液压与气动技术 液压与气压传动基础
液压与气动技术(第2版)模块三练习题+答案
模块三：液压传动技术基础课后练习答案学习单元一液压传动概述【思考与练习】思考1：液压传动和气动传动相比较优缺点是什么？参考答案：液压传动介质粘度大，压力损失大，不适合远距离传输，压缩空气粘度低，适合较远距离传输；液压油几乎不可压缩，传动更平稳，压缩空气可压缩，所以传动受负载变化影响更严重。
液压油具有自润滑功能，气压传动需要考虑润滑手段。
思考2：在液压系统的布管中为了防止能量损失过大需注意什么问题？参考答案：1流速在允许范围内，保证油液在管道中的流动为层流：2.尽量减少弯头数量；3.弯头尽量采用圆弧弯等。
思考3：国家新标准规定的液压油液牌号是在什么温度下的哪种粘度的平均值？参考答案：40°C时的液体运动粘度的平均值。
思考4：为什么在液压传动中对管道内油液的最大流速要加以限制？参考答案：液体在管道中的压力损失，与液体流速的平方成正比，流速过大，液体流态为紊流，压力损失急剧上升；所以要限制液体流速。
练习1：如图3-26所示为测压力损失的回路图，2根长短相同、直径不同的被测管道，分别安装在液压泵的出口，被测管道进口安装压力表P1,被测管道出口安装压力表P2,被测管道出口串联可调开口大小的手动图3-26测压力扳失回路图阀。
问：（1）直径粗的管道检测时与直径细的管道检测时，P1和P2两个压力表的指示值有何不同？为什么？（2）如果是两根直径相同、长度不同的被测管道，结果又如何？为什么？（3）手动阀如果完全关闭，P1和P2两个压力表的指示值会怎样变化？为什么？（4）对于同一根被测管道，手动阀全开和半开时，P1和P2两个压力表的指示值会怎样变化？为什么？（5）刚开机时，油箱温度为室温；设备启动一段时间后，达到平衡温度，假设为50℃,对于同一根被测管道，P1和P2两个压力表的指示值会怎样变化？为什么？（6）如果被测管道直径很小，P1和P2两个压力表的指示值的最大差值可能是多少？参考答案：下列答案是在液压泵的流量与被测管道直径相匹配的情况下得出的：（1）直径粗的管道检测时与直径细的管道比较，PI与P2的差值更小。
液压与气动技术 第6版 第十一章 气压传动系统
• （２）压缩空气的污染及防止方法 • １）及时排除系统各排水阀中积存的冷凝水。经常检查自
动排水器、干燥器的工作 ，定期清洗空气过滤器、自动 排水器的内部元件等。 • ２）清除压缩空气中的油分。 • ３）防止粉尘侵入压缩机。
• （３）气动系统的日常维护 • 对冷凝水和系统润滑的管理。 • 对系统润滑的管理。
作方法； • 了解元件在设备上的实际位置、元件调节的操作方法及调
节旋钮的旋向； • 准 备好相应的调试工具等。
• ２）空载时： • 运行时间一般不少于２ｈ，且注意观察压力、流量、温度
的变化，如发现异 常应立即停车检查，待排除故障后才 能继续运转。 • ３）负载试运转应分段加载，运转一般不少于４ｈ，分 别测出有关数据，记入试运转记 录。
第十一章气压传动系统
第一节 气压传动系统应用分析 第二节 气动系统的安装与调试、使用及维护
第一节 气压传动系统应用分析
一、气液动力滑台 气液动力滑台是采用气液阻尼缸作为执行元件， 在它的上面安装单轴头、动力箱或工件，因而 它在机床上常作为实现进给运动的部件。
气液动力滑台的工作原理
• １、３、４—手动阀
• ２、６、８—机控阀
•
５—节流阀
•
７、９—单向阀
•
１０—油箱
二、气动机械手
三、气动伺服定位系统
气动伺服定位系统的工作原理
１—电气方向比例阀 ２—气缸 ３—位移传感器 ４—控制放大器
第二节 气动系统的安装与调试、使用及维护
• 一、气动系统的安装与调试 • 1.气动系统的安装：管道的安装、元件的安装 • 2.气动系统的调试 • 二、气动系统的使用及维护
（２）元件的安装
• 按照推荐的安装位置和标明的安装方向进行安装施工； • 逻辑元件按照控制回路的需要，成组地装在底板上，并在
液压与气动技术液压与气压传动基础
液压与气动技术液压与气压传动基础
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1.3 液压与气压传动的优、缺点
1.3.2 气压传动的优、缺点
1.优点 ①采用空气作为传动介质.来源方便.取之不尽.用后直接排入
大气而不污染环境.且不需回气管路。 ②气动系统结构较简单.安装自由度大.使用、维护方便.使用
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1.1 液压与气压传动的工作原理
液压缸1下腔容积减小.油液受挤压.压力升高.关闭单向阀3, 液压缸1腔的压力油顶开单向阀2.油液经排油管进入液压缸6 的下腔.推动大活塞上移顶起重物。如此不断上下扳动杠杆就 可以使重物不断升起.达到起降的目的。
1. 1. 3 气压传动的工作原理
成本低。 ③空气对环境的适应性强.特别是在高温、易燃、易爆、高尘
埃、强磁、辐射及振动等恶劣环境中.比液压、电气及电子控 制都优越。
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1.3 液压与气压传动的优、缺点
④空气的黏度很小.在管路中流动时的压力损失小.管道不易 堵塞.空气也没有变质问题.所以节能、高效。它适用于集中 供气和远距离输送。
