液压与气压传动 课件 第1章 绪论

液压与气压传动任课教师：刘志民河北工程大学机械与装备工程学院液压与气压传动Hydraulic&PneumaticTransmission目

录绪论流体力学基础01020304液压动力元件05液压执行元件液压控制阀06液压辅助元件050708液压基本回路09典型液压系统实例液压系统的设计与计算1011气动元件12气动回路及系统设计计算机仿真技术参考书目[1]刘志民.液压传动与控制[M].西安：西安电子科技大学出版社,2025.[2]王积伟.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2018.[3]左建民.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2016.[4]姜继海.液压与气压传动[M].北京：高等教育出版社，2019.[5]宋锦春.液压与气压传动（第3版）[M].北京：科学出版社，2014.[6]高殿荣.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2013.[7]刘银水.液压与气压传动[M].北京：机械工业出版社，2017.绪论05学习目标

掌握液压与气压传动的工作原理及其系统组成。

了解液压与气压传动的优缺点、应用和发展概况、工作介质的性质和选择。1.1液压与气压传动的工作原理1.2液压与气压传动系统的组成1.3液压与气压传动的优缺点1.4液压与气动技术的应用和发展概况1.5液压与气压传动工作介质的性质和选择1.6液压与气压传动工作介质的污染及控制第1章绪论流体传动液体传动气体传动液压传动液力传动电气传动机械传动传动机构原动机：为机器提供动力，如电动机、内燃机等。工作机构：机器完成工作任务的直接工作部分。传动机构：改变原动机输出的运动参数和动力参数，以适应机器工作性能的要求。一部机器至少由3部分组成：原动机、传动机构和工作机构。流体传动是以流体为工作介质的进行能量转换和能量控制的传动。它包括液体传动和气体传动。液体传动又包括液力传动和液压传动。液力传动主要是利用液体的动能进行能量转换、能量传递和能量控制的传动系统。液压传动主要是利用液体的压力进行能量转换、能量传递和能量控制的传动系统。1.1液压与气压传动的工作原理液压与气压传动的基本工作原理是相似的，以液压千斤顶为例，来说明液压传动的工作原理。螺旋式千斤顶液压式千斤顶1.1液压与气压传动的工作原理图1-1液压千斤顶1-杠杆手柄；2-小缸体；3-小活塞；4、7-单向阀；5-吸油管；6、10—管道；8-大活塞；9-大缸体；11-截止阀；12-通大气式油箱(动画)1.1液压与气压传动的工作原理（1）力比例关系当大活塞上有重物负载W时，大活塞下腔的油液就将产生一定的压力p，p=W/A2。根据帕斯卡原理，在密闭的容积腔内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到容积腔内的各点。

因而要顶起大活塞及其重物负载W，在小活塞下腔就必须要产生一个等值的压力p，也就是说小活塞上必须施加力F1,，因而有：（1-1）结论：在液压和气压传动中工作压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。1.1液压与气压传动的工作原理（2）运动关系被小活塞压出的小缸油液的体积必然等于流入大缸油液的体积。即

（1-2）（1-4）考虑活塞移动的时间t

得

如果已知进入缸体的流量q，则活塞的运动速度为（1-5）结论：活塞的运动速度取决于进入液压（气压）缸（马达）的流量，而与流体压力大小无关。1.1液压与气压传动的工作原理（3）功率关系由式（1-1）和式（1-4）可得式（1-6）左端为输入功率，右端为输出功率，说明在不计损失的情况下输入功率等于输出功率，由式（1-6）还可得出（1-6）（1-7）由式（1-7）可以看出，液压与气压传动中的功率P可以用压力p和流量q的乘积来表示，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，它们的乘积即为功率。1.2液压与气压传动系统的组成（1）液压系统组成图1-2机床工作台的液压传动系统1-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4-溢流阀；5、7-换向阀；6-节流阀；8-液压缸；9-工作台（a）换向阀5和换向阀7（b）换向阀7（c）换向阀51.2液压与气压传动系统的组成（1）液压系统组成图1-2-1图形符号表示的磨床工作台液压系统图

l-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4-溢流阀；5-手动换向阀；6-节流阀；7-换向间；8-活塞；9-液压缸我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管路的国家标准，即“液压系统图图形符号（GB/T786.1-2021）”。(动画)1.2液压与气压传动系统的组成（2）气动系统组成图1-3气压传动系统的组成1-气压发生装置；2-储气罐；3-压力控制阀；4-逻辑元件；5-方向控制阀；6-流量控制阀；7-气缸；8-行程开关；9-消声器；10-油雾器；11-过滤器如图所示为一可完成某程序动作的气压系统的组成原理图，其中的控制装置是由若干气动元件组成的气动逻辑回路。它可以根据气缸活塞杆的始末位置，由行程开关等传递信号，再作出下一步的动作，从而实现规定的自动工作循环。1.2液压与气压传动系统的组成液压与气压传动系统主要由以下几个部分组成：

