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第一讲液压传动概述本讲稿第一页，共二十九页液压与气压传动课程简介液压与气压传动课程简介 本课程的任务是使学生获得液压与气压传动的基本知识，学完本本课程的任务是使学生获得液压与气压传动的基本知识，学完本课程后，应达到如下要求：课程后，应达到如下要求：1.掌握液压与气压传动的基本原理；掌握液压与气压传动的基本原理；2.熟悉常用液压泵、液压缸、液压阀、气缸、气阀以及常用液压及气压基本熟悉常用液压泵、液压缸、液压阀、气缸、气阀以及常用液压及气压基本回路的原理及特点；回路的原理及特点；3.了解常用密封元件、辅助元件的工作原理及特点；了解常用密封元件、辅助元件的工作原理及特点；4.能阅读液压及气压传动系统图。能阅读液压及气压传动系统图。本讲稿第二页，共二十九页液压与气压传动课程简介液压与气压传动课程简介n教材与参考书：教材与参考书：液压与气压传动、许福玲、陈尧明、机械工业出版液压与气压传动、许福玲、陈尧明、机械工业出版社社n考核形式：考核形式：闭卷笔试加平时成绩，其中闭卷笔试成绩占总成闭卷笔试加平时成绩，其中闭卷笔试成绩占总成绩的绩的70%，平时成绩占总成绩的，平时成绩占总成绩的30%。本讲稿第三页，共二十九页第一第一 讲讲 液压传动的基本知识液压传动的基本知识本讲稿第四页，共二十九页1.1 液压传动的工作原理液压传动的工作原理 及系统的组成及系统的组成 液压传动的基本知识液压传动的基本知识本讲稿第五页，共二十九页 液压传动液压传动的基本知识的基本知识在汽车吊中，在汽车吊中，吊臂的伸长、吊臂的伸长、变幅、回转，变幅、回转，支腿的收、放支腿的收、放等均采用液压等均采用液压传动传动本讲稿第六页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识手动手动液压液压千斤千斤顶顶本讲稿第七页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识n液压传动在各行业获得方泛的应用液压传动在各行业获得方泛的应用n机器制造：液压马达、炼钢电炉的翻转、造型机、机器制造：液压马达、炼钢电炉的翻转、造型机、冲压设备冲压设备n工程建筑：吊车、升降机、工程建筑：吊车、升降机、n交通运输：液压千斤顶、翻斗车、铲车交通运输：液压千斤顶、翻斗车、铲车n军事机械军事机械:坦克的减振系统等坦克的减振系统等n矿山冶炼：采矿机矿山冶炼：采矿机n航空：飞机起落架的驱动航空：飞机起落架的驱动本讲稿第八页，共二十九页1)1)力的传递力的传递手柄作用于小活塞上一个力，手柄作用于小活塞上一个力，小活塞将这个力加到油液上，油小活塞将这个力加到油液上，油液受压而产生压力。液受压而产生压力。2)2)运动的传递运动的传递 有压的油液是可以流动的，通过有压的油液是可以流动的，通过流动驱动大活塞运动。流动驱动大活塞运动。液压传动的工作原理液压传动的工作原理本讲稿第九页，共二十九页本讲稿第十页，共二十九页工作原理工作原理压力的形成原理 系统的组成图形符号本讲稿第十一页，共二十九页液压传动的定义：液压传动的定义：液压传动是以液压传动是以液体为工作液体为工作介质，介质，以以流动流动着的着的有压有压的液体来传递运动和动的液体来传递运动和动力的一种传动方式。力的一种传动方式。液压传动的基本知识液压传动的基本知识本讲稿第十二页，共二十九页液压传动中压力的形成原理：液压传动中压力的形成原理：油液受压而产生压力，压力油液受压而产生压力，压力的大小取决于负载的大小取决于负载液压传动的基本知识液压传动的基本知识本讲稿第十三页，共二十九页液压系统的组成液压系统的组成1.动力元件动力元件(液压泵液压泵)：为液压系统提供压力油为液压系统提供压力油2.执行元件执行元件(油缸、液压马达油缸、液压马达)：在压力油的驱在压力油的驱动下对外作功动下对外作功3.控制元件控制元件(各种阀各种阀)：控制系统压力、流量以控制系统压力、流量以及油液的流动方向的元件及油液的流动方向的元件4.