黏度是衡量液体钻性的指标。常用的黏度有动力黏度、运动 黏度和相对黏度.下面仅介绍前两者。
①动力黏度μ。动力黏度可由式(1.3)导出，即
动力黏度的单位为帕秒(Pa·S)或N·s/m2
（1.4）
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1.5 液压与气动技术的基木理论
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《液压与气动技术》授课计划
第1页
序号
章
节
教学内容
作业
计划学时
累计学时
周次
备注
1
模块一
学习
单元一
课程导入：
一、课程认知
二、安全规范
模块一气压传动技术基础
学习单元一气压传动概述
§1-1气动技术发展；
§1-2气动系统组成；
§1-3气动技术特点；
§1-4气动技术应用；
§1-5常用理论基础知识
完成
思考与练习
6
6
1
引入课程思政，了解有悠久文明历史的中国气动技术的应用，培养学生树立中国自信；讲述大国工匠李斌事迹，引导学生从当下做起重新规划人生，努力在技工技能上寻发展求突破。
三、带障碍信号双缸控制回路消障方法。
完成
思考与练习
4
46
10
借助PPT、FESTO软件、黑板授课。
11
模块三
学习
单元一
模块三液压传动技术基础
学习单元一液压传动概述
§1-1液压传动的工作原理；
§1-2液压传动系统实例及液压系统的组成；
§1-3液压传动的特点；
§1-4液压油的特点及选用；
§1-5流体静力学及动力学基础；
教 师 学 期 授 课 计 划
课程名称：液压与气动技术
依据大纲：课程标准
班 级：
考试考查：考 试
课程性质：理实一体化
使用教材：液压与气动技术
授课时数：96
参考教材：FESTO教材/BOSCH REXROTH教材
授课时间：——学期第1周——19周
任课教师：教研室审核：
部门审核：教务处审核：
填写日期：年月日
§2-3叶片泵；
液压与气动技术全套课件
目录第一章液压传动基础知识绪论第二章液压动力元件第三章液压执行元件第四章液压控制元件第五章液压辅助元件第六章液压基本回路第七章典型液压传动系统第八章液压伺服和电液比例控制技术第九章液压系统的安装和使用第十章液压系统的故障诊断与排除第十一章气源装置及气动辅助元件第十二章气动执行元件第十三章气动控制元件第十四章气动基本回路第十五章气压传动系统实例一、液压与气压传动的研究对象液压与气压传动是以有压流体(压力油或压缩空气)为工作介质，来实现各种机械的传动和自动控制的传动形式。
液压传动传递动力大，运动平稳，但由于液体粘性大，在流动过程中阻力损失大，因而不宜作远距离传动和控制；而气压传动由于空气的可压缩性大，且工作压力低(通常在1.0MPa以下)，所以传递动力不大，运动也不如液压传动平稳，但空气粘性小，传递过程中阻力小、速度快、反应灵敏，因而气压传动能用于远距离的传动和控制。
二、液压与气压传动的工作原理图0-1 液压千斤顶a)液压千斤顶原理图b)液压千斤顶简化模型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1.力比例关系或(0-1)式中A1、A2分别为小活塞和大活塞的作用面积；F1为杠杆手柄作用在小活塞上的力。
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。
2.运动关系或(0-2)式中h1、h2分别为小活塞和大活塞的位移。
●从式(O-2)可知，两活塞的位移和两活塞的面积成反比。
将A1h1=A2h2两端同除以活塞移动的时间t得：即(0-3)式中v1、v2分别为小活塞和大活塞的运动速度。
●从式(0-3)可以看出，活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比。
(0-4)如果已知进入缸体的流量q ，则活塞的运动速度为：(0-5)●从式(O-5)可得到另一个重要的基本概念，即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。
液压与气动技术)第1章液压与气压传动基础知识
工作原理与组成
工作原理
液压与气压传动系统通过密闭工作腔内工作流体的压力能来 传递动力。
组成
液压系统由动力元件、执行元件、控制元件和辅助元件等组 成，气压系统由气源装置、执行元件、控制元件和辅助元件 等组成。
应用领域与发展趋势
应用领域
液压与气压传动广泛应用于工程机械、农业机械、汽车工业、航空航天、智能 装备等领域。
系统性能测试与优化
搭建测试平台
根据系统原理图搭建测试平台，模拟实际工作条件对系统进行测 试。
进行性能测试
通过测试平台对系统的各项性能指标进行测试，如响应时间、稳定 性、效率等。
系统优化
根据测试结果对系统进行优化，改进系统设计或调整元件参数，提 高系统的性能和可靠性。
THANKS FOR WATCHING
液压泵与液压马达
液压泵是液压传动系统中的动力元件，用于将机械能转换为液压能，为系统提供压 力油。
液压马达是液压传动系统中的执行元件，用于将液压能转换为机械能，驱动负载运 动。
液压泵和液压马达的工作原理、结构及性能参数各不相同，根据使用要求进行选择。
液压缸
01
液压缸是液压传动系统中的执行元件，用于将液压能转换为机 械能，驱动负载运动。
气压执行元件
气压执行元件的种类
