液压与气动系统的认识整套课件电子教案整本书课件全套教学教程.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第1章 液压与气动系统的认识,1.1 液压传动的认识,1.2 认识压力和流量,1.3 气压传动的认识,1.1 液压传动的认识,1.1.1 任务说明,观察M1432A型万能外圆磨床的工作过程。重点观察其工作台实现纵向往复运动的方式。在实验台上操作磨床工作台液压传动系统，控制其往复运动，调节其速度，了解系统的组成，把组成元件归为以下四类:,(1)动力元件;,(2)执行元件;,(3)控制元件;,(4)辅助元件。,下一页,返回,1.1 液压传动的认识,1.1.2 理论指导,1.液压传动系统的组成,如,图1-1,所示为M1432A型万能外圆磨床。它是应用最普遍的外圆磨床，主要用于磨削外圆柱面和圆锥面，还可以磨削内孔和台阶面等。机床工作台纵向往复运动、砂轮架快速进退运动和尾座套筒缩回运动都是以油液为工作介质，使用液压传动系统来传递动力。那么，什么是液压传动系统呢？它是如何工作的呢？,图1-2(a),为磨床工作台液压系统工作原理图。液压泵3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，然后压力油将通过节流阀5和换向阀6，如果换向阀6此时处于如,图1-2(b),所示的状态，油液将进入液压缸7的左腔，推动活塞8和工作台9向右移动，液压缸7右腔的,上一页,返回,下一页,1.1 液压传动的认识,油液经换向阀6排回油箱。如果将换向阀6转换成如,图1-2(c),所示的状态，则压力油进入液压缸7的右腔，推动活塞8和工作台9向左移动，液压缸7左腔的油液经换向阀6排回油箱。工作台9的移动速度由节流阀5来调节。当节流阀开度增大时，进入液压缸7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3输出的压力油除了进入节流阀5以外，还通过打开溢流阀4流回油箱。如果将手动换向阀6转换成如,图1-2(a),所示的状态，液压泵输出的油液经手动换向阀6流回油箱，这时工作台停止运动。,在实际工作中，除少数特殊情况外，一般都采用国标GB/T 786.1-93所规定的液压图形符号来绘制，如,图1-3,所示。用图形符号既便于绘制，又可使液压系统简单明了。,下一页,返回,上一页,1.1 液压传动的认识,液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的，一个完整的液压传动系统由以下几部分组成:,(1)液压泵(动力元件):其功能是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的元件，为系统提供动力。,(2)执行元件:液压缸和液压马达，它们的功能是把液体压力能转换成机械能，以驱动工作机构的元件。,(3)控制元件:包括压力、方向、流量控制阀，它们的作用是控制和调节系统中油液的压力、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。,(4)辅助元件:保证系统正常工作所需要的辅助装置，如管道、管接头、油箱、滤油器等。,上一页,下一页,返回,1.1 液压传动的认识,2.液压传动的应用,由于液压传动具有质量轻、结构紧凑、惯性小、传递运动均匀平稳等优点，因此在国民经济各行业有着广泛的应用。,表1-1,列举了液压传动的部分应用实例。,1.1.3 任务实施,观察M1432A型万能外圆磨床的工作过程后，操作实验台上的磨床工作台模拟控制系统，指出,图1-4,中各组成部分的名称及作用。,上一页,返回,1.1 液压传动的认识,1.1.4 知识拓展,（一）工作介质,液压传动是以液体作为工作介质来进行能量传递的。液压工作介质一般称为液压油(有部分液压介质已不含油的成分)。,1.液压介质特性,液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响，对液压系统的工作介质的基本要求如下:,(1)有适当的黏度和良好的黏温特性。液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种,下一页,返回,上一页,1.1 液压传动的认识,内摩擦力，这一特性为液体的黏性，液体只在流动时才呈现黏性，而静止液体不呈现黏性。液压油的黏性对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封性能都起着重要作用。,液体黏性的大小用黏度来表示。黏度是选择工作介质的首要因素。