液压与气压传动王积伟教授东南大学资料课件

普通高等教育普通高等教育“十一五十一五”国家级规划教材国家级规划教材荣获荣获2002年全国普通高等学校优秀教材二等奖年全国普通高等学校优秀教材二等奖荣获荣获2007年江苏省高等学校评优精品教材年江苏省高等学校评优精品教材 液压与气压传动液压与气压传动 第2版设计制作 王积伟教授王积伟教授 许映秋教授许映秋教授普通高等教育“十一五”国家级规划教材荣获2002年全国普通绪论执行元件流体力学基础能源装置及辅件控制元件基本回路密封件Chapter 0 绪论绪论 本章主要内容：本章主要内容：本章主要内容：本章主要内容：0.10.1 传动传动及其种类及其种类 0.20.2 流体流体传动传动 0.30.3 课程课程目标目标 0.40.4 课程课程安排安排 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动Chapter 0 绪论School of Mechan目的任务目的任务:重点难点重点难点:School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动掌握液压与气压传动的原理、特点和组成掌握液压与气压传动的原理、特点和组成了解液压与气压传动的优缺点及应用、发展了解液压与气压传动的优缺点及应用、发展液压传动的原理、特点、组成和作用液压传动的原理、特点、组成和作用目的任务:School of Mechanical EngiPart0.1Part0.1 传动传动及其种类及其种类1.关于关于传动传动School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动传动传动 传递运动和动力的方式。传递运动和动力的方式。人类社会活动中所用的各种机械装备都是由动人类社会活动中所用的各种机械装备都是由动力传动与控制系统及其基础件所组成。力传动与控制系统及其基础件所组成。传动包括流体传动、机械传动、电气传动等多传动包括流体传动、机械传动、电气传动等多种方式，每一种传动方式直接关系着主机的性种方式，每一种传动方式直接关系着主机的性能、水平、质量及可靠性。能、水平、质量及可靠性。Part 0.1 传动及其种类School of MechPart0.1Part0.1 传动传动及其种类及其种类2.传动传动的种类的种类School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动机械传动机械传动机械传动机械传动 机械传动包括带、链、齿轮、蜗杆传动等类机械传动包括带、链、齿轮、蜗杆传动等类型型电气传动电气传动电气传动电气传动 电气传动根据电机形式的不同，可分为直流电气传动根据电机形式的不同，可分为直流直流电气传动、交流直流电气传动、交流直流电气传动、交流直流电气传动、交流直流直流交流交流电气传动等类型，变压变频（电气传动等类型，变压变频（VVVFVVVF）调速电气传动。）调速电气传动。流体传动（流体传动（流体传动（流体传动（Fluid TransmissionFluid TransmissionFluid TransmissionFluid Transmission）指以受压流体作为指以受压流体作为工作介质，对能量进行传递、控制和分配的技术，又称流体工作介质，对能量进行传递、控制和分配的技术，又称流体传动及控制技术。流体传动按照工作介质的不同，又分为液传动及控制技术。流体传动按照工作介质的不同，又分为液压传动与气压传动。压传动与气压传动。BackPart 0.1 传动及其种类School of MechPart0.2Part0.2 流体流体传动传动以流体（液压液或压缩空气）作为工作介质对能量进行转换、传递和控制的一种传动形式，相对于机械传动来说，是一门新技术是一门新技术是一门新技术是一门新技术。追根溯源，可从17171717世纪末叶世纪末叶世纪末叶世纪末叶帕斯卡提出静压传递原理静压传递原理静压传递原理静压传递原理，18181818世纪末世纪末世纪末世纪末英国制成世界上第一台水压机第一台水压机第一台水压机第一台水压机算起，迄今已有二三迄今已有二三迄今已有二三迄今已有二三百年的历史百年的历史百年的历史百年的历史了。近代液压与气压传动在工业上的真正推广使用，是在20202020世世世世纪中叶以后纪中叶以后纪中叶以后纪中叶以后的事。近几十年来，随着微电子技术的迅速发展及其对液压与气动技术的渗透，液压与气压传动的应用领域已经遍及到各应用领域已经遍及到各应用领域已经遍及到各应用领域已经遍及到各个工业部门个工业部门个工业部门个工业部门，成为实现生产过程自动化、提高劳动生产率等必不可少的重要手段之一。