《液压与气压传动》教案doc-主讲人张帆

1、 主讲人：张帆新课引入随着科学技术的不断发展，工业生产自动化程度的不断提高，液压与气压传动技术不但渗透到各种工业设备中，而且是科学实践研究、自动化生产的有机组成部分。例如，工程机械（挖掘机）、矿山机械、压力机械（压力机）和航空工业、机床的传动系统等都采用液压传动；而在电子工业、包装机械、印染机械、食品机械等方面应用较多的气压传动等。总之，流体技术+电气控制，好比老虎插上翅膀，它把一人一刀变为无人多刀，把复杂工艺变为简单工艺，而今同计算机控制结合，又将进入一个崭新的历史阶段。因此，学好本门课，有助于大家在今后的工作中多出成果。讲授新课绪 论一、液压与气压传动的研究对象  液压与气压传动

2、是研究利用有压流体(压力油或压缩空气)作为传动介质来实现各种机械的传动和自动控制的学科。液压传动所采用的工作介质为液压油或其它合成液体，气压传动所采用的工作介质为压缩空气。二、液压与气压传动的工作原理 根据液压千斤顶的工作原理即可了解液压传动的工作原理。从下图可以看出，当向上提手柄使小缸活塞上移时，小液压缸因容积增大而产生真空，油液从油箱12通过阀4被吸入至小液压缸中，当按压手柄使小缸活塞下移时，则油液通过阀输入到大液压缸的下油腔，当油液压力升高到能够克服重物时，即可举起重物。 1、 力比例关系 据帕斯卡原理：“在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点”，并根据图b)的受力

3、情况可推导出： 即重要基本概念一：在液压和气压传动中，系统的工作压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。 2、运动关系 由图b)可以看出，当不考虑液体得可压缩性、泄漏等因素时，据液体体积不变，可得出：A1h1=A2h2 将其两端分别除以活塞移动的时间t， 即流量q (Ah/t):单位时间内流过某一截面积为A的流体体积。 即q=Av q=A1v1=A2v2 若已知进入缸体的流量q，则活塞运动速度为： 重要基本概念二：活塞的运动速度v取决于进入液压（气压）缸（马达）的流量q，而与液体压力p大小无关。3、功率关系当不计功率损失的情况下，假设输入功率等于输出功率，由图b)可得F1v1=Wv2 即P=p

4、A1v1=pA2v2=pq ，其中，压力p和流量q是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们相当于机械传动中的力和速度。重要基本概念三：压力p和流量q的乘积即为功率。 结论：液压与气压传动是以流体的压力能来传递动力的。三、液压与气压传动系统的组成(1)能源装置：把机械能转换成流体的压力能的装置，一般最常见的是液压泵或空气压缩机。(2)执行装置：把流体的压力能转换成机械能的装置，一般指作直线运动的液(气)压缸、作回转运动的液(气)压马达等。(3)控制调节装置：对液(气)压系统中流体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀等。这些元件的不同组合组成了能完成不同功能的液(

5、气)压系统。(4)辅助装置：指除以上三种以外的其它装置，如油箱、过滤器、分水滤气器、油雾器、蓄能器等，它们对保证液(气)压系统可靠和稳定地工作有重大作用。(5)传动介质：系统中传递能量的流体，即液压油或压缩空气。四、液压与气压传动的优缺点1、液压传动的优缺点液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成化、数字化等方向发展。2、气压传动的优缺点气动技术正向节能化、小型化、轻量化、位置控制的高精度化，以及与机、电、液、气相结合的综合控制技术方向发展。 五、液压与气压传动的应用及发展1、液压与气压传动技术的应用在工业生产的各个部门都应用液压与气压传动技术。例如，工程机械（挖掘机）、矿山机

6、械、压力机械（压力机）和航空工业中采用液压传动，机床上的传动系统也采用液压传动；而在在电子工业、包装机械、印染机械、食品机械等方面应用较多的气压传动等。2、液压与气动技术的发展液压技术正向高压、高速、大功率、高效、低噪声、高性能、高度集成化、模块化、智能化的方向发展。气动技术已发展成包含传动、控制与检测在内的自动化技术。气动元件当前发展的特点和研究方向主要是节能化、小型化、轻量化、位置控制的高精度化，以及与电子学相结合的综合控制技术。第一章 液压传动基础知识第一节 液压传动工作介质一、液压传动工作介质的性质1、密度：单位体积液体的质量。 式中 m：液体的质量(kg)； V：液体的体积（m3）；