黏度过高，各部件运动阻力增加，温升快，泵的自吸能力下降，同时，管道压力降和功率损失增大。反之，黏度过低会增加系统的泄漏，并使液压油膜支承能力下降而导致摩擦副间产生摩擦。所以工作介质要有合适的黏度范围，同时在温度、压力变化下和剪切力作用下，油的黏度变化要小。,上一页,下一页,返回,1.1 液压传动的认识,(2)氧化安定性和剪切安定性好。,(3)抗乳化性、抗泡沫性好。,(4)闪点、燃点要高，能防火、防爆。,(5)有良好的润滑性和防腐蚀性，不腐蚀金属和密封件。,(6)对人体无害，成本低。,2.液压介质的分类,液压传动介质按照GB/T 7631.2-87(等效采用ISO 6743/4)进行分类，主要有石油基液压油和难燃液压液两大类。其简介如,表1-2,所列。,上一页,下一页,返回,1.1 液压传动的认识,（二）液压缸,液压缸可按结构特点分为活塞式液压缸、柱塞式液压缸和摆动式液压缸三类;按其供油的不同分为单作用式和双作用式两种。其中，单作用式液压缸中液压力只能使活塞(或柱塞)单方向运动，而反方向运动必须依靠外力(如弹簧力或自重等)实现;双作用式液压缸的液压力可实现两个方向运动。,1.双活塞杆液压缸,双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，两端活塞杆的直径通常是相等的，如,图1-5,所示。其活塞两侧都可以被加压，因此它们都可以在两个方向上做功。,上一页,下一页,返回,1.1 液压传动的认识,2.单活塞杆液压缸,单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞两端的有效作用面积不等，如果以相同的流量的压力油分别进入液压缸的左、右腔，活塞移动的速度和在活塞上产生的推力是不一样的。其结构图及图形符号如,图1-6,所示。,3.柱塞式液压缸,图1-7,为柱塞式液压缸的结构简图。柱塞缸由缸筒、柱塞、导向套、密封圈和压盖等零件组成。柱塞和缸筒内壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。柱塞式液压缸是单作用的，它的回程需要借助自重或弹簧等外力来完成。,上一页,下一页,返回,1.1 液压传动的认识,4.摆动式液压缸,摆动式液压缸能实现小于360,o,的往复摆动运动。由于它直接输出扭矩，故又称为摆动液压马达，主要有单叶片式和双叶片式两种结构形式。,如,图1-8(a),所示为单叶片摆动液压缸。它的摆动角较大，可达300,o,。单叶片摆动液压缸主要有叶片1、摆动轴2、定子块3、缸体4等主要零件组成。两个工作腔之间的密封靠叶片和隔板外缘所嵌的框形密封件来保证。定子块固定在缸体上，而叶片和摆动轴联结在一起。当两油口相继通过压力油时，叶片即带动摆动轴作往复摆动。,摆动缸结构紧凑，输出转矩大，单密封困难，一般只用于中、低压系统中往复摆动、转位或间歇运动的地方。,上一页,返回,1.2 认识压力和流量,1.2.1任务说明,如,图1-3,所示的磨床工作台液压系统，观察液压缸在不同速度和负载情况下的运动规律。,1.2.2理论指导,物理学将单位面积上所承受的法向力定义为压强，在液压技术中习惯称之为压力。用符号P来表示压力。,1.压力的表示,根据度量标准的不同，液体压力分绝对压力和相对压力。若以绝对真空为基准来度量的液体压力，称为绝对压力;若以大气压为基准来度量的液体压力，称为相对压力。相对压力也称表压力。它们与大气的关系为:,绝对压力=相对压力+大气压力,下一页,返回,1.2 认识压力和流量,在一般的液压系统中，某点的压力通常是指表压力;凡是用压力表测出的压力，都是指表压力，如,图1-9,所示。,2.流速与流量,油液在管道中流动时，与其流动方向垂直的截面称为过流断面(或通流截面)。液压传动是靠流动着的有压油液来传递动力，油液在有油管或液压缸内流动的快慢称为流速。因为液体有黏度，流动的液体在油管或液压缸截面上的每一点的速度并不完全相等，因此通常说的流速都是平均值。流速用v表示，其单位为m/s。,单位时间内流过某通流截面的液体的体积称为流量，用q表示，其单位为m,3,/s。,上一页,下一页,返回,1.2 认识压力和流量,1.2.3任务实施,如,图1-3,所示的液压传动系统，改变液压缸的负载，观察压力表的变化;调节节流阀的开度，观察速度和流量表的变化。,1.给液体缸从零开始逐步加载，可以看到，当F=0时，即没有负载时，压力也就不存在;负载增大，泵的输出压力，即工作压力也随之增大，说明泵的工作压力取决于工作负载。,2.从零开始逐步打开节流阀，可以看到，当流量q=0时，液压缸的速度v=0,即没有流量就没有速度;q增大时，v也随之增大，这就是说，速度取决于流进液压缸工作腔内的液体流量。