液壓及氣壓傳動--第0章 緒論

1、液壓與氣壓傳動廣東技術師范學院天河學院陳玉蓮消耗能量消耗能量?動力源動力源直接驅(qū)動直接驅(qū)動 任何工作機構一般主要由三部分組成任何工作機構一般主要由三部分組成原動機原動機傳動機構傳動機構工作機工作機工作機構運動的實現(xiàn)一、動力傳動的主要形式 液壓傳動液壓傳動液體傳動液體傳動氣體傳動氣體傳動 液力傳動液力傳動氣力傳動氣力傳動氣壓傳動氣壓傳動傳動傳動機械傳動機械傳動流體傳動流體傳動電氣傳動電氣傳動停止停止啟動啟動速度速度方向方向位置位置加速度加速度控制控制運動的控制運動的控制舉例舉例2 2液壓挖掘機液壓挖掘機本章要學習： 什么是液壓傳動？什么是液壓傳動？ 液壓傳動應用于哪些領域？液壓傳動應用于哪些領域

2、？ 液壓傳動的工作原理如何？液壓傳動的工作原理如何？ 液壓系統(tǒng)是如何組成的？液壓系統(tǒng)是如何組成的？ 液壓傳動有何特點？液壓傳動有何特點？ 液壓傳動的發(fā)展和方向。液壓傳動的發(fā)展和方向。緒論 液壓與氣壓傳動是研究以液壓與氣壓傳動是研究以有壓流體有壓流體為為能源介質(zhì)，來實現(xiàn)各種能源介質(zhì)，來實現(xiàn)各種機械的傳動和自動機械的傳動和自動控制控制的學科。的學科。一、液壓與氣壓傳動的研究對象一、液壓與氣壓傳動的研究對象壓力油或壓力油或壓縮空氣壓縮空氣 液壓傳動和氣壓傳動實現(xiàn)傳動和控制的方液壓傳動和氣壓傳動實現(xiàn)傳動和控制的方法是基本相同的：法是基本相同的： 利用利用各種元件各種元件組成所需要的組成所需要的各種控制

3、各種控制回路回路，再由若干回路，再由若干回路有機組合成有機組合成能完成一能完成一定控制功能的定控制功能的傳動系統(tǒng)傳動系統(tǒng)來進行來進行能量能量的傳遞、的傳遞、轉(zhuǎn)換與控制。轉(zhuǎn)換與控制。u液壓與氣壓傳動在液壓與氣壓傳動在、以及以及等諸方面卻極為相似。等諸方面卻極為相似。u液壓系統(tǒng)以液壓系統(tǒng)以，傳遞動力大，不宜做，傳遞動力大，不宜做遠距離傳動與控制。遠距離傳動與控制。u氣動系統(tǒng)以氣動系統(tǒng)以，傳遞動力小，能用于遠，傳遞動力小，能用于遠距離傳動與控制。距離傳動與控制。u兩種工作介質(zhì)的不同點：兩種工作介質(zhì)的不同點：液壓千斤頂是如何工作的液壓千斤頂是如何工作的 1油箱油箱 2吸油閥吸油閥 3壓油閥壓油閥4小缸

4、小缸 5手柄手柄 6負載（重物）負載（重物）7大缸大缸 8截止閥（放油螺塞）截止閥（放油螺塞） 當向上提當向上提使使內(nèi)的活內(nèi)的活塞上移時，小缸下腔因容積增大塞上移時，小缸下腔因容積增大而產(chǎn)生真空，油液從而產(chǎn)生真空，油液從通過通過被吸入并充滿被吸入并充滿容積。容積。當按壓手柄使小缸活塞下移時，當按壓手柄使小缸活塞下移時，則剛被吸入的油液通過則剛被吸入的油液通過輸?shù)捷數(shù)降南虑?，油液被壓縮，的下腔，油液被壓縮，壓力立即升高，當油液的壓力升壓力立即升高，當油液的壓力升高到能克服作用在大活塞上的負高到能克服作用在大活塞上的負載（載（）所需的壓力值時，）所需的壓力值時，。此時此時是關閉的。是關閉的。 為將

