第1章液壓及氣壓傳動(dòng)

主講：馮鈴電話(huà)壓與氣壓傳動(dòng)國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材課程的性質(zhì)及任務(wù)液壓與氣動(dòng)是機(jī)電一體化專(zhuān)業(yè)的必修課程。學(xué)習(xí)了解液壓和氣壓傳動(dòng)控制技術(shù)及其應(yīng)用的特性和方法；學(xué)習(xí)掌握液壓和氣壓元件的結(jié)構(gòu)原理和基本性能；學(xué)習(xí)掌握液壓和氣壓系統(tǒng)的基本回路原理和系統(tǒng)設(shè)計(jì)及性能分析的基本方法；學(xué)習(xí)要求

通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，全面系統(tǒng)地了解掌握：1、液壓氣壓傳動(dòng)特點(diǎn)和應(yīng)用2、傳動(dòng)介質(zhì)的特性及其基礎(chǔ)理論3、液壓泵和液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)原理、工作特性及選擇方法4、液壓、氣壓執(zhí)行元件、控制元件、系統(tǒng)輔件元件的結(jié)構(gòu)原理、工作特性及選擇方法5、液壓、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)基本回路6、典型液壓、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)原理分析方法7、能正確分析一般液壓、氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過(guò)程，綜合應(yīng)用的特點(diǎn)和方法

本書(shū)以液壓傳動(dòng)為主，進(jìn)行詳細(xì)講解；氣壓傳動(dòng)為輔，只作一般介紹，共兩部分分十四章內(nèi)容。主要學(xué)習(xí)內(nèi)容1、液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)的基礎(chǔ)知識(shí)；液壓元件工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用；液壓基本回路；典型液壓系統(tǒng)及故障分析；液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝與維護(hù)

2、氣壓傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)基本原理和理論；氣動(dòng)元件的結(jié)構(gòu)原理、特性和應(yīng)用；氣動(dòng)基本回路原理和分析；典型氣動(dòng)回路、氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)考核方法1、布置作業(yè)約15次2、期評(píng)成績(jī)=期末考試成績(jī)（40%）+平時(shí)成績(jī)（30%）+實(shí)驗(yàn)成績(jī)（30%）注：期末考試采取閉卷方式平時(shí)成績(jī)包括課堂表現(xiàn)、出勤成績(jī)及作業(yè)成績(jī)實(shí)訓(xùn)成績(jī)主要包括實(shí)操成績(jī)和實(shí)訓(xùn)報(bào)告成績(jī)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)什么是液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)應(yīng)用于那些領(lǐng)域液壓傳動(dòng)的工作原理如何液壓系統(tǒng)的組成液壓傳動(dòng)有何特點(diǎn)第1章液壓傳動(dòng)概述知識(shí)目標(biāo)：了解液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況01掌握液壓傳動(dòng)的組成03理解典型液壓傳動(dòng)的工作原理02掌握液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)04重點(diǎn)、難點(diǎn)液壓傳動(dòng)的原理、特點(diǎn)、組成和作用1.1什么是液壓傳動(dòng)？液壓傳動(dòng)（定義）:工作介質(zhì):油液原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能液體的壓力能控制元件：閥液體的壓力能

執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械能(所需的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力)

液壓傳動(dòng)的過(guò)程就是機(jī)械能—液壓能—機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程。傳動(dòng)——

傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的方式。傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)——機(jī)械傳動(dòng)包括帶、鏈、齒輪、蝸桿傳動(dòng)等類(lèi)型。液體傳動(dòng)電氣傳動(dòng)——電氣傳動(dòng)根據(jù)電機(jī)形式的不同，可分為直流—直流電氣傳動(dòng)、交流—直流電氣傳動(dòng)、交流—直流—交流電氣傳動(dòng)等類(lèi)型，變壓變頻（VVVF）調(diào)速電氣傳動(dòng)。液力傳動(dòng)——利用液體的流動(dòng)動(dòng)能進(jìn)行能量的傳遞。液壓傳動(dòng)——以液體為工作介質(zhì)，并以其壓力能進(jìn)行能量傳遞的方式。氣體傳動(dòng)——利用氣體壓力能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的方式。1.2液壓傳動(dòng)發(fā)展及研究對(duì)象液壓技術(shù)的發(fā)展階段第一階段（啟蒙期）：