辅助元件：辅助元件：用于保证系统正常工作的上用于保证系统正常工作的上述三种之外的装置，如：油箱、油管、述三种之外的装置，如：油箱、油管、管接头等管接头等液压传动的基本知识液压传动的基本知识本讲稿第十四页，共二十九页液压传动的图形符号液压传动的图形符号国标国标GB/T786GB/T78619931993规定的图形符号规定的图形符号1.1.表示元件的功能、不表示具体结构和参数表示元件的功能、不表示具体结构和参数2.2.表示在油路中的相互关系不表示具体的空间安装表示在油路中的相互关系不表示具体的空间安装位置位置3.3.表示静止或初始位置状态不表示过渡过程表示静止或初始位置状态不表示过渡过程液压传动的基本知识液压传动的基本知识本讲稿第十五页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象1.1.液压冲击液压冲击 在液压系统中，因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这在液压系统中，因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击，在流体力学中称为水锤现象。种现象称为液压冲击，在流体力学中称为水锤现象。2.气穴现象气穴现象气穴现象气穴现象(又称为空穴现象又称为空穴现象)：在液压系统中，如果某点处的压力低于液压油所在温度在液压系统中，如果某点处的压力低于液压油所在温度下的空气分离压时，原先溶于液体中的空气就会分离出来，使液体中迅速产生大下的空气分离压时，原先溶于液体中的空气就会分离出来，使液体中迅速产生大量的气泡，这种现象称为气穴现象。量的气泡，这种现象称为气穴现象。气穴现象的危害：气穴现象的危害：引起液压系统振动、噪音、爬行、气蚀等现象。引起液压系统振动、噪音、爬行、气蚀等现象。本讲稿第十六页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识液压传动的优点：液压传动的优点：1.执行元件体积小、重量轻、结构紧凑、元件布置灵活、方便；执行元件体积小、重量轻、结构紧凑、元件布置灵活、方便；2.液压装置工作平稳，操纵控制方便，可实现大范围的无级调速；液压装置工作平稳，操纵控制方便，可实现大范围的无级调速；3.工作介质为矿物油，工作面自行润滑，使用寿命长工作介质为矿物油，工作面自行润滑，使用寿命长4.易于实现机器的自动化，可实现大负载、高精度、远程控制易于实现机器的自动化，可实现大负载、高精度、远程控制液压传动的缺点液压传动的缺点1.由于介质的可压缩性和泄漏，执行机构不能保证严格的传动比；由于介质的可压缩性和泄漏，执行机构不能保证严格的传动比；2.工作性能易受温度变化的影响，不易在高温或低温下工作工作性能易受温度变化的影响，不易在高温或低温下工作3.油的流动压力损失和泄漏大，效率低油的流动压力损失和泄漏大，效率低4.为减少泄漏，元件在制造时精度要求高，造价高为减少泄漏，元件在制造时精度要求高，造价高本讲稿第十七页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识1.2 液压油液压油一、液压油的性质一、液压油的性质(一一)密度密度单位体积液体的质量称为该液体的密度。单位体积液体的质量称为该液体的密度。=/(Kg/m3)一般液压油的密度为一般液压油的密度为900 Kg/m3(二二)可压缩性可压缩性 液体受压力作用而发生体积减小的性质称为液体的可压缩性液体受压力作用而发生体积减小的性质称为液体的可压缩性本讲稿第十八页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识液体的可压缩性用液体的液体的可压缩性用液体的压缩系数压缩系数表示表示 其物理意义：其物理意义：液体在单位压力变化下的体积相对变化率。液体在单位压力变化下的体积相对变化率。将液体压缩系数的倒数称为将液体压缩系数的倒数称为液体的体积弹性模量液体的体积弹性模量。K K表示产生单位体积相对变化量所需要的压力增量，表示产生单位体积相对变化量所需要的压力增量，在实际应用中常用在实际应用中常用K K值说明液体抵抗压缩能力的大小，液压油的体积弹性模量为值说明液体抵抗压缩能力的大小，液压油的体积弹性模量为K=(1.2K=(1.22)102)103 3MPaMPa，一般情况下认为油液是不可压缩的。