液压与气压传动绪论-液压与气压传动

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郭冰菁
2 电液伺服、比例技术开创了近代液 压技术的新篇章
在二十世纪四十年代， 亦即第二次世界大战期间， 由于军事工 业的迫切需要，大大推进了液压技术的进步！ 在美国的机床制造业中，当时就有 30%应用了液压传动。 二十世纪中期，MIT 利用反馈技术制成了电液伺服阀，后来 用于海军舰艇的操作设备， 用于飞机作液压助动器， 控制飞机舵面。 二十世纪六十年代电液比例控制技术应运而生。 ——电子技术使液压技术走出低谷！ ——液压技术与电子技术的结合，开创了液压技术发展的新篇章！ ——当今日新月异的微电子技术和计算机技术又使液压技术驶入 了的发展的高速公路！
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六、课程学习目标和基本要求：
4．课程资料 教科书：《液压与气压传动》，华中理工大学，许福玲、陈尧明，配有 自制的多媒体教学光盘一张。 参考书 ： （ 1 ）《液压与气压传动》，左健民，机械工业出版社，机械工业出版社 （ 2 ）《液压传动与气压传动》，何存兴、张铁华，华中理工大学出版社 5．本课程的考核：采用形成性考核和期末考试方式 课程考核成绩＝形成性考核30％＋期末70％ 形成性考核＝平时作业及表现15％＋实验10％＋点到5％ 6．教学安排： 学时数： 48 学时（实验学时8 ＋ 授课学时40） 答疑地点：5号楼409 时间：每周5晚上20：00～21：30 公共信箱：hydraulic_study@163.com 密码：hydraulic
q=V/t=Ah/t=Av
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二、流体传动的基本原理
结论： ①由公式v=q/A可知： 活塞移动速度只取决于流入液压缸中油液流量q， 与负载无关。即：活塞的运动速度可以通过改变流 量的方式进行调节。基于这一点，液压传动可以实 现无级调速。 ②运动的传递依靠“容积变化相等”而实现，常用单 位为m/min。 ③液压装置的自锁性取决于密封性，即当q=0时，v =0；执行元件可停留在任意位置。

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缺点:
难保严格传动比, 元件精度要求高, 信号传递不如电, 总的效率比较低, 液压不宜远距离; 温度影响需注意; 液压介质很娇气; 找到故障较费力.
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五、流体传动的应用与发展概况

发展过程： 发展动向：
1.正向着高压、高速、大功率、高 效、低噪声、经久耐用、高度集 成化的方向发展； 2.与计算机科学相结合，新型液压 元件和液压系统的计算机辅助设 计（CAD）、计算机辅助测试 （CAT）、计算机直接控制 （CDC）、计算机实时控制技术、 机电一体化技术、计算机仿真技 术和优化技术；
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缺点： 1、不能保证严格的传动比。 2、效率低，不宜于作远距离大功率传动。 3、油温和负载的变化直接影响速度的稳定性。 4、制造工艺要求高，所以成本高。 5、液压系统发生故障时，不易检查和排除。 6、液压系统要求有单独的油源。
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气压传动
优点： 1 、以空气为工作介质，取用方便，用后可直接排 入大气，不会污染环境； 2 、空气粘度小(约为液压油动力粘度的万分之一)， 沿程损失小，可集中远距离供气； 3 、工作压力低(0.2~1MPa)，因此气动元件的材料 和制造容易、成本低； 4、工作环境适应性好，特别在易燃、易爆、多尘 埃、强磁、辐射、震动等恶劣环境下工作；无油 气动系统特别适合电子器件、食品及医药生产过 程。
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二、流体传动的基本原理
功率特征：液压功率可以用压力p和流量q的乘积
来表示。 由
F1v1=Wv2 P＝pA1v1=pA2v2=pq
结论： ①在不计各种功率损失的条件下，液压传动系 统的机械功率全部转换为液压功率。 ②功率的传递取决于压力和流量的乘积。 总结上述： 在液压传动中压力p和流量q是最基 本、最重要的两个参数。
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三、流体传动系统的组成

原理图表示法：

所有液压元件都可用相应液压职能符号来表示， 符合国家标准GBT786.1-1993，特殊元件可用结构 简图来表示，用标准符号组成的系统图称为液压系 统原理图。 职能符号都以元件的静止位置或零位来表示。
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二、流体传动的基本原理
运动传递特征：执行元件运动速
度（v）取决于流量(q)。 在没有漏油，也没有被压缩的 条件下，排出和流入的液体体积 相等 ，则： h 1 A1 = h 2 A2 上式两边同除以运动时间t，得： v 1 A1 = v 2 A2 定义：流量q是指单位时间内液体流过 某一截面的体积。
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3. 电液控制的应用领域
行业、部门 工程机械 交通运输 电力部门 冶金机械 兵器工业 轻工机械 应用示例
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挖掘机、装载机、推土机、振动压路机等 汽车吊车、叉车、港口龙门吊、船舶液压舵机等 水轮机调速系统 轧机压下控制系统、连铸机、修磨机、钢带跑偏控 制系统等 火炮控制系统，导弹运输车、导弹发射车等 注塑机、打包机、校直机等
液压与气压传动
教师：郭冰菁 答疑地点：机电楼409 答疑时间： 每周5晚上20：00～21：30
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知识点
一、传动的多种形式 二、流体传动的基本原理－★ 三、流体传动系统的组成－★ 四、流体传动系统的特点 五、流体传动的应用与发展概况 六、课程学习目标和基本要求

