液压及气压传动(总纲)

1、课程的任务 ：w液压元件的基本理论；w对液压元件的选择和应用；w液压回路的分析与设计；w了解一般气动元件的原理、功用及气动系统的组成和应用。 机械传动、电气传动和流体传动机构。 机械传动机械传动：齿轮、链、带传动，以及杆机构等。电气传动：电气传动：电磁感应、交流电机变频器等。流体传动流体传动液体传动液体传动气压传动气压传动液压传动：液体的压力能液力传动：液体的动能气体的压力能机器机器原动机 传动机构：工作机推土机液压传动设备：油压机液压传动装置：汽车吊手动液压千斤顶液压传动原理气压传动：是以压缩空气为工作介质，利是以压缩空气为工作介质，利用其压力能进行能用其压力能进行能 量传递的传动方式量传递

2、的传动方式。 液压传动：是以液体为工作介质是以液体为工作介质,利用液利用液体的压力能进行能量传递的一种传动方式。体的压力能进行能量传递的一种传动方式。液压与气压系统的组成液压与气压系统的组成w 介质：液压油或压缩空气，传递动力的介质、运动件间的润滑剂、散热w 动力元件：液压泵或气源装置，其功能是将原动机输入的机械能转换成流体的压力能，为系统提供动力w 执行元件：液压缸（或气缸）、液压马达（或气马达），功能是将流体的压力能转换成机械能，输出力和速度（或转矩和转速），以带动负载进行直线运动或旋转运动w 控制元件：压力、流量和方向控制阀，作用是控制和调节系统中流体的压力、流量和流动方向，以保证执行元

3、件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向w 辅助元件：保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或储气罐、过滤器和压力计 液压工作介质物理性质1、密度：2、可压缩性和膨胀性3、粘度及其表示方法常用的粘度有三种不同单位：（1）动力粘度（2）运动粘度（3）相对粘度 液压工作介质的力学性质液压工作介质的力学性质 液体压力液体压力 静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。 液体静压力有两个重要特性: （1）液体静压力垂直于承压面 （2）静止液体内任一点所受到的压力在各个方向上都相等。压力的表示方法压力的表示方法 相对压力：以大气压力为基准所表示的压力。绝对压力：以绝对真空作

4、为基准进行度量的压力。真空度 连续性方程连续性方程 则 v1A1 = v 2A2 或 q = vA = 常数 结论：液体在管道中流动时，流过各个断面的流量是相等的，因而流速和过流断面A成反比。 运动速度取决于流量，而与流体的压力无关。液体伯努利方程液体伯努利方程 whgvhgpgvhgp222222221111guhgpguhgp2222222111)()(12vvqtmvtIF 动量方程 压力损失： 由于液体具有粘性，在管路中流动时又不可避免地存在着摩擦力，所以液体在流动过程中必然要损耗一部分能量。这部分能量损耗主要表现为压力损失。 压力损失有沿程损失和局部损失两种。pCAqT1.液压泵的工

5、作原理及性能参数 4.柱塞泵6.气源装置2.齿轮泵 3.叶片泵 5.常用液压泵的性能液压泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的，容积变大时液压泵是靠密封工作腔的容积变化进行工作的，容积变大时吸油，容积变小时排油。吸油，容积变小时排油。 至系统至系统油箱油箱液压泵工作的必需条件：液压泵工作的必需条件： 液压泵分类：液压泵分类：定量泵定量泵变量泵变量泵 按按 排排 量量能否调节能否调节齿轮式齿轮式叶片式叶片式柱塞式柱塞式按结构形式按结构形式螺杆式螺杆式（1）必须有一个或多个周期性变化的封闭容积；（2）必须有配油机构，即 封闭容积加大时吸油腔相通 封闭容积减小时排出压油腔相通（3）吸、压油腔要互相隔开

6、并具有良好密封性。单向定量泵单向定量泵单向变量泵单向变量泵双向定量泵双向定量泵双向变量泵双向变量泵液压泵的图形符号液压泵的图形符号 液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力压力、排量排量、 流量流量、功率功率和和效率效率等。等。 2）额定压力额定压力：液压泵在正常工作条件下，按试验标准规液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力定连续运转的最高压力。超过此压力时过载。 1）工作压力工作压力：指泵实际工作时输出的油液压力值。指泵实际工作时输出的油液压力值。实际工作压力取决于相应外负载。 1. 压力压力 3）最高允许压力最高允许压力：液压泵液压泵在

