液壓與氣動(dòng)技術(shù)課件：液壓傳動(dòng)技術(shù)的認(rèn)知

液壓傳動(dòng)技術(shù)的認(rèn)知任務(wù)一：了解液壓千斤頂?shù)墓ぷ鬟^程項(xiàng)目描述項(xiàng)目通過對典型機(jī)械設(shè)備液壓系統(tǒng)的分析，研究液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)的組成與基本工作原理，為液壓系統(tǒng)的使用與維護(hù)奠定基礎(chǔ)。液壓傳動(dòng)以液體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量的傳遞和轉(zhuǎn)換，以實(shí)現(xiàn)各種傳動(dòng)和控制。項(xiàng)目目標(biāo)知識目標(biāo)01掌握液壓傳動(dòng)工作原理；02掌握液壓傳動(dòng)的基本參數(shù)；04掌握基本液壓元件圖形符號的表示。03掌握磨床工作臺液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成；能力目標(biāo)能夠分析一個(gè)液壓系統(tǒng)的組成與工作過程；01能夠分析液壓系統(tǒng)中壓力、負(fù)載、速度、流量之間的關(guān)系；02能夠說出液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況、系統(tǒng)特點(diǎn)及在實(shí)踐中的應(yīng)用。03液壓技術(shù)在眾多學(xué)科和社會(huì)生活中的廣泛應(yīng)用，進(jìn)一步認(rèn)識該技術(shù)的科學(xué)價(jià)值、應(yīng)用價(jià)值。了解01“科技興國、科技強(qiáng)國、科技報(bào)國”的使命感。樹立02學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度、形成科學(xué)的世界觀；培養(yǎng)04積極向上的人生態(tài)度、自我學(xué)習(xí)能力和良好的心理承受能力。具備03素質(zhì)目標(biāo)職業(yè)能力會(huì)使用液壓千斤頂；01會(huì)對磨床工作臺的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行調(diào)節(jié)；02會(huì)繪制磨床工作臺的液壓系統(tǒng)原理圖。03目錄CATALOG液壓傳動(dòng)概述01液壓傳動(dòng)原理02根據(jù)液壓千斤頂（如圖1.1所示）這一簡單的傳動(dòng)裝置，弄清它的工作過程和工作原理，從而研究液壓傳動(dòng)如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的。圖1.1液壓千斤頂任務(wù)概述在汽車緊急維修時(shí)經(jīng)常會(huì)用到液壓千斤頂裝置，利用它輕松就能將一輛汽車頂起來。01液壓傳動(dòng)概述原動(dòng)機(jī)1傳動(dòng)裝置2控制部分4工作機(jī)3知識與技能一、液壓傳動(dòng)概述機(jī)器的種類有很多，形式各異，但就其功能而言，任何一個(gè)完整的機(jī)器主要由四個(gè)部分組成：傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)方式包括有以下幾種類型03流體傳動(dòng)液體傳動(dòng)氣體傳動(dòng)液壓傳動(dòng)——利用液體靜壓力傳遞動(dòng)力液力傳動(dòng)——利用液體流動(dòng)動(dòng)能傳遞動(dòng)力02利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞或控制動(dòng)力的傳動(dòng)方式。電氣傳動(dòng)01通過齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿等機(jī)件直接把動(dòng)力傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳遞方式。機(jī)械傳動(dòng)液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)，在密封的回路里，以液體的壓力能進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式。被廣泛用于各個(gè)工程技術(shù)領(lǐng)域液壓傳動(dòng)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)1機(jī)械制造2工程建筑3石油化工我國液壓工業(yè)經(jīng)過40余年的發(fā)展已形成了門類齊全、有一定技術(shù)水平并初具規(guī)模的生產(chǎn)科研體系。