机械基础（少学时）课件第12章气压传动与液压传动教学课件

1、机械基础（少学时）课件第12章气压传动与液压传动ppt课件机械基础（少学时）第12章 气压传动与液压传动 12.1 气压传动概述 12.2 液压传动概述12.3 传动回路的搭建12.1 气压传动概述12.1.1气压传动的工作原理及应用 1.气压传动系统的工作原理及其组成 工作原理：利用空气压缩机使空气介质产生压力能，并在控制元件的控制下，把气体压力能传输给执行元件，从而使执行元件（气缸或气马达）完成直线运动或旋转运动。12.1 气压传动概述 气压传动系统的四个组成部分：气源装置获得压缩空气的设备与装置 ；如空气压缩机 可将机械能转变为气压能。执行元件可将气体的压力能转换为机械能；如气缸 。控制

2、元件 控制压缩空气的压力、流量、流动方向 等。辅助元件 将压缩空气净化、润滑、消声以及元件间连 接等的元件装置 。12.1 气压传动概述2.气压传动的特点（1）优点排放方便，不污染环境，经济性好。空气黏度小，便于远距离输送，能源损失小。反应快，维护简单，不存在介质维护及补充问题，安装方便。蓄能方便，可以用储气筒获得气压能。工作环境适应性好，允许工作温度范围宽。具备过载保护作用。12.1 气压传动概述（2）缺点由于空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性较差。工作压力较低。工作介质无润滑性能，需设润滑辅助元件。 12.1 气压传动概述12.1.2气源装置及气动辅助元件 1.气源装置1空气压缩机 2冷

3、却器 3除油器4、7储气罐 5干燥器 6空气过滤器 12.1 气压传动概述气源装置由两部分组成： 一是空气压缩机把大气压状态下的空气升压提供给气压传动系统， 二是气源净化装置将空气压缩机所提供的含有大量杂质的压缩空气进行净化。 12.1 气压传动概述（1）空气压缩机它是气动系统的动力源；可将机械能转换成气体压力能；最常用的是活塞式空气压缩机。 活塞式空气压缩机工作原理及图形符号12.1 气压传动概述（2）后冷却器用以降温冷却压缩空气，使净化的水凝结出来；一般安装在空气压缩机的出口管道上；一般采用水冷换热装置。 图形符号12.1 气压传动概述（3）油水分离器用于分离压缩空气中凝聚的水分与油分等杂

4、质，使空气得到净化。 （4）储气罐用来调节气流，消除输出气流的压力脉动，保证输出气流具有流量连续性和气压稳定性，并储存一定量的压缩空气。 12.1 气压传动概述（5）干燥器其作用是把初步净化的压缩空气进一步净化，以吸收和排除其中的水分、油分及杂质，使湿空气变成干空气以满足精密气动装置用气。 （6）空气过滤器它的作用是滤除压缩空气中的水分、油滴及杂质，以达到气动系统所要求的净化程度。12.1 气压传动概述2.气动辅助元件 （1）油雾器以压缩空气为动力，将润滑油喷射成雾状并混合于压缩空气中，使压缩空气具有润滑气动元件的能力。 （2）消声器排除压缩气体高速通过气动元件排到大气时产生的刺耳噪声污染。

5、（3）转换器 将电、液、气信号相互间转换的辅件。12.1 气压传动概述12.1.3气动执行元件 气缸是气压传动中所使用的执行元件；它是将压缩空气的压力能转换为机械能并驱动工作机构作往复直线运动或摆动的装置。12.1 气压传动概述1.气缸的分类按作用力方向：单作用式、双作用式；按结构特点：活塞式、薄膜式、柱塞式、摆动式；按安装方式：耳座式、法兰式、轴销式、凸缘式、 嵌入式、回转式； 按功能：普通式、缓冲式、气-液阻尼式、冲击、步进式； 2.气缸的工作原理和特点 大多数气缸的工作原理与液压缸相同，与液压缸相比，它结构简单、制造容易、动作迅速。 12.1 气压传动概述12.1.4气动控制元件 作用：

