液压课件-第一章.ppt

1、一部完整的机器由原动机、传动部分和工作机构组成。传动部一部完整的机器由原动机、传动部分和工作机构组成。传动部分作用是把原动机的输出功率传送给工作机构分作用是把原动机的输出功率传送给工作机构,同时对力、速度、同时对力、速度、方向等进行调节与控制。传动有多种类型，如机械传动、电力方向等进行调节与控制。传动有多种类型，如机械传动、电力传动、液体传动、气压传动以及它们的组合传动、液体传动、气压传动以及它们的组合-复合传动等。复合传动等。液体传动液体传动:用液体作为工作介质进行能量传递的传动方式。用液体作为工作介质进行能量传递的传动方式。按照其工作原理的不同，液体传动又可分为液压按照其工作原理的不同，液

2、体传动又可分为液压传动和液力传动两种形式：传动和液力传动两种形式：（1 1）液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量）液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量,根据它根据它的工作特点又可称为容积式液压传动。的工作特点又可称为容积式液压传动。（2 2）液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。）液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。1.1 液压传动与控制概述液压传动与控制概述 1.液液压压传传动动与与控控制制的的工工作作原原理理 如图所示为一台用于驱动机床工作台的液压传动系统图。这个系统可使工作机构作直线往复运动、克服各种阻力和调节工作台的运动速度，通过它可以进一步了解液压传动系统的工作原理

3、。从上面这个简单的例子中可以看到从上面这个简单的例子中可以看到:(1)液压传动是以液体作为工作介质来传递动力的液压传动是以液体作为工作介质来传递动力的.(2)液压传动用液体的压力能来传递动力液压传动用液体的压力能来传递动力,它与利用液体动能的液力它与利用液体动能的液力传动是不相同的传动是不相同的.(3)液压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作液压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作的的,因此液压传动和液压控制常常难以截然分开因此液压传动和液压控制常常难以截然分开.1.液压系统的压力取决于负载。对于实际液体,油液在管道和元件中流动时所受到的“阻力”等,也包括在负载内。

4、2.执行机构的运动速度取决于进入执行机构的流量。只要能连续调节进入执行机构的流量,就能无极调节执行机构的运动速度。2.液压系统的主要工作特征液压系统的主要工作特征1.2 液压系统的组成液压系统的组成(1)动力元件动力元件 （泵）（泵）(2)执行元件执行元件 （缸、马达）（缸、马达）(3)控制元件控制元件（各类阀）（各类阀）(4)辅助元件辅助元件（油箱、油管、（油箱、油管、滤油器等）滤油器等）(5)工作介质工作介质 （液压油）（液压油）1.3 液压系统图的图形符号液压系统图的图形符号两种工作原理图：1、半结构式 直观，画法复杂。2、职能符号 画法简单，清晰。1）职能符号只表示元件的职能和管路的连

5、接，不反映结构参数和安装位置。2）图上所示位置是静态位置或零位。职能符号表示的液压系统图 在回路图中，图示符号用于表示能量传递和液压管路。为清晰表示回路图，应尽可能地绘制直线而避免交叉。部分常用液压气动图示符号GB/T 786.1-1993 在加热器和冷却器的符号中，箭头方向与热量流动方向相一致。液压泵由带驱动轴符号的圆表示，其中三角符号表示工作油液的流动方向。因工作介质为有压液体，所以，三角符号为实心。在气动技术中，工作介质为气体，三角符号为空心。液压马达与液压泵的符号不同，其区别在于表示工作油液流动方向的箭头相反。液压缸符号液压缸符号 单作用液压缸仅具有一个油口，工作油液只能进入无杆腔。对

6、于单作用液压缸，其回缩或由外力（图示无前端盖符号）或由复位弹簧（图示第二个符号）来实现。双作用液压缸具有两个油口，工作油液既可进入无杆腔，也可进入有杆腔。对于双端活塞杆的液压缸，其面积比为1:1（同步液压缸）。换向阀符号由油口数和工作位置数表示，通常，换向阀至少含有两个油口和工作位置。在换向阀符号中，方框数为换向阀的工作位置数，方框内箭头不表示工作油液流动方向，而直线则表示在不同工作位置上各油口的接通情况。换向阀符号一般对应于其静止位置。为标识油口，通常采用下列两种方法，即一种为采用字母P、T、R、A、B和L，而另一种则采用连续字母A、B、C和D等。在相关标准中，通常首选第一种方法。图示为三位

7、四通换向阀的符号，其具有不同中位机能。驱动方式符号驱动方式符号 换向阀工作位置切换可通过各种驱动方式来实现。在换向阀符号中，应采用相应符号表示驱动方式，如按钮和踏板符号。弹簧通常用于换向阀复位，不过，换向阀复位也可通过再次驱动来实现，如在带手柄操作和锁定装置的换向阀中。图示为推杆式、按钮式和滚轮式驱动方式的符号。控制阀符号控制阀符号 压力控制阀可用方框表示，方框中箭头表示工作油液流动方向。油口采用P（进油口）和T（回油口）或A和B表示，方框中箭头位置说明阀口是常开还是常闭的，倾斜箭头表示压力控制阀在其压力范围内可调。压力控制阀分为溢流阀和减压阀等。流量阀包括节流阀、可调节流阀和调速阀。流量阀采

