第1章液压气压传动与控制概述课件.ppt

第1章 概述,基本要求：1、掌握液压气压传动的定义，区分和其它传动形式的不同。了解液压气压传动的工作原理和传动实质；2、了解液压气压传动系统的组成和系统图的表示法；3、了解液压气压传动系统的优缺点；4、了解液压气压传动的应用情况及以后发展前景。重点：液压气压传动的工作原理；液压气压传动系统图的表示方法。难点：液压气压传动的工作原理。,基本要求、重点和难点：,液压气压传动及控制的定义及工作原理,1.1,液压和气压系统的组成和表示方法,1.2,液压与气压传动的发展前景,1.5,液压和气压系统的优缺点,1.3,液压与气压传动的应用,本章内容目录：,1.4,1.1液压气压传动与控制的定义及工作原理,液压传动的定义,一部完整的机器是由原动机、传动机构及控制部分、工作机（含辅助装置）组成。,传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。,流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动、液力传动和气压传动。,液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。,液压传动：利用封闭腔中流动液体的流量和压力进行能量传递，工作时液体的流速较低但压力很高。液力传动：利用高速流动液体的动能与刚体叶轮进行能量交换来实现能量传递，工作时液体的流速很高但压力较低,液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。,下面以机床液压传动系统和液压千斤顶为例来说明液压传动的工作原理。,液压传动系统的工作原理,液压千斤顶工作原理,(动画）,液压传动的工作特性,（1）力的传递按照帕斯卡原理进行。（2）液压传动中压力取决于负载。（3）负载的运动速度取决于流量。（4）液压传动中的两个能量参数：1.压力：2.流量：,1、力的传递按照帕斯卡原理进行,小活塞底面单位面积上的压力为：大活塞底面上的压力为：根据流体力学中的帕斯卡原理，平衡液体内某一点的压力等值地传递到液体各点，因此有:,2、液压传动中压力取决于负载,只有大活塞上有了重物W（负载），小活塞上才能施加上作用力F，并使液体受到压力，所以负载是第一性的，压力是第二性的。即有了负载，并且作用力足够大，液体才受到压力，压力的大小取决于负载。,3、负载的运动速度取决于流量,液压传动中传递运动时，速度传递按照容积变化相等的原则进行。为流量，负载（重物）的运动速度 取决于进入大液压缸的流量。,上式表明，液压传动的功率等于液体的压力 和流量 的乘积。所以压力和流量是液压传动中的两个重要的基本参数。他们相当于机械传动中直线运动中的力和速度，旋转运动中的转矩和转速。,4、能量转换关系,由图1-1可知，大活塞（液压缸）工作时输出的瞬时功率为负载与速度的乘积，即,磨床工作台液压系统,磨床工作台,磨床工作时，要求其工作台水平往复运动。实现工作台水平往复运动控制的是一套液压控制系统，如图所示是一台磨床的液压系统结构原理图。,1.2 液压和气压系统组成和表示方法,动画,磨床工作台液压系统,液压缸,液压泵,节流阀,换向阀,油箱,磨床工作台液压系统,磨床工作台,磨床工作台液压系统,图1.2磨床工作台液压传动系统 工作原理,1-油箱；2-过滤器；3,12,14-回油管；4-液压泵；5-弹簧；6-钢球；7-溢流阀；8,10-压力油管；9-手动换向阀；11,16-换向手柄；13-节流阀；15-换向阀；17-活塞；18-液压缸；19-工作台,液压缸,由液压泵输入的压力油通过手动换向阀11，节流阀13、换向阀15进入液压缸18的左腔，推动活塞17和工作台19向右移动，液压缸18右腔的油液经换向阀15排回油箱。,节流阀,换向阀,磨床工作台液压系统,液压缸,当手动换向阀15换向后，液压油进入液压缸18的右腔，推动活塞17和工作台19向左移动。,磨床工作台液压系统,磨床工作台,换向阀,如果将手动换向阀9转换成如图11（C）所示的状态，液压泵输出的油液经手动换向阀9流回油箱，这时工作台停止运动，液压系统处卸荷状态。,磨床工作台液压系统,磨床工作台,溢流阀,液压系统中工作的零部件都有一定的承载范围，当系统的工作压力超过这个承载范围时，就可能会出现安全事故，如管道爆裂、电机过热奈至烧毁等。液压系统一般采用设置安全阀的方法，来限制系统的最大工作压力，保护人生设备的安全。,磨床工作台液压系统,磨床工作台,溢流阀,除了前面讨论的各个环节外，液压系统要能正常工作，还必须有储存油的容器油箱，有连接各元器件的管道，还得有过滤系统的油液，防止杂质进入泵和液压系统的过滤器，另外还有蓄能器，压力表等。,液压传动系统的组成,从千斤顶和磨床的液压系统组成 和工作原理可以看出，液压系统一般有以下几个部分组成：,动力元件,执行元件,液压传动系统的组成,从图1.1可以看出，液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的，一个完整的液压传动系统由以下几部分组成：,（l）液压泵（动力元件）：是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的元件，其作用是向液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。,（2）执行元件：把液体压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件，执行元件包括液压缸和液压马达。,（3）控制元件：包括压力、方向、流量控制阀，是对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件。