1、液压与气压传动液压与气压传动 主编：侯守军主编：侯守军项目一项目一 液压传动系统组成液压传动系统组成项目二项目二 液压元件液压元件项目三项目三 液压基本回路液压基本回路项目四项目四 典型液压传动系统典型液压传动系统项目五项目五 气压传动基础气压传动基础项目六项目六 气动元件与基本回路气动元件与基本回路项目七项目七 典型气压传动系统典型气压传动系统项目八项目八 机械手机械手 目 录项目一项目一液压传动系统组成液压传动系统组成v任务任务1.1 液压传动基础知识液压传动基础知识v学习液压传动工作介质、液体静力学、液体动力学习液压传动工作介质、液体静力学、液体动力学，掌握液体压力的表示方法，了解液体动
2、力学学，掌握液体压力的表示方法，了解液体动力学的三个基本方程（连续性方程、柏努力方程和动的三个基本方程（连续性方程、柏努力方程和动量方程）的应用，为元件的结构及油路的分析提量方程）的应用，为元件的结构及油路的分析提供依据。供依据。1.液压传动工作介质的性质液压传动工作介质的性质1）密度密度 kg/m32）重度）重度 N/m33）液体的可压缩性）液体的可压缩性4）流体的粘性）流体的粘性2.对液压传动工作介质的要求对液压传动工作介质的要求3.工作介质的分类及选用工作介质的分类及选用液压油的种类繁多液压油的种类繁多,分类方法各异分类方法各异,习惯按用途进行分类习惯按用途进行分类,也有根也有根据油品类
3、型、化学组成或可燃性分类的。据油品类型、化学组成或可燃性分类的。正确而合理地选用液压油，乃是保证液压设备高效率正常运正确而合理地选用液压油，乃是保证液压设备高效率正常运转的前提。转的前提。4.液压油的污染与防护液压油的污染与防护液压油是否清洁，不仅影响液压系统的工作性能和液压元件液压油是否清洁，不仅影响液压系统的工作性能和液压元件的使用寿命，而且直接关系到液压系统是否能正常工作。的使用寿命，而且直接关系到液压系统是否能正常工作。造成液压油污染的原因多而复杂，液压油自身又在不断地产造成液压油污染的原因多而复杂，液压油自身又在不断地产生脏物，因此要彻底解决液压油的污染问题是很困难的。生脏物，因此要
4、彻底解决液压油的污染问题是很困难的。1.1.1 液压传动工作介质液压传动工作介质vm/VG/1.1.2 液体静力学基础液体静力学基础1.液体的静压力及其特性液体的静压力及其特性1）液体的静压力）液体的静压力 Pa或或2）液体静压力的特性）液体静压力的特性2.帕斯卡原理帕斯卡原理1）液体静力学基本方程液体静力学基本方程2）压力的表示方法及单位压力的表示方法及单位：压力单位为帕斯卡，简称帕，符号为：压力单位为帕斯卡，简称帕，符号为Pa，1Pa1N/m2。3）静压力对固体壁面的作用力静压力对固体壁面的作用力 4）帕斯卡原理帕斯卡原理用一个很小的推力，就可以顶起一个比较用一个很小的推力，就可以顶起一个
5、比较大的负载大的负载。图图1-6 帕斯卡原理应用实例帕斯卡原理应用实例AFp 2/mNgh0 ppFpAFFAA112211222FAApAF1.1.3 液体动力学基础液体动力学基础1.基本概念基本概念1）理想液体与定常流动：理想液体就是指没有粘性、不可压缩的液体）理想液体与定常流动：理想液体就是指没有粘性、不可压缩的液体2）迹线、流线、流管、流束和通流截面）迹线、流线、流管、流束和通流截面3）流量和平均流速）流量和平均流速4）液体的流态和雷诺数）液体的流态和雷诺数2.连续性方程连续性方程3.伯努利方程：实际液体总流的伯努利方程伯努利方程：实际液体总流的伯努利方程4.动量方程动量方程是一个矢量
6、表达式，液体对固体壁面的作用力是一个矢量表达式，液体对固体壁面的作用力F与液体所受外力与液体所受外力F大小相等大小相等方向相反。方向相反。12qqvA 常量whgvzgpgvzgp222222221111221 1()Fqvv任务实施任务实施【例【例 1-1】按给定条件计算两个相互连通的液压缸的相关参数。】按给定条件计算两个相互连通的液压缸的相关参数。图图1-12所示为相互连通的两个液压缸，已知大缸内径所示为相互连通的两个液压缸，已知大缸内径D=100mm,小小缸内径缸内径d=20mm,大活塞上放上质量为大活塞上放上质量为5000kg的物体，问：的物体，问：（1）在小活塞上所加的力）在小活塞上
