液压及气压传动--第0章 绪论

1、液压与气压传动广东技术师范学院天河学院陈玉莲消耗能量消耗能量?动力源动力源直接驱动直接驱动 任何工作机构一般主要由三部分组成任何工作机构一般主要由三部分组成原动机原动机传动机构传动机构工作机工作机工作机构运动的实现一、动力传动的主要形式 液压传动液压传动液体传动液体传动气体传动气体传动 液力传动液力传动气力传动气力传动气压传动气压传动传动传动机械传动机械传动流体传动流体传动电气传动电气传动停止停止启动启动速度速度方向方向位置位置加速度加速度控制控制运动的控制运动的控制举例举例2 2液压挖掘机液压挖掘机本章要学习： 什么是液压传动？什么是液压传动？ 液压传动应用于哪些领域？液压传动应用于哪些领域

2、？ 液压传动的工作原理如何？液压传动的工作原理如何？ 液压系统是如何组成的？液压系统是如何组成的？ 液压传动有何特点？液压传动有何特点？ 液压传动的发展和方向。液压传动的发展和方向。绪论 液压与气压传动是研究以液压与气压传动是研究以有压流体有压流体为为能源介质，来实现各种能源介质，来实现各种机械的传动和自动机械的传动和自动控制控制的学科。的学科。一、液压与气压传动的研究对象一、液压与气压传动的研究对象压力油或压力油或压缩空气压缩空气 液压传动和气压传动实现传动和控制的方液压传动和气压传动实现传动和控制的方法是基本相同的：法是基本相同的： 利用利用各种元件各种元件组成所需要的组成所需要的各种控制

3、各种控制回路回路，再由若干回路，再由若干回路有机组合成有机组合成能完成一能完成一定控制功能的定控制功能的传动系统传动系统来进行来进行能量能量的传递、的传递、转换与控制。转换与控制。u液压与气压传动在液压与气压传动在、以及以及等诸方面却极为相似。等诸方面却极为相似。u液压系统以液压系统以，传递动力大，不宜做，传递动力大，不宜做远距离传动与控制。远距离传动与控制。u气动系统以气动系统以，传递动力小，能用于远，传递动力小，能用于远距离传动与控制。距离传动与控制。u两种工作介质的不同点：两种工作介质的不同点：液压千斤顶是如何工作的液压千斤顶是如何工作的 1油箱油箱 2吸油阀吸油阀 3压油阀压油阀4小缸

4、小缸 5手柄手柄 6负载（重物）负载（重物）7大缸大缸 8截止阀（放油螺塞）截止阀（放油螺塞） 当向上提当向上提使使内的活内的活塞上移时，小缸下腔因容积增大塞上移时，小缸下腔因容积增大而产生真空，油液从而产生真空，油液从通过通过被吸入并充满被吸入并充满容积。容积。当按压手柄使小缸活塞下移时，当按压手柄使小缸活塞下移时，则刚被吸入的油液通过则刚被吸入的油液通过输到输到的下腔，油液被压缩，的下腔，油液被压缩，压力立即升高，当油液的压力升压力立即升高，当油液的压力升高到能克服作用在大活塞上的负高到能克服作用在大活塞上的负载（载（）所需的压力值时，）所需的压力值时，。此时此时是关闭的。是关闭的。 为将

5、重物从举高的位置放下，为将重物从举高的位置放下，系统中专门设置了系统中专门设置了（） 。二、液压与气压传动的工作原理二、液压与气压传动的工作原理液压千斤顶液压千斤顶1、力比关系、力比关系 设大、小活塞的面积为设大、小活塞的面积为、，当作用在大活塞上的负载和，当作用在大活塞上的负载和作用在小活塞上的作用力为作用在小活塞上的作用力为和和时，依时，依帕斯卡原理帕斯卡原理，大、小，大、小活塞下腔以及连接导管构成的密闭容积内的油液具有相等的压活塞下腔以及连接导管构成的密闭容积内的油液具有相等的压力值，设为力值，设为 ，如略去活塞运动时的摩擦阻力，则有：，如略去活塞运动时的摩擦阻力，则有：11222AFA

6、FAGp2、运动关系、运动关系 设大、小活塞移动的速度为设大、小活塞移动的速度为v2和和v1，则在不考虑泄漏情况下，则在不考虑泄漏情况下稳定工作时，有：稳定工作时，有：qAvAv221122112AqAAvv式中：式中： q q流量，定义为单位时间内输出（或输入）的体积流量，定义为单位时间内输出（或输入）的体积活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比 3、功率关系、功率关系使大活塞上的负载上升所需的功率为：使大活塞上的负载上升所需的功率为：pqAqpAvFP2222式中，式中，p的单位为的单位为Pa，q的单位为的单位为m3/s，则，则P的单位为的单位为W液压系统的压力液压系统的压力p和流量和流量q

