普通高等教育“十一五”国家级规划教材,荣获2002年全国普通高等学校优秀教材二等奖,荣获2007年江苏省高等学校评优精品教材,液压与气压传动,第2版,设计制作,王积伟教授 许映秋教授,普通高等教育“十一五”国家级规划教材荣获2002年全国普通,绪论,执行元件,流体力学基础,能源装置及辅件,控制元件,基本回路,密封件,系统应用与分析,系统设计与计算,液压与气压传动,绪论执行元件流体力学基础能源装置及辅件控制元件基本回路密封件,Chapter,0,绪论,本章主要内容：,0.1,传动,及其种类,0.2,流体,传动,0.3,课程,目标,0.4,课程,安排,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,Chapter 0 绪论School of Mechan,目的任务:,重点难点:,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,掌握液压与气压传动的原理、特点和组成,了解液压与气压传动的优缺点及应用、发展,液压传动的原理、特点、组成和作用,目的任务:School of Mechanical Engi,Part 0.1,传动,及其种类,关于,传动,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,传动,传递运动和动力的方式。,人类社会活动中所用的各种机械装备都是由动力传动与控制系统及其基础件所组成。,传动包括流体传动、机械传动、电气传动等多种方式，每一种传动方式直接关系着主机的性能、水平、质量及可靠性。,Part 0.1 传动及其种类School of Mech,Part 0.1,传动,及其种类,2.,传动,的种类,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,机械传动,机械传动包括带、链、齿轮、蜗杆传动等类型,电气传动,电气传动根据电机形式的不同，可分为直流直流电气传动、交流直流电气传动、交流直流交流电气传动等类型，变压变频（VVVF）调速电气传动。,流体传动（Fluid Transmission）,指以受压流体作为工作介质，对能量进行传递、控制和分配的技术，又称流体传动及控制技术。流体传动按照工作介质的不同，又分为液压传动与气压传动。,Back,Part 0.1 传动及其种类School of Mech,Part 0.2,流体,传动,以流体（液压液或压缩空气）作为工作介质对能量进行转换、传递和控制的一种传动形式，相对于机械传动来说，,是一门新技术,。,追根溯源，可从,17世纪末叶,帕斯卡提出,静压传递原理,，,18世纪末,英国制成世界上,第一台水压机,算起，,迄今已有二三百年的历史,了。,近代液压与气压传动在工业上的真正推广使用，是在,20世纪中叶以后,的事。,近几十年来，随着微电子技术的迅速发展及其对液压与气动技术的渗透，液压与气压传动的,应用领域已经遍及到各个工业部门,，成为实现生产过程自动化、提高劳动生产率等必不可少的重要手段之一。,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,流体技术,+,电气控制,好比老虎插上翅膀,它把一人一刀变为无人多刀,把复杂工艺变为简单工艺,而今同计算机控制结合,又将进入一个崭新的历史阶段,Part 0.2 流体传动School of Mechan,Part 0.2.1,液压与气压,传动,的工作原理,液压系统以,液压液作为工作介质,。,气动系统以,空气作为工作介质,。,两种工作介质的不同点：,液体几乎不可压缩,气体却具有较大的可压缩性,液压与气压传动在,基本工作原理,、,元件的工作机理,以及,回路的构成,等诸方面却极为相似。,其工作原理可用这样的例子来说明。,Some Examples!,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,Part 0.2.1 液压与气压传动的工作原理School,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,液压千斤顶是如何工作的,？,图0-1,液压千斤顶示意图,1油箱 2吸油阀 3压油阀,4小缸 5手柄 6负载（重物）,7大缸 8截止阀（放油螺塞）,当向上提,手柄5,使,小缸4,内的活塞上移时，小缸下腔因容积增大而产生真空，油液从,油箱1,通过,吸油阀2,被吸入并充满,小缸4,容积。当按压手柄使小缸活塞下移时，则刚被吸入的油液通过,压油阀3,输到,大缸7,的下腔，油液被压缩，压力立即升高，当油液的压力升高到能克服作用在大活塞上的负载（,重物6,）所需的压力值时，,重物随手柄的下按而同时上升,。此时,吸油阀2,是关闭的。,为将重物从举高的位置放下，系统中专门设置了,截止阀,（,放油螺塞,）,8,。,School of Mechanical Engineeri,图中两根通油箱的管路如通大气，则该图就变成,气动系统原理图,。,此时，上下按动,手柄5,，空气就通过,阀2,被吸入，经,阀3,输到,大缸7,的下腔。,因气体有压缩性，不像液压系统那样，一按手柄重物立即相应上移，而是手柄需按动多次，使进入,大缸7,下腔中的气体逐渐增多，压力逐渐升高，一直到气体压力达到使,重物6,上升所需的压力值时，重物才开始上升。,在重物上升过程中，也不像液压系统那样，压力值基本上维持不变（因是举起重物），因气体可压缩性较大的缘故，,气压值会发生波动,。,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,工作介质换成压缩空气后,图中两根通油箱的管路如通大气，则该图就变成气动系统原理图。S,前图所示的系统既不能对重物的上升速度进行调节，也没有防止压力过高的安全措施，是一非常简单的系统。,但就从这简单的系统，可以得出有关液压与气压传动的一些,重要概念,！,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,流体传动的几个重要概念,！