液压与气动概述.docx

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液压与气动概述

液压与气动概述

项目一液压传动概述

液压传动是一门较新的技术。

它是以有液体（通常是油液）为工作介质，利用油液压力来实现各种机械的传动和控制的一种传动方式。

它通过液压泵，将电动机的机械能转换为液体的压力能，又通过管路、控制阀等元件，经过液压缸或液压马达将液体的压力能转换成机械能，驱动负载运动。

由于液压传动具有明显的优点，因此发展十分迅速，现已广泛用于工业、农业、国防等各个部门。

当前液压技术已成为机械工业发展的一个重要方面。

任务一液压传动的工作原理

学习目标：

✧了解液压传动系统的基本原理

✧掌握液压传动系统的基本组成

图1-1所示为液压千斤顶的工作原理图。

液压千斤顶主要由手动柱塞液压泵（杠杆1、小活塞2、泵体3）和液压缸（大活塞6、缸体7）两大部分构成。

大、小活塞与缸体、泵体的接触面之间，具有良好的配合，既能保证活塞移动顺利，又能形成可靠的密封。

液压千斤顶的工作过程如下：

图1-1液压千斤顶的工作原理

a）工作原理图b）泵的吸油过程c）泵的压油过程

1—杠杆2—小活塞3—泵体4,5—单向阀6—大活塞7—缸体8—放油阀9—油箱

工作时，关闭放油阀8，向上提起杠杆，小活塞2被带动上升，如图1-1b）所示，泵体3的工作油腔容积增大，从而形成真空，油箱9中的油液在大气压力的作用下推开单向阀4的钢球，进入并充满泵的油腔。

压下杠杆，活塞2被带动下移，如图1-1c）所示，泵体3的工作油腔容积减小，其内的油液在外力的挤压作用下压力增大，迫使单向阀4关闭，而单向阀5的钢球被推开，油液进入缸体7的油腔，缸体油腔的容积增大，推动大活塞6连同重物G－起上升。

反复提、压杠就能不断从油箱吸入油液并压入缸体油腔，使大活塞6和重物不断上升，从而达到起重的目的。

提、压杠杆的速度越快，单位时间内压入缸体油腔的油液也就越多，重物上升的速度越快；重物越重，下压杠杆的力就越大。

将放油阀8旋转90°，缸体油腔直接连通油箱，油腔中的油液在重物的作用下流回油箱，活塞6下降并恢复到原位。

液压千斤顶是一个简单的液压传动装置，从其工作过程可以看出，液压传动的工作原理为：

以油液作为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力。

任务二液压系统的组成

如图1-2a）所示为磨床工作台液压系统工作原理图。

液压泵4在电动机（图中未画出）的带动下旋转，油液由油箱1经过滤器2被吸入液压泵，由液压泵输入的压力油通过手动换向阀11，节流阀13、换向阀15进入液压缸18的左腔，推动活塞17和工作台19向右移动，液压缸18右腔的油液经换向阀15排回油箱。

如果将换向阀15转换成如图1-2b）所示的状态，则压力油进入液压缸18的右腔，推动活塞17和工作台19向左移动，液压缸18左腔的油液经换向阀15排回油箱。

工作台19的移动速度由节流阀13来调节。

当节流阀开大时，进入液压缸18的油液增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，工作台的移动速度减小。