7、之积就是功率，称为之积就是功率，称为。和和是流体传动中最基本、最重要的两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个参数，它们相当于机械传动中的力和速度流体传动的流体传动的是以是以 由此可见，液压千斤顶是简单的液压传动装置。由此可见，液压千斤顶是简单的液压传动装置。分析液压千斤顶的工作过程，分析液压千斤顶的工作过程，可知液压传动是依靠可知液压传动是依靠液体在密封容积变化中的液体在密封容积变化中的压力能压力能实现运动和动力传实现运动和动力传递的。递的。 液压传动装置本质上是一种能量转换装置，它先液压传动装置本质上是一种能量转换装置，它先将将机械能机械能转换为便于输送的转

8、换为便于输送的液压能液压能，后又将液压能，后又将液压能转换为转换为机械能机械能做功。做功。 三、液压与气压传三、液压与气压传 动系统的组成动系统的组成 以磨床工作台运以磨床工作台运动的工作原理为例。动的工作原理为例。 NoImage将将压力能压力能转变为转变为机械能机械能，一般指作直，一般指作直 线运动的液（气）压缸或做回转运动线运动的液（气）压缸或做回转运动 的液（气）压马达。的液（气）压马达。控制控制和和调节调节系统中流体的系统中流体的压力、压力、 流量和方向流量和方向，各种阀。，各种阀。液压系统中的其他装置。液压系统中的其他装置。传递动力的媒介传递动力的媒介, ,液压油或压缩空气。液压油

9、或压缩空气。把把机械能机械能转换成流体转换成流体压力能压力能，一般最，一般最 常见的是液压泵或空气压缩机。常见的是液压泵或空气压缩机。组成部分组成部分液压与气压传动系统的表示方法：液压与气压传动系统的表示方法： 半结构式的工作原理图半结构式的工作原理图图形符号的工作原理图图形符号的工作原理图液压传动系统的原理图液压传动系统的原理图1. 半结构式原理图：半结构式原理图： 特点：直观性强，容易理解，但绘制麻烦。特点：直观性强，容易理解，但绘制麻烦。2. 职能符号式：职能符号式：职能符号是仅表示元件的职能，不职能符号是仅表示元件的职能，不体现元件的结构的一种符号。体现元件的结构的一种符号。 特点：绘

10、制方便。特点：绘制方便。 由由GB/786.1-1993规定的规定的图形符号为液压元件图形符号为液压元件标准标准职能符号职能符号。 以此符号所标示的液压系以此符号所标示的液压系统图为统图为液压系统原理图液压系统原理图。 在液压系统原理图中，职在液压系统原理图中，职能符号只表示液压元件的能符号只表示液压元件的种类种类，不表示元件的实际，不表示元件的实际安装位置，即性能种类。安装位置，即性能种类。 对于具有特殊性能的非标对于具有特殊性能的非标准液压元件准液压元件,允许用半结构允许用半结构图表示其结构特征。图表示其结构特征。几点说明：几点说明：1.1.液压传动的主要优点：液压传动的主要优点： 1 1

11、）能够方便地实现无级调速，调速范围大，）能够方便地实现无级调速，调速范围大， 可达可达100100：1 1到到20002000：1 1。 （机械零件中的皮带轮调速（机械零件中的皮带轮调速77：1 1，齿轮调速，齿轮调速44：1 1）2 2）能传递较大的力或转矩，体积小，重量轻。）能传递较大的力或转矩，体积小，重量轻。 ( (液压马达的重量只有同功率电动机重量的液压马达的重量只有同功率电动机重量的10%10%到到20%);20%);3 3）控制与调节方便，易于实现自动化，易于实现）控制与调节方便，易于实现自动化，易于实现 过载保护（压力控制保护）。过载保护（压力控制保护）。 4 4）已实现标准化

12、、系列化和通用化。）已实现标准化、系列化和通用化。5 5）实现直线运动运动远比机械传动简单。）实现直线运动运动远比机械传动简单。四、四、 液压与气压传动传动的优缺点液压与气压传动传动的优缺点2.2.液压传动的主要缺点：液压传动的主要缺点： 1）液压传动在工作过程中常有）液压传动在工作过程中常有较多的能量损失较多的能量损失（摩擦损（摩擦损 失、泄漏损失等。失、泄漏损失等。2）不能严格保证传动比（因为泄漏和液体会压缩）。）不能严格保证传动比（因为泄漏和液体会压缩）。3）液压传动）液压传动对油温变化比较敏感对油温变化比较敏感，它的，它的工作稳定性很易工作稳定性很易受到温度的影响受到温度的影响，因此它

