液壓與氣壓傳動(總綱)

1、課程的任務(wù) ：w液壓元件的基本理論；w對液壓元件的選擇和應(yīng)用；w液壓回路的分析與設(shè)計(jì)；w了解一般氣動元件的原理、功用及氣動系統(tǒng)的組成和應(yīng)用。 機(jī)械傳動、電氣傳動和流體傳動機(jī)構(gòu)。 機(jī)械傳動機(jī)械傳動：齒輪、鏈、帶傳動，以及桿機(jī)構(gòu)等。電氣傳動：電氣傳動：電磁感應(yīng)、交流電機(jī)變頻器等。流體傳動流體傳動液體傳動液體傳動氣壓傳動氣壓傳動液壓傳動：液體的壓力能液力傳動：液體的動能氣體的壓力能機(jī)器機(jī)器原動機(jī) 傳動機(jī)構(gòu)：工作機(jī)推土機(jī)液壓傳動設(shè)備：油壓機(jī)液壓傳動裝置：汽車吊手動液壓千斤頂液壓傳動原理氣壓傳動：是以壓縮空氣為工作介質(zhì)，利是以壓縮空氣為工作介質(zhì)，利用其壓力能進(jìn)行能用其壓力能進(jìn)行能 量傳遞的傳動方式量傳遞

2、的傳動方式。 液壓傳動：是以液體為工作介質(zhì)是以液體為工作介質(zhì),利用液利用液體的壓力能進(jìn)行能量傳遞的一種傳動方式。體的壓力能進(jìn)行能量傳遞的一種傳動方式。液壓與氣壓系統(tǒng)的組成液壓與氣壓系統(tǒng)的組成w 介質(zhì)：液壓油或壓縮空氣，傳遞動力的介質(zhì)、運(yùn)動件間的潤滑劑、散熱w 動力元件：液壓泵或氣源裝置，其功能是將原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能，為系統(tǒng)提供動力w 執(zhí)行元件：液壓缸（或氣缸）、液壓馬達(dá)（或氣馬達(dá)），功能是將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，輸出力和速度（或轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速），以帶動負(fù)載進(jìn)行直線運(yùn)動或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動w 控制元件：壓力、流量和方向控制閥，作用是控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中流體的壓力、流量和流動方向，以保證執(zhí)行元

3、件達(dá)到所要求的輸出力（或力矩）、運(yùn)動速度和運(yùn)動方向w 輔助元件：保證系統(tǒng)正常工作所需要的輔助裝置，包括管道、管接頭、油箱或儲氣罐、過濾器和壓力計(jì) 液壓工作介質(zhì)物理性質(zhì)1、密度：2、可壓縮性和膨脹性3、粘度及其表示方法常用的粘度有三種不同單位：（1）動力粘度（2）運(yùn)動粘度（3）相對粘度 液壓工作介質(zhì)的力學(xué)性質(zhì)液壓工作介質(zhì)的力學(xué)性質(zhì) 液體壓力液體壓力 靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力。 液體靜壓力有兩個重要特性: （1）液體靜壓力垂直于承壓面 （2）靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)所受到的壓力在各個方向上都相等。壓力的表示方法壓力的表示方法 相對壓力：以大氣壓力為基準(zhǔn)所表示的壓力。絕對壓力：以絕對真空作

4、為基準(zhǔn)進(jìn)行度量的壓力。真空度 連續(xù)性方程連續(xù)性方程 則 v1A1 = v 2A2 或 q = vA = 常數(shù) 結(jié)論：液體在管道中流動時，流過各個斷面的流量是相等的，因而流速和過流斷面A成反比。 運(yùn)動速度取決于流量，而與流體的壓力無關(guān)。液體伯努利方程液體伯努利方程 whgvhgpgvhgp222222221111guhgpguhgp2222222111)()(12vvqtmvtIF 動量方程 壓力損失： 由于液體具有粘性，在管路中流動時又不可避免地存在著摩擦力，所以液體在流動過程中必然要損耗一部分能量。這部分能量損耗主要表現(xiàn)為壓力損失。 壓力損失有沿程損失和局部損失兩種。pCAqT1.液壓泵的工

5、作原理及性能參數(shù) 4.柱塞泵6.氣源裝置2.齒輪泵 3.葉片泵 5.常用液壓泵的性能液壓泵是靠密封工作腔的容積變化進(jìn)行工作的，容積變大時液壓泵是靠密封工作腔的容積變化進(jìn)行工作的，容積變大時吸油，容積變小時排油。吸油，容積變小時排油。 至系統(tǒng)至系統(tǒng)油箱油箱液壓泵工作的必需條件：液壓泵工作的必需條件： 液壓泵分類：液壓泵分類：定量泵定量泵變量泵變量泵 按按 排排 量量能否調(diào)節(jié)能否調(diào)節(jié)齒輪式齒輪式葉片式葉片式柱塞式柱塞式按結(jié)構(gòu)形式按結(jié)構(gòu)形式螺桿式螺桿式（1）必須有一個或多個周期性變化的封閉容積；（2）必須有配油機(jī)構(gòu)，即 封閉容積加大時吸油腔相通 封閉容積減小時排出壓油腔相通（3）吸、壓油腔要互相隔開

