《气动与液压系统安装与调试》 课件 模块 A　走进液气压传动世界

职业能力A-1-1

能划分液气压系统组成并能用仿真软件抄绘控制回路图一、核心概念

以压缩空气为工作介质，以气体的压力能来传递能量和信号的传动方式。利用空气压缩机把电动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能的传动方式。气压传动一、核心概念

以液体为工作介质，以液体的压力能来传递运动和动力的传动方式。利用液压泵将原动机的机械能转化为液体的压力能，在管路和控制阀的作用下，通过液压执行元件把液体压力能转化为机械能，从而驱动工作机构实现直线往复运动或回转运动。液压传动一、核心概念动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质。液气压传动系统组成1）能说出液压、气动系统组成；

2）能描述流体压力的定义，会进行压力、流量单位换算；

3）能使用液压、气动系统图形符号描述工作原理；

4）能用液压与气动仿真软件进行系统回路图抄绘；

5）以科学严谨的学习态度建立从具体到抽象的建模思路；

6）具有独立思考、逻辑推理、信息加工能力。

学习目标二、学习目标

机器一般主要由三部分组成原动机传动装置工作机构三、基本知识三、基本知识原动机三、基本知识三、基本知识机械传动齿轮传动皮带传动链条传动杠杆传动三、基本知识

气压传动的工作过程是利用空气压缩机把电动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力能，然后在控制元件的作用下，通过执行元件把压力能转换为直线运动或回转运动形式的机械能，从而完成各种动作，并对外做功。

气压传动系统的工作原理三、基本知识三、基本知识气动剪切机的气压传动系统三、基本知识

液压传动则是以液体为工作介质，利用封闭系统中的静压能实现运动和动力的传递及工程控制的传动方式。

液压传动系统的工作原理三、基本知识三、基本知识平面磨床液压传动系统三、基本知识（1）液压传动的优缺点

液气压传动的优缺点三、基本知识1）优点：①液压传动能方便地实现无级调速，调速范围大。②在同等功率情况下，液压传动装置体积小、自重轻、结构紧凑。③工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。④易于实现过载保护。液压元件能自行润滑，使用寿命长。⑤操作简单、方便、易于实现自动化，特别是和电气控制联合使用时，易于实现复杂的自动工作循环。⑥液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。（1）液压传动的优缺点

液气压传动的优缺点三、基本知识2）缺点：①液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使传动无法保证严格的传动比。②液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度下工作。③液压传动有较多的能量损失（泄漏、摩擦等），故传动效率较低。④液压传动出现故障时不易查找原因。（1）气压传动的优缺点

液气压传动的优缺点三、基本知识1）优点：①可在任何地方使用且工作介质取之不尽用之不竭。②可很方便地通过管道远距离传输，可以存储在储气罐中，储气罐可以运输。③受温度影响小，即使在极端条件下依然操作可靠，没有火灾和爆炸的危险。④无润滑的气体很清洁，即使泄漏也不会造成元件污染，安装方便，而且成本低。⑤气动元件的速度很快，可以得到高速的活塞运动和很短的切换时间。⑥气动工具和元件具有很好的过载安全性。（1）气压传动的优缺点

液气压传动的优缺点三、基本知识2）缺点：①压缩气体中不能含有灰尘和冷凝水，必须经过良好的空气处理。②由于压缩空气具有可压缩性，执行机构不易获得均匀稳定的工作速度。③在一定范围内，气动技术比较经济，在正常工作压力条件（0.6～0.7MPa），根据行程和速度，输出的力为40～50kN。④排气声音较大，但随噪声吸收材料和消声器的发展，已大大改善这类问题。

（一）操作条件四、能力训练

（二）操作过程四、能力训练本书涉及的仿真回路均采用FluidSIM软件绘制，其他仿真软件可参照绘制。操作步骤及要求

（二）操作过程四、能力训练问题情境一液压系统中一般使用矿物质油也就是液压油，作为工作介质。液压油的主要作用是传递能量，对相对运动的液压元件起润滑和冷却作用，减少泄漏，防止各种金属部件锈蚀。如何考虑平面磨床液压系统中的工作油液选用呢？

