10.1 液压传动（课件）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》高等教育出版社·第3版 同步精品课程——中职专业课 第十章 液压与气动 第一节 液压传动 （第1课时） 学习目标 第十章 液压与气动 掌握液压传动的工作原理和具体工作过程。 知识目标 能够学会液压传动的组成和特点。 能力目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能 力和解决问题的能力。 情感目标 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 液压传动是利用机械能与压力能互相转换来工作的。液压传动以液压泵为动力，常以液压油为工作介质，在控制元件的控制下，将液体的压力能转换为机械能，控制执行元件完成直线运动或旋转运动。 机场候机大厅的屋架 知识引入 01 液压传动的巨大机械手臂 船舶 液压传动系统的工作过程如图所示。 新知学习 02 一、液压传动的工作原理 机床工作台液压传动系统结构式工作原理图 以驱动机床工作台的液压传动系统为例分析液压传动系统的工作原理 新知学习 02 一、液压传动的工作原理 机床工作台液压传动系统结构式工作原理图 机床工作台液压传动系统结构式工作原理图 以驱动机床工作台的液压传动系统为例,分析液压传动系统的工作原理，具体工作过程如下： 新知学习 02 一、液压传动的工作原理 ①电动机带动液压泵工作，液压泵从油箱吸油，经过滤器输入到压力油管中，再经节流阀、手动换向阀流入液压缸。当手动换向阀处于中间位置时，阀孔P、A、B、O均关闭，工作台停止。此时，油液经溢流阀流回油箱。 ②若将手动换向阀向左拉，则阀孔P与B相通，阀孔A与O相通，如图b所示。油液经阀孔P、B流人液压缸右腔，液压缸活塞左移，工作台左移，同时液压缸左腔油液经阀孔A、O流回油箱。 机床工作台液压传动系统结构式工作原理图 以驱动机床工作台的液压传动系统为例分析液压传动系统的工作原理，具体工作过程如下： 新知学习 02 一、液压传动的工作原理 ③当将手动换向阀推向右端时，阀芯处于图c所示位置，阀孔A、P相通，阀孔B、T相通，压力油经阀孔P、A流人液压缸左腔，推动液压缸活塞右移，从而带动工作台右移，液压缸右腔油液经阀孔B、T流回油箱。 船舶 液压传动系统由以下五个部分组成。 新知学习 02 二、液压传动系统的组成及特点 1.液压传动系统的组成 05 ⑤工作介质 用于传递压力能的液压油。 04 ④辅助元件 保证系统正常工作的装置，如油箱、过滤器、蓄能器及各种管接头等。 03 ③控制元件 控制调节系统中的油液压力、流量或流向。控制元件有各种阀，如换向阀、压力阀和流量阀等。 02 ②执行元件 把油液的液压能转换成机械能的装置。常见的执行元件为液压缸。 01 ①动力元件 把机械能转换为压力能的装置。液压传动系统中的动力元件为液压泵。 船舶 液压传动与机械传动相比具有以下优点： 新知学习 02 二、液压传动系统的组成及特点 2.液压传动系统的特点 01 ①可以无级调节 速度、扭矩、功率，能迅速换向和改变速度，调速范围宽，特别适用于做直线运动的执行元件。 03 ③液压元件已标准化、系列化、通用化 有利于缩短液压传动系统的设计、制造周期。 02 ②传递功率大 在传递相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、质量小、结构紧凑。 04 ④易于控制和调节 便于构成“机—电一液—光”一体化，且易实现复杂的顺序动作、远程控制和过载保护，使用寿命长。 船舶 液压传动的缺点： 新知学习 02 二、液压传动系统的组成及特点 2.液压传动系统的特点 ①液压油存在泄漏及液体的可压缩性，影响执行元件运动的准确性，无法保证准确的传动比。 ②液压油的黏度随油温变化，不宜在温度很高或很低的条件下工作。 ③液压元件结构精密，造价较高，液压油污染控制较难，使用和维修有一定困难。 船舶 液压传动系统也采用图形符号表示，利用国家标准GB/T786.1—2021规定的液压图形符号可方便而清晰地表达各种液压传动系统。图所示为用液压图形符号表达的机床工作台液压传动系统。 新知学习 02 三、常用液压元件 船舶 液压泵是将电动机输出的机械能转换为液压油压力能的能量转换装置。 在液压传动系统中，一般将电动机、液压泵、油箱、安全阀等组成液压传动系统泵站，为系统提供压力油。液压传动系统泵站如图所示。 