我國現(xiàn)有主要生產(chǎn)企業(yè)近300家液壓產(chǎn)品的年產(chǎn)量為：450萬件機(jī)床工程機(jī)械冶金機(jī)械汽車鐵路為行業(yè)機(jī)械設(shè)備提供了種類比較齊全的產(chǎn)品2004年液壓件產(chǎn)量達(dá)942萬件液壓工業(yè)總值103.14億產(chǎn)品種類1500余種規(guī)格16000余個(gè)據(jù)中國液壓氣動(dòng)密封件工業(yè)協(xié)會(huì)對185個(gè)企業(yè)的統(tǒng)計(jì)資料表明機(jī)械工業(yè)各部門使用液壓傳動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)是不盡相同的有的是利用它的動(dòng)力傳遞的長處比如工程機(jī)械、壓力機(jī)械和航空工業(yè)采用液壓傳動(dòng)的主要原因是其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、輸入功率大；有的是利用它在操縱控制上的優(yōu)點(diǎn)比如機(jī)床上采用液壓傳動(dòng)是因其能在工作過程中實(shí)現(xiàn)無級變速、易于實(shí)現(xiàn)頻繁換向、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等。也即物理學(xué)中的壓強(qiáng)，即液體單位面積上所受的法向力。液壓傳動(dòng)中的壓力用字母p表示，如圖1.2(a)所示。當(dāng)面積A不變時(shí)，液體內(nèi)部的壓力取決于負(fù)載F。(1)壓力（a）壓力圖圖1.2液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)中的兩個(gè)重要參數(shù)：壓力和流量。負(fù)載對液面產(chǎn)生的壓力可以等值地傳遞到液體內(nèi)部的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上，即帕斯卡原理。如圖1.2(b)所示，根據(jù)帕斯卡原理，施加于較小活塞上的比較小的力，轉(zhuǎn)換為液體內(nèi)部的壓力，此壓力可以等值地傳遞到大活塞上，使大活塞上輸出較大的頂舉力。面積越小，其上輸出的作用力越??；活塞面積越大，其上輸出的作用力越大，作用力和作用面積成正比。由上圖可知，力可以放大很多倍。（b）原理圖圖1.2液壓傳動(dòng)指單位時(shí)間內(nèi)，流過某一過流斷面的液體體積，用字母qv表示，單位為m3/s，如圖1.3所示。當(dāng)過流斷面的面積A一定時(shí)，液體在管道中流動(dòng)的平均速度取決于通過的流量。(2)流量圖1.3流量02液壓傳動(dòng)原理傳動(dòng)時(shí)，它先將電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)械能2πnTi

利用液壓泵轉(zhuǎn)換為便于輸送的壓力能pqv，傳遞到液壓缸(或液壓馬達(dá))后又將壓力能轉(zhuǎn)換為直線(旋轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能做功。中液壓缸將輸入的液壓能pqv轉(zhuǎn)換為機(jī)械能Fv

。圖(a)液壓傳動(dòng)裝置是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，所用的最基本的原理是帕斯卡原理，它是依靠液體在密封容積變化過程中的壓力能來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的。中液壓馬達(dá)將輸入的液壓能pqv轉(zhuǎn)換為機(jī)械能2πnT。圖(b)（a）直線運(yùn)動(dòng)（b）旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)圖1.4液壓傳動(dòng)過程二、液壓傳動(dòng)原理圖1.4所示是比較簡單的液壓傳動(dòng)過程，該圖也能反映出能量轉(zhuǎn)換的過程：圖1.5液壓千斤頂原理訓(xùn)練1以液壓千斤頂為例分析液壓傳動(dòng)是如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的？液壓千斤頂是一種結(jié)構(gòu)緊湊、工作平穩(wěn)、有自鎖作用的簡單的起重設(shè)備，所以，其使用比較廣泛。它的工作原理如圖1.5所示，結(jié)構(gòu)中采用活塞作為剛性頂舉件的工作裝置。技能訓(xùn)練在圖1.5中，杠桿7、小缸5、單向閥2和4組成手動(dòng)液壓泵，大缸6是頂舉液壓缸。01用手向上抬起杠桿7，小活塞上移，其下端密閉腔容積增大，形成局部真空，此時(shí)單向閥2自動(dòng)打開，通過吸油管在大氣壓的作用下從油箱1中吸油到小活塞下端。02手向下壓杠桿7，小活塞下移，小活塞下腔壓力升高，將油液的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能，由于單向閥的單向?qū)ㄗ饔?，單向閥2關(guān)閉，單向閥4打開，小缸5下腔的油液經(jīng)管道輸入到頂舉缸6的下腔，利用大活塞的面積把力放大，迫使大活塞向上移動(dòng)頂起汽車8，此時(shí)，裝置又將油液的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。圖1.5液壓千斤頂原理液壓傳動(dòng)裝置是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，所用的最基本的原理是帕斯卡原理，它是依靠液體在密封容積變化過程中的壓力能來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的。