,上一页,下一页,返回,1.2 认识压力和流量,1.2.4 知识拓展,一、流体传动的工作原理,液压与气压传动的工作原理基本相似，如,图1-10,所示为手动液压千斤顶工作原理，以它为例说明液压与气压传动的工作原理。,下面分析液压千斤顶两活塞之间力的关系，运动关系和功率的关系，说明液压传动的基本特征。,上一页,下一页,返回,1.2 认识压力和流量,上一页,下一页,返回,1.力的关系,当大活塞上有重物负载时，其下腔的油液将产生一定的液体压力 即,（1-1）,在千斤顶工作中，从小活塞到大活塞之间形成了密封的工作容积，根据帕斯卡原理“在密闭容器中由外力作用在液体的表面上的压力可以等值地传递到液体内部的所有各点”，因此要顶起重物，在小活塞下腔就必须产生一个等值的压力 ，即小活塞上施加的力为,（1-2）,可见在活塞面积 、一定的情况下，液体压力 取决于举升的重物负载，而手动泵上的作用力 ，则取决于压力 。,1.2 认识压力和流量,所以，被举升的重物负载越大，液体压力 越高，手动泵上所需的作用力 也就越大；反之，如果空载工作，且不计摩擦力，则液体压力 和手动泵上的作用力 都为零。液压传动的这一特性，可以简略的表述为“工作压力取决于工作负载”。,2.运动关系,由于小活塞到大活塞之间为密封工作容积，根据质量守恒定律，小活塞向下压出油液的体积必然等于大活塞向上升起时流入的油液体积，即,（1-3）,上式两端同除以活塞移动时间t得,（1-4）,上一页,下一页,返回,1.2 认识压力和流量,上一页,返回,下一页,或,（1-5）,式中 表示单位时间内液体流过某截面的体积。由于活塞面积 、已定，所以大活塞的移动速度 只取决于进入液压缸的流量 。这样，进入液压缸的流量越多，大活塞的移动速度 也就越高。液压传动的这一特性，可以简略的表述为“速度取决于流量”。,这里要指出的是，以上两个特征是独立存在的，互不影响。不管液压千斤顶的负载如何变化，只要供给的流量一定，活塞推动负载上升的运动速度就一定；同样，不管液压缸的活塞移动速度怎样，只要负载一定，推动负载所需的液体压力则确定不变。,1.2 认识压力和流量,二、流体静力学,液体静力学是研究液体处于相对平衡状态下的力学规律和对这些规律的实际应用。,这里所说的相对平衡是指液体内部质点与质点之间没有相对位移;至于液体整体，可以是处于静止状态，也可以如刚体似的随同容器做各种运动。,在相对平衡的状态下，外力作用于静止液体内的力是法向的压应力，称为静压力。,在密闭容器中由外力作用在液体的表面上的压力可以等值地传递到液体内部的所有各质点，这就是著名的帕斯卡原理，或称为静压力传递原理。,下一页,返回,上一页,1.2 认识压力和流量,如,图1-11,所示，油液充满于密闭的液压缸左腔，当活塞受到向左的外力F作用时，液压缸左腔内的油液(被视为不可压缩)受活塞的作用，处于被挤压状态，油液中各质点都受到大小为F的静压力。,同时，油液对活塞有一个反作用力F,P,而使活塞处于平衡状态不考虑活塞的自重，则活塞平衡时的受力情形如,图1-12,所示。作用于活塞的力有两个，一个是外力F，另一个是油液作用于活塞的力F,P,，两力大小相等，方向相反。设活塞的有效作用面积为A，活塞作用在油液单位面积上的力为F/A。油液单位面积上承受的作用力称为压强，在工程上习惯称为压力，单位为帕，用符号P表示。即,P=F/A （1-8）,上一页,下一页,返回,1.2 认识压力和流量,式中P油液的压力，Pa;,F作用在油液表面上的外力，N;,A油液表面的承压面积，即活塞的有效作用面积，m,2,压力P单位为N/m,2,(牛/米,2,)，即Pa(帕斯卡)，目前工程上常用MPa(兆帕)作为液压系统的压力单位。1MPa=10,6,Pa.,三、流体动力学,1.流量连续性方程,流量连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。,如,图1-13,所示的管路中，截面1和截面2的流量分别为q,1,和q,2,根据流量连续定理，可知道,上一页,下一页,返回,1.2 认识压力和流量,上一页,返回,下一页,（1-9）,通过之前面的介绍可知，流量与速度以及管道面积的关系为 ，将其代入式(1-9)则可得:,（1-10）,式中 截面1和截面2的面积，m,2,;,流经截面1和截面2时的平均流速，m/s,1.2 认识压力和流量,2.伯努利方程,伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。