CH1-液壓與氣壓傳動(dòng)緒論課件

CH1緒論緒論液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理和組成液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)液壓與氣壓傳動(dòng)工作介質(zhì)液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理和組成用液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式稱為液體傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)：利用液體的壓力能來(lái)傳遞能量。液力傳動(dòng)：利用液體的動(dòng)能來(lái)傳遞能量。用氣體作為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式稱為氣壓傳動(dòng)。氣壓傳動(dòng)利用壓縮氣體的壓力能實(shí)現(xiàn)能量傳遞。典型液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理液壓千斤頂?shù)湫鸵簤簜鲃?dòng)系統(tǒng)的工作原理1—工作臺(tái)2—液壓缸3—活塞4—換向手柄5—換向閥6，8，16—回油管7—節(jié)流閥9—開(kāi)停手柄10—開(kāi)停閥11—壓力管12—壓力支管13—溢流閥14—鋼球15—彈簧17—液壓泵18—濾油器19—油箱機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理圖油液經(jīng)濾油器進(jìn)入液壓泵，在圖(a)所示狀態(tài)下，通過(guò)開(kāi)停閥、節(jié)流閥、換向閥進(jìn)入液壓缸左腔，推動(dòng)活塞使工作臺(tái)向右移動(dòng)。液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥和回油管6排回油箱。換向閥手柄轉(zhuǎn)換成圖(b)所示狀態(tài)，油液進(jìn)入液壓缸右腔、推動(dòng)活塞使工作臺(tái)向左移動(dòng)，液壓缸左腔的油排回油箱。機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理圖1—工作臺(tái)2—液壓缸3—活塞4—換向手柄5—換向閥6，8，16—回油管7—節(jié)流閥9—開(kāi)停手柄10—開(kāi)停閥11—壓力管12—壓力支管13—溢流閥14—鋼球15—彈簧17—液壓泵18—濾油器19—油箱工作臺(tái)的移動(dòng)速度是通過(guò)節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)的。當(dāng)節(jié)流閥開(kāi)大時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油量增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；反之，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減小。為了克服移動(dòng)工作臺(tái)時(shí)所受到的各種阻力，液壓缸必須產(chǎn)生一個(gè)足夠大的推力，這個(gè)推力是由液壓缸中的油液壓力所產(chǎn)生的。液壓泵出口處的油液壓力由溢流閥決定。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖的圖形符號(hào)(GB786—76)元件符號(hào)內(nèi)的油液流動(dòng)方向用箭頭表示，線段兩端都有箭頭的，表示流動(dòng)方向可逆。符號(hào)均以元件的靜止位置或中間零位置表示，當(dāng)系統(tǒng)的動(dòng)作另有說(shuō)明時(shí)，可作例外。典型氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理空氣壓縮機(jī)1將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為氣體的壓力能，受壓縮后的空氣經(jīng)后冷卻器2，除油器3、干燥器4，進(jìn)入到儲(chǔ)氣罐5。儲(chǔ)氣罐用于儲(chǔ)存壓縮空氣并穩(wěn)定壓力。壓縮空氣再經(jīng)過(guò)濾器6，由調(diào)壓（減壓）閥7將氣體壓力調(diào)節(jié)到氣壓傳動(dòng)裝置所需的工作壓力，并保持穩(wěn)定。經(jīng)過(guò)處理的壓縮空氣，通過(guò)氣壓控制原件10、11、12、14、和15的控制進(jìn)入氣壓執(zhí)行元件13，推動(dòng)活塞帶動(dòng)負(fù)載工作。液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)大體由五個(gè)主要部分組成：

