工學(xué)液壓與氣壓傳動(dòng)課件

液壓與氣壓傳動(dòng)引言1概述液壓與氣壓傳動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)械和自動(dòng)化領(lǐng)域的重要組成部分。2應(yīng)用范圍廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、航空航天等領(lǐng)域。3課程目標(biāo)掌握液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的基本原理和應(yīng)用。流體力學(xué)基礎(chǔ)流體性質(zhì)包括密度、粘度、表面張力等，它們影響流體的流動(dòng)特性。流體壓強(qiáng)指作用在流體表面上的力與表面積之比，它影響流體流動(dòng)方向和速度。流體流動(dòng)可以分為層流和湍流，流速和粘度影響流動(dòng)類型。流體的性質(zhì)粘度流體抵抗流動(dòng)的能力，即流體內(nèi)部的摩擦阻力。壓縮性流體在壓力變化下體積變化的性質(zhì)。密度流體在單位體積內(nèi)的質(zhì)量。流體壓強(qiáng)和流體流動(dòng)壓強(qiáng)流體靜止時(shí)，由于流體自身重力作用，對(duì)容器底部或物體表面產(chǎn)生的壓力稱為靜壓強(qiáng)。流動(dòng)流體在容器內(nèi)或管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于流體分子之間的相互作用而產(chǎn)生的壓力稱為動(dòng)壓強(qiáng)。壓力靜壓強(qiáng)和動(dòng)壓強(qiáng)共同構(gòu)成了流體壓強(qiáng)，是流體動(dòng)力學(xué)研究的重要參數(shù)之一。管道流動(dòng)與損失1摩擦損失流體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于流體與管壁之間存在摩擦，會(huì)產(chǎn)生能量損失，稱為摩擦損失。2局部損失流體在管道中流動(dòng)時(shí)，由于流體流動(dòng)方向的改變或流體通過(guò)閥門(mén)、彎頭等局部阻力部件，也會(huì)產(chǎn)生能量損失，稱為局部損失。3總損失管道流動(dòng)中產(chǎn)生的總能量損失，等于摩擦損失和局部損失之和。泵能量轉(zhuǎn)換泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體的能量，使流體獲得壓力和速度。流量控制泵可以通過(guò)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或閥門(mén)來(lái)控制流體的流量。壓力提升泵可以將流體的壓力提升到所需的水平，以滿足系統(tǒng)需求。泵的種類離心泵依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將液體提升和輸送。軸流泵葉輪軸線與液流方向平行，依靠螺旋槳式葉輪的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)液體流動(dòng)。容積泵依靠密閉腔室的體積變化來(lái)吸入和排出液體，例如齒輪泵、螺桿泵等。往復(fù)泵的工作原理1吸入過(guò)程活塞向右移動(dòng)，泵腔體積增大，形成負(fù)壓，將液體吸入泵腔。2排出過(guò)程活塞向左移動(dòng)，泵腔體積減小，液體被壓縮并排出泵腔。3循環(huán)過(guò)程活塞連續(xù)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不斷吸入和排出液體，形成穩(wěn)定的流量。離心泵的工作原理1旋轉(zhuǎn)葉輪高速旋轉(zhuǎn)2吸入吸入液體3排出排出液體電動(dòng)機(jī)的種類直流電機(jī)直流電機(jī)可以通過(guò)改變電流方向來(lái)控制轉(zhuǎn)速，具有較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，適用于起動(dòng)頻繁和負(fù)載變化較大的場(chǎng)合。交流電機(jī)交流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，但啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較低，適用于負(fù)載穩(wěn)定且啟動(dòng)次數(shù)較少的場(chǎng)合。步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)通過(guò)脈沖信號(hào)控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度，具有定位精度高，響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，適用于需要精確控制位置的場(chǎng)合。伺服電機(jī)伺服電機(jī)能夠快速響應(yīng)控制信號(hào)，具有高精度、高效率的優(yōu)點(diǎn)，適用于對(duì)速度和位置有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。電動(dòng)機(jī)的選型功率根據(jù)負(fù)載的實(shí)際需求選擇合適的功率，過(guò)小會(huì)導(dǎo)致電機(jī)過(guò)載，過(guò)大則會(huì)浪費(fèi)能源。轉(zhuǎn)速選擇與負(fù)載匹配的轉(zhuǎn)速，過(guò)高或過(guò)低都會(huì)影響工作效率。電壓選擇與電源電壓一致的電機(jī)，確保正常工作。防護(hù)等級(jí)根據(jù)工作環(huán)境選擇合適的防護(hù)等級(jí)，防止電機(jī)進(jìn)水或灰塵污染。閥門(mén)球閥球閥是通過(guò)旋轉(zhuǎn)球形閥芯來(lái)控制流體流動(dòng)的閥門(mén)。它們結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，密封性好，操作方便。閘閥閘閥是通過(guò)上下移動(dòng)閘板來(lái)控制流體流動(dòng)的閥門(mén)。它們主要用于截?cái)嗷蚪油ü苈罚部梢杂糜谡{(diào)節(jié)流量。截止閥截止閥是通過(guò)旋轉(zhuǎn)閥芯來(lái)控制流體流動(dòng)的閥門(mén)。它們主要用于調(diào)節(jié)流量，也可以用于截?cái)嗷蚪油ü苈?。方向控制閥方向切換改變液壓油的流動(dòng)方向，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作方向。流量控制通過(guò)控制閥門(mén)的開(kāi)度，調(diào)節(jié)流經(jīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的液壓油流量。壓力控制通過(guò)控制閥門(mén)的開(kāi)度，調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，保證執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正常工作。流量控制閥調(diào)節(jié)流量流量控制閥的主要作用是控制流體的流量，根據(jù)需要調(diào)節(jié)通過(guò)液壓系統(tǒng)或氣壓系統(tǒng)的流體量。