液压与气压传动

总目录结束返回本章上一页下一页液压与气压传动主讲：刘延俊教授总目录结束返回本章上一页下一页液压传动—利用液体压力能实现运动和动力传动方式气压传动—利用气体压力能实现运动和动力传动方式本章目录教学要求重点难点总目录结束返回本章上一页下一页教学要求该课程是机械工程及自动化专业的必修的专业基础课。课程的要求：1.要求掌握各种液压与气动元件的结构原理和特点。2.要求掌握各种液压与气动基本回路的功用和组成。3.要求掌握分析系统工作原理的方法。总目录结束返回本章上一页下一页重点难点液压与气压传动的优缺点及应用发展,掌握液压与气压传动的特点、原理和组成液压传动的原理、特点、组成和作用总目录结束返回本章上一页下一页本章目录第二节液压传动系统的工作原理及组成第三节液压传动系统的图形符号第四节液压传动的优缺点及应用第一节液压传动的发展总目录返回本章返回本节下一页上一页结束第一节液压传动的发展发展阶段启蒙期发展期成型期成熟期液压传动和机械传动相比，具有许多优点，因此在机械工程中，液压传动被广泛采用。液压传动是以液体作为工作介质来进行能量传递的一种传动形式，它通过能量转换装置（液压泵），将原动机（电动机）的机械能转变为液体的压力能，然后通过封闭管道、控制元件等，由另一能量装置（液压缸、液压马达）将液体的压力能转变为机械能，以驱动负载和实现执行机构所需的直线或旋转运动。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束发展应用第一阶段：液压传动从17世纪帕斯卡提出静压传递原理、1795年世界上第一台水压机诞生，已有200多年的历史，但由于没有成熟的液压传动技术和液压元件，且工艺制造水平低下，发展缓慢，几乎停滞。气压传动早在公元前，埃及人就开始采用风箱产生压缩空气助燃。从18世纪产业革命开始，逐渐应用于各类行业中。第二阶段：20世纪30年代，由于工艺制造水平提高，开始生产液压元件，并首先应用于机床。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束发展应用第三阶段：20世纪50、60、70年代，工艺水平有了很大提高，液压与气动技术也迅速发展，渗透到国民经济的各个领域。第四阶段：20世纪80年代初期引进美国、日本、德国的先进技术和设备，使我国的液压技术水平有了很大的提高。总之：从蓝天到水下，军用到民用，从重工业到轻工业，到处都有流体传动与控制技术的应用。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束发展趋势1）提高元件性能，创制新型元件，体积不断缩小。为了能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率，液压元件的结构不断地在向小型化方向发展。2）高度的组合化、集成化和模块化。液压系统由管式配置经板式配置、箱式配置、集成块式配置发展到叠加式配置、插装式配置，使连接的通道越来越短。也出现了一些组合集成件，如把液压泵和压力阀做成一体，把压力阀插装在液压泵的壳体内；把液压缸和换向阀做成一体，只需接一条高压管与液压泵相连，一条回油管与油箱相连，就可以构成一个液压系统。这种组合件不但结构紧凑，工作可靠，而且使用简单，也容易维护保养。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束发展趋势3）和微电子结合，走向智能化。液压技术从上世纪70年代中期起就开始和微电子工业接触，并相互结合。在迄今不到30年的时间内，结合层次不断提高，有简单拼装、分散混合到总体组合，出现了多种形式的独立产品如数字液压泵、数字阀、数字液压缸等。其中的高级形式已发展到把编了程序的芯片和液压控制元件、液压执行元件或是能源装置、检测反馈装置、数模转换装置、集成电路等汇成一体。