《液压与气压传动》PPT课件

应用一：高压造型生产线
应用二：真空静压造型生产线
压路机
铲运车
挖掘机
应用三：工程机械领域
应用四：机械加工行业
应用五：航天工业
应用六：军事、雷达等
台湾“纪德舰”
第一篇 液压传动
第二章
液压传动的流体 力学基础
流体力学是研究流体平衡和运动规律的
一门科学。
本章重点：
1、液压油的粘度及其物理意义、粘性的力学本质； 2、液体静压力基本方程、连续性方程、伯努利方 程；
B、调节q即可改变运动速度，所以，液压和气压传动能实现无级调速；
3、功率关系
G A2 和
F
A1
即： Fv1=Gv2
v2 A1 v1 A2
即： P=pA1v1=pA2v2= p q
在不计损失时，输入功率等于输出功率。
结论：压力和流量是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们的乘积表示功率。
工作原理：以有压流体作为传动介质（或工作介质、 能源介质），依靠密封容积的变化来传递运动，依靠 流体内部的压力来传递动力。
3、压力损失、小孔流量的计算。
本章难点：
1、实际液体伯努利方程及压力损失的计算； 2、绝对压力、相对压力、真空度的概念。
§2-1 液压油
一、液压油的物理性质
物理性质＝ f（、、、β、C、、T凝、p饱）
（一）密度
单位体积液体的质量称为液体的密度。
m
V
单位：kg/m3
矿物型液压油的密度随温度和压力而变化 的，但其变动值很小，可认为其为常数。一 般矿物油系液压油在20℃时密度约为850～ 900 kg/m3 左右。
行业名称
热工设备 机床工业 国防工业 船舶工业
近年应用
应用场所举例
各类造型机、压铸机、铸型输送机、锻压机械等
车、铣、磨、刨、组合机床、数控机床、剪床、自动化 及半自动化机床等 飞机、坦克、大炮、舰艇、雷达、火箭、导弹等
打捞船、全液压挖泥船、打桩船、采油平台、气垫船等
太阳跟踪系统、海浪模拟装置、船舶驾驶模拟器、地 震再现、火箭助飞发射系统、宇航环境模拟、高层建 筑减震、紧急刹车装置等
由于体积相等：
A1 h1 = A2 h2；
又由于活塞移动的时间相同，均为t，
则：
A1
h1 t
A2
h2 t
即： v2 A1 v1 A2
或：A1v1=A2v2 = q (单位时间内流过某一截面的液体体积，称为流量， 用q表示)
结论： A、活塞的运动速度与进入缸的流量成正比，与活塞的截面积成反比，而与流 体压力大小无关；
本章重点和难点：
重点： 1、液压（气压）传动工作原理； 2、液压（气动）系统组成及各部分作用；
难点： 1、液压（气压）传动工作原理
一、研究对象及学习方法
研究对象：研究的是以有压流体（液压液或压缩空气）作为传动介质来实现机 械传动和自动控制的一门学科。其实质研究的是能量转换。
即：机械能---压力能---机械能。
5—换向阀 6.8.16—回油管
7—节流阀 9—开停手柄
10—
11—压力管
12—压力支管 13—溢流阀
14—钢球 15—弹簧
17—液压泵 18—滤油器
19—油箱
机床工作台液压系统
五、系统表示方法
1、用结构原理图表示： 具有直观性强、容易理解的优点，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。
2、用液压与气动系统图形符号表示（GB786—76, GB786.1-93) 基本规定 ： (1)符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也 不表示元件在机器中的实际安装位置。 (2) 主油（气）路用标准实线表示，控制油（气）路用虚线表示。元件符号内的流体 流动方向用“↑”表示，“↑”指向不一定是油流方向。
利用了质量守恒定律 利用了帕斯卡原理
四、液压和气动系统组成
以生产中的机床工作台为例进行进一步说明
①能源装置：为系统提供有压流体（压力油或压缩空气），将机械能转换成压 力能，是系统的第一能量转换装置。如液压泵、气源装置（空压机、后冷却器、 干燥器、空气净化装置、储气罐、输送管道等）。
②执行元件：把流体的压力能转换成机械能，是系统的第二能量转换装置。如液 压缸、液压马达、气缸、气动马达等。
μ为比例系数称为动力粘度，单位为 Pa ·S（帕·秒）
u+du u
h
y
油液在流动时，相邻两层液体内部所
产生的摩擦阻力F与接触面积A成正比 与速度梯度成正比。
x
0
则单位面积上的内摩擦力：
若 ： du 0 F 0 dy
du （牛顿内摩擦阻力定律）
dy
结论：液体只有在流动（或有流动趋势）时 才会呈现出粘性，处于静止状态的液体不呈
(3)符号均以元件的零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。
采用职能符号表示的原理图：
具有图形简单，易绘制等优 点，但直观性差，难理解。
六、液压与气动系统的特点
1、液压传动特点
优点： （1）传动平稳、重量轻、体积小、承载能力大； （2）易实现无级调速； （3）易实现过载保护和自动润滑； （4）能实现各种机械运动、易于自动控制； （5）由于元件已实现标准化、系列化、通用化，便于设计制造。
