液压气动基础知识

液压传动和气动传动基础知识第一部分：液压传动一、液压传动定义二、工作介质三、液压传动中常用的元器件四、液压系统原理图一、液压传动定义一、液压传动定义：液压传动是以液体作为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（如液压泵），将原动机（如电动机）的机械能转变为液体的压力能量，然后通过封闭管道、控制元件等，由另一能量装置（如液压缸、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。一、液压传动定义1.液压传动的组成：（1）能源装置它把机械能转变成油压的压力能。最常见的是液压泵，它给液压系统提供压力油，使整个系统能够动作起来。（2）执行装置将油液压力转变成机械能，并对外做功，如液压缸、液压马达。（3）控制调节装置它们是控制液压系统中油液的压力、流量和流动方向的装置。如换向阀、节流阀、溢流阀等液压元件都属于这类装置。（4）辅助装置它们是除上述三项以外的其它装置，如油箱过滤器、油管等，它们对保证液压系统可靠、稳定、持久地工作，有重要作用。（5）工作介质液压油或其它合成液体。液压传动定义2.主要优点1）液压传动在运行中实行无级调速，调速方便且调速范围比较大，可以达到100:1~2000:12）在同等功率的情况下，液压传动装置的体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑（液压马达的重量只有同功率电动机的10~20%），而且能传递较大的力或转矩。3）液压转动工作比较平稳，反应快，冲击小，能高速启动、制动和换向。4）控制和调节比较简单，操纵方便、省力。易于实现自动化，与电气控制配合使用，能实现复杂的顺序动作和远程控制。5）易于实现过载保护，系统超负荷，油液经溢流阀回油箱。自行润滑，寿命长。6）传动中，由于功率损失所产生的热量可由流动着的油带走，所以可避免在系统中某些局部位置产生过度温升。液压传动定义3.主要缺点1）液体作为工作介质，易泄露，油液可压缩，故不能由于传动比要求精确的场合。2）液压传动中有机械损失、压力损失、泄露损失，效率较低，所以不宜作远距离传动。3）液压传动对油温和负载变化敏感，不宜在低、高温度下使用，对污染很敏感。4）液压传动需要有单独的能源（液压泵站），液压能不能像电那样从远处传来。5）液压元件制造精度高，造价高，需要组织专业生产。6）出现故障不易追查原因，不易迅速排除。二、工作介质液压油1.粘性：液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍分子的相对运动，即具有一定的内摩擦力，这种性质称为液体的粘性，粘性时液体的重要物理性质，也是选择液压油的主要依据。2.粘度：（1）动力粘度μ：液体在单位速度下流动时，流动液层间单位面积上的内摩擦力。（2）运动粘度υ：动力粘与该液体密度的比值叫运动粘度。υ=μ/ρ。液压油的牌号，常用它在某一温度下的运动粘度平均值来表示，如32号液压油，就是指这种油在40℃时运动粘度的平均值为32cSt。3.对液压油性能要求：（1）粘温性好，即在温度变化的范围内，油的粘度随温度的变化要小。（2）润滑性要好。因为油液即是工作介质，又是相对运动零件的润滑剂。（3）化学稳定性好，不易氧化。油液氧化后会产生胶状物和沥青等杂质，容易堵塞液压元件。（4）质地纯净，抗泡沫性好。油液中不应含有腐蚀性的物质，以免侵蚀机件和密封装置。（5）闪点要高，凝固点要低。闪点：液体挥发出的蒸汽在与氧气形成混合物后，遇火源能够闪燃的最低温度。在这温度，当火源熄灭或移开时，混合物可能会停止燃烧。二、工作介质4.液压油的种类主要分为三大类型：石油型、合成型和乳化型。石油型液压油是以全损耗系统用油（旧称机械油）为原料，精炼后按需要加入适当添加剂而成。这类液压油润滑性好，但抗燃性差。