6、控制和调节压缩空气压力、流量和流向。 方向控制阀分类： 压力控制阀 流量控制阀 12.1 气压传动概述1.方向控制阀作用：控制压缩空气的流动方向和气流通断； 类型单向阀换向阀12.1 气压传动概述（1）单向阀作 用：只能使气流沿一个方向流动， 不允许气流反向倒流。结 构：阀体、阀芯、弹簧等；图形符号：原 理：当气流由P口向A口流动时，作用在阀芯2上的气体压力克服弹簧力将阀打开，使P口与A口相通。当气流反向流动时，阀在A腔的气压和弹簧作用下关闭。 12.1 气压传动概述（2）换向阀作 用：利用换向阀阀芯相对阀体的运动，使气路 接通或断开，从而使气动执行元件实现启 动、停止或变换运动方向 .二位三

7、通电磁换向阀12.1 气压传动概述2.压力控制阀原理：利用阀芯上的空气压力与弹簧力相平衡的原理 ； 类型减压阀顺序阀安全阀 12.1 气压传动概述（1）减压阀作 用：将从储气罐传来的压力调到所需的压力， 减小压力波动，保持系统压力的稳定 。图形符号：12.1 气压传动概述气源三联件：减压阀通常安装在过滤器之后，油雾器之前。在生产实际中，常把这三个元件做成一体，构成“气动三大件”联合使用，组成气源调节装置，使之具有过滤、减压和油雾的功能。 12.1 气压传动概述（2）顺序阀作 用：依靠回路中压力的变化来控制执行机构按 顺序动作的压力阀 。图形符号：12.1 气压传动概述（3）溢流阀作 用：在系统

8、中起过载保护作用，当储气罐或气 动回路内的压力超过某气压溢流阀调定值 时，溢流阀打开向外排气 。图形符号：12.1 气压传动概述3.流量控制阀原理：通过改变阀的通流面积来控制空气流量的大小， 以改变气缸工作时的运动速度、换向速度和气动 信号的传递速度的元件 ； 类型：节流阀 12.2 液压传动概述12.2.1液压传动的组成及工作原理 1.液压传动系统的工作原理以油液作为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力。 液压千斤顶12.2 液压传动概述2.液压传动系统的组成组成部分作 用主要元件动力部分 实现机械能液压能的能量转换 液压泵执行部分 实现液压能机械能的能量转换

9、。 液压缸（马达）控制部分 控制液体压力、流量和方向 。各种阀体辅助部分 起输送、储存、过滤、密封等作用，以保证液压系统正常工作。 管路、油箱、接头、控制仪表等12.2 液压传动概述3.液压元件的图形符号直观性强、易理解，图形复杂，难以绘制结构简图简单方便清晰简洁 图形符号12.2 液压传动概述4.液压传动系统的工作特点优点 (1)输出力大，质量轻，体积小。 (2)运动平稳，易于实现快速启动、制动、频繁换 向、无级调速。 (3)操作方便、省力，布置方便灵活，易于实现中 远距离操纵控制、自动控制和自动过载保护。 (4)液压元件易于标准化、系列化和通用化，使用 寿命较长，有利于生产与设计。12.2

10、 液压传动概述缺点 (1)易泄漏，传动效率低，传动比不如机械传动准 确。 (2)对元件的制造精度、安装、调整和维护要求较 高，成本较高。 (3)系统发生故障时，原因不易查明。 12.2 液压传动概述12.2.2液压传动系统的压力和流量 1.压力（1）压力的概念 静止液体在单位面积上所承受的法向作用力称为压强，在工程上习惯称为压力，用p表示。（液体自重所产生的压力忽略不计） 12.2 液压传动概述（2）静止油液中压力的特性 静压传递原理（帕斯卡原理）： 油液内任意点受到的各方向的静压力都相等；静压力的方向为垂直指向受压表面。在密闭容器中的静止油液体，当一处受到压力作用时，这个压力将通过液体传到油

