1、第二章第二章 机电设备的构成机电设备的构成第一节第一节 机械系统机械系统第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统第三节第三节 电气控制系统电气控制系统第一节第一节 机械系统机械系统 机械系统主要包括机械系统主要包括:机体、传动机构和润滑、密封装置。机体、传动机构和润滑、密封装置。 一、机体一、机体 机体是指机器或机电设备的躯体，如机壳、机架、机床的机体是指机器或机电设备的躯体，如机壳、机架、机床的床身、立柱、变速箱体等。其功能是用于固定各种传动装置、床身、立柱、变速箱体等。其功能是用于固定各种传动装置、驱动装置、控制装置以及执行机构等，机体结构的合理性和驱动装置、控制装置以及执行机构
2、等，机体结构的合理性和材料的使用直接影响机电设备的性能。材料的使用直接影响机电设备的性能。 二、传动装置二、传动装置 传动装置是把动力源的动力和运动传递给工作机械传动装置是把动力源的动力和运动传递给工作机械(执机执机构构)的机构。在传递过程中有时需完成变速、变向和改变转矩的机构。在传递过程中有时需完成变速、变向和改变转矩的任务。的任务。 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统常用的机械传动装置有常用的机械传动装置有:带传动装置、链传动装置、齿轮传动带传动装置、链传动装置、齿轮传动装置以及滚珠丝杠传动装置等。装置以及滚珠丝杠传动装置等。 常用的变速装置主要是分级变速装置。常用的变速装置主要是分
3、级变速装置。(一一)链传动链传动1.链传动的类型链传动的类型链传动类型主要是齿形链和套筒滚子链，如链传动类型主要是齿形链和套筒滚子链，如图图2-1、图图2-2所示。所示。按照用途不同，链可分为起重链、牵引链和传动链三大类。按照用途不同，链可分为起重链、牵引链和传动链三大类。.起重链主要用于起重机械中提起重物，其工作速度起重链主要用于起重机械中提起重物，其工作速度0.25m/s;牵引链主要用于链式输送机中移动重物，其工作速度牵引链主要用于链式输送机中移动重物，其工作速度4m/s;传动链用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度传动链用于一般机械中传递运动和动力，通常工作速度15m/s 上一页 下
4、一页返回第一节第一节 机械系统机械系统 2.链传动的特点链传动的特点 链传动主要有以下特点链传动主要有以下特点: .和带传动相比，链传动能保持平均传动比不变，传动效和带传动相比，链传动能保持平均传动比不变，传动效率高率高;张紧力小，因此作用在轴上的压力较小，能在低速重载张紧力小，因此作用在轴上的压力较小，能在低速重载和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作和高温条件下及尘土飞扬的不良环境中工作; .和齿轮传动相比，链传动可用于中心距较大的场合且制和齿轮传动相比，链传动可用于中心距较大的场合且制造精度较低造精度较低; .只能传递平行轴之间的同向运动，不能保持恒定的瞬时只能传递平行轴之间的同向运动，
5、不能保持恒定的瞬时传动比，运动平稳性差，工作时有噪声。传动比，运动平稳性差，工作时有噪声。 3.链传动的应用链传动的应用 链传动既可用于减速传动，也可用于增速传动，最适合于链传动既可用于减速传动，也可用于增速传动，最适合于两轴相距较远，工作现场温度高，不允许打滑的场合，如输两轴相距较远，工作现场温度高，不允许打滑的场合，如输送机械设备、起重机械设备等。送机械设备、起重机械设备等。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统 (二二)带传动带传动 1.带传动的类型带传动的类型 根据带的横截面形状，带传动可分为平带传动、根据带的横截面形状，带传动可分为平带传动、V带传动、带传动、圆带传动和同步
6、带传动，如圆带传动和同步带传动，如图图2-3所示。所示。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统2.带传动的特点带传动的特点传动带作为中间挠性件具有弹性，是通过与带轮间的摩擦力传动带作为中间挠性件具有弹性，是通过与带轮间的摩擦力进行传动的，故有以下特点进行传动的，故有以下特点:。传动带具有弹性和挠性，可吸收振动并缓和冲击，从而使。传动带具有弹性和挠性，可吸收振动并缓和冲击，从而使传动平稳，噪声小传动平稳，噪声小;.当过载时，传动带与带轮间可发生相对滑动而不损伤其他零当过载时，传动带与带轮间可发生相对滑动而不损伤其他零件，起过载保护作用件，起过载保护作用;.适合于主、从动轴间中心距较大的
