液压1
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第1章 液压与气动技术概论液压与气压传动技术是机械设备中发展速度最快的技术之一,特别是近年来,随着机电一体化技术的发展,与微电子、计算机技术相结合,液压与气压传动进入了一个新的发展阶段。
液压与气压传动技术是以流体—液压油液(或压缩空气)为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式,它们的工作原理基本相同。
机器包括原动机、传动机构和执行机构。
原动机有电动机、内燃机、燃气轮机等形式;传动机构有电气传动、机械传动和流体传动,其中,流体传动是利用气体和液体等介质传递动力和能量的,包括气压传动和液体传动。
液体传动是利用液体作为工作介质来传递和控制能量的,包括液力传动和液压传动等两种形式;气压传动是利用气体传递和控制能量的。
液压传动是利用密封容积内液体体积的变化来传递和控制能量的;而液力传动是利用非封闭的液体的动能或势能来传递能量和控制能量的。
1.1 液压传动的工作原理液压千斤顶是机械行业常用的工具,常用这个小型工具顶起较重的物体。
下面以它为例简述液压传动的工作原理。
图1.1所示为液压千斤顶的工作原理图。
有两个液压缸1和6,内部分别装有活塞,活塞和缸体之间保持良好的配合关系,不仅活塞能在缸内滑动,而且配合面之间又能实现可靠的密封。
当向上抬起杠杆时,液压缸1活塞向上运动,液压缸1下腔容积增大形成局部真空,单向阀2关闭,油箱4的油液在大气压作用下经吸油管顶开单向阀3进入液压缸1下腔,完成一次吸油动作。
当向下压杠杆时,液压缸1活塞下移,液压缸1下腔容积减小,油液受挤压,压力升高,关闭单向阀3,液压缸1下腔的压力油顶开单向阀2,油液经排油管进入液压缸6的下腔,推动大活塞上移顶起重物。
如此不断上下扳动杠杆就可以使重物不断升起,达到起重的目的。
如杠杆停止动作,液压缸6下腔油液压力将使单向阀2关闭,液压缸6活塞连同重物一起被自锁不动,停止在举升位置。
如打开截止阀5,液压缸6下腔通油箱,液压缸6活塞将在自重作用下向下移,迅速回复到原始位置。
1. 如图所示两个结构和尺寸均相同的液压缸相互串联,无杆腔面积A 1=100cm 2,有杆腔面
积A 2=80cm 2,液压缸1输入压力P 1=0.9Mpa ,输入流量q 1=12L/min ,不计力损失和泄漏,试计算两缸负载相同时(F 1=F 2),负载和运动速度各为多少?
2. 如图所示,两个结构和尺寸均相同相互串联的液压缸,有效作用面积A 1
=100cm 2,
A 2=80cm 2,液压泵的流量q p =0.2*10-3m 3/s ,P 1=0.9Mpa ,负载F 1= 0,不计损失,求液压缸的负载F 2及两活塞运动速度V 1,V 2。
3.分析下列回路中个溢流阀的调定压力分别为p Y1 =3MPa,p Y2=2MPa,p Y3=4MPa,问外
负载无穷大时,泵的出口压力各位多少?
4. 图示回路,溢流阀的调整压力为5MPa,减压阀的调整压力为1.5MPa,活塞运动时负载压力为1MPa,其它损失不计,试分析:
(1)活塞在运动期间A、B点的压力值。
(2)活塞碰到死挡铁后A、B点的压力值。
(3)活塞空载运动时A、B两点压力各为多少?
5.图示回路,溢流阀的调整压力为5MPa,顺序阀的调整压力为3MPa,问下列情况时A、B 点的压力各为多少?
