液压与气压传动 绪论

1、液压与气动技术机械工程系机械工程系 秦春霞秦春霞 第一章第一章 绪论绪论n目的任务:n 了解液压与气压传动的优缺点及应用发展 n 掌握液压与气压传动的特点、原理和组成n重点难点:n 液压传动的原理、特点、组成和作用绪 论一、液压与气压传动的研究对象n传 动 n传动传递运动和动力的方式 机械 电气 气体气体 流体 液力液力流力（动量矩定理流力（动量矩定理） 液体液体 *液压液压物理物理（帕斯卡原理）（帕斯卡原理） 常见传动绪 论一、液压与气压传动的研究对象 液压与气压传动：是以液压与气压传动：是以有压流体有压流体为工作介质，为工作介质，来实现各种机械的传动和自动控制的传动形式。来实现各种机械的传

2、动和自动控制的传动形式。 液压传动与气压传动实现液压传动与气压传动实现传动和控制的传动和控制的方法基本相同方法基本相同。 绪 论n液压传动所用工作介质为液压油；n气压传动所用工作介质为空气；绪 论二、液压与气压传动的工作原理n帕斯卡定理：盛放在盛放在密闭容器密闭容器内的内的静止静止液体液体中的任一点的中的任一点的压力变化压力变化将以将以等值传等值传递递到液体中的各点。到液体中的各点。 液压传动的工作原理举举 例例液压千斤顶组成工作原理工作原理 动画演示 特 点（1）用具有一定压力的液体来传动 （2） 传动过程中必须经过两次能量转换（3） 传动必须在密封容器内进行， 而且容积要发生变化。 下图是

3、一个经过简化的液压传动模型。图中有两下图是一个经过简化的液压传动模型。图中有两个直径不同的液压缸个直径不同的液压缸2 2和和4 4，缸内各有一个与内壁紧密，缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞。如图活塞配合的活塞。如图活塞5 5上有重物上有重物W W则当则当活塞活塞1 1上施加的力上施加的力F F达到达到一定大小时，就能阻止一定大小时，就能阻止重物重物W W下降。下降。简化模型简化模型254WF11.1.等压特性（等压特性（力比例关系力比例关系）: : 根据帕斯卡定理根据帕斯卡定理“在密闭容器内，施加于静止在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。液体上的压力将以等值同时传到液

4、体各点。”，即，即：输出端的力之比等于二活塞面积之比输出端的力之比等于二活塞面积之比P1=P2=P=F/A1=W/A2 P1=P2=P=F/A1=W/A2 或或 ：W/F=A2/A1W/F=A2/A1A1h1=A2h2 A1h1=A2h2 或或 h2/h1=A1/A2h2/h1=A1/A2压力取决于负载2. 2. 等体积特性（运动关系）：等体积特性（运动关系）： 假设活塞假设活塞1 1向下移动体积向下移动体积h h1则液压缸被挤出的则液压缸被挤出的液体体积为液体体积为A1h1A1h1。这部分液体进入液压缸。这部分液体进入液压缸4 4，使活塞，使活塞5 5上升上升h2h2，其让出的体积为，其让出

5、的体积为A2h2 A2h2 。即：。即： 进一步认为这些动作是在时间进一步认为这些动作是在时间t t内完成，活塞内完成，活塞1 1的的速度速度v v1 1=h=h1 1/t/t，活塞，活塞5 5的速度的速度v v2 2=h=h2 2/t/t，则有：，则有： V V2 2/V/V1 1=A=A1 1/A/A2 2 这说明输出，输入的位移和速度都与二活塞面积这说明输出，输入的位移和速度都与二活塞面积成反比。成反比。上式可写成：上式可写成： A A1 1V V1 1=A=A2 2V V2 2 这在流体力学中称为液流这在流体力学中称为液流连续性原理连续性原理，它反映，它反映了物理学中质量守恒这一现实。

6、了物理学中质量守恒这一现实。 绪 论下面介绍一个概念：流量Q(Flow)。n Ah/t的物理意义是单位时间内液体流过截流面积为A的某一截面的体积，称为流量。n即 q=AVn A1V1=A2V2n V=q/A绪 论绪 论3. 3. 能量守恒特性（功率关系）能量守恒特性（功率关系） n WV2=FV1WV2=FV1n注：等式左边和右边分别代表输出和输入的功率。这说明能量守恒也适用于液压传动。n 由上公式可以得出： P=pA1V1=pA2V2=pq n 压力压力p p和流量和流量q q是流体传动中最基本、最重是流体传动中最基本、最重要的两个参数。要的两个参数。P3P3绪 论三、液压与气压传统系统的组