11、液的任一点，而且其压力处处相等。 12.2 液压传动概述液压千斤顶中应用静压传递原理传动由静压传递原理当A1 A2时，即使F1很小，也能顶起较重的重物G。 12.2 液压传动概述2.流量和平均流速 （1）流量单位时间内流过管道某一截面的液体体积。12.2 液压传动概述（2）平均流速油液在管路内的单位面积上的流量 。12.2 液压传动概述（3）活塞或液压缸的运动速度活塞(或缸)随油液流动而移动，因此活塞的运动速度与油缸的液体的流速相同。结论：活塞或液压缸的运动速度与油液的压力p无关。 当活塞或液压缸的有效作用面积一定时，其运 动速度取决于流入液压缸中的流量。12.2 液压传动概述（4）液流的连续

12、性原理 理想液体流经无分支管路时，通过每一截面的流量相等。 12.2 液压传动概述液压千斤顶中液流连续性原理的应用在液压千斤顶压油过程中，柱塞泵活塞1的面积A1=1.1310-4m2，液压缸活塞2的面积A2=9.6210-4m2，管路4的截面积A4=1.310-5m2。活塞1下压速度v1为0.2m/s，试求活塞2的上升速度v2和管路内油液的平均流速v4。 412.2 液压传动概述12.2.3压力损失、流量损失1.液阻和压力损失液 阻：油液各质点之间，油液与管壁之间的 摩擦、碰撞所产生阻力。压力损失：液阻要损耗一部分能量。这种能量损 失主要表现为液流的压力损失。 后 果：功率浪费，油液发热、泄漏

13、增加，使 液压元件受热膨胀而“卡死” 。12.2 液压传动概述2.泄漏和流量损失泄 漏：从液压元件的密封间隙漏过少量油液 的现象。包括内泄漏和外泄漏两种 。流量损失：液压系统的泄漏必然引起流量损失。 后 果：油液漏出，效率降低，功率浪费。12.2 液压传动概述12.2.4液压动力元件1.液压泵的工作原理 依靠密封容积的变化（也称容积泵）来实现吸油、 压油的工作过程的。 液压泵是动力元件，它的功能是将机械能转换为液压能，推动执行元件产生运动。实现吸、压油的必备条件 （1）具备密封容积；（2）密封容积能交替变化；（3）应有配流装置；（4）吸油过程中，油箱须和大气相通。液压泵的工作原理12.2 液压

14、传动概述2.液压泵的类型、图形符号（1）液压泵的类型分 类 依 据类 型按结构分齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等按输油方向分单向泵、双向泵按输出流量分定量泵、变量泵按额定压力分低压泵、中压泵、高压泵 12.2 液压传动概述（2）液压泵的图形符号单向定量泵单向变量泵双向定量泵双向变量泵12.2 液压传动概述3.常用液压泵的类型（1）齿轮泵密封容积：由齿轮的各个齿槽、泵体、两端盖形成两个互不 相通的密封容积 。工作原理：进入啮合的一侧密闭容积减小，经压油口排油， 退出啮合的一侧密闭容积增大，经吸油口吸油。工作特点：结构简单、制造方便，工作可靠，对油液污染不 敏感，径向力不平衡，磨损严重，泄漏大； 用作定量

15、泵；用于低压系统。齿轮泵工作原理12.2 液压传动概述密封容积：在定子、转子、叶片、配油盘、端盖间形成若干 个密封容积 。工作原理：叶片伸出，密闭容积增大，经吸油口吸油， 叶片缩进，密闭容积减小，经压油口压油。工作特点：转子转一周每个密封容积完成一次吸油和压油， 且径向力不平衡；通过改变偏心距和偏心方向， 可以改变输油量和输油方向；为双向变量泵 。单作用式叶片泵工作原理（2）叶片泵 单作用式叶片泵（非卸荷式）12.2 液压传动概述工作特点：转子转一周每个密封容积完成两次吸油和压油， 且径向力平衡；为定量泵 。（2）叶片泵 双作用式叶片泵（卸荷式）结构：定子和转子同心； 定子内表面近似为椭圆；

