学习情境一认识液压和气压系统

液压与气压传动系统的组成
典型的气压传动系统
气压系统的工作原 理是利用空气压缩机将 电动机或其它原动机输 出的机械能转变为空气 的压力能，然后在控制 元件的控制和辅助元件 的配合下，通过执行元 件把空气的压力能转变 为机械能，从而完成直 线或回转运动并对外作 功；
液压与气压传动系统的组成
液压与气压传动系统由五部分组成 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
液压油的密度和重度因油的牌号而异，并且随着温度的上 升而减小，随着压力的提高而稍有增加；
液压油物理性质
可压缩性 液体具有比钢铁大的多的可压缩性。 体积压缩系数 k=-1/Δp*(ΔV/V) » Δp-压力的增量， » V-被压缩的液体体积，ΔV-体积的增量。 » 由于ΔV是负值（体积减小），在式子右边增加一个 负号以保证k为正数。
➢ P1=P2=P=F/A1=W/A2
或 ：W/F=A2/A1
液压与气压传动系统工作原理
运动关系
等体积特性
➢ 假设活塞3向下移动L1，则液压缸被挤出的液体体积为A1L1。 这部分液体进入液压缸9，使活塞8上升L2，其让出的体积为 A2L2 。即： → A1L1=A2L2 或 L2/L1=A1/A2
液压与气压传动系统的组成
磨
床
工
从例子可以看出:
作 台
（1）液压传动是以液体作为工作介质来传递动力的。
的 液
（2）液压传动是以液体在密封容腔（泵的出口到液压缸）压传
内所形成的压力能来传递动力和运动的。
动
系
（3）液压传动中的工作介质是在受控制、受调节的状态下统
进行工作的。
液压与气压传动系统的组成
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； 液压传动系统中的能量转换和传递情况如图所示，这种能量的转换能 够满足生产中的需要。
技能点 ➢ 能正确选用液压油
工作任务 ➢ 液压传动工作介质的选用
液压油物理性质
密度ρ和重度γ
m
V
G
V
常用工作介质的密度 (kg／m2)
种类 石油基液压油 水包油乳化液 油包水乳化液
ρ20 850～900
998 932
种类 增粘高水基液 水一乙二醇液 磷酸酯液
ρ20 1003 1060 1150
液压油的物理性质
粘性和粘度 粘性 ➢ 液体在外力作用下流动时，其流动受到牵制，且在流动截面上 各点的流速不同。各层液体间有相互牵制作用，这种相互牵制 的力称作液体内的摩擦力或粘性力。这种现象被称为液体的粘 性； ➢ Ff=μ·A·du/dy –Ff为单位面积上的摩擦力 –du/dy为速度梯度 –此式又称为牛顿内摩擦定律
液压油的物理性质
粘性和粘度 粘度与温度的关系 ➢ 在液体温度略有升高，粘度显著下降 粘度与压力的关系 ➢ 压力增加，粘度增加 ➢ 一般情况下，压力对粘度的影响比较小，但压力小于5MP时， 粘度值变化很小，可以忽略不计
空气的性质
空气的粘度 粘度与温度的关系 ➢ 温度升高空气粘度增大 粘度与压力的关系 ➢ 压力变化对空气的粘度的影响很小，可以忽略不计
气动技术规定各种阀的相对湿度应小于95%
液压传动工作介质的选用
选用要求 良好的化学稳定性 良好的润滑性能，以减小元件之间的磨损 质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水份和水溶性酸碱等 适当的粘度和良好的粘温特性 凝固点和流动温度较低，以保证油液能在较低温度下使用 自燃点和闪点要高 有较快地排除油中游离空气和较好地与油中水份分离的能力 没有腐蚀性，防锈性能好，有良好的相容性 对人体无害，价格便宜。
液压与气压传动的应用
液压传动的缺点 液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使其无法保证严格的传动比； 液压传动有较多的能量损失，传动效率相对较低； 液压传动装置的工作性能对油温的变化比较敏感，不宜在较高或 较低的温度下工作； 液压传动在出现故障时不易找出原因； 元件制造精度要求高，加工装配较困难；
液压与气压传动的应用
液压传动系统的图形符号
图形表示（以千斤顶为例） 装配图 结构原理图 职能符号图
液压与气压传动的应用
液压与气压传动的应用
液压与气压传动在各类机械中的应用
行业名称
应用举例
工程机械 挖掘机，装载机、推土机
行业名称
应用举例
轻工机械 打包机、注塑机
矿山机械 凿石机、开掘机、提升机、 液压支架
灌装机械 食品包装机、真空镀膜机、化肥包 装机
液压与气压传动系统工作原理
容积式液压传动 ➢ 主动活塞运动后使一定体积的液体挤出，这些液体进入从动液 压缸，使从动活塞产生运动，而二者间的运动关系是依靠主动 件挤出的液体体积与从动件所得到的液体体积相等来保证的。 这种传动称为容积式液压传动。 ➢ 区别：工业上另外有一种依靠液体的动能及其转换来实现力和 运动的传递的方法，称为动力液力传动。
液压与气压传动是机械设备中应用广泛的传动方式之一。
液压与气压传动系统
液压传动与气压传动系统 以有压流体（压力油和压缩空气）为传动介质来实现各种机械传 动和自动控制的传动装置； 元件 → 回路 → 系统 介质 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；
1 Pa·s = 10 P
液压油的物理性质
粘性和粘度 ➢ 运动粘度：

