液压与气压传动课件——绪论

控制和调节的装置。例如溢流阀、流量阀、换向阀等。
（4）辅助元件： 保证系统正常工作所需的上述三种以外的装置。 如油箱、过滤器、分水滤气器、油雾器、消声器、蓄能器、管件等。
（5）传动介质： 传递能量的流体，即液压油或压缩空气。
三、液压与气压传动的优缺点
与机械传动和电力拖动系统相比液压与气压传动具有以下 优缺点:
溢流阀的作用是调节和稳定系统的最大工作压力，并溢出定 量泵多余的油液。
将换向阀5手柄转换成图ｃ所示状态，泵输出的压力油→换向 阀5→回油管③→油箱。工作台停止运动，系统处于卸荷状态。
液压系统的图形符号图
目前各国均用元件的图 形符号来绘制液压和气压系 统图。
这些符号只表示元件的 职能及连接通路，而不表 示其结构和性能参数。
四、了解液压与气动技术的应用和发展
液压传动在机床、工程机械、矿山机械、压力机械和航空工 业等领域得到广泛应用。
液压技术正向高压、高速、大功率、节能高效、低噪声、长 寿命、高集成化等方面发展。同时，液压元件和液压系统的计算 机辅助设计（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、计算机实时 控制也是当前液压技术的发展方向。
主要内容
● 流体的主要物理性质 ● 流体静力学基础 ● 流体动力学基础 ● 流体流动时的压力损失 ● 流体流经孔口和缝隙的流量 ●● 液压冲击和空穴现象
第一 节 液体的主要物理性质
一、密度
液体的密度： 单位体积液体的质量，即
m
V
（1—1）
式中 m —液体的质量（kg）；
V —液体的体积（m³）。
液压传动的工作介质是液体。 最常用的是液压油。此外还有乳化型传动液和合成型传动液等。
气压传动的工作介质是压缩空气。
学习目标 1. 液压油的物理性质； 2. 液压传动的基本原理，即连续性方程和伯努力方程，
液体流经管路的压力损失等; 3. 液压油的选用; 4. 空气的基本性质及气压传动对高职介质的要求。
液压与气压传动 绪论
机车车辆教研室 曹楚君
课程介绍
• 考试课
• 考核方式：期末考试70%
•
平时作业30%
轮对轴承压装机
绪论
液压与气压传动是以流体（液压油或压缩空气）为工 作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。
利用各种液压与气动元件组成不同功能的基本回路， 再由若干个基本回路有机地组合成能完成一定控制功能的 动系统，以满足机电设备对各种运动和动力的要求。
1）液体静压力的方向总是沿 作用面的内法线方向。
气压设备在 工作时，常出现 气体的高速流动， 而产生噪声。噪 声的强弱与排气 量、排气速度、 排气通道的形状 有关。
想一想
（1）把分别盛有水和某种油液的两个容器放在桌面上， 试问这两种液体哪种粘度大？为什么？
（2）液压油的粘度是否受温度的影响？如何影响？ 举例说明。
想一想
1
2
3
4
空气的湿 度对气压传动 系统有何影响 ？如何防止它 的负面影响？
大液压缸将油液的压力能转换为机械能输出，顶起重物，称为 执行元件。大、小液压缸组成了最简单的液压系统，实现了运动和 动力的传递。
（2） 机床工作台液压系统结构原理
由油箱1、过滤器2、液压泵3、 溢流阀4、换向阀5、节流阀6、换 向阀7、液压缸8以及连接这些元件 的油管、接头等组成。
工作原理：
电动机驱动液压泵旋转，从油 箱经过滤器吸油，泵输出的压力油 →换向阀5→节流阀6→换向阀7→ 液压缸8左腔，推动活塞使工作台 9向右运动。
静止液体不呈现粘性。
两平行平板间充满流体，下平板不动，上平板以速度 u 0 向右平动。由于流体的粘性，使紧靠下平板和上平板的流体层 速度分别为零和u 0，而中间各流层的速度则从上到下按递减规 律，呈线性分布。
实验测定表明，流体流动时相邻流层间的内摩擦力F与流层接触 面积A、流层间相对运动的速度梯度du/dy成正比
空气体积受温 度压力的影响较大 ，有可压缩性。 温度和压力越高 ，压缩性越大。
只有在气流速 度较低，温度变 化不大，可将气 体看作不可压缩。
