液压基础原理

液压基础

第1部分液压传原理

动力装置:柴油机、汽油机、电动机

传动装置:改变速度、方向、力矩

工作装置:铲刀、挖掘斗、…

动力装置---------传动装置----------工作装置

一传动的分类与特点

1.机械传动

优点:古典、成熟、可靠、不易受负载影响

缺点:笨重、体积大、自由度小、结构复杂、不好实现自动控制

2.电气传动

优点:远距离控制、无污染、信号传递迅速、易于实现自动化等

缺点:体积重量偏大、惯性大、调速范围小、易受外界负载的影响,受环境影响较大;

3.气体传动

优点:结构简单、成本低,易实现无级变速;气体粕性小,阻力损失小,流速可以很高,能防火、防爆,可在高温下工作。

缺点:空气易压缩,负载对传动特性的影响较大,不宜在低温下工作,只适于小功率传动。

二液压传动的工作原理

1.液压传动:以液体作为工作介质来实现能量的传递与转换。

机械能---液压能----机械能

压力相等:p1=p2 F1/A1=F2/A2 ,或:F1/F2=A1/A2

容积相等:W1=W2 A1L1=A2L2 或: L1/L2=A2/A1

2.力比与速比

等压特性:帕斯卡定律“平衡液体内某一点的液体压力等值地传递到液体内各处”

等体积特性:假设液压缸1让出的液体体积等于液压缸2吸纳的体积。

液压传动可传递力:力比等于二活塞面积之比

液压传动可传递速度:速比等于二活塞面积之反比

v2/v1=A1/A2可写成: A1v1=A2v2=Q(流量)

这在流体力学中称为液流连续性原理,它反映了物理学中质量守恒这一现实。

F1v1=F2v2=N=pQ(功率)

说明能量守恒。

综上所述,可归纳出液压传动的基本特征就是:

以液体为传动介质,靠处于密闭容器内的液体静压力来传递动力,其静压力的大小取决于外负载;负载速度的传递就是按液体容积变化相等的原则进行的,其速度大小取决于流量。

因此采用液压传动可达到传递动力,增力,改变速比等目的,并在不考虑损失的情况下保持功率不变。

三液压传动的优点:

(1)体积小、重量轻、惯性小、响应速度快

(2)能够实现无级调速,调速范围广

(3)可缓与冲击,运动平稳

(4)容易实现过载保护

(5)液压元件有自我润滑作用,使用寿命较长

(6)容易实现自动控制

液压传动的缺点:

(1)泄露问题(可通过工艺克服)

(2)控制复杂一些:非线性因素多、难于精确建模

(3)能量经过两次转换,效率比其它两种传动方式低

(4)液压元件的制造与维护要求均较高

四液压技术的发展概况

1650年帕斯卡提出了静止液体中的压力传播规律——帕斯卡原理,1686年牛顿揭示了粘性液体的内摩擦定律,18世纪流体力学的两个重要原理——连续性方程与伯努利能量方程相继建立,为液压技术的发展奠定了基础。

1795年英国制成世界上第一台水压机,液压传动开始进入工程领域,

1900年:德国科学家研制出第一台液压传动装置。

二次世界大战前后,液压传动在大型军事武器装备上得到

广泛应用。二战结束后,液压技术很快进入民用领域。

工程机械发展历程:1951年,法国波克兰——第一台全液压

挖掘机

日本:1966年:32%,1972年:72%

我国:60年代引进,抚顺挖掘机厂,未成功,70年底:探索

五液压传动系统的组成部分与图形

符号

1、动力元件:将机械能转换成液压能,即液压泵。

2、执行元件:将液压能重新转换成机械能,克服负载,带动机器完成所需的运动,即油缸、马达。

3、控制元件:控制压力、流量及流动方向的装置,即各种阀类。

4、辅助元件:除上述装置以外的其它必不可少的装置,如:滤油器、油箱、管路及检测装置(压力表、温度计等)。

5、工作介质:即液压油。

六液压油

1.密度:单位体积液体的质量称为该液体的密度

2.可压缩性:液体受压力作用而发生体积减小的性质称为压缩性。对于一般的液压系统可不考虑油的压缩性。

3.黏性:液体在外力作用下流动(或有流动趋势)时,分子间的内聚力阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力。这种阻碍液体分子间相对运动的性质称为液体的黏性。静止的液体就是不会呈现黏性的。

液压油的黏性就是用黏度来衡量的,它分为动力黏度、运动黏度、相对黏度三种。液体的黏度随压力的增大而增大,但在的数值不大。故在一般液压系统使用中一般忽略不计。但黏度随温度的影响很大,随着温度的升高,黏度会下降。这种关系称为液压油的黏—温特性,这种特性决定了液压油的使用场合。在工作温度范围内闪点、燃点要高以满足防火要求。凝固点与流动点要低以保证油液在较低的温度下正常工作。没有腐蚀性,有良好的相容性。液压系统的工作元件运动速度较高时宜选用黏度较小的液压油,以减小油液流动时的摩擦损失,运动速度较低时宜选用黏度较小的液压油。工作压力较高时应选择黏度较大的液压油,以减少系统的泄漏。工作压力较低时,宜选用黏度小些的液压油,以减少流动损失。对于液压传动来说,在分析系统压力时,一般不考虑液体位置的高度对压力的影响。

4.帕斯卡原理

在密闭的容器内的液体施加于静止液体上的压力将以等值同时传递到液体各点,这就就是静压传递原理,俗称帕斯卡原理。

流量:单位时间内流过某通流截面的液体体积。通用单位: m3/S、L/min

平均流速:由于流动液体黏性的作用,通流截面上的液体各点的流速不相等,因此计算比较困难,为方便起见,引入平均流速的概念。即假设通流截面上各点的流速均匀分布,液体以此流速流过通流截面的流量等于以实际流速流过截面的流量。当流量一定时,管子细的地方流速大。当通流截面的面积一定时,流量越大流速也越大。液体的流速越高,压力就越低。在管道细处其截面积越小,流速越高,压力越低。管道粗的地方其截面积越大,流速越小,压力较大。

七液压系统的流量与压力

在液压系统中,由于某些原因使液体压力突然升高,形成很大的压力峰值现象被称为液压冲击。系统中出现液压冲击时,压力可能比正常工作压力大好几倍,这样大的压力,会损坏系统的密封装置、管道、与液压元件,还会引起设备振动,产生哭声。有时还会冲击液压元件(如:压力继电器、顺序阀等),产生误动作,影响系统的正常工作,甚至造成事故。