如图1-14所示密度为 的理想液体在管道内流动，重力加速度为g，现任取两通流截面1和2作为研究对象，两截面至水平参考面的距离分别为h,1,和h,2,，流速分别为v,1,和v,2,，压力分别为p,1,和p,2,。此时液流在截面1和2的能量构成如表1-3所列:,根据能量守恒定律:,(1-11),下一页,返回,上一页,1.2 认识压力和流量,上一页,下一页,返回,上式就是伯努利方程，由此方程可知，在重力作用下，在管道内作流动的液体具有三种形式的能量，即压力能、位能和动能。这三种形式的能量在液体流动过程中可以相互转化，但其总和在各个截面处均为定值。实际液体在管道内流动时因液体内摩擦力作用会造成能量损失;管道局部形状和尺寸的骤然变化会引起液流扰动，相应也会造成能量损失。实际液体的伯努利方程需考虑能量的损失。,（1-12）,式中 液体从截面1流动到截面2的过程中所产生的能量损失。,1.2 认识压力和流量,上一页,下一页,返回,3.动量方程,动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用。它用于分析计算液流作用在固体壁面上作用力的大小。动量定量指出，作用在物体上的外力等于物体在单位时间内的动量变化量，即:,（1-13）,将 代入上式得:,（1-14）,一般在紊流时的动量修正系数 =1，层流时 =1.33。,1.2 认识压力和流量,四.管道内压力损失,由于黏性，液体在流动时存在阻力，为了克服阻力就要消耗一部分能量，从而产生能量损失。在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失。液压系统中的压力损失分为两类，一类是油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，称之为沿程压力损失。这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。另一类是油液流经局部障碍(如弯头、接头、管道截面突然扩大或收缩)时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失称之为局部压力损失。压力损失过大也就是液压系统中功率损耗的增加，这将导致油液发热加剧，泄漏量增加，效率下降和液压系统性能变坏。,上一页,下一页,返回,1.2 认识压力和流量,五.气穴现象,在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压，原来溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体中出现大量气泡的现象，称为气穴现象，也称为空穴现象。,六.液压冲击,在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。,上一页,返回,1.3 气压传动的认识,1.3.1任务说明,在实验台上，操作气动剪切机的气压传动系统，控制气缸的往复动作，了解系统的组成，把组成元件归为以下四类：,(1)动力元件;,(2)执行元件;,(3)控制元件;,(4)辅助元件。,1.3.2理论指导,一、气压传动系统的组成,如,图1-14,、,图1-15,是气动食品压力机和气动印刷机。以下以气动剪为例，介绍气压传动的工作原理。,返回,下一页,1.3 气压传动的认识,如,图1-16,所示为气动剪切机的工作原理图。,图1-16(b),所示为图形符号(又称职能符号)。气压传动是以压缩空气作为工作介质来进行工作的，一个完整的气压传动系统由以下几部分组成:,(1)动力元件(气源装置):其主体部分是空气压缩机。它将原动机(如电动机)供给的机械能转变为气体的压力能，为各类气动设备提供动力。,(2)执行元件:包括各种气缸和气动马达。它的功用是将气体的压力能转变为机械能，带动工作部件做功。,(3)控制元件:包括各种阀体，如各种压力阀、方向阀、流量阀、逻辑元件等，用以控制压缩空气的压力、流量和流动方向以及执行元件的工作程序，以便是执行元件完成预定的运动规律。,(4)辅助元件:是使压缩空气净化、润滑、消声以及用于元件间连接等所需的装置，如各种冷却器、分水排水器、气罐、干燥器、油雾器及消声器等。它们对保持气动系统可靠、稳定和持久工作起着十分重要的作用。,返回,上一页,下一页,1.3 气压传动的认识,二、气压传动的应用,由于气压传动相比较其他的传动方式具有防火、防爆、节能、高效、成本低廉、无污染等优点，因此在国内外工业生产中应用越来越普遍。,表1-4,列举了气压传动的部分应用实例。,1.3.3任务实施,指出,图1-18,中各组成部分的名称及作用。,1.