液压技术(备选).ppt

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液压技术基础,陕西铁路工程职业技术学院,轨道工程系拜颖乾,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,第一章绪论,液力传动是利用液体的动能来传递动力；液压传动是利用液体的静压能来传递动力；气压传动主要是指气压传动。

其中，液压传动和气压传动的工作原理、元件原理和回路基本相同，只是工作介质不同。

本课重点介绍液压技术与液力传动。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,第一节液压传动的发展,液压传动技术是在流体力学、工程力学和机械制造技术的基础上，发展起来的一门应用技术，它广泛地应用于工、农业和国防部门。

相对机械传动来说，是一门新技术。

用液体作为工作介质，在密封的回路里，以液体的压力能进行能量传递的传动方式，称为液压传动。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,17世纪中叶：

帕斯卡提出静压传递原理18世纪末：

英国制成第一台水压机19世纪：

炮塔转位器、六角车床和磨床第二次世界大战兵器（功率大、反应快）战后转向民用机械、工程、农业、汽车20世纪60年代后：

发展为一门完整的自动化技术现在国外：

95%工程机械，90%数控加工中心，95%以上的自动线，都采用液压传动因此可知：

采用液压传动的程度成为衡量一个国家工业水平的重要标志。

一、液压技术的发展,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,

（1）正向着高压、高速、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展；

（2）与计算机科学相结合：

新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、计算机直接控制（CDC）、计算机实时控制技术、机电液一体化技术、计算机仿真技术和优化技术；（3）与其他相关科学结合：

如污染控制技术、可靠性技术等方面也是当前液压技术发展和研究的方向；（4）开辟新的应用领域。

液压技术的发展方向,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,我国液压技术的发展状况,我国液压工业始于20世纪50年代，其产品最初用于机床和锻压设备，后来才用于拖拉机和工程机械上。

自1964年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压元件已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到广泛的使用。

从80年代起，更加快了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面，全方位赶上世界先进水平。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,二、液压技术的应用,蜘蛛的腿里没有肌肉，它是依靠调节液体的压力来控制8条腿的运动。

人类仿照蜘蛛腿部的动作原理，发明了液压传动来操纵机器。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,工程机械：

推土机、挖掘机、压路机起重运输：

汽车吊、叉车、港口龙门吊矿山机械：

凿岩机、提升机、液压支架建筑机械：

打桩机、平地机、液压千斤顶农业机械：

拖拉机、联合收割机冶金机械：

压力机、轧钢机锻压机械：

压力机、模锻机机械制造：

组合机床、冲床、自动线轻工机械：

打包机、注塑机汽车工业：

汽车中的转向器、减振器、自卸汽车智能机械：

模拟驾驶舱、机器人,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,装载机,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,钮荷兰拖拉机,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,汽车起重机,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,工程机械液压缸,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,联合收割机,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,液压翻斗车,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,铲运机,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,数控机床,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,液压摊铺机,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,液压平地机,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,小松挖掘机主液压泵,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,液压主泵,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,驱动马达,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,转向及先导控制,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,液压辅件,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,本课程学习的主要任务1、了解液压元件的结构和工作原理，以便正确、熟练地选用液压元器件。

2、了解各种液压元器件的控制性能及特点，以及它们组成的回路的特性。

3、在以上两点的基础上能够设计液压回路，解决使用及维修方面的问题。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,第二节液压传动的工作原理及组成,一、液压传动的工作原理、基本特征一般来说，原动机的输出特性不能满足工作机械对力和速度（大小、方向）要求的，这就需要有一个中间装置，把原动机和工作机连结起来，使之满足要求，这个中间装置我们就称为传动装置。

传动装置主要包括机械传动、电力传动和流体传动，或者是它们的组合；流体传动包括液压传动、液力传动和气压传动。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,手动液压千斤顶的工作原理图,动画演示,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,液压千斤顶工作原理,吸油过程,压油-重物举升过程,卸荷-重物落下过程,基本组成元件：

1-杠杆手柄；2-小缸体；3-小活塞；4-单向阀；5-吸油管；6-管道；7-大活塞；8-大缸体；9-截止阀；10-油箱。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,工作台液压缸换向阀节流阀开停阀溢流阀液压泵滤油器油箱油管,动画演示（outer）,磨床工作台工作原理及组成,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,工作状态及过程1）在图2a所示的状态下工作：

进油路：

电机旋转液压泵旋转从油箱中吸油经滤油器、泵，将油液压入压力管开停阀节流阀换向阀液压缸的左腔工作台向右移动。

回油路：

液压缸右腔换向阀油箱。

2）在图2b所示的状态下工作：

进油路：

液压泵开停阀节流阀换向阀液压缸右腔工作台向左移动。

回油路：

液压缸左腔换向阀油箱。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,3）在图2c所示的状态下工作：

液压泵开停阀油箱工作台静止不动。

4）工作台的移动速度是通过节流阀来调节的：

当节流阀开大进入液压缸的油液V。

当节流阀开小进入液压缸的油液V。

结论：

工作台的移动速度取决于流量的大小。

5）液压缸必须产生一个足够大的推力，以克服工作台移动所受到的各种阻力，而这个推力是由缸中的油液压力产生的，需克服的阻力越大，缸中油液压力越高；反之压力就降低。

结论：

压力的大小取决于负载。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,液压系统与其它传动形式比较有以下特征:

1.以液体作为工作介质，实现传动。

2.在密闭容器内（油泵，管路，阀，油缸等组成），以静压传递原理进行工作（忽略管路，阀处的损失）。

系统压力由外载来建立，系统压力大小与外载大小有关（注意负载的含义很广泛）。

（静压传递原理-帕斯卡定律：

在密闭容器内的平衡液体中，任一点压力若有变化，则该点压力的变化将传给系统内任一点，其值不变。

）,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,根据这一原理，上面的千斤顶A2A1，L1+L2L2，P可以很小，就能顶起很重的重物。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,3.工作机（执行元件）的运动速度，通常由系统中的流量（动力元件容积变化）来决定的。

设在t时间内，活塞A1移动了距离S1，活塞A2移动了距离S2，则由于液体不可压缩，有：

A1S1=A2S2A1S1/t=A2S2/tA1V1=A2V2以Q为油缸1（或称为泵，看成一个手动泵）的流量，即系统的流量，Q=A2V2所以V2=Q/A2可见，V2Q，Q变化时,V2也随之变化，因此，工作机构的运动速度是由流量Q来满足的，这是液压传动一个很重要的特点。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,4.系统的功率决定于系统的流量和压力。

N=WV2=pA2V2=pQp-系统压力Q-系统流量上式说明，对油泵来说，它把发动机（或手）的能量（机械能）转换为液体的能量；对工作机来说，把液体的能量转换为机械能。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,综上所述，液压传动是靠密闭容器内受静压力的液体来传递运动的一种方式，它是由油泵把发动机的机械能转化为液体能，再由油缸等液动机，将液压能转化为机械能，以满足工作对运动和力的要求。

两个最重要概念：

1.系统压力决定于外负载。

如果W0，则p0。

主动力是加不上去的。

负载是第一性的，压力是第二性的。

2.运动速度决定于流量。

V2=Q/A2,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,二、液压系统的组成上面我们讨论了液压系统的工作原理及其特征，可知：

液压系统主要由以下几部分组成的:

1.动力元件：

泵。

为系统提供动力液，将发动机的机械能转化为液体的压力能，即,M,np,Q。

齿轮泵柱塞泵,要满足工作对象对力和运动的要求，还必须有一定的装置，将液体能量变为机械能，这就是-执行元件。

如，液压缸,动画演示（outer,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,3.控制元件:

控制元件是用来控制系统的压力、流量和液流方向的各种控制阀，它包括压力控制阀、流量阀、方向阀等。

2.执行元件：

油缸，液马达等。

即p,QM,n（液压能转化为机械能，带动负载运动）。

液压缸马达,要满足工作机的工作要求，还必须有另外一些元件来调节、限定系统中的压力、流量，改变液流方向，这就是：

控制元件,动画演示（outer,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,溢流阀,4.辅助元件：

管线、油箱、滤网、蓄能器等，改善液压系统的工作条件，保证液压系统的正常工作。

换向阀,5.工作介质：

油液或液压液是液压传动中能量传递的载体。

动画演示（outer,2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,第三节液压传动的优缺点,优点:

（与机械传动相比较，液压传动具有如下优点）1.液压元件尺寸小，结构紧凑，重量轻（相对于电传动，同功率相比），与同功率电机相比，液压传动的泵的重量为电机的1/101/20,如：

飞机上的泵:

q=0.209kg/kw现代电机:

q=1.52kg/kw2.运动形式变化方便：

液压传动可以很方便的将发动机的旋转运动变为执行机构的往复运动，也可以实现复杂的空间角转动。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,3.易获得大的力矩:

如油缸直径为d=30cm,推力为F=140吨时，所需要的液压力仅为p=200kg/cm2。

4.可在较大范围内调速，而且是无级调速，调速方便。

5.可获得复杂的动作（即运动形式多种多样）,从而可以很容易地实现自动化控制、过载保护等。

6.由于用油作为工作介质，因此润滑性能良好，液压元件寿命长。

7.大部分液压元件是标准的，设计系统比较方便。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,缺点:

1.不适于远距离传递（特别是动作要求精确的场合）;2.制造精度要求高，使用和维修需要较高的技术水平，进入杂物会失灵，阀芯易卡住，弹簧易断，线性度不好，先导阀芯易磨损等。

3.由于工作介质为油，容易漏失，因此，不能实现定比传动（不如步进电机）。

4.油中易混入空气，产生冲击，造成系统振动大，噪音大。

5.油易氧化、燃烧，温度变化对传动性能有影响。

因此，液压传动用于低温和高温情况，或温度变化剧烈的情况有困难。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,第四节液压传动在机械工业中的应用,一、液压传动应用液压传动在机械工业中的得到了广泛的应用，有的是利用液压传递动力的特点，有的是利用液压易于操作和控制的优点。

在机床上，液压传动常应用于以下的一些装置中：

（1）进给运动传动装置

（2）往复主体运动装置（3）仿形装置（4）辅助装置（5）静压支撑液压传动也用于其他机械中，例如：

工程机械；起重机械；矿山机械；建筑机械；农业机械；冶金机械；轻工机械；汽车工业；智能机械。

2023/5/14,陕西铁路工程职业技术学院,二、展望随着计算机技术的发展，液压传动将向着数字化方向发展。

（1）DDC即数字控制。

即将电子控制装置与传统的液压元件相结合，并集成处理，形成了种类繁多的数字元件。

满足液压传动对高速度、高效率和高可靠性要求。

（2）CAD计算机辅助设计。

是利用计算机来辅助设计复杂控制系统，其中，包括建模、仿真、优化和设计。

可加快设计开发速度、提高设计水平。

（3）CAT计算机辅助测试。

利用CAT可提高测试精度、加快测试速度，为液压传动提供快速、可靠和安全的数据。