液压基本原理.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,液压传动基本知识,北京市工业技师学院 李兵,邮箱：,jsxyskx,基本原理,回答:,液压系统是以有压液体作为工作介质进行能量转换的系统，其可在动力源与工作点之间传递能量。,问题:,什么是液压系统?,能量需求,燃气轮机,其它形式,内燃机,电动机,动力源,消耗能量,?,动力源,与动力源连接,直接驱动,机械能传递,液压能传递,停止,启动,速度,方向,位置,加速度,控制,液压能传递,液压电梯,时间,距离,液压电梯,时间,加速度,距离,液压电梯,时间,加速度,速度,距离,液压电梯,时间,加速度,减速度,速度,距离,液压电梯,时间,位置,加速度,减速度,速度,距离,液压电梯,机械式挖掘机,液压挖掘机,液压操作,液压操作,液压操作,液压操作,液压操作,液压操作,一、液压传动的工作原理,传递运动,传递运动,传递运动,传递运动,液压泵,执行元件,产生压力,液压泵,执行元件,产生压力,W,液压泵,执行元件,产生压力,W,P,液压泵,执行元件,产生压力,面积,压力,作用力,压力 =作用力 面积,作用力 =压力,x,面积,压力定义,1,kg,低压力,1,kg,高压力,1,kg,压力定义,P,F,A,液压泵,执行元件,1000,kg,10,cm,2,提升负载,P =,F,A,P =,F,A,P =,F,A,P =,F,A,=,1000,10,=100,kg/cm,2,P =,F,A,100,kg/cm,2,液压泵,执行元件,10,cm,2,10,cm,2,?,1000,kg,提升负载,液压泵,执行元件,10,cm,2,10,cm,2,1000,kg,1000,kg,100,kg/cm,2,提升负载,A,液压泵,执行元件,1000,kg,100,cm,2,P =,F,A,10,cm,2,10,kg/cm,2,提升负载,P =,F,A,=,1000,100,=10,kg/cm,2,A,F=P x A =10 x 10 =100 kg,液压泵,执行元件,1000,kg,100,cm,2,10,cm,2,10,kg/cm,2,100,kg,放大作用力,A,液压泵,执行元件,1000,kg,100,cm,2,10,cm,2,10,kg/cm,2,100,kg,放大作用力,=,P =,F,A,F,A,W,液压泵,执行元件,能量守恒,W,液压泵,执行元件,能量守恒,W,液压泵,执行元件,能量守恒,W,液压泵,执行元件,能量守恒,W,液压泵,执行元件,能量守恒,W,10,A,10,F,A,F,10,1,A x 10 =,体积 =10,A x 1,液压泵,执行元件,能量守恒,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,液压泵,执行元件,液压装置,1,l,流量,1,l,1,cm,流量,3,l/min,3,cm/min,3 个行程/分钟,流量,速度,流量,流量与速度,面积,速度,流量,速度 =,面积,流量,压力,压力与负载,负载,压力,=,面积,面积,负载,流量,速度 =,面积,负载,压力,=,面积,由液压千斤顶的过程可见：,1,、液压传动系统以液体为介质，实现了两次能量转换。,机械能液体的压力能机械能,2,、液压传动的过程必须是在封闭的空间和管道内进行,3,、在液压传动系统中，传动与控制同时存在。,二、液压传动工作特性,1,、液压传动系统中，传动与控制同时进行。,2,、液压传动中的液体压力的大小取决于负载。即压力只随负载的变化而变化，与流量无关。,3,、执行机构的运动速度的大小取决于输入的流量而与压力无关。,三、流量与压力,流量=升/分钟 (,l/min),1 l=1000,立方厘米(,cm,3,),流量单位,质量-公斤（,kg）,重量 牛顿（,N）,质量与重量,1,kg,重力,重力,1,s-9.81 m/s,0,s-0 m/s,1,kg,重力,1,s-9.81 m/s,2,s-19.62 m/s,0,s-0 m/s,1,kg,重力,1,kg,1,s-9.81 m/s,2,s-19.62 m/s,3,s-29.43 m/s,0,s-0 m/s,（在小于,3 s,内，速度为0-60 哩/小时。）