气压执行元件包括气马达、气缸等，用于将压 缩空气转化为机械能。
气压执行元件的特点
气压执行元件具有结构简单、体积小、重量轻、 动作快等优点。
气压执行元件的应用
气压执行元件广泛应用于各种自动化设备和生产线，实现各种机械运动和动作。
气压控制元件
气压控制元件的种类
气压控制元件包括各种阀门、控制阀等，用于控制压缩空气的流 动和压力。
液压与气压传动
液压系统的 基本组成
动力元件：液压泵。
执行元件：液压缸、液压马达。
控制调节元件：控制和调节液压系统的压力、 流量及液流方向的装置，如各类液压阀等。
液压传动系统组成
两次能 量转化
动力元件（液压泵）将机械能转换为液体的压力能；
对环境的适应性好。如：易燃易爆、高温场合、 食品、医药医疗。
气压传动的特点
相比之下，空气介质具有无成本、流动阻力小、较易压缩、环境适应强等特点
压力小，动力性能不如液压，执行件尺寸较大。
气压传动 的特点为
系统稳定性差、调速性能差。
某些情况气源处理装置花费大
液压传动的基本应用
工程机械
1
2 金属切削机床、压力机
液压与气动传动的工作原理
液压传动的工作原理： 如图1-1是液压千斤顶的工作原理图。提起手柄→小活塞 上移→小活塞下端油腔容积增大(形成局部真空)→单向阀 4打开→经吸油管5从油箱12中吸油; 压下手柄→小活塞下移→小活塞下腔压力升高→单向阀4 关闭，单向阀7打开→下腔的油液经管道6、单向阀7输入 油缸9的下腔→迫使大活塞8上移→顶起重物。再提手柄 吸油时→单向阀7自动关闭→油液不能倒流→保证了重物 不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液 压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如打开截止阀11→ 举升缸下腔的油液经管道10、截止阀11流回油箱→重物 就向下移动。这就是液压千斤顶的工作原理。
执行元件（液压缸、液压马达等）将液体的压力能转 化为机械能输出，以得到既定的运动和力的形式。
工作介质：通常为液压油
液压系统的 基本组成
辅助元件：如油管、管 接头、油箱、过滤器、 蓄能器和压力表等。
《液压与气动技术》复习指导
第四章
液压执行元件
• 单作用和双作用液压缸
• 双活塞杆液压缸又称为双作用液压 缸，单活塞杆液压缸又称为单作用 液压缸。（×）
第四章
液压执行元件
• 液压缸推力和速度计算
• 已知单活塞杠液压缸的活塞直径D为活塞直 径d的两倍，差动连接的快进速度等于非差 动连接前进速度的(C )倍。 • A 2 B 4/3 C 4 • 双出杠液压缸，采用活塞杠固定安装，工 作台的移动范围为缸筒有效行程的( C)。 • A 1倍 B 2倍 C 3倍 D 4倍
• 图为齿轮泵及齿轮马达的工作原理图，齿 轮按图示方向旋转，那么齿轮泵及齿轮马 达的进油口分别为（ A ）和 D （ ），出油口 C • 分别为（ ）和（ ）。 B
第三章 液压动力元件
• 叶片式液压马达的工作 原理如右图所示, 转子 按图示方向旋转, • 当其作泵用时，进、出 油口分别为（B）和 （A）； • 当其作液压马达用时,进、 出油口分别为（A）和 （B）。
第五章
液压控制元件
• 图中阀1、2、3的调整压力应满足怎样的关 系？
Py1 Py 2 ; Py1 Py3 ; Py 2 Py3
第五章
液压控制元件
• （a）、（b）图中所示两个基本回路有何 不同？
Py 2、Py 3
因为a)中换向阀、 通过的流量大于b)中换向阀、 通过的流量, 故，a)中换向阀、 的规格大于b)中换向阀、 的规格
D
第三章 液压动力元件
• 轴向柱塞泵和轴向柱塞马达的工作原理图。 当缸体如图示方向旋转时，请判断各油口 D 压力高低，(1)作液压泵用时 _____(2)作 C 油马达用时 _____ • A ａ为高压油口 b为低压油口 • B b 为高压油口 a为低压油口 • C c 为高压油口 d为低压油口 • D d 为高压油口 c为低压油口
第三节液压与气动传动的优、缺点及应用
(10) 排气时，气体因膨胀而温度降低，因而 气动设备可以自动降温，长期运行也不会发 生过热现象。 2、气压传动的缺点 同其它传动方式相比，有以下几方面缺点： (1)空气的可压缩性大，气动系统的稳定性差 ，负载变化，对工作速度的影响较大，速度 调节较难； (2)工作压力低，且结构尺寸不宜过大，故气 动系统不易获得较大的输出力和力矩，因此 ，气压传动不适用于重载系统； (3)空气无润滑性能；
计算机的广泛普及与应用为气动技术的发 展提供了更加广阔的前景。
作业布置
P23 项目习题
1---2
二、气压传动的优、缺点
1、气压传动的优点 同其他传动方式相比，有以下几方面的优点： (1)用空气作为传动介质，来源方便，取之不 尽，用后直接排入大气，且不需回气管路； (2)气动系统结构较简单，安装自由度大，使 用、维护方便，成本低； (3)空气对环境适应性强，特别在高温、易燃 、易爆、高压尘环境中，比液压、电气及电 子控制都优越； (4) 压缩空气的工作压力较低（一般为 0.3~0.8MPa),对气动元件的材质要求较低； (5)使用安全，没有防爆问题，且易于实现过 载自动保护；