新知学习 02 三、常用液压元件 1.动力元件——液压泵 船舶 液压泵按单位时间内输出的油液体积是否可调分为变量泵和定量泵，可调节的为变量泵，不可调节的为定量泵。按结构形式分，常见的液压泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。 新知学习 02 三、常用液压元件 1.动力元件——液压泵 船舶 液压泵的图形符号见表 新知学习 02 三、常用液压元件 1.动力元件——液压泵 以单向旋转定量泵和单向旋转变量泵应用较为广泛。 船舶 ①齿轮泵分为外啮合齿轮泵(图)和内啮合齿轮泵两种类型。低压齿轮泵的压力为2.5MPa。 新知学习 02 三、常用液压元件 1.动力元件——液压泵 船舶 ①齿轮泵 新知学习 02 三、常用液压元件 1.动力元件——液压泵 外啮合齿轮泵结构筒单、尺寸小、质量小、制造方便、价格低、工作可靠、自吸能力强、对污染不敏感、维护容易，但齿轮轴承受不平衡径向力、磨损严重、泄漏大、工作压力的提高受限制、压力脉动和噪声比较大。 船舶 ①齿轮泵 新知学习 02 三、常用液压元件 1.动力元件——液压泵 内啮合齿轮泵结构紧凑、尺寸小、质量小、使用寿命长、流量脉动远小于外啮合齿轮泵、但加工精度要求高、造价较高。 船舶 ②叶片泵如图所示，叶片泵的转子旋转时，嵌入转子槽内的叶片沿着定子内廓曲线伸缩，使两叶片间的容积发生变化。容积增大，形成局部真空，吸人油液；容积减小，油液压出。叶片泵的最高压力达到6.3MPa。 新知学习 02 三、常用液压元件 1.动力元件——液压泵 船舶 ②叶片泵 新知学习 02 三、常用液压元件 1.动力元件——液压泵 叶片泵工作压力高、流量脉动小、工作平稳、噪声小、寿命较长、易于实现变量，但结构复杂，吸油能力不太好，对油液污染比较敏感。 船舶 ③柱塞泵分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵，如图所示。柱塞泵为高压泵，压力达10MPa以上。 新知学习 02 三、常用液压元件 1.动力元件——液压泵 船舶 ③柱塞泵 新知学习 02 三、常用液压元件 1.动力元件——液压泵 轴向柱塞泵可实现变量、结构紧凑、径向尺寸小、惯性小、容积效率高、工作压力高，一般用于高压系统，但轴向尺寸大、轴向作用力大、结构复杂。 船舶 ③柱塞泵 新知学习 02 三、常用液压元件 1.动力元件——液压泵 径向柱塞泵流量大、工作压力高、轴向尺寸小、可实现变量，但径向尺寸大、结构复杂、自吸能力差、配流轴受径向不平衡力、易磨损，限制了转速和压力的提高。 船舶 液压缸(图)是液压传动系统的执行元件，它完成液体压力能与机械能的转换，实现执行元件的直线往复运动。液压缸可分为活塞式、柱塞式和摆动式三种。 新知学习 02 三、常用液压元件 2.执行元件——液压缸 船舶 活塞式液压缸分为双出杆活塞式液压缸和单出杆活塞式液压缸两种类型，其图形符号如图。 新知学习 02 三、常用液压元件 2.执行元件——液压缸 船舶 新知学习 02 三、常用液压元件 2.执行元件——液压缸 双出杆活塞式液压缸中被活塞分隔开的液压缸两腔中都有活塞杆伸出，且两活塞杆直径相等。 01 活塞式液压缸在安装时可以固定活塞杆，也可以固定缸体。 03 当流入两腔中的液压油流量相等时，活塞的往复运动速度和推力相等。单出杆活塞式液压缸仅一端有活塞杆，因此两腔工作面积不相等。 02 液压缸由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置及排气装置五个部分组成。 04 船舶 缸筒与缸盖之间常采用法兰式、螺纹式和拉杆式连接。活塞与活塞杆之间多采用圆锥销连接(双出杆液压缸)、螺纹连接(单出杆液压缸)。常见的液压缸密封装置如图所示，图a所示为间隙密封，在活塞的表面制出几条细小的环槽，以增大油液通过间隙时的阻力。 新知学习 02 三、常用液压元件 2.执行元件——液压缸 船舶 图b所示为密封圈密封，利用密封圈(橡胶或塑料)的弹性作用，使各截面环贴紧，在动、静配合面之间阻止泄漏。大型、高压液压设备采用缓冲装置是为了防止活塞运动到极限位置时和缸盖相撞。对于稳定性要求较高的大型液压缸，还需要设置排气装置。 新知学习 02 三、常用液压元件 2.执行元件——液压缸 船舶 液压控制阀用来控制液压传动系统中油液的流动方向并调节压力和流量，可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 (1)方向控制阀 方向控制阀是控制油液流动方向的阀，包括单向阀和换向阀两种。 