,重力加速度,=9.81 m/s,2,重力,牛顿第二定律,作用力=质量,x,加速度,1,牛顿=1,kg x 1 m/s,2,9.81 N=1 kg x 9.81 m/s,2,1,kg,质量:,9.81,N,重量:,牛顿第二定律,（1,N,约为 0.1,kg）,1,m,1,m,1,m,2,1,N/m,2,=1,帕斯卡（,Pa）,1,千帕斯卡=1 000,Pa,1,兆帕斯卡=1 000 000,Pa,1 bar=100 000 Pa,1 bar=1 kg/cm,2,（,近似）,1,N,压力单位,压力（,Pa）=,作用力（,N）,面积（,m,2,）,压力（,bar）=,作用力（,N）x 10,面积（,mm,2,）,压力（,bar）=,作用力（,N）,面积（,cm,2,）x 10,压力计算,无流阻,压力由外负载产生,压力由弹性负载产生,压力由压缩空气产生,压力由压缩空气产生,压力由单向阀（带弹簧）产生,压力由阻尼孔产生,P1,P2,Q,Q,P1 -P2 =,P,P A x Q,2,A,即:为了获得,两倍,的流量，需要,四倍,压降,压力由阻尼孔产生,四、能量,输入机械能,输出液压能,液压能=流量,x,压力,功率（,kW）=,压力（,bar）x,流量（,l/min）,600,能量,P1,P2,Q,Q,输入功率=,P1 x Q,输出功率=,P2 x Q,若,P2 P1，,则（输出功率）（输入功率）,功率差=发热量,对于矿物油-,17.5 bar（,P）,压差对应于,1,C,能量,五、液压传动系统的组成,设备需求,液压缸,手动液压泵,液压泵，电动机驱动,液压泵与油箱,液压泵与油箱,液压泵与油箱,液压泵与油箱,液压泵与油箱,液压泵与油箱,液压泵与油箱,液压泵与油箱,溢流阀,溢流阀,溢流阀,溢流阀,溢流阀,溢流阀,溢流阀,溢流阀,换向阀,换向阀,换向阀,换向阀,换向阀,换向阀,换向阀,换向阀,流量控制阀,过滤器,液压系统原理图,液压系统原理图,液压系统原理图,液压系统原理图,液压系统原理图,液压系统原理图,液压系统原理图,液压系统原理图,M,液压系统原理图,M,无论液压设备规模大小、系统复杂与否，任何一个液压系统都是由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质等几部分组成的,动力元件,把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形 式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。,执行元件,把油液的液压能转换成机械能的元件。有作直线运动的液压缸，或作回转运动的液压马达。,控制元件,对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行控制或调节的元件。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。,辅助元件,上述三部分以外的其他元件，例如油箱、过滤器、油管等。它们对保证系统正常工作有重要作用。,工作介质,工作介质主要包括各种液压油、乳化液和合成液压液。液压系统利用工作介质进行能量和信号的传递。,六、油箱、液压油和原动机,冷却油箱,灌注油箱,浸入液压泵,高位油箱,出油,回油,油箱,水,水/油,矿物油,植物油,合成油,液压油,液压油,水,水/油,矿物油,植物油,合成油,润滑,液压油,液压油,水,水/油,矿物油,植物油,合成油,温度范围,液压油,液压油,水,水/油,矿物油,植物油,合成油,无腐蚀,液压油,液压油,水,水/油,矿物油,植物油,合成油,可燃性,液压油,液压油,水,水/油,矿物油,植物油,合成油,环境友好性,液压油,液压油,水,水/油,矿物油,植物油,合成油,液压油,成本,液压油,水,水/油,矿物油,植物油,合成油,液压油,润滑,温度范围,腐蚀性,可燃性,环境友好性,成本,液压油,基本液压系统,欧洲：,1000,RPM,1500 RPM,美国：,1200,RPM,1800 RPM,400,V 3ph AC,汽油机,柴油机,1200 2400,RPM,原动机,100,KW,原动机,柴油机,电动机,液压,大小比较,七、,液压控制阀,液压控制阀简称液压阀，是液压系统的控制元件。其功用是用来控制液压系统中工作油液的,流动方向,、,压力,和,流量,，从而满足液压执行元件对,运动方向,、,力,、,运动速度,、,动作顺序,等方面的要求。,液压阀包括,方向控制阀,、,压力控制阀,和,流量控制阀,。