工信版(中职)设备控制技术第5章液压传动基础教学课件.ppt
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1、Y CF(中职)设备控制技术第5 章 液压传动基础教学课件第5 章 液压传动基础 5.1 概述 5.2 液压油 5.3 液体力学 5.1 概述 本章概述 液压传动是以液体作为工作介质,利用液体的压力进行能量的传递和控制的一门技术。液压传动具有许多优点。被广泛地应用于机械制造、工程机械、建筑、汽车工业、石油化工、航天航空、军事、冶金、农机、海洋开发等领域。尤其是在当今,随着微电子、计算机技术的发展,机、电、液技术的紧密结合,液压传动的发展又进入了一个崭新的阶段。教学目标 1.了解液压传动的工作原理和组成。2.掌握液压油的性质、分类和选用要求 3.熟悉液体力学相关知识。下一页 返回5.1 概述 一
2、、液压传动的工作原理 现以液压千斤顶为例,来说明液压传动的工作原理。图5-1所示为液压千斤顶的工作原理图,它由杠杆1、泵体2、活塞3、单向阀4 和单向阀7 组成的手动液压泵和活塞8,缸体9 等组成的举升液压缸构成。当提起杠杆1 时,活塞3 上升,泵体2 下腔的工作容积增大,形成局部真空,于是油箱12 中的油液在大气压力的作用下,推开单向阀4 进入泵体2 的下腔(此时单向阀7 关闭);下一页 返回 上一页5.1 概述 当压下杠杆1 时,活塞3 下降,泵体2 下腔的容积缩小,油液的压力升高,打开单向阀7(单向阀4 关闭),泵体2 下腔的油液进入缸体9 的下腔(此时截止阀11 关闭),使活塞8 向上
3、运动,把重物顶起。若反复提压杠杆1,就可以使重物不断上升,达到起重的目的。当打开截止阀11 时,活塞8 在外力和自重的作用下实现回程,缸体9 下腔的油液通过管路10 直接流回油箱。下一页 返回 上一页5.1 概述 二、液压传动系统的组成 图5-2 所示为简化了的机床工作台液压传动系统图,电动机带动液压泵3 从油箱1 中吸油,并将油液送往系统,经节流阀6 至换向阀7。当换向阀两端的电磁铁均不通电时,阀芯处于中间位置,如图5-2(a)所示,管路P,A,B,T 均不相通,液压缸两腔油液均被封闭,工作台不能运动。若换向阀7 左端电磁铁通电,将阀芯推向右侧处于图5-2(b)所示位置,此时管路P 和A 相
4、通,B 和T 相通,压力油经管路P、换向阀、管路A 流入液压缸8 的左腔;由于液压缸的缸体固定,活塞9 在压力油的推动下,通过活塞杆带动工作台向右运动,同时液压缸8 右腔的油液经管路B、换向阀、管路T 流回油箱1。上一页 下一页 返回5.1 概述 当换向阀7 右侧电磁铁通电时,阀芯被推至左侧处于图5-2(c)所示位置,压力油经管路P、换向阀、管路B 流入液压缸8 的右腔,推动工作台向左移动,此时,液压缸8 左腔的油液经管路A、换向阀、管路T 流回油箱。可通过控制换向阀7 两端电磁铁的通断电情况,使换向阀7 的阀芯左、右移动,从而控制工作台的往复运动。上一页 下一页 返回5.1 概述 工作台的运
5、动速度可根据需要进行调整,由节流阀6 和溢流阀5 的配合来实现。节流阀就像自来水龙头一样,可以开大,也可以关小。当开大时,经节流阀6 进入系统的油液就增多,工作台的运动速度就加快,同时经溢流阀5 流回油箱的油液就相应减少;当关小时,运动速度就减慢,同时经溢流阀5 流回油箱的油液就相应增加,从而控制工作台的速度。工作台运动时,还要克服一定的阻力,如切削阻力和摩擦阻力等,这些阻力由液压泵输出油液的压力来克服,因此,要求液压泵输出的油液压力应能进行调节。上一页 下一页 返回5.1 概述 这个功能是由溢流阀5 来完成的。当油液压力对溢流阀阀芯的作用力略大于弹簧对阀芯的作用力时,阀芯才能移动,使阀口打开
