液压及气压传动 00绪论 32h

1、1 液压与气压传动姓名：姓名：占晓煌占晓煌电话：电话：158706112472课程性质课程性质: 专业必修课专业必修课课程特点课程特点: 理论与实践并重理论与实践并重课程安排：课程安排：共共32学时（理论学时（理论26实验实验6）评价指标评价指标: 期末期末60%(测试、实验测试、实验) 平时平时40% (出勤、作业、课堂提问等出勤、作业、课堂提问等)3液压与气压传动 绪论n液压与气压传动的研究对象液压与气压传动的研究对象n液压与气压传动的工作原理液压与气压传动的工作原理 n液压与气压传动系统的组成液压与气压传动系统的组成n液压与气压传动的优缺点液压与气压传动的优缺点 45液压挖掘机液压挖掘机

2、67一、液压与气压传动的研究对象液压与气压传动液压与气压传动是以有压流体（液压油或压缩空气）为是以有压流体（液压油或压缩空气）为能源介质，来实现各种机械的传动和自动控制的能源介质，来实现各种机械的传动和自动控制的学科学科。液压传动与气压传动液压传动与气压传动实现传动和控制的方法是实现传动和控制的方法是基本相基本相同同的，它们都是利用各种元件组成所需要的的，它们都是利用各种元件组成所需要的控制回路控制回路，再由，再由若干回路有机组合成能完成一定控制功能的传动系统来进行若干回路有机组合成能完成一定控制功能的传动系统来进行能量的能量的转换与控制转换与控制。因此，要研究液压与气压传动及其控制技术，就首

3、先要了因此，要研究液压与气压传动及其控制技术，就首先要了解：解：1 1）传动介质的基本物理性能及其静力学、运动学和动力传动介质的基本物理性能及其静力学、运动学和动力学特性学特性； 2 2）要了解组成系统的要了解组成系统的各类液压与气动元件的结构、工作各类液压与气动元件的结构、工作原理、工作性能原理、工作性能； 3 3）要了解由这些元件所组成的要了解由这些元件所组成的各种控制回路的性能和特各种控制回路的性能和特点点；并在此基础上进行液压与气压传动控制系统的设计。；并在此基础上进行液压与气压传动控制系统的设计。8二、液压与气压传动的工作原理n以液压千斤顶为例以液压千斤顶为例9液压泵液压缸油箱截止阀

4、单向阀单向阀负荷FF1WF110 压力压力负载负载 压力压力 = 面积面积 面积面积负负2.1、力比例关系、力比例关系帕斯卡原理：帕斯卡原理：在密闭容器内在密闭容器内，施加于静止液体上的压力，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点将以等值同时传到液体各点。11A液压泵液压泵执行元件执行元件1000 kg100 cm2 10 cm210 kg/cm2100 kg211AWFA112FWpAA12 是液压传动和气压传动中力传递的基本公式，由于是液压传动和气压传动中力传递的基本公式，由于pWA，因此，当负载，因此，当负载W增大增大时，流体工作压力时，流体工作压力p也要随之增大也要随之增大，亦

5、即，亦即F1要随之要随之增大增大；反之若负载；反之若负载W小小，流体压力就低流体压力就低，F1也就也就小小。重要基本概念：重要基本概念：在液压和气压传动中在液压和气压传动中工作压力工作压力取决于取决于负载负载，而与流，而与流入的流体多少入的流体多少无关无关。112FWpAA13不考虑液体的可压缩性、漏损和缸体、油管的变形不考虑液体的可压缩性、漏损和缸体、油管的变形: :2.2、运动关系、运动关系12211 1221212hhvAAhA hAAttvAAht物理意义是单位时间内液体流过截面积为物理意义是单位时间内液体流过截面积为A A的其一截的其一截面的体积，称为面的体积，称为流量流量q q.