8、用矩形框表示，矩形框内含有节流阀符号以及表示压力补偿的箭头。倾斜箭头表示其流量可调。单向阀符号用压在阀座上的小球表示。液控单向阀符号则是在单向阀符号外加方框，其控制管路为虚线，控制油口用字母X标识。图示为液压技术中所用的测量元件符号。与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：(1)液压传动的各种元件,可根据需要方便、灵活地来布置；(2)重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；(3)操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000：1)；(4)可自动实现过载保护；(5)一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；(6)很容易实现直线运动；(7)容易实现机器的自动化，

9、当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。1.液压传动的主要优点液压传动的主要优点 1.4 液压系统的优缺点液压系统的优缺点2.液压传动的主要缺点液压传动的主要缺点(1)由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。(2)工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。(3)液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。(4)由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的定比传动。(5)液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。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

10、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、液压锤 机械制造 组合机床、冲床、自动线、扳手 轻工机械 打包机、注塑机 汽车工业 转向器助力器、减振器、自卸汽车 智能机械 模拟驾驶舱、机器人、机械手1.液压传动在各类机械中的应用液压传动在各类机械中的应用1.5 液压技术的应用与发展液压技术的应用与发展由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于由于液压传动有许多突出的优点，因此，它被广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、

11、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应山冶金、轻工、农机、渔业、林业等各方面。同时，也被应用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程用到航天航空、海洋开发、核能工程和地震预测等各个工程技术领域。技术领域。2.液压传动的发展液压传动的发展 液压传动相对于机械传动来说，它是一门新学科，从液压传动相对于机械传动来说，它是一门新学科，从1717世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，1818世纪末英国制成第一世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动已有台水压机算起，液压传动已有2 23 3百年的历史，只是由于早百年的历史，只是由于早期技术水平和生产需求的不足，液

12、压传动技术没有得到普遍期技术水平和生产需求的不足，液压传动技术没有得到普遍地应用。地应用。随着科学技术的不断发展，对传动技术的要求越来随着科学技术的不断发展，对传动技术的要求越来越高，液压传动技术自身也在不断发展，特别是在第二次世越高，液压传动技术自身也在不断发展，特别是在第二次世界大战期间及战后，由于军事及建设需求的刺激，液压技术界大战期间及战后，由于军事及建设需求的刺激，液压技术日趋成熟日趋成熟。2020世纪是流体传动及控制技术逐步走向成熟的时代。世纪是流体传动及控制技术逐步走向成熟的时代。随着现代科学技术的飞速发展，它不仅可以充当一种传动方随着现代科学技术的飞速发展，它不仅可以充当一种传

13、动方式，而且可以作为一种控制手段，充当了连接现代微电子技式，而且可以作为一种控制手段，充当了连接现代微电子技术和大功率控制对象之间的桥梁，成为现代控制工程中不可术和大功率控制对象之间的桥梁，成为现代控制工程中不可缺少的重要技术手段。缺少的重要技术手段。1795年英国人布拉默(J.Bramsh)发明了第一台液压 机，它的问世是流体动力应用于工业的成功典范，到1826年液压机已被广泛应用，此后还发展了许多水压传动控制回路，并且采用机能符号取代具体的设计和结构，方便了液压技术的进一步发展。19世纪是流体传动技术走向工业应用的世纪，它奠基于的流体力学成果之上，而工业革命以来的产业需求为液压技术的发展创

14、造了先决条件。1905年美国人詹尼(Janney)首先将矿物油引入传动介质，并设计研制了带轴向柱塞机械的液压传动装置，并于1906年应用于军舰的炮塔装置上，为现代液压技术的发展揭开了序幕。1922年瑞士人托马(H.Thoma)发明了径向柱塞泵。1936年美国人威克斯(H.Vickers)一改传统的直动式机械控制机构，发明了先导控制式压力控制阀。稍后电磁阀和电液换向滑阀的问世，使先导控制形式多样化。第二次世界大战期间，在兵器上采用了功率大、反应快、第二次世界大战期间，在兵器上采用了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，它大大提高了兵器的性能，动作准的液压传动和控制装置，它大大提高了兵器的性

15、能，也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善及各类元件的标准化、用，并随着各种标准的不断制订和完善及各类元件的标准化、规格化、系列化而在机械制造、工程机械、农业机械、汽车规格化、系列化而在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来。近制造等行业中推广开来。近3030年来，由于原子能技术、航空年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展，航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、再次将液压技