缺点： （1）元件本身制造精度要求高； （2）实现定比传动难，且不宜在高、低温及易燃易爆等场合下使用； （3）不宜远距离输送动力，发生故障不易查除，油液易污染，对油 液的质量要求高。
2、气压传动的特点
优点： ①来源广泛，成本低廉，系统简单； ②空气粘度小，输送时压力损失小，便于集中供应（空压站）和远距离 输送； ③维护简单，管道不易堵塞，无须更换介质； ④易于实现过载自动保护，使用安全，适合在高、低温及易燃易爆等恶 劣环境下使用； ⑤由于工作压力低（小于0.8MPa），对元件材料及加工精度要求低。
安徽工程大学 机械与汽车学院
主讲：阚宏林
2013年01月
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章 第十三章
目录
绪论 液压传动的流体力学基础 液压泵 液压缸和液压马达 液压阀 液压辅件(自学) 液压基本回路 典型液压系统 气动技术基础知识 气源系统及气动辅件 气动执行元件 气动控制元件 气动控制回路与系统
物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，单位面积上产生的内摩擦力。
（2）运动粘度υ
没有明确的物理意义。只是动力粘度与液体密度的比值。
即：
单位： m2/s
国产油液牌号是以40℃时的平均运动粘度来表示。 1 cSt(厘斯)=10-2 St(斯) =1 mm2/s
单位换算：1 m2 /s=104 St（斯）=106 cSt（厘斯）
20世纪80年代－现在：高速、高压、大功率、低噪声、长寿 命、高度集成化方向发展
气动技术
节能化、微型化、轻量化、位置控制高精度化
表1-1 在各类机械行业中的应用实例
行业名称
应用场所举例
工程机械 挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等
起重运输机械 汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等
矿山机械 凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架
建筑机械 打桩机、液压千斤顶、平地机等
农业机械 联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等
冶金机械 电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等
轻工机械 汽车工业 智能机械
打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机、纺织机械等
自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、 减振器等 折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、 机器人等
'' R
单位：均为 m2/s
3、影响油液粘度的因素
①温度： 温度↑ →分子间内聚力↓ →油液粘度↓ → 系统泄漏↑ → 传动精度 ↓； 温度 ↓→ 分子间内聚力 ↑→ 油液粘度↑→压力损失↑。
并且变化十分敏感，说明温度对粘度的影响很大。
③控制元件：对系统中流体的压力、流量及流体的流动方向进行控制或调节的 元件。如溢流阀、单向阀、换向阀等。
④辅助元件：保证系统正常工作的其它元件。如油箱、管道、管接头、过滤器等。 ⑤工作介质：传递能量的流体，即液压油、压缩空气等。
机 床 工 作 台 液 压 系 统
1—工作台 2—液压缸
3—活塞 4—换向手柄
结论： 若要比较两种不同介质流体的粘性大小， 只能用动力粘度来比较。
（3） 相对粘度（条件粘度）：
➢恩氏粘度0E（中、德、前苏联）： 将200ml 温度为t ℃的被测液体装入恩氏粘度
计中，由其底部φ 2.8mm的小孔流出，测出液 体流尽所需的时间τ 液，与同体积蒸馏水在20 ℃ 时流过同一粘度计所需时间τ 水之比。用0Et表示。 0Et = τ 液/ τ 水，无量纲。
3、流体传动
液体传动
液压传动——利用液体静压力传递动力。 液力传动——利用液体流动动能传递动力。
气体传动
气压传动 气力传动
三、工作原理
以液压千斤顶为例进行说明: 设施力F，重物G，小活塞面积A1， 大活塞面积A2 。
1、力比关系
p G F
A2
A1
或： G A2 F A1
讨论:（不考虑活塞自重及摩擦阻力）
G A2 p
（1）当G=0时， p=0， F=0；
（2）当G → ∞ 时，
p → ∞， F → ∞ 。
F A1
结论： A、系统的工作压力取决于负载，而与流量大小无关。 B、当A2 》A1，只要施加很小的力F，就可举起很重的物体，这就是液压千斤
顶的原理。
2、运动关系 若不考虑泄漏、油液的可压缩性及缸体、管道的变形等
(三) 粘性
1、粘性的力学本质
粘性是液压油的根本特性，粘度是度量粘性的物 理量，是选择液压油的主要性能指标。