,液压阀是由阀体、阀芯和操纵机构三部分组成；,液压阀是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的,通断及开口大小,来工作的。,液压控制阀在系统中不做工功，也不进行能量转换，只是对液压系统起,控制作用,。,截止阀,控制阀结构通常采用开关阀工作原理，或者采用滑阀工作原理。对于开关阀来说，球形、锥形或圆盘形阀芯由弹簧紧压在阀座上，由于其单位面积上压力很高，因此，这种阀的阀口密封性能好。该图示阀芯为锥形。,在开关阀中，球形、锥形或者圆盘形阀芯紧压在阀座上，因此，这种阀具有良好密封。,1,、方向控制阀,方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流通断关系的阀类。,(1),普通单向阀,普通单向阀的作用是使液体只能沿一个方向流动，不许它反向倒流,(2),液控单向阀,当控制口无压力油通入时，它和普通单向阀一样，不能反向倒流。当控制口接通控制油压时，即可推动控制活塞，顶开单向阀的阀芯，使反向截止作用得到解除，液体即可在两个方向自由通流。,(3),换向阀,换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动，使与阀体相连的各油路实现接通、切断，或改变液流方向的阀类。,单向阀只允许工作油液向一个方向流动。对于图示流动方向，在复位弹簧和工作油液作用下，阀芯将阀口关闭。单向阀中也可以不带复位弹簧。由于在关闭位置不允许有泄漏，所以，单向阀通常为开关阀式结构。,对于图示流动方向，在工作油液作用下，单向阀开启,该图示表明了滑阀工作原理。为使阀芯移动，阀芯与阀体之间应有间隙。为减小液压卡紧力，通常在阀芯上开均压槽，以使压力平衡，并形成油膜。这样，可使阀芯移动时的摩擦损失最小。这种阀的密封性能并不太理想，即总存在工作油液渗漏。,二位二通换向阀具有三个油口，即工作口,A,、进油口,P,和泄油口,L,。在此图示中，换向阀处于静止位置时，进油口,P,与工作油口,A,不接通。在泄油口上可连接泄油管路，以泄掉复位弹簧和阀芯腔中的油液。,驱动二位二通换向阀动作时，则进油口,P,与工作油口,A,接通。二位二通换向阀也可以为常开式，即在静止位置时，进油口,P,与工作口,A,接通。,二位三通换向阀具有三个油口，即工作油口,A,、进油口,P,和回油口,T,。工作油液可从进油口,P,流向工作油口,A,，或者从工作油口,A,流向回油口,T,，在上述两种情况下，未接通的油口处于关闭状态。在图示静止位置，进油口,P,关闭，而工作油口,A,与回油口,T,接通。,当驱动二位三通换向阀动作时，进油口,P,与工作油口接通，而回油口,T,关闭。二位三通换向阀也可以为常开式，即在静止位置时，进油口,P,与工作口,A,接通，而回油口,T,则关闭。,二位四通换向阀具有四个油口，即工作油口,A,和,B,、进油口,P,及回油口,T,。进油口,P,总是与一个工作油口（,A,或,B,）接通，而另一个工作油口（,B,或,A,）则与回油口,T,接通。在图示静止位置，进油口,P,与工作油口,B,接通，而工作油口,A,则与回油口,T,接通。与带三台肩的二位四通换向阀相反，带二台肩的二位四通换向阀无泄油口,L,驱动二位四通换向阀动作时，进油口,P,与工作口,A,接通，而工作口,B,则与回油口,T,接通。二位四通换向阀也可以为常开式，即在静止位置时，进油口,P,与工作口,A,接通，而工作口,B,则与回油口,T,接通。,二位四通换向阀具有四个油口，即工作油口,A,和,B,、进油口,P,及回油口,T,。进油口,P,总是与一个工作油口（,A,或,B,）接通，而另一个工作油口（,B,或,A,）则与回油口,T,接通。在图示静止位置，进油口,P,与工作油口,B,接通，而工作油口,A,则与回油口,T,接通。带三台肩的二位四通换向阀应有泄油口,L,，否则液压油将困在该阀内。,当驱动二位四通换向阀动作时，进油口,P,与工作口,A,接通，而工作口,B,则与回油口,T,接通。,从逻辑角度看，三位四通换向阀是由二位四通换向阀和一个静止位置组成。三位四通换向阀具有多种中位机能形式（如图示三位四通换向阀，其中位机能为,O,型）。在图示工作位置，进油口,P,与工作口,B,接通，而工作口,A,则与回油口,T,接通。,三位四通换向阀处于静止位置时，除了泄油口外，其它所有油口都关闭。