(4)气信号传递的速度比光、电子速度慢，故 不宜用于要求高传递速度的复杂回路中，但 对一般机械设备，气动信号的传递速度是能 够符合要求的； (5) 排气噪声大，需加消声器。 总的来说，液压与气动传动的优点是主 要的，其缺点随着科学技术的发展不断得 到克服，将液压传动、气压传动、电力传 动、机械传动合理地联合使用，构成气液 、电液（气）、机液（气）等联合传动， 以进一步发挥各自的优点，可相互补充， 弥补某些不足。
2、液压传动的缺点
同其它传动方式相比，有以下几方面缺点：
(1)接管不良等原因造成液压油外泄，它除了 会污染工作场所外，还有引起火灾的危险； (2)油液易污染，影响液压系统的工作性能； (3)液压系统大量使用各种控制阀与接头，为 防止泄漏损耗，元件的加工精度要求较高； (4) 液压传动不能保证严格的传动比，这是由 于液压油的可压缩性和泄漏造成的；
液压与气动技术-气压传动技术
第三节 气动执行元件
液 压
一、气缸
与
气 压
薄
传膜
动 技
式
术气 缸
(a)单作用式
(b)双作用式
薄膜式气缸是一种利用膜片在压缩空气作用下
产生变形来推动活塞杆作直线运动的气缸。
薄膜式气缸与活塞式气缸相比较，具有结构紧
凑、简单、成本低、维修方便、寿命长和效率高
等优点。
第三节 气动执行元件
液 压
一、气缸
与 气缸的使用时应注意以下几点：
传
动
技 术
➢ 气马达
第三节 气动执行元件
液 压
一、气缸
与 气
1、气缸分类
压
传
动
技
术
第三节 气动执行元件
液 压
一、气缸
与
气 压
气
传液
动 技
阻
术尼
缸
普通气缸工作时，由于气体的压缩性，当外部载荷 变化较大时，会产生“爬行”或“自走”现象，例 气缸的工作不稳定。为了使气缸运动平稳，普遍采 用气液阻尼缸。
动 正常，各螺栓是否松动，压力表、气阀是否完
技 术
好，压缩机必须安装在来稳牢固的基础上。
压缩机的工作压力不允许超过额定排气压力， 以免超负荷运转而损坏压缩机和烧毁电动机。
一、典型气源系统组成
液 压
1. 空气压缩机（气压发生装置）
与
气 空气压缩机安全技术操作方法
压
传 动
不要用手去触摸压缩机气缸头、缸体、排气
术 在气压传动中使用最广泛的是叶片式
和活塞式马达。
第三节 气动执行元件
液 压
二、气马达
与
气 1、叶片式气马达
液压与气动技术教案
模块一基础气动教学设计教学内容模块一基础气动学习单元1 气动传动技术基础一、气压传动技术介绍二、气压传动技术的优缺点三、气压传动系统的组成四、气压传动技术常用物理量学习单元2 常用气动元件介绍一、气源二、常用气动执行元件三、常用气动控制元件四、气动辅助元件学习单元3 单缸气动回路设计与裝调一、气动时间控制元件二、控制回路分析学习单元4 气动逻辑控制回路设计与裝调一、逻辑元件二、快速排气阀三、典型逻辑回路介绍四、自锁回路讲解学习单元5双缸控制回路设计与裝调一、气动回路图和位移-进步图的绘制要求二、不带障碍信号的双缸控制回路设计方法三、带障碍信号的双缸控制回路设计方法模块小结模块检测教学目标教学目的：让学员了解气压传动在工业中的应用，掌握气压传动系统的组成以及各部分的功效，了解其优缺点，掌握常见的元件的作用、典型结构、工作原理及职能符号，学习气动回路的安装与调试以及回路设计，理解气动各种回路的原理及功能。
教学要求：要求教师应对本模块所涉及的气动基础技术进行详细的讲解（包括结构、功能、原理、应用），针对所涉及的气动元件及回路，进行原理参数分析和回路分析，通过课堂体验强化学生的认知。
教学重点及难点教学重点：常用气动元件的作用、典型结构、工作原理及职能符号；单缸气动回路的设计和装调以及回路分析；气动逻辑回路的安装及调试，逻辑回路的设计；双缸气动系统的安装及调试，双缸气动回路图的设计。
教学难点：气动回路图的设计以及气动系统的安装调试。
解决办法：课堂教学结合实物、现场演示、课堂体验综合讲解。
教学方法及手段教学方法：实施直观导入法；案例教学法。
教学手段：实物演示；教学板书；录像插件；电子课件。
教学资源：相关的精品课程；网络教学资源等。
教学板书模块一基础气动课程引入：气动的概念，气动的应用，气动的优缺点，。
学习单元1 气动传动技术基础一、气压传动技术介绍气压传动技术是一种比较低成本的自动化控制系统，是以压缩空气为传动介质，传动动力以及控制信号，广泛应用与各种设备和机器上。
-液压与气压传动全面知识
的场合
★气压传动的特点
1、以空气为介质：来源方便；不污染环境， 排气处理简单、管路不易堵塞、不存在介质
变质等——维护方便；工作环境适应性强；
2、流动损失小：远距离传输和控制；
3、有压缩性：运动稳定性差、输出力较小；
§3-1 液压泵概述
一、液压泵的工作原理及分类
1—偏心轮 2—柱塞 3—泵体 4—弹簧 5、6—单向阀 a—密封容积
1、液压泵的工作原理 密封容积增大，产生真空——吸油； 密封容积减小，油液被迫压出——压油 。 ■原理：依靠密封容积的变化进行吸油和压 油——称为容积式液压泵。 ＊必备条件 （1）必须有密闭而且可以交替变化的容积， 以完成吸油和排油； （2）必须有配流装置，将吸油和排油分开
液 压与气动技术
成都职业技术学院机电系
第一章 液压传动概述
■传动：机械传动、液压传动、气压传动 电气传动 ●液压传动传动发展概况 ●液压传动工作原理及组成部分 ●液压传动的优缺点 ●液压传动的工作介质
§1-1 液压传动发展概况