04打開截止閥3，頂舉缸下腔的油液在重力作用下通過管道、截止閥3流回油箱，汽車下落回到原地。03再次手抬杠桿時(shí)，單向閥4自動(dòng)關(guān)閉，使油液不能倒流，從而保證了汽車不會(huì)自行下落。反復(fù)上、下抬壓杠桿，就能不斷地把油液壓入頂舉缸下腔，使汽車逐漸升起。升起的速度取決于單位時(shí)間內(nèi)流入頂舉缸6中油液的體積，也就是流量。圖1.5液壓千斤頂原理本小節(jié)結(jié)束！液壓傳動(dòng)技術(shù)的認(rèn)知任務(wù)二：液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成圖1.6（a）平面磨床外觀圖圖1.6(a)所示為平面磨床的外觀圖。磨床是利用磨具對工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床。大多數(shù)的磨床是使用高速旋轉(zhuǎn)的砂輪進(jìn)行磨削加工，平面磨床屬于精加工設(shè)備，其所需磨削力及變化量不大，而對工作臺往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度及平穩(wěn)性要求較高。01根據(jù)磨床工作臺的運(yùn)動(dòng)掌握其液壓系統(tǒng)的組成；02能識讀液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖；03會(huì)繪制液壓系統(tǒng)的圖形符號原理圖。任務(wù)概述磨床工作臺液壓系統(tǒng)的運(yùn)行01液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成02目錄CONTENT01磨床工作臺液壓系統(tǒng)的運(yùn)行知識與技能電機(jī)齒輪泵帶動(dòng)吸油油箱經(jīng)管路輸送液壓缸磨床工作臺推動(dòng)做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)圖1.6(b)平面磨床液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖1-油箱；2-過濾器；3-液壓泵；4-溢流閥；5-節(jié)流閥；6-換向閥；7-液壓缸；8-活塞；9-工作臺。一、平面磨床結(jié)構(gòu)原理液壓泵3由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)后，從油箱1中吸油；油液經(jīng)過濾器2過濾后進(jìn)入液壓泵，然后經(jīng)節(jié)流閥5、換向閥6進(jìn)入液壓缸7的左腔；推動(dòng)活塞8和活塞桿帶動(dòng)工作臺9向右作直線運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，液壓缸右腔的油液經(jīng)換向閥6和回油管排回油箱。扳動(dòng)換向閥處于圖1.6(b)中(1)的位置時(shí)圖1.6(b)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖1-油箱；2-過濾器；3-液壓泵；4-溢流閥；5-節(jié)流閥；6-換向閥；7-液壓缸；8-活塞；9-工作臺。液壓泵從油箱中吸油；出油經(jīng)節(jié)流閥5、換向閥6進(jìn)入液壓缸右腔；推動(dòng)活塞8和活塞桿帶動(dòng)工作臺向左運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，液壓缸左腔的油液經(jīng)換向閥6和回油管排回油箱。扳動(dòng)換向閥使其處于圖1.6(b)中(2)的位置圖1.6(b)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖1-油箱；2-過濾器；3-液壓泵；4-溢流閥；5-節(jié)流閥；6-換向閥；7-液壓缸；8-活塞；9-工作臺。換向閥處于中位，4個(gè)油口均被封??；液壓缸停止運(yùn)動(dòng)，工作臺停在當(dāng)前位置。松開換向閥手柄，復(fù)位彈簧使其回復(fù)到系統(tǒng)圖1.6(b)中間位置時(shí)，圖1.6(b)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖1-油箱；2-過濾器；3-液壓泵；4-溢流閥；5-節(jié)流閥；6-換向閥；7-液壓缸；8-活塞；9-工作臺。工作臺運(yùn)動(dòng)時(shí)要克服阻力，主要是磨削力和工作臺與導(dǎo)軌之間的摩擦力等。克服上述負(fù)載所需的推力，是由液壓缸中油液的壓力產(chǎn)生。負(fù)載越大，缸中所需油液的壓力越高，泵的輸出壓力也就越高。即壓力的高低取決于工作臺負(fù)載的大小，但同時(shí)受溢流閥4的調(diào)控，當(dāng)負(fù)載過大超過系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，液壓油經(jīng)過溢流閥流回油箱。磨床工作臺左、右運(yùn)動(dòng)的速度通過節(jié)流閥5調(diào)節(jié)：01當(dāng)節(jié)流閥開口增大時(shí)，進(jìn)入液壓缸的流量增多，工作臺的移動(dòng)速度增大；02當(dāng)節(jié)流閥開口關(guān)小時(shí)，進(jìn)入液壓缸的流量減小，工作臺的移動(dòng)速度變小。