6、并具有良好密封性。單向定量泵單向定量泵單向變量泵單向變量泵雙向定量泵雙向定量泵雙向變量泵雙向變量泵液壓泵的圖形符號液壓泵的圖形符號 液壓泵的基本性能參數(shù)主要是指液壓泵的液壓泵的基本性能參數(shù)主要是指液壓泵的壓力壓力、排量排量、 流量流量、功率功率和和效率效率等。等。 2）額定壓力額定壓力：液壓泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)液壓泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。超過此壓力時過載。 1）工作壓力工作壓力：指泵實(shí)際工作時輸出的油液壓力值。指泵實(shí)際工作時輸出的油液壓力值。實(shí)際工作壓力取決于相應(yīng)外負(fù)載。 1. 壓力壓力 3）最高允許壓力最高允許壓力：液壓泵液壓泵在

7、短時間內(nèi)允許超載使用的極在短時間內(nèi)允許超載使用的極限壓力。限壓力。 4）吸入壓力吸入壓力：液壓泵液壓泵的吸入口處壓力。的吸入口處壓力。 4）額定流量額定流量 ：在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下泵輸出的流在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下泵輸出的流量。量。也是按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須保證的流量。nq 2）理論流量理論流量 ：無內(nèi)外泄漏時，無內(nèi)外泄漏時，單位時間單位時間內(nèi)泵排出液內(nèi)泵排出液體的體積體的體積。 即 。Vnqttq2、排量和流量、排量和流量 1）排量排量V V ：是泵是泵主軸主軸每轉(zhuǎn)一周每轉(zhuǎn)一周所排出液體體積的理論值所排出液體體積的理論值。排量常用單位為排量常用單位為m3/r 或或 mL/r。V 5）瞬時流量瞬時

8、流量 ：泵在某一瞬時的理論（幾何）流量。泵在某一瞬時的理論（幾何）流量。 niq 3）實(shí)際流量實(shí)際流量 ：泵工作時實(shí)際輸出的流量泵工作時實(shí)際輸出的流量。 qqqqt流量常用單位為流量常用單位為m3/s 或或 L/min。ttttnTTpqP23. 功率功率 1）理論功率理論功率 ：tPtqp 液壓泵的壓力和理論流量。 式中： 液壓泵的理論轉(zhuǎn) 矩(N.m)和轉(zhuǎn)速(r/min)。 tTn3）（實(shí)際）輸出功率輸出功率 ：oP2）(實(shí)際)輸入功率輸入功率 ：iPnTTPi2泵實(shí)際輸入扭矩TpqPo泵出口與進(jìn)口壓力差p4、效率、效率3)總效率總效率 ：是泵輸出功率與輸入功率之比。ppmpvittttio

9、pPPqqnTpqqqnTpqPP22itttpmPPnTnTTT222)機(jī)械效率機(jī)械效率 ：泵所需要的理論轉(zhuǎn)矩Tt與實(shí)際轉(zhuǎn)矩T的比值稱為機(jī)械效率。pmVnqqqqqqqqttttpv11pv1）容積效率）容積效率 ：泵的實(shí)際流量與理論流量之比。 1泵體;2 主動齒輪;3 從動齒輪 葉片泵葉片泵工作原理工作原理 雙作用葉片泵單作用葉片泵工作原理單作用葉片泵工作原理 外反饋限壓式變量葉片泵外反饋限壓式變量葉片泵 內(nèi)反饋限壓式變量葉片泵葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：葉片泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：存在困油現(xiàn)象，轉(zhuǎn)子承受徑向液壓力 ，葉片沿旋轉(zhuǎn)方向向后傾斜。排量和流量計(jì)算 1、徑向柱塞泵的工作原理、徑向柱塞泵的工作原理軸向柱

