液压与气压传动

发布时间:2009/09/22 来源:扬子工具集团 浏览次数:16064

液压与气压传动,又称液压气动技水,是机械设备中发展速度最快的技术之一.特别是近年来,随着机电一体化技术的发展,与微电子、计算机技术相结合,液压与气压传动进入一个新的垃展阶段。液压与气压传动尾以流体(液压油或压缩窜气)为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。它们通过备种元件组成不同功能的基本回路,再由若干基本回路有机地组合成H有一定控制功能的传动系统。
 一、液压与气压传动的工作原理特征
 液压与气压传动的基本工作原理是相似的,现以图0-1所示液压千斤顶来简述谴压传动的工作原理。

    如图示,当向上抬起杠杆时,手动液压泵的小活塞向上运动.小液压缸l下腔容积增大形成局部真空,单向阀2关闭,油箱4的油液在人气压作F经吸油管顶开单向阀3进入小液压缸下腔。当向下压杠杆时孙液压缸下腔容积减小,油液受
挤压,压力升高.关闭单向阀3,顶开单向阔2.油液经排油管进入大液压缸5的F腔,推动大活塞上移顶起重物。如此不断上下扳动杠杆,则不断有油液进人大液压缸下腔,使重物逐渐举升。如杠杆停止动作,大蔽压缸下腔油液压力将使单向阀2关闭,大活塞连同重物一起被自锁不动.停止在举升位置。如打开截止阀5,大撒压缸下腔通油箱,大活塞将在自重作用下向下移.迅速回复到原始位置。
    由液压千斤顶的工作原理得知,(1)液压缸1与单向阀2、3一起完成吸油与排油,将杠杆的机械能转换勾油液的压力能输出,秫为(手动)液碰o l液压千斤项工作原理煳小&Ⅲ缸2排{哇lmⅢ阔3 m∞$m月4~∞镕5一截t月6大《《n泵。大液压缸6将油液的压力能转换为机械能输出,抬起重物,称为(举升)液压缸。在这
里大、小液压缸组成r最简单的液压传动系统,实现了力和运动的传递。
    1力的传递
    设液压缸活塞面积为A。.作用在活塞上的负载力为n。该力在液压缸中所产生的液体压力为P:--F。/A:。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U等值同时传到液体各点”,液压泵的排油压力P,应等于蔽压缸中的液体压力,即P.一P。一P.蔽压泉的排油压力叉称为系统压力。
    为r克服负载力使液压缸活塞运动,作用在液压泵活塞上的作用力F.应为
系统中的压力P也越高,所需的作用力F也越大,即系统压力与外负载密切相关。这是液压与气压传动工作原理的第一个特征:液压与气压传动中上作压力取决于外负载。
 2运动的传递
 如果不考虑液体的呵压缩陛、漏损和缸体、管路的变形,液压泵排出的液体体积必然等于进入液压缸的液体体积。设液压泵活塞位移为m液压缸活塞位移为S。,则有    s.Al一j 2A2    (2)
卜式两边同除以运动时间t.得    v一…lA J—o 2A。=q,    (3)
式巾 n、一液压泵活寒和液压缸活塞的平均运动速度;
    q、q:一一液压泉输出的平均流量和液压缸输入的平均流量。
    由卜述可见,液压与气压传动是靠密闭工作容积变化相等的原则实现运动(速度和位)传递的。调节进入液压缸的流量q,即可调节活塞的运动速度”.这是液压与气压传动工作原理的第二个特征擂塞的运动速度只取决f输入流量的大小,m】与外负载无关。
    矾r面的讨论还可以看出.与外负载山相对应的流体参数是流体压力,与运动速度相对应的流体参数是流体流量。因此,压力和流量是液压与气压传动中两个最基本的。
    二、液压与气压传动系统的组成
    工程实际中的液压传动系统,在液压泵 谴压缸的基础上还设置有控制液压缸的运动方向、运动速度和最大推力的装置,F面以图0 2所示典型液压系统为倒,说明其组成。
    液压泵3由电动机驱动旋转.从油箱l经过滤器2吸油。当换向阀5阀芯处于图示位置时,压力油经阀4、阀5和管道9进入液压缸7的左腔,推动活塞向右运动。液压缸
右腔的油液经管道6、阀5和管道l0流回油箱.改变阀5阔芯l。作位置,使之处十左端
位置时,液压缸活塞反向运动。
    改变流量控制阀4的开口,可以改变进
八液压缸的流量,从而控制棱睚缸活塞的运动速度。液压泵排出的多余油液经溢流阔11和管
12流刚油箱。液压缸的t作压力取决于负载。液压泵的最大工作压力由溢流阀】l调定,其
调定值应为液压缸的最大t作压力及系统中油液流经阀和管道的压力损失之总和。因此,彖
统的工作压力水会超过溢流阀的明定值,溢流阀对系统还起着过载保护作用。
    气压传动系统与液压传动系统相似.在气压发生装旨和气缸之间有控制压缩空气的压力、
流量和流动方向的各种动力控,刚元件干u逻辑运算、检测、自动控制等一类的信号控制儿=件,以
受使压缩空气净化、润滑、消卢和传输所需的一些装置。
    从}:日的例子可以看出.液压与气压传动系统主要由以F四个部分组成:
    、¨能源装置把机械能转换战流体压力能的装置。常见的是液压泵或空气压缩机,给
系统提供压力油或压埔宅气,
    (2)执行元件把流体的压力能转换成机械能输出的装氍。它可以是作直线运动的蔽压
缸或气缸,也可以是作回转运动的液压马达或气压马达。
    (3)控制元件对系统中流体压力、流量和流动方向进行摔制或调节的装置,以及进行
信号转换、逻辑运算和放天等功能的信号控制元件.如上例中的溢流阀、流量控制阀、换向
阀等。
    (4)辅助元件保证系统正常工作昕需的上进三种以外的装置。如油箱、过滤器、分水
过滤器,徊雾器、消声器、管件等。
    为了简化液压与气动系统的表示方法,通常采用网形符号来绘制系统原理图。图形符号脱离r元件的具体结构,只表示元件的职能,用来表达系统中各元件的作用和整个系统的工作原理,简单明了,便于绘制。我国已制定“气动与液压”图形符号标准GB/T786—93,见附录。图0 3就是按GB/T?86 93绘制的围0 2所示液压系统原理冈。
    三、液压与气压传动的优缺点
    与机械传动和电力拖动系统相比,液压与气压传动具有以下优苣:
    1)液压与气动元件的布置不受严格的空间位置限制,系统中各部分用管道连接,布局安装有很大的灵活性.能构成用其他方法难以组成的复杂系统。
    2)可以在运行过程中实现大范围的无级调速,调速范围可达2000:1。
    3)液压传动和液气联动传递运动均匀平稳,易于实现快速启动、制动干¨频繁的换向。
    4)操作控制方便、省力,易于实现自动控制、中远程距离控制、过载保护。与电气控制、电于控制相结合,易于实现自动工作循环和自动过载保护。
    5)液压与气动元件属机械工业基础件,标准化、系列化和通用化程度较高.有利于缩短机器的设计、制造刚o 3典型液压系缝原理图形符目图
周期和降低制造成本。
    除此之外,液压传动突出的比点还有单位质量输出功率大。因为液压传动的动力元件可
采用很高的压力(一般可达32MPa,个刖场合更高),因此,在同等输出功率下具有体积小、
质量小、运动惯陛小、动态性能好的特电。
    气压传动突出的优点还自以空气作[作介质,处理方便,无介质费用、世漏污染环境、介
质变质及补克等问题,
   

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