《氣動(dòng)與液壓系統(tǒng)安裝與調(diào)試》 課件 模塊 A　走進(jìn)液氣壓傳動(dòng)世界

職業(yè)能力A-1-1

能劃分液氣壓系統(tǒng)組成并能用仿真軟件抄繪控制回路圖一、核心概念

以壓縮空氣為工作介質(zhì)，以氣體的壓力能來(lái)傳遞能量和信號(hào)的傳動(dòng)方式。利用空氣壓縮機(jī)把電動(dòng)機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能，然后在控制元件的作用下，通過(guò)執(zhí)行元件把壓力能轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)械能的傳動(dòng)方式。氣壓傳動(dòng)一、核心概念

以液體為工作介質(zhì)，以液體的壓力能來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)方式。利用液壓泵將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力能，在管路和控制閥的作用下，通過(guò)液壓執(zhí)行元件把液體壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)直線(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓傳動(dòng)一、核心概念動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件、工作介質(zhì)。液氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成1）能說(shuō)出液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)組成；

2）能描述流體壓力的定義，會(huì)進(jìn)行壓力、流量單位換算；

3）能使用液壓、氣動(dòng)系統(tǒng)圖形符號(hào)描述工作原理；

4）能用液壓與氣動(dòng)仿真軟件進(jìn)行系統(tǒng)回路圖抄繪；

5）以科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)習(xí)態(tài)度建立從具體到抽象的建模思路；

6）具有獨(dú)立思考、邏輯推理、信息加工能力。

學(xué)習(xí)目標(biāo)二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

機(jī)器一般主要由三部分組成原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置工作機(jī)構(gòu)三、基本知識(shí)三、基本知識(shí)原動(dòng)機(jī)三、基本知識(shí)三、基本知識(shí)機(jī)械傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)皮帶傳動(dòng)鏈條傳動(dòng)杠桿傳動(dòng)三、基本知識(shí)

氣壓傳動(dòng)的工作過(guò)程是利用空氣壓縮機(jī)把電動(dòng)機(jī)或其他原動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為空氣的壓力能，然后在控制元件的作用下，通過(guò)執(zhí)行元件把壓力能轉(zhuǎn)換為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)械能，從而完成各種動(dòng)作，并對(duì)外做功。

氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理三、基本知識(shí)三、基本知識(shí)氣動(dòng)剪切機(jī)的氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)三、基本知識(shí)

液壓傳動(dòng)則是以液體為工作介質(zhì)，利用封閉系統(tǒng)中的靜壓能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞及工程控制的傳動(dòng)方式。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理三、基本知識(shí)三、基本知識(shí)平面磨床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)三、基本知識(shí)（1）液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)

液氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)三、基本知識(shí)1）優(yōu)點(diǎn)：①液壓傳動(dòng)能方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，調(diào)速范圍大。②在同等功率情況下，液壓傳動(dòng)裝置體積小、自重輕、結(jié)構(gòu)緊湊。③工作平穩(wěn)，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向。④易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。液壓元件能自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。⑤操作簡(jiǎn)單、方便、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，特別是和電氣控制聯(lián)合使用時(shí)，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。⑥液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和使用。（1）液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)

液氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)三、基本知識(shí)2）缺點(diǎn)：①液壓傳動(dòng)中的泄漏和液體的可壓縮性使傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。②液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感，不宜在很高或很低的溫度下工作。③液壓傳動(dòng)有較多的能量損失（泄漏、摩擦等），故傳動(dòng)效率較低。④液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)不易查找原因。（1）氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)

液氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)三、基本知識(shí)1）優(yōu)點(diǎn)：①可在任何地方使用且工作介質(zhì)取之不盡用之不竭。②可很方便地通過(guò)管道遠(yuǎn)距離傳輸，可以存儲(chǔ)在儲(chǔ)氣罐中，儲(chǔ)氣罐可以運(yùn)輸。③受溫度影響小，即使在極端條件下依然操作可靠，沒(méi)有火災(zāi)和爆炸的危險(xiǎn)。④無(wú)潤(rùn)滑的氣體很清潔，即使泄漏也不會(huì)造成元件污染，安裝方便，而且成本低。⑤氣動(dòng)元件的速度很快，可以得到高速的活塞運(yùn)動(dòng)和很短的切換時(shí)間。⑥氣動(dòng)工具和元件具有很好的過(guò)載安全性。（1）氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)

液氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)三、基本知識(shí)2）缺點(diǎn)：①壓縮氣體中不能含有灰塵和冷凝水，必須經(jīng)過(guò)良好的空氣處理。②由于壓縮空氣具有可壓縮性，執(zhí)行機(jī)構(gòu)不易獲得均勻穩(wěn)定的工作速度。③在一定范圍內(nèi)，氣動(dòng)技術(shù)比較經(jīng)濟(jì)，在正常工作壓力條件（0.6～0.7MPa），根據(jù)行程和速度，輸出的力為40～50kN。④排氣聲音較大，但隨噪聲吸收材料和消聲器的發(fā)展，已大大改善這類(lèi)問(wèn)題。

（一）操作條件四、能力訓(xùn)練

（二）操作過(guò)程四、能力訓(xùn)練本書(shū)涉及的仿真回路均采用FluidSIM軟件繪制，其他仿真軟件可參照繪制。操作步驟及要求

（二）操作過(guò)程四、能力訓(xùn)練問(wèn)題情境一液壓系統(tǒng)中一般使用礦物質(zhì)油也就是液壓油，作為工作介質(zhì)。液壓油的主要作用是傳遞能量，對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的液壓元件起潤(rùn)滑和冷卻作用，減少泄漏，防止各種金屬部件銹蝕。如何考慮平面磨床液壓系統(tǒng)中的工作油液選用呢？

（二）操作過(guò)程四、能力訓(xùn)練問(wèn)題情境一提示名稱(chēng)代號(hào)組成及特性應(yīng)用精制礦物油L-HH無(wú)抗氧化劑循環(huán)潤(rùn)滑油，低壓液壓系統(tǒng)普通液壓油L-HLHH油，并改善其防銹和抗氧化性一般液壓系統(tǒng)抗磨液壓油L-HMHL油，并改善其抗磨性低、中、高壓液壓系統(tǒng)，特別適合于有防磨要求帶葉片泵的液壓系統(tǒng)低溫液壓油L-HVHM油，并改善其粘溫特性能在-40℃～-20℃的低溫環(huán)境中工作，如，戶(hù)外工作的工程機(jī)械和船用液壓設(shè)備等高粘度指數(shù)液壓油L-HRHL油，并改善其粘溫特性粘溫特性?xún)?yōu)于L-HV油，用于數(shù)控機(jī)床液壓系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)液壓導(dǎo)軌油L-HGHM油，并具有粘-滑特性適用于導(dǎo)軌和液壓系統(tǒng)共用一種油品的機(jī)床，對(duì)導(dǎo)軌有良好的潤(rùn)滑性和防爬性其他液壓油加入多種添加劑用于高品質(zhì)的專(zhuān)用液壓系統(tǒng)液壓油的代號(hào)及應(yīng)用

（二）操作過(guò)程四、能力訓(xùn)練問(wèn)題情境二生活中常用到液壓千斤頂，如圖A1-1-5所示，用手柄下按和上提實(shí)現(xiàn)支撐物的舉升。請(qǐng)根據(jù)生活中的了解，仔細(xì)觀察表A1-1-4中的圖片，分析液壓千斤頂?shù)慕M成及工作過(guò)程，將結(jié)果填入表A1-1-4中。

（二）操作過(guò)程四、能力訓(xùn)練問(wèn)題情境二提示手柄（杠桿）抬起狀態(tài)時(shí)手柄（杠桿）壓下?tīng)顟B(tài)時(shí)

（三）學(xué)習(xí)結(jié)果評(píng)價(jià)四、能力訓(xùn)練飛機(jī)中的液壓控制系統(tǒng)閱讀素材液壓控制系統(tǒng)是飛機(jī)的重要組成部分，它給飛機(jī)操縱系統(tǒng)提供操縱動(dòng)力，飛機(jī)的方向舵和升降舵依靠各自的舵機(jī)液壓缸產(chǎn)生控制力和控制力矩。其實(shí)，飛機(jī)上還有很多部分，如副翼、水平飛行穩(wěn)板等機(jī)電液伺服動(dòng)態(tài)控制，發(fā)動(dòng)機(jī)供油控制，進(jìn)氣錐收放回路,尾噴管控制系統(tǒng)，前輪轉(zhuǎn)彎控制，起落架收放等系統(tǒng)中均離不開(kāi)液壓系統(tǒng)，圖A1-1-6所示為飛機(jī)的主要控制系統(tǒng)，飛機(jī)液壓系統(tǒng)控制分布見(jiàn)表A1-1-7。飛機(jī)中的液壓控制系統(tǒng)閱讀素材Thankyou職業(yè)能力A-2-1