7、传动适合于主、从动轴间中心距较大的传动;由于有弹性滑动存在，故不能保证准确的传动比，效率较低由于有弹性滑动存在，故不能保证准确的传动比，效率较低;.张紧力会产生较大的压轴力，使轴和轴承受力较大，传动带张紧力会产生较大的压轴力，使轴和轴承受力较大，传动带寿命降低。寿命降低。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统 3.传动带的应用传动带的应用 生产上应用的带传动以平带和生产上应用的带传动以平带和V带使用最多，在相同张紧带使用最多，在相同张紧力和相同摩擦系数的条件下，力和相同摩擦系数的条件下，V带产生的摩擦力要比平带的带产生的摩擦力要比平带的摩擦力要大，所以摩擦力要大，所以V带传动能力强，
8、结构更紧凑，在机械传带传动能力强，结构更紧凑，在机械传动中应用最广泛。动中应用最广泛。V带按其宽度和高度相对尺寸的不同又分带按其宽度和高度相对尺寸的不同又分为普通为普通V带，窄带，窄V带，宽带，宽V带，汽车带，汽车V带，齿形带，齿形V带，大楔角带，大楔角V带等多种类型。目前，普通带等多种类型。目前，普通V带应用最广，平带多用于高速带应用最广，平带多用于高速远距离传动，多楔带相当于平带与多根远距离传动，多楔带相当于平带与多根V带的组合，兼有两带的组合，兼有两者的优点，多用于结构要求紧凑的大功率传动中。圆带主要者的优点，多用于结构要求紧凑的大功率传动中。圆带主要用于功率很小的简单传动，如缝纫机和医
9、疗设备上。同步带用于功率很小的简单传动，如缝纫机和医疗设备上。同步带因为有齿的啮合，能保证恒定的传动速比，并且刚度好，可因为有齿的啮合，能保证恒定的传动速比，并且刚度好，可以广泛用于输送自动线上，在机床、通风设备和计算机中也以广泛用于输送自动线上，在机床、通风设备和计算机中也有应用。有应用。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统(三三)齿轮传动齿轮传动 1.齿轮传动的类型齿轮传动的类型 齿轮传动类型如齿轮传动类型如图图2 -4所示，按齿轮轴线的相对位置关所示，按齿轮轴线的相对位置关系可分为平行轴的直齿轮传动、斜齿轮传动和齿轮齿条传动系可分为平行轴的直齿轮传动、斜齿轮传动和齿轮齿条传动
10、;相交轴的锥齿轮传动，交错轴的弧齿圆柱齿轮和蜗轮蜗杆传相交轴的锥齿轮传动，交错轴的弧齿圆柱齿轮和蜗轮蜗杆传动。此外还有人字齿轮传动、行星齿轮传动等。动。此外还有人字齿轮传动、行星齿轮传动等。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统2.齿轮传动特点齿轮传动特点.传动比恒定不变，适应的速度范围广传动比恒定不变，适应的速度范围广;。传动功率范围较大，可以从几瓦到几万千瓦。传动功率范围较大，可以从几瓦到几万千瓦;.传动效率高，可达传动效率高，可达0. 98-0. 99 ;.结构紧凑，工作可靠，使用寿命长结构紧凑，工作可靠，使用寿命长;.制造和安装精度要求高，精度较低的齿轮在高速运转时会产制造和
11、安装精度要求高，精度较低的齿轮在高速运转时会产生较大的振动和噪声生较大的振动和噪声;.不适合中心距较大的传动。不适合中心距较大的传动。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统 3.齿轮传动的应用齿轮传动的应用 齿轮传动是最常用的传动形式。一般在仪表中主要用于传齿轮传动是最常用的传动形式。一般在仪表中主要用于传递运动，并且多采用摆线齿轮递运动，并且多采用摆线齿轮;在机器中既用于传递运动又用在机器中既用于传递运动又用于传递转矩，并且多使用渐开线齿轮。于传递转矩，并且多使用渐开线齿轮。 (四四)滚珠丝杠传动滚珠丝杠传动 如如图图2-5所示，滚珠丝杠传动机构主要由螺母所示，滚珠丝杠传动机构主要
12、由螺母1、丝杠、丝杠2、滚珠滚珠3和滚珠循环装置和滚珠循环装置4等组成。滚珠沿螺纹滚道滚动，并沿等组成。滚珠沿螺纹滚道滚动，并沿滚珠循环装置的通道返回，构成封闭循环。滚珠循环装置的通道返回，构成封闭循环。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统 由于滚动运动与滑动运动相比摩擦阻力小得多，所以机械效由于滚动运动与滑动运动相比摩擦阻力小得多，所以机械效率可以达到率可以达到90%以上，并且运动稳定，动作灵敏。一般用以上，并且运动稳定，动作灵敏。一般用于高速度和高位置精度的机械传动中，如数控机床和精密机于高速度和高位置精度的机械传动中，如数控机床和精密机床的进给机构、精密测量仪器以及各种自动控
13、制装置中。床的进给机构、精密测量仪器以及各种自动控制装置中。 (五五)常用变速机构常用变速机构 机床中常用的分级变速机构有机床中常用的分级变速机构有:塔轮变速机构、滑移齿轮塔轮变速机构、滑移齿轮变速机构、离合器变速机构及配换齿轮变速机构等，见变速机构、离合器变速机构及配换齿轮变速机构等，见图图2-6上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统(六六)传动链及其传动比传动链及其传动比 将若干个传动副组合起来所构成的传动系统称为传动链。将若干个传动副组合起来所构成的传动系统称为传动链。在研究传动系统时，常常把各种传动件进行简化，用规定的在研究传动系统时，常常把各种传动件进行简化，用规定的示意性