(1)液压缸运动时,负载压力p L=4MPa;
(2)p L=1MPa时;
(3)活塞运动到终点时。
液压工作原理
液压工作原理是基于假设,当一个壳体内充满了液体(一般是油),在这个壳体上施加一个力会在任何地方产生一个相等大小的力,并且沿着壳体的任何方向传递这个力。
液压系统主要由液压泵、液压缸(执行器)、液压阀、液压油管、液压油箱等组成。
液压泵通过提供一定的压力将液压油从油箱抽出并送入油管中,油管中的液体压力会传递到液压阀,液压阀根据控制信号来控制油液的流向和流量,从而控制执行器(液压缸)的运动。
液压油受到液压泵提供的压力作用于液压缸的活塞上,从而产生推、拉力,实现运动。
液压工作原理的基本原理是帕斯卡定律。
帕斯卡定律指出,在一个封闭容器中的液体,如果受到外部的压力作用,那么液体会均匀地传递这个压力到容器内的每个角落。
具体来说,液体受到压力后,其体积几乎不发生变化,但压强会均匀地作用于所有的点。
根据帕斯卡定律,液压系统利用液体无法被压缩的性质,通过改变液体的流动方向和流量来实现力的传递和运动控制。
当液压泵提供的压力作用于液压油时,液压油会沿管道传递,进而作用在液压缸上,从而通过活塞产生推、拉力。
液压阀的开启和关闭控制液压油的流向和流量,从而控制液压缸的运动方向和速度。
总结来说,液压工作原理是利用液体无法被压缩的性质,通过传递压力和控制液体的流动来实现力的传递和运动控制。
这种
原理被广泛应用于各种机械设备中,例如挖掘机、起重机、注塑机等。
液压系统(完整)介绍一、液压系统的基本概念液压系统,是一种利用液体传递压力和能量的动力传输系统。
它主要由液压泵、液压缸(或液压马达)、控制阀、油箱、油管等部件组成。
液压系统广泛应用于各类机械设备中,如挖掘机、起重机、汽车制动系统等,其优势在于结构紧凑、输出力大、操作简便。
二、液压系统的工作原理液压系统的工作原理基于帕斯卡原理,即在密闭容器内,液体受到的压力能够大小不变地向各个方向传递。
具体来说,液压系统的工作过程如下:1. 液压泵:将机械能转化为液体的压力能,为系统提供动力源。
2. 液压缸(或液压马达):将液体的压力能转化为机械能,实现直线或旋转运动。
3. 控制阀:调节液体流动方向、压力和流量,实现对液压系统的控制。
4. 油箱:储存液压油,为系统提供油源。
5. 油管:连接各液压部件,传递压力和能量。
三、液压系统的分类1. 水基液压系统:以水作为工作介质,具有环保、成本低等优点,但易腐蚀金属、密封性能较差。
4. 气液联动液压系统:以气体和液体为工作介质,结合了气压传动和液压传动的优点,适用于特殊场合。
四、液压系统的关键部件详解1. 液压泵:作为液压系统的“心脏”,液压泵负责将低压油转化为高压油,为整个系统提供动力。
常见的液压泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵等。
每种泵都有其独特的特点和适用范围,选择合适的液压泵对系统的性能至关重要。
2. 液压缸:液压缸是系统的执行元件,它将液压油的压力能转化为机械能,实现直线往复运动或推送力量。
根据结构不同,液压缸可分为活塞式、柱塞式和膜片式等。
3. 控制阀:控制阀是液压系统的“大脑”,它负责调节和分配液压油流动的方向、压力和流量。
常用的控制阀包括方向阀、压力阀和流量阀等,它们共同确保系统按照预定的要求稳定运行。
4. 滤清器:液压油中的杂质会对系统造成损害,滤清器的作用就是过滤液压油中的杂质,保护系统的正常运行。
合理选择和使用滤清器,对延长液压系统寿命具有重要意义。
五、液压系统的优势与应用1. 优势:力量大:液压系统能够实现大范围的力矩放大,轻松完成重物搬运等任务。
