《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》課件第一章 緒論

第一章緒論第二章液壓力學(xué)基礎(chǔ)第三章液壓泵第四章液壓執(zhí)行元件第五章液壓系統(tǒng)的輔助元件第六章液壓控制閥及液壓回路第七章典型液壓系統(tǒng)應(yīng)用與分析第八章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算第九章液壓伺服系統(tǒng)總目錄第十章氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)第十一章氣源裝置及氣動(dòng)輔助元件第十二章氣動(dòng)執(zhí)行元件第十三章氣動(dòng)控制元件及其基本回路第十四章氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)及設(shè)計(jì)總目錄一、液壓傳動(dòng)的工作原理與系統(tǒng)組成1、液壓傳動(dòng)的工作原理

2、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成二、液壓傳動(dòng)的系統(tǒng)的表示方法三、液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用

第一章緒論傳動(dòng)是指?jìng)鬟f運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的能量傳遞。常見的傳動(dòng)有機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)。流體傳動(dòng)是指以流體為工作介質(zhì)，在密閉容器中實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的裝置。以氣體為工作介質(zhì)的為流體傳動(dòng)為氣體傳動(dòng)；以液體為工作介質(zhì)的流體傳動(dòng)為液體傳動(dòng)。液體傳動(dòng)又分為液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)。在密封的回路里，用液體作為工作介質(zhì)，以液體的壓力能進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式，稱為液壓傳動(dòng)，即利用液體壓力能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)方式。而主要以液體流動(dòng)的動(dòng)能來(lái)傳遞動(dòng)力的傳動(dòng)方式，稱為液力傳動(dòng)。

液壓與氣壓傳動(dòng)的基本工作原理是相似的，以圖1-1-1所示的液壓千斤頂來(lái)簡(jiǎn)述液壓傳動(dòng)的工作原理。一.液壓傳動(dòng)的工作原理和液壓系統(tǒng)的組成

當(dāng)大活塞上有重物負(fù)載G時(shí)，大活塞下腔的油液就將產(chǎn)生一定的壓力p，p=W/A2。根據(jù)帕斯卡原理“在密閉容腔內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時(shí)傳到液壓各點(diǎn)”。因而要頂起大活塞及其重物負(fù)載W，在小活塞下腔就必須要產(chǎn)生一個(gè)等值的壓力p，也就是說(shuō)小活塞上必須施加力F1,F1=pA1,因而有

p＝F/A1=G/A2

或G/F=A2/A1

（1-1-1）由式（1-1-1）可知，當(dāng)負(fù)載G增大時(shí)，流體工作壓力p也要隨之增大，亦即F要隨之增大；反之，若負(fù)載G很小，流體壓力就很低，F(xiàn)也就很小。由此建立了一個(gè)很重要的基本概念，即在液壓和氣壓傳動(dòng)中工作壓力取決于負(fù)載，而與流入的流體多少無(wú)關(guān)。1.力比例關(guān)系

如果不考慮液體的可壓縮性、漏損和缸體、油管的變形，從圖1-1-1b可以看出，被小活塞壓出的油液的體積必然等于大活塞向上升起后大缸擴(kuò)大的體積。即A1h1=A2h2

或h2/h1=A1/A2

（1-1-2）從式（1-1-2）可知，兩活塞的位移和兩活塞的面積成反比，將A1h1＝A2h2兩端同除以活塞移動(dòng)的時(shí)間t得

A1h1/t=A2h2/t即v2/v1=A1/A2

（1-1-3）式中v1、v2分別為小活塞和大活塞的運(yùn)動(dòng)速度。2.運(yùn)動(dòng)關(guān)系

從式（1-1-3）可以看出，活塞的運(yùn)動(dòng)速度和活塞的作用面積成反比。Ah/t的物理意義是單位時(shí)間內(nèi)液體流過(guò)截面積為A的某一截面的體積，稱為流量q，即

q=Av因此，

A1v1=A2v2

（1-1-4）如果已知進(jìn)入缸體的流量q，則活塞的運(yùn)動(dòng)速度為v=q/A

調(diào)節(jié)進(jìn)入缸體的流量q，即可調(diào)節(jié)活塞的運(yùn)動(dòng)速度v，這就是液壓與氣壓傳動(dòng)能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速的基本原理。從式（1-1-4）可得到另一個(gè)重要的基本概念。即活塞的運(yùn)動(dòng)速度取決于進(jìn)入液壓（氣壓）缸（馬達(dá)）的流量，而與流體壓力大小無(wú)關(guān)。由式（1-1-1）和式（1-1-5）可得