,力比关系,运动关系,功率关系,前图所示的系统既不能对重物的上升速度进行调节，也没有防止压力,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,力比关系,设大、小活塞的面积为,A,2,、,A,1,，当作用在大活塞上的负载和作用在小活塞上的作用力为,G,和,F,1,时，依帕斯卡原理，大、小活塞下腔以及连接导管构成的密闭容积内的油液具有相等的压力值，设为,p,，如略活塞运动时的摩擦阻力，则有：,重要概念一：,“系统工作压力,p,取决于作用负载的大小”，而与流入的液体多少无关！,思考：1.若空载，即,G,=0，则,p,=?,2.千斤顶的工作原理和其它传动方式的比较?,School of Mechanical Engineeri,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,液压千斤顶的原理,！,前面的公式可变换为：,该式表明，当,A,2,/,A,1,1时，作用在小活塞上一个,很小的力,F,1,，便可在大活塞上产生一个,很大的力,F,2,以举起负载（重物）。,这就是液压千斤顶的原理,School of Mechanical Engineeri,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,运动关系,设大、小活塞移动的速度为,v,2,和,v,1,，则在不考虑泄漏情况下稳定工作时，有：,或,式中：,q,流量，定义为单位时间内输出（或输入）的流体体积,！,活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比,重要概念二：,“活塞的运动速度,v,在缸的结构尺寸一定时，取决于进入液压（气压）缸（马达）的流量,q,，而与流体压力,p,大小无关”,School of Mechanical Engineeri,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,功率关系,使大活塞上的负载上升所需的功率为：,式中，,p,的单位为Pa，,q,的单位为m,3,/s，则,P,的单位为W,可见：,1）,液压系统的,压力,p,和流量,q,之积,就是,功率，,称为,液压功率,。,压力,p,和,流量,q,是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们相当于机械传动中的力和速度,！,2）,流体传动的,本质,是以,流体的压力能来传递动力！,School of Mechanical Engineeri,在小缸中，手按动小活塞所作的,机械能,变成了排出流体的,压力能,；,在大缸中，进入大缸的流体,压力能,通过大活塞转变成为驱动负载所需的,机械能,。,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,流体传动系统中的能量转换,！,所以，,在液压与气动系统中，要发生两次能量的转变,。,把机械能转变为流体压力能的元件或装置称为,泵,或,能源装置,；,把流体压力能转变为机械能的元件称为,执行元件,。,由所举的例子可清楚地看到：,在小缸中，手按动小活塞所作的机械能变成了排出流体的压力能；S,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,一个较为完善的液压系统,！,图0-2,机床工作台液压系统的,工作原理图,1油箱 2过滤器 3、12、14回油管,4液压泵 5弹簧 6钢球 7溢流阀,8压力支管 9开停阀 10压力管,11开停手柄 13节流阀 15换向阀,16换向阀手柄 17活塞,18液压缸 19工作台,工作台右移：,电动机带动,液压泵4,旋转，经,过滤器2,从,油箱1,中吸油。油液经液压泵输出进入,压力管10,后，在图0-2a所示的状态下，通过,开停阀9,、,节流阀13,、,换向阀15,进入,液压缸18,左腔，推动,活塞17,和,工作台19,向右移动，而液压缸右腔的油经,换向阀15,和,回油管14,排回油箱,。,工作台左移：,如果将,换向阀手柄16,转换成图0-2b所示的状态，则压力管中的油将经过,开停阀9,、,节流阀13,和,换向阀15,进入,液压缸18,右腔，推动,活塞17,和,工作台19,向左移动并使,液压缸18,左腔的油经,换向阀15,和,回油管14,排回,油箱1,。,工作台的移动速度由节流阀调节,。,开大节流阀，进入液压缸的油液增多工作台的移动速度增大；,反之，工作台的移动速度减小。,为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，,液压缸必产生一个足够大的推力,，这个推力,由液压缸中的油液压力产生,。,要克服的阻力越大，液压缸中的油液压力越高；反之压力就越低,。,输入液压缸的油液通过,节流阀,调节，液压泵输出的多余的油液须经,溢流阀7,和,回油管3,排回油箱，这只有在压力支管8中的油液压力对,溢流阀钢球6,的作用力等于或略大于溢流阀中,弹簧5,的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在图示系统中,液压泵出口处的油液压力由溢流阀决定,，,它和液压缸中油液压力不同,。,如果将,开停手柄11,转换成图0-2c所示的状态，压力管中的油液将经,开停阀9,和,回油管12,排回油箱，不输到液压缸中去，,液压泵出口处的压力降为零,，这时,工作台,就,停止运动,。,School of Mechanical Engineeri,School of Mechanical Engineering,东南大学机械工程学院,绪论,液压与气压传动,Part 0.2.2,液压与气压,传动,系统的组成和表示方法,一、系统的组成,由机床工作台液压系统的工作原理图可知，液压系统主要由以下,四部分组成,：,能源装置,把机械能转换成油液液压能的装置。最常