液壓與氣壓傳動工作原理

1、 液壓與氣壓傳動技術教學主要內容：教學主要內容：1. 液壓與氣動的概念與原理（掌握）2. 液壓傳動的工作特性（必須掌握）3. 液壓系統(tǒng)的基本組成（掌握）4. 液壓傳動的優(yōu)、缺點（了解）第一章 液壓與氣壓傳動概述概 述u液壓與氣壓傳動是以流體為工作介質，利用壓力能進行能量傳遞和控制的一種傳動技術。p 液壓傳動：主要以液壓傳動：主要以液體壓力能液體壓力能來傳遞動力；來傳遞動力；p 氣壓傳動：主要以氣壓傳動：主要以壓縮空氣壓縮空氣的壓力能來傳遞動力。的壓力能來傳遞動力。一、液壓傳動的工作原理及特性動畫演示動畫演示操作視頻演示操作視頻演示液壓千斤頂1.液壓傳動的工作原理由由帕斯卡原理帕斯卡原理可知，受

2、力平衡時：可知，受力平衡時：PAGAFAF22211分析：當分析：當A A2 2/A/A1 111時，作用在小活塞上一個很小的力時，作用在小活塞上一個很小的力F F1 1，便可在大活塞上產生一個很大的力便可在大活塞上產生一個很大的力F F2 2。原理原理u思考：是不是與杠桿的作用很相似？力被思考：是不是與杠桿的作用很相似？力被“放大放大”了！了！1212AAFF 2.液壓傳動的動力傳遞特性由由帕斯卡帕斯卡原理可知，受力平衡時原理可知，受力平衡時：PAGAF211P-P-液壓系液壓系統(tǒng)的壓力統(tǒng)的壓力分析：當兩液壓缸活塞的面積不變時，負載分析：當兩液壓缸活塞的面積不變時，負載G G變化，將引變化，

3、將引 起起P P 變化，即液壓系統(tǒng)的壓力取決于外負載。變化，即液壓系統(tǒng)的壓力取決于外負載。u液壓傳動的特性一：液壓系統(tǒng)的液壓傳動的特性一：液壓系統(tǒng)的壓力取決于外負載壓力取決于外負載。液壓技術中習慣稱液壓技術中習慣稱“壓強壓強”為為“壓力壓力”3.液壓傳動的運動傳遞特性v v2 2= =q q/ /A A2 2v v1 1- -小活塞平均速度小活塞平均速度v v2 2- -小活塞平均速度小活塞平均速度q -q -流量流量u液壓傳動的特性二：液壓傳動的液壓傳動的特性二：液壓傳動的速度大小取決于流量。速度大小取決于流量。分析：液壓傳動是靠密閉工作容積變化相等的原則實現(xiàn)運動分析：液壓傳動是靠密閉工作容

4、積變化相等的原則實現(xiàn)運動 傳遞的，改變進入大液壓缸的流量傳遞的，改變進入大液壓缸的流量q q ，即可改變其活，即可改變其活 塞的運動速度塞的運動速度v v2 2。v v1 1A A1 1=v=v2 2A A2 2= =q q流量：流量：單位單位時間內輸出時間內輸出（或輸入）（或輸入）液體的體積液體的體積4.液壓傳動的能量轉換能量轉換機械能機械能壓力能壓力能機械能機械能大液壓缸大液壓缸小液壓缸小液壓缸 液壓傳動裝置實際是一種能液壓傳動裝置實際是一種能量轉換裝置，在能量轉換過程中量轉換裝置，在能量轉換過程中必須有必須有。u液壓傳動的液壓傳動的本質本質：借助于密封容積的變化，利用液體：借助于密封容積

5、的變化，利用液體的壓力能和機械能之間的轉換來傳遞能量。的壓力能和機械能之間的轉換來傳遞能量。5.液壓傳動的液壓功率液壓功率大活塞的輸出功率為大活塞的輸出功率為：壓力壓力p p的單位是的單位是Pa,Pa,流量流量q q的單位的單位是是/s,/s,功率的單位是功率的單位是W W。u液壓系統(tǒng)的壓力和流量之積就是功率液壓系統(tǒng)的壓力和流量之積就是功率。 壓力和流量是液壓傳動中兩個最重要的參數(shù)。壓力和流量是液壓傳動中兩個最重要的參數(shù)。pqAqpAvFP2222二、液壓與氣壓傳動的應用5.液壓與氣壓傳動發(fā)展概況(1) 1795(1) 1795年，英國的年，英國的J.J.布拉默應用帕斯卡原理發(fā)明了水壓機布拉默