6、.活塞的运动速度和活塞的作用面积成活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比反比( (连续性方程连续性方程) ) qAv1 122qAvA v?守恒14 流量流量速度速度 = 面积面积 3 l / min 3 cm / min3 个行程个行程 / 分钟分钟30 cm / 分钟分钟流量流量速度速度12122112,QQvvAAvAvA100 cm2 10 cm215重要基本概念：重要基本概念：“活塞的运动活塞的运动速度速度v取决于进入液压（气压）缸（马取决于进入液压（气压）缸（马达）的达）的流量流量q，而与液体，而与液体压力压力p大小大小无关无关” 则油缸的运动速度为：则油缸的运动速度为：qvA162

7、.3 功率关系压力压力p p和和流量流量q q是流体传动中最基本、最重要的两个参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，它们的数，它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为乘积即为功率。功率。液压与气压传动是以液压与气压传动是以流体的压力能流体的压力能来传递动力的。来传递动力的。 1 122PpAvpA vpq1 122PFvW v油缸功率为：17三、液压与气压传动系统的组成3.1磨床液压系统工作原理1、工作台2、液压缸5、换向阀7、节流阀10、开停阀13、溢流阀17、液压泵18、滤油器19、油箱半结构式半结构式18职能式职能式画法简单，清晰画法简单，清晰19

8、液压传动的特点n先通过先通过动力元件动力元件（液压泵）将原动机（如电动机）输（液压泵）将原动机（如电动机）输入的机械能转换为液体压力能，再经密封管道和入的机械能转换为液体压力能，再经密封管道和控制控制元件元件等输送至等输送至执行元件执行元件（如液压缸），将液体压力能（如液压缸），将液体压力能又转换为机械能以驱动工作部件又转换为机械能以驱动工作部件 。203.2气压传动系统组成与实例1 1气压发生装置气压发生装置 2 2压力控制阀压力控制阀 3 3逻辑元件逻辑元件 4 4方向控制阀方向控制阀 5 5流量控制阀流量控制阀 6 6气缸气缸 7 7行程开关行程开关 8 8消声器消声器 9 9油雾器油雾

9、器 1010过滤器过滤器 213.3液压与气压传动系统组成n能源装置能源装置: :把机械能转换成流体的压力能的装置，一把机械能转换成流体的压力能的装置，一般最常见的是般最常见的是液压泵液压泵或或空气压缩机空气压缩机。 （动力源部分）（动力源部分）n执行装置执行装置 : :把流体的压力能转换成机械能的装置，把流体的压力能转换成机械能的装置，一般指作直线运动的一般指作直线运动的液液( (气）压缸气）压缸、作回转运动的、作回转运动的液液( (气气) )压马达压马达等。等。n控制调节装置控制调节装置 ：对液对液( (气气) )压系统中流体的压力、流压系统中流体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置

10、。例如量和流动方向进行控制和调节的装置。例如溢流阀溢流阀、节节流阀流阀、换向阀换向阀等。这些元件的不同组合组成了能完成不等。这些元件的不同组合组成了能完成不同功能的液同功能的液( (气气) )压系统。压系统。n辅助装置辅助装置 ：指除以上三种以外的其它装置，如指除以上三种以外的其它装置，如油箱、油箱、滤油器、分水滤气器、油雾器、蓄能器滤油器、分水滤气器、油雾器、蓄能器等，它们对保证等，它们对保证液液( (气气) )压系统可靠和稳定地工作有重大作用。压系统可靠和稳定地工作有重大作用。n传动介质：传动介质：传递能量的流体，即传递能量的流体，即液压油液压油或或压缩空气压缩空气。22能源装置能源装置:

11、把机械能转换成流把机械能转换成流体的压力能的装置。体的压力能的装置。执行装置执行装置 :把流体的压力能把流体的压力能转换成机械能的装置。转换成机械能的装置。控制调节装置控制调节装置 ：对液对液(气气)压压系统中流体的压力、流量系统中流体的压力、流量和流动方向进行控制和调和流动方向进行控制和调节的装置。节的装置。辅助装置辅助装置 ：指除以上三种以指除以上三种以外的其它装置，它们对保外的其它装置，它们对保证液证液(气气)压系统可靠和稳压系统可靠和稳定地工作有重大作用。定地工作有重大作用。传动介质：传动介质：传递能量的流体，传递能量的流体，23液压传动的优点：液压传动的优点： 液压传动功率与设备重量

12、比大液压传动功率与设备重量比大; ;液压与电气传动比：出力大、重量轻、惯性小、输出刚液压与电气传动比：出力大、重量轻、惯性小、输出刚度大。度大。 功率功率质量比大：电气质量比大：电气165W/Kg,165W/Kg,液压液压1650W/Kg1650W/Kg； 力力质量比大：电机质量比大：电机130N/Kg,130N/Kg,液压液压13000N/Kg;13000N/Kg;运行平稳运行平稳, ,可大范围无级调速可大范围无级调速; ;易操纵控制，实现自动化易操纵控制，实现自动化; ; 可自动实现过载保护可自动实现过载保护, ,自行润滑自行润滑; ;缺点：缺点：存在损失和泄漏存在损失和泄漏, ,效率较低