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一、传动的多种形式
2.三种传动形式比较：


机械传动：通过各种机件直接传送动力的传动方式。表现在 传递动力、改变运动速度和方向、改变运动形式等方面。 如：螺旋传动机构、带传动、齿轮传动、链传动、涡轮蜗杆 传动、曲柄滑块机构、凸轮传动等。 电力传动：利用电力设备，通过调节电参数来传递动力或控制 动力的传动方式。 流体传动：以流体为工作介质，进行能量转换、传递和控制。 包括：（1）气体传动：以气体为工作介质的流体传动。 （2）液体传动：以液体为工作介质的流体传动。 ①液力传动：主要利用液体动能的液体传动。 ②液压传动：只利用液体压力能。
3.与其他相关科学结合，如污染 控制技术、可靠性技术等方面也 是当前液压技术发展和研究的方 向； 4.开辟新的应用领域。
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1. 油压机的诞生开了现代液压技术的新 纪元
水磨和风车是流体动力最古老的应用实例
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液压技术发展的历程
1650 年帕斯卡提出了液体静压传递原理 1750 年伯努利揭示了流体在管内流动的能量守恒定律 1795 年英国的约瑟夫·布拉曼发明了世界上第一台水压机 1905 年美国工程师威廉斯和詹尼将工作介质水改为油 ——划时代的贡献 ——改变了液压技术近百年停滞不前的局面 ——液压界普遍认同 1905 年是现代液压技术的起始年
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二、流体传动的基本原理
根据帕斯卡原理，密闭连通器内各点的压力到处都 相等,故： F1 W p A1 A2 ①作用力F1和负载力W之间是通过压力p传递的。 ②液压与气压传动的工作压力p取决于负载W，负 载愈大，压力p也就愈高，没有足够的压力是无法 驱动负载的。 ③当W＝0时，压力p=0
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缺点：
1、与光、电信号相比，气信号传递较慢；
2、空气具有可压缩性，因此工作速度稳定性差； 3、因工作压力低，所以输出力较小，且传动效率低。
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四、流体传动的特点

优点:
功率大来重量轻, 大力大矩显威风; 运动平稳响应快, 无级调速显神通; 操纵简单自动化, 过载保护它更行; 元件标准系列化, 散热润滑也出名.
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DCY450运梁车（中铁四局， 秦沈客运专线采用）
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臂架式高空作业车、消防梯
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垃圾处理
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五、流体传动的应用与发展概况

实例：
机械手 油路
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一、传动的多种形式
1.机器的组成：

机器由动力、传动、工作和控制四个部分组成。 动力部分：将其他形式的能量转变为机械能，为机器提供 动力。如水轮机、内燃机、电动机、液压马达等。 传动部分：传递动力和运动、分配能量、改变速度和运动 形式。分为机械传动、流体传动、电力传动。 工作部分：使加工对象性能、状态、形状、位置发生变化， 直接完成机器的预定功能。如：刀具、卡具、冲头等。 控制部分：完成被控参数的调节。
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二、流体传动的基本原理
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二、流体传动的基本原理

特征：
力传递特征：装置工作压力
（p）取决于外负载(W)。 p1＝F1/A1 ； W=p2×A2; p1=p2; →W= F1/A1 ×A2
p1
p2
F1 W p A1 A2
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六、课程学习目标和基本要求



1．本课程为机械类相关专业的专业基础课程。本课程的前 期课程是：《机械制图》，《机械原理与设计》，《电工技 术》，《流体力学》，《高等数学》等。 2．本课程的教学目的是：使学生了解液压与气压传动的基 础知识，掌握各种液压、气动元件的基本原理、特点、应用 和选用方法，熟悉各种基本回路、气动程序控制系统的功用、 组成和应用场合。 3．要求：
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四、液压与气压传动的优、缺点
液压传动优点：
1、功率－质量比大：体积小、重量轻、结构紧凑； 2、能实现无级调速，调速范围宽，可达2000：1； 3、易于实现自动化，与电气控制相配和，可较方便 地实现复杂的程序动作和远程控制； 4、液压装置工作平稳，反应速度快，冲击小； 5、液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，有 利于总体布置设计； 6、液压装置操纵方便，易于防止超载，元件得到自 然润滑，寿命长。
汽车工业
智能机械 机床工业
汽车动力系统、ABS(防抱死控制系统)、油气悬架 系统等
模拟驾驶舱、机器人、折臂式小汽车装卸器等 加工中心、加工生产线、自动化机床等
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0 绪论 Dzy 300 运 梁 车 ， 上 海 磁 悬 浮 工 程 用


理论计算：掌握液压与气压传动的基础知识，基本计算方法。 元件：了解常用液压泵、液压缸、气缸、及控制阀的工作原理、 特点及应用。 系统：能分析一般的液压系统回路和气动控制回路，能设计简单 的液压系统及气压传动系统。 实际动手能力：能按照回路图正确组装液压与气动控制回路。
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二、流体传动的基本原理

实例：汽车吊
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三、流体传动系统的组成



能源装置（或称动力元件）：把机械能转化成液体 压力能。如：液压泵、空压机。 执行装置（或称执行元件）：把液体压力能转化成 机械能。如：液（气）压缸和液压马达。 控制调节装置（或称控制元件）：对液体的压力、 流量和流动方向进行控制和调节。如：各类控制阀 或者由各种阀构成的组合装置。 辅助装置（或称辅助元件）：以上三种组成部分以 外的其它装置，如各种管接件、油管、油箱、过滤 器、蓄能器、压力表等，起连接、输油、贮油、过 滤、贮存压力能和测量等作用。 传动介质：传递能量的液体介质，如油液、气体。
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二、流体传动的基本原理
1.定义：
流体传动是以有压流体（压力油或压缩空气）作为 工作介质对能量进行传递和控制的一种传动形式。
2.工作原理：

理论基础： 帕斯卡原理（即静压传递原理）——“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”。 即液体具有等值传递压力的性质。