6、應用帕斯卡原理發(fā)明了水壓機, ,用用于打包、榨植物油等。到于打包、榨植物油等。到1919世紀中期世紀中期, ,英國開始把水壓機用于鍛英國開始把水壓機用于鍛造，水壓機遂逐漸取代了超大型蒸汽鍛錘。造，水壓機遂逐漸取代了超大型蒸汽鍛錘。 (2) (2) 第二次世界大戰(zhàn)期間，在兵器上采用了功率大、反應快、第二次世界大戰(zhàn)期間，在兵器上采用了功率大、反應快、動作準的液壓傳動和控制裝置，它大大提高了兵器的性能，也動作準的液壓傳動和控制裝置，它大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術迅速轉向民用，大大促進了液壓技術的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術迅速轉向民用，并隨著各種標準的不斷制訂和完善及各類

7、元件的標準化、規(guī)格并隨著各種標準的不斷制訂和完善及各類元件的標準化、規(guī)格化、系列化而在機械制造，工程機械、農業(yè)機械、汽車制造等化、系列化而在機械制造，工程機械、農業(yè)機械、汽車制造等行業(yè)中推廣開來。行業(yè)中推廣開來。5.液壓與氣壓傳動發(fā)展概況(3) (3) 近近3030年來，由于原子能技術、航空航天技術、控制技術、年來，由于原子能技術、航空航天技術、控制技術、材料科學、微電子技術等學科的發(fā)展，再次將液壓技術推向前材料科學、微電子技術等學科的發(fā)展，再次將液壓技術推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內的一門完整的自進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內的一門完整的自動化技術，在國民經濟的各個

8、部門都得到了應用，如工程機械、動化技術，在國民經濟的各個部門都得到了應用，如工程機械、數(shù)控加工中心、冶金自動線等。數(shù)控加工中心、冶金自動線等。1.用于起重機械液壓傳動裝置實例2.用于鍛壓機械液壓與氣動技術應用圖例3.用于水壩船閘4.用于隧道機械5.用于機床液壓與氣動技術應用圖例6.用于工業(yè)用于工業(yè)機器人、機機器人、機械手（臂）、械手（臂）、自動化生產自動化生產線線實例視頻1：液壓機械手，液壓壓機實例視頻2：全自動液壓壓磚機三、液壓系統(tǒng)的基本組成課程的主要內容課程的主要內容三、液壓系統(tǒng)的基本組成平面磨床結構原理動畫三、液壓系統(tǒng)的基本組成1 1）動力元件：液壓泵）動力元件：液壓泵2 2）執(zhí)行元件：

9、液壓缸、液壓馬達）執(zhí)行元件：液壓缸、液壓馬達3 3）控制元件：各種類型的閥）控制元件：各種類型的閥4 4）輔助元件：油箱、過濾器等）輔助元件：油箱、過濾器等課程的主要內容課程的主要內容3.液壓系統(tǒng)的圖形符號結構原理圖結構原理圖系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)原理圖（采用采用職能符號職能符號）3.液壓系統(tǒng)的基本組成2、液壓傳動系統(tǒng)的圖形符號、液壓傳動系統(tǒng)的圖形符號繪制標準：繪制標準：GB/T 786.1-2009GB/T 786.1-2009(1)(1)符號只表示元件的職能，符號只表示元件的職能，連接系統(tǒng)的通路，不表示具體連接系統(tǒng)的通路，不表示具體結構和參數(shù)，也不表示元件的結構和參數(shù)，也不表示元件的實際安裝位置。

10、實際安裝位置。(2)(2) 換向閥的箭頭只表示油換向閥的箭頭只表示油路的接通狀態(tài)，油的實際流動路的接通狀態(tài)，油的實際流動方向需要判斷。方向需要判斷。(3)(3)符號均以元件的靜止位置符號均以元件的靜止位置或中間零位置表示，當系統(tǒng)的或中間零位置表示，當系統(tǒng)的動作另有說明時，可作例外動作另有說明時，可作例外。 液壓元件職能符號4.液壓與氣壓傳動的優(yōu)缺點能夠方便地實現(xiàn)無級調速能夠方便地實現(xiàn)無級調速, ,調速范圍大；調速范圍大；在一定功率下在一定功率下, ,體積較小、重量較輕體積較小、重量較輕( (與機械、電氣傳動相與機械、電氣傳動相比）；比）；工作平穩(wěn)工作平穩(wěn), ,換向沖擊小換向沖擊小, ,便于實現(xiàn)

