液壓與氣壓傳動(總綱)

1、課程的任務 ：w液壓元件的基本理論；w對液壓元件的選擇和應用；w液壓回路的分析與設計；w了解一般氣動元件的原理、功用及氣動系統(tǒng)的組成和應用。 機械傳動、電氣傳動和流體傳動機構。 機械傳動機械傳動：齒輪、鏈、帶傳動，以及桿機構等。電氣傳動：電氣傳動：電磁感應、交流電機變頻器等。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器機器原動機 傳動機構：工作機推土機液壓傳動設備：油壓機液壓傳動裝置：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，利是以壓縮空氣為工作介質，利用其壓力能進行能用其壓力能進行能 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是以液體為工作介質,利用液利用液體的壓力能進行能量傳遞的一種傳動方式。體的壓力能進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：液壓油或壓縮空氣，傳遞動力的介質、運動件間的潤滑劑、散熱w 動力元件：液壓泵或氣源裝置，其功能是將原動機輸入的機械能轉換成流體的壓力能，為系統(tǒng)提供動力w 執(zhí)行元件：液壓缸（或氣缸）、液壓馬達（或氣馬達），功能是將流體的壓力能轉換成機械能，輸出力和速度（或轉矩和轉速），以帶動負載進行直線運動或旋轉運動w 控制元件：壓力、流量和方向控制閥，作用是控制和調節(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、件達到所要求的輸出力（或力矩）、運動速度和運動方向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 液壓工作介質物理性質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）運動粘度（3）相對粘度 液壓工作介質的力學性質液壓工作介質的力學性質 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）靜止液體內任一點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：以大氣壓力為基準所表示的壓力。絕對壓力：以絕對真空作

4、為基準進行度量的壓力。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。 運動速度取決于流量，而與流體的壓力無關。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 量量能否調節(jié)能否調節(jié)齒輪式齒輪式葉片式葉片式柱塞式柱塞式按結構形式按結構形式螺桿式螺桿式（1）必須有一個或多個周期性變化的封閉容積；（2）必須有配油機構，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，按試驗標準規(guī)液壓泵在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定連續(xù)運轉的最高壓力定連續(xù)運轉的最高壓力。超過此壓力時過載。 1）工作壓力工作壓力：指泵實際工作時輸出的油液壓力值。指泵實際工作時輸出的油液壓力值。實際工作壓力取決于相應外負載。 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、短時間內允許超載使用的極在短時間內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 ：在額定轉速和額定壓力下泵輸出的流在額定轉速和額定壓力下泵輸出的流量。量。也是按試驗標準規(guī)定必須保證的流量。nq 2）理論流量理論流量 ：無內外泄漏時，無內外泄漏時，單位時間單位時間內泵排出液內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一周每轉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）實際流量實際流量 ：泵工作時實際輸出的流量泵工作時實際輸出的流量。 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 矩(N.m)和轉速(r/min)。 tTn3）（實際）輸出功率輸出功率 ：oP2）(實際)輸入功率輸入功率 ：iPnTTPi2泵實際輸入扭矩TpqPo泵出口與進口壓力差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)機械效率機械效率 ：泵所需要的理論轉矩Tt與實際轉矩T的比值稱為機械效率。pmVnqqqqqqqqttttpv11pv1）容積效率）容積效率 ：泵的實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 內反饋限壓式變量葉片泵葉片泵的結構特點：葉片泵的結構特點：存在困油現(xiàn)象，轉子承受徑向液壓力 ，葉片沿旋轉方向向后傾斜。排量和流量計算 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 滑靴的靜壓支撐結構滑靴的靜壓支撐結構 （斜盤斜盤） 端面間隙的自動補償端面間隙的自動補償 斜盤1柱塞2缸體3配油盤4 以此機構代替上圖變量泵手動變量機構，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構。 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)行元件馬達和缸能量轉換壓力能壓力能機械能機械能由于結構強度、材質要求和密封條件的不同，兩種介質由于結構強度、材質要求和密封條件的不同，兩種介質的缸和馬達不能互換使用。的缸和馬達不能互換使用。按使用的介質液壓缸、液壓馬達氣缸、氣馬達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)、缸的分類和特點第一節(jié)、缸的分類和特點缸缸將壓力能轉換成往復直線（擺動）運動機械能的裝置。按照結構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構 1-端蓋 2-缸筒 3-支撐環(huán) 4、9、10-密封圈 5-活塞 6-導向套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

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 構 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、 按結構形式分按結構形式分 滑閥； 錐閥； 球閥； 轉閥； 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 按閥的結構形式：滑閥式、轉閥式、球閥式、錐閥式。 按閥的操縱方式：手動式、機動式、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）調壓和穩(wěn)壓。調壓和穩(wěn)壓。 (2）

14、限壓。限壓。 在系統(tǒng)中控制介質壓力高低的閥稱之為壓力控制閥。這類閥的共同點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)溢流式壓力負反饋”原理設計而成的液壓閥稱為溢流閥。溢流閥的特征是：閥與負載相并聯(lián)，溢流閥的特征是：閥與負載相并聯(lián)，溢流口接回油箱，采用進口壓力負反饋。溢流口接回油箱，采用進口壓力負反饋。 溢流閥結構和工作原理 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)關閉狀態(tài)關閉狀態(tài)先導式溢流閥先導式溢流閥w 根據(jù)“串聯(lián)減壓式壓力負反饋”原理設計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：閥與負載相串聯(lián)，調壓彈簧腔有外接閥與負載相串聯(lián)，調壓彈簧腔有外接泄油口，泄油口，采用出口出口壓力負反饋。二、二、 減壓閥減壓閥分類： 按調節(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式先導式。 y1、 定值式定值式減壓閥的結構和工作原理減壓閥的結構和工作原理直動式直動式 減壓閥減壓閥先導式先導式 減壓閥減壓閥定值式減壓閥結構及圖形符號 定差減壓閥 調節(jié)螺釘調節(jié)螺釘順序閥結構與工作原理順序閥結構與工作原理直動式直動式1、結構與工作原理、結構與工作原理先導

16、式先導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、調速閥和分流集流閥等。 w 節(jié)流閥的工作原理 1、調速閥的工作原理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，其結構簡單，工藝性好，價廉，抗污染能力強，重復性好，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：把普通液壓閥手調裝置（或者電磁鐵操作裝置）變成步進電機調動裝置，即用步進電機驅動液壓閥，便于計算機對電液系統(tǒng)控制，把步進電機接受一個脈動，轉動一定的角度，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，實現(xiàn)液壓閥對方向、流量和壓力控制，如圖5.49。 計算機發(fā)出信號后，步進電機轉動，通過滾絲杠轉化為軸向位移，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、流量或方向進行遠距離控制的閥。與手動調對油液的壓力、流量或方向進行遠距離控制的閥。與手動調節(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，但它結構簡單、成本低，所以它廣泛應性能方向稍差一些，但它結構簡單、成本低，所以它廣泛應用于要求對液壓參數(shù)進行連續(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成，從原理上講相當于在普通液壓閥電液比例控制閥的構成，從原理上講相當于在普通液壓閥上，上， 裝上一個比例電磁鐵以代替原有的控制（驅動）部分。根裝上一個比例電磁鐵以代替原有的控制（驅動）部分。根據(jù)用途和據(jù)用途和 工作特點的不同，電液比例控制閥可以分為電液比例工作特