根据液压传动系统原理图和动作循环图列出电磁铁、阀的工作表 (用“+”表示电磁铁得电或阀下位工作,用“-”表示电磁铁断电或阀上位工作 );不同工况时系统工作油路;指出此系统由哪些基本回路所组成 (至少几个)。
参考第七章第一节,液压系统的基本回路:1) 限压式变量叶片泵和调速阀组成的容积节流调速回路 2) 差动连接增速回路 3)单向行程调速阀的快慢换速回路 4)串联调速阀的二次进给回路 5)电液换向阀的换向回路习题7-2液压系统的基本回路:1、容积节流调速回路:限压式变量叶片泵+回油路节流调速2、快速运动回路:差动连接3、换向回路:电液换向阀4、快速运动和工作进给的换接回路5、两种工作进给的换接回路:两个调速阀串联6、M 型中位机能的电液换向阀的卸荷回路计算分析题(34分,共4题)1、运用“连续性方程、伯努利方程、流动状态(层流、湍流)”计算压力(包括相对压力、绝对压力、真空度),参考习题1-9,1-14,文丘利流量计的流量计算解:设伯努利方程连续性方程 静压力平衡方程得调压回路(二级、三级)、差动回路计算(参考3-4)1 图示系统中,巳知两溢流阀的调整压力分别为: 试问活塞向左和向右运动时,油泵可能达到的最大工作压力各是多少?例题1例题22 ) 1DT 、2DT 均断电,泵供油压力为7Mpa ,活塞向上移动;2DT 通电,泵供油压力为3Mpa ,活塞向上移动;1DT 、2DT 均通电,泵供油压力为5Mpa,活塞向下移动.3、溢流阀、减压阀、顺序阀是否工作及对系统压力的影响,参考习题4-4,4-5 )1(21==ααg v g p g v g p 22222211+=+ρρ2211v A v A =ghp gh p ρρ'+=+21h c h g A A A p P A A A A v q =-'-=--==ρρρρ)(2)(1)(2)(1212221212222125,2y y P MPa P MPa ==3) 溢流阀的调整压力为5MPa ,减压阀的调整压力为2.5MPa ,试分析下列情况,并说明减压阀阀口处于什么状态?1、当泵压力等于溢流阀调整压力时,夹紧缸使工件夹紧后,A 、C 点的压力各为多少?2、当泵压力由于工作缸快进压力降到1.5MPa 时(工件原先处于夹紧状态)A 、C 点的压力各为多少?3、夹紧缸在夹紧工件前作空载运动时,A 、B 、C 三点的压力各为多少?4)图示液压系统,液压缸的有效面积 ,缸І负载F = 35000N,缸Ⅱ运动时负载为零。
不计摩擦阻力、惯性力和管路损失。
溢流阀、顺序阀和减压阀的调整压力分别为: 求在下列三种情况下A 、B 、C 三点的压力。
1) 液压泵启动后,两换向阀处于中位,2) 1DT 通电,液压缸I 活塞运动时及活塞运动到终端后;3) 1DT 断电,2DT 通电,液压缸Ⅱ活塞运动时及活塞碰到固定挡块时。
1、液压泵启动后,两换向阀处于中位。
溢流阀开启A(4MPa),B(4MPa),C(2MPa)2、1DT 通电,液压缸I 活塞运动时及活塞运动到终端后。
F/A=(3.5MPa )运动时A(3.5MPa),B(3.5MPa), C(2MPa )到终端A(4MPa),B(4MPa),C(2MPa)3、1DT 断电,2DT 通电,液压缸Ⅱ活塞运动时及活塞碰到固定挡块时。
运动时A0,B0, C0 减压阀不起作用到终端A(4MPa),B(4MPa),C(2MPa)5)在图示回路中,已知活塞运动时的负载F=1.2KN ,活塞面积A=15×10-4m2,溢流阀调整值为PP=4.5Mpa ,两个减压阀的调整值分别为PJ1=3.5MPa 和PJ2=2Mpa ,如油液流过减压阀及管路时的损失可忽略不计,试确定活塞在运动时和停在终点端位时,A 、B 、C 三点的压力值及溢流阀和减压阀的工作情况 例题6例题 例题76)溢流阀的调定压力为4MPa ,若阀芯阻尼小孔造成的损失不计,试判断下列情况下压力表读数各为多少? 1 Y 断电,负载为无限大时;( 4MPa )2 Y 断电,负载压力为2MPa 时; ( 2MPa )3 Y 通电,负载压力为2MPa 时。