气源装置,图1-17,中的空气压缩机是气源装置的核心，它将电动机输入的机械能转化为气体的压力能，即压缩空气。,2.执行元件,图1-17,中的气缸在压缩空气的推动下移动，可以对外输出推力，通过它把压缩空气的压力能释放出来，转换成机械能，是执行元件。,下一页,返回,上一页,1.3 气压传动的认识,3.控制元件,图1-17,中的控制阀控制气缸的运动方向，是控制元件。,4.辅助元件,图1-17,中的过滤器能除去压缩空气中的固态杂质、水滴和油污等污染物，是气压系统中不可缺少的元件，是气压系统的辅助元件。,1.3.4知识拓展,一气源装置,1.空气压缩机,空气压缩机简称空压机，是将空气压缩成压缩空气，将电动机传出的机械能转化成压缩空气的压力能的装置。,上一页,下一页,返回,1.3 气压传动的认识,如,图1-18,所示为活塞式空气压缩机工作原理。,2.后冷却器,后冷却器都安装在空气压缩机的出口管路上，由于空气压缩机输出的压缩空气的温度可以达120以上，在此温度下，空气中的水分完全呈气态。后冷却器的作用就是将空压机出口的温度冷却至40以下，使得其中的大部分的水汽和变质油雾冷凝成液态水滴和油滴，从空气中分离出来。,后冷却器有风冷式和水冷式两种。如,图1-19,所示，水冷式按其机构形式可分为蛇管式、列管式和套管式三种.,3.油水分离器,油水分离器是将经后冷却器降温凝结出的水滴和油滴等杂质从压缩空气中分离出来。其结构形式如,图1-20,所示.,上一页,返回,下一页,1.3 气压传动的认识,4.储气罐,由于空气压缩机输出的压缩空气的压力不是恒定的，有了储气罐后就可以消除压力脉动，保证供气的连续性、稳定性。它储存的压缩空气可以便面空气压缩机连续工作，也可在空气压缩机故障或停电时，维持一定时间的供气，以便保证设备的安全。除此之外，它可以依靠自然冷却降温，进一步分离掉压缩空气中的水分和油分。,5.空气过滤器,空气过滤器主要用于除去压缩空气中的固态杂质、水滴和油污等污染物，是保证气动设备正常运行的重要元件。按过滤器的排水方式可分为手动排水式和自动排水式。,上一页,返回,下一页,1.3 气压传动的认识,空气过滤器的过滤原理是根据固体物质和空气分子的大小和质量不同，利用惯性、阻隔和吸附的方法将灰尘和杂质与空气分离。如,图1-21,所示为空气过滤器的工作原理。,6.干燥器,压缩空气经后冷却器、油水分离器、储气罐、过滤器净化处理后，其中仍含有一定量的水蒸气，对于要求较高的气动系统还需要进一步处理。干燥器可以进一步去除压缩空气中的水、油和灰尘，其方法有冷却式、吸附式和高分子隔膜式等，其工作原理如,图1-22,所示。,7.油雾器,以压缩空气为动力源的气动元件不能采用普通的方法进行注油润滑，只能通过将油雾混入气流来对部件进行润滑。油雾器是气动系统中一种专用的注油装置。油雾器的工作原理及实物图如,图1-23,所示。,上一页,返回,下一页,1.3 气压传动的认识,8.气源调节装置,在实际应用中，从空气压缩站输出的压缩空气并不能满足气动元件对气源质量的要求。为使空气质量满足气动元件要求，常在气动系统前面安装气源调节装置，如,图1-24,所示。气源调节装置由过滤器、减压阀和油雾器三部分组成，如,图1-24(a),所示为三联件。,二、气缸,气缸使用广泛，使用条件各不相同，从而起结构、形状各异，分类方法繁多。以结构和功能来分，可分为如下几种:,(1)按压缩空气作用在活塞端面上的方向，可分为单作用和双作用缸。,上一页,返回,下一页,1.3 气压传动的认识,(2)按结构不同可分为活塞式、柱塞式、叶片式、薄膜式气缸及气液阻尼缸等。,(3)按安装方式可分为耳座式、法兰式、轴销式和凸缘式缸。,(4)按功能可分为普通气缸和特殊气缸。普通气缸指用于无特殊要求场合的一般单、双作用气缸，在市场上容易购得;特殊气缸用于特定的工作场合，一般需要订购。,1.标准杆缓冲缸,目前除特殊场合外均采用标准化气缸。标准化气缸用“QG表示的原机械部设计的气缸，分别用符号“A,B,C,D,H”表示普通、标准杆缓冲、粗杆缓冲、气一液阻尼和回转气缸。如,图1-25,所示为“QGB”系列标准杆缓冲缸的结构原理图。,上一页,返回,下一页,1.3 气压传动的认识,2.气液阻尼缸,因空气具有可压缩性，一般气缸在工作载荷变化较大时，会出现“爬行”或“自走”现象，平稳性差，如果对气缸的运动精度要求较高时，可采用气液阻尼缸。气液阻尼缸是由气缸和液压缸组合而成，以压缩空气为能源，以液压油作为控制调节气缸速度的介质，利用液体的可压缩性小和控制液体排量来获得活塞平稳运动和调节活塞的运动速度。,如,图1-26,所示为气液阻尼缸的工作原理。气缸活塞的左行速度可由节流阀4来调节，油箱1起补油作用。