液压与气压传动课件(精华版)

1、“十一五”国家普通高等教育重点教材，普通高等工程教育机电规划教材液压与气动传动(第4版)湖北工业大学机电工程系陈总讲师，2011年2月，液压与气动传动(第3版)(杨树东、何存兴主编)，课件编写：陈，李毅，湖北工业大学，1。课程的性质和任务。课程3的基本要求。课程内容(理论教学和实验教学=56小时)4。教学大纲实施说明5。6小时的分配。教材和参考书总目录。引言第1章流体力学基础第2章液压动力部件第3章液压致动器第4章液压控制部件第5章液压辅助部件第6章液压基本回路第7章典型液压传动系统第8章液压伺服和电液比例控制技术第9章液压系统设计和计算第1章。液压与气动传动的研究对象2。液压和气压传动的工作

2、原理。液压和气动传动系统的组成。液压和气压传动的优缺点。液压和气压传动的应用和发展。液压与气动传动的研究对象液压与气动传动是一门研究以加压流体(压力油或压缩空气)为能量介质的各种机械的传动和自动控制的学科。液压传动和气动传动的传动和控制方法基本相同。它们都利用各种元件形成各种控制电路，然后由几个电路单元合成一个具有一定控制功能的传输系统来传递、转换和控制能量。液压传动中使用的工作介质是液压油或其他合成液体，气动传动中使用的工作介质是空气。由于这两种流体的性质不同，液压传动和气动传动各有特点。液压传动动力传递大，运动平稳，但由于液体粘度大，在流动过程中阻力损失大，不适合长距离传输和控制；然而，由

3、于空气的高压缩性和低工作压力(通常低于1.0兆帕)，气动传动的动力小，运动不如液压传动平稳，但空气粘度小，阻力小，速度快，传动过程响应灵敏，因此气动传动可用于远距离传动和控制。液压和气动传动的工作原理相似。用图0-1所示的液压千斤顶简要说明液压和气动传动的工作原理。从图0-1a可以看出，大缸9和大活塞8组合成一个提升液压缸。杠杆手柄1、小气缸2、小活塞3以及止回阀4和7构成手动液压泵。如果抬起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端的油腔容积增大，形成部分真空，单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；当手柄被用力压下时，小活塞向下移动，小活塞下腔中的压力上升，单向阀4关闭，单向阀7打开。下部腔室中

4、的油通过管道6输入到大气缸9的下部腔室中，迫使大活塞8向上移动并提升提升物体。当再次提起手柄吸油时，提升油缸下腔内的压力油会试图注入手动泵，但此时单向阀7会自动关闭，使油不会倒流，从而保证重物不会自行下落。通过连续地前后拉动手柄，可以将油连续地压入提升缸的下腔，从而可以逐渐提升重物。如果截止阀11打开，提升缸下腔的油通过管道10和阀门11流回油箱，大活塞在重物和自重的作用下向下移动，回到原来的位置。液压传动的工作原理，1。F因此，为了提升大活塞及其重负载W，必须在小活塞的下腔中产生等效压力P，也就是说，小活塞必须施加力F1，F1=pA1，因此存在P=F1/A1=W/A2或W/F1=A2/A1

5、(0-1)。从等式(0-1)可以看出，当负载W增加时，流体工作压力P相反，如果负载W小，流体压力非常低，并且F1也非常小。因此，建立了一个非常重要的基本概念，即在液压和气动传动中，工作压力取决于负载，但与流体的流入无关。2.运动关系。如果不考虑液体的压缩性和泄漏性以及缸体和油管的变形，从图0-1b可以看出，小活塞压出的油量必须等于大活塞上升后大缸的膨胀量。也就是说，从等式(0-2)中，A1h1=A2h2或H2/h1=a1/a2 (0-2)，可以看出，两个活塞的位移与两个活塞的面积成反比，并且A1h1/t=A2h2/t通过将a1h1=a2h2的两端除以活塞运动的时间t而获得，即v2/v1=a1/