( 0 )溢流阀、减压阀的串并联油路:221100cm A A ==MPa MPa MPa 2,3,4两个不同调整压力的减压阀串联后的出口压力决定于较小一个减压阀的调整压力。
前大后小决定于第二个;前小后大,后一个不起作用。
如两个不同调整压力的减压阀并联时,出口压力又决定于较大一个减压阀。
如两个不同调整压力的溢流阀串联时,进口压力为两个溢流阀调整压力之和;如两个不同调整压力的溢流阀并联时,进口压力又决定于较小一个溢流阀。
分析顺序动作回路1.行程阀控制顺序动作回路图示状态下,A、B两液压缸活塞均在右端。
当推动手柄,使阀C左位工作,缸A左行,完成动作①;挡块压下行程阀D后,缸B左行,完成动作②;手动换向阀复位后,缸A先复位,实现动作③;随着挡块后移, 阀D复位,缸B退回实现动作④。
至此,顺序动作全部完成。
这种回路工作可靠,但动作顺序一经确定,再改变就比较困难,同时管路长,布置较麻烦。
2.行程开关控制顺序动作回路当阀E得电换向时,缸A左行完成动作①后,触动行程开关S1使阀F得电换向,控制缸B左行完成动作②,当缸B左行至触动行程开关S2使阀E失电,缸A返回,实现动作③后,触动S3使F断电,缸B返回,完成动作④,最后触动S4使泵卸荷或引起其它动作,完成一个工作循环。
这种回路的优点是控制灵活方便,但其可靠程度主要取决于电气元件的质量。
3.顺序阀控制顺序动作回路换向阀1右位,压力油先进入液压缸A的右腔,实现动作①;至终点后,压力上升,压力油打开顺序阀3,进入液压缸B的右腔,实现动作②;当换向阀1左位接入回路时,压力油先进入液压缸B的左腔,实现动作③;至终点后,压力上升,压力油打开顺序阀2,进入液压缸A的右腔,实现动作④。
回路动作的可靠性取决于顺序阀的性能及其压力调定值,即它的调定压力应比前一个动作的压力高出0.8~1.0MPa ,否则顺序阀易在系统压力脉冲中造成误动作。
四液压/气压元件职能符号一、泵和马达八、气动逻辑元件或门型梭阀和与门型梭阀基本概念1、液压传动的定义: 以液体为介质,依靠流动着液体的压力能来传递动力的传动称为液压传动。
液压传动的两个工作特性是:压力决定于负载;速度决定于流量。
2.液压系统的五大组成部分及其作用①能源装置 电机输入的回转式机械能转换为油液的压力能(压力和流量) ,最常见液压泵。
②执行元件 它是将油液的压力能转换成直线式或回转式机械能输出的能量转换装置,一般情况下,它可以是做直线运动的液压缸,也可以是做回转运动的液压马达。
③调节控制元件 它是控制液压系统中油液的流量、压力和流动方向的装置,即控制液体流量的流量阀(如节流阀等)、控制液体压力的压力阀(如溢流阀等)及控制液体流④辅助元件 这是指除上述三项以外的其他装置,如油箱、滤油器、油管、管接头、热交换器、蓄能器等。
对保证系统可靠、稳定、持久的工作有重大作用。
⑤传动介质可压缩性 流体受压力作用其体积会减小的性质称为压缩性。
用体积压缩系数 来表示。
单位压力下体积的相对变化量 压缩系数的倒数称为体积弹性模量,用符号K来表示。
1 温度增加,K 值减小。
2 压力增大,K 值增大。
3 如混有气泡时,K 值大大减小。
3油的粘度随温度的升高而降低(影响较大),随压力的增加而增加(变化不大)在机床液压传动中,液压油有三方面的作用:1.传递动力的介质2.运动件间的润滑剂3.散热4选择液压油 机床液压系统中,冬季选用10#机械油,夏季采用20#机械油。