■18世纪末 英国制成第一台水压机 19世纪 炮塔转位器、六角车床和磨床. 二战:兵器（功率大反应快)战后转向民用 20世纪60年代后 发展为一门完整的自动化技术 液压传动真正的发展也只是近三四十年的事 ■现在国外 95%工程机械、90%数控加工中心、 95%以上的自动线采用液压传动。 ■采用液压传动的程度成为衡量一个国家工业水平的 重要标志
b)轴向间隙 补偿装置:
浮动轴套
浮动侧板
（2） 径向力不平衡
1）原因：径向液压力分布 不均 2）危害：轴承磨损、刮壳 3）措施：缩小压油口 ※ 压油口缩小后，安装时
液压与气动技术 第6版 第一章 液压与气压传动概述
推土机、挖掘机、压路机 汽车吊、叉车、港口龙门吊 凿岩机、提升机、液压支架 打桩机、平地机、液压千斤顶 拖拉机、联合收割机 压力机、轧钢机 打包机、注塑机 汽车的转向器和减振器、自卸汽车 模拟驾驶舱、机器人
典型气动系统的组成
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，由行程开关等发 出信号，系统在进行 逻辑判断后执行指令 并控制气缸做下一步 的动作，从而实现规 定的自动工作循环。
液压传动系统的组成
动力元件 —液压 泵（机械能 压力能） 执行元件 —液压缸、马达（压力能 机械能） 控制元件 —液压阀（控制方向、压力及流量） 辅助元件 —油箱、油管、滤油器
气压传动的优点
• １）以空气为工作介质，来源方便，使用后可以直接排入大气中，处理简单，不污染环境。 • ２）由于空气流动损失小，压缩空气便于集中供气和实现远距离传输和控制。 • ３）与液压传动相比较，气压传动具有动作迅速，反应快等优点，液压油在管路中流动 • 速度一般为１～５ｍ／ｓ，而气体流速可以大于10ｍ／ｓ，甚至接近声速，在0.02～0.03ｓ时间内 • 即可以达到所要求的工作压力及速度。此外，气压传动维护简单、管路不易堵塞，且不存在介质变质、
5）液压功率
大活塞上的负载上升所需的功率为：
• 由此可见，液压系统的压力和流量之积就是功率， 称之为液压功率。
液压传动的特点
• 以液体为工作介质 • 能量转换 • 密封容器（密闭系统）内密封容积 • 用液体的压力能来传递动力
第二节 液压与气压传动系统的组成
平面磨床工作台液压传动系统工作原理 如图1-2 液压传动系统的工作原理及组成
第一章液压与气压传动概述
• 第一节 液压与气压传动的工作原理 • 第二节 液压与气压传动系统的组成 • 第三节 液压与气压系统的图形符号 • 第四节 液压与气压传动的特点
液压与气压传动基础知识
15/49
气源装置
气源装置为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气， 气源装置为气动系统提供满足一定质量要求的压缩空气，是气动 系统的重要组成部分。 系统的重要组成部分。 气动系统对压缩空气的主要要求：具有一定压力和流量， 气动系统对压缩空气的主要要求：具有一定压力和流量，并具有 一定的净化程度。 一定的净化程度。 气源装置由以下四部分组成 气压发生装置——空气压缩机； 空气压缩机； 气压发生装置 空气压缩机 净化、贮存压缩空气的装置和设备； 净化、贮存压缩空气的装置和设备； 管道系统； 管道系统； 气动三大件。 气动三大件。
液压与气压传动技术简介
1/49
湖南工业大学
液压与气压传动的工作原理和特征
传动分类简介 液压与气压传动是以流体（液压油液或压縮 液压与气压传动是以流体（ 空气） 空气）为工作介质进行能量传递和控制的一种 传动形式。（元件组成基本回路， 。（元件组成基本回路 传动形式。（元件组成基本回路，回路再组成 一定功能的传动系统） 一定功能的传动系统） 以液压千斤顶为例来简述液压传动的工作 液压千斤顶为例来简述液压传动的工作 原理（类比打气筒及日用洗涤用品压出装置）。 原理（类比打气筒及日用洗涤用品压出装置）。
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典 型 液 压 图 形 符 号 图
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系 统 原 理
液压与气压传动系统的组成
能源装置——将机械能转换为流体压力能的装置。液 将机械能转换为流体压力能的装置。 能源装置 将机械能转换为流体压力能的装置 压泵或空气压縮机。 压泵或空气压縮机。 执行元件——将流体的压力能转换为机械能的元件。 将流体的压力能转换为机械能的元件。 执行元件 将流体的压力能转换为机械能的元件 液压缸或气缸、液压马达或气马达。 液压缸或气缸、液压马达或气马达。 控制元件——控制系统压力、流量、方 向的元件以 控制系统压力、 控制元件 控制系统压力 流量、 及进行信号转换、 及进行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制 元件。如溢流阀、节流阀、方向阀等。 元件。如溢流阀、节流阀、方向阀等。 辅助元件——保证系统正常工作除上述三种元件外的 辅助元件 保证系统正常工作除上述三种元件外的 装置。如油箱、过滤器、蓄能器、油雾器、消声器、 装置。如油箱、过滤器、蓄能器、油雾器、消声器、 管件等。 管件等。 工作介质—传递能量和信号 液压油、压缩空气。） 传递能量和信号， （工作介质 传递能量和信号，液压油、压缩空气。）
液压与气动技术第1章 液压与气压传动基础知识
1.2.2 液压传动系统的图形符号