14、符号代表传动件，绘成传动系统图。示意性符号代表传动件，绘成传动系统图。 为了使用方便，为了使用方便，表表2一一1给出了常用传动副及这些传动副给出了常用传动副及这些传动副传动速比的计算式。传动速比的计算式。 图图2 -7所示的传动链中，运动从电动机轴经带传动输入所示的传动链中，运动从电动机轴经带传动输入到到I轴轴;又经又经z1 z2齿轮传动传给齿轮传动传给II轴轴;再经再经z3 .z4齿轮传动齿轮传动给给III轴轴;最后，经最后，经z7 z8:齿轮传动到齿轮传动到IV轴，运动从轴，运动从IV轴输轴输出。出。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统若已知电动机的转速为若已知电动机的转速为n
15、i，带轮的直径为，带轮的直径为d1d2和各齿轮的齿和各齿轮的齿数数Z1 ,Z2 ,Z3 ,Z4 ,Z7 ,Z8，即可确，即可确定任一轴的转速。如求定任一轴的转速。如求IV轴的转速，可按下式计算轴的转速，可按下式计算上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统 三、润滑方法及装置三、润滑方法及装置 为了减少机械系统中的零部件工作时产生的摩擦阻力，降为了减少机械系统中的零部件工作时产生的摩擦阻力，降低磨损程度，同时控制机械系统的温升，提高机械效率延长低磨损程度，同时控制机械系统的温升，提高机械效率延长使用寿命，必须对机械的摩擦部位进行润滑。使用寿命，必须对机械的摩擦部位进行润滑。 (一一)滑动
16、轴承的润滑滑动轴承的润滑 滑动轴承的润滑包括动压滑动轴承润滑和静压滑动轴承润滑动轴承的润滑包括动压滑动轴承润滑和静压滑动轴承润滑。滑。 1.动压滑动轴承润滑动压滑动轴承润滑 动压滑动轴承是滑动轴承中应用最广泛的一类，包括液体动压滑动轴承是滑动轴承中应用最广泛的一类，包括液体(油与非油润滑介质油与非油润滑介质)与气体动压润滑两种类型。油润滑动压与气体动压润滑两种类型。油润滑动压轴承，包括有单油楔轴承，包括有单油楔(整体式整体式)、双油楔、多油楔、双油楔、多油楔(整体或可整体或可倾瓦式倾瓦式)、阶梯面等多种类型，润滑特点各有不同。一般要求、阶梯面等多种类型，润滑特点各有不同。一般要求在回转时产生动
17、压效应，主轴与轴承在回转时产生动压效应，主轴与轴承上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统的间隔较小的间隔较小(高精度机床要求达到高精度机床要求达到1-3 m)，有较高的刚度，有较高的刚度，温升较低等。温升较低等。 2.静压滑动轴承润滑静压滑动轴承润滑 静压轴承是利用静压润滑原理润滑的滑动轴承。通过外部静压轴承是利用静压润滑原理润滑的滑动轴承。通过外部压力油把主轴支承起来，在任何转速下压力油把主轴支承起来，在任何转速下(包括启动和停车包括启动和停车)轴轴颈和轴承均有一层油膜分离摩擦表面，与轴的转数和油的豁颈和轴承均有一层油膜分离摩擦表面，与轴的转数和油的豁度无关，摩擦副处于流体润滑状态
18、，不发生金属接触。因此度无关，摩擦副处于流体润滑状态，不发生金属接触。因此有极低的摩擦，其摩擦系数为有极低的摩擦，其摩擦系数为0. 0003-0. 001。即使使用。即使使用低豁度液体、水和液压介质等也能承受载荷的变化。低豁度液体、水和液压介质等也能承受载荷的变化。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统 3.常用润滑剂常用润滑剂 (1)润滑油润滑油是主要的润滑剂，主要的物理性能指标润滑油润滑油是主要的润滑剂，主要的物理性能指标是豁度，豁度表征液体流动的内摩擦性能，豁度越大，其流是豁度，豁度表征液体流动的内摩擦性能，豁度越大，其流动性愈差。润滑油另一物理性能是油性，表征润滑油在金属动性
19、愈差。润滑油另一物理性能是油性，表征润滑油在金属表面上的吸附能力。油性愈大，对金属的吸附能力愈强，油表面上的吸附能力。油性愈大，对金属的吸附能力愈强，油膜愈容易形成。膜愈容易形成。 (2)润滑脂轴颈速度小于润滑脂轴颈速度小于1 -2 m/s的滑动轴承可以采用的滑动轴承可以采用润滑脂，润滑脂是用矿物油、润滑脂，润滑脂是用矿物油、上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统各种稠化剂各种稠化剂(如钙、纳、铿、铝等金属皂如钙、纳、铿、铝等金属皂)和水调和而成，润和水调和而成，润滑脂的稠度滑脂的稠度(针入度针入度)大，承载能力大，但物理和化学性质不大，承载能力大，但物理和化学性质不稳定，不宜在温度