（二）操作过程四、能力训练问题情境一提示名称代号组成及特性应用精制矿物油L-HH无抗氧化剂循环润滑油，低压液压系统普通液压油L-HLHH油，并改善其防锈和抗氧化性一般液压系统抗磨液压油L-HMHL油，并改善其抗磨性低、中、高压液压系统，特别适合于有防磨要求带叶片泵的液压系统低温液压油L-HVHM油，并改善其粘温特性能在-40℃～-20℃的低温环境中工作，如，户外工作的工程机械和船用液压设备等高粘度指数液压油L-HRHL油，并改善其粘温特性粘温特性优于L-HV油，用于数控机床液压系统和伺服系统液压导轨油L-HGHM油，并具有粘-滑特性适用于导轨和液压系统共用一种油品的机床，对导轨有良好的润滑性和防爬性其他液压油加入多种添加剂用于高品质的专用液压系统液压油的代号及应用

（二）操作过程四、能力训练问题情境二生活中常用到液压千斤顶，如图A1-1-5所示，用手柄下按和上提实现支撑物的举升。请根据生活中的了解，仔细观察表A1-1-4中的图片，分析液压千斤顶的组成及工作过程，将结果填入表A1-1-4中。

（二）操作过程四、能力训练问题情境二提示手柄（杠杆）抬起状态时手柄（杠杆）压下状态时

（三）学习结果评价四、能力训练飞机中的液压控制系统阅读素材液压控制系统是飞机的重要组成部分，它给飞机操纵系统提供操纵动力，飞机的方向舵和升降舵依靠各自的舵机液压缸产生控制力和控制力矩。其实，飞机上还有很多部分，如副翼、水平飞行稳板等机电液伺服动态控制，发动机供油控制，进气锥收放回路,尾喷管控制系统，前轮转弯控制，起落架收放等系统中均离不开液压系统，图A1-1-6所示为飞机的主要控制系统，飞机液压系统控制分布见表A1-1-7。飞机中的液压控制系统阅读素材Thankyou职业能力A-2-1

能用流体传动基本理论计算相关参数一、核心概念1）液体的黏性：当液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的吸引力而产生阻碍液体运动的内摩擦力，这种现象称为液体的黏性。常用的黏度有动力黏度、运动黏度和相对黏度。2）压力：液体内部某点单位面积所受的法向力称为压力，常以Pa（帕）、MPa（兆帕）表示。3）流量：单位时间内流过一个截面A的流体体积V，称为体积流量，简称流量，以q表示。1）能简要描述空气的物理性质。2）能简要描述液体的物理性质。3）能说出液气压传动基本参数的定义及标准单位。4）能运用流体传动基本理论选择正确的公式进行参数计算。