5液体静压力有两个重要性质:1、液体静压力垂直于作用面,其方向永远沿着作用面的法线方向。
2、在静止液体中任意一点的静压力在各个方向上均相等。
第三节 液体动力学1、理想液体、定常流动和一维流动理想液体:是指一种假想的没有粘性,不可压缩的液体。
(注意与理想气体的差别)定常流动:是指液体运动参数仅是空间坐标的函数,不随时间变化,即液体流动时,液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化。
一维流动:流动参量是一个坐标的函数的流动。
伯努利方程物理意义 理想的不可压缩液体在重力场中作定常流动时,沿流线各点的位能压力能和动能之和为常数。
绝对压力=相对压力+大气压力 真空度=大气压力-绝对压力层流(粘性力起主导作用.)湍流(惯性力起主导作用)的判断当小孔的通流长度与孔径d 之比l/d ≤0.5时称之为薄壁小孔m 为由孔口形状决定的指数,薄壁小孔m =0.5 ;细长孔m =1运动部件制动时产生的液压冲击在液压系统中,当液压缸的排油管路被关闭以使高速运动的部件制动时,由于运动部件的惯性作用,也会引起液压冲击。
采取措施:1缓慢关闭阀门;2 缩短管子长度;3 限制管中液体的流速;4 在靠近液压冲击源处安装安全阀、蓄能器等装置。
在大气压下正常溶解于油液中的空气,当压力低于大气压时,就成为过饱和状态,在一定的温度下,如压力降低到某一值时,过饱和的空气将从油液中分离出来形成气泡,这一压力值称为该温度下的空气分离压。
当液压油在某温度下的压力低于某一数值时,油液本身迅速汽化,产生大量蒸汽气泡,这时的压力低于液压油在该温度下的饱和蒸汽压。
液压泵按其在单位时间内所能输出的油液的体积是否可调节而分为定量泵和变量泵两类;按结构形式可分为齿轮式、叶片式、和柱塞式三大类。
液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的,故一般称为容积式液压泵k 15.0).....511.......(..........≤≤-∆=∴m p KA q m1、泄漏 齿轮端面和端盖轴向间隙 间隙过大,泄漏量增多,容积效率降低。
间隙过小,机械摩擦过大,机械效率降低。
2、困油 油液受挤压,齿轮和轴承受到很大的径向力。
容积增大,局部真空,气体分解,气穴现象。
缩小压油口的办法,使压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围内,同时适当增大径向间隙。
1、双作用叶片泵 转子每转一周,每个工作空间要完成两次吸油和压油.2双联叶片是由两个单级叶片泵装在一个泵体内在油路上并联组成。
两个叶片泵的转子由同一传动轴带动旋转,并各有独立的出油口第三章 液压执行元件1、首先液压马达应能够正、反转,因而要求其内部结构对称;2、液压马达的转速范围需要足够大,特别对它的最低稳定转速有一定的要求。
因此,它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承;3、其次液压马达由于在输入压力油条件下工作,因而不必具备自吸能力,但需要一定的初始密封性,才能提供必要的起动转矩。
虽然液压马达和液压泵在结构上比较相似,但不能可逆工作。
缸筒固定式和活塞杆固定式两种缸筒固定式---工作台的运动范围3l.活塞杆固定式-----工作台的运动范围为2l.控制阀在液压系统中起控制调节作用 ,分为:方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。