于机械传动中的杠杆 ,其面积比相当于杠杆比,即A1/A2=b/a。因 之采用液压传动可达到传递动力,增力,改 变速比等目的,并在不考虑损失的情况下保 持功率不变。 三、两个重要概念 1. 三、两个重要概念 1. 液压传动中的液体压力取决于负载液压传动中的液体压力取决于负载 2.2. 流量决定速度流量决定速度 四、容积式液压传动四、容积式液压传动 图1-1中主动活塞运动后使一定体积的液体挤 出,这些液体进入从动液压
7、缸,使从动活塞产生运 动,而二者间的运动关系是依靠主动件挤出的液体 体积与从动件所得到的液体体积相等来保证的。这 种传动称为容积式液压传动。 工业上另外有一种依靠液体的动能及其转换来 实现力和运动的传递的方法,称为动力液力传动。 图1-1中主动活塞运动后使一定体积的液体挤 出,这些液体进入从动液压缸,使从动活塞产生运 动,而二者间的运动关系是依靠主动件挤出的液体 体积与从动件所得到的液体体积相等来保证的。这 种传动称为容积式液压传动。 工业上另外有一种依靠液体的动能及其转换来 实现力和运动的传递的方法,称为动力液力传动。 返回首页返回首页 结束结束 1 1- -2 2 液压传动系统实例及液压系
8、统的组成液压传动系统实例及液压系统的组成液压传动系统实例及液压系统的组成液压传动系统实例及液压系统的组成 一、液压千斤顶一、液压千斤顶 二、液压图形符号二、液压图形符号 三、液压系统的组成三、液压系统的组成 一、液压千斤顶一、液压千斤顶 图12 液压千斤顶原理图 液压千斤顶原理见下图。当向下压杠杆液压千斤顶原理见下图。当向下压杠杆1时, 小活塞 时, 小活塞3使缸使缸2内的液体经管道内的液体经管道6、阀、阀7进入大缸进入大缸9, 并使活塞 , 并使活塞8上升,顶起重物上升,顶起重物W。适当地选择大、小 活塞面积和杠杆比,就可以人力升起很重的负载 。适当地选择大、小 活塞面积和杠杆比,就可以人力
9、升起很重的负载 W。 二、液压图形符号二、液压图形符号 机床工作台液压系统的图形符号图 油箱滤油器液压泵溢 流阀开停阀换向阀活塞 液压缸工作台 下图为机床工作台液压系统的图形符号图下图为机床工作台液压系统的图形符号图下图为机床工作台液压系统的图形符号图下图为机床工作台液压系统的图形符号图 2、执行元件2、执行元件其其作用是将液压能重新转化成机 械能,克服负载,带动机器完成所需的运动。 作用是将液压能重新转化成机 械能,克服负载,带动机器完成所需的运动。 4、辅助元件4、辅助元件如油箱、油管、滤油器等。如油箱、油管、滤油器等。 5、传动介质5、传动介质即液体。即液体。 3、控制元件3、控制元件如
10、各种阀。其中有方向阀和压力 阀两种。 如各种阀。其中有方向阀和压力 阀两种。 三、液压系统的组成三、液压系统的组成 1、动力元件1、动力元件即液压泵,它可将机械能转化成 液压能,是一个能量转化装置。 即液压泵,它可将机械能转化成 液压能,是一个能量转化装置。 返回首页返回首页 结束结束 1 1- -3 3 液压传动的优缺点液压传动的优缺点液压传动的优缺点液压传动的优缺点 优点:优点: 1、可以在运行过程中实现大范围的无机调速。1、可以在运行过程中实现大范围的无机调速。 2、在同等输出功率下,液压传动装置的体积小、 重量轻、运动惯量小、动态性能好。 2、在同等输出功率下,液压传动装置的体积小、
11、重量轻、运动惯量小、动态性能好。 3、采用液压传动可实现无间隙传动,运动平稳。3、采用液压传动可实现无间隙传动,运动平稳。 4、便于实现自动工作循环和自动过载保护。 5、由于一般采用油作为传动介质,因此液压元 件有自我润滑作用,有较长的使用寿命。 6、液压元件都是标准化、系列化的产品,便于设 计、制造和推广应用。 4、便于实现自动工作循环和自动过载保护。 5、由于一般采用油作为传动介质,因此液压元 件有自我润滑作用,有较长的使用寿命。 6、液压元件都是标准化、系列化的产品,便于设 计、制造和推广应用。 缺点:缺点:缺点:缺点: 1、损失大、效率低、发热大。1、损失大、效率低、发热大。 2、不能
12、得到定比传动。2、不能得到定比传动。 3、当采用油作为传动介质时还需要注意防火问 题。 3、当采用油作为传动介质时还需要注意防火问 题。 4、液压元件加工精度要求高,造价高。4、液压元件加工精度要求高,造价高。 5、液压系统的故障比较难查找,对操作人员的 技术水平要求高。 5、液压系统的故障比较难查找,对操作人员的 技术水平要求高。 返回首页返回首页 结束结束 1 1- -4 4液压传动采用的油液及其主要性能液压传动采用的油液及其主要性能液压传动采用的油液及其主要性能液压传动采用的油液及其主要性能 一、液压油的某些物理性质一、液压油的某些物理性质 二、液压油的选用二、液压油的选用 1、密度1、
