文档介绍：第九章液压与气压传动
§9-1 概论
液压与气压传动是以有压流体(压力油和压缩空气)为传动介质来实现各种机械传动和自动控制的学科。液压与气压传动又称液压气动技术,是现代机械设备发展最快的技术之一,伴随着现代科技的高速发展,现代液压与气动技术和微电子技术、计算机技术等紧密的结合起来,进入了一个新的发展阶段。
液压与气压传动都是基于流体力学的帕斯卡原理,借助于密封容积的变化,利用流体的压力能与机械能之间的转换来传递能量的。因而它们实现传动和控制的方法基本相同,都是通过各种元件组成具有所需功能的基本回路,再由若干基本回路有机结合组成具有一定控制功能的传动系统,从而实现了能量的转换、传递和控制。
液压传动所需要的工作介质是液体,气压传动的主要介质是空气。由于两种流体的性质不同,所以液压与气压传动也有各自的特点,在后面的课程中在加以讲解。
9-1-1 液压与气动系统的主要工作原理
通过对上面液压千斤顶工作过程的分析,可以初步了解到液压传动的基本工作原理。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质。压下杠杆时,小油缸2输出压力油,是将机械能转换成油液的压力能,压力油经过管道6及单向阀7,推动大活塞8举起重物,是将油液的压力能又转换成机械能。大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少。由此可见,液压传动是一个不同能量的转换过程。
现在我们以图9-1-1为例分析液压千斤顶在工作过程中力比关系、运动关系和功率关系。
1—杠杆手柄,2—小油缸,3—小活塞4,7—单向阀,5—吸油管6,
10—管道,8—大活塞,9—大油缸,11—截止阀,12—油箱
图9-1-1
根据帕斯卡原理“在密闭容器内,施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。”
从公式中可以看出,被举重物的负载越大,液体压力p越大,作用力F1也就越大。反之,如过空载工作,并且不计摩擦力,则p和F1都为零。所以液压与气动系统工作原理的一个基本特征:“工作压力取决于负载”,而与流入的液体多少无关。
由于小活塞到大活塞之间为封闭的工作容积,小活塞向下压出油液的体积必然等于大活塞向上升起缸体内扩大的体积。因此:
由于活塞面积A1和A2已定,所以大活塞的移动速度只取决于进入液压缸的流量。由此可见,液压与气动是靠封闭工作容积变化相等的原则实现运动传递的,调节进入液压缸的流量就可以调节活塞的运动速度。所以液压与气动系统工作原理的另一个基本特征:“活塞的运动速度取决于进入液压(气压)缸(马达)的流量,而与液体压力大小无关。”
压力p和流量q是流体传动中最基本、最重要的两个参数,它们相当于机械传动中的力和速度,它们的乘积即为功率。所以说液压与气压传动是以流体的压力能来传递能量和动力的。
综上所述,可归纳出液压与气动的基本特征:工作压力取决于负载,而与流入的液体多少无关。活塞的运动速度取决于进入液压(气压)缸(马达)的流量,而与液体压力大小无关。压力和流量是液压传动中最基本、最重要的两个参数。
9-1-2 液压与气动系统的组成
液压千斤顶是一种简单的液压传动装置。下面分析一种驱动工作台的液压传动系统。图9-1-2为磨床工作台液压系统工作原理图。液压泵3在电动机(图中未画出)的带动下旋转,油液由油箱1经过滤器2被吸入液压泵3,由液压泵输入的压力油通过节流阀5、换向阀6进入液压缸7的左腔(或右腔),液压缸的右腔(或左腔)的油液则通过换向阀后流回油箱,工作台9随液压缸中的活塞8实现向右(或左腔)移动,当换向阀处于中位时,工作台停止运动。工作台实现往复运动时,其速度是通过节流阀5调节。当节流阀开大时,进入液压缸的油量增多,工作台的移动速度增大;当节流阀关小时,进入液压缸的油量减小,工作台的移动速度减小。克服负载所需的工作压力则由溢流阀4控制。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力,液压缸必然产生一个足够大的推力,这个推力是由液压缸中的油液压力所产生的。要克服的阻力越大,缸中的油液压力越高;反之压力就越低。这种现象说明了液压传动的一个基本原理——压力决定于负载。图1-1中(a)、(b)、(c)分别表示了换向阀处于三个工作位置,阀口P、T、A、B的接通情况。
1—油箱;2—滤油器;3—液压泵;4—溢流阀;5—节流阀;6—换向阀;7—液压缸;8—活塞;9—工作台
(a)换向阀处于中位;(b)换向阀处于右位;(c)换向阀处于左位;
图9-1-2