一般将双活塞杆腔作为液压缸，这样可使液压缸两腔的排油量相等，以减小补油箱1的容积。,上一页,返回,下一页,1.3 气压传动的认识,3.薄膜式气缸,薄膜式气缸是以薄膜取代活塞带动活塞杆运动的气缸。,图1-27(a),所示为单作用薄膜式气缸，此气缸只有一个气口。当气口输入压缩空气时，推动膜片2,膜盘3、活塞4向下运动，而活塞杆的上行需依靠弹簧力的作用。,图1-27(b),为双作用薄膜式气缸，有两个气口，活塞的上下运动都依靠压缩空气来推动。,薄膜式汽缸结构简单，紧凑，制造容易，维修方便，寿命长，但因膜片的形变量有限，气缸的行程较小，且输出的推力随行程的增大而减小。薄膜式气缸的膜片一般由夹织物橡胶、钢片或磷青铜片制成。膜片的结构有蝶形膜片如,图1-27(a),所示，平膜片如,图1-27(b),所示，此外，还有滚动膜片等。根据活塞杆的行程可选择不同的膜片结构，平膜片气缸的行程仅为膜片直径的0.1倍，蝶形膜片行程可达0.25倍。,上一页,返回,下一页,1.3 气压传动的认识,4.冲击式气缸,冲击式气缸是将压缩空气的能量转化为活塞高速运动能量的一种气缸。活塞的最大速度可达每秒十几米，能完成下料、冲孔、墩粗、打印、弯曲成形、铆接、破碎、模锻等多种作业，具有结构简单、体积小、加工容易、成本低、使用可靠、冲裁质量好等优点。,冲击式气缸有普通型、快排型和压紧活塞式三种。如,图1-28,所示为普通型冲击气缸的结构简图。,5.回转气缸,如,图1-29,所示为回转气缸的工作原理图。该气缸的缸体诈同缸盖及导气头芯6可被携带着一起回转，活塞4及活塞1只能作往复直线运动，导气头体9外接管路而固定不动。,上一页,返回,1.3 气压传动的认识,三、气压马达,最常见的气压马达有叶片式、活塞式、薄膜式三种。,如,图1-30(a),所示为叶片式气压马达的工作原理。,如,图1-30(b),所示为径向活塞式气压马达的原理。,如,图1-30(c),所示为薄膜式气压马达原理。,上一页,返回,下一页,图1-1 M1432A型万能外圆磨床外形图,返回,图1-2 磨床工作台液压传动系统工作原理,返回,图1-3 使用图形符号表示的磨床工作台液压系统图,返回,表1-1 传动的应用实例,返回,图1-4 液压实验台,返回,表1-2 液压传动介质简介,返回,表1-2 液压传动介质简介（续）,返回,图1-5 双活塞杆液压缸,返回,图1-6 但活塞杆液压缸,返回,图1-7 柱塞式液压缸结构简图,返回,图1-8 摆动液压缸,返回,图1-9 压力的度量,返回,图1-10 手动液压缸千斤顶工作原理,返回,图1-11 液体质点受力分析图,返回,图1-12 活塞受力分析图,返回,图1-13 流量连续性原理,返回,图1-14 气动食品压力机,返回,表1-3 截面1和截面2的能量构成表,返回,图1-15 气动印刷机,返回,图1-16 气动剪切机的工作原理,返回,表1-4 气动传动的应用实例,返回,图1-17 气动系统实验台,返回,图1-18 活塞式空气压缩机工作原理,返回,图1-19 常见水冷式后冷却器,返回,图1-20 油水分离器工作原理,返回,图1-21 空气过滤器的工作原理及实物图,返回,图1-22 常用干燥器工作原理,返回,图1-23 油雾器的工作原理及实物图,返回,图1-24 气动三联件,返回,图1-25 缓冲气缸,返回,图1-26 气液阻尼缸的工作原理,返回,图1-27 薄膜式气缸,返回,图1-28 普通型冲击汽缸的结构简图,返回,图1-29 回转气缸的工作原理,返回,图1-30 气压马达工作原理,返回,第2章液压元件的选用、拆装与检修,2.1 液压泵的选用,2.2 液压泵的拆装与检修,2.3 液压缸的拆装与检修,2.1液压泵的选用,2.1.1任务说明,如,图2-1,所示为液压压力机，它是利用液压系统进行工作的，液压压力机的工作压力为10MPa，进入液压缸的流量6L/min，该液压系统的动力元件是液压泵，请为该系统选择合适的液压泵。,2.1.2理论指导,一、容积式液压泵的工作原理,如,图2-2,所示为液压泵的工作原理。,根据工作腔的容积变化而进行吸油和排油是液压泵的共同特点，因而这种泵又称容积泵。液压泵正常工作必备的条件如下:,下一页,返回,2.1液压泵的选用,(1)有周期性变化的密封容积。密封容积由小变大时吸油，由大变小时压油。,(2)有配流装置。配流装置的作用是保证密封容积在吸油过程中与油箱相通，同时关闭供油通路;压油时与供油管路相通而与油箱切断。如,图2-2,中的单向阀5和单向阀6就是配流装置，配流装置的形式随着泵的结构差异而不同，它是液压泵工作必不可少的部分。,(3)吸油过程中，油箱必须和大气相通。这是吸油的必要条件。