13、密度和重度和重度 =M/V =M/V ( (M M-液体的质量,-液体的质量,V V-液体的体积)-液体的体积) =G/V =G/V ( (G G-液体的重量) 液压油的密度和重度因油的牌号而异, 并且随着温度的上升而减小,随着压力的提 高而稍有增加 -液体的重量) 液压油的密度和重度因油的牌号而异, 并且随着温度的上升而减小,随着压力的提 高而稍有增加。 2、可压缩性 液体具有比钢铁大的多的可压缩性。 体积压缩系数 2、可压缩性 液体具有比钢铁大的多的可压缩性。 体积压缩系数k=-1/pk=-1/p。 。(V/V) p (V/V) p-压力的增量,-压力的增量,V V- -被压缩的液体体积,
14、被压缩的液体体积,VV-体-体 一、液压油的某些物理性质一、液压油的某些物理性质 积的增量。由于积的增量。由于VV是负值(体积减小),在 式子右边增加一个负号以保证k为正数。 另外,工程上常用液体体积弹性模量K来表示 其可压缩性,取 是负值(体积减小),在 式子右边增加一个负号以保证k为正数。 另外,工程上常用液体体积弹性模量K来表示 其可压缩性,取 K=1/kK=1/k。 纯油的可压缩性随压缩过程、温度计其实 压力的变化而变动,但变动量不大,可不予 考虑。在一般情况下,油的可压缩性对液压 系统性能影响不大,但在 。 纯油的可压缩性随压缩过程、温度计其实 压力的变化而变动,但变动量不大,可不予
15、 考虑。在一般情况下,油的可压缩性对液压 系统性能影响不大,但在高压情况高压情况下以及在 研究系统动态性能时则不能忽略。由于空气 的可压缩性很大,且与工作压力的改变而大 幅度变化,所以 下以及在 研究系统动态性能时则不能忽略。由于空气 的可压缩性很大,且与工作压力的改变而大 幅度变化,所以游离空气游离空气对当量体积弹性模 量影响很大。 对当量体积弹性模 量影响很大。 3、 粘性3、 粘性 液体在外力作用下流动时,其流动受到牵 制,且在流动截面上各点的流速不同。各层液体间 有相互牵制作用,这种相互牵制的力称作 液体在外力作用下流动时,其流动受到牵 制,且在流动截面上各点的流速不同。各层液体间 有
16、相互牵制作用,这种相互牵制的力称作液体内的 摩擦力或粘性力 液体内的 摩擦力或粘性力。 T=AT=A. du . du/ /dz dz 或=或=.du .du/ /dz dz 液体动力粘度; 单位面积上地摩擦力; 液体动力粘度; 单位面积上地摩擦力; dudu/ /dz dz速度梯度, 速度梯度, 此式又称为此式又称为牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律。 液体动力粘度与液体密度之比称为 。 液体动力粘度与液体密度之比称为运动粘度运动粘度 =/。=/。 当压力增加时,粘度有所增加;液体 的粘度对温度很敏感,温度略升高,粘度显著降 当压力增加时,粘度有所增加;液体 的粘度对温度很敏感,温度略升高,粘度显
17、著降 低低。 4、其他性能 油的体积随温度升高而增加。 其膨胀量 4、其他性能 油的体积随温度升高而增加。 其膨胀量v vt t=v=v0 01+1+t t(t+t(t+t0 0) 其中其中v vt t- -温度温度t。Ct。C时的油的体积;时的油的体积; v v0 0- -温度温度t t0 。 0 。C C时的油的体积; 时的油的体积; t t- -油的体积膨胀系数。油的体积膨胀系数。 对液压油的要求: 1、良好的化学稳定性。 2、良好的润滑性能,以减小元件之间 的磨 损。 3、质地纯净,不含或含有极少量的杂质、水 份和水溶性酸碱等。 4、适当的粘度和良好的粘温特性。 对液压油的要求: 1、
18、良好的化学稳定性。 2、良好的润滑性能,以减小元件之间 的磨 损。 3、质地纯净,不含或含有极少量的杂质、水 份和水溶性酸碱等。 4、适当的粘度和良好的粘温特性。 二、液压油的选用二、液压油的选用 5、凝固点和流动温度较低,以保证油液能 在较低温度下使用。 6、自燃点和闪点要高。 7、有较快地排除油中游离空气和较好地与 油中水份分离的能力。 8、没有腐蚀性,防锈性能好,有良好的相 容性。 5、凝固点和流动温度较低,以保证油液能 在较低温度下使用。 6、自燃点和闪点要高。 7、有较快地排除油中游离空气和较好地与 油中水份分离的能力。 8、没有腐蚀性,防锈性能好,有良好的相 容性。 返回首页返回首