6、,油液经溢流阀流回油箱,压力不再升高,此时,泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的。由以上例子可以看出,液压传动系统由以下几个部分组成:动力元件液压泵,是能量的输入装置,它将原动机输入的机械能转换成液体的压力能,向系统提供压力油。执行元件液压缸或液压电动机,是能量的输出装置,它把液体的压力能转换为机械能,克服负载,带动机械完成所需的动作。上一页 下一页 返回5.1 概述 控制元件各种控制阀,如压力阀、流量阀、方向阀等,用来控制液压系统所需的压力、流量、方向和工作性能,以保证执行元件实现各种不同的工作要求。辅助元件指各种管接头、油管、油箱、过滤器、蓄能器、压力计等,起连接、输油、储油、过滤、储存压力
7、能、侧量等作用,它们对保证液压系统可靠和稳定地工作,具有非常重要的作用。工作介质液压油,是传递能量的介质。它直接影响着液压系统的性能和可靠性。上一页 下一页 返回5.1 概述 三、液压传动系统的图形符号 图5-2 所示的液压传动系统图,是一种半结构式的工作原理图,称为结构原理图。这种原理图直观性强、容易理解,但绘制起来比较麻烦。为了简化原理图的绘制。系统中各元件可用符号表示,这些符号只表示元件的职能和控制方式及外部连接口。不表示元件的具体结构和参数及连接口的实际位置和元件的安装位置。我国1993 年制订的液压气动图形符号GB/T 786.1-1993(代替GB786-76),就属于职能符号。上
8、一页 下一页 返回5.1 概述 图5-2 所示的液压系统用职能符号表示时,如图5-3 所示,这样绘制起来方便,可使系统图简单明了。按照规定,液压元件符号均以元件的静止位置或零位表示,有些液压元件无法采用职能符号表示时,仍允许采用结构原理图表示。上一页 返回5.2 液压油 一、液压油的性质 1.液体的可压缩性 液体受压力作用发生体积变化的性质称为液体的可压缩性。在一般情况下,由于压力变化引起液体体积的变化很小,液压油的可压缩性对液压系统性能的影响不大,所以一般可认为液体是不可压缩的。在压力变化较大或有动态特性要求的高压系统中,应考虑液体的可压缩性对系统的影响。当液体中混入空气时,其可压缩性将显著
9、增加,并严重影响液压系统的性能,故应将液压系统中油液中的空气含量减少到最低限量。下一页 返回5.2 液压油 2.液体的黏度 当液体在外力作用下流动时,液体内部各流层之间产生内摩擦力的性质,就称为液体的黏性。黏性越大,内摩擦力就越大,液体的流动性就越差。黏性的大小可用黏度来衡量。(1)动力黏度图5-4 所示为液体黏性示意图,实验表明(牛顿内摩擦定律),液体流动时相邻液层间的内摩擦力与液层间的相对速度v成正比,而与液层间的距离h 成反比,即(5-1)式中,为单位面积上的内摩擦力(切应力)。为比例系数,称为动力黏度动力黏度的单位是Pas(帕 秒)。上一页 下一页 返回5.2 液压油(2)运动黏度 动
10、力黏度 和液体密度 的比值就称为运动黏度,即(5-2)运动黏度的单位是m2/s(二次方米每秒)。它没有明确的物理意义,但习惯上常用它来标志液体的黏度,例如各种矿物油的牌号就是该种油液在40 时的运动黏度的平均值。(3)相对黏度相对黏度又称条件黏度,它是采用特定的黏度计在规定的条件下测出的液体黏度。我国、德国、前苏联等国家采用恩氏黏度E,美国用赛氏黏度SSU,英国则用雷氏黏度RS。上一页 下一页 返回5.2 液压油 恩氏黏度用恩氏黏度计测定,是200tnL 温度为,的被测液体流经恩氏黏度计的时间与200tnL 温度为20 的蒸馏水在同一黏度计中流经时间之比。一般以40 及100 作为测定液体黏度
