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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载第 1 章 液压与气动技术概论液压与气压传动技术是机械设备中进展速度最快的技术之一,特殊是近年来,随 着机电一体化技术的进展,与微电子、运算机技术相结合,液压与气压传动进入了 一个新的进展阶段；液压与气压传动技术是以流体液压油液（或压缩空气）为工作介质进行能量传 递和掌握的一种传动形式,它们的工作原理基本相同；机器包括原动机、传动机构和执行机构；原动机有电动机、内燃机、燃气轮机等 形式；传动机构有电气传动、机械传动和流体传动,其中,流体传动是利用气体和液 体等介质传递动力和能量的,包括气压传动和液体传动；液体传动是利用液体作为
2、工 作介质来传递和掌握能量的,包括液力传动和液压传动等两种形式；气压传动是利用 气体传递和掌握能量的；液压传动是利用密封容积内液体体积的变化来传递和掌握能量的；而液力传动是 利用非封闭的液体的动能或势能来传递能量和掌握能量的；1.1 液压 传动 的工作原理液压千斤顶是机械 这个小型工具顶起较重 简述液压传动的工作原 千斤顶的工作原理图； 有 部分别装有活塞,活塞和 协作关系,不仅活塞能在 之间又能实现牢靠的密 时,液压缸 1 活塞向上运 增大形成局部真空,单向行业常用的工具, 常用 的物体；下面以它为例 理；图 1.1 所示为液压 两个液压缸 1 和 6,内 缸体之间保持良好的 缸内滑动,而且
3、协作面 封；当向上抬起杠杆 动,液压缸 1 下腔容积 阀 2 关闭,油箱 4 的油液在大气压作用下经吸油管顶开单向阀3 进入液压缸 1 下腔,完成一 杠杆时,液压缸 1 活塞下次吸油动作；当向下压 移,液压缸 1 下腔容积减小,油液受挤压, 压力图 1.1 液压千斤顶工作原理图上升,关闭单向阀3,液压缸 1 下腔的压力油1小液压缸； 2排油单向阀； 3吸油单向阀；顶开单向阀 2,油液经排油管进入液压缸6 的4油箱； 5截止阀； 6大液压缸下腔,推动大活塞上移顶起重物；如此不断上下 物不断升起,达到起重的 作,液压缸 6 下腔油液压力将使单向阀扳动杠杆就可以使重 目的；如杠杆停止动 2 关闭,液
4、压缸 6 活塞连同重物一起被自锁不动,停止在举升位置；如打开截止阀 5,液压缸 6 下腔通油箱,液压缸 6 活塞将在自 重作用下向下移,快速回复到原始位置；设液压缸 1 和 6 的面积分别为 Al 和 A2,就液 压缸 1单位面积上受到的压力 p1 = F/ Al,液压缸 6单位面积上受到的压力 p2 = W/ A2；依据流体力学的帕斯卡定律 “ 平稳液体内某一点的压力值能等值地传递到密闭液体内各点” ,就有：名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - p 1p2FW学习必备欢迎下载（1-1 ）A 1A 2由液压千斤顶的工作原
5、理得知,液压缸1 与单向阀 2、 3 一起完成吸油与排油,将杠杆的机械能转换为油液的压力能输出；液压缸 6 将油液的压力能转换为机械能输 出,抬起重物； 有了负载作用力, 才产生液体压力； 因此就负载和液体压力两者来说,负载是第一性的,压力是其次性的；液压传动装置本质是一种能量转换装置；在这里 液压缸 6、液压缸 1 组成了最简洁的液压传动系统,实现了力和运动的传递；从液压千斤顶的工作过程,可以归纳出液压传动工作原理如下：（1）液压传动是以液体（液压油）作为传递运动和动力的工作介质；（2）液压传动经过两次能量转换,先把机械能转换为便于输送的液体压力能,然后把液体压力能转换为机械能对外做功；（3
6、）液压传动是依靠密封容积（或密封系统）内容积的变化来传递能量的；工程机械的起重机、 推土机,汽车起重机, 注塑机,机床行业的组合机床的滑台、数控车床工件的夹紧、 加工中心主轴的松刀和拉刀等都应用了液压系统传动的工作原 理；1.2 气压传动的基本原理气压传动与液压传动的工作原理完全相同,传递运动和动力的；它先将机械能转换成压力能,都是以密封容积中的受压工作介质来 然后通过各种元件组成的掌握回路来实现能量的调控,最终再将压力能转换成机械能,使执行机构实现预定的运动；如 生活中常用的打气筒；1.3 液压传动系统的组成及图形符号以图 1.2 所示组合机床工作台液压传动系统为例说明其组成；图 1.2 典
