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液壓傳動與控制,1,參考書目,1) 液壓傳動與控制/張平格主編．北京：冶金工業(yè)出版社 2) 液壓傳動與控制/曹玉平主編．天津：天津大學出版社 3) 液壓傳動與控制/張利平主編．西安：西北工業(yè)大學出版社 4) 液壓與氣壓傳動/王積偉主編．北京：機械工業(yè)出版社,2,第一章 液壓傳動概述,一部機器至少由3部分組成：原動機、傳動機構和工作機構。 原動機：為機器提供動力，如電動機、內燃機等。 工作機構：機器完成工作任務的直接工作部分。 傳動機構：改變原動機輸出的運動參數和動力參數，以適 應機器工作性能的要求。傳動機構通常分為機 械傳動、電氣傳動和流體傳動機構。,,3,,,4,,,5,流體傳動 是以流體為工作介質的進行能量轉換和能量控制的傳動。它包括液體傳動和氣體傳動。液體傳動又包括液力傳動和液壓傳動。 液力傳動 主要是利用液體的動能進行能量轉換、能量傳遞和能量控制的傳動系統(tǒng)。 液壓傳動 主要是利用液體的壓力進行能量轉換、能量傳遞和能量控制的傳動系統(tǒng)。,6,流體傳動,,液體傳動,氣體傳動,,液壓傳動,液力傳動,電氣傳動,機械傳動,,傳動機構,7,一、液壓傳動的基本工作原理 以液壓千斤頂為例，來說明液壓傳動的工作原理及系統(tǒng)組成。 圖1.1所示為液壓千斤頂工作原理圖。,8,,,,,(動畫),9,液壓千斤頂的工作原理,吸油過程：當手柄1帶動活塞↑，手動泵2的容積↑（形成局部真空），排油單向閥3關閉，油箱5中的液體油箱經管道及吸油單向閥4進入泵2。 排油過程：當手柄1帶動活塞↓，吸油單向閥4關閉，泵2中的液體推開排油單向閥3經管道進入液壓缸7，使活塞克服外負載G向上運動從而對外做功。 當手動泵2的活塞在手柄1的帶動下不斷上下往復運動時，負載G就不斷上升；當需要液壓缸7的活塞停止時，使手柄1停止運動，此時排油單向閥3在液壓力作用下關閉，液壓缸7的活塞就自鎖不動。 工作時截止閥6關閉，當需要液壓缸7的活塞放下時，打開此閥，液體在重力作用下經此閥流回油箱5。,10,,二、液壓傳動的主要工作特征 1.液體壓力實現力（或力矩） 圖1-1中，穩(wěn)態(tài)時，液壓泵2的活塞和液壓缸7的活塞的靜力平衡方程式分別為： F1=p1A1 (1-1) G=p2A2 如不考慮管道的壓力損失，則 p1=p2 (1-2) 輸出力，即所能克服的外負載為： G=p2A2 =p1A2 (1-3) 式（1-3）即為力傳遞的基本方程。由此可知： p1 = G/A2 =p2 (1-4) 結論： 液壓泵的工作壓力p1取決于外負載（執(zhí)行元件的結構尺寸一定）。,,,11,,2.液壓泵速度（或轉速）的傳遞 液壓泵速度（或轉速）傳遞是靠液體“容積變化相等”原則進行的。 圖1-1中，如不考慮泄露、液體的壓縮、管路的變形，則： A1S1 =A2 S2 (1-5) 將式（1-5）兩端同時除以時間： 則A1S1/t= A2S2/t 即 A1v1=A2v2 （1-6） 即v2=A1/A2v1=Q1/A2 式（1-6）即為動力速度的基本方程式。 結論： 執(zhí)行元件的運動速度（轉速）只與輸入流量大小有關（執(zhí)行元件的結構尺寸一定），理論上講與外負載無關。,,12,,二、液壓傳動系統(tǒng)的組成 圖1.2為機床工作臺液壓傳動系統(tǒng)圖。 工作臺要求實現慢速向右進給，然后向左快速退回的動作循環(huán)。,13,14,,機床工作臺,15,,一個完整的液壓系統(tǒng)包括以下5個基本組成部分。 1.液壓動力元件 將原動機所提供的機械能轉變?yōu)楣ぷ饕后w的液壓能的機械裝置，通常稱 為液壓泵或油泵。 2.液壓執(zhí)行元件 將液壓泵所提供的工作液體的液壓能轉變?yōu)闄C械能的裝置。 做直線往復運動的執(zhí)行元件稱為液壓缸或油缸； 做連續(xù)旋轉運動的執(zhí)行元件稱為液壓馬達或油馬達。 3.液壓控制元件 對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流動方向進行調節(jié)控制的機械裝置，通常稱為液壓控制閥或液壓閥。 4.液壓輔助元件 上述三個組成部分以外的其他元件，如油箱、管道、管接頭、密封元件、濾油器、蓄能器、冷卻器、加熱器以及各種液體參數的監(jiān)測儀表等。 5.工作液體 工作液體是液壓傳動中能量傳遞載體，也是液壓系統(tǒng)中最本質的一個組成部分。,16,,,17,18,三、液壓傳動系統(tǒng)圖的圖形符號,圖1-3所示的液壓系統(tǒng)是一種半結構式的工作原理圖它有直觀性強、容易理解的優(yōu)點，當液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，根據原理圖檢查十分方便，但圖形比較復雜，繪制比較麻煩。