图1-2(a) 和图1- 2(b) 中的各个元件是半结构式图形画出来的，直观性 强，易理解，但难于绘制，元件多时更是如此。在工程实际中，除某些 特殊情况外，一般都用简单的图形符号绘制，如图1-2 (c) 所示。图形 符号只表示元件的功能，不表示具体结构和参数。
物8就向下运动。
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1.1.2 液压传动的基本原理
通过对上面液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传
动的基本工作原理如下： (1)液压传动是利用有压力的液体（液压油）作为传递运动和动力
的工作介质；
(2)液压传动中要经过两次能量转换，先将机械能转换成油液的压 力能，再将油液的压力能转换成机械能； (3)液压传动是依靠密封容器或密闭系统中密封容积的变化来实现 运动和动力的传递。
环境条件下工作。
③ 为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造 精度要求较高，加工工艺较复杂。 ④ 液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。 ⑤ 液压系统发生故障不易检查和排除。
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1.4 液压油
1．液压油的用途
液压油主要有以下几种作用。 ① 传递运动与动力。将泵的机械能转换成液体的压力能并传至
液压泵
3
油箱
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1.2.1 液压传动系统的组成
液压泵 3 由电动机驱动旋转，从油箱 1 中吸油，经过滤器 2 后被液压 泵吸入并输出给系统。当换向阀 6 阀芯处于图1-2 (a) 所示位置时，压 力油经阀 5 、阀 6 和管道进入液压缸 7的左腔，推动活塞向右运动。 液压缸右腔的油液经管道、阀 6 、管道流回油箱。改变阀 6 阀芯工作 位置，使之处于左端位置时，如图1-2(b) 所示，液压缸活塞反向运动。 工作台的移动速度是通过流量控制阀来调节的。阀口开大时，进入缸的 流量较大，工作台的速度较快；反之，工作台的速度较慢。为适应克服 大小不同阻力的需要，泵输出油液的压力应当能够调整。工作台低速移 动时，流量控制阀开口小，泵输出多余的油液经溢流阀4和管道流回油箱， 调节溢流阀弹簧的预压力，就能调节泵输出口的油液压力。
《液压与气动技术》课程学习指导
《液压与气动技术》课程学习指导绪论在学习本章时，主要应理解液压与气压传动的工作原理以及液压与气压传动系统的组成，应着重注意以下几点：一、液压与气压传动的工作原理液压与气压传动是采用流体(液压油或压缩空气)作为传动介质来传递力和运动的，在传递力时，运用了流体力学中的帕斯卡原理；而在传递运动时，则运用了在密闭容积中输出与输人流体容积相等的原理(质量守恒定律)。
二、液压与气压传动的两个重要概念液压与气压传动中最基本、最重要的参数：压力和流量(掌握其定义及常用单位)。
液压传动的两个工作特性(贯穿全书，正确理解，熟练掌握)：(1) 在不考虑泄漏的条件下，液压与气压传动中的工作压力取决于外负载。
(2) 执行机构的运动速度取决于输入其流量的大小，而与外负载无关(在忽略泄漏、液体的压缩性及容器、管路变形的条件下)。
三、液压与气压系统的主要组成通常一个完整的液压系统由以下五个部分组成：(1) 动力元件：如液压泵、空气压缩机等。
将原动机的机械能(Fυ或Tω)转换成液压能(pq)。
(2) 执行元件：如液压缸、气缸等。
将液压能转换成机械能。
(3) 控制元件：如各种控制阀。
利用这些元件对系统中的液体的压力、流量及方向进行控制或调节，以满足工作装置对传动的要求。
(4) 辅助元件：起辅助作用，如油箱、滤油器、管路、管接头及各种控制、检测仪表等。
在有些系统中，为了进一步改善系统性能还采用蓄能器、加热器及散热器等。
(5) 工作介质：液压油或压缩空气，是动力传递的载体。
液压与气压传动系统作为能量转换和传递的装置把机械能(原动机)Tω转化为液压能和气压能(液压泵和空气压缩机的输出) pq，再转化为机械能(执行机构输出) )Tω或Fυ，系统本身并不能产生能量，而在每个转换和调节环节上都要消耗一定的能量，所以一般的液压与气压传动系统的效率不会很高。
在工程实际中，采用“气动与液压”图形符号(GB/T786．1-1993(2001*)) 绘制液压系统原理图。
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1.3 液压与气压传动的优、缺点
1. 3. 1 液压传动的优、缺点
1.优点 ①体积小.重量轻.结构紧凑。 ②运动比较平稳.能在低速下稳定运动.易于实现快速启动、
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1.4 液压与气动技术的应用与发展 概况