13、不宜在很高或很低的温度条件，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。下工作。4）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的因此它的造价较贵造价较贵，而且，而且对工作介质的污染比较敏感对工作介质的污染比较敏感。5）液压传动）液压传动出现故障时不易找出原因出现故障时不易找出原因。1）空气在大气中取之不竭空气在大气中取之不竭，用过的空气可直接排放到，用过的空气可直接排放到大气中不会污染环境。大气中不会污染环境。3.3.气压传动的优点：气压传动的优点：2）空气的粘性很小空气的粘性很小，在管路中的压力损失较小，因此，在管路中的压力损失较小，因此

14、压缩空气便于集中供应（空压站）和远距离输送。压缩空气便于集中供应（空压站）和远距离输送。3）因）因压缩空气的工作压力较低压缩空气的工作压力较低（一般为（一般为0.30.8MPa），因此对气动元件的材料和制造精度），因此对气动元件的材料和制造精度上的要求较低。上的要求较低。4）气动系统维护简单气动系统维护简单，管道不易堵塞，也不存在介质，管道不易堵塞，也不存在介质变质、补充、更换等问题。变质、补充、更换等问题。5）可以根据不同的场合，采用相应材料，使元件能够）可以根据不同的场合，采用相应材料，使元件能够在恶劣的环境（强振动、强冲击、强腐蚀等和强辐在恶劣的环境（强振动、强冲击、强腐蚀等和强辐射）下

15、进行工作。射）下进行工作。1）气压传动装置的信号传递速度限制在声速（约）气压传动装置的信号传递速度限制在声速（约340m/s）范围内，所以）范围内，所以不宜用于信号传递速度要求不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中十分高的复杂线路中。2）空气的压缩性较大，因此在动作的响应能力、工作）空气的压缩性较大，因此在动作的响应能力、工作速度的速度的平稳性方面较差平稳性方面较差。3）气动传动）气动传动输出力较小，且传动效率低输出力较小，且传动效率低。4.4.气压传动的缺点：气压传动的缺点：五、液压与气压传动的应用五、液压与气压传动的应用液压与气压传动在各类机械中的应用液压与气压传动在各类机械中的应用行

16、业名称行业名称应用举例应用举例工程机械工程机械挖掘机、装载机、推土机、叉车、压路机挖掘机、装载机、推土机、叉车、压路机矿山机械矿山机械凿石机、开掘机、提升机、液压支架凿石机、开掘机、提升机、液压支架建筑机械建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机打桩机、液压千斤顶、平地机冶金机械冶金机械轧钢机、压力机、步进加热炉轧钢机、压力机、步进加热炉锻压机械锻压机械压力机、模锻机、空气锤压力机、模锻机、空气锤机械制造机械制造组合机床、冲床、自动线、气动扳手组合机床、冲床、自动线、气动扳手轻工机械轻工机械打包机、注塑机、造纸机打包机、注塑机、造纸机灌装机械灌装机械食品包装机、真空镀膜机、化肥包装机食品包装机、真空

17、镀膜机、化肥包装机汽车工业汽车工业高空作业、汽车起重机、自卸式汽车高空作业、汽车起重机、自卸式汽车铸造机械铸造机械砂型压实机、加料机、压铸机砂型压实机、加料机、压铸机纺织机械纺织机械织布机、抛砂机、印染机织布机、抛砂机、印染机工业各部门使用液压传动的出发点不尽相同。工业各部门使用液压传动的出发点不尽相同。u利用它们利用它们，如工程机械、压力机械和航空工，如工程机械、压力机械和航空工业采用液压传动的主要原因是取其结构简单、体积小、重量轻，输业采用液压传动的主要原因是取其结构简单、体积小、重量轻，输出功率大；出功率大；u利用它们利用它们，如机床上采用液压传动是取其能，如机床上采用液压传动是取其能在工作过程中实现无级变速，易于实现频繁的换向，易于实现自动在工作过程中实现无级变速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化；化；u在采矿、钢铁和化工等部门采用气压传动是在采矿、钢铁和化工等部门采用气压传动是；等等。；等等。u不同精度要求的主机也会选用不同控制型式的液压或气压传动。不同精度要求的主机也会选用不同控制型式的液压或气压传动。总之总之：从蓝天到水下，军用到民用，从重工业到轻工业，：从蓝天到水下，军用到民用，从重工业到