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液壓傳動(dòng)與控制,1,參考書目,1) 液壓傳動(dòng)與控制/張平格主編．北京：冶金工業(yè)出版社 2) 液壓傳動(dòng)與控制/曹玉平主編．天津：天津大學(xué)出版社 3) 液壓傳動(dòng)與控制/張利平主編．西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社 4) 液壓與氣壓傳動(dòng)/王積偉主編．北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2,第一章 液壓傳動(dòng)概述,一部機(jī)器至少由3部分組成：原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)構(gòu)。 原動(dòng)機(jī)：為機(jī)器提供動(dòng)力，如電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。 工作機(jī)構(gòu)：機(jī)器完成工作任務(wù)的直接工作部分。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：改變原動(dòng)機(jī)輸出的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)，以適 應(yīng)機(jī)器工作性能的要求。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常分為機(jī) 械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。,,3,,,4,,,5,流體傳動(dòng) 是以流體為工作介質(zhì)的進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換和能量控制的傳動(dòng)。它包括液體傳動(dòng)和氣體傳動(dòng)。液體傳動(dòng)又包括液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。 液力傳動(dòng) 主要是利用液體的動(dòng)能進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、能量傳遞和能量控制的傳動(dòng)系統(tǒng)。 液壓傳動(dòng) 主要是利用液體的壓力進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、能量傳遞和能量控制的傳動(dòng)系統(tǒng)。,6,流體傳動(dòng),,液體傳動(dòng),氣體傳動(dòng),,液壓傳動(dòng),液力傳動(dòng),電氣傳動(dòng),機(jī)械傳動(dòng),,傳動(dòng)機(jī)構(gòu),7,一、液壓傳動(dòng)的基本工作原理 以液壓千斤頂為例，來說明液壓傳動(dòng)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(dòng)畫),9,液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?吸油過程：當(dāng)手柄1帶動(dòng)活塞↑，手動(dòng)泵2的容積↑（形成局部真空），排油單向閥3關(guān)閉，油箱5中的液體油箱經(jīng)管道及吸油單向閥4進(jìn)入泵2。 排油過程：當(dāng)手柄1帶動(dòng)活塞↓，吸油單向閥4關(guān)閉，泵2中的液體推開排油單向閥3經(jīng)管道進(jìn)入液壓缸7，使活塞克服外負(fù)載G向上運(yùn)動(dòng)從而對外做功。 當(dāng)手動(dòng)泵2的活塞在手柄1的帶動(dòng)下不斷上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，負(fù)載G就不斷上升；當(dāng)需要液壓缸7的活塞停止時(shí)，使手柄1停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)排油單向閥3在液壓力作用下關(guān)閉，液壓缸7的活塞就自鎖不動(dòng)。 工作時(shí)截止閥6關(guān)閉，當(dāng)需要液壓缸7的活塞放下時(shí)，打開此閥，液體在重力作用下經(jīng)此閥流回油箱5。,10,,二、液壓傳動(dòng)的主要工作特征 1.液體壓力實(shí)現(xiàn)力（或力矩） 圖1-1中，穩(wěn)態(tài)時(shí)，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(fù)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(jié)論： 液壓泵的工作壓力p1取決于外負(fù)載（執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸一定）。,,,11,,2.液壓泵速度（或轉(zhuǎn)速）的傳遞 液壓泵速度（或轉(zhuǎn)速）傳遞是靠液體“容積變化相等”原則進(jìn)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(shí)除以時(shí)間： 則A1S1/t= A2S2/t 即 A1v1=A2v2 （1-6） 即v2=A1/A2v1=Q1/A2 式（1-6）即為動(dòng)力速度的基本方程式。 結(jié)論： 執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度（轉(zhuǎn)速）只與輸入流量大小有關(guān)（執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸一定），理論上講與外負(fù)載無關(guān)。,,12,,二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成 圖1.2為機(jī)床工作臺液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖。 工作臺要求實(shí)現(xiàn)慢速向右進(jìn)給，然后向左快速退回的動(dòng)作循環(huán)。,13,14,,機(jī)床工作臺,15,,一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)包括以下5個(gè)基本組成部分。 1.液壓動(dòng)力元件 將原動(dòng)機(jī)所提供的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饕后w的液壓能的機(jī)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(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置。 做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件稱為液壓缸或油缸； 做連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件稱為液壓馬達(dá)或油馬達(dá)。 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(dòng)方向進(jìn)行調(diào)節(jié)控制的機(jī)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(gè)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(shù)的監(jiān)測儀表等。 5.工作液體 工作液體是液壓傳動(dòng)中能量傳遞載體，也是液壓系統(tǒng)中最本質(zhì)的一個(gè)組成部分。,16,,,17,18,三、液壓傳動(dòng)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(jié)構(gòu)式的工作原理圖它有直觀性強(qiáng)、容易理解的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)原理圖檢查十分方便，但圖形比較復(fù)雜，繪制比較麻煩。