20、变化大的条件下使用，多用于低速重载或稳定，不宜在温度变化大的条件下使用，多用于低速重载或摆动的轴承中。摆动的轴承中。 (3)固体润滑剂和气体润滑剂固体润滑剂有石墨、二硫化固体润滑剂和气体润滑剂固体润滑剂有石墨、二硫化钥钥( MoS2)和聚四氟乙烯和聚四氟乙烯( PT_FE)等多种品种。一般在重等多种品种。一般在重载条件下，或在高温工作条件下使用。载条件下，或在高温工作条件下使用。 气体润滑剂常用空气，多用于高速及不能用润滑油或润滑气体润滑剂常用空气，多用于高速及不能用润滑油或润滑脂处。脂处。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统 (二二)滚动轴承润滑滚动轴承润滑 根据轴承的工作条件，
21、采用不同的润滑方式。当轴颈的圆根据轴承的工作条件，采用不同的润滑方式。当轴颈的圆周速度小于周速度小于5 m/s时，可采用润滑脂或黍片度较高的润滑油时，可采用润滑脂或黍片度较高的润滑油润滑。润滑脂的填充量一般占轴承空间的润滑。润滑脂的填充量一般占轴承空间的1/3一一1/2，由于，由于润滑脂易密封，可长期不必补充。当轴颈圆周速度大于润滑脂易密封，可长期不必补充。当轴颈圆周速度大于5 m/s时，可以采用浸油、滴油、飞溅润滑和喷油润滑。时，可以采用浸油、滴油、飞溅润滑和喷油润滑。 (三三)传动零件的润滑传动零件的润滑 齿轮传动、蜗杆传动和链传动等因啮合过程中都存在摩擦，齿轮传动、蜗杆传动和链传动等因啮
22、合过程中都存在摩擦，所以必须进行润滑。所以必须进行润滑。 一般对开式传动副采用人工定期加润一般对开式传动副采用人工定期加润滑脂或润滑油进行润滑，对闭式传动副应根据传动件的运动滑脂或润滑油进行润滑，对闭式传动副应根据传动件的运动速度选用不同的润滑方式。当传动件运动速度较低时，通常速度选用不同的润滑方式。当传动件运动速度较低时，通常采用油浸式润滑或定期滴油润滑，当传动件运动速度较高时，采用油浸式润滑或定期滴油润滑，当传动件运动速度较高时，通常采用润滑液压泵加压喷油润滑。通常采用润滑液压泵加压喷油润滑。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统 四、密封装置四、密封装置 对机器的接合面应采用适
23、当的密封装置，以防润滑油流失，对机器的接合面应采用适当的密封装置，以防润滑油流失，灰尘水分侵入。根据密封处的各零件之间是否有相对运动，灰尘水分侵入。根据密封处的各零件之间是否有相对运动，可分为静密封和动密封。可分为静密封和动密封。 1.静密封装置静密封装置 静密封通常是指两个静止面之间的密封。常用的静密封装静密封通常是指两个静止面之间的密封。常用的静密封装置有研合面密封、垫圈密封、置有研合面密封、垫圈密封、0形圈密封和密封胶密封，如形圈密封和密封胶密封，如图图2-8所示。所示。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统 研合面密封的接合面应经精密研磨加工，靠螺栓连接压紧，研合面密封的接合
24、面应经精密研磨加工，靠螺栓连接压紧，中间没有垫片，常用于气缸密封。中间没有垫片，常用于气缸密封。 垫圈密封使用方便，价格低廉，应用广泛。垫圈材料有金垫圈密封使用方便，价格低廉，应用广泛。垫圈材料有金属、橡胶、纤维质和塑料等，以适合密封不同的介质。属、橡胶、纤维质和塑料等，以适合密封不同的介质。 0形密封圈是一种剖面呈圆形的密封元件，一般用合成橡形密封圈是一种剖面呈圆形的密封元件，一般用合成橡胶制成，它是靠变形堵住泄漏缝隙，密封效果好。适合于液胶制成，它是靠变形堵住泄漏缝隙，密封效果好。适合于液压元件、真空设备等密封。压元件、真空设备等密封。 密封胶密封是在接合面涂上一层胶而产生密封效果。常用密
25、封胶密封是在接合面涂上一层胶而产生密封效果。常用于减速器、鼓风机等剖分面和法兰的密封。于减速器、鼓风机等剖分面和法兰的密封。上一页 下一页返回第一节第一节 机械系统机械系统 2.动密封装置动密封装置 动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本形式。按密动密封可以分为旋转密封和往复密封两种基本形式。按密封条件与其作相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式封条件与其作相对运动的零部件是否接触，可以分为接触式密封和非接触式密封，一般来说，接触式密封的密封性能好，密封和非接触式密封，一般来说，接触式密封的密封性能好，但受到摩擦损伤的限制，适用于密封面线速度较低的场合。但受到摩擦损伤的限制，适用于密封面线
