液壓與氣動技術(shù) - 項目一

液壓與氣動技術(shù)主編趙江濤王珊謝強

項目一課程的認(rèn)知一、液壓與氣壓傳動的工作原理與系統(tǒng)組成在對液壓傳動系統(tǒng)缺乏認(rèn)識的情況下,應(yīng)先了解液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?。液壓千斤頂不僅是一個常用的維修工具,也是一個較為完整的液壓傳動裝置。(一)液壓傳動的工作原理

兩缸體由裝有單向閥5的管道互連,并與油箱1相連。當(dāng)要舉升重物G時,先向上提起杠桿手柄6,使杠桿手柄帶動小活塞7向上移動,這時小活塞下部缸體內(nèi)的空間增大。由于密封作用,外界空氣不能補充進(jìn)來,造成密封容積內(nèi)壓力低于大氣壓。同時,在單向閥5的作用下,大缸體內(nèi)的油液不能進(jìn)入小缸體。這時油箱內(nèi)的油液就在大氣壓的作用下,經(jīng)管道和單向閥9進(jìn)入小缸體8內(nèi)。液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砣鐖D1-1所示。液壓千斤頂?shù)拇蠡钊?和小活塞7分別可以在大缸體3和小缸體8內(nèi)上下移動。因為活塞與缸體內(nèi)壁間有良好的密封,所以可以形成容積可變的密封空間。當(dāng)壓下杠桿手柄6時,小活塞下移,密封容積減小,壓力升高,油液不能通過單向閥9流回油箱,只能通過單向閥5壓入大缸內(nèi),推動大活塞將重物升高一定距離。重復(fù)以上過程,重物就會不斷被舉升。舉升重物的過程完成后,將放油閥2轉(zhuǎn)動90°,可使大缸體內(nèi)油液流回油箱,實現(xiàn)大活塞下移復(fù)位。1—油箱;2—放油閥;3—大缸體;4—大活塞;5、9—單向閥;6—杠桿手柄;7—小活塞;8—小體圖1-1液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?/p>

