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液压元件与系统 流体传动:以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动方式 液压传动 液力传动 气压传动 液压传动的定义:以液体为工作介质,利用液体的压力能来传递力和速度。 液压元件与系统 课程的性质: 机械工程各专业必修的专业或专业基础课 课程要求的基础: 机械专业基础课知识之外,还要有工程流体力学、机电控制等学科知识 课程的要求达到的目的: 1. 掌握常用的液压元件的结构原理; 2. 掌握常用的液压基本回路的工作原理; 3. 具有初步的分析和设计液压系统的能力。 液压元件与系统 本课程主要有四大部分内容 第一部分:液压元件结构与工作原理(泵、马达、缸、阀和附件) 第二部分:液压基本回路(压力控制、方向控制和速度控制回路) 第三部分:典型液压系统分析 第四部分:液压系统的设计 其中穿插液压原理课程内容 液压元件与系统 教学参考书: (1)《液压传动与气压传动》 何存兴主编 华中科技大学出版社 (2)《液压元件与系统》 李壮云主编 机械工业出版社 第一章 液压传动概述 一、 液压传动的工作原理及组成 二、 液压传动的优缺点 三、 液压传动的历史、现状及发展 四、 液压传动的工作介质 一、 液压传动的工作原理及组成 1.1.2 液压传动的工作原理 例1:液压千斤顶 例2:机床工作台液压系统 例1:液压千斤顶 例1:液压千斤顶 吸油 压油 重物回落 例1:液压千斤顶 例1:液压千斤顶 (1)力的传递(帕斯卡原理) 液压系统的工作压力取决于外负载。 例1:液压千斤顶 (2)运动的传递(容积变化相等、质量守恒)执行元件的运动速度取决于输入流量。 压力和流量是液压与气压传动中的两个最基本的参数。 例1:液压千斤顶 (3)功率的传递(能量守恒) 从例1得出的两个重要的概念 (1) 液压系统中液体的压力取决于负载 (2) 执行元件运动速度取决于输入的流量 例1:液压千斤顶 图形符号 1.1.2 液压系统图的图形符号 1.1.3 液压系统的组成 (1) 动力元件(液压泵):将机械能(转矩T,转速n)转化为液体的压力能(压力p、流量q) (2) 执行元件(液压马达、液压缸):将液体的压力能(压力p、流量q)转化为机械能(转矩T,转速n,或直线运动速度 v ,输出力F) (3) 控制元件(液压阀):控制液体的压力、流量和方向,从而实现控制执行元件的输出力、运动速度和方向,过载保护和程序控制 (4) 辅助元件(管道、管接头、油箱和滤油器) (5)工作介质 §1-1-4 液压系统的组成 1. 2 液压传动的优缺点 1.2.1 液压传动的优点 与机械传动相比,液压传动具有以下优点 (1)在同等功率的条件下,体积小、重量轻、结构紧凑、运动惯性小、反应快,可以出大力或力矩。 (2)可实现大范围的无级调速(调速比可达100-2000),机械传动实现无级调速较困难,中小型直流电机的调速比一般为2-4 (3)自动实现过载保护 (4)容易实现自动控制和遥控 (5)容易实现直线运动 (6)可自行实现机件的润滑 (7)便于机器零部件的设计布局 1. 2. 1 液压传动的优点 液压传动与电气传动相比: (1)体积小、重量轻、运动惯性小、反应快,可以出大力或力矩,是液压传动的主要优点。 (2)现代电力电子技术使交流调速可实现大范围的无级变速。 (3)直线电机使实现直线运动更容易。 液压传动受到电气传动的挑战 1.2.2 液压传动的缺点 (1)液压油泄漏,污染环境和引起火灾 (2)机件之间的机械摩擦阻力和粘性摩擦阻力、流体流动阻力和泄漏,导致液压系统的总效率降低 (3)液压油工作性能受温度的影响,很高和很低温的条件下工作困难 (4)液压油的泄漏和可压缩性,得不到严格的传动比 (5)液压元件的制造精度要求高 (6)液压介质易受污染,导致机件运动易卡阻 1.3 液压传动的历史、现状及发展 1.3.1 液压技术的理论基础 帕斯卡原理(1650年) 牛顿的粘性流体内摩檫定律(1686年) 流体力学的连续性方程和伯努利能量方程(18世纪) 静压传递原理 流量连续性原理与伯努利方程 什么是“牛顿的粘性流体内摩檫定律”? 1.3.2 液压技术的发展历程 先行者:水压技术: 1795年英国人布拉默(J。Bramah)发明了第一台水压机(锈蚀、磨损和密封) 1.3.2 液压技术的发展历程 早期的油压技术(20世纪早期) : 矿物油和橡胶密
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