26、速度较低的场合。非接触式密封的密封性能较差，适用于较高的速度。动密封非接触式密封的密封性能较差，适用于较高的速度。动密封和静密封实质区别在于是否存在相对运动。和静密封实质区别在于是否存在相对运动。 常用的旋转动密封装置及特性见常用的旋转动密封装置及特性见表表2-2上一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统一、液压传动系统一、液压传动系统(一一)液压系统的工作原理液压系统的工作原理 图图2 -9是液压千斤顶的工作原理图。图中杠杆是液压千斤顶的工作原理图。图中杠杆1、小活塞、小活塞2、小液压缸、小液压缸3和单向阀和单向阀4,5组成手动液压泵组成手动液压泵;大液压缸大液压缸6和大和
27、大活塞活塞7组成升举液压缸组成升举液压缸;控制阀控制阀9为控制装置为控制装置;油箱油箱10和油管和油管11为辅助元件。为辅助元件。下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统 需要千斤顶工作时，向上提起杠杆需要千斤顶工作时，向上提起杠杆1，小活塞，小活塞2被提起，小被提起，小液压缸液压缸3下腔的容积增大，而通往大液压缸的油路此时被单下腔的容积增大，而通往大液压缸的油路此时被单向阀向阀5(球阀球阀)关闭，它阻止大液压缸的油液向小液压缸倒流。关闭，它阻止大液压缸的油液向小液压缸倒流。单向阀单向阀4的钢球在弹簧力的作用下，暂时关闭小液压缸通往的钢球在弹簧力的作用下，暂时关闭小液压缸通
28、往油箱的油路，使小液压缸随着容积的增大而形成了真空，油油箱的油路，使小液压缸随着容积的增大而形成了真空，油箱中的油在大气压力作用下，推开钢球后进入小液压缸，这箱中的油在大气压力作用下，推开钢球后进入小液压缸，这是吸油过程。当把杠杆是吸油过程。当把杠杆1向下压时，小活塞向下压时，小活塞2下移，小液压缸下移，小液压缸3容积减小，单向阀容积减小，单向阀4关闭，油液不能流向油箱，只能推开单关闭，油液不能流向油箱，只能推开单向阀向阀5的钢球，沿油路进入大液压缸的钢球，沿油路进入大液压缸6的下腔，这是压油过程。的下腔，这是压油过程。大液压缸大液压缸6的下腔是密封容器，进入的油要占有一定的体积，的下腔是密封
29、容器，进入的油要占有一定的体积，就把大活塞就把大活塞7向上推出一段距离，重物向上推出一段距离，重物8也就被升举起来。上也就被升举起来。上述过程反复进行，就可将重物升到需要的高度。述过程反复进行，就可将重物升到需要的高度。上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统(二二)液压系统的组成和特点液压系统的组成和特点 1.液压传动系统的组成液压传动系统的组成 液压传动系统有以下四个主要部分组成液压传动系统有以下四个主要部分组成:动力部分，执行动力部分，执行部分，控制部分，辅助部分。部分，控制部分，辅助部分。 .动力部分动力部分:把机械能换成油液压力能，常见的是液压泵把机械能换
30、成油液压力能，常见的是液压泵; .执行部分执行部分:把液体的压力能转换成机械能输出的装置，如把液体的压力能转换成机械能输出的装置，如作直线运动的液压缸或作回转运动的电机作直线运动的液压缸或作回转运动的电机; .控制部分控制部分:对系统中流体压力、流量和流动方向进行控制对系统中流体压力、流量和流动方向进行控制或调节的装置，如溢流阀、流量控制阀、换向阀等或调节的装置，如溢流阀、流量控制阀、换向阀等; .辅助部分辅助部分;保证液压传动系统正常工作所需的上述三种以保证液压传动系统正常工作所需的上述三种以外的装置，如油箱、过滤器、油管和管接头等。外的装置，如油箱、过滤器、油管和管接头等。上一页 下一页返
31、回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统 2.液压传动的特点液压传动的特点 液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它与机械传动、液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它与机械传动、电气传动相比具有以下的主要特点电气传动相比具有以下的主要特点: .由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方由于液压传动是油管连接，所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。例如，在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动，以克服长驱动轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很