单向阀如图所示，它又分为普通单向阀和液控单向阀两种。普通单向阀只允许油液从P1到P₂单向流动，如图a所示。 船舶 液压控制阀用来控制液压传动系统中油液的流动方向并调节压力和流量，可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 (1)方向控制阀 液控单向阀可以与普通单向阀一样工作，也可以在远程控制口K作用下，允许油液从P1、P2口双向流通。 船舶 常见换向阀及其图形符号如图所示。 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 船舶 ①换向原理图a所示为二位三通阀的结构 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 船舶 ①换向原理图b所示为二位三通阀的图形符号。 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 船舶 ②滑阀机能换向阀的阀芯处于中位时，油口P、A、B、O有不同的连接方式，从 而表现出不同的性质，把适应各种不同工作要求的连通方式称为滑阀机能。如图所示，P、A、B、0互不相通为0型，P、A、B、O全通为H型。 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 船舶 (2)压力控制阀 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 压力控制阀用于控制系统压力。常见的压力控制阀有溢流阀、顺序阀和减压阀。进入液压缸多余的油液经溢流阀流回油箱，保持系统油压基本稳定，此时溢流阀起维持系统压力恒定的作用。 溢流阀还可以用来限定系统的最高压力，溢流阀的调定压力通常比系统的最高工作压力高10%～20%。平时溢流阀阀口关闭，只有当油液压力超过溢流阀调定压力时，溢流阀开启并溢流，起安全保护作用(图a)。 船舶 (2)压力控制阀 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 ①直动式溢流阀及其图形符号如图b所示，系统中的压力油直接作用在阅芯上与弹簧力相平衡，以控制阀芯的启闭。通过旋松或旋紧溢流阀的调节螺钉可调节溢流阀的开启压力。 船舶 (2)压力控制阀 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 ②先导式溢流阀(图c)由先导阀和主阀两部分组成，先导式溢流阀有一个远程控制口，当它与另一远程调压阀相连时，就可以通过调节溢流阀主阀上端的压力实现溢流阀的远程调压。 船舶 (2)压力控制阀 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 ③顺序阀可以使两个以上执行元件按压力大小实现顺序动作，如图所示。顺序阀按结构不同分为直动式和先导式两种类型。 船舶 (2)压力控制阀 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 ④减压阀的出口压力低于进口压力，其作用是降低液压传动系统中某一局部的油液压力，还有稳压的作用。 定值减压阀在液压传动系统中应用最广泛，简称为减压阀，常用的有直动式减压阀和先导式减压阀。图所示为直动式减压阀，与弹簧力相平衡的控制压力来自出口一侧，且阀口(人口)为常开式。 根据所控制的压力不同可分为定值减压阀、定差减压阀和定比减压阀。定值减压阀出口压力维持在一个定值，定差减压阀是使进、出口之间的压力差不变或接近不变，定比减压阀则是使进、出口压力的比值维持恒定。 船舶 (2)压力控制阀 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 ④减压阀的出口压力低于进口压力，其作用是降低液压传动系统中某一局部的油液压力，还有稳压的作用。 减压阀有板式安装和管式安装之分，使用时要分清楚。相同规格的减压阀，型号不同，安装尺寸就可能不同，多数不能直接互换。从外观上看，各种压力控制阀的形状完全一致，是溢流阀、顺序阀还是减压阀，要看阀的铭牌，不能只从形状判断。 当减压阀的出口压力未达到设定值时，阀芯处于左侧，阀口A全开。当出口压力逐渐上升并达到设定值时，阀芯右移，开口量减小，压力损失增加，使出口压力低于设定压力，达到减压的目的。 