液压理论教程幻灯片.ppt

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1、液压理论教程液压理论教程第1页，共39页，编辑于2022年，星期日培训目录培训目录1液压传动的基础知识1.液压传动的优缺点2.液压传动的基本原理3.工作介质液压油的特性及各种污染物的危害2液压元件的结构与工作原理1.液压泵的结构与工作原理2.液压油缸的结构与工作原理3.液压阀的结构与工作原理3液压系统构成与功能1.基本液压系统的构成及要素2.压力控制系统的特点及案例3.流量控制系统的特点及案例4.装载机的液压系统特点2第2页，共39页，编辑于2022年，星期日液压传动的基础知识液压传动的基础知识一、液压传动的优缺点一、液压传动的优缺点 液压传动与机械传动及电气传动相比具有许多优点：1）液压传动

2、易获得很大的力或力矩，并易于控制；2）在输出同等功率下采用液压传达动，体积小和重量轻，因此惯性小，动作灵敏，便于实现频繁的换向；3）液压传动可实现较宽的调速范围，而且较方便地实现无级调速；4）液压传动易于实现过载保护；5）液压传动因采用油液作为工作介质，它具有防锈性和自润滑能力，故使用寿命长；6）液压传动便于布局，操纵力较小；7）液压传动易于实现系列化、标准化、通用化及自动化。但液压传动由于本身的特性，也存在一些缺点：1）液压传动因油液作为工作介质，存在渗漏和管件的弹性变形等原因，不宜用于传动比要求较严格的场合；2）液压传动易产生渗漏，影响系统效率，而且污染环境；3）液压系统混入空气后，产生爬

3、行和噪声等；4）油液污染后，机械杂质常会堵塞小孔、缝隙，影响运作的可靠性；5）液压传动的能量损失大，系统效率较低，而且均转化为热量，引起热变形；6）液压传动发生故障后不易寻找，分析故障的原因需要较丰富的经验；第3页，共39页，编辑于2022年，星期日液压传动的基础知识液压传动的基础知识二、液压传动的基本原理二、液压传动的基本原理1、液体的压力 p=F/A(MPa)1MPa=106Pa=10bar 用普通压力表测量的液压系统压力为相对压力（大于大气压力）；液体的压力（绝对压力）低于大气压力为真空度；2、静压力的传递-帕斯卡定律 处于密闭容器内的液体对施加于它表面的压力向各个方向等值传递(见右图的

4、水压机工作原理)。3、液体的压力由外载荷建立液体的压力由外载荷建立。重物充满油面积小面积大 力压力力压力力压力力压力 面积面积面积面积第4页，共39页，编辑于2022年，星期日液压传动的基础知识液压传动的基础知识4、液流的连续性 液体的可压缩性很小，一般可忽略不计，因此液体在管内作稳定流动(流体中任一点的压力、速度和密度都不随时间而变地流动），则在单位时间内管中每个横截面的液体质量一定是相等的。Q=vA(L/min)5、伯努利定律 液压传动是借助于有压力的流动液体来传递能量的，液体能量的表现形式有三种：压力能、势能和动能，它们之间可以互相转化，而且液体在管道内任一处的三种能量之和为常数。速度流

5、量速度流量速度流量速度流量 面积面积面积面积 功率速度功率速度功率速度功率速度 力力力力第5页，共39页，编辑于2022年，星期日工作介质工作介质液压油的特性液压油的特性1、粘度：液体在外力作用下流动时，液体内部各流层之间产生内剪切摩擦阻力。所有液体的粘度都随温度变化而变化，当温度升高时，油的粘度降低；粘度指数越高，表示粘度随温度的变化越小。油的粘度随着压力的增加而加大。当油中混有空气时，可压缩性将显著增加，常使液压系统产生噪声，降低系统的传动刚性和工作可靠性。2、液压油的选用 工作压力高，宜选用粘度较高的油液，降低液压系统泄漏；液压系统油温度或环境温度高，宜选用粘度较低?的油液；当液压系统中