如换向阀15即属控制元件。,（4）辅助元件：上述三个组成部分以外的其它元件，如：管道、管接头、油箱、滤油器等为辅助元件。,液压系统的组成及各部分的功用,机械能,2Tn,液压系统的图形符号,图12（a）所示的液压系统图是一种半结构式的工作原理图。它直观性强，容易理解，但难于绘制。,在实际工作中，除少数特殊情况外，一般都采用液压与气动图形符号（参看附录）来绘制，如图12所示。,图1.2磨床工作台液压传动系统 工作原理,图1.2用图形符号表示的磨床工作台液压系统图 l-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4-溢流阀；5-手动换向阀；6-节流阀；7-换向间；8-活塞；9-液压缸,图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和参数；反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间安装位置；只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映其过渡过程。,液压缸,液压泵,节流阀,换向阀,油箱,溢流阀,1.3 液压传动的优缺点,液压传动系统的主要优点,液压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点：,（1）在同等功率情况下，液压执行元件体积小、结构紧凑。,（2）液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置；,（3）液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向；,（4）操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1），它还可以在运行的过程中进行调速；,（5）一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；,（6）容易实现直线运动；,（7）既易实现机器的自动化，又易于实现过载保护，当采用电液联合控制甚至计算机控制后，可实现大负载、高精度、远程自动控制。,（8）液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。,液压传动系统的主要优点,（1）液压传动不能保证严格的传动比，这是由于液压油的可压缩性和泄漏造成的。,（2）工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。,（3）由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。,（4）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上要求较高，因此它的造价高，且对油液的污染比较敏感。,液压传动系统的主要缺点,机械、电子（计算机）、液压三者相结合的机电液一体化技术,电子是神经，液压是肌肉，机械是骨头。,液压传动优点总结,1.优点:功率大来重量轻,大力大矩显威风;运动平稳响应快,无机调速显神通;操纵简单自动化,过载保护它更行;元件标准系列化,散热润滑也出名.,液压传动缺点总结,2.缺点:难保严格传动比,液压不宜远距离;元件精度要求高,温度影响需注意;信号传递不如电,液压介质很娇气;总的效率比较低,找到故障较费力.,液压传动优点总结,气压传动,气压发生装置,分水滤气器,压力控制阀,油雾器,方向控制阀,消声器,流量控制阀,汽 缸,气压传动优点,8.空气取之不尽，节省购买、贮存、运输的费用,1.用后空气排入大气，不必设回气管，不污染环境,2.空气在管内流动阻力小，压力损失小，便于输送,3.气动反应快，动作迅速，维护简单，管路不易堵塞,4.气动元件结构简单，易于制造、标准化、系列化、通用化,5.气动系统在恶劣工作环境中，安全可靠性优于液压等系统,6.气动系统可实现过载保护，可压缩性气体便于贮存能量,7.气动设备可以自动降温，长期运行也不会发生过热现象,气压传动的缺点,4.空气的可压缩性，在载荷变化时动作稳定性差,1.工作压力较低，输出功率较小,2.气信号传递的速度慢，不宜用于高速传递的回路中,3.排气噪声大，需加消声器,液压传动在军工业中的应用,1.4 液压与气压传动的应用,液压传动在工程机械中的应用,全自动六角车床,液压传动在机床工业中的应用,注塑机,液压传动在轻工机械 中的应用,1.5 液压与气压传动的发展前景,从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动已有23百年的历史。,第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用机床到本世纪30年代才用上了液压传动。,近30年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。,采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。,1、高度的组合化、集成化和模块化，高可靠性。2、高压大功率：减轻系统的重量及减小结构尺寸解决大惯量与重负载的拖动问题。3、理论解析与特性补偿：用计算机对系统进行仿真分析，对大惯量非线性及外干扰等问题进行特性补偿与近代控制策略研究。4、同微机的结合目前液压控制已从模拟控制转为以微机控制为主如电液比例控制阀数字阀等液压数字技术。,今后发展方向：,