工學(xué)液壓與氣壓傳動課件

液壓與氣壓傳動引言1概述液壓與氣壓傳動是現(xiàn)代機械和自動化領(lǐng)域的重要組成部分。2應(yīng)用范圍廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、航空航天等領(lǐng)域。3課程目標掌握液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的基本原理和應(yīng)用。流體力學(xué)基礎(chǔ)流體性質(zhì)包括密度、粘度、表面張力等，它們影響流體的流動特性。流體壓強指作用在流體表面上的力與表面積之比，它影響流體流動方向和速度。流體流動可以分為層流和湍流，流速和粘度影響流動類型。流體的性質(zhì)粘度流體抵抗流動的能力，即流體內(nèi)部的摩擦阻力。壓縮性流體在壓力變化下體積變化的性質(zhì)。密度流體在單位體積內(nèi)的質(zhì)量。流體壓強和流體流動壓強流體靜止時，由于流體自身重力作用，對容器底部或物體表面產(chǎn)生的壓力稱為靜壓強。流動流體在容器內(nèi)或管道中運動時，由于流體分子之間的相互作用而產(chǎn)生的壓力稱為動壓強。壓力靜壓強和動壓強共同構(gòu)成了流體壓強，是流體動力學(xué)研究的重要參數(shù)之一。管道流動與損失1摩擦損失流體在管道內(nèi)流動時，由于流體與管壁之間存在摩擦，會產(chǎn)生能量損失，稱為摩擦損失。2局部損失流體在管道中流動時，由于流體流動方向的改變或流體通過閥門、彎頭等局部阻力部件，也會產(chǎn)生能量損失，稱為局部損失。3總損失管道流動中產(chǎn)生的總能量損失，等于摩擦損失和局部損失之和。泵能量轉(zhuǎn)換泵將機械能轉(zhuǎn)換為流體的能量，使流體獲得壓力和速度。流量控制泵可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速或閥門來控制流體的流量。壓力提升泵可以將流體的壓力提升到所需的水平，以滿足系統(tǒng)需求。泵的種類離心泵依靠葉輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力將液體提升和輸送。軸流泵葉輪軸線與液流方向平行，依靠螺旋槳式葉輪的旋轉(zhuǎn)推動液體流動。容積泵依靠密閉腔室的體積變化來吸入和排出液體，例如齒輪泵、螺桿泵等。往復(fù)泵的工作原理1吸入過程活塞向右移動，泵腔體積增大，形成負壓，將液體吸入泵腔。2排出過程活塞向左移動，泵腔體積減小，液體被壓縮并排出泵腔。3循環(huán)過程活塞連續(xù)往復(fù)運動，不斷吸入和排出液體，形成穩(wěn)定的流量。離心泵的工作原理1旋轉(zhuǎn)葉輪高速旋轉(zhuǎn)2吸入吸入液體3排出排出液體電動機的種類直流電機直流電機可以通過改變電流方向來控制轉(zhuǎn)速，具有較高的啟動轉(zhuǎn)矩，適用于起動頻繁和負載變化較大的場合。交流電機交流電機結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，但啟動轉(zhuǎn)矩較低，適用于負載穩(wěn)定且啟動次數(shù)較少的場合。步進電機步進電機通過脈沖信號控制轉(zhuǎn)動角度，具有定位精度高，響應(yīng)速度快的特點，適用于需要精確控制位置的場合。伺服電機伺服電機能夠快速響應(yīng)控制信號，具有高精度、高效率的優(yōu)點，適用于對速度和位置有嚴格要求的場合。電動機的選型功率根據(jù)負載的實際需求選擇合適的功率，過小會導(dǎo)致電機過載，過大則會浪費能源。轉(zhuǎn)速選擇與負載匹配的轉(zhuǎn)速，過高或過低都會影響工作效率。電壓選擇與電源電壓一致的電機，確保正常工作。防護等級根據(jù)工作環(huán)境選擇合適的防護等級，防止電機進水或灰塵污染。閥門球閥球閥是通過旋轉(zhuǎn)球形閥芯來控制流體流動的閥門。它們結(jié)構(gòu)簡單，密封性好，操作方便。閘閥閘閥是通過上下移動閘板來控制流體流動的閥門。它們主要用于截斷或接通管路，也可以用于調(diào)節(jié)流量。截止閥截止閥是通過旋轉(zhuǎn)閥芯來控制流體流動的閥門。它們主要用于調(diào)節(jié)流量，也可以用于截斷或接通管路。方向控制閥方向切換改變液壓油的流動方向，控制執(zhí)行機構(gòu)的動作方向。流量控制通過控制閥門的開度，調(diào)節(jié)流經(jīng)執(zhí)行機構(gòu)的液壓油流量。壓力控制通過控制閥門的開度，調(diào)節(jié)系統(tǒng)壓力，保證執(zhí)行機構(gòu)的正常工作。流量控制閥調(diào)節(jié)流量流量控制閥的主要作用是控制流體的流量，根據(jù)需要調(diào)節(jié)通過液壓系統(tǒng)或氣壓系統(tǒng)的流體量。精確控制流量控制閥可以精確控制流體流量，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行，提高工作效率。種類多樣根據(jù)不同的應(yīng)用場景，流量控制閥有多種類型，如節(jié)流閥、旁通閥、比例閥等。壓力控制閥溢流閥當(dāng)液壓系統(tǒng)中的壓力超過設(shè)定值時，溢流閥會自動打開，將多余的油液排回油箱，從而保護系統(tǒng)。減壓閥減壓閥的作用是將進入液壓系統(tǒng)的壓力降低到設(shè)定值，以滿足某些執(zhí)行元件對低壓油液的需求。