6、工作机构的速度（转速）高时，油流速度高，压力损失大，系统效率低，还可能导致进油不畅，甚至卡住零件，因此宜用粘度较低的油液。第6页，共39页，编辑于2022年，星期日液压油污染的主要危害液压油污染的主要危害1、系统油液污染所产生的主要危害产生的危害1、孔口堵塞2、元件磨损3、氧化4、形成化合物5、损耗添加剂6、产生微生物危害的结果生产停机更换元件频繁的流体更换增加流体处理成本增加维护成本加速污染.2、污染的类型和来源 固体颗粒、水、空气3、固体颗粒的磨损形式切削磨损(3个物体)一种主要的磨损形式侵蚀磨损(2个物体)冲击损害粘着磨损 负载和粘度引起疲劳磨损(应力)由表面俘获的颗粒引起气蚀磨损 产生

7、爆破危害第7页，共39页，编辑于2022年，星期日污染的类型和来源污染的类型和来源流向流向碎块碎块负载负载间隙尺寸颗粒间隙尺寸颗粒产生切削磨损产生切削磨损一种主要的磨损形式一种主要的磨损形式 产生的危害产生的危害:尺寸改变尺寸改变 效率降低效率降低 产生更多颗粒产生更多颗粒 除去间隙尺寸颗粒是最除去间隙尺寸颗粒是最重要的重要的.污染的类型和来源污染的类型和来源切削磨损切削磨损第8页，共39页，编辑于2022年，星期日污染的类型和来源污染的类型和来源在高速液流中的污染物冲蚀元件边缘侵蚀磨损影响侵蚀磨损影响:尺寸改变尺寸改变 产生泄漏产生泄漏产生更多颗粒产生更多颗粒 导致导致:磨损加剧磨损加剧 系

8、统可靠性降低系统可靠性降低.污染的类型和来源污染的类型和来源侵蚀磨损侵蚀磨损;冲击危害冲击危害第9页，共39页，编辑于2022年，星期日污染的类型和来源污染的类型和来源减少保护油膜小于到所允许的厚度减少保护油膜小于到所允许的厚度:金属和金属表面接触金属和金属表面接触 “冷焊冷焊”在一在一起起表面材料形成颗粒脱落表面材料形成颗粒脱落.磨损产生碎块磨损产生碎块污染的类型和来源污染的类型和来源粘着磨损粘着磨损;负载和粘度引起负载和粘度引起第10页，共39页，编辑于2022年，星期日污染的类型和来源污染的类型和来源颗粒被滞留颗粒被滞留表面产生凹痕并表面产生凹痕并形成裂纹形成裂纹在应力作用下在应力作用下

9、,裂纹扩大裂纹扩大材料脱落材料脱落污染的类型和来源污染的类型和来源疲劳磨损疲劳磨损;有俘获的颗粒产生有俘获的颗粒产生第11页，共39页，编辑于2022年，星期日污染的类型和来源污染的类型和来源气蚀磨损主要影响:由于进口的绝对压力小于油液中的气体饱和压力,油液中的气体逸出,形成气泡，当气泡进入高压区时，就会发生爆裂，在金属表面产生震动冲击、损害表面。在轴向柱塞泵中，真空可能会引起柱塞从滑靴中分离，产生灾难性故障。污染的类型和来源污染的类型和来源气蚀和腐蚀磨损气蚀和腐蚀磨损第12页，共39页，编辑于2022年，星期日污染的类型和来源污染的类型和来源左边的油液-1000 ppm(0.10%)含有游离

10、水.这个油不能使用.右边的油液-300 ppm(0.03%)含有溶解水,肉眼不可见但确实存在.这个油也不能?使用!新油通常含有大约300ppm(0.03%)的水.污染的类型和来源污染的类型和来源含水油液的危害含水油液的危害u含水油液的危害1、腐蚀金属表面 2、加速切削磨损3、引起轴承疲劳 4、损坏液体添加剂 5、引起粘度变化 6、增加电传导性第13页，共39页，编辑于2022年，星期日液压泵的结构与工作原理液压泵的结构与工作原理一、液压泵的结构与工作原理一、液压泵的结构与工作原理容积变化容积变化吸油：封闭的容积总是处于不断增大的状态排油：封闭的容积总是处于不断减小的状态液压泵与液压马达原液压泵