近年来气动技术的应用领域已从汽车、采矿、钢铁、机械工 业等重工业迅速扩展到化工、轻工、食品、军事工业等各行 各业。和液压技术一样.当今气动技术亦发展成包含传动、控 制与检测在内的自动化技术.成为柔性制造系统(FMS)在包 装设备、自动生产线和机器人等方面不可缺少的重要手段。 由于工业自动化以及FMS的发展.要求气动技术以提高系统 可靠性、降低总成本与电子工业相适应为目标.进行系统控制 技术和机电液气综合技术的研究和开发。显然.气动元件的微 型化、节能化、无油化是当前的发展特点.与电子技术相结合 产生的自适应元件.如各类比例阀和电气伺服阀.使气动系统 从开关控制进入到反馈控制。计算机的广泛普及与应用为气 动技术的发展提供了更加广阔的前景。
液压千斤顶是机械行业常用的工具.常用这个小型工具顶起较 重的物体。下面以它为例简述液压传动的工作原理。图1-1 所示为液压千斤顶的工作原理。千斤顶有两个液压缸1和6. 内部分别装有活塞.活塞和缸体之间保持良好的配合关系.不 仅活塞能在缸内滑动.而且配合面之间又能实现可靠的密封。 当向上抬起杠杆时.液压缸1的活塞向上运动.液压缸1的下腔 容积增大形成局部真空.单向阀2关闭.油箱4的油液在大气压 作用下经吸油管顶开单向阀3进入液压缸1下腔.完成一次吸 油动作当向下压杠杆时.液压缸1活塞下移.
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1.2 液压与气压传动的组成
液压泵的最大工作压力由溢流阀11调定.其调定值为液压缸 的最大工作压力及系统中油液经阀和管道的压力损失的总和。 因此.系统的工作压力不会超过溢流阀的调定值.溢流阀对系 统还起着过载保护作用。工作台的运动速度取决于流量大小. 由流量控制阀4调节。
从上述例子可以看出一个完整的液压系统由以下4部分组成 ①能源装置 ②执行装置 ③控制装置 ④辅助装置
⑤与液压传动相比.气压传动反应快.动作迅速一般只需0. 02~0. 03 s就可建立起需要的压力和速度因此.它特另al适 用于实现系统的自动控制
⑥调节控制方便.既可组成全气动控制回路.也可一与电气、 液压结合实现混合控制。
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1.3 液压与气压传动的优、缺点
2.缺点 ①由于空气的可压缩性大.所以气动系统的稳定性差.负载变
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1.2 液压与气压传动的组成
1. 2. 1 液压传动的组成
图1-3所示为一简化的组合机床液压传动系统.其工作原理如 下。
定量液压泵3由电动机驱动旋转.从油箱1经过滤油器2吸油。 当换向阀5的阀芯处于图示位置时.压力油经流量控制阀4、 换向阀5和管道9进入液压缸7的左腔.推动活塞向右运动。液 压缸右腔的油液经管道6、换向阀5和管道10流回油箱。改 变换向阀5的阀芯的位置.使之处于左端时.液压缸活塞将反向 运动。改变流量控制阀4的开口.可以改变进入液压缸的流量. 从而控制液压缸活塞的运动速度。液压泵排出的多余油液经 溢流阀11和管道12流回油箱。液压缸的工作压力决定于负 载。
实验测定指出:液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ft与液层接 触面积A、液层间的速度梯度du/dy成正比.即
（1.2）
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1.5 液压与气动技术的基木理论
式中 μ为比例常数·称为钻性因数或黏度。如以τ表示切应力. 即单位面积上的摩擦力.则
（1.3）
由式(1.2)可知.在静止液体中.速度梯度为零.内摩擦力为零. 故液体在静止状态下是不呈现黏性的。
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1.5 液压与气动技术的基木理论
③黏性:液体在外力作用下流动时.分子间的内聚力阻碍分子 之间的相对运动而产生一种内摩擦力的这种特性.叫做液体的 钻性。液体只有在流动时才呈现出黏性.静止液体是不呈现黏 性的。
黏性使流动液体内部各处的速度不相等。如图1-5所示.若两 平行平板间充满液体.下平板不动.而上平板速度u0向右平动。
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1.4 液压与气动技术的应用与发展 概况
液压与气压传动相对于机械传动来说是一门新兴技术。在工 程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、石油、航 空和机床行业中.液压技术得到了普遍的应用。随着原子能、 空间技术、电子技术等方面的发展.液压技术向更广阔的领域 渗透.发展成为包括传动、控制和检测在内的一门完整的自动 化技术现今.采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业化 发展水平的重要标志之一。如发达国家生产的95%的工程 机械、90%的数控加工中心、95%以上的自动生产线都采 用了液压传动。
化时对工作速度的影响较大.速度调节较难。 ②由于工作压力低.且结构尺寸不易过大.所以气动系统不易
获得较大的输出力和力矩。因此.气压传动不适用于重载系统。 ③空气无润滑性能.故在系统中需要润滑处应设润滑给油装置。 总体来说.液压与气压传动的优点是主要的.其缺点将随着科