精確控制流量控制閥可以精確控制流體流量，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，提高工作效率。種類多樣根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，流量控制閥有多種類型，如節(jié)流閥、旁通閥、比例閥等。壓力控制閥溢流閥當(dāng)液壓系統(tǒng)中的壓力超過(guò)設(shè)定值時(shí)，溢流閥會(huì)自動(dòng)打開(kāi)，將多余的油液排回油箱，從而保護(hù)系統(tǒng)。減壓閥減壓閥的作用是將進(jìn)入液壓系統(tǒng)的壓力降低到設(shè)定值，以滿足某些執(zhí)行元件對(duì)低壓油液的需求。順序閥順序閥用于控制液壓系統(tǒng)中油液流動(dòng)的順序，確保先滿足高壓執(zhí)行元件的壓力需求，再滿足低壓執(zhí)行元件的壓力需求。氣動(dòng)元件氣缸將壓縮空氣轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)線性運(yùn)動(dòng)。氣動(dòng)馬達(dá)將壓縮空氣轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，提供動(dòng)力。氣動(dòng)閥門(mén)控制氣流的方向、流量和壓力。氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1氣缸將氣壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能2旋轉(zhuǎn)氣動(dòng)馬達(dá)將氣壓能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)3氣動(dòng)閥門(mén)執(zhí)行器控制閥門(mén)的開(kāi)閉氣動(dòng)控制閥功能氣動(dòng)控制閥通過(guò)氣壓信號(hào)控制流體的流動(dòng)方向、流量和壓力。類型常見(jiàn)的類型包括方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥。應(yīng)用氣動(dòng)控制閥廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)械制造和航空航天等領(lǐng)域。氣動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)響應(yīng)速度快清潔衛(wèi)生安全性高液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)液壓系統(tǒng)通常由以下部分組成：動(dòng)力源：提供液壓能，例如液壓泵。執(zhí)行機(jī)構(gòu)：將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，例如液壓缸?？刂葡到y(tǒng)：控制液壓油的流量、壓力和方向，例如閥門(mén)。輔助系統(tǒng)：包括油箱、過(guò)濾器、冷卻器等。液壓油路圖及其繪制液壓油路圖是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，它能夠清晰地展現(xiàn)系統(tǒng)各個(gè)元件的連接方式和工作流程，便于理解和分析系統(tǒng)的功能及故障。繪制液壓油路圖時(shí)，需要遵循一定的規(guī)范和原則，確保圖紙準(zhǔn)確、美觀、易懂。繪制液壓油路圖需要注意以下幾個(gè)方面：選擇合適的比例和尺寸，使圖紙清晰易懂。使用標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)和圖形，確保圖紙的規(guī)范性。標(biāo)注每個(gè)元件的名稱、型號(hào)和參數(shù)。標(biāo)注油路的方向和流量大小，以方便理解系統(tǒng)的工作流程。液壓系統(tǒng)的組成1動(dòng)力元件提供液壓系統(tǒng)所需的能量，例如液壓泵。2執(zhí)行元件將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，例如液壓缸和液壓馬達(dá)。3控制元件控制液壓系統(tǒng)的流量、壓力和方向，例如閥門(mén)。4輔助元件輔助液壓系統(tǒng)正常工作，例如油箱、冷卻器、過(guò)濾器。液壓系統(tǒng)的工作原理1動(dòng)力源提供液壓能，包括液壓泵和液壓油箱。2執(zhí)行機(jī)構(gòu)將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，例如液壓缸和液壓馬達(dá)。3控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，例如方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥。液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析分析方法內(nèi)容頻率響應(yīng)分析研究系統(tǒng)對(duì)不同頻率的信號(hào)的響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)分析分析系統(tǒng)在突然變化的輸入信號(hào)下的反應(yīng)穩(wěn)定性分析判斷系統(tǒng)是否會(huì)隨著時(shí)間的推移而出現(xiàn)振蕩或失控液壓系統(tǒng)的控制比例控制調(diào)節(jié)執(zhí)行器速度、位移、力和扭矩的控制方式，可以實(shí)現(xiàn)精確的控制和調(diào)節(jié)。伺服控制通過(guò)反饋回路實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，可以提高系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，適用于高精度控制的應(yīng)用。數(shù)字控制利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)控制，可以提高系統(tǒng)的靈活性、可靠性和可編程性。氣壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)氣壓系統(tǒng)通常由以下幾部分組成：壓縮空氣源儲(chǔ)氣罐管路系統(tǒng)控制閥執(zhí)行機(jī)構(gòu)氣壓系統(tǒng)的工作原理壓縮空氣氣壓系統(tǒng)利用壓縮空氣作為動(dòng)力源?？刂崎y控制閥控制壓縮空氣的流量和方向。執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械運(yùn)動(dòng)。氣壓系統(tǒng)的應(yīng)用案例氣壓系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、機(jī)械制造、航空航天等領(lǐng)域。例如，氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可用于控制機(jī)械手、氣缸等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。氣壓系統(tǒng)也應(yīng)用于飛機(jī)起落架、汽車制動(dòng)系統(tǒng)等，提高安全性。液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的選用液壓系統(tǒng)適用