Fv1=Gv2

式左端為輸入功率，右端為輸出功率，這說(shuō)明在不計(jì)損失的情況下輸入功率等于輸出功率，由式可得出

P=pA1v1=pA2v2=pq（1-1-6）由式（1-1-6）可以看出，液壓與氣壓傳動(dòng)中的功率P可以用壓力p和流量q的乘積來(lái)表示，壓力p和流量q式流體傳動(dòng)中最基本、最重要的兩個(gè)參數(shù)，它們相當(dāng)于機(jī)械傳動(dòng)中的力和速度，它們的乘積即為功率。

從以上分析可知，液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)是以流體的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)力的。3.功率關(guān)系液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

左圖所示為機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作原理圖（慢速左移）。

液壓泵4在電動(dòng)機(jī)(圖中未畫出)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，油液由油箱1經(jīng)過(guò)濾器2被吸入液壓泵，由液壓泵輸入的壓力油通過(guò)手動(dòng)換向閥11，節(jié)流閥13、換向閥15進(jìn)入液壓缸18的左腔，推動(dòng)活塞17和工作臺(tái)19向右移動(dòng)，液壓缸18右腔的油液經(jīng)換向閥15排回油箱?；钊囊苿?dòng)速度由節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)。節(jié)流閥口開大，進(jìn)入液壓缸的油液增多，活塞的移動(dòng)速度增大；節(jié)流閥口關(guān)小時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油液減小，活塞的移動(dòng)速度減小。液壓泵輸出的多余油液需經(jīng)溢流閥和回油管排回油箱，這只有在壓力支管中的油液壓力對(duì)溢流閥鋼球的作用力等于或略大于溢流閥中彈簧的預(yù)緊力時(shí)，油液才能頂開溢流閥中的鋼球流回油箱。為克服活塞所受到的各種阻力，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產(chǎn)生的。要克服的阻力越大，液壓缸中的油液壓力越高；反之壓力就越低。這種現(xiàn)象正說(shuō)明了液壓傳動(dòng)的一個(gè)基本原理——液壓系統(tǒng)中的壓力取決于負(fù)載。從機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作過(guò)程可以看出，一個(gè)完整的、能夠正常工作的液壓系統(tǒng)，應(yīng)該由以下五個(gè)主要部分來(lái)組成：動(dòng)力元件—是將原動(dòng)機(jī)所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的裝置，其作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油。最常見的形式是液壓泵。執(zhí)行元件―是把液體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的元件，執(zhí)行元件包括作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸和作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)?？刂普{(diào)節(jié)元件—是對(duì)系統(tǒng)中油液壓力、流量、方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的元件。包括壓力、方向、流量控制閥，如換向閥7、9、13、15屬控制元件。輔助元件—上述三部分之外的其他元件，例如油箱，濾油器，油管等。他們對(duì)保證系統(tǒng)正常工作是必不可少的。工作介質(zhì)—傳遞能量的流體物質(zhì)，一般采用礦物質(zhì)的液壓油，作為傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的載體。

圖1-1-2（a）是機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的半結(jié)構(gòu)式工作原理圖，直觀性強(qiáng)，容易理解，但繪圖復(fù)雜和困難。圖1-2-1所示為工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖形符號(hào)圖。它用圖形符號(hào)表示各類元件功能，但不表示元件結(jié)構(gòu)和參數(shù)，使液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單明了，易于繪制。圖形符號(hào)圖一般按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的液壓和氣動(dòng)圖形符號(hào)來(lái)繪制。二、液壓系統(tǒng)的表示方法1、液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是由于它與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比，具有以下的主要優(yōu)點(diǎn)；(1)在同等功率情況下，液壓執(zhí)行元件體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊。例如同功率液壓馬達(dá)的重量約只有電動(dòng)機(jī)的1/6左右。(2)液壓傳動(dòng)的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來(lái)布置；(3)液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕，慣性小，反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向；(4)操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速(調(diào)速范圍達(dá)2000：1)，它還可以在運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行調(diào)速；三、液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用(5)一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)；(6)容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；(7)既易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化，又易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制甚至計(jì)算機(jī)控制后，可實(shí)現(xiàn)大負(fù)載、高精度、遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。(8)液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和使用。2、液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)(1)液壓傳動(dòng)是以液壓油為工作介質(zhì)，在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間有縫隙很難避免漏油等現(xiàn)象，因此液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。(2)為了減少泄漏，液壓元件的制造精度要求較高，加工工藝復(fù)雜，成本高。(3)由于采用油管傳輸壓力油，傳輸距離越長(zhǎng)，沿程壓力損失越大，故不宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力。液壓傳動(dòng)需要建立液壓站，要求有單獨(dú)的能源，不像電源那樣使用方便。(4)液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，溫度變化時(shí)，液體粘度會(huì)發(fā)生變化，引起運(yùn)動(dòng)特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以不宜在溫度變化大的條件下工作。(5)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。3