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，一般指液（气）压缸或液（气）压马达。

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。

4）辅助装置指除以上三种以外的装置，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）传动介质传递能量的流体，即液压油或压缩空气。1.3液压与气压传动的优缺点（1）液压传动的优点1）在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里指工作压力。（比值大）2）液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，可以达到2000：1，对速度的调节还可以在工作过程中进行。3）液压传动和液气联动传递运动均匀平稳，换向冲击小，易于实现快速启动、制动和频繁换向。4）液压传动易于实现机器的过载保护；能实现机器自润滑，使用寿命长。1.3液压与气压传动的优缺点（1）液压传动的优点5）液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。6）液压与气动元件属于机械工业基础件，系列化、标准化和通用化程度较高，有利于缩短机器的设计、制造周期和降低制造成本。7）液压传动系统易于实现直线（或圆周摆动）运动。1.3液压与气压传动的优缺点（2）液压传动的缺点1）液压传动介质易泄漏和可压缩性会使传动比不能严格保证。2）由于能量传递过程中压力损失和泄漏的存在使传动效率低。3）液压传动装置不能在高温下工作。4）液压元件制造精度高以及系统工作过程中发生故障不易诊断。5）在传动过程中，能量需经两次转换，传动效率偏低。1.3液压与气压传动的优缺点（3）气压传动的优点1）空气可以从大气中取之不竭，无介质费用和供应上的困难，可将用过的气体直接排入大气，处理方便。泄漏不会严重影响工作，不会污染环境。2）空气的黏性很小，在管路中的阻力损失远远小于液压传动系统，宜用于远程传输及控制。3）气压传动工作压力低，元件的材料和制造精度低。4）气压传动维护简单，使用安全，无油的气动控制系统特别适用于电子元器件的生产过程，也适用于食品及医药的生产过程。5）气动元件可以根据不同场合，采用相应材料，使元件能够在恶劣的环境（强振动、强冲击、强腐蚀和强辐射等）下进行正常工作。1.3液压与气压传动的优缺点（4）气压传动的缺点1）气压传动系统的工作压力低，因此气压传动装置的推力一般不宜大于10～40kN，仅适用于小功率场合，在相同输出力的情况下，气压传动装置比液压传动装置尺寸大。2）由于空气的可压缩性大，气压传动系统的速度稳定性差，位置和速度控制精度不高。3）气压传动系统的噪声大。4）气压传动工作介质本身没有润滑性。5）气压传动装置的信号传递速度限制在声速（约340m/s）范围内，所以它的工作频率和响应速度不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和延滞，也不便于构成较复杂的回路。1.4液压与气动技术的应用和发展概况液压与气压传动分别在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、小型化与轻量化、一体化、执行件柔性化等方面取得了很大的进展。表1-1液压传动在各类机械行业中的应用实例1.4液压与气动技术的应用和发展概况工程机械1.4液压与气动技术的应用和发展概况矿山机械1.4液压与气动技术的应用和发展概况建筑机械1.4液压与气动技术的应用和发展概况冶金机械1.4液压与气动技术的应用和发展概况锻压机械1.4液压与气动技术的应用和发展概况轻工机械1.4液压与气动技术的应用和发展概况高铁施工机械1.4液压与气动技术的应用和发展概况机械制造1.4液压与气动技术的应用和发展概况军工国防领域(动画)1.4液压与气动技术的应用和发展概况国内外著名液压元件生产厂家国外著名厂家:

德国力士乐(REXROTH)美国威格仕(VICKERS)日本油研公司（YUKEN）意大利阿托斯(ATOS)国内著名厂家:山西榆次、上海立新液压、上海大众液压、上海长江液压、上海液压泵厂、大连液压、北京华德液压、沈阳液压、常州‌恒力液压1.4液压与气动技术的应用和发展概况

国内具有相当高的科研地位高校哈尔滨工业大学、燕山大学、武汉科技大学、太原理工大学、东北大学、北京航空大学、北京理工大学等浙江大学1.5液压与气压传动的工作介质表1-2液压传动工作介质的种类（摘自GB11118.1—2011、ISO12922：2020）（1）液压传动工作介质的种类1.5液压与气压传动的工作介质（2）对液压传动工作介质的要求1）合适的黏度，润滑性能好，