,二、液压泵的性能参数,1.液压泵的压力,液压泵的压力分为工作压力和额定压力。,上一页,返回,下一页,2.1液压泵的选用,(1)工作压力p,o,液压泵的工作压力是指液压泵出口处的实际压力值。其大小由外界负载决定:当负载增加时，液压泵的压力升高;当负载减少时，液压泵压力下降。,(2)额定压力p,no,液压泵的额定压力是指液压泵在连续工作过程中允许达到的最高压力。额定压力值的大小由液压泵零部件的结构强度和密封性来决定。超过这个压力值，液压泵有可能发生机械或密封方面的损坏。,2.液压泵的排量,排量V是指在无泄漏情况下，液压泵转一转所能排出的油液体积。可见，排量的大小只与液压泵中密封工作容腔的几何尺寸和个数有关。,根据泵的排量是否可调，泵可分为变量泵和定量泵。,下一页,返回,上一页,2.1液压泵的选用,上一页,下一页,返回,3.液压泵的流量,(1)理论流量 。液压泵的理论流量是指在不考虑泄漏的情况下，液压泵单位时间内输出的油液体积。其值等于泵的排量 和泵轴转数 的乘积，即,(2-1),(2)实际流量 。液压泵的实际流量是指单位时间内液压泵实际输出油液体积。由于工作过程中泵的出口压力不等于零，因而存在内部泄漏量 (泵的工作压力越高，泄漏量越大)，使泵的实际流量小于泵的理论流量，即,(2-2),当液压泵处于卸荷状态时，这时输出的实际流量近似为理论流量。,(3)额定流量 。液压泵的额定流量是指泵正常工作时，按试验标准规定必须保证的输出流量。额定流量用来评价液压泵的供油能力，可以在产品铭牌上查到。,2.1液压泵的选用,4.液压泵的功率,(1)输入功率 输入功率是驱动液压泵的机械功率，由电动机或柴油机给出。,(2-3),式中T泵轴上的实际输入转矩。,(2)输出功率 输出功率是液压泵输出的液压功率，即泵的实际流量 与泵的进、出口压差 的乘积:,(2-4),5.液压的效率,实际上，液压泵在工作中是有能量损失的，这种损失分为容积损失和机械损失。上一页,返回,下一页,2.1液压泵的选用,下一页,返回,上一页,(1)容积损失和容积效率,容积损失主要是液压泵内部泄漏造成的流量损失。容积损失的大小用容积效率表征，即,(2-5),(2)机械损失和机械效率,由于泵内存在各种摩擦(机械摩擦、液体摩擦)，泵的实际输入转矩 总是大于其理论转矩 ，这种损失称为机械损失。机械损失的大小用机械效率表征，即,(2-6),(3)液压泵的总效率,泵的总效率是泵输入功率之比，即,(2-7),2.1液压泵的选用,三、齿轮泵的工作原理,齿轮泵按啮合形式的不同，可分为内啮合和外啮合两种，其中外啮合齿轮泵应用更广泛，而内啮合齿轮泵则多为辅助泵。,1.外啮合齿轮泵工作原理如,图2-3,所示为外啮合齿轮泵的工作原理图。,2.内啮合齿泵,内啮合齿轮泵有渐开线齿形和摆线齿形两种，其结构示意如,图2-4,所示。,这两种内啮合齿轮泵工作原理和主要特点皆同于外啮合齿轮泵。在渐开线齿形内啮合齿轮泵中，小齿轮内齿轮之间要装一块月牙隔板，以便把吸油腔和压油腔隔开，如,图2-4(a),所示；摆线齿形啮合齿轮泵又称摆线转子泵，在这种泵中，小齿轮和内齿轮只相差一齿，因而不需设置隔板，如,图2-4(b),所示。,上一页,下一页,返回,2.1液压泵的选用,3.齿轮泵的泄漏,在液压泵中，运动件间的密封是靠微小间隙密封的，这些微小间隙从运动学上形成摩擦副，同时，高压腔的油液通过间隙向低压腔的泄漏是不可避免的;齿轮泵压油腔的压力油可通过三条途径泄漏到吸油腔去:一是通过齿轮啮合线处的间隙齿侧间隙，二是通过泵体定子环内孔和齿顶间的径向间隙齿顶间隙，三是通过齿轮两端面和侧板间的间隙端面间隙。在这三类间隙中，端面间隙的泄漏量最大，压力越高，由间隙泄漏的液压油就越多。,为了提高齿轮泵的压力和容积效率，实现齿轮泵的高压化，需要从结构上采取措施，对端面间隙进行自动补偿。通常采用的自动补偿端面间隙装置有:浮动轴套式和弹性侧板式两种，其原理都是引入压力油使轴套或侧板紧贴在齿轮端面上，压力越高，间隙越小，可自动补偿端面磨损和减小间隙。,上一页,下一页,返回,2.1液压泵的选用,四、叶片泵的工作原理,叶片泵按其排量是否可变分为定量叶片泵和变量叶片泵，按叶片泵按吸、压油液次数又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。,1.双作用叶片泵工作原理,如,图2-5,所示为双作用叶片泵的工作原理图。它主要由定子、转子、叶片、配油盘、转动轴和泵体等零件组成。定子内表面由四段圆弧和四段过渡曲线组成，形似椭圆，且定子和转子是同心安装的，泵的供油流量无法调节，所以属于定量泵。