能用流體傳動(dòng)基本理論計(jì)算相關(guān)參數(shù)一、核心概念1）液體的黏性：當(dāng)液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，由于液體分子間的吸引力而產(chǎn)生阻礙液體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象稱(chēng)為液體的黏性。常用的黏度有動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度和相對(duì)黏度。2）壓力：液體內(nèi)部某點(diǎn)單位面積所受的法向力稱(chēng)為壓力，常以Pa（帕）、MPa（兆帕）表示。3）流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)一個(gè)截面A的流體體積V，稱(chēng)為體積流量，簡(jiǎn)稱(chēng)流量，以q表示。1）能簡(jiǎn)要描述空氣的物理性質(zhì)。2）能簡(jiǎn)要描述液體的物理性質(zhì)。3）能說(shuō)出液氣壓傳動(dòng)基本參數(shù)的定義及標(biāo)準(zhǔn)單位。4）能運(yùn)用流體傳動(dòng)基本理論選擇正確的公式進(jìn)行參數(shù)計(jì)算。

學(xué)習(xí)目標(biāo)二、學(xué)習(xí)目標(biāo)1.空氣的物理性質(zhì)氣壓傳動(dòng)中的傳動(dòng)介質(zhì)主要來(lái)源是空氣，自然界中的空氣是一種混合物，它主要有氮?dú)狻⒀鯕?、水蒸氣、其他微量氣體和一些雜質(zhì)（如塵埃、其他固體粒子）等組成。氧氣水蒸氣氮?dú)馄渌⒘繗怏w雜質(zhì)空氣的組成三、基本知識(shí)1.空氣的物理性質(zhì)（1）空氣的濕度1）濕度：濕空氣中所含水分的程度2）濕度的表示方法：絕對(duì)濕度和相對(duì)濕度3）絕對(duì)濕度x是指每立方米濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量，用公式表示為：冬季空氣干燥，夏季空氣濕潤(rùn)。這說(shuō)明濕度與溫度有關(guān)，溫度升高濕度增大。4）相對(duì)濕度φ是指在某溫度和總壓力不變的條件下，其絕對(duì)濕度x和飽和絕對(duì)濕度xb（飽和濕空氣的絕對(duì)濕度）之比，用公式表示為：三、基本知識(shí)1.空氣的物理性質(zhì)（2）空氣的可壓縮性由于空氣分子間的距離大，分子間的內(nèi)聚力小，體積容易變化，因此與液體相比，空氣具有明顯的可壓縮性。隨著溫度和壓力的變化，空氣的體積會(huì)發(fā)生顯著的變化。三、基本知識(shí)1.空氣的物理性質(zhì)（3）空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)壓縮空氣中三種主要的污染物是固體顆粒、水和油。它們之間會(huì)相互影響（如，固體顆粒會(huì)使水和油滴聚集成更大的顆粒，油和水會(huì)形成乳狀物），且有時(shí)會(huì)在壓縮空氣系統(tǒng)的管道中沉淀和凝結(jié)（如油蒸氣或水蒸氣）。其他污染物（包括有機(jī)微生物和氣態(tài)污染物）也需要考慮。三、基本知識(shí)2.液體的物理性質(zhì)（1）液體的密度單位體積液體的質(zhì)量稱(chēng)為液體的密度，一般以kg/m3表示。液體的密度隨壓力升高而增大，隨溫度升高而減小。但是，由于壓力和溫度的變化對(duì)密度的影響都很小，因此一般情況下液體的密度可視為常數(shù)，一般液壓油的密度為850～950kg/m3。三、基本知識(shí)2.液體的物理性質(zhì)（2）液體的黏性當(dāng)液體在外力下流動(dòng)時(shí)，由于液體分子間的吸引力而產(chǎn)生阻礙液體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象稱(chēng)為液體的黏性。需要注意的是，靜止的液體不呈現(xiàn)黏性，液體只有在流動(dòng)情況下才顯示出黏性。黏性的大小可以用黏度來(lái)表示，常用的黏度有動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度和相對(duì)黏度三種。液體的黏度對(duì)溫度的變化十分敏感，當(dāng)溫度升高時(shí)，黏度降低。一般液壓元件都推薦了液壓油的黏度和油溫工作范圍，如，齒輪泵液壓油的油溫工作范圍是-15～80℃，推薦的液壓油黏度范圍是10～300mm2/s。三、基本知識(shí)2.液體的物理性質(zhì)（3）液體的壓縮性液壓系統(tǒng)在一般的壓力和溫度條件下，液體的壓縮性可以忽略不計(jì)，但在液壓元件或系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析時(shí)，則必須考慮液壓油的壓縮性。三、基本知識(shí)3.氣液壓傳動(dòng)基本參數(shù)衡量氣壓傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和元件的性能狀況的基本物理量為壓力和流量。起吊重物時(shí)，機(jī)器轟鳴聲給車(chē)打氣時(shí)，越打越用力感受壓力……三、基本知識(shí)3.氣液壓傳動(dòng)基本參數(shù)感受流量……水流動(dòng)時(shí)，從高向低，隨閥門(mén)加大流出量越大三、基本知識(shí)3.氣液壓傳動(dòng)基本參數(shù)任務(wù)資訊壓力是指流體單位面積上所受的法向力壓力是什么單位：N/m2或Pa單位換算：1N/m2=1Pa=10-6MPa三、基本知識(shí)3.氣液壓傳動(dòng)基本參數(shù)任務(wù)資訊壓力的表示方法壓力有絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力二種表示方法絕對(duì)壓力以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)相對(duì)壓力以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)我的身高1.7m我的身高比他高0.05m相對(duì)壓力=絕對(duì)壓力-標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（或環(huán)境大氣壓）真空度=標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（或環(huán)境大氣壓）-絕對(duì)壓力三、基本知識(shí)3.氣液壓傳動(dòng)基本參數(shù)任務(wù)資訊流量是什么流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)通流截面的流體的體積，也就是體積流量。流量單位：m3/s，L/minmL/s三、基本知識(shí)3.氣液壓傳動(dòng)基本參數(shù)任務(wù)資訊流量與流速關(guān)系式中v—液體在管道中的平均流速，單位為m/s；