学习目标二、学习目标1.空气的物理性质气压传动中的传动介质主要来源是空气，自然界中的空气是一种混合物，它主要有氮气、氧气、水蒸气、其他微量气体和一些杂质（如尘埃、其他固体粒子）等组成。氧气水蒸气氮气其它微量气体杂质空气的组成三、基本知识1.空气的物理性质（1）空气的湿度1）湿度：湿空气中所含水分的程度2）湿度的表示方法：绝对湿度和相对湿度3）绝对湿度x是指每立方米湿空气中所含水蒸气的质量，用公式表示为：冬季空气干燥，夏季空气湿润。这说明湿度与温度有关，温度升高湿度增大。4）相对湿度φ是指在某温度和总压力不变的条件下，其绝对湿度x和饱和绝对湿度xb（饱和湿空气的绝对湿度）之比，用公式表示为：三、基本知识1.空气的物理性质（2）空气的可压缩性由于空气分子间的距离大，分子间的内聚力小，体积容易变化，因此与液体相比，空气具有明显的可压缩性。随着温度和压力的变化，空气的体积会发生显著的变化。三、基本知识1.空气的物理性质（3）空气质量标准压缩空气中三种主要的污染物是固体颗粒、水和油。它们之间会相互影响（如，固体颗粒会使水和油滴聚集成更大的颗粒，油和水会形成乳状物），且有时会在压缩空气系统的管道中沉淀和凝结（如油蒸气或水蒸气）。其他污染物（包括有机微生物和气态污染物）也需要考虑。三、基本知识2.液体的物理性质（1）液体的密度单位体积液体的质量称为液体的密度，一般以kg/m3表示。液体的密度随压力升高而增大，随温度升高而减小。但是，由于压力和温度的变化对密度的影响都很小，因此一般情况下液体的密度可视为常数，一般液压油的密度为850～950kg/m3。三、基本知识2.液体的物理性质（2）液体的黏性当液体在外力下流动时，由于液体分子间的吸引力而产生阻碍液体运动的内摩擦力，这种现象称为液体的黏性。需要注意的是，静止的液体不呈现黏性，液体只有在流动情况下才显示出黏性。黏性的大小可以用黏度来表示，常用的黏度有动力黏度、运动黏度和相对黏度三种。液体的黏度对温度的变化十分敏感，当温度升高时，黏度降低。一般液压元件都推荐了液压油的黏度和油温工作范围，如，齿轮泵液压油的油温工作范围是-15～80℃，推荐的液压油黏度范围是10～300mm2/s。三、基本知识2.液体的物理性质（3）液体的压缩性液压系统在一般的压力和温度条件下，液体的压缩性可以忽略不计，但在液压元件或系统动态分析时，则必须考虑液压油的压缩性。三、基本知识3.气液压传动基本参数衡量气压传动、液压传动系统和元件的性能状况的基本物理量为压力和流量。起吊重物时，机器轰鸣声给车打气时，越打越用力感受压力……三、基本知识3.气液压传动基本参数感受流量……水流动时，从高向低，随阀门加大流出量越大三、基本知识3.气液压传动基本参数任务资讯压力是指流体单位面积上所受的法向力压力是什么单位：N/m2或Pa单位换算：1N/m2=1Pa=10-6MPa三、基本知识3.气液压传动基本参数任务资讯压力的表示方法压力有绝对压力、相对压力二种表示方法绝对压力以绝对真空为基准相对压力以绝对真空为基准我的身高1.7m我的身高比他高0.05m相对压力=绝对压力-标准大气压（或环境大气压）真空度=标准大气压（或环境大气压）-绝对压力三、基本知识3.气液压传动基本参数任务资讯流量是什么流量是指单位时间内通过通流截面的流体的体积，也就是体积流量。流量单位：m3/s，L/minmL/s三、基本知识3.气液压传动基本参数任务资讯流量与流速关系式中v—液体在管道中的平均流速，单位为m/s；

q—液体的流量，单位为m3/s；

A—液体有效作用面积，单位为m

2。三、基本知识

（一）操作过程四、能力训练液压缸是液压系统控制的终端，是控制对象，其相关参数的计算是液压系统控制选型设计的重点。例图A2-1-2所示为液压缸在负载作用下推出物体。液压缸无杆腔输入油液，活塞在油液压力的作用下推动活塞杆外伸。液压缸缸筒内径D=90mm。若输入液压缸无杆腔的液体流量q1=30L/min，液压缸活塞杆伸出承受的负载力F=40000N。求液压缸活塞杆伸出的运动速度v，以及液压缸无杆腔压力p。

（一）操作过程四、能力训练解：液压缸缸筒的断面面积A为由于液体的压缩性非常小，可看作不可压缩。因此，活塞杆外伸运动速度就是无杆腔任一过流断面Ⅰ—Ⅰ面积上液体的平均流速。则，活塞杆外伸运动时，Ⅰ—Ⅰ过流断面面积上流过的平均流量q2为

（一）操作过程四、能力训练根据不可压缩液体的连续性，输入液压缸的流量q1应等于Ⅰ—Ⅰ过流断面面积上流过的平均流量q2，即q1=q2=Av因此，液压缸活塞杆外伸的运动速度v为

（一）操作过程四、能力训练问题情境一现有某液压缸d1=100mm，d2=70mm，系统压力p=6MPa，机械效率为η=0.85，如图A2-1-3所示，请计算活塞杆伸出过程中的实际有效作用力F1和缩回过程中的实际有效作用力F2是多少？

（一）操作过程四、能力训练情境提示在实际应用中，由于液压系统中的泄漏、摩擦等不可避免的情况，会产生液压缸的压力损失，使液压缸活塞实际输出作用力小于按理论流量和活塞作用面积计算的理论作用力。一般在计算中引入机械