5、重物從舉高的位置放下，為將重物從舉高的位置放下，系統(tǒng)中專門設置了系統(tǒng)中專門設置了（） 。二、液壓與氣壓傳動的工作原理二、液壓與氣壓傳動的工作原理液壓千斤頂液壓千斤頂1、力比關系、力比關系 設大、小活塞的面積為設大、小活塞的面積為、，當作用在大活塞上的負載和，當作用在大活塞上的負載和作用在小活塞上的作用力為作用在小活塞上的作用力為和和時，依時，依帕斯卡原理帕斯卡原理，大、小，大、小活塞下腔以及連接導管構成的密閉容積內(nèi)的油液具有相等的壓活塞下腔以及連接導管構成的密閉容積內(nèi)的油液具有相等的壓力值，設為力值，設為 ，如略去活塞運動時的摩擦阻力，則有：，如略去活塞運動時的摩擦阻力，則有：11222AFA

6、FAGp2、運動關系、運動關系 設大、小活塞移動的速度為設大、小活塞移動的速度為v2和和v1，則在不考慮泄漏情況下，則在不考慮泄漏情況下穩(wěn)定工作時，有：穩(wěn)定工作時，有：qAvAv221122112AqAAvv式中：式中： q q流量，定義為單位時間內(nèi)輸出（或輸入）的體積流量，定義為單位時間內(nèi)輸出（或輸入）的體積活塞的運動速度和活塞的作用面積成反比 3、功率關系、功率關系使大活塞上的負載上升所需的功率為：使大活塞上的負載上升所需的功率為：pqAqpAvFP2222式中，式中，p的單位為的單位為Pa，q的單位為的單位為m3/s，則，則P的單位為的單位為W液壓系統(tǒng)的壓力液壓系統(tǒng)的壓力p和流量和流量q

7、之積就是功率，稱為之積就是功率，稱為。和和是流體傳動中最基本、最重要的兩是流體傳動中最基本、最重要的兩個參數(shù)，它們相當于機械傳動中的力和速度個參數(shù)，它們相當于機械傳動中的力和速度流體傳動的流體傳動的是以是以 由此可見，液壓千斤頂是簡單的液壓傳動裝置。由此可見，液壓千斤頂是簡單的液壓傳動裝置。分析液壓千斤頂?shù)墓ぷ鬟^程，分析液壓千斤頂?shù)墓ぷ鬟^程，可知液壓傳動是依靠可知液壓傳動是依靠液體在密封容積變化中的液體在密封容積變化中的壓力能壓力能實現(xiàn)運動和動力傳實現(xiàn)運動和動力傳遞的。遞的。 液壓傳動裝置本質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它先液壓傳動裝置本質(zhì)上是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它先將將機械能機械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的轉(zhuǎn)

8、換為便于輸送的液壓能液壓能，后又將液壓能，后又將液壓能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為機械能機械能做功。做功。 三、液壓與氣壓傳三、液壓與氣壓傳 動系統(tǒng)的組成動系統(tǒng)的組成 以磨床工作臺運以磨床工作臺運動的工作原理為例。動的工作原理為例。 NoImage將將壓力能壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)變?yōu)闄C械能機械能，一般指作直，一般指作直 線運動的液（氣）壓缸或做回轉(zhuǎn)運動線運動的液（氣）壓缸或做回轉(zhuǎn)運動 的液（氣）壓馬達。的液（氣）壓馬達?？刂瓶刂坪秃驼{(diào)節(jié)調(diào)節(jié)系統(tǒng)中流體的系統(tǒng)中流體的壓力、壓力、 流量和方向流量和方向，各種閥。，各種閥。液壓系統(tǒng)中的其他裝置。液壓系統(tǒng)中的其他裝置。傳遞動力的媒介傳遞動力的媒介, ,液壓油或壓縮空氣。液壓油

9、或壓縮空氣。把把機械能機械能轉(zhuǎn)換成流體轉(zhuǎn)換成流體壓力能壓力能，一般最，一般最 常見的是液壓泵或空氣壓縮機。常見的是液壓泵或空氣壓縮機。組成部分組成部分液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的表示方法：液壓與氣壓傳動系統(tǒng)的表示方法： 半結(jié)構式的工作原理圖半結(jié)構式的工作原理圖圖形符號的工作原理圖圖形符號的工作原理圖液壓傳動系統(tǒng)的原理圖液壓傳動系統(tǒng)的原理圖1. 半結(jié)構式原理圖：半結(jié)構式原理圖： 特點：直觀性強，容易理解，但繪制麻煩。特點：直觀性強，容易理解，但繪制麻煩。2. 職能符號式：職能符號式：職能符號是僅表示元件的職能，不職能符號是僅表示元件的職能，不體現(xiàn)元件的結(jié)構的一種符號。體現(xiàn)元件的結(jié)構的一種符號。 特點：繪