7、短时间内允许超载使用的极在短时间内允许超载使用的极限压力。限压力。 4）吸入压力吸入压力：液压泵液压泵的吸入口处压力。的吸入口处压力。 4）额定流量额定流量 ：在额定转速和额定压力下泵输出的流在额定转速和额定压力下泵输出的流量。量。也是按试验标准规定必须保证的流量。nq 2）理论流量理论流量 ：无内外泄漏时，无内外泄漏时，单位时间单位时间内泵排出液内泵排出液体的体积体的体积。 即 。Vnqttq2、排量和流量、排量和流量 1）排量排量V V ：是泵是泵主轴主轴每转一周每转一周所排出液体体积的理论值所排出液体体积的理论值。排量常用单位为排量常用单位为m3/r 或或 mL/r。V 5）瞬时流量瞬时

8、流量 ：泵在某一瞬时的理论（几何）流量。泵在某一瞬时的理论（几何）流量。 niq 3）实际流量实际流量 ：泵工作时实际输出的流量泵工作时实际输出的流量。 qqqqt流量常用单位为流量常用单位为m3/s 或或 L/min。ttttnTTpqP23. 功率功率 1）理论功率理论功率 ：tPtqp 液压泵的压力和理论流量。 式中： 液压泵的理论转 矩(N.m)和转速(r/min)。 tTn3）（实际）输出功率输出功率 ：oP2）(实际)输入功率输入功率 ：iPnTTPi2泵实际输入扭矩TpqPo泵出口与进口压力差p4、效率、效率3)总效率总效率 ：是泵输出功率与输入功率之比。ppmpvittttio

9、pPPqqnTpqqqnTpqPP22itttpmPPnTnTTT222)机械效率机械效率 ：泵所需要的理论转矩Tt与实际转矩T的比值称为机械效率。pmVnqqqqqqqqttttpv11pv1）容积效率）容积效率 ：泵的实际流量与理论流量之比。 1泵体;2 主动齿轮;3 从动齿轮 叶片泵叶片泵工作原理工作原理 双作用叶片泵单作用叶片泵工作原理单作用叶片泵工作原理 外反馈限压式变量叶片泵外反馈限压式变量叶片泵 内反馈限压式变量叶片泵叶片泵的结构特点：叶片泵的结构特点：存在困油现象，转子承受径向液压力 ，叶片沿旋转方向向后倾斜。排量和流量计算 1、径向柱塞泵的工作原理、径向柱塞泵的工作原理轴向柱

10、塞泵工作原理工作原理 滑靴的静压支撑结构滑靴的静压支撑结构 （斜盘斜盘） 端面间隙的自动补偿端面间隙的自动补偿 斜盘1柱塞2缸体3配油盘4 以此机构代替上图变量泵手动变量机构，就成为恒功率变量泵。图中滑阀5和活塞6则形成一个液压伺服机构。 斜轴式泵柱 液压与气压传动的执行元件液压与气压传动的执行元件马达和缸能量转换压力能压力能机械能机械能由于结构强度、材质要求和密封条件的不同，两种介质由于结构强度、材质要求和密封条件的不同，两种介质的缸和马达不能互换使用。的缸和马达不能互换使用。按使用的介质液压缸、液压马达气缸、气马达常用于需要获得较大输出力和扭矩的场合常用于需要获得较小输出力和扭矩的场合（压

11、力油）（压缩空气）第一节、缸的分类和特点第一节、缸的分类和特点缸缸将压力能转换成往复直线（摆动）运动机械能的装置。按照结构形式活塞式活塞式柱塞式柱塞式摆动式摆动式单作用单作用双作用双作用按照作用方式双杆活塞缸的速度、推力计算：qp12p1A23 4357-防尘圈 8-活塞杆 1098（b）图 4-6（a）单活塞杆式液压缸基本结构 1-端盖 2-缸筒 3-支撑环 4、9、10-密封圈 5-活塞 6-导向套B67活塞缸符号12345 687图 4-10 (a) 柱 塞 式 液 压 缸(b) 图 形 符 号5、 6-密 封 压 紧 装 置 7-防 尘 圈 8-泄 油 口1-缸 体 2-柱 塞 3-导

12、 向 套 4-密 封 装 置柱塞缸符号图形符号：液压摆动缸液压摆动缸增速缸图 4-12 增 速 缸 结 构 示 意 图1-柱 塞 2-活 塞 3-缸 筒IIII1II32acb增压缸（增压器）1p2p4、齿条活塞缸 控制阀的分类 1、按用途分 方向控制阀（如单向阀、换向阀）； 压力控制阀（如溢流阀、减压阀、顺序阀） 流量控制阀（如节流阀、调速阀）。 液压与气压传动控制元件 2 2、按控制方式分、按控制方式分 开关或定值阀； 比例控制阀； 伺服控制阀； 电液数字控制阀。 3 3、 按结构形式分按结构形式分 滑阀； 锥阀； 球阀； 转阀； 喷嘴挡板阀； 射流管阀。4、 按安装连接形式分按安装连接形