6、a2 (0-3)从等式(0-3)可以看出，活塞的运动速度与活塞的作用面积成反比。Ah/t的物理含义是单位时间内流经某一横截面的液体体积，其横截面积为A，称为流量Q，即q=Av。因此，A1V1=A2V2 (0-4)如果进入气缸的流量Q已知，则活塞的移动速度为V=Q/A (0-5)。调节进入气缸的流量Q可以调节活塞的移动速度V，即液压和气动传输能量。另一个重要的基本概念可以从公式(0-5)中获得。也就是说，活塞的移动速度取决于进入液压(气动)缸(马达)的流量，与流体压力无关。3。幂关系，从公式(0-1)和公式(0-3)，我们可以得到F1v1=Wv2 (0-6)。公式(0-6)的左端是输入功率，右端

7、是输出功率，表示输入功率等于输出功率，没有损耗。从公式(0-6)中，我们还可以得到液压和气动传动中的功率P，可以用压力P和流量Q的乘积来表示。压力P和流量Q流体传动中两个最基本和最重要的参数相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积就是功率。从以上分析可以看出，液压传动和气动传动都是通过流体的压力能来传递动力的。三。液压和气动传动系统的组成。左图(动画)显示了机床工作台液压系统的工作原理图(慢慢向左移动)。活塞的移动速度由节流阀调节。节流阀开度大，进入液压缸的油增加，旋塞阀移动速度加快；当节流阀关闭时，进入液压缸的油减少，活塞的移动速度降低。液压泵输出的多余油需要通过溢流阀和回油管排回油箱。只有当

8、压力支管中的油压作用在溢流阀钢球上的力等于或略大于溢流阀弹簧的预紧力时，油才能将溢流阀钢球推回油箱。为了克服活塞上的各种阻力，液压缸必须产生足够大的推力，这是由液压缸中的油压产生的。要克服的阻力越大，液压缸中的油压越高；相反，压力越低。右图为一个能完成一些程序动作的气动系统的组成原理图，其中控制装置是由几个气动元件组成的气动逻辑电路。根据气缸活塞杆的起点和终点位置，通过行程开关传递信号，然后进行下一步动作，从而实现指定的自动工作循环。从上面的例子可以看出，液压气动传动系统主要由以下几个部分组成：(1)能量装置将机械能转化为流体的压力能，通常是最常见的液压泵或空气压缩机。(2)致动器将流体的压力

9、能转换成机械能的装置，通常指液压(气动)缸或液压(气动)马达。(3)控制和调节液体(气体)压力系统中流体的压力、流速和流向的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀等。(4)辅助装置是指上述三种类型以外的装置，如油箱、过滤器、分水空气过滤器、油雾发生器、蓄能器等。对保证液压(气)压力系统的可靠稳定运行起着重要作用。(5)传输介质是传输能量的流体，即液压油或压缩空气。液压和气压传动的优缺点。液压和气动传动、注塑机械、机床(全自动六角车床)、桥梁检查和维修机械、泄洪闸和大坝安装、巨型天线、A型板起重机械、气动传动应用、自动水和水果分选机、蒸汽汽车装配线的应用和发展。自动光盘取放装置、自动糖果包装机、自动汽车

10、清洗机、自动喷气织机、压烫机、液压和气压传动的发展，如果说帕斯卡在17世纪提出了静压传动的原理，而英国在18世纪制造了世界上第一台液压机，液压传动已经有200多年的历史。但由于当时没有成熟的液压传动技术和液压元件，所以没有得到广泛应用。随着科学技术的不断发展，各行各业对传输技术有了进一步的需求。特别是第二次世界大战期间，军队急需各种反应迅速、重量轻、功率大的武器装备，而液压传动技术正是在这方面具有优势，因此得到了迅速发展。在战后的50年里，液压传动技术迅速扩展到其他部门并得到广泛应用。目前，液压和气动传动在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高集成度、小型化和轻量化、集成化、柔性执