02液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成從平面磨床工作臺的液壓系統(tǒng)原理圖可以看出：動(dòng)力元件執(zhí)行元件控制元件輔助元件工作介質(zhì)一個(gè)完整的、能夠正常工作的液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成1）動(dòng)力元件供給液壓系統(tǒng)壓力油，把原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成液壓能。常見的是液壓泵。2)執(zhí)行元件把液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置。其形式有做直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，有做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。3）控制元件完成對液壓系統(tǒng)中工作液體的壓力、流量和流動(dòng)方向的控制和調(diào)節(jié)。這類元件主要包括各種液壓閥，如溢流閥、節(jié)流閥以及換向閥等。4）輔助元件輔助元件是指油箱、蓄能器、油管、管接頭、濾油器、壓力表以及流量計(jì)等。這些元件分別起散熱儲油、蓄能、輸油、連接、過濾、測量壓力和測量流量等作用，以保證系統(tǒng)正常工作，是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。5）工作介質(zhì)它在液壓傳動(dòng)及控制中起傳遞運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力及信號的作用，包括液壓油或其他合成液體。圖形符號標(biāo)準(zhǔn)畫法見GB/T786.1-2021/ISO1219-1:2012《流體傳動(dòng)系統(tǒng)及元件圖形符號和回路第1部分：圖形符號》。訓(xùn)練2解讀如圖1.7所示液壓系統(tǒng)圖形符號原理圖。1-油箱；2-過濾器；3-液壓泵；4-溢流閥；5-節(jié)流閥；6-換向閥；7-液壓缸；8-活塞；9-工作臺。圖1.7平面磨床工作臺液壓系統(tǒng)圖形符號原理圖技能訓(xùn)練原理圖中的圖形符號只表示液壓元件的功能，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)。01系統(tǒng)圖中所示的符號狀態(tài)，表示的是液壓元件的靜止或零位置。02元件可根據(jù)其在圖中的具體位置畫成水平或垂直方向。03繪制圖形符號時(shí)，大小應(yīng)以圖形清晰、美觀和圖紙幅面大小為原則。04圖形符號要按照一致的比例繪制。05元件符號表示的是元件未受激勵(lì)的狀態(tài)(非工作狀態(tài))。06元件符號應(yīng)給出所有的接口。07在液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖中，各個(gè)液壓元件均是用簡單的結(jié)構(gòu)表達(dá)出來的圖形，這種圖形比較直觀，容易理解，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，繪制較難。在實(shí)際工程應(yīng)用中，一般是用國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的、簡單的圖形符號來繪制液壓系統(tǒng)的工作原理圖。這種圖形便于分析、閱讀、設(shè)計(jì)和繪制。01.動(dòng)力元件——液壓泵3；02.執(zhí)行元件——液壓缸7和工作臺9；04.輔助元件——油箱1、過濾器2和油管等；03.控制元件——溢流閥4、節(jié)流閥5和換向閥6；05.工作介質(zhì)——液壓油。五部分組成技能訓(xùn)練訓(xùn)練3分析平面磨床工作臺的液壓系統(tǒng)的組成。本小節(jié)結(jié)束！液壓傳動(dòng)技術(shù)的認(rèn)知任務(wù)三：液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)任務(wù)概述根據(jù)平面磨床工作臺液壓傳動(dòng)裝置，了解液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用場合及發(fā)展前景。平面磨床工作臺液壓傳動(dòng)系統(tǒng)要求調(diào)速范圍廣，能夠?qū)崿F(xiàn)無級變速，且要求換向靈敏迅速，沖擊振動(dòng)小，采用液壓傳動(dòng)來操縱平面磨床的往復(fù)運(yùn)動(dòng)能夠達(dá)到這些目的。目錄CATALOG液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)01液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用02液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展趨勢0301液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)一、液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。