13、式分（1）螺纹连接 （2）法兰连接 (3) 板式连接 (4)叠加式连接 (5)插装式连接（6）集成块式连接图510 单向阀的工作原理和图形符号 (a)工作原理图，(b)详细符号，(c)简化符号液控单向阀符号液控单向阀符号 A B K w 单向阀 换向阀换向阀 换向阀的类型有 按阀的结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。 按阀的操纵方式：手动式、机动式、电磁式、液动式、 电液动式、气动式。 按阀的工作位置数和控制的通道数：二位二通阀、二 位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。 OP A B P T B A 溢流阀的主要用途：溢流阀的主要用途： (1）调压和稳压。调压和稳压。 (2）

14、限压。限压。 在系统中控制介质压力高低的阀称之为压力控制阀。这类阀的共同点主要是利用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理来工作的。一、一、 溢流阀溢流阀 (3）背压。背压。根据“并联溢流式压力负反馈”原理设计而成的液压阀称为溢流阀。溢流阀的特征是：阀与负载相并联，溢流阀的特征是：阀与负载相并联，溢流口接回油箱，采用进口压力负反馈。溢流口接回油箱，采用进口压力负反馈。 溢流阀结构和工作原理 直动式溢流阀 。 pxApT图形符号图形符号开启状态开启状态关闭状态关闭状态先导式溢流阀先导式溢流阀w 根据“串联减压式压力负反馈”原理设计而成的液压阀称为减压阀。减压阀主要用于降低并稳定系统中某一支减压阀主

15、要用于降低并稳定系统中某一支路的油液压力路的油液压力，常用于夹紧、控制、润滑等油路中。w 减压阀的特征是：阀与负载相串联，调压弹簧腔有外接阀与负载相串联，调压弹簧腔有外接泄油口，泄油口，采用出口出口压力负反馈。二、二、 减压阀减压阀分类： 按调节要求：可分为定值定值减压阀、定差定差减压阀。 按工作原理：可分为直动直动式和先导式先导式。 y1、 定值式定值式减压阀的结构和工作原理减压阀的结构和工作原理直动式直动式 减压阀减压阀先导式先导式 减压阀减压阀定值式减压阀结构及图形符号 定差减压阀 调节螺钉调节螺钉顺序阀结构与工作原理顺序阀结构与工作原理直动式直动式1、结构与工作原理、结构与工作原理先导

16、式先导式顺序阀的图形符号顺序阀的图形符号流量控制阀 节流阀、调速阀和分流集流阀等。 w 节流阀的工作原理 1、调速阀的工作原理3、分流集流阀分流集流阀 用数字信息直接控制液压阀称为电液数字控制阀，简称数字阀。数字阀与电液伺服阀、电液比例阀相比，其结构简单，工艺性好，价廉，抗污染能力强，重复性好，工作稳定可靠，功耗小。 目前常用的有增量数字阀和脉宽调制式数字阀。 1)增量式数字阀 工作原理：把普通液压阀手调装置（或者电磁铁操作装置）变成步进电机调动装置，即用步进电机驱动液压阀，便于计算机对电液系统控制，把步进电机接受一个脉动，转动一定的角度，通过凸轮或者丝杆换成直线位移量，从而推动阀心或者压缩弹

17、簧，实现液压阀对方向、流量和压力控制，如图5.49。 计算机发出信号后，步进电机转动，通过滚丝杠转化为轴向位移，带动节流阀阀心移动，。 电液比例阀是一种按输入的电气信号连续地、按比例地电液比例阀是一种按输入的电气信号连续地、按比例地对油液的压力、流量或方向进行远距离控制的阀。与手动调对油液的压力、流量或方向进行远距离控制的阀。与手动调节的普通液压阀相比，电液比例控制阀能够提高液压系统参节的普通液压阀相比，电液比例控制阀能够提高液压系统参数的控制水平；与电液伺服阀相比，电液比例控制阀在某些数的控制水平；与电液伺服阀相比，电液比例控制阀在某些性能方向稍差一些，但它结构简单、成本低，所以它广泛应性能方向稍差一些，但它结构简单、成本低，所以它广泛应用于要求对液压参数进行连续控制或程序控制，但对控制精用于要求对液压参数进行连续控制或程序控制，但对控制精度和动态特性要求不太高的液压系统中。度和动态特性要求不太高的液压系统中。 电液比例控制阀的构成，从原理上讲相当于在普通液压阀电液比例控制阀的构成，从原理上讲相当于在普通液压阀上，上， 装上一个比例电磁铁以代替原有的控制（驱动）部分。根装上一个比例电磁铁以代替原有的控制（驱动）部分。根据用途和据用途和 工作特点的不同，电液比例控制阀可以分为电液比例工作特