19、页 结束结束 第二章第二章第二章第二章 液压传动的流体力学基础液压传动的流体力学基础液压传动的流体力学基础液压传动的流体力学基础 ?液体静力学基础液体静力学基础液体静力学基础液体静力学基础 ?液体动力学基础液体动力学基础液体动力学基础液体动力学基础 ?管路压力损失计算管路压力损失计算管路压力损失计算管路压力损失计算 ?液流流经孔口及隙缝的特性液流流经孔口及隙缝的特性液流流经孔口及隙缝的特性液流流经孔口及隙缝的特性 ?液压冲击液压冲击液压冲击液压冲击 一、液体静压力及其特性一、液体静压力及其特性 2 2 2 2- - - -1 1 1 1 液体静力学基础液体静力学基础液体静力学基础液体静力学基础
20、 液体静力学研究静止液体的力学规律和这些 规律的实际应用。这里所说的静力液体是指液体处 于内部质点间无相对运动的状态,因此液体不显示 粘性,液体内部无剪切应力,只有法向应力即压 力。 液体静力学研究静止液体的力学规律和这些 规律的实际应用。这里所说的静力液体是指液体处 于内部质点间无相对运动的状态,因此液体不显示 粘性,液体内部无剪切应力,只有法向应力即压 力。 二、液体静压力基本方程及其物理意义二、液体静压力基本方程及其物理意义 三、压力对固体壁面的总作用力三、压力对固体壁面的总作用力 1、静压力1、静压力 静压力是指液体处于静止状态时,其单位面积 上所收的法向作用力。静压力在液压传动中简称
21、为 压力,而在物理学中则称为压强。 可表示为: 静压力是指液体处于静止状态时,其单位面积 上所收的法向作用力。静压力在液压传动中简称为 压力,而在物理学中则称为压强。 可表示为:P=F/AP=F/A 一、液体静压力及其特性一、液体静压力及其特性 我国法定的压力单位为牛顿/米我国法定的压力单位为牛顿/米2 2(N/m(N/m2 2),称为 帕斯卡,简称帕(Pa)。在液压技术中,目前还采用 的压力单位有巴(bar)和工程大气压、千克力每平 方米(kgf/cm )等。 ),称为 帕斯卡,简称帕(Pa)。在液压技术中,目前还采用 的压力单位有巴(bar)和工程大气压、千克力每平 方米(kgf/cm )
22、等。 液体静压力有两个重要特性: (1)液体静压力的方向总是沿着作用面的法线方 向。这一特性可直接用液体的性质来说明。液体只 能保持一定的体积,不能保持固定的方向,不能承 受拉力和剪切力。所以只能承受法向压力。 (2)静止液体中任何一点所受到各个方向压力都相 等。如果液体中某一点所受到的各个方向的压力不 相等,那么在不平衡力作用下,液体就要流动,这 样就破坏了液体静止的条件,因此在静止液体中作 用于任一点的各个方向压力必然相等。 液体静压力有两个重要特性: (1)液体静压力的方向总是沿着作用面的法线方 向。这一特性可直接用液体的性质来说明。液体只 能保持一定的体积,不能保持固定的方向,不能承
23、受拉力和剪切力。所以只能承受法向压力。 (2)静止液体中任何一点所受到各个方向压力都相 等。如果液体中某一点所受到的各个方向的压力不 相等,那么在不平衡力作用下,液体就要流动,这 样就破坏了液体静止的条件,因此在静止液体中作 用于任一点的各个方向压力必然相等。 2、静压力特性2、静压力特性 二、液体静压力基本方程及其物理意义二、液体静压力基本方程及其物理意义 1、静压力基本方程、静压力基本方程 如图所示容器中盛有液体,作用在液面上的压 力为P 如图所示容器中盛有液体,作用在液面上的压 力为P0 0,现在求离液面h深处A点 压力,在液体内取一个底面包含 A点的小液柱,设其底部面积为 A,高为h。
24、这个小液柱在重力 及周围液体的压力作用下,处于 平衡状态。则在垂直方向上的力平衡方程为 ,现在求离液面h深处A点 压力,在液体内取一个底面包含 A点的小液柱,设其底部面积为 A,高为h。这个小液柱在重力 及周围液体的压力作用下,处于 平衡状态。则在垂直方向上的力平衡方程为 P=pP=p0 0+gh=p+gh=p0 0+h h 其中其中为为液体的密度液体的密度, 为为液体的重度液体的重度。 上式即为静压力基本方程式,它说明了: (1)静止液体中任意点的静压力是液体表面上的 压力和液柱重力所产生的压力之和。当液面接触大 气时,p 上式即为静压力基本方程式,它说明了: (1)静止液体中任意点的静压力
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