q—液體的流量，單位為m3/s；

A—液體有效作用面積，單位為m

2。三、基本知識(shí)

（一）操作過(guò)程四、能力訓(xùn)練液壓缸是液壓系統(tǒng)控制的終端，是控制對(duì)象，其相關(guān)參數(shù)的計(jì)算是液壓系統(tǒng)控制選型設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。例圖A2-1-2所示為液壓缸在負(fù)載作用下推出物體。液壓缸無(wú)桿腔輸入油液，活塞在油液壓力的作用下推動(dòng)活塞桿外伸。液壓缸缸筒內(nèi)徑D=90mm。若輸入液壓缸無(wú)桿腔的液體流量q1=30L/min，液壓缸活塞桿伸出承受的負(fù)載力F=40000N。求液壓缸活塞桿伸出的運(yùn)動(dòng)速度v，以及液壓缸無(wú)桿腔壓力p。

（一）操作過(guò)程四、能力訓(xùn)練解：液壓缸缸筒的斷面面積A為由于液體的壓縮性非常小，可看作不可壓縮。因此，活塞桿外伸運(yùn)動(dòng)速度就是無(wú)桿腔任一過(guò)流斷面Ⅰ—Ⅰ面積上液體的平均流速。則，活塞桿外伸運(yùn)動(dòng)時(shí)，Ⅰ—Ⅰ過(guò)流斷面面積上流過(guò)的平均流量q2為

（一）操作過(guò)程四、能力訓(xùn)練根據(jù)不可壓縮液體的連續(xù)性，輸入液壓缸的流量q1應(yīng)等于Ⅰ—Ⅰ過(guò)流斷面面積上流過(guò)的平均流量q2，即q1=q2=Av因此，液壓缸活塞桿外伸的運(yùn)動(dòng)速度v為

（一）操作過(guò)程四、能力訓(xùn)練問(wèn)題情境一現(xiàn)有某液壓缸d1=100mm，d2=70mm，系統(tǒng)壓力p=6MPa，機(jī)械效率為η=0.85，如圖A2-1-3所示，請(qǐng)計(jì)算活塞桿伸出過(guò)程中的實(shí)際有效作用力F1和縮回過(guò)程中的實(shí)際有效作用力F2是多少？

（一）操作過(guò)程四、能力訓(xùn)練情境提示在實(shí)際應(yīng)用中，由于液壓系統(tǒng)中的泄漏、摩擦等不可避免的情況，會(huì)產(chǎn)生液壓缸的壓力損失，使液壓缸活塞實(shí)際輸出作用力小于按理論流量和活塞作用面積計(jì)算的理論作用力。一般在計(jì)算中引入機(jī)械