動(dòng)力裝置(動(dòng)力元件)：將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能或氣壓能的裝置，如液壓泵或氣壓發(fā)生裝置（氣源裝置）。執(zhí)行裝置(元件)：將壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的裝置。其形式有作直線運(yùn)動(dòng)的液（氣）壓缸，有作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液（氣）壓馬達(dá)?？刂普{(diào)節(jié)裝置(元件)：它是對(duì)系統(tǒng)中的壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置，包括各種閥類元件，如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥、開(kāi)停閥等。輔助裝置(元件)：上述三部分之外的其他裝置，例如油箱、濾油器、油管、蓄能器、冷卻器、油霧器等。工作介質(zhì)：傳遞能量的液體或氣體，即液壓油液或壓縮空氣。液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)與電動(dòng)機(jī)相比，同等體積下，液壓裝置能產(chǎn)生更大的動(dòng)力?？稍诖蠓秶鷥?nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。液壓裝置工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向。借助于設(shè)置溢流閥等，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，同時(shí)液壓件能自行潤(rùn)滑，因此使用壽命長(zhǎng)。液壓傳動(dòng)容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。液壓元件已實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)缺點(diǎn)液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，使得液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。液壓傳動(dòng)有較多的能量損失（泄漏，摩擦等），傳動(dòng)效率較低。液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)工作介質(zhì)為空氣，無(wú)需成本，不會(huì)污染環(huán)境。工作介質(zhì)粘度低，流動(dòng)阻力小，壓力損失小，便于集中供氣和遠(yuǎn)距離輸送。對(duì)工作環(huán)境適應(yīng)性好，在依然、易爆、多塵埃，強(qiáng)輻射和振動(dòng)等惡劣環(huán)境下，仍能可靠的工作。氣壓傳動(dòng)動(dòng)作速度和反應(yīng)快。有較好的自保持能力。在一定的超負(fù)荷工況下也能保證系統(tǒng)安全工作，不易過(guò)熱。氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)缺點(diǎn)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作壓力低，僅適用于小功率場(chǎng)合?？諝獾目蓧嚎s性大，氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的速度穩(wěn)定性差，給系統(tǒng)的位置和速度控制精度帶來(lái)很大影響。噪聲大，尤其是排氣時(shí)，需加消聲器。工作介質(zhì)本身沒(méi)有潤(rùn)滑性，氣壓傳動(dòng)元件需另加油霧器進(jìn)行潤(rùn)滑。液壓與氣壓傳動(dòng)工作介質(zhì)液壓工作介質(zhì)液壓工作介質(zhì)的種類液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)：密度、可壓縮性及粘性液壓系統(tǒng)對(duì)液壓工作介質(zhì)的要求液壓工作介質(zhì)的選用氣壓工作介質(zhì)空氣的性質(zhì)工作介質(zhì)的污染及控制工作介質(zhì)污染的原因工作介質(zhì)污染的危害工作介質(zhì)污染的控制液壓工作介質(zhì)液壓工作介質(zhì)的種類石油基液壓油：以石油的精煉物為基礎(chǔ)，加入各種為改進(jìn)性能的添加劑而成。添加劑有抗氧化劑、防銹劑、增粘劑以及抗磨劑等。難燃液壓油

合成液壓油含水液壓油液壓工作介質(zhì)的性質(zhì)密度：一般礦物油的密度為850~950kg/m3

可壓縮性：當(dāng)液體受壓力作用而體積減小的特性稱為液體的可壓縮性。體積為V的液體，當(dāng)壓力變化量為Dp時(shí)，體積的絕對(duì)變化量為DV，液體的在單位壓力變化下的體積相對(duì)變化量為： 液體體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)稱為液體的體積彈性模量，簡(jiǎn)稱體積模量，用K表示可壓縮性 可用K值來(lái)表示液體抵抗壓縮能力的大小。一般礦物油型液壓油的體積彈性模量為K＝（1.4～2)x103MPa，可壓縮性為鋼的100～150倍。 封閉在容器內(nèi)的液體在外力作用下的表現(xiàn)與彈簧類似，相應(yīng)的可以得到液壓彈簧剛度kh：所以

粘性：液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，由于液體分子間的內(nèi)聚力而產(chǎn)生一種阻礙液體分子之間進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力，液體的這種產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)稱為液體的粘性。實(shí)驗(yàn)表明，流體層間的內(nèi)摩擦力Ff與流體層的接觸面積A及流體層間的速度梯度du/dy成正比，即 比例常數(shù)m也稱為粘性系數(shù)或動(dòng)力粘度。如以t表示液體的內(nèi)摩擦切應(yīng)力，及流層間單位面積上的內(nèi)摩擦力，則有： 牛頓液體是指其動(dòng)力粘度只與液體種類有關(guān)，而與速度梯度無(wú)關(guān)，否則為非牛頓液體。石油基液壓油一般為牛頓液體。 液體粘性的大小用粘度來(lái)表示。常用的粘度表示方法有三種：動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度。動(dòng)力粘度(m)：又稱為絕對(duì)粘度