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动流体技术流体技术流体技术流体技术+电气控制电气控制电气控制电气控制好比老虎插上翅膀好比老虎插上翅膀好比老虎插上翅膀好比老虎插上翅膀它把一人一刀变为无人多刀它把一人一刀变为无人多刀它把一人一刀变为无人多刀它把一人一刀变为无人多刀把复杂工艺变为简单工艺把复杂工艺变为简单工艺把复杂工艺变为简单工艺把复杂工艺变为简单工艺而今同计算机控制结合而今同计算机控制结合而今同计算机控制结合而今同计算机控制结合又将进入一个崭新的历史阶段又将进入一个崭新的历史阶段又将进入一个崭新的历史阶段又将进入一个崭新的历史阶段Part 0.2 流体传动School of MechanPart0.2.1Part0.2.1 液压与气压液压与气压传动传动的工作原理的工作原理u液压系统以液压液作为工作介质液压液作为工作介质液压液作为工作介质液压液作为工作介质。u气动系统以空气作为工作介质空气作为工作介质空气作为工作介质空气作为工作介质。u两种工作介质的不同点：n液体几乎不可压缩液体几乎不可压缩液体几乎不可压缩液体几乎不可压缩n n气体却具有较大的可压缩性气体却具有较大的可压缩性气体却具有较大的可压缩性气体却具有较大的可压缩性u液压与气压传动在基本工作原理基本工作原理基本工作原理基本工作原理、元件的工作机理元件的工作机理元件的工作机理元件的工作机理以及回回回回路的构成路的构成路的构成路的构成等诸方面却极为相似。其工作原理可用这样的例子来说明。SomeExamples!SomeExamples!School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动Part 0.2.1 液压与气压传动的工作原理SchoolSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动液压千斤顶是如何工作的液压千斤顶是如何工作的？图图图图0-10-1 液压千斤顶示意图液压千斤顶示意图液压千斤顶示意图液压千斤顶示意图1油箱油箱 2吸油阀吸油阀 3压油阀压油阀4小缸小缸 5手柄手柄 6负载（重物）负载（重物）7大缸大缸 8截止阀（放油螺塞）截止阀（放油螺塞）当向上提手柄手柄手柄手柄5 5 5 5使小缸小缸小缸小缸4 4 4 4内的活塞上移时，小缸下腔因容积增大而产生真空，油液从油箱油箱油箱油箱1 1 1 1通过吸油吸油吸油吸油阀阀阀阀2 2 2 2被吸入并充满小缸小缸小缸小缸4 4 4 4容积。当按压手柄使小缸活塞下移时，则刚被吸入的油液通过压油阀压油阀压油阀压油阀3 3 3 3输到大缸大缸大缸大缸7 7 7 7的下腔，油液被压缩，压力立即升高，当油液的压力升高到能克服作用在大活塞上的负载（重物重物重物重物6 6 6 6）所需的压力值时，重物重物重物重物随手柄的下按而同时上升随手柄的下按而同时上升随手柄的下按而同时上升随手柄的下按而同时上升。此时吸油阀吸油阀吸油阀吸油阀2 2 2 2是关闭的。为将重物从举高的位置放下，系统中专门设置了截止阀截止阀截止阀截止阀（放油螺放油螺放油螺放油螺塞塞塞塞）8 8 8 8。School of Mechanical Engineeri图中两根通油箱的管路如通大气，则该图就变成气动系统气动系统气动系统气动系统原理图原理图原理图原理图。此时，上下按动手柄手柄手柄手柄5 5 5 5，空气就通过阀阀阀阀2 2 2 2被吸入，经阀阀阀阀3 3 3 3输到大缸大缸大缸大缸7 7 7 7的下腔。因气体有压缩性，不像液压系统那样，一按手柄重物立即相应上移，而是手柄需按动多次，使进入大缸大缸大缸大缸7 7 7 7下腔中的气体逐渐增多，压力逐渐升高，一直到气体压力达到使重重重重物物物物6 6 6 6上升所需的压力值时，重物才开始上升。在重物上升过程中，也不像液压系统那样，压力值基本上维持不变（因是举起重物），因气体可压缩性较大的缘故，气压值会发生波动气压值会发生波动气压值会发生波动气压值会发生波动。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动工作介质换成压缩空气后工作介质换成压缩空气后工作介质换成压缩空气后工作介质换成压缩空气后图中两根通油箱的管路如通大气，则该图就变成气动系统原理图。S前图所示的系统既不能对重物的上升速度进行调节，也没有防止压力过高的安全措施，是一非常简单的系统。但就从这简单的系统，可以得出有关液压与气压传动的一些重要概念重要概念！School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动流体传动的几个重要概念流体传动的几个重要概念！