液壓傳動(dòng)起源于1654年帕斯卡提出靜壓傳動(dòng)原理、1795年世界上第一臺(tái)水壓機(jī)誕生，已有200多年的歷史，但由于沒(méi)有成熟的液壓傳動(dòng)技術(shù)和液壓元件，且工藝制造水平低下，發(fā)展緩慢，幾乎停滯。第二階段（發(fā)展期）：20世紀(jì)30年代，由于工藝制造水平提高，開(kāi)始生產(chǎn)液壓元件，并首先應(yīng)用于機(jī)床。1.2液壓傳動(dòng)發(fā)展及研究對(duì)象第四階段（成熟期）：20世紀(jì)80年代初期引進(jìn)美國(guó)、日本、德國(guó)的先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備，產(chǎn)品應(yīng)用技術(shù)飛快發(fā)展。設(shè)計(jì)生產(chǎn)了許多新型液壓元件。此外通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）、污染控制、故障診斷、機(jī)電一體化等方面研究成果的應(yīng)用，液壓技術(shù)水平得到很大的提高。第三階段（成型期）：

20世紀(jì)50、60、70年代，工藝水平有了很大提高，液壓與氣動(dòng)技術(shù)也迅速發(fā)展，滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。

液壓技術(shù)正向著高效率、高精度、高性能等方向發(fā)展；液壓元件正向著體積小、重量輕、微型化和集成化、易維修等方向發(fā)展。

液壓傳動(dòng)的任務(wù)：研究液壓系統(tǒng)各類(lèi)元件的結(jié)構(gòu)、作用、工作原理、應(yīng)用方法，以及組成液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)。掌握液壓設(shè)備的安裝、調(diào)試、維護(hù)及操作。液壓技術(shù)的發(fā)展方向液壓技術(shù)的研究對(duì)象1.3液壓傳動(dòng)工作原理1.3.1液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?—油箱2—放油閥3—大缸體4—大活塞

5、9—單向閥6—杠桿手柄7—小活塞8—小缸體

圖1-1液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟硪簤焊字兴a(chǎn)生的液體壓力P2：作用在液壓泵活塞上的作用力F1（1）

力的傳遞

據(jù)上式，系統(tǒng)壓力與外負(fù)載密切相關(guān)。由此得出液壓傳動(dòng)工作原理的第一個(gè)重要特征：

液壓與氣壓傳動(dòng)中工作壓力取決于外負(fù)載。

（2）運(yùn)動(dòng)的傳遞

由此得出液壓傳動(dòng)工作原理的第二個(gè)重要特征：活塞的運(yùn)動(dòng)速度只取決于輸入流量的大小，而與外負(fù)載無(wú)關(guān)。液壓泵排出的液體體積等于進(jìn)入液壓缸的液體體積，則有：上式兩邊同除以運(yùn)動(dòng)時(shí)間t得：q1=v1A1=v2A2=q2

1.3.2磨床工作臺(tái)工作原理系統(tǒng)的功能是推動(dòng)磨床工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，其工作過(guò)程。圖1-2磨床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)原理圖a)液壓傳動(dòng)結(jié)構(gòu)原理圖b)用圖形符號(hào)表示的液壓原理圖1—油箱2—過(guò)濾器3—液壓泵4—節(jié)流閥5—溢流閥6—換向閥7—手柄8—液壓缸9—活塞10—工作臺(tái)P、A、B、T—各油口