通用液压油一般以汽轮机油作为基础油再加以多种添加剂配成的，其抗氧化性、抗磨性、抗泡沫性、粘温性能均好，广泛使用0~40℃中低压系统，一般机床系统最适宜用这种油。对于高压或中高压系统，可根据其工作条件和特殊要求选用抗磨液压油、低温液压油等专用油类。5.液压油的选用：（1）液压系统的工作压力。工作压力较高的系统宜选用粘度较大的液压油，便于密封，减少泄露；反之，可选用粘度较小的液压油。（2）环境温度。环境温度较高时宜选用粘度较大的液压油，因为环境温度高会使油的粘性下降。（3）运动速度。当工件的运动速度较高时，为减小液流的摩擦损失，宜选用粘度较小的液压油。常用96号抗磨液压油三、液压系统中常用的元器件（一）液压泵（二）液压缸（三）液压控制阀（四）液压辅助元件三、液压系统中常用的元器件液压泵（一）液压泵定义：液压泵是一种能量转换装置，它把驱动它的原动机（一般为电动机）的机械能转换成输送到系统中去的油液的压力能。2.工作原理：三、液压系统中常用的元器件液压泵3.主要参数（1）工作压力实际工作时的输出压力，也就是油液为了克服阻力所必须建立起来的压力。（2）额度压力指泵在使用中按标准条件连续运转允许达到的最大的工作压力，超过此值就是过载。（3）排量（V）指在不考虑泄露的情况下轴转过一整转时能输出的油液体积。（4）理论流量（qt）在不考虑泄露的情况下，单位时间内能输出的油液体积。如轴的每分钟转速为n，则泵的每分钟理论流量为qt=Vn。（5）实际流量（q）（6）额定流量（qn）额定转速和额定压力下泵输出的流量。三、液压系统中常用的元器件液压泵4.功率液压泵由电动机驱动，输入量是转矩和转速（角速度），输出量是液体的压力和流量。如果不考虑液压泵在能量转换过程中的损失，则输出功率等于输入功率，也就是它的理论功率是Pt=pqt=pVn=TtωTt—液压泵的理论转矩；ω—液压泵的角速度5.泵的分类结构形式——齿轮泵叶片泵柱塞泵输出的油液体积是否可调——定量泵变量泵6.压力分级低压≤2.5MPa中压＞2.5~8MPa中高压＞8~16MPa高压＞16~32MPa超高压＞32MPa三、液压系统中常用的元器件液压缸（二）液压缸液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限的直线位移。液压缸的工作原理。液压缸由缸筒1、活塞2、活塞杆3、端盖4、活塞杆密封件5等主要部件组成。若缸筒固定，左腔连续输入液压油，当油的压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞以速度V1连续向右运动，活塞杆对外界做功。反之，往右腔输入压力油时，活塞以速度V2向左运动，活塞杆也对外界做功。这样，完成了一个往复运动。三、液压系统中常用的元器件液压控制阀（三）.液压控制阀定义：液压阀是控制和调节液流的压力、流量和流向的元件。分类：用途进行分类有方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀。1.方向控制阀定义：方向控制阀是以控制和改变液压系统中各油路之间的液流方向的阀，方向控制阀可分为单向阀和换向阀两大类。（1）单向阀单向阀是以防止液流倒流的元件。单向阀的应用如图所示，将单向阀串联于液压泵的出口，保护泵避免由于意外的外加冲击载荷而造成的损坏。三、液压系统中常用的元器件液压控制阀（2）换向阀换向阀是利用阀芯与阀体间的相对运动来切换油路中液流的方向的液压元件。按阀芯运动的方式，可以分为转阀和滑阀两类，按操纵方式可以分为手动、机动、电动、液动等，按阀体上主油路的数量可以分为一通、三通、四通、五通等。换向阀的工作原理。依靠阀芯与阀体的相对运动而切换液流的方向。三、液压系统中常用的元器件液压控制阀（3）换向阀的职能符号1）方框表示换向阀的“位”，有几个方框表示该阀芯有几个工作位置。2）“↑”表示油路连通，“┳”“┷”表示油路被堵塞。这些符号在一个方格内和方格的交点数，即表示阀的通路数。3）方格外的符号为操纵阀的控制符号，控制形式有手动、电动和液动等。