10、制方便。特點：繪制方便。 由由GB/786.1-1993規(guī)定的規(guī)定的圖形符號為液壓元件圖形符號為液壓元件標準標準職能符號職能符號。 以此符號所標示的液壓系以此符號所標示的液壓系統(tǒng)圖為統(tǒng)圖為液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖。 在液壓系統(tǒng)原理圖中，職在液壓系統(tǒng)原理圖中，職能符號只表示液壓元件的能符號只表示液壓元件的種類種類，不表示元件的實際，不表示元件的實際安裝位置，即性能種類。安裝位置，即性能種類。 對于具有特殊性能的非標對于具有特殊性能的非標準液壓元件準液壓元件,允許用半結(jié)構允許用半結(jié)構圖表示其結(jié)構特征。圖表示其結(jié)構特征。幾點說明：幾點說明：1.1.液壓傳動的主要優(yōu)點：液壓傳動的主要優(yōu)點： 1 1

11、）能夠方便地實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍大，）能夠方便地實現(xiàn)無級調(diào)速，調(diào)速范圍大， 可達可達100100：1 1到到20002000：1 1。 （機械零件中的皮帶輪調(diào)速（機械零件中的皮帶輪調(diào)速77：1 1，齒輪調(diào)速，齒輪調(diào)速44：1 1）2 2）能傳遞較大的力或轉(zhuǎn)矩，體積小，重量輕。）能傳遞較大的力或轉(zhuǎn)矩，體積小，重量輕。 ( (液壓馬達的重量只有同功率電動機重量的液壓馬達的重量只有同功率電動機重量的10%10%到到20%);20%);3 3）控制與調(diào)節(jié)方便，易于實現(xiàn)自動化，易于實現(xiàn)）控制與調(diào)節(jié)方便，易于實現(xiàn)自動化，易于實現(xiàn) 過載保護（壓力控制保護）。過載保護（壓力控制保護）。 4 4）已實現(xiàn)標準化

12、、系列化和通用化。）已實現(xiàn)標準化、系列化和通用化。5 5）實現(xiàn)直線運動運動遠比機械傳動簡單。）實現(xiàn)直線運動運動遠比機械傳動簡單。四、四、 液壓與氣壓傳動傳動的優(yōu)缺點液壓與氣壓傳動傳動的優(yōu)缺點2.2.液壓傳動的主要缺點：液壓傳動的主要缺點： 1）液壓傳動在工作過程中常有）液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失較多的能量損失（摩擦損（摩擦損 失、泄漏損失等。失、泄漏損失等。2）不能嚴格保證傳動比（因為泄漏和液體會壓縮）。）不能嚴格保證傳動比（因為泄漏和液體會壓縮）。3）液壓傳動）液壓傳動對油溫變化比較敏感對油溫變化比較敏感，它的，它的工作穩(wěn)定性很易工作穩(wěn)定性很易受到溫度的影響受到溫度的影響，因此它

13、不宜在很高或很低的溫度條件，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。下工作。4）為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，）為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的因此它的造價較貴造價較貴，而且，而且對工作介質(zhì)的污染比較敏感對工作介質(zhì)的污染比較敏感。5）液壓傳動）液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出原因出現(xiàn)故障時不易找出原因。1）空氣在大氣中取之不竭空氣在大氣中取之不竭，用過的空氣可直接排放到，用過的空氣可直接排放到大氣中不會污染環(huán)境。大氣中不會污染環(huán)境。3.3.氣壓傳動的優(yōu)點：氣壓傳動的優(yōu)點：2）空氣的粘性很小空氣的粘性很小，在管路中的壓力損失較小，因此，在管路中的壓力損失較小，因此

