1、1 液壓與氣壓傳動姓名：姓名：占曉煌占曉煌電話：電話：158706112472課程性質課程性質: 專業必修課專業必修課課程特點課程特點: 理論與實踐并重理論與實踐并重課程安排：課程安排：共共32學時（理論學時（理論26實驗實驗6）評價指標評價指標: 期末期末60%(測試、實驗測試、實驗) 平時平時40% (出勤、作業、課堂提問等出勤、作業、課堂提問等)3液壓與氣壓傳動 緒論n液壓與氣壓傳動的研究對象液壓與氣壓傳動的研究對象n液壓與氣壓傳動的工作原理液壓與氣壓傳動的工作原理 n液壓與氣壓傳動系統的組成液壓與氣壓傳動系統的組成n液壓與氣壓傳動的優缺點液壓與氣壓傳動的優缺點 45液壓挖掘機液壓挖掘機

2、67一、液壓與氣壓傳動的研究對象液壓與氣壓傳動液壓與氣壓傳動是以有壓流體（液壓油或壓縮空氣）為是以有壓流體（液壓油或壓縮空氣）為能源介質，來實現各種機械的傳動和自動控制的能源介質，來實現各種機械的傳動和自動控制的學科學科。液壓傳動與氣壓傳動液壓傳動與氣壓傳動實現傳動和控制的方法是實現傳動和控制的方法是基本相基本相同同的，它們都是利用各種元件組成所需要的的，它們都是利用各種元件組成所需要的控制回路控制回路，再由，再由若干回路有機組合成能完成一定控制功能的傳動系統來進行若干回路有機組合成能完成一定控制功能的傳動系統來進行能量的能量的轉換與控制轉換與控制。因此，要研究液壓與氣壓傳動及其控制技術，就首

3、先要了因此，要研究液壓與氣壓傳動及其控制技術，就首先要了解：解：1 1）傳動介質的基本物理性能及其靜力學、運動學和動力傳動介質的基本物理性能及其靜力學、運動學和動力學特性學特性； 2 2）要了解組成系統的要了解組成系統的各類液壓與氣動元件的結構、工作各類液壓與氣動元件的結構、工作原理、工作性能原理、工作性能； 3 3）要了解由這些元件所組成的要了解由這些元件所組成的各種控制回路的性能和特各種控制回路的性能和特點點；并在此基礎上進行液壓與氣壓傳動控制系統的設計。；并在此基礎上進行液壓與氣壓傳動控制系統的設計。8二、液壓與氣壓傳動的工作原理n以液壓千斤頂為例以液壓千斤頂為例9液壓泵液壓缸油箱截止閥

4、單向閥單向閥負荷FF1WF110 壓力壓力負載負載 壓力壓力 = 面積面積 面積面積負負2.1、力比例關系、力比例關系帕斯卡原理：帕斯卡原理：在密閉容器內在密閉容器內，施加于靜止液體上的壓力，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時傳到液體各點將以等值同時傳到液體各點。11A液壓泵液壓泵執行元件執行元件1000 kg100 cm2 10 cm210 kg/cm2100 kg211AWFA112FWpAA12 是液壓傳動和氣壓傳動中力傳遞的基本公式，由于是液壓傳動和氣壓傳動中力傳遞的基本公式，由于pWA，因此，當負載，因此，當負載W增大增大時，流體工作壓力時，流體工作壓力p也要隨之增大也要隨之增大，亦

5、即，亦即F1要隨之要隨之增大增大；反之若負載；反之若負載W小小，流體壓力就低流體壓力就低，F1也就也就小小。重要基本概念：重要基本概念：在液壓和氣壓傳動中在液壓和氣壓傳動中工作壓力工作壓力取決于取決于負載負載，而與流，而與流入的流體多少入的流體多少無關無關。112FWpAA13不考慮液體的可壓縮性、漏損和缸體、油管的變形不考慮液體的可壓縮性、漏損和缸體、油管的變形: :2.2、運動關系、運動關系12211 1221212hhvAAhA hAAttvAAht物理意義是單位時間內液體流過截面積為物理意義是單位時間內液體流過截面積為A A的其一截的其一截面的體積，稱為面的體積，稱為流量流量q q.

6、.活塞的運動速度和活塞的作用面積成活塞的運動速度和活塞的作用面積成反比反比( (連續性方程連續性方程) ) qAv1 122qAvA v?守恒14 流量流量速度速度 = 面積面積 3 l / min 3 cm / min3 個行程個行程 / 分鐘分鐘30 cm / 分鐘分鐘流量流量速度速度12122112,QQvvAAvAvA100 cm2 10 cm215重要基本概念：重要基本概念：“活塞的運動活塞的運動速度速度v取決于進入液壓（氣壓）缸（馬取決于進入液壓（氣壓）缸（馬達）的達）的流量流量q，而與液體，而與液體壓力壓力p大小大小無關無關” 則油缸的運動速度為：則油缸的運動速度為：qvA162

