液壓傳動(dòng) 第一章

1、液壓傳動(dòng)與控制 機(jī)械學(xué)院： 韓 曉 明 電 話E-mail：第五節(jié) 液壓傳動(dòng)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用第一章 緒 論第四節(jié) 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)第三節(jié) 液壓傳動(dòng)的控制方式第二節(jié) 液壓傳動(dòng)的工作原理及其 組成部分第一節(jié) 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)來說是一門新技術(shù)，但如從1650年帕斯卡提出靜壓傳遞原理、1850年英國(guó)開始將帕斯卡原理先后應(yīng)用于液壓起重機(jī)、壓力機(jī)等算起，也已有二三百年歷史了。第一節(jié) 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況早期的液壓傳動(dòng)以水作為傳動(dòng)介質(zhì)，近代液壓傳動(dòng)是由19世紀(jì)崛起并蓬勃發(fā)展的石油工業(yè)推動(dòng)起來的。當(dāng)前，液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高

2、度集成化、微型化、智能化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。圖一 液壓系統(tǒng)應(yīng)用機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)mechanical drive利用機(jī)械作用力傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)。利用機(jī)械作用力傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)。主要形式：主要形式：靠機(jī)件間的摩擦力傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的摩擦傳動(dòng)靠機(jī)件間的摩擦力傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的摩擦傳動(dòng)如：帶傳動(dòng)、繩傳動(dòng)和摩擦輪傳動(dòng)等。如：帶傳動(dòng)、繩傳動(dòng)和摩擦輪傳動(dòng)等。易實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速、適應(yīng)軸間距較大的傳動(dòng)場(chǎng)合。過載打滑有緩沖和保護(hù)作用，易實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速、適應(yīng)軸間距較大的傳動(dòng)場(chǎng)合。過載打滑有緩沖和保護(hù)作用，但一般不能用于大功率的場(chǎng)合

3、，也不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。但一般不能用于大功率的場(chǎng)合，也不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比。靠主動(dòng)件與從動(dòng)件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)的嚙合傳動(dòng)靠主動(dòng)件與從動(dòng)件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動(dòng)力或運(yùn)動(dòng)的嚙合傳動(dòng)如：齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)和諧波傳動(dòng)等。如：齒輪傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)和諧波傳動(dòng)等。能用于大功率的場(chǎng)合，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，但一般要求較高的制造精度和安裝精度。能用于大功率的場(chǎng)合，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，但一般要求較高的制造精度和安裝精度。典型產(chǎn)品：減速機(jī)、制動(dòng)器、離合器、連軸器、無級(jí)變速機(jī)、絲杠、滑軌典型產(chǎn)品：減速機(jī)、制動(dòng)器、離合器、連軸器、無級(jí)變速機(jī)、絲杠、滑軌牛頭刨床牛頭刨床 1.1 1.1 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況

4、液壓傳動(dòng)發(fā)展概況電氣傳動(dòng)電氣傳動(dòng)電氣傳動(dòng)電氣傳動(dòng)electric drive利用電或磁作用力傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力的傳動(dòng)。利用電或磁作用力傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力的傳動(dòng)。 電或磁作用力：電場(chǎng)作用力、磁場(chǎng)作用力、電磁場(chǎng)作用力電或磁作用力：電場(chǎng)作用力、磁場(chǎng)作用力、電磁場(chǎng)作用力 典型產(chǎn)品：電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、磁懸浮列車典型產(chǎn)品：電動(dòng)機(jī)、電磁鐵、磁懸浮列車1.1 1.1 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況液壓傳動(dòng)發(fā)展概況流體傳動(dòng)流體傳動(dòng)臺(tái)風(fēng)山洪風(fēng)力發(fā)電水車?yán)昧黧w動(dòng)能傳遞能量液力傳動(dòng)液力傳動(dòng)1.1 1.1 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況液壓傳動(dòng)發(fā)展概況流體傳流體傳動(dòng)動(dòng)利用流體壓力能傳遞能量液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)1.1 1.1 液壓傳動(dòng)發(fā)展概況液

5、壓傳動(dòng)發(fā)展概況 帕斯卡定律： 在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值傳遞到液體中所有各點(diǎn)。圖圖1-1 1-1 液壓千斤頂工作原理圖液壓千斤頂工作原理圖動(dòng)畫演示第二節(jié) 液壓傳動(dòng)的工作原理及其組成部分一、液壓傳動(dòng)的工作原理 （1-2）1. 1. 力的傳遞力的傳遞 據(jù)上式，系統(tǒng)壓力與外負(fù)載密切相關(guān)。 由此得出液壓傳動(dòng)工作原理的第一個(gè)重要特征： 液壓與氣壓傳動(dòng)中工作壓力取決于外負(fù)載。液壓與氣壓傳動(dòng)中工作壓力取決于外負(fù)載。 222FpA221121111)(FAAAPAPAPF（1-1）液壓缸中所產(chǎn)生的液體壓力液壓缸中所產(chǎn)生的液體壓力P P2 2：作用在液壓缸活塞上的作用力作用在液壓缸活塞上的作用