10、塞泵工作原理工作原理 滑靴的靜壓支撐結(jié)構(gòu)滑靴的靜壓支撐結(jié)構(gòu) （斜盤斜盤） 端面間隙的自動補(bǔ)償端面間隙的自動補(bǔ)償 斜盤1柱塞2缸體3配油盤4 以此機(jī)構(gòu)代替上圖變量泵手動變量機(jī)構(gòu)，就成為恒功率變量泵。圖中滑閥5和活塞6則形成一個液壓伺服機(jī)構(gòu)。 斜軸式泵柱 液壓與氣壓傳動的執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動的執(zhí)行元件馬達(dá)和缸能量轉(zhuǎn)換壓力能壓力能機(jī)械能機(jī)械能由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材質(zhì)要求和密封條件的不同，兩種介質(zhì)由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材質(zhì)要求和密封條件的不同，兩種介質(zhì)的缸和馬達(dá)不能互換使用。的缸和馬達(dá)不能互換使用。按使用的介質(zhì)液壓缸、液壓馬達(dá)氣缸、氣馬達(dá)常用于需要獲得較大輸出力和扭矩的場合常用于需要獲得較小輸出力和扭矩的場合（壓

11、力油）（壓縮空氣）第一節(jié)、缸的分類和特點(diǎn)第一節(jié)、缸的分類和特點(diǎn)缸缸將壓力能轉(zhuǎn)換成往復(fù)直線（擺動）運(yùn)動機(jī)械能的裝置。按照結(jié)構(gòu)形式活塞式活塞式柱塞式柱塞式擺動式擺動式單作用單作用雙作用雙作用按照作用方式雙桿活塞缸的速度、推力計(jì)算：qp12p1A23 4357-防塵圈 8-活塞桿 1098（b）圖 4-6（a）單活塞桿式液壓缸基本結(jié)構(gòu) 1-端蓋 2-缸筒 3-支撐環(huán) 4、9、10-密封圈 5-活塞 6-導(dǎo)向套B67活塞缸符號12345 687圖 4-10 (a) 柱 塞 式 液 壓 缸(b) 圖 形 符 號5、 6-密 封 壓 緊 裝 置 7-防 塵 圈 8-泄 油 口1-缸 體 2-柱 塞 3-導(dǎo)

12、 向 套 4-密 封 裝 置柱塞缸符號圖形符號：液壓擺動缸液壓擺動缸增速缸圖 4-12 增 速 缸 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖1-柱 塞 2-活 塞 3-缸 筒IIII1II32acb增壓缸（增壓器）1p2p4、齒條活塞缸 控制閥的分類 1、按用途分 方向控制閥（如單向閥、換向閥）； 壓力控制閥（如溢流閥、減壓閥、順序閥） 流量控制閥（如節(jié)流閥、調(diào)速閥）。 液壓與氣壓傳動控制元件 2 2、按控制方式分、按控制方式分 開關(guān)或定值閥； 比例控制閥； 伺服控制閥； 電液數(shù)字控制閥。 3 3、 按結(jié)構(gòu)形式分按結(jié)構(gòu)形式分 滑閥； 錐閥； 球閥； 轉(zhuǎn)閥； 噴嘴擋板閥； 射流管閥。4、 按安裝連接形式分按安裝連接形

13、式分（1）螺紋連接 （2）法蘭連接 (3) 板式連接 (4)疊加式連接 (5)插裝式連接（6）集成塊式連接圖510 單向閥的工作原理和圖形符號 (a)工作原理圖，(b)詳細(xì)符號，(c)簡化符號液控單向閥符號液控單向閥符號 A B K w 單向閥 換向閥換向閥 換向閥的類型有 按閥的結(jié)構(gòu)形式：滑閥式、轉(zhuǎn)閥式、球閥式、錐閥式。 按閥的操縱方式：手動式、機(jī)動式、電磁式、液動式、 電液動式、氣動式。 按閥的工作位置數(shù)和控制的通道數(shù)：二位二通閥、二 位三通閥、二位四通閥、三位四通閥、三位五通閥等。 OP A B P T B A 溢流閥的主要用途：溢流閥的主要用途： (1）調(diào)壓和穩(wěn)壓。調(diào)壓和穩(wěn)壓。 (2）

14、限壓。限壓。 在系統(tǒng)中控制介質(zhì)壓力高低的閥稱之為壓力控制閥。這類閥的共同點(diǎn)主要是利用在閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理來工作的。一、一、 溢流閥溢流閥 (3）背壓。背壓。根據(jù)“并聯(lián)溢流式壓力負(fù)反饋”原理設(shè)計(jì)而成的液壓閥稱為溢流閥。溢流閥的特征是：閥與負(fù)載相并聯(lián)，溢流閥的特征是：閥與負(fù)載相并聯(lián)，溢流口接回油箱，采用進(jìn)口壓力負(fù)反饋。溢流口接回油箱，采用進(jìn)口壓力負(fù)反饋。 溢流閥結(jié)構(gòu)和工作原理 直動式溢流閥 。 pxApT圖形符號圖形符號開啟狀態(tài)開啟狀態(tài)關(guān)閉狀態(tài)關(guān)閉狀態(tài)先導(dǎo)式溢流閥先導(dǎo)式溢流閥w 根據(jù)“串聯(lián)減壓式壓力負(fù)反饋”原理設(shè)計(jì)而成的液壓閥稱為減壓閥。減壓閥主要用于降低并穩(wěn)定系統(tǒng)中某一支減壓閥主