11、与液压马达原理上是可逆的，但结理上是可逆的，但结构略有不同。构略有不同。第14页，共39页，编辑于2022年，星期日齿轮泵的结构与工作原理齿轮泵的结构与工作原理Q=nqP=Qp齿轮泵的结构齿轮泵的结构齿轮泵的困油现象齿轮泵的困油现象1、随着齿轮的旋转，封闭容积的体积由大变小，然后又由小变大；2、液体不可压缩或膨胀；3、封闭容积的体积由大变小，油液受挤压，压力急剧增高，作用于齿轮、轴承等零件上的附加载荷增大，引起振动；4、封闭容积的体积由小变大，出现局部真空，使溶入油液中的空气分解出来，产生噪声，影响了泵的平稳性和寿命；解决的方法：解决的方法：采用卸荷槽采用卸荷槽第15页，共39页，编辑于202

12、2年，星期日叶片泵的结构与工作原理叶片泵的结构与工作原理第16页，共39页，编辑于2022年，星期日柱塞泵的结构与工作原理柱塞泵的结构与工作原理 由活塞3和缸体以及单向阀组成一个可以示为单活塞泵原理简图。当活塞向缸体外侧（图中左侧）移动时，工作腔室的容积逐渐增大，中的液体（形成真空，油箱液压油）在大气压的作用下，经单向阀进入工作腔，使工作腔增大部分充满液压油，这就是泵的吸油过程吸油过程。当活塞向内（图中向右）移动时，工作腔容积变小，油液因受到压缩而使其压力升高，这时单向阀因腔内的压力升高而处于关闭状态，当工作腔内的压力升高到系统的压力时，单向阀被打开，泵向液压系统供给压力油，这就是压油压油过程

13、过程。第17页，共39页，编辑于2022年，星期日液压油缸的结构与特性液压油缸的结构与特性第18页，共39页，编辑于2022年，星期日液压油缸的结构与特性液压油缸的结构与特性油缸分类：油缸分类：单作用式油缸单作用式油缸:液压油只供入液压缸的一侧,驱动活塞或柱塞作单方向运动。它的反向运动则依靠活塞或柱塞的自重、外部载荷、弹簧力等外力来实现。双作用式油缸：双作用式油缸：液压油交替供入液压缸活塞两侧，驱动活塞在正反两个方向作往复运动。油缸的主要参数计算：油缸的主要参数计算：推力：推力：F=pA=4/pD2速度：速度：v=Q/A=4Q/(D2)第19页，共39页，编辑于2022年，星期日油缸管路的不同

14、接法油缸管路的不同接法第20页，共39页，编辑于2022年，星期日液压油缸的结构与特性液压油缸的结构与特性第21页，共39页，编辑于2022年，星期日液压控制阀液压控制阀液压控制阀包括：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。压力控制阀有安全阀、溢流阀、减压阀、顺序阀。流量控制阀有节流阀、调速阀、分流阀。方向控制阀有单向阀、换向阀、截止阀。第22页，共39页，编辑于2022年，星期日节流阀主要控制流过管路的流量，通过对流量的控制还可以对回路的压力产生一定影响。注意节流会产生损失。节流阀（阻尼孔）使液压油通过小孔、缝隙、窄槽等结构元素后流量减小并产生压力降P（阻尼）。注意流动的液压油才具有上述性质。