32、大，又加之极易布置，轴效率低的缺点。由于液压缸的推力很大，又加之极易布置，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，在挖掘机等重型工程机械上，已基本取代了老式的机械传动，不仅操作方便，而且外形美观大方。不仅操作方便，而且外形美观大方。 上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统.液压传动装置的质量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功液压传动装置的质量轻、结构紧凑、惯性小。例如，相同功率液压电机的体积为电动机的率液压电机的体积为电动机的12% -13%。液压泵和液压。液压泵和液压电机单位功率的质量指标，目前是发电机和电动机的十分之电机单位功率的质量指标，目前是
33、发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压电机可小至一，液压泵和液压电机可小至0. 0025 N/W(牛牛/瓦瓦)，发，发电机和电动机则约为电机和电动机则约为0. 03 N/W上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统(三三)液压元件液压元件 1.液压泵液压泵 液压泵是动力元件，常见的类型有齿轮泵、叶片泵和柱塞液压泵是动力元件，常见的类型有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵等。泵等。 图图2一一10是齿轮泵工作原理，它由一对互相啮合的齿轮和是齿轮泵工作原理，它由一对互相啮合的齿轮和泵体组成。其啮合处将油腔分成两部分，即吸油腔和压油腔。泵体组成。其啮合处将油腔分成两部分，即吸油腔和压油
34、腔。当电动机通过联轴器带动主动齿轮按图示方向转动时，从动当电动机通过联轴器带动主动齿轮按图示方向转动时，从动齿轮同时转动。此时，吸油腔中啮合的轮齿逐渐脱开，使密齿轮同时转动。此时，吸油腔中啮合的轮齿逐渐脱开，使密封容积逐渐增大而形成局部真空，油箱中油液在大气压力作封容积逐渐增大而形成局部真空，油箱中油液在大气压力作用下经吸油口进入吸油腔，并随齿轮转动被带到压油腔。在用下经吸油口进入吸油腔，并随齿轮转动被带到压油腔。在压油腔内，因齿轮啮合致使密封容积减小，油液受到压缩，压油腔内，因齿轮啮合致使密封容积减小，油液受到压缩，被挤出压油腔，并经过管路输送到执行装置。被挤出压油腔，并经过管路输送到执行装
35、置。上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统 齿轮泵的流量不可调节，只能作定量泵使用。由于效率和工齿轮泵的流量不可调节，只能作定量泵使用。由于效率和工作压力低、噪声大，一般用于工作环境较差的低压轻载系统。作压力低、噪声大，一般用于工作环境较差的低压轻载系统。 图图2-11是叶片泵的工作原理图。这种泵主要由定子、转是叶片泵的工作原理图。这种泵主要由定子、转子、叶片等组成。定子与转子不同心，偏心距为子、叶片等组成。定子与转子不同心，偏心距为0，叶片可，叶片可以在槽内作径向滑动。当电动机带动转子旋转时，叶片在离以在槽内作径向滑动。当电动机带动转子旋转时，叶片在离心力作用下
36、紧贴在定子内表面上。因此，当转子按图示方向心力作用下紧贴在定子内表面上。因此，当转子按图示方向转动时，位于下半部的各密封容积不断增大，形成局部真空，转动时，位于下半部的各密封容积不断增大，形成局部真空，将油箱里的油吸入，而位于上半部的各密封腔容积不断减小，将油箱里的油吸入，而位于上半部的各密封腔容积不断减小，于是油液便从压油腔压出。于是油液便从压油腔压出。 叶片泵结构较复杂，制造精度要求高，一般用于要求传动叶片泵结构较复杂，制造精度要求高，一般用于要求传动平稳、功率不大的中压液压系统中。平稳、功率不大的中压液压系统中。上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统2.液压
37、缸液压缸液压缸能将液压能转换成直线运动形式的机械能，输出速度液压缸能将液压能转换成直线运动形式的机械能，输出速度和力。和力。液压缸的种类很多，常用的是单杆活塞式液压缸，单杆活塞液压缸的种类很多，常用的是单杆活塞式液压缸，单杆活塞式液压缸其最大的特点是，活塞两端的有效作用面积不等。式液压缸其最大的特点是，活塞两端的有效作用面积不等。当左、右两腔相继进入流量及压力相等的油液时，因无杆腔当左、右两腔相继进入流量及压力相等的油液时，因无杆腔活塞面积大，所以活塞的推力大，速度小活塞面积大，所以活塞的推力大，速度小;而有杆腔进油时，而有杆腔进油时，因活塞受力面积小，所以活塞的推力小，速度快。这一特点因活塞
