《液壓與氣壓傳動(dòng)》（第二版）課件 第0章 緒論

為了適應(yīng)工作機(jī)構(gòu)，以及操縱、控制性能的要求，必須在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)之間設(shè)置傳動(dòng)裝置。原動(dòng)機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速范圍有限工作機(jī)構(gòu)的輸出扭矩（力）和輸出轉(zhuǎn)速（速度）變化范圍較寬的要求原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的方式介質(zhì)不同機(jī)械傳動(dòng)電氣傳動(dòng)液壓傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)：通過齒輪、齒條、皮帶、鏈條等機(jī)件傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)方式。它是發(fā)展最早、應(yīng)用最為廣泛的傳動(dòng)方式。電力傳動(dòng)：利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)方式。液體傳動(dòng)：以液體為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)方式。按其工作原理的不同又可分為液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。液力傳動(dòng)是基于流體力學(xué)的動(dòng)量矩原理，主要是以液體動(dòng)能來傳遞動(dòng)力，故又稱為動(dòng)力式液體傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)是基于流體力學(xué)的帕斯卡原理，只要是用液體靜壓能來傳遞動(dòng)力，故又稱為靜液傳動(dòng)。氣壓傳動(dòng)：是以空氣壓縮機(jī)為動(dòng)力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)方式。1.液壓傳動(dòng)的起源及發(fā)展概況

液壓傳動(dòng)與控制起源于1653年法國人帕斯卡提出的靜壓傳動(dòng)原理——帕斯卡原理，即“作用在封閉液體上的壓力，可以無損失地傳遞到各個(gè)方向，并與作用面保持垂直”。帕斯卡原理描述了封閉的液體在傳遞動(dòng)力、放大力和控制運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。

1750年，伯努利提出能量守恒即“伯努利定律”。

這兩個(gè)定律奠定了流體靜壓傳動(dòng)的理論基礎(chǔ)。

1795年，第一臺(tái)水壓機(jī)問世。

1905年，水改為油，對(duì)液壓傳動(dòng)具有劃時(shí)代的意義。

1906年，開拓了液壓傳動(dòng)應(yīng)用于工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域。

第二次世界大戰(zhàn)期間

20世紀(jì)70年代，液壓傳動(dòng)已成為“工業(yè)的肌肉”。

至今，液壓工業(yè)已成為現(xiàn)代裝備制造工業(yè)的一個(gè)重要組成部分。0.1液壓與氣壓傳動(dòng)的起源及發(fā)展概況0.1液壓與氣壓傳動(dòng)的起源及發(fā)展概況2.氣壓傳動(dòng)的起源及發(fā)展概況

氣動(dòng)（Pneumatic）是“氣壓傳動(dòng)與控制”的簡(jiǎn)稱，氣動(dòng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動(dòng)控制的重要手段之一。

1776年JohnWikinson發(fā)明的能產(chǎn)生1個(gè)大氣壓左右的空氣壓縮機(jī)。20世紀(jì)30年代初，氣動(dòng)技術(shù)成功地應(yīng)用于自動(dòng)門的開閉及各種機(jī)械的輔助動(dòng)作上。20世紀(jì)60年代尤其是70年代初，隨著工業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化的發(fā)展，氣動(dòng)技術(shù)才廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域，形成了現(xiàn)代氣動(dòng)技術(shù)。1.液壓傳動(dòng)的工作原理

（1）液壓傳動(dòng)是依靠運(yùn)動(dòng)著的液體的壓力能來傳遞動(dòng)力的。它與依靠液體的動(dòng)能來傳遞動(dòng)力的“液力傳動(dòng)”不同。（2）液壓系統(tǒng)工作時(shí)，液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，?zhí)行元件（液壓缸）將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。（3）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的油液是在受調(diào)節(jié)、受控制的狀態(tài)下進(jìn)行工作的，液壓傳動(dòng)與控制難以截然分開。0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.1液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理1.液壓傳動(dòng)的工作原理（4）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)必須滿足它所驅(qū)動(dòng)的機(jī)床部件（工作臺(tái)）在力和速度方面的要求。（5）液壓傳動(dòng)需有工作介質(zhì)。液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)來傳遞信號(hào)和動(dòng)力的。0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.1液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成2.氣壓傳動(dòng)的工作原理