体积小、阻力 大的流通部件为 气阻。如节流阀。 传动系统中储存 或放出气体的空 间称为气容。如 管道、气缸、气 罐等。为提高气 压信号传输速度 应限制气容；为 延时、缓冲应设 置气容
液压传动与 气压传动系统 相比较，哪个 传动更为平稳 ？为什么？
家庭中常用 的燃气罩、罐 及相关的部件 ，哪些是气阻 ，哪些是气容， 各有什么作用？
高速气流在 经过排气通道 排出时会发出 刺耳的声音， 你有什么办法 可以降低噪声 ？方法越多越
好。
五、液压油的种类和选用
1. 对液压油的要求
1）适当的粘度，较好的粘温特性。 2）润滑性能好。在工作压力和温度发生变化时，应具有较 高的油膜强度。 3）成分纯，杂质少。 4）对金属和密封件有良好的相容性。 5）具有良好的化学稳定性和热安定性，油液不易氧化、不 易变质。 6）抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。 7）流动点和凝固点低，闪点（明火能使油面上油蒸气燃， 但油本身不燃烧时的温度）和燃点高。 8）对人体无害，成本低。
（电动机） （液压泵，空压机） （液压（气）缸 ，液（气）马达）
二、液压与气压传动系统的组成
（1）能源装置：把机械能转换成流体的压力能装置。 一般常见的是液压泵或空气压缩机。
（2）执行元件： 把流体的压力能转换成机械能的装置。 可以是作直线运动的液压缸或气缸，也可与是作回转运动的液
压马达或气压马达。 （3）控制调节元件： 对系统中流体压力、流量和流动方向进行
液压缸8右腔油液→换向阀7→ 回油管①→油箱。
将换向阀手柄转换成图ｂ所示状态，压力油→换向阀7→液
液压缸右腔；液压缸左腔→换向阀7→回油管①→油箱。推动活 塞使工作台向左运动。
工作台速度由节流阀6来调节。改变节流阀开口大小，可以 改变进入液压缸的流量，从而控制液压缸活塞的运动速度。
工作台受到的各种阻力越大，缸中的油液压力就越高；阻力 小，压力就低。这就说明了液压传动的一个基本原理，即压力 取决于负载。
a1、a2—两种油液各占的百分数（a1+a2=100%）； c—实验系数，见表2-1。
3. 粘度与温度的关系
液压油粘度对温度的 变化十分敏感。 图示： 温度升高，粘度下降。 油液粘度随温度变化的质 称为粘温特性。 不同种类的液压油有不同 的粘温特性。
由图可见，温度对液压油粘度影响较大，必须引起重视。
2. 气压传动的工作原理
气动剪切机的工作原理
空压机1输出的压缩空气 →冷却器2→油水分离器3 （降温及初步净化）→贮气罐 4→分水滤气器5（再次净化） →减压阀6→油雾器7→换向 阀9→气缸10。此时换向阀Ａ 腔压缩空气将阀心推到上位， 使气缸上腔充压，活塞处于下 位，剪口张开，处于预备工作 状态。
2. 液压油的种类和选用
（1）液压油的种类
主要有石油型、合成型和乳化型三类。
（2）液压油的选用
1）液压油的类型 应根据其工作性质和工作环境要求来选择。 2）液压油的牌号 主要是根据工作条件选用适宜的粘度。 选择时应考虑液压系统在以下几方面的情况：
a）工作压力 工作压力较高的系统宜选用粘度较大的液压油， 以减少泄漏。
气压传动在电子工业、包装机械、印染机械、食品机械等领 域应用广泛。
气动控制技术以提高系统的可靠性、降低总成本为目标，研 究和开发系统控制技术和机、电、液、气综合技术。显然，气动 元件的微型化、节能化、无油化、位置控制高精度化以及与电子 相结合的应用元件是当前的发展特点和研究方向。
第一章 液压液压与气压传动基本知识
矿物油型液压油的密度随温度的上升而有所减小，随压 力的提高而稍有增加，但变动值很小，可忽略不计。常用液 压油的密度为 900 Kg / m3。
二、粘 性
1. 粘性的意义
液体在外力作用下流动（或有 流动趋势）时，分子间的内聚力要 阻止分子相对运动而产生一种内 摩擦力，这种现象叫液体的粘性。 液体只有在流动（或有流动趋势） 时才会呈现出粘性，粘性使流动液 体内部各处的速度不相等，
学习目标 1．了解液压与气压传动系统的基本结构组成； 2．了解液压与气压传动的基本工作原理。
一、液压与气压传动的工作原理
1、液压传动的工作原理
（1）液压千斤顶
工作原理：