38、受力面积小，所以活塞的推力小，速度快。这一特点适合有些机械的要求，即工作行程时要求力大速度慢，而返适合有些机械的要求，即工作行程时要求力大速度慢，而返程时要求力小而速度快。程时要求力小而速度快。上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统 如如图图2一一12所示，其主要部件是液压缸和活塞，液压缸有两所示，其主要部件是液压缸和活塞，液压缸有两个进油口，活塞一端有杆，一端无杆。当液压缸右腔进油、个进油口，活塞一端有杆，一端无杆。当液压缸右腔进油、左腔回油时，活塞带动负载左移，反之活塞向右移动。左腔回油时，活塞带动负载左移，反之活塞向右移动。 3.液压电机液压电机 液压电机习
39、惯上是指输出旋转运动的，将液压泵提供的液液压电机习惯上是指输出旋转运动的，将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置。从能量转换的观点来看，压能转变为机械能的能量转换装置。从能量转换的观点来看，液压泵与液压电机是可逆工作的液压元件，向任何一种液压液压泵与液压电机是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压电机工况泵输入工作液体，都可使其变成液压电机工况;反之，当液压反之，当液压电机的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况。因电机的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况。因为它们具有同样的基本结构要素为它们具有同样的基本结构要素密闭而又可以周期变化的密闭而又可
40、以周期变化的容积和相应的配油机构。容积和相应的配油机构。上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统液压电机的种类很多，常用的有齿轮式、叶片式等。其结构液压电机的种类很多，常用的有齿轮式、叶片式等。其结构如如图图2-13所示。所示。 液压电机的功率和转矩变化范围大，无级调速方便，在压力液压电机的功率和转矩变化范围大，无级调速方便，在压力要求较高的工程机械上应用较多。要求较高的工程机械上应用较多。 4.控制阀控制阀 控制阀又称调节阀，是工业过程控制中的主要执行单元仪控制阀又称调节阀，是工业过程控制中的主要执行单元仪表，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作表，通
41、过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变流体流量。控制阀一般由执行机构去改变流体流量。控制阀一般由执行机构上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统和阀门组成。在液压系统中，为了控制与调节工作油的压力、和阀门组成。在液压系统中，为了控制与调节工作油的压力、流量和流动方向，使用了许多不同形式的阀，如换向阀、压流量和流动方向，使用了许多不同形式的阀，如换向阀、压力阀、流量阀和电液伺服阀等。下面介绍常用的电磁换向阀力阀、流量阀和电液伺服阀等。下面介绍常用的电磁换向阀和电液伺服阀。和电液伺服阀。 (1)电磁换向阀它是利用电磁的吸引推动阀芯在阀体内运电磁换向阀它是利
42、用电磁的吸引推动阀芯在阀体内运动，实现切换油路，从而控制执行元件换向、启动和停止。动，实现切换油路，从而控制执行元件换向、启动和停止。 图图2-14为二位四通电磁换向阀的工作原理图，这里为二位四通电磁换向阀的工作原理图，这里“位位”是指换向阀的工作位置数，是指换向阀的工作位置数，“通通”是指与阀体连接的主油路是指与阀体连接的主油路数。这种阀有两个工作位置，四个通道，即图中所示的数。这种阀有两个工作位置，四个通道，即图中所示的P,A,B,T，其中，其中P表示进油口，表示进油口，T为回油口，为回油口，A,B为通往液压为通往液压缸或液压电机两腔的油口。缸或液压电机两腔的油口。上一页 下一页返回第二节
43、第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统 换向工作原理如下换向工作原理如下:当电磁铁不通电时，如图当电磁铁不通电时，如图2一一14(a)所所示，滑阀示，滑阀3在弹簧力作用下，处在极左位置，压力油从在弹簧力作用下，处在极左位置，压力油从P口流口流入阀体后经滑阀与阀体间的通道，从入阀体后经滑阀与阀体间的通道，从B口流出经油管进入液口流出经油管进入液压缸的右腔，推动活塞向左运动。同时液压缸左腔的油经压缸的右腔，推动活塞向左运动。同时液压缸左腔的油经A口通过阀体从口通过阀体从T口流回油池。口流回油池。 需要活塞换向时，电磁铁衔铁需要活塞换向时，电磁铁衔铁吸合，将滑阀吸合，将滑阀3推向右端刹立置，如