7、成n以机床工作台的液压传动系统为例动画演示磨床工作台磨床工作台液压系统液压系统 液压缸液压缸液压泵液压泵节流阀节流阀换向阀换向阀油箱油箱1 91 81 71 61 41 51 391 1214365781 01 21 61 591 1磨床工作台磨床工作台机床工作台液压传动系统组成 动画演示工作原理 动画演示 油路图示、左位、右位 换向换向阀 调速节流阀 调压溢流阀 液压系统的组成及作用 1.能源装置能源装置液压泵。将电动机输 入的机械能转换为液 体或气体的压力能， 作为系统供油能源或 气源装置。 2.执行装置执行装置 液压缸（或马达）。 将流体压力能转换 为机械能，而对负 载作功。3.控制调节

8、装置控制调节装置各种液压控制阀， 用以控制流体的 方向、压力和流 量，以保证执行 装置完成预期的 工作任务。4.辅助装置辅助装置油箱、油管、滤油 器、压力表、冷却 器、分水滤水器、 油雾器、消声器、 管件、管接头和各 种信号转换器等 ， 创造必要条件，保 证系统正常工作。5.工作介质工作介质 液压油或压缩空气 ， 作为传递运动和动力 的载体。图形符号 液压传动系统的图形符号 结构或半结构式图形表示结构原理直 观性强，易理解，但结构复杂 。 图形符号*只表示元件功能，不表示 元件结构和参数， 简单明 了,易于 绘制。（GB78693）四、四、 液压与气压传动的特点液压与气压传动的特点液压传动的优

9、点 独特之处力大无穷（P=32MP 以上） 如:所拿液压千斤顶，可顶起1.6 吨重物，若每位男同 学体重 为128斤，可举起25位男同学。液压传动的优点液压传动的优点n（1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击； （2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速； （3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换； 液压传动的优点液压传动的优点n（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制； （5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长； （6）操纵

10、控制简便，自动化程度高； （7）容易实现过载保护。液压传动应用 液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛：n一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；n行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；n钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；n土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；n发电厂涡轮机调速装置等等；n船舶用的甲板起重机械、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；n特殊技术用的控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；n军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。 液压传动的缺点 不宜远距离传递 泄漏严重 不

11、宜保证严格的传动比 污染地面 对T变化敏感 难于检查故障液压传动的缺点补充n（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁； （2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高； （3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平； （4）用油做工作介质，在工作面存在火灾隐患； （5）传动效率低。 发展应用 第一阶段： 液压传动从液压传动从17世纪帕斯卡提出静压传递原理、世纪帕斯卡提出静压传递原理、1795年世界上第一台水压机诞生，已有年世界上第一台水压机诞生，已有200多年多年的历史，但由于没有成熟的液压传动技术和液压的历史，但由于没有成熟的液压传动技术和液压元件，且工艺制造水平低下，发

12、展缓元件，且工艺制造水平低下，发展缓 慢，几乎停慢，几乎停滞。滞。 气压传动早在公元前，埃及人就开始采用风气压传动早在公元前，埃及人就开始采用风箱产生压缩空气助燃。从箱产生压缩空气助燃。从18 世纪产业世纪产业革命开始，逐渐应用于各类行业中。革命开始，逐渐应用于各类行业中。 发展应用第二阶段： 上世纪30年代，由于工艺制造水平提高，开始生产液压 元件，并首先应用于机床。 发展应用 第三阶段：上世纪50、60、70年代，工 艺水平有了很大提高，液压 与气动技术也迅速发展，渗 透到国民经济的各个领域： 从蓝天到水下， 从军用到民用， 从重工业到轻工业， 到处都有流体传动与控制技术。 举例应用 如：

13、火炮跟踪、飞机和导弹的动、炮塔 稳定、海底石油探测平台固定、煤 矿矿井支承、矿山用的风钻、火车 的刹车装置、液压装载、起重、挖 掘、轧钢机组、数控机床、多工位 组合机床、全自动液压车床、液压 机械手等。 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。希望在坐各位能用自己所学为我国的流体传动技术作出应有的贡献。 发展趋势 目前，流体传动技术正在向着高压、 高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪声、低能耗、经久耐用、高度集成化方向发展，向着用计算机控制的机电一体化