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1、液压与传动第1页，本讲稿共22页 1-1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、容积式液压传动第2页，本讲稿共22页 在液压传动中，人们利用没有固定形状但具有确定在液压传动中，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压传动模型。图中有两个直径不同的液压缸2 2和和4 4，缸内，缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞。如图活塞各有一个与内壁紧密配合的活塞。如图活塞5 5上有重物上
2、有重物W W则当则当活塞活塞1 1上施加的力上施加的力F F达到达到一定大小时，就能阻止一定大小时，就能阻止重物重物W W下降。下降。一、简化模型一、简化模型第3页，本讲稿共22页1.1.等压特性等压特性:根据帕斯卡定律根据帕斯卡定律“平衡液体内某一点的液平衡液体内某一点的液体压力等值地传递到液体内各处体压力等值地传递到液体内各处”，即：输出端的力，即：输出端的力之比等于二活塞面积之比。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 或或 ：W/F=AW/F=A2 2/A/A1 1 2.2.等体积特性：假设活塞等体积特性：假设活塞1 1向
3、下移动体积向下移动体积L L1则液压则液压缸被挤出的液体体积为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。这部分液体进入液压缸4 4，使活塞，使活塞5 5上升上升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 或或 L L2 2/L/L1 1=A=A1 1/A/A2 2二、力比和速比二、力比和速比第4页，本讲稿共22页 进一步认为这些动作是在时间进一步认为这些动作是在时间t t内完成，活塞内完成，活塞1 1的速的速度度v v1 1=L=L1 1/t/t，活塞活塞5 5的速度的速度v v2
4、 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：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。学中质量守恒这一现实。第5页，本讲稿共22页3.3.能量守恒特性能量守恒特性 WV WV2 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
5、恒也适用于液压传动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，即面积比相当于杠杆比，即A1/A2=b/aA1/A2=b/a。因之采用。因之采用液压传动可达到传递动力，增力，改变速比等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。目的，并在不考虑损失的情况下保持功率不变。第6页，本讲稿共22页三、两个重要概念三、两个重要概念 1.1.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
6、量决定速度流量决定速度第7页，本讲稿共22页四、容积式液压传动四、容积式液压传动 图图1-11-1中主动活塞运动后使一定体积的液体挤出，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。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
7、力液力传动。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第8页，本讲稿共22页1-2 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、液压系统的组成第9页，本讲稿共22页一、液压千斤顶一、液压千斤顶 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，上升，顶起重物顶起重物W。适当地选择大、小活塞面积和杠杆比，就可。适当地选择大、小活塞面积和杠杆
8、比，就可以人力升起很重的负载以人力升起很重的负载W。第10页，本讲稿共22页二、液压图形符号二、液压图形符号第11页，本讲稿共22页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第12页，本讲稿共22页2 2、执行元件、执行元件 其其作用是将液压能重新转化成机械能，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。克服负载，带动机器完成所需的运动。三、液压系统的组成三、液压系统的组成1 1、动力元件、动力元件 即液压泵，它可将机械能转化成液压即液压泵，它可将机械能转化成液压能，是一个能量转化装置。能，是一个能量转化装置。4 4、辅助元件、辅助元件 如油
9、箱、油管、滤油器等。如油箱、油管、滤油器等。5 5、传动介质、传动介质 即液体。即液体。3 3、控制元件、控制元件 如各种阀。其中有方向阀和压力如各种阀。其中有方向阀和压力 阀两种。阀两种。返回首页返回首页 结束结束第13页，本讲稿共22页 1-3 液压传动的优缺点液压传动的优缺点优点：优点：1 1、可以在运行过程中实现大范围的无机调速。、可以在运行过程中实现大范围的无机调速。2 2、在同等输出功率下，液压传动装置的体积小、重、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。量轻、运动惯量小、动态性能好。3 3、采用液压传动可实现无间隙传动，运动平稳。、采用液压传动可实