1在相同的體積下，液壓執(zhí)行裝置能比電氣裝置產(chǎn)生出更大的動(dòng)力。在同等功率的情況下，液壓執(zhí)行裝置的體積更小、重量更輕、結(jié)構(gòu)更緊湊。2液壓執(zhí)行裝置的工作比較平穩(wěn)，并且可在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。3液壓傳動(dòng)在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換。液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)4液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，因?yàn)樗菍σ后w的壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)，操縱很方便。當(dāng)液壓控制和電氣控制或氣動(dòng)控制結(jié)合使用時(shí)，能實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的順序動(dòng)作和遠(yuǎn)程控制。5液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。6液壓件能自行潤滑，因此其使用壽命長。7由于液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，因而液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)1液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，在相對運(yùn)動(dòng)表面間不可避免地會(huì)有泄漏，同時(shí)，液體不是絕對不可壓縮的，故不宜在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場合采用，如不宜用在

螺紋和齒輪加工機(jī)床的內(nèi)傳動(dòng)鏈系統(tǒng)。2液壓傳動(dòng)在工作過程中有較多的能量損失，如摩擦損失、泄漏損失等，故不宜遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。3液壓傳動(dòng)對油溫的變化比較敏感，油溫變化會(huì)影響運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。因此，在低溫和高溫條件下，采用液壓傳動(dòng)有一定的困難。4為了減少泄漏，液壓元件的制造精度要求高，因此，液壓元件的制造成本高，而且對油液的污染比較敏感。5液壓系統(tǒng)故障的診斷比較困難，因此，對維修人員提出了更高的要求：既要系統(tǒng)地掌握液壓傳動(dòng)的理論知識，又要有一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。02液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用圖1.8液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的應(yīng)用（a）壓力機(jī)（b）挖掘機(jī)（c）小吊車液壓傳動(dòng)因其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)優(yōu)勢，使其應(yīng)用領(lǐng)域比較廣泛，幾乎涵蓋國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)，如1.8所示圖所示為一些應(yīng)用液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)備。液壓傳動(dòng)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用情況見表1.1。表1.1液壓傳動(dòng)在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用行業(yè)名稱應(yīng)用場合舉例機(jī)床工業(yè)磨床、銑床、拉床、刨床、壓力機(jī)、自動(dòng)車床、組合車床、數(shù)控機(jī)床、加工中心等工程機(jī)械挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、壓路機(jī)、鏟運(yùn)機(jī)等起重運(yùn)輸機(jī)械起重機(jī)、叉車、裝卸機(jī)械、傳動(dòng)帶運(yùn)輸機(jī)、液壓千斤頂?shù)鹊V山機(jī)械開采機(jī)、鑿巖機(jī)、開掘機(jī)、破碎機(jī)、提升機(jī)、液壓支架等建筑機(jī)械打樁機(jī)、平地機(jī)等農(nóng)業(yè)機(jī)械聯(lián)合收割機(jī)的控制系統(tǒng)、拖拉機(jī)和農(nóng)用機(jī)的懸掛裝置等冶金