当三位四通换向阀处于静止位置时，液压泵出口压力为安全阀的设定压力。,三位四通换向阀向右换向，则进油口,P,与工作油口,A,接通，而工作油口,B,则与回油口,T,接通。,2,、压力控制阀,液压系统中控制油液压力高低的液压阀，统称为压力控制阀。它是利用阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理进行工作的。常用的压力控制阀有溢流阀、减压阀、顺序阀等。,（,1,）、溢流阀,溢流阀的主要作用是维持液压系统中的压力基本恒定，,其结构有直动式和先导式两种。,溢流阀的应用,1),、溢流定压作用,在定量泵节流调速系统中，溢流阀处于常开状态，保证了泵的工作压力基本不变。,2,、防止系统过载,在变量泵调速系统中，系统正常工作时，溢流阀口处关闭状态，液压泵输出流量全部进入执行元件。当系统超载，系统的压力超过溢流阀调定值时，溢流阀迅速打开，油液流回油箱，系统压力不再升高，确保系统安全。此时的溢流阀称为安全阀。,3),、背压作用,在液压系统的回油路上串接一个溢流阀，造成可调的回油阻力,形成背压，以改善执行元件的运动平稳性。,4),、远程调压和系统卸荷作用,利用远控口进行远程调压或系统卸荷,该溢流阀采用开关阀式结构。当溢流阀处于静止位置时，在调压弹簧作用下，其溢流口关闭。在这种情况中，对于未带负载液压缸，当活塞杆伸出时，液压泵输出流量全部流入液压缸。,一旦进油口,A,上油压所产生的作用力大于调压弹簧的弹簧力，溢流阀则开启。在这种情况中，液压缸活塞杆完全伸出后，液压泵输出流量全部通过溢流口流回油箱。,（,2,）、减压阀,减压阀是将阀的进口压力,(,一次压力,),经过减压后使出口压力,(,二次压力,),降低并稳定的一种阀，又叫定值输出减压阀。,减压阀有直动式和先导式两种，先导式减压阀最为常用。,减压阀是常开的，其出口压力由调压弹簧设定。减压阀可将进口压力降至出口压力。在液压系统中，如果不同设备需要不同压力，则可以使用减压阀。,当出口压力升高时，作用在控制活塞左端面上油压力变大，控制活塞向右移动，阀口变小，压降增大，从而使出口压力降至设定值。在滑阀式结构中，也可以采用控制边结构，以缓慢增加开口量，从而使减压阀具有较高调压精度。,当出口压力达到最大设定压力时，阀口完全关闭。进口压力由溢流阀设定,在图示回路中，液压缸活塞杆伸出，减压阀出口压力小于系统压力，且恒定。,液压缸活塞杆现处于完全伸出状态，此时出口压力不断升高，阀口完全关闭。,3,、流量控制阀,液压系统中执行元件运动速度的大小，由输入执行元件的油液流量的大小来确定。流量控制阀就是依靠改变阀口通液面积,(,节流口局部阻力,),的大小或通流通道的长短来控制流量的液压阀类。,(1),节流阀,影响节流口流量稳定性的因素,节流口前后压差,油温,小流量时的节流口阻塞,可通过调节手柄使阀芯作轴向移动，改变节流口的通流截面积来调节流量。,可调单向节流阀由可调节流阀和单向阀组成。在图示单向阀关闭方向（从油口,A,到油口,B,），工作油液通过可调节流阀流出，这可产生较大压力损失。可调单向节流阀与溢流阀或变量泵一起使用，可以改变速度。随着可调节流阀进口压力升高，导致溢流阀开启，此时多余流量流回油箱。,沿相反方向（从油口,B,到油口,A,），无节流作用，即工作油液可自由流过（单向阀功能）。,(2),调速阀,调速阀是在节流阀前面串接一个定差减压阀组合而成。无论调速阀的进口油液压力或出口油液压力发生变化时，由于定差减压阀的自动调节作用，节流阀口前、后压差总能保持不变，从而保持流量稳定。但是，当压力差很小时，由于减压阀阀芯被弹簧推至最下端，减压阀阀口全开，不起稳定节流阀前后压力差的作用，故这时调速阀的性能与节流阀相同，所以调速阀正常工作时，至少要求有,0,4,0,5MPa,以上的压力差。,调速阀可提供恒定流量，而与其进出口压力变化无关。首先，通过调节螺杆调节节流口开度，以获得期望流量，其次，定差减压阀可以保证其节流口前后之间压差恒定。图示为调速阀处于静止位置。调速阀总是与溢流阀一起使用，即多余流量可通过溢流阀流回油箱。,当工作油液流过调速阀时，定差减压阀可保证其节流口前后之间压差恒定。,液压阀的基本参数,1,、公称通径,D,g,（公称流量,q,g,）：,表示液压阀通流能力的大小，对应于液压阀的额定流量表示中低压阀的规格,2,、公称压力,Pg,：,长期允许的最高压力。,