由液压千斤顶的工作过程可 知，小液压缸与单向阀4和7一起 完成吸油与压油，将杠杠的机械 能转换为油液的压力能输出，称 为（手动）液压泵。
1. 液压与气压传动的优点:
2. 液压与气压传动的缺点:
3.液压与气压传动的各自特点：
总的来说，液压与气压传动的优点是主要的，其缺点将随 着科学技术的发展不断得到克服。
例如，将液压传动、气压传动、电力传动、机械传动合理 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，弥补某些不足，因此，在工程 实际中得到了广泛应用。
当送料机构将工料11送入剪切机到达规定位置时，工料将阀8 的阀心向右推动，阀Ａ腔经阀8与大气相通，换向阀阀心在弹簧的 用下移到下位，气缸上腔与大气连通，下腔与压缩空气连通。此 时活塞带动剪刀快速向上运动将工料切下。
工料被切下后，即与行程阀脱开，行程阀阀心在弹簧作用下 复位，将排气口封死，换向阀Ａ腔压力上升，阀心上移，气路换 向。气缸上腔进压缩空气，下腔排气，活塞带动剪刀向下运动， 系统又恢复到图示预备状态，待第二次进料剪切。
F A du
dy
（1—2）
式中，μ是比例常数，称为动力粘度。若以τ表示内摩擦切应力， 即单位面积上的内摩擦力，则
F du
A dy 这就是牛顿流体内摩擦定律。
（1—3）
2. 液体的粘度
流体粘性的大小用粘度来表示。
（1）动力粘度： 动力粘度又称绝对粘度，它是表征流体流动
层间单位面积上产生的 内摩擦力， 单位为 N.m/m²或Pa·s（帕·秒）。
b）运动速度 当液压系统的工作部件运动速度较高时， 宜选用粘度较小的液压油，以减轻液流的摩擦损失。
c）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度下降。
另外，也可根据液压泵的类型及工作情况选择液压油的粘度。
第二节 流体静力学基础
一、液体静压力及其特性
（1）液体静压力 p 当液体相对静止时，液体单位面积上所
（2）运动粘度 是动力粘度与其密度的比值，即 位为 m2 / s 。
(3）相对粘度 （又称条件粘度）
/ ，单
美国采用赛氏粘度（SSU）； 英国采用雷氏粘度（R）； 我国和一些欧洲国家采用恩氏粘度ºE。 恩氏粘度ºE用恩氏粘度计测定。
0 Et
t1 t2
（1—4）
恩氏粘度与运动粘度（m²/s）的换算关系为
受的法向力称为压力，相当于物理学中的压强，即
p F A
（1—8）
式中 p —液体静压力，单位为N/m2或Pa（帕斯卡）。
工程中也常采用 KPa （千帕）或 MPa（兆帕）。 换算关系为：1MPa 103 KPa 106 Pa 。
当液体受到外力的作用时，就形成液体的压力，如图所示。
（2）液体静压力的特性
当1.35≤ºE≤3.2时 当ºE＞3.2时
8 E
8
64 E
10
6
7 6 E
4 E
10 6
(1—5) (1—6)
(4）调合油的粘度
将同一型号两种粘度不同的油按适当的比例混合起来使用， 称为调合油。
E a1 E1 a2 E2 c(E1 E2 ) 100
(1—7)
式中
ºE1、ºE2—混合前两种油液的恩氏粘度，取 Baidu NhomakorabeaE1＞ºE2； ºE—混合后的调合油的恩氏粘度；
想一 想
想一想你在日常生活中见到过哪些是用液压或气压传动的机 械设备？试举出几个实例说明。
从上面例子可以看到：液压泵（空气压缩机）将电动机 的机械能转换为流体的压力能，然后通过液压缸或液压马达 （气缸或气马达）将流体的压力能再转换为机械能以推动负载 运动。
液压与气压传动的过程：
机械能
液体压力能
机械能
三、液体的可压缩性
液体受压力作用而使其体积发生变化的性质，称为液体 的可压缩性。
对于一般液压系统压力不高时，液体的可压缩性很小， 因此可认为液体是不可压缩的，
在压力变化很大的高压系统中，以及当液体混入空气时， 其可压缩将显著增加， 就必须考虑液体可压缩 性的影响。
四、空气的基本性质
空气由78% 的氮气、21%氧 气、15%其他气 体以及一些水蒸 气组成。含水蒸 气的空气称湿空 气；不含水蒸气 空气称干空气。 空气干湿程度对 系统的稳定和寿 命有直接影响。