7、所加的力F有多大才能使大活塞顶起重物？有多大才能使大活塞顶起重物？（2）若小活塞下压速度为）若小活塞下压速度为0.2m/s，试求大活塞上升速度？，试求大活塞上升速度？解析：（解析：（1）（2）=常数，常数，可得出大活塞上升速度为可得出大活塞上升速度为0.008m/s。图图1-12 相互连通的两个液压缸相互连通的两个液压缸121960AFWNA22=44dDQAvvv小大任务实施任务实施【例【例 1-2】图】图 1-13为一滑阀示意图为一滑阀示意图,试求当液流通过滑阀时试求当液流通过滑阀时,液流对阀芯的轴向力液流对阀芯的轴向力 解：液体对阀心的轴向力解：液体对阀心的轴向力 ，方向向右，方向向右图
8、图 1-13 滑阀上的轴向力滑阀上的轴向力【例【例 1-3】图图 1-14 所示为一圆锥阀所示为一圆锥阀,阀口直径为阀口直径为,在锥阀的部分圆锥面上有压力为在锥阀的部分圆锥面上有压力为 的油液作用的油液作用,试求油液试求油液对圆锥阀芯的总作用力。对圆锥阀芯的总作用力。解：解：图图 1-14 圆锥阀圆锥阀/1cosFFqv 24zFFd p知识拓展知识拓展1液体静力学基本方程的物理意义液体静力学基本方程的物理意义 静止液体中单位质量液体静止液体中单位质量液体的压力能和位能可以相互转换，但各点的总能的压力能和位能可以相互转换，但各点的总能量却保持不变，即能量守恒。这就是液体静力学量却保持不变，即能
9、量守恒。这就是液体静力学基本方程中包含的物理意义。基本方程中包含的物理意义。2流体在管道内的流动流体在管道内的流动液体流动时的压力损失液体流动时的压力损失气体的流动特性气体的流动特性3小孔和缝隙流量小孔和缝隙流量4液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象 图图1-15 密封容器内压力密封容器内压力常数00ghpghp项目一项目一液压传动系统组成液压传动系统组成v 任务任务1.2 液压系统工作原理图及组成液压系统工作原理图及组成v液压千斤顶又称油压千斤顶，千斤顶是一种起重液压千斤顶又称油压千斤顶，千斤顶是一种起重高度小于高度小于1m的最简单的起重设备，是一种采用的最简单的起重设备，是一种采用柱塞或液
10、压缸作为钢性顶举件作为工作装置，通柱塞或液压缸作为钢性顶举件作为工作装置，通过顶部托座或底部托爪在行程内顶升重物的轻小过顶部托座或底部托爪在行程内顶升重物的轻小起重设备。起重设备。1.2.1 液压传动系统的工作原理液压传动系统的工作原理1.液压千斤顶工作原理液压千斤顶工作原理大缸体大缸体6和大活塞和大活塞7构成举升缸，杠杆手柄构成举升缸，杠杆手柄1、小缸体、小缸体3、小活塞、小活塞2、单、单向阀向阀4和和5构成手动液压泵。活塞和缸体之间保持良好的配合关系，活构成手动液压泵。活塞和缸体之间保持良好的配合关系，活塞不仅能在缸内滑动，而且配合面之间又能实现可靠的密封。当抬起手塞不仅能在缸内滑动，而且
11、配合面之间又能实现可靠的密封。当抬起手柄柄1，手柄带动小活塞，手柄带动小活塞2向上运动，活塞下腔密封容积增大形成局部真向上运动，活塞下腔密封容积增大形成局部真空，由于压力差，单向阀空，由于压力差，单向阀4打开、打开、5关闭，油箱中的油在大气压力的作关闭，油箱中的油在大气压力的作用下通过吸油管进入小活塞下腔，完成一次吸油动作。当用力压下手柄用下通过吸油管进入小活塞下腔，完成一次吸油动作。当用力压下手柄时，小活塞时，小活塞2下移，其下腔密封容积减小，油压升高，这时，单向阀下移，其下腔密封容积减小，油压升高，这时，单向阀4关闭、关闭、5打开，油液进入举升缸下腔，驱动大活塞打开，油液进入举升缸下腔，驱