順序閥順序閥用于控制液壓系統(tǒng)中油液流動的順序，確保先滿足高壓執(zhí)行元件的壓力需求，再滿足低壓執(zhí)行元件的壓力需求。氣動元件氣缸將壓縮空氣轉(zhuǎn)換為機械能，實現(xiàn)線性運動。氣動馬達將壓縮空氣轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，提供動力。氣動閥門控制氣流的方向、流量和壓力。氣動執(zhí)行機構(gòu)1氣缸將氣壓能轉(zhuǎn)化為機械能2旋轉(zhuǎn)氣動馬達將氣壓能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動3氣動閥門執(zhí)行器控制閥門的開閉氣動控制閥功能氣動控制閥通過氣壓信號控制流體的流動方向、流量和壓力。類型常見的類型包括方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥。應(yīng)用氣動控制閥廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、機械制造和航空航天等領(lǐng)域。氣動系統(tǒng)的特點響應(yīng)速度快清潔衛(wèi)生安全性高液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)液壓系統(tǒng)通常由以下部分組成：動力源：提供液壓能，例如液壓泵。執(zhí)行機構(gòu)：將液壓能轉(zhuǎn)化為機械能，例如液壓缸?？刂葡到y(tǒng)：控制液壓油的流量、壓力和方向，例如閥門。輔助系統(tǒng)：包括油箱、過濾器、冷卻器等。液壓油路圖及其繪制液壓油路圖是液壓系統(tǒng)的重要組成部分，它能夠清晰地展現(xiàn)系統(tǒng)各個元件的連接方式和工作流程，便于理解和分析系統(tǒng)的功能及故障。繪制液壓油路圖時，需要遵循一定的規(guī)范和原則，確保圖紙準確、美觀、易懂。繪制液壓油路圖需要注意以下幾個方面：選擇合適的比例和尺寸，使圖紙清晰易懂。使用標準的符號和圖形，確保圖紙的規(guī)范性。標注每個元件的名稱、型號和參數(shù)。標注油路的方向和流量大小，以方便理解系統(tǒng)的工作流程。液壓系統(tǒng)的組成1動力元件提供液壓系統(tǒng)所需的能量，例如液壓泵。2執(zhí)行元件將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能，例如液壓缸和液壓馬達。3控制元件控制液壓系統(tǒng)的流量、壓力和方向，例如閥門。4輔助元件輔助液壓系統(tǒng)正常工作，例如油箱、冷卻器、過濾器。液壓系統(tǒng)的工作原理1動力源提供液壓能，包括液壓泵和液壓油箱。2執(zhí)行機構(gòu)將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能，例如液壓缸和液壓馬達。3控制系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)的運行狀態(tài)，例如方向控制閥、流量控制閥和壓力控制閥。液壓系統(tǒng)的動態(tài)分析分析方法內(nèi)容頻率響應(yīng)分析研究系統(tǒng)對不同頻率的信號的響應(yīng)瞬態(tài)響應(yīng)分析分析系統(tǒng)在突然變化的輸入信號下的反應(yīng)穩(wěn)定性分析判斷系統(tǒng)是否會隨著時間的推移而出現(xiàn)振蕩或失控液壓系統(tǒng)的控制比例控制調(diào)節(jié)執(zhí)行器速度、位移、力和扭矩的控制方式，可以實現(xiàn)精確的控制和調(diào)節(jié)。伺服控制通過反饋回路實現(xiàn)閉環(huán)控制，可以提高系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，適用于高精度控制的應(yīng)用。數(shù)字控制利用數(shù)字信號處理技術(shù)實現(xiàn)控制，可以提高系統(tǒng)的靈活性、可靠性和可編程性。氣壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)氣壓系統(tǒng)通常由以下幾部分組成：壓縮空氣源儲氣罐管路系統(tǒng)控制閥執(zhí)行機構(gòu)氣壓系統(tǒng)的工作原理壓縮空氣氣壓系統(tǒng)利用壓縮空氣作為動力源?？刂崎y控制閥控制壓縮空氣的流量和方向。執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)將壓縮空氣的能量轉(zhuǎn)換為機械運動。氣壓系統(tǒng)的應(yīng)用案例氣壓系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動化、機械制造、航空航天等領(lǐng)域。例如，氣動執(zhí)行機構(gòu)可用于控制機械手、氣缸等設(shè)備，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。氣壓系統(tǒng)也應(yīng)用于飛機起落架、汽車制動系統(tǒng)等，提高安全性。液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的選用液壓系統(tǒng)適用