（4）电磁换向阀电磁换向阀是利用电磁铁的吸合力，控制阀芯运动实现油路换向。电磁换向阀控制方便，应用广泛。（5）手动换向阀手动换向阀是用控制手柄直接操纵阀芯的移动而实现油路切换的阀。（6）电液动换向阀图例见到介绍液动和电液动符号的意义，不做内部结构解释。三、液压系统中常用的元器件液压控制阀三位四通电磁换向阀三、液压系统中常用的元器件液压控制阀2.压力控制阀定义：控制和调节液压系统中压力大小的阀通称压力控制阀。在液压系统中，压力控制阀的作用，是控制液压系统的压力或以液体压力的变化来控制油路的通断。分类：压力控制阀按功能分为溢流阀，减压阀，顺序阀和压力继电器等。（1）溢流阀溢流阀的功用是当系统的压力达到其设定值时，将系统的压力基本稳定在某一调定的数值上。溢流阀的结构和符号如图三、液压系统中常用的元器件液压控制阀先导式溢流阀三、液压系统中常用的元器件液压控制阀应用：1）作溢流阀用用定量泵供油的节流阀回路中，泵的流量大于节流阀允许通过的流量，溢流阀使多余的油液流回油箱，此时泵的出口压力保持恒定。2）作安全阀用有变量泵组成的液压回路中，用溢流阀限制系统的最高压力，防止系统过载。系统在正常工作状态下，溢流阀关闭，当系统过载时，溢流阀打开，使压力油经阀流回油箱。此时，溢流阀为安全阀。3）作背压阀用串联在回油路中，溢流阀产生的背压使运动部件的运动平稳性增加。运动刚性好。4）作卸荷阀用在溢流阀的遥控口串联一个小流量的电磁阀，当电磁阀通电时，溢流阀的遥控口通油箱，此时液压泵卸荷。三、液压系统中常用的元器件液压控制阀（2）减压阀减压阀的功用是能使出口压力低于进口压力，并使出口压力可以调节。在液压系统中，减压阀用于降低或调节系统中某一支路的压力，以满足某些执行元件的需要。常用夹紧回路，润滑系统中。三、液压系统中常用的元器件液压控制阀应用：减压阀用于液压系统某支油路的减压、调压和稳压。1）减压回路在主系统的支路上串联一减压阀，用以降低和调节支路液压缸的最大推力。2）稳压回路当系统压力波动较大，液压缸2需要有较平稳的输入压力时，在液压缸2进油路上串联一减压阀，在减压阀处于工作状态下，可以使液压缸2的压力不受溢流阀压力波动的影响。三、液压系统中常用的元器件液压控制阀3.流量控制阀流量控制阀是通过改变节流口面积的大小，改变通过阀力量的阀。作用是对执行元件的运动速度进行控制。三、液压系统中常用的元器件液压辅助元件（四）液压辅助元件1.过滤器过滤器的主要作用就是对液压油进行过滤，控制油的洁净程度。分类：吸油过滤器回油过滤器三、液压系统中常用的元器件液压辅助元件2.油箱油箱的主要功用是储存油液，同时箱体还具有散热、沉淀污物、析出油液中渗入的空气以及作为安装平台等作用。三、液压系统中常用的元器件液压辅助元件3.热交换器（1）加热器（2）冷却器三、液压系统中常用的元器件液压辅助元件4.管件（1）油管（2）卡套接头5.密封件（1）组合垫圈（2）O形圈四、液压系统原理图液压站液压站第二部分气压传动一、气压传动定义二、气压传动中常用的元器件三、气压原理图举例说明一、气压传动定义一、气压传动的定义气压传动是指以压缩空气为工作介质来传递动力和实现控制的一门技术。气压传动具有防火、防爆、节能、高效、无污染等优点，在工业生产中得到广泛应用。一、气压传动定义1.气压传动系统的组成。类似于液压系统，气压系统由以下五部分组成（1）能源装置机械能转化成气体的压力能，为系统提供压缩空气。空气压缩机（2）执行元件气缸气马达（3）气动控制元件压力阀流量阀（4）辅助原件过滤器油雾器消声器管件等。（5）工作介质经除水、除油、过滤后的洁净压缩空气。一、气压传动定义2、气压传动的优缺点气压传动的优点1）工作介质是空气，它来源方便，取之不尽用之不竭，使用后直接排放大气而无污染，不需要设置专门的回收装置。2）空气的粘度很小，所以流动时的压力损失很小，节能，高效，适用于集中供气和远距离输送。3）动作迅速，反应快，调节方便，维护简单。4）工作环境适应性好。适合在易燃、易爆、潮湿、多尘、振动、辐射等恶劣条件下工作，排气不污染环境