11、的标准温度,由此而得到的恩氏黏度分别用E40 E100标记。液体黏度的测定可用旋转黏度计或运动黏度测定器直接测定,也可以先测出液体的相对黏度,然后再根据经验公式换算出运动黏度。恩氏黏度与运动黏度(m2/s)间的换算关系式为(5-3)上一页 下一页 返回5.2 液压油 液体的黏度随液体压力和温度的变化而变化,对液压油而言,压力增大,黏度增大,但其变化量很小,在一般的中、低压系统中可以忽略不计。但液压油的黏度受温度变化的影响十分敏感,温度升高,黏度降低。液压油的黏度随温度变化的关系称为液压油的粘温特性。液压油黏度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量。因此,希望黏度随温度的变化越小越好,即粘温特性要
12、好。粘温特性可用黏度指数VI 表示,黏度指数VI 的值越高,表示液压油黏度随温度的变化越小,即粘温特性越好。对于普通的液压传动系统,一般要求VI90。上一页 下一页 返回5.2 液压油 3.其他性质 作为传动介质的液压油还需要有其他一些性质,如热安定性、氧化安定性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性以及相容性等,这些性质都对液压油的选择和使用有重要的影响,其含义较为明显,不再多作解释,可参阅有关资料。上一页 下一页 返回5.2 液压油 二、液压油的选用 1.对液压油的要求 在液压传动中,液压油既是传动介质,又兼作润滑油,因此它比一般润滑油的要求更高。对液压油的要求为:要有适宜的黏度和良好的粘温
13、特性。具有良好的润滑性,以减小液压元件中相对运动表面的磨损。上一页 下一页 返回5.2 液压油 具有良好的热安定性和氧化安定性。具有较好的相容性,即对密封件、软管、涂料等无溶解等有害的影响。质量要纯净,不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等.要具有良好的抗泡沫性,抗乳化性要好,腐蚀性要小,防锈性要好。液压油乳化会降低其润滑性,而使酸值增加。使用寿命缩短。液压油中产生泡沫会引起气穴现象。液压油用于高温场合时,为了防火安全,闪点要求要高,在温度低的环境下工作时,凝点要求要低。对人体无害,成本低。上一页 下一页 返回5.2 液压油 2.液压油的选用 液压油的合理选用,实质上就是对液压油的品种和牌
14、号的选择。(1)液压油品种的选择石油基液压油的品种较多,由于制造容易,来源多,价格较低,故在液压设备中,几乎90%以上是使用石油基液压油。但难燃液压油既有抗燃特性,又符合节省能源与控制污染的要求,故受到各国的普遍重视,所以应从设备中液压系统的特点、工作环境和液压油的特性等出发,来选择液压油的品种,表5-1 可供选择时参考。上一页 下一页 返回5.2 液压油(2)液压油牌号的选择在液压油的品种已定的情况下选择油的牌号时,最先考虑的 应是液压油的黏度。如果黏度太低,就使泄漏增加,从而降低效率,降低润滑性,增加磨损;如果液压油的黏度太高,运动部分的阻力要增加,磨损增大,液压泵的吸油阻力增大,易产生吸
15、空并造成噪声。因此,要合理选择液压油的黏度。选择液压油时要注意以下几点:工作环境:当液压系统工作环境温度较高时,应采用较高黏度的液压油;反之则采用较低黏度的液压油。上一页 下一页 返回5.2 液压油 工作压力:当液压系统工作压力较高时,应采用较高黏度的液压油,以防泄漏;反之用较低黏度的液压油。运动速度:当液压系统工作部件运动速度高时,为了减少功率损失,应采用黏度较低的液压油;反之采用较高黏度的液压油。液压泵的类型:在液压系统中,不同的液压泵对润滑的要求不同,选择液压油时应考虑液压泵的类型及其工作环境,如表5-2 所示。上一页 下一页 返回5.2 液压油(3)合理使用液压油的要点 换油前液压系统
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