氣壓傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)的基本工作原理是相似的。

它利用空氣壓縮機(jī)將原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等）輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，然后在控制元件的控制及輔助元件的配合下，利用執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，從而完成直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并對(duì)外作功。0.2.1液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.2液壓與氣壓傳動(dòng)的組成（1）動(dòng)力元件。（2）控制調(diào)節(jié)元件。（3）執(zhí)行元件。（4）輔助元件。（5）工作介質(zhì)。0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動(dòng)的圖形符號(hào)0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動(dòng)的圖形符號(hào)

（1）液壓泵圖形符號(hào)。由一個(gè)圓加上一個(gè)實(shí)心三角以及圓外的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向來表示，三角尖向外，表示油液的方向。圖0-4中旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閱蜗蚣^，表示單向旋轉(zhuǎn)；若為雙向箭頭，則表示雙向旋轉(zhuǎn)。圖0-4中無斜向穿過圓的箭頭表示該泵為定量泵，若有箭頭則為變量泵。

（2）換向閥圖形符號(hào)。為改變油液的流動(dòng)方向，換向閥的閥芯位置要變換，它一般可變動(dòng)2～3個(gè)位置；閥體上的通路數(shù)根據(jù)需要也不同。根據(jù)閥芯可變動(dòng)的位置數(shù)和閥體上的通路數(shù)，可組成“×位×通”換向閥。其圖形意義為：①換向閥的工作位置用方格表示，有幾個(gè)方格即表示幾位閥。②方格內(nèi)的箭頭符號(hào)表示油液的連通情況，不表示油液的流動(dòng)方向，“T”表示油液被閥芯閉死的符號(hào)。這些符號(hào)在一個(gè)方格內(nèi)和方格的交點(diǎn)數(shù)，即表示閥的通路數(shù)。③方格外的符號(hào)為操縱閥的控制符號(hào)?？刂菩问接惺謩?dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)和液動(dòng)等。0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動(dòng)的圖形符號(hào)

（3）壓力閥圖形符號(hào)方格相當(dāng)于閥芯，方格中的箭頭表示油液的通道，兩側(cè)的直線代表進(jìn)出油管。圖0-4中的虛線表示控制油路，壓力閥就是利用控制油路的液壓力與另一側(cè)彈簧力相平衡的原理進(jìn)行工作的。

（4）節(jié)流閥圖形符號(hào)兩圓弧所形成的縫隙即為節(jié)流孔道，油液通過節(jié)流孔使流量變化。圖0-4中節(jié)流閥的箭頭表示節(jié)流孔的大小可以改變，稱為可調(diào)節(jié)流閥，也表示通過該閥的流量是可以調(diào)節(jié)的。

繪制液壓系統(tǒng)圖時(shí)規(guī)定：圖中液壓元件的圖形符號(hào)應(yīng)以元件的靜止?fàn)顟B(tài)或零位來表示。0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動(dòng)的圖形符號(hào)0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.1液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)（1）主要優(yōu)點(diǎn)

（1）液壓傳動(dòng)的各個(gè)元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置。（2）重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快。（3）操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍達(dá)2000：1）。（4）可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，實(shí)用安全可靠，不會(huì)因過載造成元件損壞。（5）一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。（6）很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。（7）容易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化，特別是采用機(jī)、電、液聯(lián)合控制后，不僅可實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)控制過程，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。（8）由于液壓元件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，故液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、維修過程都大大簡(jiǎn)化，從設(shè)計(jì)到投入使用的周期短。0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.1液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)（2）主要缺點(diǎn)

