液压传动陈奎生液压传动概述ppt课件.pptx

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1、第一章,液压传动概述Introduction to Hydraulic Power Transmission,2,1.1 液压传动的定义,1.2 液压传动的工作原理及系统构成,1.3 液压传动的优缺点,1.4 液压传动的工作介质,本章教学内容,习题,点击进入 相应章节,http:/引用本教案内容，请注明出处,返回本页点击此,3,一部完整的机器是由原动机(Prime Mover)、传动机构(Transmission Section)及控制部分(Control Section)、工作机(End-use Device)（含辅助装置）组成。,传动机构通常分为机械传动(Mechanics)、电气传动(E

2、lectrics)和流体传动(Fluid Power)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(Hydraulic Power Transmission)、液力传动(Fluid Drive)和气压传动(Pneumatics)。,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。,1.1 液压传动定义 Definition of Hydraulic Power Transmission,4,液压传动是以液体为工作介质，通过驱动装置将原动机的机械能转换为液压

3、的压力能，然后通过管道、液压控制及调节装置等，借助执行装置，将液体的压力能转换为机械能，驱动负载实现直线(Beeline)或回转(Turning)运动。,ISO-TC131-6403中定义：利用有压液体的流动来实现功率(Power)传送及传递的一种传动方式。,1.1 液压传动定义,5,为什么要用液压传动？将能量从机械能转换为液压能，而后又将液压能转换为液压能，何必多此一举呢？几乎所有的机械或机器都需要传动机构。这因为原动机一般很难直接满足执行机构在速度、力、转矩或运动方式等方面的要求，必须通过中间环节传动装置进行调节控制。液压传动就是这种调节控制方式中的一种。,其它的传动方式有：机械传动(Me

4、chanics):常用零件为齿轮，曲轴，轴，皮带等。气压传动(Pneumatics):常用空气或其它气体为传输介质。电器传动(Electrics):常用零件是直流电机，可控硅，交流电机变频器等。,1.1 液压传动定义,6,1.2.1 液压传动系统的工作原理,液压千斤顶(Hydraulic Jack)液压千斤顶常用于顶升重物，如顶起汽车以便拆换轮胎,在杠杆上没有作用力时，负载可以停止在任意位置；在液压缸行程范围内，可以将负载提升到任意位置。其实液压千斤顶是前面讨论过的简化模型的进一步完善，它具有以下一些简化模型所不具备的功能：,1.2 液压传动系统工作原理及构成 The Principle of

5、 Hydraulic Transmission System,7,千斤顶中，小缸、小活塞以及单向阀4和7组合在一起，就可以不断从油箱中吸油和将油压入大缸，这个组合体的作用是向系统中提供一定量的压力油液，称为液压泵(Hydraulic Pump)。大活塞和缸用于带动负载，使之获得所需运动及输出力，这个部分称为执行机构(Actuator)。放油阀门11的启闭决定W是否向下运动，是一个方向控制阀(Directional Control Valve)。另外，要进行动力传输必须借助液压传动介质(Hydraulic Fluids)。,1.2.1 液压传动系统的工作原理,8,磨床工作台液压系统Grindin

6、g Machines Hydraulic System,磨床工作台,磨床工作要求：工作台水平往复运动。,1.2.1 液压传动系统的工作原理,9,磨床工作台液压系统,工作台向右移动,液压缸 Cylinder,换向阀 Directional Valve,工作台 Work Table,节流阀 Throttle Valve,换向阀 Directional Valve,限压阀Pressure Relief Valve,液压泵 Pump,油箱 Tank,10,11,换向阀,如果将手动换向阀9转换成如图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(Hydrau

7、lic System Unload)。,12,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(Work Pressure)超过这个承载范围时，就可能会出现安全事故，如管道爆裂、电机过热乃至烧毁等。液压系统一般采用设置安全阀(safety valve)的方法，来限制系统的最大工作压力，保护人身设备的安全。,13,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(Tank)，有连接各元器件的管道(Pipes)，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(Filter)，另外还有蓄能器(Accumulators)

8、，压力表等。,14,1.2.2液压传动系统的组成 Components of Hydraulic System,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：,1.2 液压传动系统工作原理及构成,15,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 Hydraulic Pumps（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 Actuators：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

9、缸和液压马达。,（3）控制元件 Control Components：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 Accessories：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。,1.2.2 液压传动系统的组成,16,1.2.3 液压系统的图形符号 Fluid Power Diagram and Symbols,图1.1(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

10、绘制，如图1.2所示。,图1.2,17,图1.1 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 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-换向阀；8-活塞；9-液压缸,18,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,19,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

11、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；,1.3.1 主要优点 Advantages,1.3 液压传动的优缺点 Advantages and Disadvantages of Hydraulic Power Transmission,20,（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

12、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。,1.3.1 主要优点,21,（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。,1.3.2 主要缺点 Disadvantages,22,1.4.1 液压系统对工作介质的要求 Require

13、ment for Hydraulic Fluids,液压工作介质一般称为液压油。液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响，对液压系统对工作介质的基本要求如下：,(1)有适当的粘度(Viscosity)和良好的粘温特性。,粘度是选择工作介质的首要因素。液压油的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封性能都起着重要作用。,液压介质粘度用运动粘度(kinematic viscosity)表示。在国际单位制中的单位是m2/s，而在实用上油的粘度用 mm2/s(cSt，厘斯)表示。粘度是液压油(液)划分牌号的依据。按国标GB/T3141-94所规定，液压油产品的牌号用粘度的等级表示，即用该液压油在