7、型液压系统原理图（a）典型液压系统原理结构示意图（b）阀 6 阀芯位置的转变（c）典型液压系统原理图形符号图名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载1油箱； 2过滤器； 3液压泵； 4溢流阀； 5流量掌握阀；6换向阀； 7液压缸； 8工作台； 9、10管道液压泵 3 由电动机驱动旋转, 从油箱 1 中吸油,经过滤器 2 后被液压泵吸入并输出给系统；当换向阀 6 阀芯处于图 1.2（a）所示位置时,压力油经阀 5、阀 6 和管道进入液压缸 7 的左腔,推动活塞向右运动；液压缸右腔的油液经管道、阀 6、管道
8、9流回油箱；转变阀 6 阀芯工作位置,使之处于左端位置时,如图 1.2（b）所示,液压缸活塞反向运动；工作台的移动速度是通过流量掌握阀来调剂的；阀口开大时,进入缸的流量较大,工作台的速度较快；反之,工作台的速度较慢；为适应克服大小不同阻力的需要,泵输出油液的压力应当能够调整；工作台低速移动时,流量掌握阀开口小,泵输出余外 的油液经溢流阀 4 和管道 10 流回油箱,调剂溢流阀弹簧的预压力,就能调剂泵输出 口的油液压力；从上面的例子可以看出,液压传动系统主要由以下 5 部分组成；（1）动力元件；将机械能转换成流体压力能的装置；常见的是液压泵,为系统提 1.1 中的液压缸 1；供压力油液,如图（2
9、）执行元件；将流体的压力能转换成机械能输出的装置；它可以是作直线运动 的液压缸,也可以是作回转运动的液压马达、 摇摆缸,如图 1.1 中的液压缸 6 和图 1.2 中的液压缸 7；（3）掌握元件；对系统中流体的压力、流量及流淌方向进行掌握和调剂的装置,以及进行信号转换、规律运算和放大等功能的信号掌握元件,如图 1.2 中的溢流阀、流量掌握阀和换向阀；（4）帮助元件；保证系统正常工作所需的上述三种以外的装置,如图 1.2 中的过 滤器、油箱和管件；（5）工作介质；用它进行能量和信号的传递； 液压系统以液压油液作为工作介质；图 1.2 （a）和图 1.2 （b）中的各个元件是半结构式图形画出来的,
10、直观性强,易懂得,但难于绘制,元件多时更是如此；在工程实际中,除某些特殊情形外,一般都用简洁的图形符号绘制,如图 1.2（c）所示；图形符号只表示元件的功能,不表示 详细结构和参数； 我国制定的“ 液压与气动”图形符号标准 GB/T786.11993 见附录；以后每介绍一类元件,都会介绍其图形符号,要求熟记；1.4 气压传动的组成与液压传动相像,气压传动也有压力和流量两个重要参数；气压传动系统由5 部分组成；（1）气源装置；气源装置即空气压缩机,是系统中的动力元件,它将电动机的机 械能转变成气体的压力能,为各类气动设备供应动力；（2）执行元件；执行元件是系统的能量输出装置,它将空气压缩机供应的
11、气压能 转变成机械能,输出力和速度（转矩和转速） ,用以驱动工作部件；如气缸和气马达；（3）掌握元件；是掌握调剂压缩空气的压力、流量、方向的元件,用来保证执行 元件具有肯定输出力（转矩）和速度（转速）；如压力阀、流量阀、方向阀等；（4）帮助元件； 系统中除上述三类元件外, 其余的元件称为帮助元件, 如过滤器、油雾器、储气罐、消声器等；它们对保证系统牢靠、稳固的工作起重要作用；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载（5）传动介质；系统中传递能量的流体,如压缩空气；1.5 液压传动和气压传动的优缺点与机械传
12、动和电力拖动系统相比,液压传动具有以下优点；（1）液压元件的布置不受严格的空间位置限制,系统中各部分用管道连接,布局 安装有很大的敏捷性,能构成用其他方法难以组成的复杂系统；（2）可以在运行过程中实现大范畴的无级调速,调速范畴可达 2 0001；（3）液压传动和液气联动传递运动匀称平稳,易于实现快速启动、制动和频繁的 换向；（4）操作掌握便利、省力,易于实现自动掌握、中远程距离掌握以及过载爱护；与电气掌握、电子掌握相结合,易于实现自动工作循环和自动过载爱护；（5）液压元件属机械工业基础件,标准化、系列化和通用化程度较高,有利于缩 短机器的设计、制造周期和降低制造成本；除此之外,液压传动突出的优