这种汇在一起的联结体只要一收到微处理机或微型计算机处送来的信息，就能实现预定的任务。4）水介质元件和系统。能源危机的产物。总目录返回本章返回本节下一页上一页结束发展趋势液压技术的智能化实例液压技术的智能化已经开始，从实践成功的事例来看，成果诱人。例如，驾驶舱模拟器能通过微型计算机控制6个液压缸，实现快速的（每秒钟20次）协调动作，以使受训练的波音民航喷气客机驾驶员不用上天就可以经历6个自由度的颠簸摇摆、座椅振动、着陆弹跳等项的运动感觉，并能对驾驶员的操作作出拟真的响应。下一页上一页返回本节总目录结束返回本章第二节液压传动系统的工作原理及组成液压与气压传动是以流体（液压油液或压缩空气）为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。下面以液压千斤顶为例来简述液压传动的工作原理。力的传递遵循帕斯卡原理p2=F2/A2F1=p1A1=p2A1=pA1液压与气动系统的工作压力取决于外负载。运动的传递遵照容积变化相等的原则s1A1=s2A2q1=v1A1=v2A2=q2执行元件的运动速度取决于流量。压力和流量是液压与气压传动中的两个最基本的参数。下一页上一页返回本节总目录结束返回本章液压千斤顶下一页上一页返回本节总目录结束返回本章二、对液压传动实例的分析及结论1、对液压传动工作过程的分析液压传动以液体为工作介质液压传动以液体的压力能传递动力pFAFp于是液压传动以液体的流量传递运动VqAVq于是液压传动过程中经过两次能量转换机械能液压能液压能机械能下一页上一页返回本节总目录结束返回本章2、结论液压传动是以液体为工作介质，以液体的压力传递动力的传动方式传动过程中必须经过两次能量转换在液压传动系统中，系统的工作压力取决于负载；液压缸的运动速度取决于流量。传动必须在密封容器内进行，而且容积要发生变化下一页上一页返回本节总目录结束返回本章三、液压传动系统的组成能源装置将机械能转变为液压能执行装置将液压能转变为机械能控制调节装置控制和调节液体的压力、流量和流向辅助装置液压系统中的其他装置工作介质传递动力的媒介下一页上一页返回本节总目录结束返回本章第三节液压传动系统图形符号在机床工作台液压系统中，以简易磨床液压系统为例说明液压传动系统图形符号表示方法。电动机带动液压泵旋转，为系统提供压力油，液压缸驱动工作台作往复运动，换向阀使工作台换向，节流阀与溢流阀共同作用，调节工作台的运动速度，再加上油箱、管道、过滤器等保证了系统正常工作。下一页上一页返回本节总目录结束返回本章典型液压系统原理图形符号图半结构图原理图下一页上一页返回本节总目录结束返回本章几点说明：由GB/786.1-1993规定的图形符号为液压元件标准职能符号。以此符号所标示的液压系统图为液压系统原理图。在液压系统原理图中，职能符号只表示液压元件的种类，不表示元件的实际安装位置，即性能种类。对于具有特殊性能的非标准液压元件,允许用半结构图表示其结构特征。下一页上一页返回本节总目录结束返回本章第四节液压传动的优缺点及应用优点：易无级调速且范围大（100：1）~（2000：1）功比大（功比=输出功率/重量）10%~20%运动平稳，响应快0.1~0.5秒，400次/秒控制方便，设计制造简便，电液结合，设计规范传动比不定效率不高制造成本较高缺点：下一页上一页返回本节总目录结束返回本章应用液压与气动技术应用在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶、航天航空等国民经济各行各业，是自动化技术不可缺少的手段。