14、壓縮空氣便于集中供應（空壓站）和遠距離輸送。壓縮空氣便于集中供應（空壓站）和遠距離輸送。3）因）因壓縮空氣的工作壓力較低壓縮空氣的工作壓力較低（一般為（一般為0.30.8MPa），因此對氣動元件的材料和制造精度），因此對氣動元件的材料和制造精度上的要求較低。上的要求較低。4）氣動系統(tǒng)維護簡單氣動系統(tǒng)維護簡單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補充、更換等問題。變質(zhì)、補充、更換等問題。5）可以根據(jù)不同的場合，采用相應材料，使元件能夠）可以根據(jù)不同的場合，采用相應材料，使元件能夠在惡劣的環(huán)境（強振動、強沖擊、強腐蝕等和強輻在惡劣的環(huán)境（強振動、強沖擊、強腐蝕等和強輻射）下

15、進行工作。射）下進行工作。1）氣壓傳動裝置的信號傳遞速度限制在聲速（約）氣壓傳動裝置的信號傳遞速度限制在聲速（約340m/s）范圍內(nèi)，所以）范圍內(nèi)，所以不宜用于信號傳遞速度要求不宜用于信號傳遞速度要求十分高的復雜線路中十分高的復雜線路中。2）空氣的壓縮性較大，因此在動作的響應能力、工作）空氣的壓縮性較大，因此在動作的響應能力、工作速度的速度的平穩(wěn)性方面較差平穩(wěn)性方面較差。3）氣動傳動）氣動傳動輸出力較小，且傳動效率低輸出力較小，且傳動效率低。4.4.氣壓傳動的缺點：氣壓傳動的缺點：五、液壓與氣壓傳動的應用五、液壓與氣壓傳動的應用液壓與氣壓傳動在各類機械中的應用液壓與氣壓傳動在各類機械中的應用行

16、業(yè)名稱行業(yè)名稱應用舉例應用舉例工程機械工程機械挖掘機、裝載機、推土機、叉車、壓路機挖掘機、裝載機、推土機、叉車、壓路機礦山機械礦山機械鑿石機、開掘機、提升機、液壓支架鑿石機、開掘機、提升機、液壓支架建筑機械建筑機械打樁機、液壓千斤頂、平地機打樁機、液壓千斤頂、平地機冶金機械冶金機械軋鋼機、壓力機、步進加熱爐軋鋼機、壓力機、步進加熱爐鍛壓機械鍛壓機械壓力機、模鍛機、空氣錘壓力機、模鍛機、空氣錘機械制造機械制造組合機床、沖床、自動線、氣動扳手組合機床、沖床、自動線、氣動扳手輕工機械輕工機械打包機、注塑機、造紙機打包機、注塑機、造紙機灌裝機械灌裝機械食品包裝機、真空鍍膜機、化肥包裝機食品包裝機、真空

17、鍍膜機、化肥包裝機汽車工業(yè)汽車工業(yè)高空作業(yè)、汽車起重機、自卸式汽車高空作業(yè)、汽車起重機、自卸式汽車鑄造機械鑄造機械砂型壓實機、加料機、壓鑄機砂型壓實機、加料機、壓鑄機紡織機械紡織機械織布機、拋砂機、印染機織布機、拋砂機、印染機工業(yè)各部門使用液壓傳動的出發(fā)點不盡相同。工業(yè)各部門使用液壓傳動的出發(fā)點不盡相同。u利用它們利用它們，如工程機械、壓力機械和航空工，如工程機械、壓力機械和航空工業(yè)采用液壓傳動的主要原因是取其結(jié)構簡單、體積小、重量輕，輸業(yè)采用液壓傳動的主要原因是取其結(jié)構簡單、體積小、重量輕，輸出功率大；出功率大；u利用它們利用它們，如機床上采用液壓傳動是取其能，如機床上采用液壓傳動是取其能在工作過程中實現(xiàn)無級變速，易于實現(xiàn)頻繁的換向，易于實現(xiàn)自動在工作過程中實現(xiàn)無級變速，易于實現(xiàn)頻繁的換向，易于實現(xiàn)自動化；化；u在采礦、鋼鐵和化工等部門采用氣壓傳動是在采礦、鋼鐵和化工等部門采用氣壓傳動是；等等。；等等。u不同精度要求的主機也會選用不同控制型式的液壓或氣壓傳動。不同精度要求的主機也會選用不同控制型式的液壓或氣壓傳動?？傊傊簭乃{天到水下，軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)，：從藍天到水下，軍用到民用，從重工業(yè)到