液压与气动技术 绪 论
第一节
液压与气压传动的发展概况
液压与气压传动是一门新技术，是以流体（液压油液或压缩空气）作为工作介质并以其压力势能进行能量传递的一种传动方式。
第二节 液压与气压传动的工作原理及特征
?液压传动是以液压油液作为工作介质，并以其压力势能进行的能量传递方式。 ?气压传动是以压缩空气作为工作介质，并以其压力势能进行的能量传递方式。 ?区别：1.液压油液不具有可压缩性2.空气具有可压缩性
一、液压与气压传动的工作原理
液压千斤顶（图1） ：由小液压缸、大液压缸、单向阀、管道及油箱等元件组成
小液压缸下腔的容积增大，形成局部真空
小液压缸下腔容积逐渐减小，下腔内液压油液的压力由于受小活塞的挤压而升高
( b )( c )( d )( a )图1 图2
机床工作台的液压系统工作原理(图2) ?二、液压与气压传动的基本特征
?以液压千斤顶为例，研究液压与气压传动的特征。在研究过程中，为了揭示液压与气压传动的本质问题，忽略了流体的容积损失和压力损失。
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（一）力或转矩的传递以帕斯卡原理为理论基础
帕斯卡定律：在密闭容器中，施加于静止液体上的压力将以等值同时传递到液体内各点。
结论：大活塞产生的推力等于油压力与活塞面积的乘积
GF2F1p???A2A2A1 或
A2F2?pA2?F1A1当负载 G=0时，F2=0，则系统压力 P=0，则F1=0，说明没有负载，则系统就建立不起压力来，小活塞上也施加不上力。这是一个非常重要的概念。
(二)速度或转速的传递以流量连续方程为理论依据 在稳态下工作时，可以不考虑油液泄漏
Qm??1v1A1??2v2A2若忽略液体的可压缩性
(三）以压力和流量为主要参数
Q?v1A1?v2A2P?F2v2?pA2
v2?A1Qv1?A2A2在不考虑能量损失的情况下，大活塞的输出功率为
Q?pQA2?由此可以得出如下结论：
?（1）大活塞带动负载的运动速度正比于进入其内的流量，与负载无关。也就是活塞负载的运动速度可以通过改变流量的方法进行调节。
?（2）活塞运动的速度反比于活塞的面积，也就是可以通过调整活塞的面积来控制活塞运动的速度。比如在设计时，可以通过改变活塞杆的粗细来控制双向液压缸的往返速度比等。
第三节 液压与气压传动系统的组成、表示方法及分类
?一、液压与气压传动系统的组成 ?1.能源装置 ?2.执行装置 ?3.控制装置 ?4.辅助装置
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?二、液压与气压系统的图形符号表示法
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?三、液压系统分类
?（一）按循环方式分为开式系统和闭式系统 ?（二）按控制方式分:阀控系统和泵控系统
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第四节 液压与气压传动的优缺点
?、液压传动的优缺点 ?（一）液压传动的优点
?1.在同等功率下，液压装置的结构紧凑，体积小，重量轻，功率密度大。在相同体积下，能比电气装置产生出更多的动力。
?2.由于液压装置重量轻、惯性小、反应快，所以易于实现快速启动、制动和频繁换向，且换向冲击小，工作平稳。
?3.液压装置可以在较大范围内实现无级调速，并且还可以在工作过程中对速度进行调节。 ?4.液压装置易于实现过载保护，使用寿命长。
?5.液压传动易于实现自动化，它与电子技术、气动技术相结合，可以方便地对液压油液的压力、流量或流动方向进行控制或调节，能实现很复杂的动作及远程控制。
?6.液压元件易于实现标准化、通用化和系列化，便于液压系统的设计、制造、推广使用和维护。 ?二）液压传动的缺点
?1.液压传动对液压油液的温度变化较敏感，工作稳定性受温度变化影响较大，不易在很高或很低的温度条件下工作。
?2.液压传动在工作过程中的能量损失（容积损失、机械损失）较多，长距离传动时更是如此，传动效率相对较低。
?3.液压传动存在泄漏，很难保证严格的传动比。 ?4.液压传动对液压油液的污染敏感。 ?5.液压传动出现故障时不易找出原因。 ?二、气压传动的优缺点 ?（一）气压传动的优点
1.气压传动的工作介质（空气）取之不尽用之不竭，用后的空气可直接排到大气中去，易于处理且不污染环境。 2.气压传动的工作介质（空气）的黏度小，在管道中流动时，产生的压力损失小，便于集中供气和远距离输送。 3.气压传动对工作环境有较好的适应性，在易爆、易燃、振动等恶劣工作环境中，仍能可靠工作。 4.气压传动系统维护简单，管道不易阻塞，也不存在工作介质的补充、更换、变质等问题。 5.气压传动使用安全，便于实现自动过载保护。 6.对气动元件的材料和制造精度要求较低。 ?（二）气压传动的缺点
?1.由于空气具有较大的可压缩性，因而执行元件运动的稳定性较差。
?2.气压传动系统的工作压力较低，所以气动执行元件输出的推力不易很大。 ?3.气压传动效率比较低。 ?4.气压传动的噪声较大。
例 题：如图：液压泵流量Q=10 l/min=10*103m3/60s，
溢流阀调定压力P1=1.8ＭＰa，A1=30cm2，F1=3000N，F2=4500N。 （忽略一切损失，理想状态）
?求：1.液压泵启动后会出现什么现象，（即
1、2缸是如何动作的？）。活塞
移动的速度是多少？
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?2.液压泵可能输出的功率有几种，分别为多少？
?1.现象：1
缸先动，到右端点后1缸停止运动，此时泵压力继续升高，直至
推开2缸为止，使2缸活塞移动（向右）。
?P输1=F1/A1=3000N/30*10-4m2=1.0Mpa. ?P输2=F2/A1=4500N/30*10-4m2=1.5Mpa ?其内部：泵的压力由
1.0Mpa升到1.5Mpa.
?速度:v=Q/A1=10*10-3m3/30*10-4m2=3.3m/min
?速度与负载无关，只与流量有关。 ?2.输出功率可能有三种 ?N=PQ
?⑴P1=F1/A1=3000/30*104N/m2=1*106N/m2=1Mpa
?∴N1=P1Q=1*106*10*10-3 (N/m2 ?m3/min) =104Nm/min = 1.0*104J/min ?(2) P2 =F2 /A1=4500/30*10-4 =1.5*106 N/ m2
?N2 = P2 Q= 1.5*106 N/ m2*10*10-3 m3/min=1.5*104J/min ?(3) P3=1.8MPa
?
N3= P3Q=1.8 Mpa * 10 *10-3m3/min=1.8*104J/min
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