第1章 液压气压传动与控制概述

关于《液压与气压传动》课程性质:专业基础课课程特点:理论与实践并重评价指标:考试70%平时30%联系方式李冰茹E-mail：[e-mail]手机：[phone]办公地点：2教北502第1章液压气压传动与控制概述传动类型：1.机械传动由齿轮、轴、丝杠螺母、曲柄连杆、带等传动件组成的传动。如齿轮、皮带等传动。2.电力传动利用电能来进行能量传递的工作方式。3.液体传动以液体作为工作介质利用液体的压力能传递能量。液压传动液力传动利用液体的动能传递能量。液力传动4.气压传动气体为工作介质，利用气体压力能传递能量。5.复合传动是机械传动、电力传动、液体传动、气体传动等传动类型的组合。上图的齿轮缸是由液压传动和机械传动组成的复合传动，其中液压油推动柱塞在缸中作直线往复运动，柱塞上的齿条和一个齿轮轴相啮合，从而输出一个摆动的力矩。1.1液压气压传动与控制概念什么是液压气压传动与控制以流体为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式系统是由一些功能不同的液压和气压元件组成，在密闭的回路中依靠运动介质进行能量传递，通过对液体或气体的相关参数（压力、流量）进行调节和控制，以满足工作装置输出力、速度（或转矩、转速）的一种传动装置。知识点：基本原理、介质性能液压与气压传动都是借助于密封容积的变化，利用流体的压力能与机械能之间的转换来传递能量的压力和流量是液压与气压传动中两个最重要的参数。压力取决于负载；流量决定执行元件的运动速度液压与气压传动系统的基本组成传动介质的主要性能、参数的物理意义、度量单位以及主要的影响因素1.2液压传动系统组成及工作原理（1）.工作原理：例1.液压千斤顶211AWAFp121AAFW1.2.1力比关系帕斯卡原理“在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点”(1.1)重要基本概念一：“工作压力取决于负载”，而与流入的液体多少无关思考：1.若空载，即W=0，则p=？2.千斤顶的工作原理和其它传动方式的比较?1.2.2运动关系A1h1=A2h22112AAhh(1.2)thAthA22112112AAvv(1.3)活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比流量q(Ah/t):单位时间内流过某一截面积为A的流体体积q=Avq=A1v1=A2v2（1-4）(连续性方程)Aqv(1.5)若已知进入缸体的流量q，则活塞运动速度为：重要基本概念二：“活塞的运动速度v取决于进入液压（气压）缸（马达）的流量q，而与液体压力p大小无关”1.2.3功率关系F1v1=Wv2(1-6)P=pA1v1=pA2v2=pq(1-7)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，它们的乘积即为功率液压与气压传动是以流体的压力能来传递动力的在小缸中，机械能变成了排出流体的压力能在大缸中，流体压力能变成驱动负载所需的机械能。在液压与气动系统中，要发生两次能量转变，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。例2.驱动机床工作台的液压传动系统能源装置执行装置控制调节装置辅助装置工作介质驱动机床工作台的液压传动系统工作原理：•活塞快速右移•活塞快速左移•活塞慢速右移•活塞慢速左移•溢流阀溢流•泵卸荷活塞快速右移活塞快速左移活塞慢速右移活塞慢速左移泵卸荷溢流阀溢流1.3液压与气压传动系统组成动力元件：液压泵或气源装置，其功能是将原动机输入的机械能转换成流体的压力能，为系统提供动力执行元件：液压缸或气缸、液压马达或气马达，功能是将流体的压力能转换成机械能，输出力和速度或转矩和转速），以带动负载进行直线运动或旋转运动控制元件：压力、流量和方向控制阀，作用是控制和调节系统中流体的压力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向辅助元件：保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或储气罐、过滤器和压力计液压传动的特点先通过动力元件（液压泵）将原动机（如电动机）输入的机械能转换为液体压力能，再经密封管道和控制元件等输送至执行元件（如液压缸），将液体压力能又转换为机械能以驱动工作部件1.4液压传动的图形符号用半结构式图形绘制原理图时直观性强，容易理解，但绘制起来比较麻烦，用图形符号绘制系统原理图时，图中的符号只表示元（辅）件的功能、操作（控制）方式及外部连接口，不表示元（辅）件的具体结构和参数，也不表示连接口的实际位置和元（辅）件的安装位置。例3.气动控制自动生产线结论：•液压与气压传动分别是以液体和气体作为工作介质，进行能量传递和转换的；•液压与气压传动分别是以液体和气体的压力能传递动力和运动的；•液压与气压传动的工作介质是在受控制、受调节的状态下进行工作的。能源装置机械能转化成液压能泵，空气压缩机控制调节装置控制油液的流动方向、调节压力和流量各种阀执行装置液压能转化成机械能缸、马达辅助装置辅助作用滤油器（过滤器）、油箱、密封件、管件液压气动传动及控制系统组成及各自作用工作介质液压油，气体用来传递动力和信号1.4液压传动的优缺点及应用•优点：1、在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里指工作压力。2、液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大，对速度的调节还可以在工作过程中进行。3、液压装置工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向。4、液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长。5、液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。6、液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。1、由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。2、液压传动有较多的能量损失（泄漏损失、压力损失等），因此，传动效率相对低。3、液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作。4、液压传动当出现故障时不易找出原因。•缺点：•应用:液压与气压传动，又称液压气动技术，是机械设备中发展速度最快的技术之一，特别是近年来，随着机电一体化的发展，与微电子、计算机技术想结合，液压与气压传动进入一个新的发展阶段。课下自学课本p6、7，了解液压与气压传动的现状与发展。图示为国内最大的5000T整体式汽车大梁液压机，滑块底面积为13000mm1800mm，电液控制系统实现了50000kN的压制力，解决了高达40000kN冲裁力的瞬间能量释放及吸收问题，并在1600mm全行程中达到了1mm的同步精度。•液压传动在汽车上的应用举例：现代汽车的发展向着驾驶方便、运行平稳、乘用舒适、安全可靠、节能环保的方向发展，液压与气压传动的技术特点与之相适应，因此得到越来越多的应用。如：电控液力自动变速器、电控悬架装置、电控防抱死系统、液压或气压式转向助力装置、自卸汽车举升机构、发动机燃料供给、机械润滑系统等。气动控制系统在自动生产线的应用