我国液压油的牌号就是 用它在温度为40℃时的运动 粘度（厘斯）平均值来表示 的。例如32号液压油，就是 指这种油在40℃时的运动粘 度平均值为32 mm2/s
我国液体的运动粘度没 有明确的物理意义，但它在 工程实际中经常用到。
关
FW
p

A1
A2
W A2
F
A1
流量决定速度，而与液 体压力大小 无关
流量q ：单位时间内流过某 一截面积为A的流体体积
q=Av q=A1v1=A2v2
液压与气压传动中的功率P可以用压力p和流量q的乘积来表 示，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。
学习情境一 认识液压系统和气压系统
项目1：认识机床液压和气压系统
知识点 ➢ 液压与气压传动系统的基本原理 ➢ 液压与气压传动系统的组成及图形符号 ➢ 液压与气压传动系统的应用
技能点 ➢ 能正确区分液压与气压系统的各组成部分
工作任务 ➢ 搭接一个简单液压传动系统
传动类型
传动装置有以下几种： ➢ 机械传动：链条、杠杆、齿轮等，以机械元件传递能量； ➢ 电力传动：强电、弱电、电磁感应等，以电流、电压借助导体 传递能量； ➢ 液压传动：液压千斤顶、液压机床、汽车液压吊等，以高压液 压传递能量； ➢ 气压传动：气控制、气刹车等，以压缩空气传递能量； ➢ 复合传动：机-电、机-液、机-电液、机-电-控制等；
空气的可压缩性 与液体相比，具有明显的可压缩性
空气的性质
空气的湿度 空气中所含水分的程度
当湿空气中有水分 析出时，该空气称 为饱和湿空气。
➢ 绝对湿度：每立方米湿空气中所含水蒸气的质量；
»
x=ms /V
➢ 相对湿度：在某一温度和压力不变的条件下，其绝对湿度和饱 和绝对湿度之比；
»
Ψ=（x/xb）×100%
➢ 通过以上分析，上述模型中两个不同面积的活塞和液压缸相 当于机械传动中的杠杆，其面积比相当于杠杆比，即A1/A2 =b/a。因之采用液压传动可达到传递动力，增力，改变速比 等目的，并在不考虑损失的情况下保持功率不变。
液压与气压传动系统工作原理
两个重要概念
液压传动中的液体压力取决于
负载，而与流入的液体多少无
液压与气压传动系统的组成
液压与气压传动系统由五部分组成 控制元件： ➢ 压力、流量和方向控制阀， ➢ 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 工作介质： ➢ 传递能量的流体。通常为液压油和压缩空气液压与气压传动的发展方向
液压传动的发展方向 液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成 化、数字化等方向发展
气压传动的发展方向 气动技术正向节能化、小型化、轻量化、位置控制的高精度化， 以及与机、电、液、气相结合的综合控制技术方向发展
项目2：工作介质的选用
知识点 ➢ 液压油的物理性质 ➢ 空气性质 ➢ 液压传动工作介质的选用 ➢ 液压油污染及控制
液压油的物理性质
粘性和粘度 粘度：表示液体粘性大小 ➢ 动力粘度：又称绝对粘度
Ff
A du dy
液体动力粘度的物理意义 是：液体在单位速度梯度下流 动或有流动趋势时，相接触的 液层间单位面积上产生的内摩 擦力。
动力粘度的法定计量单位 为Pa·s ，以前沿用的单位为 P（泊），它们之间的关系是
气压传动的优点 工作介质是空气，来源于大自然 空气的粘度很小，所以流动时压力损失很小，节能、高效，适用 于集中供应和远距离输送 气动动作迅速，反应快，维护简单，调节方便特别适合于一般设 备的控制工作适应性好。 成本低，能自动过载保护
液压与气压传动的应用
气压传动的缺点 工作介质是空气，来源于大自然 空气具有可压缩性，不易实现准确的传动比、 空气的压力较低，只适用于压力较小的场合 排气噪声较大，高速排气时应加消声器 空气无润滑性能，故在气路中应设置给油润滑装置 有问题难查找，工人水平要求高