15、如果液压油是静止状态，则根据连通器原理，前后的压力是相等的。流量控制阀流量控制阀第23页，共39页，编辑于2022年，星期日压力控制阀安全阀限制系统最高压力，保护系统元件不被高压损坏。直动式：中低压系统先导式：高压系统过载阀：限制封闭管路最高压力。减压阀一个泵同时供给两个以上压力不同的回路。直动式：中低压系统先导式：高压系统先导式安全阀先导式安全阀直动式减压阀直动式减压阀第24页，共39页，编辑于2022年，星期日方向控制阀方向控制阀主要控制方向，还可以利用阀的开度适度控制回路的流量和压力。单向阀：只允许液压油单方向通过。选择阀：根据回路中压力的高低自动选择液压油通过的方向。截止阀：一个位置封

16、闭，另一个位置通过。液压控制换向（液压先导控制）电磁阀控制换向二通插装阀第25页，共39页，编辑于2022年，星期日方向控制阀单向阀第26页，共39页，编辑于2022年，星期日液控换向阀液控换向阀先导泵来油先导泵回油回位弹簧第27页，共39页，编辑于2022年，星期日电磁换向阀电磁换向阀电磁阀第28页，共39页，编辑于2022年，星期日液压蓄能器液压蓄能器膜片充满氮气原理：原理：气体被压缩后储存能量。作用：作用：吸收液压振动和冲击并且可以作为应急能源使用。第29页，共39页，编辑于2022年，星期日基本液压系统的构成及要素基本液压系统的构成及要素液压泵：将机械能转换为液体压力能。执行元件：将液

17、体压力能转换为机械能。例如油缸、油 马达等。控制调节装置：各种阀。大致有压力控制阀、流量控制阀、方压力控制阀、流量控制阀、方压力控制阀、流量控制阀、方压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀向控制阀向控制阀向控制阀等。辅助装置：油箱、过滤器、管路、接头、密封、冷却器、蓄能器等等。第30页，共39页，编辑于2022年，星期日压力控制系统的特点及案例压力控制系统的特点及案例 压力控制回路：压力控制回路：利用控制回路压力使之完成特定功能的回路。通常有调压回路、增压回路、减压回路、卸荷回路。调压回路调压回路是利用控制液压系统中油液的工作压力，使之不超过压力阀调定值，从而保证系统在此调定值范围内正常工作。减压

18、回路：减压回路：当泵源供给高压，而某局部工作系统或执行机构需要低压时。增压回路：增压回路：当泵源供给低压，而某局部工作系统或执行机构需要高压时。卸荷回路：当工作机构停止工作时，自动将泵源的油液排回油箱，从而使泵卸荷。第31页，共39页，编辑于2022年，星期日调压回路调压回路第32页，共39页，编辑于2022年，星期日减压回路减压回路第33页，共39页，编辑于2022年，星期日增加回路增加回路第34页，共39页，编辑于2022年，星期日卸荷回路卸荷回路第35页，共39页，编辑于2022年，星期日速度控制回路速度控制回路第36页，共39页，编辑于2022年，星期日速度回路速度回路第37页，共39

19、页，编辑于2022年，星期日柳工装载机的液压系统特点柳工装载机的液压系统特点 转向系统是用于控制整机行车时转向的。主要分为两部分：转向控制油路和主工作油路。主工作油路的动作是由转向控制油路进行控制，以实现小流量、低压力控制大流量、高压力。整个转向液压系统的元件组成主要有：液压油箱（带回油过滤器）、转向+先导泵、转向器、流量放大阀、转向油缸、组合阀。第38页，共39页，编辑于2022年，星期日柳工装载机的液压系统特点柳工装载机的液压系统特点当分配阀中的动臂和转斗换向阀均处于中位时，工作泵输出的流量经分配阀返回油箱，动臂和转斗的前后腔均封闭，动臂和铲斗保持在原位置。操纵动臂换向阀可使动臂提升、下降或浮动，操纵转斗换向阀则可使铲斗前倾或后倾。转斗换向阀上还装有铲斗自动放平装置。与转斗油缸大、小腔的油道相通的油路中装有大、小腔双作用安全阀，对转斗油缸的大腔和小腔起过载保护和补油作用，从而解决了工作装置干涉的问题，起到稳定系统工作，保护系统有关元件的作用。第39页，共39页，编辑于2022年，星期日