我國已經(jīng)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(biāo)準(zhǔn)，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(jié)構(gòu)和參數(shù)，也不表示元件在機(jī)器中的實(shí)際安裝位置。 (2)元件符號內(nèi)的油液流動(dòng)方向用箭頭表示，線段兩端都有箭頭的，表示流動(dòng)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(dāng)系統(tǒng)的動(dòng)作另有說明時(shí)，可作例外。,19,,,,20,1.2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作特點(diǎn),一、液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn) 1.可實(shí)現(xiàn)大范圍的無極調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000:1）； 2.同功率比較時(shí)，液壓傳動(dòng)具有質(zhì)量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣量小、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)； 3.液壓傳動(dòng)的各元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置； 4.操縱省力，控制方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或遙控； 5.易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)； 6.工作介質(zhì)一般采用礦物油，相對運(yùn)動(dòng)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(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。,相同功率液壓馬達(dá)的體積為電動(dòng)機(jī)的12%～13%。 液壓泵和液壓馬達(dá)單位功率的重量指標(biāo)，目前是發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的十分之一，液壓泵和液壓馬達(dá)可小至0.0025N/W(牛/瓦),發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)則約為0.03N/W。,21,,二、液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn) 1. 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)存在壓力損失、容積損失和機(jī)械損失，因此傳動(dòng)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(jià)格較貴； 4.由于液體介質(zhì)的泄漏及可壓縮性影響，不能得到嚴(yán)格的定傳動(dòng)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(shù)水平； 6.油液泄漏不僅污染場地，如處理不當(dāng)，還可能引起火災(zāi)或爆炸事故。,22,液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況,液壓傳動(dòng)是一門新的學(xué)科，雖然從17世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓傳動(dòng)原理，18世紀(jì)末英國制成世界上第一臺水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)技術(shù)已有二、三百年的歷史。但直到20世紀(jì)30年代它才較普遍地用于起重機(jī)、機(jī)床及工程機(jī)械。 在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于戰(zhàn)爭需要，出現(xiàn)了由響應(yīng)迅速、精度高的液壓控制機(jī)構(gòu)所裝備的各種軍事武器。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，戰(zhàn)后液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用工業(yè)，液壓技術(shù)不斷應(yīng)用于各種自動(dòng)機(jī)及自動(dòng)生產(chǎn)線。,23,,本世紀(jì)60年代以后，液壓技術(shù)隨著原子能、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展。因此，液壓傳動(dòng)真正的發(fā)展也只是近三四十年的事。 當(dāng)前液壓技術(shù)正向高速、高壓、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助測試(CAT)、計(jì)算機(jī)直接控制(CDC)、機(jī)電一體化技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。,24,我國液壓技術(shù)的發(fā)展,我國的液壓技術(shù)最初應(yīng)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上，后來又用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械。現(xiàn)在，我國的液壓元件隨著從國外引進(jìn)一些液壓元件、生產(chǎn)技術(shù)以及進(jìn)行自行設(shè)計(jì)，現(xiàn)已形成了系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。 我國液壓與氣動(dòng)技術(shù)從上世紀(jì)60年代開始發(fā)展較快，新產(chǎn)品研制開發(fā)和先進(jìn)國家不差上下，但其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(shè)計(jì)需要，影響了我國流體傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。,25,液壓傳動(dòng)在各類機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用實(shí)例,26,飛機(jī)起落架,,動(dòng)畫,27,工業(yè)機(jī)械手,,動(dòng)作動(dòng)畫,系統(tǒng)動(dòng)畫,28,國內(nèi)外著名液壓元件生產(chǎn)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(nèi)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(nèi)容,1.1 液壓傳動(dòng)的基本工作原理及組成 一、液壓傳動(dòng)的基本工作原理 二、液壓傳動(dòng)的主要工作特征（重點(diǎn)掌握） 三、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成（重點(diǎn)掌握） 1.2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作特點(diǎn) 一、 液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn) 二、 液壓傳動(dòng)的主要缺點(diǎn),30,,31,