我國已經制定了一種用規(guī)定的圖形符號來表示液壓原理圖中的各元件和連接管路的國家標準，即“液壓系統(tǒng)圖圖形符號(GB786—76)”。 我國制訂的液壓系統(tǒng)圖圖形符號(GB786—76)中，對于這些圖形符號有以下幾條基本規(guī)定。,(1)符號只表示元件的職能，連接系統(tǒng)的通路，不表示元件的具體結構和參數，也不表示元件在機器中的實際安裝位置。 (2)元件符號內的油液流動方向用箭頭表示，線段兩端都有箭頭的，表示流動方向可逆。 (3)符號均以元件的靜止位置或中間零位置表示，當系統(tǒng)的動作另有說明時，可作例外。,19,,,,20,1.2液壓傳動系統(tǒng)的工作特點,一、液壓傳動的主要優(yōu)點 1.可實現大范圍的無極調速（調速范圍可達2000:1）； 2.同功率比較時，液壓傳動具有質量輕、體積小、運動慣量小、反應速度快等特點； 3.液壓傳動的各元件，可根據需要方便、靈活地來布置； 4.操縱省力，控制方便，易于實現自動化或遙控； 5.易于實現過載保護； 6.工作介質一般采用礦物油，相對運動表面可自行潤滑，因此可提高系統(tǒng)和元件的使用壽命； 7.易于實現直線運動。,相同功率液壓馬達的體積為電動機的12%～13%。 液壓泵和液壓馬達單位功率的重量指標，目前是發(fā)電機和電動機的十分之一，液壓泵和液壓馬達可小至0.0025N/W(牛/瓦),發(fā)電機和電動機則約為0.03N/W。,21,,二、液壓傳動的主要缺點 1. 液壓傳動系統(tǒng)同時存在壓力損失、容積損失和機械損失，因此傳動效率較低； 2.工作性能易受溫度變化的影響，因此不易在較高或較低溫度條件下工作； 3.液壓元件的制造精度要求較高，因而價格較貴； 4.由于液體介質的泄漏及可壓縮性影響，不能得到嚴格的定傳動比； 5.系統(tǒng)的故障診斷比較困難，使用和維修要求有較高的技術水平； 6.油液泄漏不僅污染場地，如處理不當，還可能引起火災或爆炸事故。,22,液壓傳動的發(fā)展概況,液壓傳動是一門新的學科，雖然從17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理，18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動技術已有二、三百年的歷史。但直到20世紀30年代它才較普遍地用于起重機、機床及工程機械。 在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需要，出現了由響應迅速、精度高的液壓控制機構所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結束后，戰(zhàn)后液壓技術迅速轉向民用工業(yè)，液壓技術不斷應用于各種自動機及自動生產線。,23,,本世紀60年代以后，液壓技術隨著原子能、空間技術、計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展。因此，液壓傳動真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。 當前液壓技術正向高速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助測試(CAT)、計算機直接控制(CDC)、機電一體化技術、可靠性技術等方面也是當前液壓傳動及控制技術發(fā)展和研究的方向。,24,我國液壓技術的發(fā)展,我國的液壓技術最初應用于機床和鍛壓設備上，后來又用于拖拉機和工程機械?，F在，我國的液壓元件隨著從國外引進一些液壓元件、生產技術以及進行自行設計，現已形成了系列，并在各種機械設備上得到了廣泛的使用。 我國液壓與氣動技術從上世紀60年代開始發(fā)展較快，新產品研制開發(fā)和先進國家不差上下，但其發(fā)展速度遠遠落后于同期發(fā)展的日本，主要由于工藝制造水平跟不上去，制造比較困難，材料性能不能滿足設計需要，影響了我國流體傳動技術的發(fā)展。,25,液壓傳動在各類機械行業(yè)中的應用實例,26,飛機起落架,,動畫,27,工業(yè)機械手,,動作動畫,系統(tǒng)動畫,28,國內外著名液壓元件生產廠家,國外著名廠家: 德國力士樂(REXROTH) 美國威格仕(VICKERS) 日本油研公司（YUKEN） 意大利阿托斯(ATOS) 國內著名廠家: 山西榆次、上海立新液壓、上海大眾液壓、上海長江液壓、上海液壓泵廠、大連液壓、北京華德液壓、沈陽液壓,29,本章主要內容,1.1 液壓傳動的基本工作原理及組成 一、液壓傳動的基本工作原理 二、液壓傳動的主要工作特征（重點掌握） 三、液壓傳動系統(tǒng)的組成（重點掌握） 1.2 液壓傳動系統(tǒng)的工作特點 一、 液壓傳動的主要優(yōu)點 二、 液壓傳動的主要缺點,30,,31,