14、40时的运动粘度中心值表示。(参见教材：表1.1),1.4 液压传动的工作介质 Hydraulic Fluids,23,所有工作介质的粘度都随温度的升高而降低，粘温特性好是指工作介质的粘度随温度变化小，粘温特性通常用粘度指数表示。,一般情况下，在高压或者高温条件下工作时，为了获得较高的容积效率，不使油的粘度过低，应采用高牌号液压油；低温时或泵的吸入条件不好时（压力低，阻力大），应采用低牌号液压油。,(2)氧化安定性和剪切安定性好。,(3)抗乳化性、抗泡沫性好。,(4)闪点、燃点要高，能防火、防爆。,(5)有良好的润滑性和防腐蚀性，不腐蚀金属和密封件。,(6)对人体无害，成本低。,1.4 液压传

15、动的工作介质,1.4.1 液压系统对工作介质的要求,24,1.4.2 液压介质的种类 Types of Hydraulic Fluids,液压传动介质按照GB/T7631.2-87（等效采用ISO 6743/4）进行分类，主要有石油基液压油(Petroleum-based Fluids)和难燃液压液(Synthetic Fire-resistant Fluids)两大类。,1.4.2.1 石油基液压油 Petroleum-based Fluids,（1）L-HL液压油（又名普通液压油）：采用精制矿物油作基础油，加入抗氧、抗腐、抗泡、防锈等添加剂调合而成，是当前我国供需量最大的主品种，用于一般液

16、压系统，但只适于0 以上的工作环境。其牌号有：HL32、HL46、HL68。在其代号L-HL中，L代表润滑剂类，H代表液压油，L代表防锈、抗氧化型，最后的数字代表运动粘度。,1.4 液压传动的工作介质,25,（2）L-HM液压油（抗磨液压油，M代表抗磨型）：其基础油与普通液压油同，加有极压抗磨剂，以减少液压件的磨损。适用于15以上的高压、高速工程机械和车辆液压系统。其牌号有：HM32、HM46、HM68、HMI00、HM150,（3）L-HG液压油（又名液压一导轨油）：除普通液压油所具有的全部添加剂外，还加有油性剂，用于导轨润滑时有良好的防爬性能。适用于机床液压和导轨润滑合用的系统。,1.4.

17、2 液压介质的种类,1.4 液压传动的工作介质,26,（4）L-HV液压油（又名低温液压油、稠化液压油、高粘度指数液压油）：用深度脱蜡的精制矿物油，加抗氧、抗腐、抗磨、抗泡、防锈、降凝和增粘等添加剂调合而成。其粘温特性好，有较好的润滑性，以保证不发生低速爬行和低速不稳定现象。适用于低温地区的户外高压系统及数控精密机床液压系统。,（5）其它专用液压油：如航空液压油（红油）、炮用液压油、舰用液压油等。,1.4.2 液压介质的种类,1.4 液压传动的工作介质,27,1.4.2.2 难燃液压液 Synthetic Fire-resistant Fluids,难燃液压液分为合成型(Synthetics)

18、、油水乳化型(Oil-water Emulsions)和高水基型(High Water Content Fluids)三大类。,(1)合成型抗燃工作液,1.4.2 液压介质的种类,1.4 液压传动的工作介质,水-乙二醇液(Water-Glycol)（L-HFC液压液）：这种液体含有 3555的水，其余为乙二醇及各种添加剂（增稠剂、抗磨剂、抗腐蚀剂等）。优点是凝点低（50），有一定的粘性，而且粘度指数高，抗燃。适用于要求防火的液压系统。缺点是价格高，润滑性差，只能用于中等压力（20MPa以下）。这种液体密度大，所以吸入困难。,28,水-乙二醇液能使许多普通油漆和涂料软化或脱离，可换用环氧树脂或乙

19、烯基涂料。,磷酸酯液(Phosphate Esters)（L-HFDR液压液）,优点：使用温度范围宽（54135），抗燃性好，抗氧化安定性和润滑性都很好。允许使用现有元件在高压下工作。,缺点：价格昂贵（为液压油的58倍）；有毒性；与多种密封材料（如丁氰橡胶）的相容性很差，而与丁基胶、乙丙胶、氟橡胶、硅橡胶、聚四氟乙烯等均可相容。,1.4.2.2 难燃液压液,1.4.2 液压介质的种类,1.4 液压传动的工作介质,29,（2）油水乳化型抗燃工作液(L-HFB、L-HFAE液压液),油水乳化液是指互不相溶的油和水，使其中的一种液体以极小的液滴均匀地分散在另一种液体中所形成的抗燃液体。分水包油乳化液

20、(Oil-in-water Emulsions)和油包水乳化液(Water-in-oil Emulsions)两大类。,（3）高水基型抗燃工作液(L-HFAS液压液),这种工作液不是油水乳化液。其主体为水，占 95，其余5为各种添加剂(抗磨剂、防锈剂、抗腐剂、乳化剂、抗泡剂、极压剂、增粘剂等)。其优点是成本低，抗燃性好，不污染环境。其缺点是粘度低，润滑性差。,1.4.2.2 难燃液压液,1.4.2 液压介质的种类,1.4 液压传动的工作介质,30,1.1 什么叫液压传动？液压传动系统由哪几部分组成？各组成部分的作用是什么？1.2 液压传动与机械传动（以齿轮传动为例）、电传动比较有哪些优点？为什么有这些优点？1.3 试讨论液压传动系统图形符号的特点。1.4 普通液压油与抗磨液压油有什么区别？1.5 目前实用的难燃工作液有哪几种？1.6 液压油的代号（如HM-46）代表什么意义？,习 题,