学技术的发展会不断得到克服。例如.将液压传动、气压传动、 电力传动、机械传动合理地联合使用.构成气液、电液(气)、 机液(气)等联合传动.以进一步发挥各自的优点.相互补充.弥 补某些不足之处。
黏度是衡量液体钻性的指标。常用的黏度有动力黏度、运动 黏度和相对黏度.下面仅介绍前两者。
①动力黏度μ。动力黏度可由式(1.3)导出，即
动力黏度的单位为帕秒(Pa·S)或N·s/m2
（1.4）
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1.5 液压与气动技术的基木理论
②运动黏度ν。动力黏度μ与液体密度ρ之比叫做运动黏度ν. 即 （1.5）
第1章 液压与气压传动基础
1.1 液压与气压传动的工作原理 1.2 液压与气压传动的组成 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与发展概况 1.5 液压与气动技术的基木理论
1.1 液压与气压传动的工作原理
1. 1. 1 概述
液压与气压传动技术是机械设备中发展速度最快的技术之一 特别是近年来.随着机电一体化技术的发展.与微电子、计算 机技术相结合.液压与气压传动进入了一个新的发展阶段.其 广泛地应用在机械制造业、起重设备、矿山机械、工程机械、 农业机械、化工机械及军事行业中。特别是在机床行业中应 用液压与气压传动技术实现机床往复、机床回转、机床进给、 机床仿行及各种辅助运动。
③相对黏度(又称条件黏度)。常用的有恩氏黏度:200 mL 直径2. 8 mm.同一温度下与蒸馏水的时间比较.
④其他性质。液压油还有其他一些性质.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、润滑性及相容性(对所接触的金属、密封材料、 涂料等作用程度)等.都对它的选择和使用有重要影响。这些 性质需要在精炼的矿物中加入各种添加剂来获得。
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1.1 液压与气压传动的工作原理
液压缸1下腔容积减小.油液受挤压.压力升高.关闭单向阀3, 液压缸1腔的压力油顶开单向阀2.油液经排油管进入液压缸6 的下腔.推动大活塞上移顶起重物。如此不断上下扳动杠杆就 可以使重物不断升起.
1.4 液压与气动技术的应用与发展 概况
随着液压机械自动化程度的不断提高.液压元件应用数量急剧 增加.元件小型化、系统集成化是发展的必然趋势。特别是近 十年来.液压技术与传感技术、微电子技术密切结合.出现了 许多诸如电液比例控制阀、数字阀、电液伺服液压缸等机(液) 电一体化元器件.使液压技术在高压、高速、大功率、节能高 效、低噪声、使用寿命长、高度集成化等方面取得了重大进 展。无疑.液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、 计算机辅助试验(CAT)和计算机实时控制也是当前液压技术 的发展方向。
气压传动的工作原理是利用空气压缩机将电动机或其他原动 机输出的机械能转变为空气的压力能.然后在控制元件的控制 和辅助元件的配合下.通过执行元件把空气的压力能转变为机 械能.从而完成直线或回转运动并对外做功。
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1.1 液压与气压传动的工作原理
图1-2所示为钻床工作台的工作原理。将工件从手中放到夹 具中.接着按下启动按钮.使夹具气缸冲出.当气缸将工件夹紧 后.钻床对工件钻眼.钻完后钻臂返回，与此同时.喷嘴将碎屑 吹掉.然后夹具气缸松开。
液压与气压传动技术是以流体—液压油液(或压缩空气)为工 作介质进行能量传递和控制的一种传动形式.它们的工作原理 基本相同。
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1.1 液压与气压传动的工作原理
1. 1. 2 液压传动的工作原理
液压传动是指用液体作为工作介质.借助于液体的压力能进行 能量传递和控制的一种传动形式。利用各种元件组成不同功 能的基本控制回路.再由基本控制回路根据系统要求组成具有 一定控制机能的液压传动系统。
制动和频繁换向。 ③可在大范围内实现无级调速。 ④容易实现自动化.操纵方便。 ⑤易于实现过载保护且液压件能自行润滑.因此使用寿命较长。 ⑥由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化.所以液压
系统的设计、制造、使用都比较方便。
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1.3 液压与气压传动的优、缺点
2.缺点 ①液压传动不能保证严格的传动比。 ②液压传动在工作过程中常有较多的能量损失。 ③液压传动对油温的变化比较敏感.它的工作稳定性容易受到
温度变化的影响.因此不宜在温度变化很大的环境中工作。 ④为了减少泄漏.液压元件在制造精度上的要求比较高.因此
其造价较高.且对油液的污染比较敏感。 ⑤液压传动出现故障的原因较复杂.而且查找困难。
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1.3 液压与气压传动的优、缺点
1.3.2 气压传动的优、缺点
1.优点 ①采用空气作为传动介质.来源方便.取之不尽.用后直接排入