13、点仍有单位质量输出功率大；由于液压传动的动力元件可采纳很高的压力（一般可达32MPa,个别场合更高）,因此,在同等输出功率下具有体积小、质量小、运动惯性小、动态性能好的特点；液压传动的缺点如下；（1）在传动过程中,能量需经两次转换,传动效率偏低；（2）由于传动介质的可压缩性和泄漏等因素的影响,不能严格保证定比传动；（3）液压传动性能对温度比较敏锐,不能在高温下工作,采纳石油基液压油作传 动介质时仍需留意防火问题；（4）液压元件制造精度高,系统工作过程中发生故障不易诊断；总的来说,液压传动的优点是主要的,其缺点将随着科学技术的进展会不断得到克服；例如,将液压传动与气压传动、电力传动、机械传动合理
14、地联合使用,构成气 液、电液（气）、机液（气）等联合传动,以进一步发挥各自的优点,相互补充,弥 补某些不足之处；气压传动与液压传动相比,气压传动有如下优点；（1）空气作为工作介质,可从大气中直接吸取,用后直接排入大气,成本低,不污 染环境；（2）空气黏性小,在管道中流淌时缺失小,适用于远程传输和掌握；（3）工作压力低,气动元件对材质和精度的要求低,使用寿命长,成本低；（4）对工作环境的适应性好,特殊是在易燃、易爆、高尘埃、强磁、辐射及振动 等恶劣环境中使用时比液压传动要安全得多；气压传动与液压传动相比,气压传动有如下缺点；（1）空气具有压缩性,故其工作速度和工作平稳性方面不如液压传动；（2）工
15、作压力低,系统输出力小,传动效率较低；（3）排气噪声大；（4）气压传动的信号速度限制在声速（约340m/s）范畴内,故其工作频率和响应速度不如电子装置,不宜用于信号传递速度要求较高的复杂线路中；名师归纳总结 1.6液压与气动技术的应用和进展概况第 4 页,共 5 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载液压与气压传动相对于机械传动来说是一门新兴技术；从 1795 年世界上第一台 水压机产生起,已有几百年的历史,但液压与气压传动在工业上被广泛采纳和有较大幅度的进展是 20 世纪中期以后的事情；在工程机械、冶金、军工、农机、汽车、轻纺、船舶、
16、石油、航空和机床行业中,液压技术得到了普遍的应用；随着原子能、空间技术、电子技术等方面的进展, 液压技术向更宽阔的领域渗透, 进展成为包括传动、掌握和检测在内的一门完整的自动化技术；现今,采纳液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一；如发达国家生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心、 95%以上的自动线都采纳了液压传动；随着液压机械自动化程度的不断提高,液压元件应用数量急剧增加, 元件小型化、系统集成化是必定的进展趋势；特殊是近十年来,液压技术与传感技术、微电子技术 亲密结合,显现了很多诸如电液比例掌握阀、数字阀、电液伺服液压缸等机（液）电一体化元器件,使液压技术在高压、高
17、速、大功率、 节能高效、低噪声、 使用寿命长、高度集成化等方面取得了重大进展；无疑,液压元件和液压系统的运算机帮助设计（CAD）、运算机帮助试验（ CAT）和运算机实时掌握也是当前液压技术的进展方向；人们很早就懂得用空气作为工作介质传递动力做功,如利用自然风力推动风车、带动水车提水灌田,近代用于汽车的自动开关门、火车的自动抱闸、采矿用风钻等；由于空气作为工作介质具有防火、防爆、防电磁干扰,抗振动、冲击、辐射等优点,近年来气动技术的应用领域已从汽车、采矿、钢铁、机械工业等重工业快速扩展到化 工、轻工、食品、军事工业等各行各业；和液压技术一样,当今气动技术亦进展成包 FMS）在包装设备、自 含传动
18、、掌握与检测在内的自动化技术,作为柔性制造系统（动生产线和机器人等方面成为不行缺少的重要手段；由于工业自动化以及 FMS的进展,要求气动技术以提高系统牢靠性、降低总成本与电子工业相适应为目标,进行系统控 制技术和机电液气综合技术的讨论和开发；明显,气动元件的微型化、节能化、无油 如各类比例阀和电气伺 化是当前的进展特点,与电子技术相结合产生的自适应元件,服阀,使气动系统从开关掌握进入到反馈掌握；的进展供应了更加宽阔的前景；运算机的广泛普及与应用为气动技术练习题（摸索题）1-1 哪些设备用了液压技术和气压技术？（实习厂或露天作业的设备）1-2 什么是液压传动？基本工作原理是什么？1-3 液压传动系统有哪些部分组成？各部分的作用是什么？1-4 液压元件在系统图中是怎样表示的？1-5 和其他传动方式相比较,液压传动和气压传动有哪些主要优点和缺点？1-6 写一份调查报告,谈谈对液压与气动技术应用的熟悉；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 5 页