7、=900 kg/ m3 2、粘性1）粘性的定义：液体在外力作用下流动(或有流动趋势)时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。液体只有在流动(或有流动趋势)时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。 2）粘性的度量：液体粘性的大小可用粘度来衡量。常用的粘度有三种不同单位：即动力粘度、运动粘度和相对粘度。 (1)动力粘度：又称绝对粘度，单位为Pa·s(帕·秒)， 1Pa·s=10P=103cP(厘泊)。(2)运动粘度：液体的动力粘度与其密度的比值；即 ，单位为m2/s。以前沿用的单位为St(斯)，1m2/s =104 St10

8、6cSt(厘斯)， 由于的单位中只有运动学要素，故称为运动粘度。液压油的粘度等级就是以其40ºC时运动粘度的某一平均值来表示，如L-HM32液压油的粘度等级为32，则40ºC时其运动粘度的平均值为32mm2/s。 (3)恩氏粘度：它表示200mL被测液体在tºC时，通过恩氏粘度计小孔（=2.8mm）流出所需的时间t1，与同体积20ºC的蒸馏水通过同样小孔流出所需时间t2之比值因、不易直接测量，只用于理论计算，故常用相对粘度，恩氏粘度与运动粘度（mm2/s）的换算关系：=（7.31º-6.31/º）×10-6工业上常用20&#

9、186;C、50ºC和100ºC作为测定恩氏粘度的标准温度，分别以º20、º50、º100表示。注：1、粘度随压力的升高而升高。（ P，F，p较小时忽略，32Mpa以上才考虑。） 2、粘度和温度的的升高而降低。（ 温度，内聚力，。粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好。）3、其它性质液压传动工作介质还有其它些性质，如稳定性(热稳定性、氧化稳定性、水解稳定性、剪切稳定性等)、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性以及相容性(对所接触的金属、密封材料、涂料等作用程度)等，它们对工作介质的选择和使用有重要影响。二、对液压传动

10、工作介质的要求（略）三、工作介质的分类和选择（略）四、液压系统的污染控制（略）第二节 液体静力学液体静力学主要是讨论液体静止时的平衡规律以及这些规律的应用。静止液体指液体内部质点之间没有相对运动，至于液体整体完全可以象刚体一样做各种运动。一、液体静压力及其特性1、静压力的定义: 指液体处于静止状态时,其单位面积上所受的法向作用力。 若包含液体某点的微小面积A上所作用的法向力为F，则该点的静压力p定义为： 若法向力F均匀地作用在面积A上，则压力可表示为:2、液体的静压力具有两个重要特性：1)液体静压力的方向总是作用面的内法线方向。2)静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。二、液体静压力

11、基本方程在重力作用下的静止液体，其受力情况如图所示图1-4 重力作用下的静止液体则点所受的压力为 p=po+gh （液体静压力的基本方程） 式中，g为重力加速度，由此式可知：(1)静止液体内任一点处的压力由两部分组成，一部分是液面上的压力po，另一部分是g与该点离液面深度h 的乘积。(2)同一容器中同一液体内的静压力随液体深度h的增加而线性地增加。(3)连通器内同一液体中深度h相同的各点压力都相等。由压力相等的点组成的面称为等压面。 重力作用下静止液体中的等压面是一个水平面。三、压力的表示方法及单位1、压力的表示方法(1) 绝对压力：以绝对真空作为基准所表示的压力。(2) 相对压力：以大气压力

12、作为基准所表示的压力。由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压力。绝对压力小于大气压时, 负相对压力数值部分叫做真空度。绝对压力=相对压力+大气压力 真空度=大气压-绝对压力=-(绝对压力-大气压) 由此可知，当以大气压为基准计算压力时，基准以上的正值是表压力，基准以下的负值就是真空度。绝对压力、相对压力和真空度的相互关系如图所示。2、压力的单位: 帕斯卡(帕)，符号为Pa，工程上常用兆帕来表示压力，1 MPa=106Pa1工程大气压（at）=1公斤力/厘米2（kgf/m2）105帕 =0.1 MPa1米水柱（mH20）=9.8×103Pa1毫米汞柱（mmHg）=1.33×102Pa 四、帕斯卡原理 若在处于密封容器中静止液体的部分边界面上施加外力使其压力发生变化，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，则液体中任一点的压力均将发生同样大小的变化。液压传动是依据帕斯卡原理实现力的传递、放大和方向变换的。 液压系统的压力完全决定于外负载。