船舶 (3)流量控制阀 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 流量控制阀依靠改变阀口通流面积来调节通过阀口的流量，达到调节执行元件的运动速度的目的，常用的有普通节流阀和调速阀等。 ①普通节流阀是液压传动系统中结构最简单的流量控制阀，依靠改变节流口的大小调节执行元件的运动速度。常见的节流口形式如图所示。 船舶 (3)流量控制阀 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 必须注意的是，在液压传动系统中，如果采用定量泵供油，其排量是恒定的，在回路中调节节流阀节流口的大小只是改变液阻，从而改变液流流经节流元件的压力降，但总的流量无法改变，因此执行元件的运动速度不变。 流阀时，调节节流阀节流口的大小，影响溢流阀阀口的压力，改变溢流阀溢流量，才能改变通过节流阀的流量，从而达到调节执行元件运动速度的目的。因此，节流阀常与定量泵、溢流阀共同组成节流调速系统。节流阀受温度和负载影响较大，常用于温度和载荷不大的场合。 船舶 (3)流量控制阀 新知学习 02 三、常用液压元件 3.控制元件——液压控制阀 流量控制阀依靠改变阀口通流面积来调节通过阀口的流量，达到调节执行元件的运动速度的目的，常用的有普通节流阀和调速阀等。 ②调速阀(图)是将节流阀和定差减压阀串接而成的。当调速阀的进口压力或出口压力发生波动时，定差减压阀可以维持节流阀前后的压差基本保持不变，克服载荷波动对节流阀的影响，保证执行元件的运动速度不因载荷变化而变化。 课堂小结 03 一、液压传动的工作原理 以驱动机床工作台的液压传动系统为例分析液压传动系统的工作原理 二、液压传动系统的组成及特点 液压传动系统由五个部分组成。 课堂小结 03 三、常用液压元件 液压传动系统也采用图形符号表示，利用国家标准GB/T786.1—2021规定的液压图形符号可方便而清晰地表达各种液压传动系统。 小试牛刀 液压传动系统中，将机械能转换为压力能的装置是： A. 液压缸 B. 液压泵 C. 换向阀 D. 蓄能器 答案：B. 液压泵 解析： 液压泵是动力元件，负责将原动机的机械能转换为液体的压力能，是液压系统的动力源。 小试牛刀 液压缸在液压传动系统中属于哪类元件？ A. 动力元件 B. 控制元件 C. 执行元件 D. 辅助元件 答案：C. 执行元件 解析： 液压缸将液体的压力能转换为机械能，推动负载完成直线运动，属于执行元件。 小试牛刀 下列哪一项属于液压传动系统中的控制元件？ A. 油箱 B. 液压泵 C. 压力阀 D. 液压油 答案：C. 压力阀 解析： 压力阀、换向阀和流量阀等都属于控制元件，用于调节系统中的压力、流量和流向。 小试牛刀 液压传动系统中用于传递压力能的工作介质是： A. 液压泵 B. 液压油 C. 液压缸 D. 过滤器 答案：B. 液压油 解析： 液压油是液压传动系统的工作介质，负责在系统中传递能量。 小试牛刀 液压传动与机械传动相比，以下哪项是其显著优点？ A. 只能实现有级调速 B. 结构体积大、重量重 C. 调速范围宽，能实现无级调节 D. 难以实现远程控制 答案：C. 调速范围宽，能实现无级调节 解析： 液压传动可以实现无级调速，调速范围宽，适用于直线运动的执行元件，是其重要优点。 小试牛刀 液压元件已标准化、系列化、通用化，主要有利于： A. 提高油液温度 B. 降低系统压力 C. 缩短设计制造周期 D. 增加系统复杂性 答案：C. 缩短设计制造周期 解析： 标准化、系列化、通用化使液压元件易于选型与替换，从而缩短设计与制造周期。 小试牛刀 液压传动系统中，油箱属于哪类元件？ A. 动力元件 B. 控制元件 C. 执行元件 D. 辅助元件 答案：D. 辅助元件 解析： 油箱、过滤器、蓄能器、管接头等都属于辅助元件，用于保证系统正常工作。 小试牛刀 液压传动系统适合用于哪种运动形式的执行元件？ A. 仅旋转运动 B. 仅往复摆动 C. 直线运动 D. 以上都不适合 答案：C. 直线运动 解析： 液压传动特别适合用于实现直线运动的执行元件，如液压缸，因其能提供稳定、可控的推力。 作业布置 04 1.简述液压传动的缺点。 2.简述液压传动系统的特点。 3.简述液压传动系统的组成。 感谢观看 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$