13、效率较低; ; 元件精度要求高元件精度要求高, ,性能受环境温度影响性能受环境温度影响; ; 故障不易排除。故障不易排除。四、液压与气压传动的特点24气压传动的特点：气压传动的特点：(1)(1)空气可以从大气中取之不竭，无介质费用和供应上的空气可以从大气中取之不竭，无介质费用和供应上的困难，将用过的气体排入大气，处理方便。泄漏不会严重困难，将用过的气体排入大气，处理方便。泄漏不会严重影响工作，不会污染环境。影响工作，不会污染环境。 (2)(2)空气的粘性很小在管路中的阻力损失远远小于液压传空气的粘性很小在管路中的阻力损失远远小于液压传动系统，宜于远程传输和控制。动系统，宜于远程传输和控制。 (

14、3)(3)工作压力低，元件的材料和制造精度低。工作压力低，元件的材料和制造精度低。(4)(4)维护简单，使用安全，无油的气动控制系统特别适用维护简单，使用安全，无油的气动控制系统特别适用于无线电元器件的生产过程也适用于食品及医药的生产过于无线电元器件的生产过程也适用于食品及医药的生产过程程(5)(5)气动元件可以根据不同场合，采用相应材料，使元件气动元件可以根据不同场合，采用相应材料，使元件能够在恶劣的环境能够在恶劣的环境( (强振动、强冲击、强腐蚀和强辐射等强振动、强冲击、强腐蚀和强辐射等) )下进行正常工作。下进行正常工作。 25气压传动与电气、液压传动相比有以下缺点：气压传动与电气、液压

15、传动相比有以下缺点：(1)(1)气压传动装置的信号传递速度限制在声速气压传动装置的信号传递速度限制在声速( (约约340m340ms)s)范围内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装范围内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大的置，并且信号要产生较大的失真和延滞失真和延滞，也不便于构成，也不便于构成较复杂的回路，但这个缺点对工业生产过程不会造成因较复杂的回路，但这个缺点对工业生产过程不会造成因难。难。 (2)(2)空气的压缩性远大于液压油的压缩性，因此在动作的空气的压缩性远大于液压油的压缩性，因此在动作的响应能力性方面不如液压传动响应能力性方面不如液压传动。(3)(3

16、)气压传动系统出力较小，且气压传动系统出力较小，且传动效率低传动效率低。26液压技术的发展液压与气压技术渗透到很多领域，不断在民用工业、机床、工程机械，冶金机械，塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业得到大幅度的应用和发展，而且发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动化技术。现今，采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。如发达国家生产的95的工程机械、90的数控加工中心、95以上的自动线都采用了液压或气压传动技术。 我国液压与气动技术从上世纪60年代开始发展较快，新产品研制开发和先进国家不差上下，但其发展速度远远落后于同期发展的日本，主要由于工艺制造水平跟不上去，制造

17、比较困难，材料性能不能满足设计需要，影响了我国流体传动技术的发展。271.节省能耗，提高效率。 2.用AC电机或变频电机驱动定量泵。 3.发展机电一体化元件和系统。 4.发展具有比例阀的耐污染和伺服阀高精度、高频响的直动型电液控制阀。 5.发展内置电子系统的电液伺服比例元件、电磁阀、液压定位油缸等。 6.重视环保。环保型产品将具竞争优势，随着人们环境意识的加强，开发保护型掖压产品，将成为今后国内液压技术的主流。 7.适应主机机电一体化的需要。 8.应用现代控制技术，提高电液压自动控制系统的性能。 9.大力发展水压系统和元件，扩大其应用领域。 液压产品的发展方向28现阶段急需发展的关键技术包括； 1.液压传动与控制系统的节能技术，如负荷传感技术，新型节能系统和元件。 2.机电一体化技术及IT技术的应用高精度、高频响电液，电气伺服比例系统和元件，调速器速度控制技术。数字液压，气动系统和元件，直动型电液控制元件。 3.液压系统及污染控制技术。 4.无泄漏液压系统和元件。 5.水压传动与控制技术。 29气压传动技术在技术飞速发展、能源紧张的当今世界发展将更加迅速。随着工业的发展，它的应用范围也将日益扩大，同时它的性能也就必须满足气动机械多样化以及与机械电子工业快速发展相适应的要求，