6、力F F1 1 由此得出液壓傳動(dòng)工作原理的第二個(gè)重要特征：活塞的運(yùn)動(dòng)活塞的運(yùn)動(dòng)速度只取決于輸入流量的大小，速度只取決于輸入流量的大小， 而與外負(fù)載無關(guān)。而與外負(fù)載無關(guān)。 從上面的討論還可以看出，壓力和流量壓力和流量是液壓傳動(dòng)中兩個(gè)最基本的參數(shù)。 1122S A =S A2. 2. 運(yùn)動(dòng)的傳遞運(yùn)動(dòng)的傳遞液壓泵排出的液體體積等于進(jìn)入液壓缸的液體體積，則有：（1-3）上式兩邊同除以運(yùn)動(dòng)時(shí)間t得：q1=v1A1=v2A2=q2 （1-4）圖圖1-2 1-2 典型液壓系統(tǒng)原理圖典型液壓系統(tǒng)原理圖1- 1-液壓泵液壓泵 2 2-流量控制流量控制閥閥 3- 3- 換向閥換向閥4- 4-液壓缸液壓缸 5- 5

7、-工作臺(tái)工作臺(tái)6- 6-溢流閥溢流閥 7- 7-過濾器過濾器 8- 8-油箱油箱abF圖1-1所示為一種驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)，它由油箱1、過濾器2、液壓泵4、溢流閥7、開停閥9、節(jié)流閥13、換向閥15、液壓缸18以及連接這些元件的油管組成。二、液壓傳動(dòng)的組成部分液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)裝置裝置主要由以下主要由以下四四部分組成：部分組成：（1 1）能源裝置能源裝置（功率輸入裝置）：（功率輸入裝置）：把機(jī)械能油液液壓能。如液壓泵。 （2 2）執(zhí)行裝置執(zhí)行裝置（功率輸出裝置）：（功率輸出裝置）：把油液的液壓能機(jī)械能。如液壓缸、液壓馬達(dá)。 （3 3）控制調(diào)節(jié)裝置控制調(diào)節(jié)裝置：對(duì)系統(tǒng)中油液壓力、流量和流動(dòng)方

8、向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置，如溢流閥、節(jié)流閥等，不同組合形成不同功能的液壓系統(tǒng)。（4 4）輔助裝置輔助裝置：保證系統(tǒng)正常工作所需的上述三種以外的裝置。如油箱、過濾器等。 為了簡(jiǎn)化液壓系統(tǒng)的表示方法，通常采用圖形符號(hào)來繪制系統(tǒng)原理圖。圖1-2所示為同一個(gè)液壓系統(tǒng)用液壓圖形符號(hào)繪制成的工作原理圖。使用這些圖形符號(hào)可以使液壓系統(tǒng)圖簡(jiǎn)單明了，便于繪制。三、液壓系統(tǒng)圖的圖形符號(hào)GB/T786.1-2009所謂液壓傳動(dòng)的“控制方式”有兩種不同的含義：一種是指液壓傳動(dòng)的操縱調(diào)節(jié)方式；另一種是指液壓系統(tǒng)控制部分本身的結(jié)構(gòu)組成形式。液壓傳動(dòng)的操縱調(diào)節(jié)方式可以概略地歸納為手動(dòng)式、半自動(dòng)式和全自動(dòng)式三種。液壓系統(tǒng)控制部

9、分的結(jié)構(gòu)組成形式有開環(huán)式和閉環(huán)式兩種，它們的概念和定義與“控制理論”中的描述完全相同。第三節(jié) 液壓傳動(dòng)的控制方式F圖1-1所示的液壓系統(tǒng)就是開環(huán)式的（它的框圖見圖1-3）F圖1-4所示為一個(gè)簡(jiǎn)單的液壓伺服系統(tǒng)的工作原理圖，它是手動(dòng)控制式閉環(huán)液壓系統(tǒng)的例子。第四節(jié) 液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓傳動(dòng)有以下一些優(yōu)點(diǎn)：F在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產(chǎn)生更大的動(dòng)力。F液壓裝置工作比較平穩(wěn)。F液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)2000），它還可以在運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速。F液壓傳動(dòng)易于對(duì)液體壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制。F液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。F液壓元件實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。F實(shí)

10、現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)遠(yuǎn)比機(jī)械傳動(dòng)簡(jiǎn)單。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：F液壓傳動(dòng)在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長(zhǎng)距離傳動(dòng)時(shí)更是如此。F液壓傳動(dòng)對(duì)油溫變化比較敏感，它的運(yùn)動(dòng)速度和系統(tǒng)工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。F為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價(jià)較貴，而且對(duì)油液的污染比較敏感。F液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不易找出原因。第五節(jié) 液壓傳動(dòng)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用不同精度要求的主機(jī)也會(huì)選用不同控制形式的液壓傳動(dòng)裝置，其概況如圖1-6所示。 表表1-1 1-1 液壓與氣壓傳動(dòng)在各類機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用液壓與氣壓傳動(dòng)在各類機(jī)械行業(yè)中的應(yīng)用舉例舉例 行業(yè)名稱行業(yè)名稱應(yīng)用舉例應(yīng)用舉例工程機(jī)械挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等礦山機(jī)械鑿巖機(jī)、開掘機(jī)、提升機(jī)、液壓支架等建筑機(jī)械打樁機(jī)、液壓千斤頂、平地機(jī)、建設(shè)機(jī)器人等 冶金機(jī)械軋鋼機(jī)、壓力機(jī)等。 機(jī)械制造機(jī)床、數(shù)控加工中心、氣動(dòng)扳手、壓力機(jī)、模鍛機(jī)、空氣錘等。輕工機(jī)械打包機(jī)、注塑機(jī) 、橡膠硫化機(jī)、食品包裝機(jī)、真空鍍膜機(jī)等汽車工業(yè)高空作業(yè)車、自卸式汽車、汽車起重機(jī)、轉(zhuǎn)向器等。 水利工程船閘水閘啟閉機(jī)、船