11、頻繁換向；便于實現(xiàn)頻繁換向； 便于實現(xiàn)過載保護便于實現(xiàn)過載保護, ,自潤滑自潤滑, ,壽命長壽命長 ；操縱簡單操縱簡單, ,便于實現(xiàn)自動化便于實現(xiàn)自動化, ,易于與數(shù)控和智能技術相結合；易于與數(shù)控和智能技術相結合； 液壓元件大多已實現(xiàn)系列化、標準化和通用化，易于設計制液壓元件大多已實現(xiàn)系列化、標準化和通用化，易于設計制造和推廣；造和推廣；機械傳動機械傳動皮帶輪傳動皮帶輪傳動齒輪傳動齒輪傳動鏈條傳動鏈條傳動4.液壓與氣壓傳動的優(yōu)缺點泄漏和壓縮泄漏和壓縮-無法保證嚴格的傳動比；無法保證嚴格的傳動比； 能量損失較多能量損失較多( (泄漏、摩擦、壓力損失等泄漏、摩擦、壓力損失等),),傳動效率不高，傳

12、動效率不高，不宜遠距離傳動；不宜遠距離傳動； 為減少泄露，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工為減少泄露，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復雜，故制造成本較高；藝較復雜，故制造成本較高；對油溫變化敏感對油溫變化敏感, ,不宜在溫度很高和很低的環(huán)境下工作；不宜在溫度很高和很低的環(huán)境下工作；5.液壓與氣壓傳動發(fā)展概況(1) 1795(1) 1795年，英國的年，英國的J.J.布拉默應用帕斯卡原理發(fā)明了水壓機布拉默應用帕斯卡原理發(fā)明了水壓機, ,用用于打包、榨植物油等。到于打包、榨植物油等。到1919世紀中期世紀中期, ,英國開始把水壓機用于鍛英國開始把水壓機用于鍛造，水壓機遂逐漸取

13、代了超大型蒸汽鍛錘。造，水壓機遂逐漸取代了超大型蒸汽鍛錘。 (2) (2) 第二次世界大戰(zhàn)期間，在兵器上采用了功率大、反應快、第二次世界大戰(zhàn)期間，在兵器上采用了功率大、反應快、動作準的液壓傳動和控制裝置，它大大提高了兵器的性能，也動作準的液壓傳動和控制裝置，它大大提高了兵器的性能，也大大促進了液壓技術的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術迅速轉向民用，大大促進了液壓技術的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術迅速轉向民用，并隨著各種標準的不斷制訂和完善及各類元件的標準化、規(guī)格并隨著各種標準的不斷制訂和完善及各類元件的標準化、規(guī)格化、系列化而在機械制造，工程機械、農業(yè)機械、汽車制造等化、系列化而在機械制造，工程機械、農業(yè)機械、汽

14、車制造等行業(yè)中推廣開來。行業(yè)中推廣開來。5.液壓與氣壓傳動發(fā)展概況(3) (3) 近近3030年來，由于原子能技術、航空航天技術、控制技術、年來，由于原子能技術、航空航天技術、控制技術、材料科學、微電子技術等學科的發(fā)展，再次將液壓技術推向前材料科學、微電子技術等學科的發(fā)展，再次將液壓技術推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內的一門完整的自進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內的一門完整的自動化技術，在國民經濟的各個部門都得到了應用，如工程機械、動化技術，在國民經濟的各個部門都得到了應用，如工程機械、數(shù)控加工中心、冶金自動線等。數(shù)控加工中心、冶金自動線等。5.液壓與氣壓傳動發(fā)展概況（1

15、 1） 提高效率，降低能耗提高效率，降低能耗 （2 2） 提高技術性能和控制性能，適應機電一體化發(fā)展的需要提高技術性能和控制性能，適應機電一體化發(fā)展的需要 （3 3） 發(fā)展集成、復合、小型化、輕量化元件發(fā)展集成、復合、小型化、輕量化元件（4 4） 開展液壓系統(tǒng)自動控制技術方面的研究與開發(fā)開展液壓系統(tǒng)自動控制技術方面的研究與開發(fā) （5 5） 加強以提高安全性和環(huán)境保護為目的的研究開發(fā)加強以提高安全性和環(huán)境保護為目的的研究開發(fā) -水基難燃介質、無污染的純水液壓技術水基難燃介質、無污染的純水液壓技術 5.液壓與氣壓傳動發(fā)展概況（6 6） 提高液壓元件和系統(tǒng)的工作可靠性提高液壓元件和系統(tǒng)的工作可靠性 液壓失效機理分析、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測、故障診斷及可靠