，一般情况下认为油液是不可压缩的。本讲稿第十九页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识(三三)粘性粘性1.粘性的意义粘性的意义 液体在外力作用下流动时，液体分子液体在外力作用下流动时，液体分子间内聚力会阻碍分子相对运动，即分子之间内聚力会阻碍分子相对运动，即分子之间产生一种内摩擦力，这一特性称为液体间产生一种内摩擦力，这一特性称为液体的粘性。粘性是液体的重要物理特性。的粘性。粘性是液体的重要物理特性。则相邻两液层间的内摩擦力为：则相邻两液层间的内摩擦力为：F Ff f为液体流动时相邻液层间的内摩擦力，与液层的面积、液层间的速度梯度成为液体流动时相邻液层间的内摩擦力，与液层的面积、液层间的速度梯度成正比，正比，为比例系数，又称为粘度系数或动力粘度。为比例系数，又称为粘度系数或动力粘度。本讲稿第二十页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识当用单位面积上的内摩擦力当用单位面积上的内摩擦力表示内摩擦力时则表示内摩擦力时则此式称为牛顿内摩擦定律，此式称为牛顿内摩擦定律，对于静止的液体对于静止的液体du/dy=0,=0du/dy=0,=0，不流动的液体不呈，不流动的液体不呈现粘性。现粘性。2.2.液体的粘度液体的粘度 液体粘性的大小用粘度表示液体粘性的大小用粘度表示，常用粘度的表示方法有三种：动力粘度、，常用粘度的表示方法有三种：动力粘度、运动粘度、相对粘度。运动粘度、相对粘度。1)1)动力粘度动力粘度本讲稿第二十一页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识表征液体粘性的内摩擦系数表征液体粘性的内摩擦系数物理意义：物理意义：当速度梯度为当速度梯度为1 1时，接触液层间单位面积上的内摩擦力时，接触液层间单位面积上的内摩擦力，即为动，即为动力粘度又称为绝对粘度。力粘度又称为绝对粘度。2)2)运动粘度运动粘度动力粘度动力粘度和该液体密度和该液体密度之比值之比值称为运动粘度。称为运动粘度。=/(m=/(m2 2/s/s，米，米2 2/秒秒)(Pa.s(Pa.s，帕，帕.秒秒)本讲稿第二十二页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识 在工程应用中，常用运动粘度表示液体的粘度，对于液压油而言，以在在工程应用中，常用运动粘度表示液体的粘度，对于液压油而言，以在40时油液时油液的运动粘度的平均值表示其牌号的运动粘度的平均值表示其牌号.3)相对粘度相对粘度 相对粘度又称为条件粘度，它是采用特定粘度计在规定的条件下测出来的粘度值。相对粘度又称为条件粘度，它是采用特定粘度计在规定的条件下测出来的粘度值。我国采用恩氏粘度我国采用恩氏粘度0E。恩氏粘度的测量：恩氏粘度的测量：将将200cm3的被测液体装入底部有的被测液体装入底部有2.8mm小孔的恩氏粘度计小孔的恩氏粘度计的容器中，在某一特定温度的容器中，在某一特定温度t时测定液体在自重作用下流过小孔所需的时间时测定液体在自重作用下流过小孔所需的时间t1，和同体积蒸馏水在和同体积蒸馏水在20时流过同一小孔所需的时间时流过同一小孔所需的时间t2之比值，便称为该液体在该之比值，便称为该液体在该温度时的恩氏粘度温度时的恩氏粘度0E=t1/t2本讲稿第二十三页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识 一般以一般以20、50、100作为测量恩氏粘度的标准温度，此时恩氏作为测量恩氏粘度的标准温度，此时恩氏粘度分别计为粘度分别计为0E20、0E50、0E100表示。表示。运动粘度和恩氏粘度的关系：运动粘度和恩氏粘度的关系：(M2/S)4.4.粘度和温度的关系粘度和温度的关系 温度对油液粘度影响很大，当温度升高时，其粘度将明显下降。对于温度对油液粘度影响很大，当温度升高时，其粘度将明显下降。对于油液在不同温度下的粘度可以通过公式或通过查表的方式获得。