16、术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。都得到了应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。现在国外现在国外95%95%工程机械、工程机械、90%90%数控加工中心、数控加工中心、95%95%以上的自动线以上的自动线采用液压传动。采用液压传动。采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。要标志之一。液压传动液压传动发展现状发展现状1 液压传动与微电子技术相结合，实现机电一体

17、化集成 是新型元件和系统发展的主要方向。多功能集成电液元件、具有数字接口的电液元件和检测元件快速发展。进入20世纪90年代后期，随着自动控制技术，计算机技术，微电子技术、可靠性技术的发展以及新材料的应用，使传统的液压技术有了新的进展，也使液压系统和元件的水平有很大提高。由于内置电子线路以及串行通讯总线技术的发展，在一些大型现代化的电液系统，如冶金、大型矿山机械及工程机械中，泵、马达、阀等元器件装有各种必要的传感器和两路数据连接器，不仅可实现各种功能的控制，还可实现各元件状态的监测，使液压系统故障诊断技术有了进一步的发展。现代的液压系统是高度机电一体化的大型复杂控制系统。中央计算机不断访问所有元

18、件的当前特性，并且与标准特性相比较，若显著超出，可发出必要的警报。2 计算机的广泛应用和性能的不断提高使得流体传动及控制技术有了新的发展 计算机辅助设计大大地提高了工作效率。利用CAD技术全面支持液压产品从概念设计、外观设计、性能设计、可靠性设计到零部件设计的全过程。对现有的液压CAD设计软件进行二次开发，建立知识库信息系统，它将构成设计制造销售使用设计的闭式循环系统。自适应控制(AC)是指当被控对象本身特性及其外部环境了解不多时或者它们在正常运行中存在变化时，对其有自适应能力和鲁棒性 鲁棒控制指的是当系统模型包含不确定性因素时，仍然希望控制系统始终保持良好性能的一种控制方式。近年出现的 设计

19、方法是鲁棒控制的代表。HA 新控制策略不断被采用。智能控制(IC)通过对系统特征的描述和提取，符号和环境的识别，知识库和推理机的开发以及控制规律的在线学习和修正，对改善液压伺服系统的控制性能有巨大潜力。包括与计算机系统有关的具有自然模拟、逼真体验的技术与方法。它最主要的目标就是真实的体验和方便的人机交互。有统计资料表明：近有统计资料表明：近2020年来液压技术的发展来源于自身的科年来液压技术的发展来源于自身的科研成果仅约研成果仅约20%20%，来源于其他领域发明的占，来源于其他领域发明的占50%50%，移植其它技术研，移植其它技术研究成果占究成果占30%30%，没有任何一种学科能关起门来发展，

20、这也是所有，没有任何一种学科能关起门来发展，这也是所有学科的共同趋势。未来液压技术难有惊人的技术突破，应当主要学科的共同趋势。未来液压技术难有惊人的技术突破，应当主要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要靠现有技术的改进和扩展，不断扩大其应用领域以满足未来的要求。其主要的发展趋势将集中在以下几个方面。求。其主要的发展趋势将集中在以下几个方面。液压技术的发展趋势液压技术的发展趋势1 流体传动与控制设备更加注重其环保性能流体传动与控制设备更加注重其环保性能 污染环境是流体传动工业面临的最大挑战之一，也是妨碍它与电气和机械传动系统有效竞争的一大因素。治理泄漏和降低噪声是液压系统需要

21、解决的两大 问题。加大非石油基液压油的使用力度。水压技术将会得到大力发展。发展变频电机驱动系统及二次调节技术。轻量化、小型化、节能元器件。2 节能降耗，提高效率。广泛采用在负载敏感系统，使之具有流量适应控制和压力自动补偿功能。3 流体传动及控制系统变得更为集成化、模块化、智能化和网络化。由电子直接控制的元件将得到广泛采用 借助现场总线，实现高水平的信息传递，可以对流体传动及控制大系统实现综合多目标最优控制效率最优、功能最优或预选目标最优。流体传动及控制系统可实现加工、装配和调试等过程的全球化虚拟制造，并对研究过程、生产过程、营销过程实现全球网络实时管理与经营。4 新材料的发展及使用 陶瓷材料由

22、于其优越的耐磨性、抗气蚀性能、化学稳定性好、摩擦因数低，使其在纯水液压泵和阀上得到应用。纳米材料、纳米工艺的进展，将为流体传动与控制技术发展开拓新的前景。5 微流体技术的出现和发展 11 具体说明液压系统的工作压力不能无限大的原因 (假设负载可以元限大)。12 流动的液体具有压力能、动能和位能，这三种能是同时存在的。哪一种能量形式在液压传动中是最主要的，为什么?13 结合液压千斤顶原理图，说明在千斤顶举升重物的过程中，考虑压力损失和不考虑压力损失两种情况下工作介质的压力分布状况。并说明把重物举升到一定高度且维持这个高度不变时，千斤顶内的工作介质所处的状态。此时还有流量吗，压力呢?14 在存在泄漏的情况下，如何理解液压传动中运动的传递按照容积变化相等的原则进行。