（1）由于液體流動(dòng)的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。（2）液壓傳動(dòng)中的泄漏會(huì)影響執(zhí)行元件的準(zhǔn)確性。（3）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感。（4）造價(jià)較高；同時(shí)，由于液壓元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的配合間隙很小，所以，對(duì)工作介質(zhì)的污染比較敏感，需要較好的工作環(huán)境。（5）故障診斷困難。0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.1液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)2.氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)（1）主要優(yōu)點(diǎn)

（1）工作介質(zhì)為空氣，可以從大氣中取得，同時(shí)，用過的空氣可直接排放到大氣中去，不會(huì)污染環(huán)境。（2）空氣的黏度很小，所以流動(dòng)阻力小，在管道中的壓力損失較小，因此壓縮空氣便于集中供應(yīng)（空壓站）和遠(yuǎn)距離輸送。（3）壓縮空氣的工作壓力較低（一般為0.3～0.8MPa）。因此，對(duì)氣動(dòng)元件的材料和制造精度要求較低。（4）空氣的特性受溫度影響小。在高溫下能可靠地工作，不會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。且溫度變化時(shí)，空氣的黏度變化極小，故不會(huì)影響傳動(dòng)性能。（5）氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充、更換等問題。（6）環(huán)境適應(yīng)性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動(dòng)和控制優(yōu)越。（7）氣體壓力具有較強(qiáng)的自保持能力，即使壓縮機(jī)停機(jī)，氣閥關(guān)閉，但裝置中仍然可以維持一個(gè)穩(wěn)定的壓力。（8）氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，維護(hù)方便，過載時(shí)能自動(dòng)保護(hù)。0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.1液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)2.氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)（2）主要缺點(diǎn)

（1）氣壓傳動(dòng)裝置中的信號(hào)傳遞速度限制在聲速（約340m/s）范圍內(nèi)，所以它的工作頻率和響應(yīng)速度遠(yuǎn)不如電子裝置，并且信號(hào)要產(chǎn)生較大的失真和延滯，也不便于構(gòu)成較復(fù)雜的回路，但對(duì)一般的機(jī)械設(shè)備，工業(yè)生產(chǎn)過程氣動(dòng)信號(hào)的傳遞速度是能滿足工作要求的。（2）空氣的壓縮性比較大，因此氣動(dòng)裝置的動(dòng)作穩(wěn)定性較差，外載變化時(shí)，對(duì)工作速度的影響較大。（3）由于工作壓力低，氣動(dòng)裝置的輸出力或力矩受到限制。在結(jié)構(gòu)尺寸相同的情況下，氣壓傳動(dòng)裝置比液壓傳動(dòng)裝置輸出的力要小得多。氣壓傳動(dòng)裝置的輸出力不宜大于10～40KN，且傳動(dòng)效率低。

（4）噪音較大，尤其是在排氣時(shí)需加消聲器。0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.2液壓與氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.2液壓與氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用

氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用也相當(dāng)普遍，許多機(jī)器設(shè)備中都裝有氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)。在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，如機(jī)械、電子、鋼鐵、車輛、制造、橡膠、紡織、化工、食品、包裝、印刷和煙草領(lǐng)域等，氣壓傳動(dòng)技術(shù)已成為其基本組成部分。在尖端技術(shù)領(lǐng)域（如核工業(yè)和宇航）中，氣壓傳動(dòng)技術(shù)也占據(jù)著重要的地位。0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.3液壓與氣壓傳動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)1.液壓傳動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)1）能耗2）主動(dòng)維護(hù)3）機(jī)電一體化4）可靠性和性能穩(wěn)定性5）污染控制6）環(huán)境的適應(yīng)性2.氣壓傳動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)1）小型化、高性能2）多功能化3）集成化4）網(wǎng)絡(luò)化、智能化5）節(jié)能、環(huán)保、綠色0.4《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求1.《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程內(nèi)容2.《液壓與氣壓傳動(dòng)》學(xué)習(xí)要求0.5工程實(shí)例0.5.1液壓千斤頂0.5