44、图推向右端刹立置，如图2-14(b)所示所示j功油从功油从P口流入阀体后从口流入阀体后从A口流出，进入液压缸左腔，推动活塞向右口流出，进入液压缸左腔，推动活塞向右运动，右腔的油经运动，右腔的油经B口和口和T口流回油池。口流回油池。 电磁换向阀除了二位四通阀以外，还有二位三通、三位四电磁换向阀除了二位四通阀以外，还有二位三通、三位四通和三位五通等多种类型，在机电设备中都普遍使用。通和三位五通等多种类型，在机电设备中都普遍使用。 (2)电液伺服阀电液伺服阀的结构原理如电液伺服阀电液伺服阀的结构原理如图图2-15所示。所示。主要由力矩电动机主要由力矩电动机1,喷嘴挡板机构喷嘴挡板机构2,滑阀滑阀5及
45、四个进出油口及四个进出油口组成。组成。P口与液压泵连接，供给高压油，口与液压泵连接，供给高压油，T口与油箱连接，口与油箱连接，A,B两口与液压执行装置连接。两口与液压执行装置连接。上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统 当电流通过力矩电动机的线圈时，在电磁力的作用下带动挡当电流通过力矩电动机的线圈时，在电磁力的作用下带动挡板向左或右倾斜，使喷嘴与挡板之间的间隙不等，从而造成板向左或右倾斜，使喷嘴与挡板之间的间隙不等，从而造成滑阀两端的压力不等，便推动滑阀的阀芯移动，传递动力的滑阀两端的压力不等，便推动滑阀的阀芯移动，传递动力的液压主油路即被接通。因为滑阀位移后的开
46、度是正比于力矩液压主油路即被接通。因为滑阀位移后的开度是正比于力矩电动机输入的电流，所以阀的输出流量也和输入电流成正比，电动机输入的电流，所以阀的输出流量也和输入电流成正比，输入电流反向时，输出流量也反向。输入电流反向时，输出流量也反向。上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统 滑阀移动的同时，挡板也随同移动，这时由于反馈弹簧的存滑阀移动的同时，挡板也随同移动，这时由于反馈弹簧的存在，将对挡板产生与位移成正比的反向力，当滑阀上的液压在，将对挡板产生与位移成正比的反向力，当滑阀上的液压作用力和反馈弹簧的反向力平衡时，滑阀便保持在这一开度作用力和反馈弹簧的反向力平衡时，
47、滑阀便保持在这一开度上不再移动。上不再移动。 电液伺服阀的优点是能够用小功率的电能快速、高精度地电液伺服阀的优点是能够用小功率的电能快速、高精度地控制大功率的液压能，所在工业自动化控制方面得到广泛应控制大功率的液压能，所在工业自动化控制方面得到广泛应用。缺点是，这种伺服阀的精度要求很高，所以价格很贵，用。缺点是，这种伺服阀的精度要求很高，所以价格很贵，而且对油的清洁程度和环境温度的变化都要求很高。而且对油的清洁程度和环境温度的变化都要求很高。上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统(四四)液压系统应用举例液压系统应用举例1.电液伺服系统电液伺服系统图图2一一16是机
48、械手伸缩运动的原理图，也是电液伺服的典型是机械手伸缩运动的原理图，也是电液伺服的典型应用。应用。该系统主要由电液伺服阀该系统主要由电液伺服阀1、液压缸、液压缸2、机械手手臂、机械手手臂3、齿轮、齿轮齿条机构齿条机构4、电位器、电位器5、步进电动机、步进电动机6和放大器和放大器7等组成。其等组成。其工作原理如下工作原理如下: 由数字控制装置发出一定数量的脉冲，使步进电动机带动由数字控制装置发出一定数量的脉冲，使步进电动机带动电位器电位器5的动触头转动的动触头转动(如顺时针旋转如顺时针旋转)，动触头偏离中点而，动触头偏离中点而产生一微电压，经放大器产生一微电压，经放大器7放大后输出电流进入电液伺服
49、阀放大后输出电流进入电液伺服阀1的控制的控制上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统线圈，使伺服阀产生一定的开口量，这时压力油经阀的开口线圈，使伺服阀产生一定的开口量，这时压力油经阀的开口进入液压缸的左腔，推动机械手手臂伸出。同时，手臂上的进入液压缸的左腔，推动机械手手臂伸出。同时，手臂上的齿条带动电位器外壳旋转齿条带动电位器外壳旋转(顺时针顺时针)，当电位器的中点又与动，当电位器的中点又与动触头重合时，动触头输出电压为零，电液伺服阀失去信号，触头重合时，动触头输出电压为零，电液伺服阀失去信号，阀口关闭，手臂停止移动，并定位。手臂移动的行程及速度阀口关闭，手臂停止移
50、动，并定位。手臂移动的行程及速度大小，由输入步进电动机的脉冲数量及频率高低预先给定。大小，由输入步进电动机的脉冲数量及频率高低预先给定。当数字控制装置发出反向脉冲时，步电动机逆时针方向转动，当数字控制装置发出反向脉冲时，步电动机逆时针方向转动，手臂缩回。手臂缩回。上一页 下一页返回第二节第二节 液压与气压传动系统液压与气压传动系统 2.平面磨床工作台液压系统平面磨床工作台液压系统 图图2一一17是简化后的平面磨床工作台液压系统图。当电动是简化后的平面磨床工作台液压系统图。当电动机机(图中未画出图中未画出)带动液压泵带动液压泵3转动时，油液经过滤器转动时，油液经过滤器2被吸入被吸入系统。来自泵系