7、.3 功率關系壓力壓力p p和和流量流量q q是流體傳動中最基本、最重要的兩個參是流體傳動中最基本、最重要的兩個參數，它們相當于機械傳動中的力和速度，它們的數，它們相當于機械傳動中的力和速度，它們的乘積即為乘積即為功率。功率。液壓與氣壓傳動是以液壓與氣壓傳動是以流體的壓力能流體的壓力能來傳遞動力的。來傳遞動力的。 1 122PpAvpA vpq1 122PFvW v油缸功率為：17三、液壓與氣壓傳動系統的組成3.1磨床液壓系統工作原理1、工作臺2、液壓缸5、換向閥7、節流閥10、開停閥13、溢流閥17、液壓泵18、濾油器19、油箱半結構式半結構式18職能式職能式畫法簡單，清晰畫法簡單，清晰19

8、液壓傳動的特點n先通過先通過動力元件動力元件（液壓泵）將原動機（如電動機）輸（液壓泵）將原動機（如電動機）輸入的機械能轉換為液體壓力能，再經密封管道和入的機械能轉換為液體壓力能，再經密封管道和控制控制元件元件等輸送至等輸送至執行元件執行元件（如液壓缸），將液體壓力能（如液壓缸），將液體壓力能又轉換為機械能以驅動工作部件又轉換為機械能以驅動工作部件 。203.2氣壓傳動系統組成與實例1 1氣壓發生裝置氣壓發生裝置 2 2壓力控制閥壓力控制閥 3 3邏輯元件邏輯元件 4 4方向控制閥方向控制閥 5 5流量控制閥流量控制閥 6 6氣缸氣缸 7 7行程開關行程開關 8 8消聲器消聲器 9 9油霧器油霧

9、器 1010過濾器過濾器 213.3液壓與氣壓傳動系統組成n能源裝置能源裝置: :把機械能轉換成流體的壓力能的裝置，一把機械能轉換成流體的壓力能的裝置，一般最常見的是般最常見的是液壓泵液壓泵或或空氣壓縮機空氣壓縮機。 （動力源部分）（動力源部分）n執行裝置執行裝置 : :把流體的壓力能轉換成機械能的裝置，把流體的壓力能轉換成機械能的裝置，一般指作直線運動的一般指作直線運動的液液( (氣）壓缸氣）壓缸、作回轉運動的、作回轉運動的液液( (氣氣) )壓馬達壓馬達等。等。n控制調節裝置控制調節裝置 ：對液對液( (氣氣) )壓系統中流體的壓力、流壓系統中流體的壓力、流量和流動方向進行控制和調節的裝置

10、。例如量和流動方向進行控制和調節的裝置。例如溢流閥溢流閥、節節流閥流閥、換向閥換向閥等。這些元件的不同組合組成了能完成不等。這些元件的不同組合組成了能完成不同功能的液同功能的液( (氣氣) )壓系統。壓系統。n輔助裝置輔助裝置 ：指除以上三種以外的其它裝置，如指除以上三種以外的其它裝置，如油箱、油箱、濾油器、分水濾氣器、油霧器、蓄能器濾油器、分水濾氣器、油霧器、蓄能器等，它們對保證等，它們對保證液液( (氣氣) )壓系統可靠和穩定地工作有重大作用。壓系統可靠和穩定地工作有重大作用。n傳動介質：傳動介質：傳遞能量的流體，即傳遞能量的流體，即液壓油液壓油或或壓縮空氣壓縮空氣。22能源裝置能源裝置:

11、把機械能轉換成流把機械能轉換成流體的壓力能的裝置。體的壓力能的裝置。執行裝置執行裝置 :把流體的壓力能把流體的壓力能轉換成機械能的裝置。轉換成機械能的裝置。控制調節裝置控制調節裝置 ：對液對液(氣氣)壓壓系統中流體的壓力、流量系統中流體的壓力、流量和流動方向進行控制和調和流動方向進行控制和調節的裝置。節的裝置。輔助裝置輔助裝置 ：指除以上三種以指除以上三種以外的其它裝置，它們對保外的其它裝置，它們對保證液證液(氣氣)壓系統可靠和穩壓系統可靠和穩定地工作有重大作用。定地工作有重大作用。傳動介質：傳動介質：傳遞能量的流體，傳遞能量的流體，23液壓傳動的優點：液壓傳動的優點： 液壓傳動功率與設備重量

12、比大液壓傳動功率與設備重量比大; ;液壓與電氣傳動比：出力大、重量輕、慣性小、輸出剛液壓與電氣傳動比：出力大、重量輕、慣性小、輸出剛度大。度大。 功率功率質量比大：電氣質量比大：電氣165W/Kg,165W/Kg,液壓液壓1650W/Kg1650W/Kg； 力力質量比大：電機質量比大：電機130N/Kg,130N/Kg,液壓液壓13000N/Kg;13000N/Kg;運行平穩運行平穩, ,可大范圍無級調速可大范圍無級調速; ;易操縱控制，實現自動化易操縱控制，實現自動化; ; 可自動實現過載保護可自動實現過載保護, ,自行潤滑自行潤滑; ;缺點：缺點：存在損失和泄漏存在損失和泄漏, ,效率較低