在實際應(yīng)用中,千斤頂?shù)漠a(chǎn)品設(shè)計形式是多種多樣的,以滿足不同場合的需求。在較小噸位時,常用的有立式手動千斤頂[如圖1-2(a)所示]、臥式手動千斤頂[如圖1-2(b)所示];在較大噸位時,一般采用電動千斤頂[如圖1-2(c)所示]。圖1-2液壓千斤頂產(chǎn)品樣圖如果將圖1-1所示系統(tǒng)中的油液介質(zhì)換成空氣介質(zhì),因空氣介質(zhì)直接取自大氣,并直接排入大氣,就不需要圖示中的回油管與油箱裝置,又因為其他元件的結(jié)構(gòu)與原理類似,所以圖示系統(tǒng)也可視為一個氣壓傳動系統(tǒng)。例如,生活中常用的打氣筒,就與上述小活塞和小缸體中所組成的系統(tǒng)的工作原理完全相同。從液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砜梢钥闯?液壓與氣壓傳動系統(tǒng)是以密封容積中的受壓工作介質(zhì)來傳遞運動和動力的。它先將機械能轉(zhuǎn)換成壓力能,再通過各種元件組成的控制回路來實現(xiàn)能量的調(diào)控,然后將壓力能轉(zhuǎn)換成機械能,最后使執(zhí)行機構(gòu)實現(xiàn)預(yù)定的動作。由于工作介質(zhì)不同,雖然液壓與氣壓傳動系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和工作原理上有極為相似之處,但理論基礎(chǔ)并不完全相同。液壓傳動裝置使用的油液為可壓縮性較小的流體,在工程應(yīng)用中一般可視為不可壓縮的液體,在分析液壓傳動的過程時主要考慮的是力的平衡,以液體所表現(xiàn)出的宏觀力學(xué)特征為依據(jù),分析液體在運動時的質(zhì)量、能量的遷移及轉(zhuǎn)換的力學(xué)平衡問題。而氣動裝置所用的壓縮空氣是彈性流體,它的體積、壓強和溫度三個狀態(tài)參量之間有互為函數(shù)的關(guān)系,不僅要考慮力學(xué)平衡,還要考慮熱力學(xué)平衡。(二)液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的組成動力裝置是把機械能轉(zhuǎn)換成流體壓力能的裝置,如圖1-1所示的液壓千斤頂中的7和8組成的小活塞缸。液壓與氣壓傳動系統(tǒng)中最常見的是液壓泵和空氣壓縮機。(1)動力裝置如油箱、過濾器、分水濾氣器、油霧器、蓄能器和管件等輔助元件。它們對于保證液壓與氣壓傳動系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定地工作是不可缺少的。(4)輔助裝置執(zhí)行裝置是把流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能的裝置,如圖1-1所示的液壓千斤頂中的3和4組成的大活塞缸。液壓與氣壓傳動系統(tǒng)中最常見的是作直線運動的液壓缸、氣缸,作回轉(zhuǎn)運動的液壓馬達(dá)、氣動馬達(dá)等。(2)執(zhí)行裝置工作介質(zhì)是各種熱機中借以完成能量轉(zhuǎn)化的媒介物質(zhì)。(5)工作介質(zhì)控制調(diào)節(jié)裝置是對壓力、流量和方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的元件,如圖1-1所示的液壓千斤頂中的兩個單向閥?？刂圃钠贩N多,組合靈活,包括壓力閥、流量閥、方向閥、行程閥和邏輯元件等,是液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的重要部件。(3)控制調(diào)節(jié)裝置二、液壓與氣壓傳動的特點液壓與氣壓傳動統(tǒng)稱為流體傳動。與機械裝置相比,流體傳動裝置的主要優(yōu)點是：操作方便、省力,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)空間的自由度大,易于實現(xiàn)自動化。流體傳動與電氣控制相配合,可較方便地實現(xiàn)復(fù)雜的程序動作和遠(yuǎn)程控制。

流體傳動具有的特點：傳遞運動均勻平衡,響應(yīng)快,沖擊小,能高速啟動、制動和換向,易于實現(xiàn)過載保護(hù),易于調(diào)速,控制元件標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度高,有利于縮短機器的設(shè)計、制造周期和降低制造成本(一)液壓傳動的優(yōu)點(1)在同等功率的情況下,液壓裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動機的12%左右。THE

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THREE(2)液壓裝置的換向頻率高,在實現(xiàn)往復(fù)回轉(zhuǎn)運動時可達(dá)500次/min,實現(xiàn)往復(fù)直線運動時可達(dá)1000次/min。THE

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FIVE(4)液壓傳動容易實現(xiàn)自動化。因為它能夠?qū)σ后w的壓力、流量和流動方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié),所以操縱很方便。(5)液壓元件能自行潤滑,使用壽命較長。(3)液壓裝置不僅能在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速(調(diào)速范圍可達(dá)100∶1~2000∶1),還可以在液壓裝置運行的過程中進(jìn)行調(diào)速。(二)氣壓傳動的優(yōu)點(1)空氣介質(zhì)來自于大氣。氣壓傳動可將用過的氣體直接排入大氣,處理方便。即便有空氣泄漏,也不會嚴(yán)重影響工作,更不會污染環(huán)境。THE

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THREE(2)空氣的黏性很小,在管路中的阻力損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液壓傳動系統(tǒng),宜于遠(yuǎn)程傳輸及控制。THE

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FIVE(4)維護(hù)簡單,使用安全衛(wèi)生。(5)氣動元件可以根據(jù)不同應(yīng)用場合采用相應(yīng)材料,使元件能夠在易燃、高溫、低溫、強振動、強沖擊、強腐蝕和強輻射等惡劣的環(huán)境下