10、现无间隙传动，运动平稳。4 4、便于实现自动工作循环和自动过载保护。、便于实现自动工作循环和自动过载保护。5 5、由于一般采用油作为传动介质，因此、由于一般采用油作为传动介质，因此 液压元件有自液压元件有自我润滑作用，有较长的使用寿命。我润滑作用，有较长的使用寿命。6 6、液压元件都是标准化、系列化的产品，便于设计、制、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。造和推广应用。第14页，本讲稿共22页缺点：缺点：1 1、损失大、效率低、发热大。、损失大、效率低、发热大。2 2、不能得到定比传动。、不能得到定比传动。3 3、当采用油作为传动介质时还需要注意防火问题。、当采用油作为
11、传动介质时还需要注意防火问题。4 4、液压元件加工精度要求高，造价高。、液压元件加工精度要求高，造价高。5 5、液压系统的故障比较难查找，对操作人员的技术水平、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。要求高。返回首页返回首页结束结束第15页，本讲稿共22页 1-4 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、液压油的选用第16页，本讲稿共22页1 1、密度、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-液体的重量液体的重
12、量)液压油的密度和重度因油的牌号而异，并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，随着压力的提高而且随着温度的上升而减小，随着压力的提高而稍有增加稍有增加。2 2、可压缩性、可压缩性液体具有比钢铁大的多的可压缩性。液体具有比钢铁大的多的可压缩性。体积压缩系数体积压缩系数 k=-1/pk=-1/p。(V/V)(V/V)pp-压力的增量，压力的增量，V V-被压缩的液体体积，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第17页，本讲稿共22页积的增量。由于积的增量。由于VV是负值（体积减小），在是负值（体积减小），在式子右边增加一个负号以保证式子右
13、边增加一个负号以保证k k为正数。为正数。另外，工程上常用液体体积弹性模量另外，工程上常用液体体积弹性模量K K来表示其来表示其可压缩性，取可压缩性，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。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，但在影响不大，但在高压情况高压情况下以及在研究系统动态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，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
14、变而大幅度变化，所以且与工作压力的改变而大幅度变化，所以游离空游离空气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。第18页，本讲稿共22页3 3、粘性粘性 液体在外力作用下流动时，其流动受到牵制，且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制作用，这种相互牵制的力称作液体内的摩擦力或粘液体内的摩擦力或粘性力性力。T=AT=A.dudu/dz dz 或或=.du.du/dzdz 液体动力粘度；液体动力粘度；单位面积上地摩擦力；单位面积上地摩擦力；dudu/dzdz
15、速度梯度，速度梯度，此式又此式又称为称为牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律。液体动力粘度液体动力粘度与液体密度之比称为与液体密度之比称为运动粘度运动粘度 =/=/。当当压力增加时，粘度有所增加；液体的粘度对温度很敏压力增加时，粘度有所增加；液体的粘度对温度很敏感，温度略升高，粘度显著降低。感，温度略升高，粘度显著降低。第19页，本讲稿共22页4 4、其他性能、其他性能油的体积随温度升高而增加。油的体积随温度升高而增加。其膨胀量其膨胀量 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 t。C C时的油的体积；时的油的体积；v v0 0-温度温度t t0
16、 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。第20页，本讲稿共22页对液压油的要求：对液压油的要求：1 1、良好的化学稳定性。、良好的化学稳定性。2 2、良好的润滑性能，以减小元件之间、良好的润滑性能，以减小元件之间 的磨损。的磨损。3 3、质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水份、质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水份和水溶性酸碱等。和水溶性酸碱等。4 4、适当的粘度和良好的粘温特性。、适当的粘度和良好的粘温特性。二、液压油的选用二、液压油的选用第21页，本讲稿共22页5 5、凝固点和流动温度较低，以保证油液能在较、凝固点和流动温度较低，以保证油液能在较低温度下使用。低温度下使用。6 6、自燃点和闪点要高。、自燃点和闪点要高。7 7、有较快地排除油中游离空气和较好地与油中、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。水份分离的能力。8 8、没有腐蚀性，防锈性能好，有良好的相容性。、没有腐蚀性，防锈性能好，有良好的相容性。返回首页返回首页结束结束第22页，本讲稿共22页