11、行机构等方面取得了很大进展。同时，由于它与微电子技术的密切合作，它可以在尽可能小的空间内传输尽可能多的功率并对其进行精确控制，这使得它在各行各业发挥着巨大的作用。第一章是流体力学基础，第一节是液压传动工作介质，第二节是流体静力学，第三节是流体动力学，第四节是稳态管流的压力损失计算，第五节是节流孔和间隙流，第六节是气蚀和液压冲击，第一节是液压传动工作介质，液压传动最常用的工作介质是液压油，此外还有乳化传动液和合成传动液等。这里只介绍常用液压传动工作介质的一些特性。1.液压传动工作介质的特性。密度每单位体积的液体质量称为液体密度。体积为v、质量为m的液体密度为，=，m，v。矿物油液压油的密度随温度

12、的升高而降低，随压力的升高而略有增加，但变化值很小，可视为定值。我国采用20时的密度作为油的标准密度，用 20表示。普通液压油和传统液压油的密度如下：液压传动是利用液体的静水压来传递动力，以油为工作介质。因此，有必要了解石油的类型和物理性质，研究石油的静力学、运动学和动力学。本章主要介绍这一方面。常用的工作介质密度、(kg/m)、3、一种压力为P0、体积为v0的液体，当压力增加 p时，如果体积减少V，则这种液体的压缩性可用体积压缩系数表示，即单位压力变化下的相对体积变化，=，-，-，1，p，液体体积压缩系数的倒数称为体积弹性模量k，简称体积模量。也就是k=1/。可压缩性，容器中的液体在外力作用

13、下就像弹簧一样弹簧刚度 h可以通过压力变化P=F/A和体积变化V=AL来计算，当液体承载面积A不变时，即，H，=，-，F，L，=，A K，-，V，2，液压传动工作介质，但当液压系统工作在静态(稳态)时，一般可以忽略不计。10，9，10，9，10，9，10，9，3，(1.4 2.0)，3.15，2.65，体积模量(20，大气压)，0，1.95，3。粘度，外力作用下的液体，静态液体不粘。当液体流动时，相邻液体层之间的内摩擦力Ft与液体层的接触面积A和液体层之间的速度梯度du/dy成比例，即Ft=A，du，-，dy，其中是比例常数，称为粘度系数或粘度。粘度是衡量液体粘度的标准。粘度称为动态粘度，其单

14、位为帕斯卡秒(Pa秒)。过去使用的单位是p(泊，达因秒/厘米)。液体的动态粘度与其密度之比成为运动粘度，即=/，单位为米/秒。以前使用的单位为秒、秒、秒。1Pa s=10厘泊。3，2，1m /s=10 St=10 cSt(厘沲)，=10 mm /s，2，4，6，6，2，即=，-，dy，然而，它经常被用来标记液体的粘度。液压传动工作介质的粘度除以40时运动粘度的中心值(单位为毫米/秒)。例如，某品牌的L-HL22普通液压油在40时的运动粘度中心值为22mm /s，2，2，液体的粘度随液体的压力和温度而变化。对于液压传动工作介质，粘度随着压力的增加而增加。在一般液压系统使用的压力范围内，增加的值很

15、小，可以忽略不计。如右图所示，粘度随着温度的升高而降低。这种变化率直接影响液压传动工作介质的使用，其重要性不亚于粘度本身。液压传动工作介质具有其他性质，如稳定性(热稳定性、氧化稳定性、水解稳定性、水解稳定性、剪切稳定性等)。)、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、相容性(对接触的金属、密封材料、涂层等的作用程度。)、导热性等。所有这些都对其选择和使用有重要影响。这些性能需要精炼矿物油2)良好的润滑性能。也就是说，在油润滑期间产生的油膜具有高强度以避免干摩擦。3)质地纯净，杂质少。它不应含有杂质，以免划伤表面。4)与金属和密封件的良好兼容性。它不应含有腐蚀性物质，以免腐蚀零件和密封件。5)对热、氧化、水解和剪切具有良好的稳定性。防止油在氧化和腐蚀金属表面后变成酸性。6