16、配油盘各开有两个油窗。 12.2 液压传动概述工作特点：利用柱塞在柱塞孔的缸体内作往复运动使密封容 积产生变化来进行吸油和压油工作的 。类 型：径向柱塞泵（已逐渐淘汰） 轴向柱塞泵（3）柱塞泵12.2 液压传动概述密封容积：缸体孔、柱塞底部结构特点：柱塞轴线与转轴轴线平行； 斜盘与缸体轴线有一倾角。工作原理：柱塞伸出，密封容积增大，吸油； 柱塞缩回，密封容积减小，压油。工作特点：结构紧凑，是双向变量泵。轴向柱塞泵12.2 液压传动概述12.2.5液压执行元件功能：将液压能转换为机械能，输出直线或摆动运动。类型： 活塞缸 按结构形式 柱塞缸 摆动缸 单作用式 双作用式按油压作用形式单出杆双出杆1

17、2.2 液压传动概述12.2.6液压辅件1.油箱功能：储油、散热及分离油液中的气体和杂质。2.过滤器作用：分离油中的杂质。3.管件作用：连接液压元件和输送液压油。4.密封装置功用：防止油液的内外泄漏，外界灰尘和异物的侵入。5.压力表功能：观察调整液压系统中各个工作点处的压力。12.2 液压传动概述12.2.7控制阀作用：控制或调节液压系统中液流的方向、压力和流 量，满足执行机构运动和力的要求。 方向控制阀分类： 压力控制阀 流量控制阀 12.2 液压传动概述1.方向控制阀作用：用于控制油液流动方向的阀 ； 类型单向阀换向阀普通单向阀液控单向阀P1P212.2 液压传动概述(1)单向阀 功用：只

18、允许油液按一个方向流动，而不能反向流动 。 普通单向阀1阀芯 2阀体 3弹簧P1 P2，阀开启；P2 P1，阀关闭。12.2 液压传动概述 液控单向阀 K不通油液，相当于普通单向阀；K通油液，P1、P2自由流通。活塞顶杆阀芯控制油口K进油口P1出油口P112.2 液压传动概述(2)换向阀 利用阀芯在阀体孔内之间的相对运动，使油路接通或切断而改变油液流动方向的阀。 按阀芯的运动方式换向阀可分为滑阀和转阀。 常用的换向阀是阀芯在阀体内作往复滑动的滑阀。 12.2 液压传动概述滑阀的结构滑阀1；阀体2；阀孔3；凸肩4；环形槽512.2 液压传动概述滑阀的操纵控制装置 手动机动电磁弹簧液动电液动12.

19、2 液压传动概述换向阀的图形符号一般它应表明以下内容：阀芯相对于阀体的不同工作位置数。 用方框“”表示阀的工作位置，称 “位”。阀与液压系统的油路相连的油口数。 “” 或“” 与任一位的交点数表示油口的数目，称“通”。阀芯的操纵定位方式 12.2 液压传动概述换向阀的工作原理中位A、B油口封闭P、O封闭 左位P、B口通A、O口通 右位P、A口通B、O口通 三位四通换向阀工作原理12.2 液压传动概述换向阀的中位机能常见的三位阀的中位机能、图形符号、特点 如下：O型油口全封闭，油液不流动，缸锁紧，泵不卸荷，并联的其他执行元件运动不受影响 H型 油口全开，泵卸荷，活塞在缸中浮动。 12.2 液压传动概述Y型 进油口关闭，活塞在缸中浮动，泵不卸荷。 P型 回油口关闭，进油口与两液压缸油口连通，可作差动连接。泵不卸荷。换向平稳。 M型 泵进出油口连通，液压缸锁紧，泵卸荷。 12.2 液压传动概述2.压力控制阀作用：用于控制工作液体压力的阀 ；原理：利用油液压力和弹簧力相平衡的原理来工作；类型溢流阀减压阀顺序阀12.2 液压传动概述（1）