12、动大活塞7使重物使重物G上升一段距上升一段距离，完成一次压油动作。如此反复地抬、压手柄，离，完成一次压油动作。如此反复地抬、压手柄，就能使油液不断地被压入举升缸，使重物不断地就能使油液不断地被压入举升缸，使重物不断地升高，达到起重的目的。如将放油阀升高，达到起重的目的。如将放油阀9旋转旋转90，活塞活塞7可以在自重和外力的作用下实现回程。可以在自重和外力的作用下实现回程。2.液压千斤顶力和运动的传递液压千斤顶力和运动的传递3.千斤顶的使用方法和注意事项千斤顶的使用方法和注意事项 图图1-17 液压千斤顶的工作原理液压千斤顶的工作原理1.2.2 液压传动装置的组成液压传动装置的组成1.机床工作台
13、液压系统的工作过程机床工作台液压系统的工作过程当液压泵当液压泵3由电动机驱动旋转时，从油箱由电动机驱动旋转时，从油箱1经过过滤器经过过滤器2吸油。经换向阀吸油。经换向阀7和管路和管路11进进入液压缸入液压缸9的左腔，推动活塞杆及工作台的左腔，推动活塞杆及工作台10向右运动。液压缸向右运动。液压缸9右腔的油液经管路右腔的油液经管路8、阀阀7和管路和管路6、4排回油箱，通过扳动换向手排回油箱，通过扳动换向手柄切换阀柄切换阀7的阀芯，使之处于左端工作位置，的阀芯，使之处于左端工作位置，则液压缸活塞反向运动；切换阀则液压缸活塞反向运动；切换阀7的阀芯工作的阀芯工作位置，使其处于中间位置，则液压缸位置，
14、使其处于中间位置，则液压缸9在任意在任意位置停止运动。位置停止运动。图图1-18 机床工作台液压系统结构示意图机床工作台液压系统结构示意图2.液压传动装置的组成液压传动装置的组成由动力元件、由动力元件、执行元件、控制调节元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件、工作介质辅助元件、工作介质5个主个主要部件组成。要部件组成。3.液压传动系统的图形符号液压传动系统的图形符号工程实际中，国内外都采用液压元件的图形符号来表示。工程实际中，国内外都采用液压元件的图形符号来表示。任务实施：千斤顶拆装任务实施：千斤顶拆装按照规定的步骤拆装液压千斤顶，为避免出现误装、反装、欠装等问题按照规定的步骤拆装液压千斤顶，
15、为避免出现误装、反装、欠装等问题的出现，可在相应的位置做记号，或者用数码设备做好记录。的出现，可在相应的位置做记号，或者用数码设备做好记录。1-顶帽顶帽 2-调整螺杆调整螺杆 3-外套外套 4-油塞油塞 5-油缸油缸 6-活塞杆活塞杆 7-底座底座 8-回油阀回油阀 9-工作油工作油 10-揿手揿手 11-泵体泵体 12-泵芯泵芯图图1-18 机床工作台液压系统结构示意图机床工作台液压系统结构示意图3液压千斤顶拆装注意事项液压千斤顶拆装注意事项知识拓展知识拓展液压与气压传动、机械传动、电气传动、电子传动并列为四大传动形式液压与气压传动、机械传动、电气传动、电子传动并列为四大传动形式1 1液压传
16、动技术发展概况液压传动技术发展概况液压传动技术已成为工业机械、工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少液压传动技术已成为工业机械、工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。而其向自动化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型的重要技术。而其向自动化、高精度、高效率、高速化、高功率、小型化、轻量化方向发展。化、轻量化方向发展。2.2.液压传动优缺点液压传动优缺点液压传动的优点：传动平稳、承载能力大、容易实现无级调速、易于实液压传动的优点：传动平稳、承载能力大、容易实现无级调速、易于实现过载保护、液压元件能够自动润滑、便于实现自动化。现过载保护、液压元件能够自动润滑、便于实现自动化。液压传动的缺点：液压元件制造精度要求高、实现定比传动困难、油液液压传动的缺点：液压元件制造精度要求高、实现定比传动困难、油液受温度的影响受温度的影响 、不适宜远距离输送动力、油液中混入空气易影响工作、不适宜远距离输送动力、油液中混入空气易影响工作性能、油液容易污染、发生故障不易检查和排除。性能、油液容易污染、发生故障不易检查和排除。