⑴工作臺(tái)向右直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)：電動(dòng)機(jī)(圖中未畫(huà))帶動(dòng)液壓泵3工作，從油箱l中吸入液壓油，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器2進(jìn)入油管，走節(jié)流閥4進(jìn)入換向閥6，當(dāng)手柄7向右推時(shí)，閥芯向右移，使油液進(jìn)入液壓缸8的左腔，推動(dòng)活塞9向右移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)工作臺(tái)10向右直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)油路：油箱1過(guò)濾器2液壓泵3節(jié)流閥4手動(dòng)換向閥6（PA）液壓缸8左腔回油路：液壓缸8右腔手動(dòng)換向閥6（BT）油箱1⑵工作臺(tái)向左直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)：由于工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)方向需要變化，當(dāng)手柄7向左拉時(shí)，換向閥6的閥芯相對(duì)于閥體位置改變，油液通道發(fā)生變化，于是液壓泵3從油箱1中吸入的液壓油，經(jīng)進(jìn)油路進(jìn)入液壓缸8的右腔，推動(dòng)活塞9向左移動(dòng)，帶動(dòng)工作臺(tái)10向左直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。進(jìn)油路：油箱1過(guò)濾器2液壓泵3節(jié)流閥4手動(dòng)換向閥6（PB）液壓缸8右腔回油路：液壓缸8左腔手動(dòng)換向閥6（AT）油箱1⑶工作臺(tái)處于停止?fàn)顟B(tài)：當(dāng)換向閥6閥芯相對(duì)于閥體處于中位時(shí)，如圖1-2a所示位置，這時(shí)由液壓泵3輸出的壓力油經(jīng)溢流閥5，沿回油管直接流回油箱1。通過(guò)上面兩個(gè)例子可以看出：（1）液壓傳動(dòng)是以液壓油為工作介質(zhì)來(lái)進(jìn)行能量傳遞和轉(zhuǎn)換的；（2）液壓傳動(dòng)是以液壓油的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的；（3）液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行工作的。液壓系統(tǒng)圖的兩種表示方法：一是結(jié)構(gòu)原理圖；二是按國(guó)標(biāo)GB/T786.1—1993中所規(guī)定的繪制的原理圖。綜上所述，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是以液壓油為工作介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械傳動(dòng)和控制的。其壓力和流量是液壓系統(tǒng)的兩個(gè)重要參數(shù)，它們的特性是液壓系統(tǒng)的工作壓力取決于負(fù)載，液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度取決于流量。1.4液壓傳動(dòng)的組成及特點(diǎn)1.4.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成動(dòng)力裝置執(zhí)行裝置控制調(diào)節(jié)裝置傳動(dòng)介質(zhì)輔助裝置液壓傳動(dòng)系統(tǒng)1.4.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成1.4.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成動(dòng)力裝置是將機(jī)械能→流體壓力能。如活塞缸、液壓泵。1.4.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成執(zhí)行裝置把流體的壓力能→機(jī)械能。如液壓缸、液壓馬達(dá)。液壓缸液壓馬達(dá)1.4.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成控制調(diào)節(jié)裝置對(duì)液體的壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的裝置。如壓力閥、方向閥、流量閥等。先導(dǎo)式溢流閥換向閥流量閥1.4.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成輔助裝置對(duì)工作介質(zhì)起到容納、凈化、潤(rùn)滑、消聲和實(shí)現(xiàn)元件間連接等作用的裝置。如油箱、過(guò)濾器、壓力計(jì)、管件等。1.4.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成傳動(dòng)介質(zhì)傳遞能量的液體——液壓油。1.4.2液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比有以下優(yōu)點(diǎn)液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)1234561.5液壓傳動(dòng)的應(yīng)用行業(yè)名稱(chēng)應(yīng)用舉例行業(yè)名稱(chēng)應(yīng)用舉例工程機(jī)械礦山機(jī)械建筑機(jī)械冶金機(jī)械鍛壓機(jī)械機(jī)械制造輕工機(jī)械挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)鑿石機(jī)、開(kāi)掘機(jī)、提升機(jī)、液壓支架打樁機(jī)、液壓千斤頂、平地機(jī)軋鋼機(jī)、壓力機(jī)、步進(jìn)加熱爐壓力機(jī)、橫鍛機(jī)、空氣錘組合機(jī)床、沖床、自動(dòng)線(xiàn)打包機(jī)、注塑機(jī)灌裝機(jī)械汽車(chē)工業(yè)鑄造機(jī)械紡織機(jī)械智能機(jī)械食品包裝機(jī)、化肥包裝機(jī)自卸式汽車(chē)、汽車(chē)起重機(jī)砂型壓實(shí)機(jī)、加料機(jī)、壓鑄機(jī)織布機(jī)、拋砂機(jī)、印染機(jī)折臂式小汽車(chē)裝卸器、數(shù)字式體