液压泵4输出的压力油除了进人节流阀13以外，其余的油打开溢流阀6流回油箱。

如果将手动换向阀9转换成如图1-2c）所示的状态，液压泵输出的油液经手动换向阀9流回油箱，这时工作台停止运动，液压系统处于卸荷状态。

图1-2磨床工作台液压传动系统工作原理图

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、10—压力油管

9—手动换向阀11、16—换向手柄13—节流阀15—换向阀17—活塞18—液压缸19—工作台

从上述例子和液压千斤顶的例子，可以看出，液压系统除工作介质油液外，一般由下列四个部分组成：

⑴动力元件——液压泵，其作用是将原动机所输出的机械能转换成液体的压力能，向液压系统提供压力油，是液压系统的心脏部分。

⑵执行元件——液压缸和液压马达，其作用是将液体的压力能转换成机械能，以克负载阴力，驱动工作机构进行工作。

液压缸使负载作直线运动，液压马达使负载转动。

⑶控制元件——压力、方向、流量控制阀，其作用是对系统中油液的压力、流量、方向进行控制和调节，以保证执行元件达到所要求的输出力、运动速度和运动方向。

⑷辅助元件——指除上述三种元件以外的其他元件，即保证系统正常工作所需的元件。

如各种管件、油箱、过滤器、蓄能器等，辅助元件对液压系统正常工作是必不可少的。

任务三液压传动的特点

与其它传动相比，液压传动具有如下特点。

1．液压传动的优点

⑴体积小，输出力大。

液压传动一般使用的压力在7Mpa左右，也可高达50Mpa。

而液压装置的体积比同样输出压力的电机及机械传动装置的体积小得多。

⑵传递运动平稳。

液压传动靠液压油的连续流动传递运动，液压油几乎不可压缩，且具有吸振能力，因此执行元件运动平稳。

⑶易于实现自动化。

系统的压力、流量和流动方向容易实现调节和控制，特别是与电气控制结合联合起来使用时，能使整个系统实现复杂的程序动作，也可方便地实现远程控制。

⑷易于实现无级调速。

通过调节流量系统可在运行过程中方便地实现无级调速，调速范围可达2000:

1，容易获得极低的运动速度。

液压传动易实现过载保护，液压元件能够自行润滑，故使用寿命较长。

2．液压传动的缺点

⑴不能实现严格的传动比。

由于泄漏难以避免，并且油液有一定的可压缩性，因此，传动比不能恒定，不适用于传动比要求严格的场合。

⑵传动效率较低。

液压系统工作时需经两次能量转换，能量损失较大，另外油液泄漏以会引起能量损失，因而相对于机械其传动效率较低。

⑶由于油液的粘度随温度而变化，从而影响传动的平稳性。

此外，在低温条件或高温条件下采用液压传动有较大困难。

⑷为了减少泄漏，液太元件的制造精度要求高，故制造成本较高。

任务四液压传动的应用

液压技术相对于机械传动来说，它是一门新兴技术。

虽然从1795年英国制成第一台水压机算起，液压传动已有两百多年的历史，但液压技术在工业上被广泛采用却是20世纪中期以后的事情。

尤其是近30年来，由于控制技术、微电子技术等学科的发展，液压技术在机床、工程机械、冶金机械、汽车、船舶等行业得到了大幅度的应用和发展，采用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。

在工业生产的各个部门应用液压技术的出发点是不尽相同的。

例如，工程机械、矿山机械、压力机械和航空工业中采用液压传动的主要原因是取其结构简单、体积小、质量轻、输出力大；机床上采用液压传动是取其能在工作过程中方便地实现无级调速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化。

液压传动在某些机械工业部门的应用情况如表1-1所示。

表1-1液压传动在各个行业的应用

行业名称

应用场合举例

机床工业

磨床、铣床、拉床、刨床、压力机、自动车床、组合车床、数控机床、加工中心等

工程机械

挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等

起重运输机械

起重机、叉车、装卸机械、皮带运输机、液压千斤顶等

矿山机械

开采机、凿岩机、开掘机、破碎机、提升机、液压支架等

建筑机械

打桩机、平地机等

农业机械

联合收割机的控制系统、拖拉机和农用机的悬挂装置等

冶金机械

电炉控制系统、轧钢机控制系统等

轻工机械

注塑机、打包机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等

汽车工业

自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车转向器、减振器等

船舶港口机械

起货机、起锚机、舵机等

铸造机械

砂型压实机、加料机、压铸机等

练习题

1-1什么是液压传动？

液压传动的基本工作原理是怎样的？

1-2液压与气压传动系统由哪些部分组成？

各部分的作用是什么？

1-3液压传动与其它传动相比有哪些优缺点？

1-4液压传动与气压传动有什么不同？

1-5较大企业往往采用空压站集中向需要压缩空气的车间供气，能否采用同样方法集中供给压力油？