主要应用领域如下：下一页上一页返回本节总目录结束返回本章应用领域:采用液压技术的机器设备和装置机械制造及汽车工业铸造机械（铸造生产线震实台、离心铸造机等）；金属成形设备（液压机、折弯机、剪切机、带轮辊轧机、铜铝屑压块机）；焊接设备（焊条压涂机、自动缝焊机、摩擦焊接剂等）；热处理设备（各类淬火机及上下料机械手、淬火炉工件传动机等）；金属切削机床（自动车床、组合铣床、仿形刨床、平面及外圆磨床、数控刃磨机床、深孔钻床、金刚镗床、拉床、深孔研磨机床、带锯机床、冲床等）；汽车摩托车制造设备（轿车座椅泡沫生产线、汽车带轮旋压机、发动机气缸体加工机床、摩托车车轮压窝冲孔机、发动机连杆销压装机、汽车大梁生产线铆接机、无内胎铝合金车轮气密性检测机、汽车零部件试验台）下一页上一页返回本节总目录结束返回本章应用领域:采用液压技术的机器设备和装置计量质检、装置、特种设备及公共设施计量与产品质量检验设备（标准动态力源装置、万能试验机、商品出入境检验试验机、墙体砖及砌块试验机、木材力学试验机等各种产品质量检验设备）；特种设备（液压电梯、纯水灭火机等）：公共设施（循环式客运索道、广播电视塔天线桅杆提升装置、大型剧院升降舞台、各类游艺机、自动捆钞机、磁卡层压机、医用牵引床、X光机隔室透视站等）；环保设备（垃圾压缩车、垃圾破碎机和压榨机、污泥自卸车等）下一页上一页返回本节总目录结束返回本章应用领域:采用液压技术的机器设备和装置家用电器与五金制造家电行业（显像管玻壳剪切机、电冰箱压缩机、电机转子叠片机、冰箱箱体折弯机、电冰箱内胆热成形机、制冷热交换器U形管自动成形机等）；五金行业（制钉机、工具锤装柄机、门锁整体成形压机等）下一页上一页返回本节总目录结束返回本章应用领域:采用液压技术的机器设备和装置能源与冶金工业电力行业（电站锅炉、火电厂大型烟囱顶升设备、变压器绝缘纸板热压成形机组、高压输电线间隔棒震摆试验机、电力导线压接钳等）；煤炭工业（煤矿液压支架、煤矿多绳绞车、卸煤生产线定位机车等）；石油天然气探采机械（海洋石油钻井平台、石油钻机、各类抽油机及修井机、绞车、输油管道阀口启闭装置、捞油车、油田管材矫直机及管线试压装置等）；冶炼轧制设备（高炉液压泥炮、冶炼电炉、轧机及板坯连铸机、热浸镀模拟试验机等）；冶金产品整理（高速线材打捆机、卷材小车、带材导向器、钢管锯机及平头到棱机、打号机、铝型材连续挤压生产线等）；冶金企业环保设备（钢厂废水处理自动压滤机）下一页上一页返回本节总目录结束返回本章应用领域:采用液压技术的机器设备和装置轻工、纺织及化工机械轻工机械（表壳热冲压成形机、煮糖罐搅拌器、蔗糖生产用自动板框式压滤机、皮革熨平机、原木屑片输送机、人造板压热机、弯曲木家具多向压机、纸张复卷机、植物纤维餐具成形机、竹制静菜盘成形机、骨肉分割机等）；纺织机械（经轴装卸机、纺丝机、印花机、冷压堆卷布机、毛呢罐蒸机、自动堆染机等）；化工机械（注塑机、吹塑挤出机、橡胶平板硫化机、琼脂自动压榨机、催化剂高压挤条计、乳化炸药装药机、集装箱塑料颗粒倾斜机等）下一页上一页返回本节总目录结束返回本章应用领域:采用液压技术的机器设备和装置建材、建筑、工程机械及农林牧机械建材行业（卫生瓷高压注浆成形机、石材肥料模压成形机及石材连续磨机、墙地砖压机等）；建筑行业（钢筋弯箍机及自动校直切断机、混凝土泵、液压锤、自动打桩机等）；工程机械（沥青道路修补机、重型多轴挂车、冲击压路机、越野起重机、起重高空作业车、公路养护车）；农林牧机械（联合收割机、拖拉机、玉米及谷物收割机、饲草打包机、饲料压块机等）下一页上一页返回本节总目录结束返回本章应用领域:采用液压技术的机器设备和装置铁路公路工程铁路工程施工设备（铺轨机、路基渣石机边坡整形机、钢轨电极接触面磨光机、铁道轮对轴承压装机等）；公路工程及运输（高速公路钢护栏冲孔切断机、隧道工程衬砌台车、汽车维修举升机、地下汽车库升降平台、公交汽车、汽车刹车皮铆钉机、架桥机等）下一页上一页返回本节总目录结束返回本章绪论液压流体力学基础液压泵液压基本回路液压缸液压阀典型液压系统液压辅助元件液压系统设计计算液压伺服系统气压传动液压气动系统的安装、调试、使用与维护总目录下一页上一页返回本节总目录结束返回本章本章例题与习题例题1-1习题1-1，1-2