15、要用于降低并穩(wěn)定系統(tǒng)中某一支路的油液壓力路的油液壓力，常用于夾緊、控制、潤滑等油路中。w 減壓閥的特征是：閥與負(fù)載相串聯(lián)，調(diào)壓彈簧腔有外接閥與負(fù)載相串聯(lián)，調(diào)壓彈簧腔有外接泄油口，泄油口，采用出口出口壓力負(fù)反饋。二、二、 減壓閥減壓閥分類： 按調(diào)節(jié)要求：可分為定值定值減壓閥、定差定差減壓閥。 按工作原理：可分為直動直動式和先導(dǎo)式先導(dǎo)式。 y1、 定值式定值式減壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理減壓閥的結(jié)構(gòu)和工作原理直動式直動式 減壓閥減壓閥先導(dǎo)式先導(dǎo)式 減壓閥減壓閥定值式減壓閥結(jié)構(gòu)及圖形符號 定差減壓閥 調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘順序閥結(jié)構(gòu)與工作原理順序閥結(jié)構(gòu)與工作原理直動式直動式1、結(jié)構(gòu)與工作原理、結(jié)構(gòu)與工作原理先導(dǎo)

16、式先導(dǎo)式順序閥的圖形符號順序閥的圖形符號流量控制閥 節(jié)流閥、調(diào)速閥和分流集流閥等。 w 節(jié)流閥的工作原理 1、調(diào)速閥的工作原理3、分流集流閥分流集流閥 用數(shù)字信息直接控制液壓閥稱為電液數(shù)字控制閥，簡稱數(shù)字閥。數(shù)字閥與電液伺服閥、電液比例閥相比，其結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，價廉，抗污染能力強(qiáng)，重復(fù)性好，工作穩(wěn)定可靠，功耗小。 目前常用的有增量數(shù)字閥和脈寬調(diào)制式數(shù)字閥。 1)增量式數(shù)字閥 工作原理：把普通液壓閥手調(diào)裝置（或者電磁鐵操作裝置）變成步進(jìn)電機(jī)調(diào)動裝置，即用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動液壓閥，便于計(jì)算機(jī)對電液系統(tǒng)控制，把步進(jìn)電機(jī)接受一個脈動，轉(zhuǎn)動一定的角度，通過凸輪或者絲桿換成直線位移量，從而推動閥心或者壓縮彈

17、簧，實(shí)現(xiàn)液壓閥對方向、流量和壓力控制，如圖5.49。 計(jì)算機(jī)發(fā)出信號后，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，通過滾絲杠轉(zhuǎn)化為軸向位移，帶動節(jié)流閥閥心移動，。 電液比例閥是一種按輸入的電氣信號連續(xù)地、按比例地電液比例閥是一種按輸入的電氣信號連續(xù)地、按比例地對油液的壓力、流量或方向進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制的閥。與手動調(diào)對油液的壓力、流量或方向進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制的閥。與手動調(diào)節(jié)的普通液壓閥相比，電液比例控制閥能夠提高液壓系統(tǒng)參節(jié)的普通液壓閥相比，電液比例控制閥能夠提高液壓系統(tǒng)參數(shù)的控制水平；與電液伺服閥相比，電液比例控制閥在某些數(shù)的控制水平；與電液伺服閥相比，電液比例控制閥在某些性能方向稍差一些，但它結(jié)構(gòu)簡單、成本低，所以它廣泛應(yīng)性能方向稍差一些，但它結(jié)構(gòu)簡單、成本低，所以它廣泛應(yīng)用于要求對液壓參數(shù)進(jìn)行連續(xù)控制或程序控制，但對控制精用于要求對液壓參數(shù)進(jìn)行連續(xù)控制或程序控制，但對控制精度和動態(tài)特性要求不太高的液壓系統(tǒng)中。度和動態(tài)特性要求不太高的液壓系統(tǒng)中。 電液比例控制閥的構(gòu)成，從原理上講相當(dāng)于在普通液壓閥電液比例控制閥的構(gòu)成，從原理上講相當(dāng)于在普通液壓閥上，上， 裝上一個比例電磁鐵以代替原有的控制（驅(qū)動）部分。根裝上一個比例電磁鐵以代替原有的控制（驅(qū)動）部分。根據(jù)用途和據(jù)用途和 工作特點(diǎn)的不同，電液比例控制閥可以分為電液比例工作特