13、效率較低; ; 元件精度要求高元件精度要求高, ,性能受環境溫度影響性能受環境溫度影響; ; 故障不易排除。故障不易排除。四、液壓與氣壓傳動的特點24氣壓傳動的特點：氣壓傳動的特點：(1)(1)空氣可以從大氣中取之不竭，無介質費用和供應上的空氣可以從大氣中取之不竭，無介質費用和供應上的困難，將用過的氣體排入大氣，處理方便。泄漏不會嚴重困難，將用過的氣體排入大氣，處理方便。泄漏不會嚴重影響工作，不會污染環境。影響工作，不會污染環境。 (2)(2)空氣的粘性很小在管路中的阻力損失遠遠小于液壓傳空氣的粘性很小在管路中的阻力損失遠遠小于液壓傳動系統，宜于遠程傳輸和控制。動系統，宜于遠程傳輸和控制。 (

14、3)(3)工作壓力低，元件的材料和制造精度低。工作壓力低，元件的材料和制造精度低。(4)(4)維護簡單，使用安全，無油的氣動控制系統特別適用維護簡單，使用安全，無油的氣動控制系統特別適用于無線電元器件的生產過程也適用于食品及醫藥的生產過于無線電元器件的生產過程也適用于食品及醫藥的生產過程程(5)(5)氣動元件可以根據不同場合，采用相應材料，使元件氣動元件可以根據不同場合，采用相應材料，使元件能夠在惡劣的環境能夠在惡劣的環境( (強振動、強沖擊、強腐蝕和強輻射等強振動、強沖擊、強腐蝕和強輻射等) )下進行正常工作。下進行正常工作。 25氣壓傳動與電氣、液壓傳動相比有以下缺點：氣壓傳動與電氣、液壓

15、傳動相比有以下缺點：(1)(1)氣壓傳動裝置的信號傳遞速度限制在聲速氣壓傳動裝置的信號傳遞速度限制在聲速( (約約340m340ms)s)范圍內，所以它的工作頻率和響應速度遠不如電子裝范圍內，所以它的工作頻率和響應速度遠不如電子裝置，并且信號要產生較大的置，并且信號要產生較大的失真和延滯失真和延滯，也不便于構成，也不便于構成較復雜的回路，但這個缺點對工業生產過程不會造成因較復雜的回路，但這個缺點對工業生產過程不會造成因難。難。 (2)(2)空氣的壓縮性遠大于液壓油的壓縮性，因此在動作的空氣的壓縮性遠大于液壓油的壓縮性，因此在動作的響應能力性方面不如液壓傳動響應能力性方面不如液壓傳動。(3)(3

16、)氣壓傳動系統出力較小，且氣壓傳動系統出力較小，且傳動效率低傳動效率低。26液壓技術的發展液壓與氣壓技術滲透到很多領域，不斷在民用工業、機床、工程機械，冶金機械，塑料機械、農林機械、汽車、船舶等行業得到大幅度的應用和發展，而且發展成為包括傳動、控制和檢測在內的一門完整的自動化技術。現今，采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業水平的重要標志之一。如發達國家生產的95的工程機械、90的數控加工中心、95以上的自動線都采用了液壓或氣壓傳動技術。 我國液壓與氣動技術從上世紀60年代開始發展較快，新產品研制開發和先進國家不差上下，但其發展速度遠遠落后于同期發展的日本，主要由于工藝制造水平跟不上去，制造

17、比較困難，材料性能不能滿足設計需要，影響了我國流體傳動技術的發展。271.節省能耗，提高效率。 2.用AC電機或變頻電機驅動定量泵。 3.發展機電一體化元件和系統。 4.發展具有比例閥的耐污染和伺服閥高精度、高頻響的直動型電液控制閥。 5.發展內置電子系統的電液伺服比例元件、電磁閥、液壓定位油缸等。 6.重視環保。環保型產品將具競爭優勢，隨著人們環境意識的加強，開發保護型掖壓產品，將成為今后國內液壓技術的主流。 7.適應主機機電一體化的需要。 8.應用現代控制技術，提高電液壓自動控制系統的性能。 9.大力發展水壓系統和元件，擴大其應用領域。 液壓產品的發展方向28現階段急需發展的關鍵技術包括； 1.液壓傳動與控制系統的節能技術，如負荷傳感技術，新型節能系統和元件。 2.機電一體化技術及IT技術的應用高精度、高頻響電液，電氣伺服比例系統和元件，調速器速度控制技術。數字液壓，氣動系統和元件，直動型電液控制元件。 3.液壓系統及污染控制技術。 4.無泄漏液壓系統和元件。 5.水壓傳動與控制技術。 29氣壓傳動技術在技術飛速發展、能源緊張的當今世界發展將更加迅速。隨著工業的發展，它的應用范圍也將日益擴大，同時它的性能也就必須滿足氣動機械多樣化以及與機械電子工業快速發展相適應的要求，