油液在不同温度下的粘度可以通过公式或通过查表的方式获得。本讲稿第二十四页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识5.5.粘度与压力的关系粘度与压力的关系 压力对油液粘度有一定的影响，压力愈大，分子间距愈小，粘度变大，压力对油液粘度有一定的影响，压力愈大，分子间距愈小，粘度变大，粘度随粘度随压力变化的关系称为油的粘压特性压力变化的关系称为油的粘压特性。一般情况下按下式计算。一般情况下按下式计算 不同压力下油液的粘度：不同压力下油液的粘度：p p=0 0e ebpbp式中式中p p-压力为压力为p p时液体的运动粘度（时液体的运动粘度（m m2 2s s-1-1）；）；0 0-一个大气压下液体的运动粘度（一个大气压下液体的运动粘度（m m2 2s s-1-1）；b-b-粘度压力系数，对于一般液压油粘度压力系数，对于一般液压油b=0.002b=0.0020.0030.003。在实际使用中，对于矿物油，当其压力低于在实际使用中，对于矿物油，当其压力低于500MPa500MPa时可用下式计算油液的粘度：时可用下式计算油液的粘度：p p=0 0(1+0.003p)(1+0.003p)由上式可以看出，当系统的压力较低时，压力对油液的粘度影响较小，可忽略不计。由上式可以看出，当系统的压力较低时，压力对油液的粘度影响较小，可忽略不计。本讲稿第二十五页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识二、液压介质的选择二、液压介质的选择1.液压介质的分类液压介质的分类 矿物油型矿物油型抗燃型抗燃型普通液压油普通液压油抗磨液压油抗磨液压油低凝液压油低凝液压油高粘度指数液压油高粘度指数液压油专用液压油专用液压油机械油机械油汽轮机油汽轮机油含水型含水型合成型合成型水包油乳化液水包油乳化液油包水型乳化液油包水型乳化液水水乙二醇型液压液乙二醇型液压液磷酸脂液压液磷酸脂液压液脂肪酸酯液压液脂肪酸酯液压液卤化物液压液卤化物液压液液压介质液压介质本讲稿第二十六页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识2.液压油的分类代号液压油的分类代号L-H 其中，其中，L 表示类别表示类别(润滑剂和相关产品润滑剂和相关产品)；H 代表组别代表组别(液压油液压油)；代表液压油的种类，如：代表液压油的种类，如：M表示抗磨液压油，表示抗磨液压油，G表示液压导轨油，表示液压导轨油，V表示低温液压油表示低温液压油等等；液压油的运动粘度值液压油的运动粘度值如：如：LHM 46 表示表示46号抗磨液压油；号抗磨液压油；LHG 32 表示表示32号液压导轨油。号液压导轨油。本讲稿第二十七页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识3.液压油的选用液压油的选用 首先选择介质的种类，根据有无抗燃的要求，决定选用矿首先选择介质的种类，根据有无抗燃的要求，决定选用矿物油型液压油还是抗燃型液压油。物油型液压油还是抗燃型液压油。还应考虑使用温度、压力、执行元件运动速度选取油泵，并根据系统所还应考虑使用温度、压力、执行元件运动速度选取油泵，并根据系统所选液压泵的种类选用具有合适粘度的介质。选液压泵的种类选用具有合适粘度的介质。本讲稿第二十八页，共二十九页液压传动的基本知识液压传动的基本知识n思考题：思考题：n1.用恩氏粘度计测得用恩氏粘度计测得900Kg/m3的某种液压油的某种液压油200ml流过的时间流过的时间t1=60s，20时时200ml蒸馏水流过的时间为蒸馏水流过的时间为t2=50s，求该液压油的恩，求该液压油的恩氏粘度，动力粘度和运动粘度。氏粘度，动力粘度和运动粘度。n2.说明液压系统压力的形成原理。说明液压系统压力的形成原理。n3.说明液压系统的组成。说明液压系统的组成。n4.说明液压系统图形符号的意义。说明液压系统图形符号的意义。n5.名词解释：名词解释：恩氏粘度；运动粘度；动力粘度；液压冲击；空穴现象恩氏粘度；运动粘度；动力粘度；液压冲击；空穴现象本讲稿第二十九页，共二十九页