動(dòng)力粘度的物理意義：液體在單位速度梯度下流動(dòng)或有流動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，相接觸的液層單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。國(guó)際(SI)計(jì)量單位為Pa·s（1Pa·s

＝1N·s/m2

）。

運(yùn)動(dòng)粘度(n)：運(yùn)動(dòng)粘度是動(dòng)力粘度m與密度r的比值：

相對(duì)粘度：又稱為條件粘度，是采用特定的粘度計(jì)在規(guī)定的條件下測(cè)量出來(lái)的粘度。我國(guó)采用恩氏粘度，恩氏粘度用符號(hào)oE表示。一般以20℃、40℃和100℃作為測(cè)定恩氏粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，相應(yīng)地以符號(hào)oE20、oE40和oE100來(lái)表示。

運(yùn)動(dòng)粘度n沒(méi)有明確的物理意義。運(yùn)動(dòng)粘度的SI單位為m2/s，也可以用St（斯）表示。

1m2/s

=104St=106

cSt

（厘斯） 液壓油的牌號(hào)用在溫度40℃時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度n的平均值來(lái)表示。例如32號(hào)液壓油指該油在40℃時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度n的平均值是32cSt（mm2/s）。恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之間的換算關(guān)系為： 液壓油粘度對(duì)溫度的變化是十分敏感的，當(dāng)溫度升高時(shí)，其分子之間的內(nèi)聚力減小，粘度就隨之降低。液壓油的這種性質(zhì)稱為粘溫特性，通常用粘度指數(shù)（VI

）表示。一般液壓油的粘度指數(shù)要求在90以上。液壓系統(tǒng)對(duì)液壓工作介質(zhì)的要求合適的粘度，潤(rùn)滑性能好，和良好的粘溫性能。油液純凈，含雜質(zhì)量少，并對(duì)金屬的密封件有良好的相容性。對(duì)熱、氧化、水解、剪切都具有良好的穩(wěn)定性?？古菽浴⒖谷榛院头冷P性好，腐蝕性小。體積膨脹系數(shù)小，比熱容大，流動(dòng)點(diǎn)和凝固定低，閃點(diǎn)和燃點(diǎn)高。對(duì)人體無(wú)害，對(duì)環(huán)境污染小，成本低。液壓工作介質(zhì)的選用選擇液壓油類型：考慮液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作環(huán)境和工作條件。選擇液壓油的粘度：粘度的高低將影響運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑、縫隙的泄漏以及流動(dòng)時(shí)的壓力損失、系統(tǒng)的發(fā)熱溫升等。不同類型的液壓泵對(duì)液壓油液的粘度要求也不一樣（見(jiàn)表1.2，教材12頁(yè)）。氣壓工作介質(zhì)氣壓工作介質(zhì)主要是壓縮空氣。主要成分有氮?dú)?、氧氣和一定量的水蒸氣?？諝獾男再|(zhì)空氣的密度。隨溫度和壓力的變化而變化?？諝獾恼扯?。較液體的粘度小很多，隨溫度的升高而升高?？諝獾膲嚎s性和膨脹性：體積隨壓力和溫度而變化的性質(zhì)分別表征為壓縮性和膨脹性?？諝獾膲嚎s性和膨脹性遠(yuǎn)大于固體和液體的壓縮性和膨脹性。濕度：絕對(duì)濕度、相對(duì)濕度、含濕量及露點(diǎn)。工作介質(zhì)的污染及控制工作介質(zhì)污染的原因：殘留物、侵入物及生成物的污染。污染度等級(jí)是指單位體積工作介質(zhì)中固體顆粒污染物的含量（ISO4406）。工作介質(zhì)污染的危害：使