,转子旋转时，叶片靠离心力和根部油压作用伸出，并紧贴在定子的内表面上，两叶片之间和转子的外圆柱面、定子内表面及前后配油盘形成了若干个密封工作容腔。,上一页,下一页,返回,2.1液压泵的选用,当图中转子顺时针方向旋转时，密封工作腔的容积在左上角和右下角处逐渐增大，形成局部真空而吸油，为吸油区;在左下角和右上角处逐渐减小而压油，为压油区。吸油区和压油区之间有一段封油区将吸、压油区隔开。这种泵的转子每转一转，每个密封工作腔完成吸油和压油各两次，所以称为双作用叶片泵。泵的两个吸油区和两个压油区是径向对称的，因而作用在转子上的径向液压力平衡，所以又称为平衡式叶片泵。,2.单作用叶片泵工作原理,如,图2-6,所示为单作用叶片泵的工作原理图。与双作用叶片泵不同之处是，单作用叶片泵的定子内表面是一个圆形，转子与定子之间有一偏心量e，两端的配油盘上只开有一个吸油口和一个压油口。,上一页,下一页,返回,2.1液压泵的选用,3.限压式变量叶片泵,单作用叶片泵的变量方法有手调和自调两种。自调变量泵又根据其工作特性的不同分为限压式、恒压式和恒流式三类，其中限压式应用较多。如,图2-7,所示为限压式变量叶片泵的工作原理及变量特性曲线。,五、柱塞泵的工作原理,柱塞泵按柱塞排列方向的不同，分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵。轴向柱塞泵的柱塞都平行于缸体中心线;径向柱塞泵的柱塞与缸体中心线垂直。,1.径向柱塞泵的工作原理。,如,图2-8,所示为径向柱塞泵的工作原理图。泵由转子1、定子2、柱塞3、配油铜套4和配油轴5等主要零件组成。,上一页,下一页,返回,2.1液压泵的选用,2.轴向柱塞泵的工作原理,如,图2-9,所示为轴向柱塞泵的工作原理图。轴向柱塞泵的柱塞平行于缸体轴心线。它主要由斜盘1，柱塞2、缸体3，配油盘4、轴5和弹簧6等零件组成。斜盘1和配流盘4固定不动，斜盘法线和缸体轴线间的交角为 。,如果改变斜盘倾角 的大小，就能改变柱塞的行程长度，也就改变了泵的排量；如果改变斜盘的倾斜方向，就能改变泵的吸油方向，而成为双向变量轴向柱塞泵。,2.1.3任务实施,已知液压压力机的工作压力10MPa，进入液压缸的流量为6L/min，以下为其选择合适的液压泵。,上一页,下一页,返回,2.1液压泵的选用,液压泵的额定流量应满足系统中各执行装置所需的最大流量之和()，即:,(2-8),式中 额定流量；,系统的泄漏系数，一般取值为1.11.3(管路长取大值，管路短取小值)；,每个执行装置实际需要的最大流量。,取 =1.2，所以 =7.2L/min,2.确定额定压力,液压泵的额定压力应满足系统中执行装置所需的最大压力，即:,(2-9),式中 额定压力;,系统的压力损失系数，一般取值为1.31.5(管路较短且不复杂，取小值，反之，取大值)；,上一页,下一页,返回,2.1液压泵的选用,执行装置的最高工作压力。,取 =1.4，所以 =14 MPa,3.选择液压泵的类型,在确定额定流量和额定压力的取值之后就可以选择液压泵的类型了。,在具体选择泵时，可参考,表2-1,及有关手册，查出各类液压泵的技术性能、特点和应用范围并考虑使用环境、温度、清洁状况、安置位置、维护保养、使用寿命和经济性等方面，进行分析比较，最后确定合适的结构形式。,通过查手册，选择柱塞泵的型号为10YCY14-1B，泵的转速1450r/min，额定压力为31.5MPa，额定流量为10L/min。,上一页,下一页,返回,2.1液压泵的选用,2.1.4知识拓展,液压马达,液压马达和液压泵的工作条件不同，对它们的性能要求也不一样，所以同类型的液压马达和液压泵之间，仍存在许多区别。首先，液压马达应能够正、反转，因而要求其内部结构对称;液压马达的转速范围需要足够大，特别对它的最低稳定转速有一定的要求。因此，它通常采用滚动轴承或静压滑动轴承;其次，液压马达由于在输入压力油条件下工作，因而不必具备自吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的启动转矩。由于存在着这些差异，使得许多同类型的液压马达和液压泵虽然在结构上相似，但不能可逆工作。,上一页,下一页,返回,2.1液压泵的选用,1.齿轮液压马达的工作原理,如,图2-10,所示为齿轮马达产生转矩的工作原理。,2.叶片液压马达的工作原理,如,图2-11,所示为双作用定量马达的工作原理。,3.轴向柱塞式液压的工作原理,如,图2-12,所示为轴向柱塞式马达工作原理。,由于柱塞的瞬间方位角 是变化的，柱塞产生的转矩也随之变化，故液压马达产生的总转矩是脉动的。若互换液压马达的进、回油路时，液压马达将反向转动;若改变斜盘倾角 时，液压马达的排量便随之