力比关系力比关系运动关系运动关系功率关系功率关系前图所示的系统既不能对重物的上升速度进行调节，也没有防止压力School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动力比关系力比关系设大、小活塞的面积为设大、小活塞的面积为A A2 2、A A1 1，当作用在大活塞上的负载和，当作用在大活塞上的负载和作用在小活塞上的作用力为作用在小活塞上的作用力为G G 和和F F1 1时，依帕斯卡原理，大、时，依帕斯卡原理，大、小活塞下腔以及连接导管构成的密闭容积内的油液具有相等小活塞下腔以及连接导管构成的密闭容积内的油液具有相等的压力值，设为的压力值，设为p p，如略活塞运动时的摩擦阻力，则有：，如略活塞运动时的摩擦阻力，则有：重要概念一：重要概念一：重要概念一：重要概念一：“系统工作压力系统工作压力系统工作压力系统工作压力p p取决于作用负载的大小取决于作用负载的大小取决于作用负载的大小取决于作用负载的大小”，而与流入的液体，而与流入的液体，而与流入的液体，而与流入的液体多少无关！多少无关！多少无关！多少无关！思考：思考：1.1.若空载，即若空载，即G G=0=0，则，则p p=?=?2.2.千斤顶的工作原理和其它传动方式的比较千斤顶的工作原理和其它传动方式的比较?School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动液压千斤顶的原理液压千斤顶的原理！前面的公式可变换为：前面的公式可变换为：该式表明，当该式表明，当A2/A11 1时，作用在小活塞上一个时，作用在小活塞上一个很小的力很小的力很小的力很小的力F1，便可在大活塞上产生一个，便可在大活塞上产生一个很大的力很大的力很大的力很大的力F2以举起负载（重物）。以举起负载（重物）。这就是液压千斤顶的原理这就是液压千斤顶的原理这就是液压千斤顶的原理这就是液压千斤顶的原理School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动运动关系运动关系设大、小活塞移动的速度为设大、小活塞移动的速度为v2和和v1，则在不考虑泄，则在不考虑泄漏情况下稳定工作时，有：漏情况下稳定工作时，有：或或式中：式中：q q流量，定义为单位时间内输出（或输入）的流体体积流量，定义为单位时间内输出（或输入）的流体体积 ！活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比 重要概念二：重要概念二：重要概念二：重要概念二：“活塞的运动速度活塞的运动速度活塞的运动速度活塞的运动速度v v在缸的结构尺寸一定时，取决于进入液在缸的结构尺寸一定时，取决于进入液在缸的结构尺寸一定时，取决于进入液在缸的结构尺寸一定时，取决于进入液压（气压）缸（马达）的流量压（气压）缸（马达）的流量压（气压）缸（马达）的流量压（气压）缸（马达）的流量q q，而与流体压力，而与流体压力，而与流体压力，而与流体压力p p大小无关大小无关大小无关大小无关”School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动功率关系功率关系使大活塞上的负载上升所需的功率为：使大活塞上的负载上升所需的功率为：式中，式中，p的单位为的单位为Pa，q的单位为的单位为m3/s，则，则P的单位为的单位为W可见：可见：可见：可见：1 1 1 1）液压系统的液压系统的压力压力压力压力p p和流量和流量和流量和流量q q之积之积之积之积就是就是功率，功率，功率，功率，称为称为液压液压液压液压功率功率功率功率。压力压力压力压力p p和和流量流量流量流量q q是流体传动中最基本、最重要的两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个参数，它们相当于机械传动中的力和速度！2 2 2 2）流体传动的流体传动的本质本质本质本质是以是以流体的压力能来传递动力！流体的压力能来传递动力！流体的压力能来传递动力！流体的压力能来传递动力！School of Mechanical Engineeriu在小缸中，手按动小活塞所作的机械能机械能机械能机械能变成了排出流体的压力能压力能压力能压力能；u在大缸中，进入大缸的流体压力能压力能压力能压力能通过大活塞转变成为驱动负载所需的机械能机械能机械能机械能。School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动流体传动系统中的能量转换流体传动系统中的能量转换！所以，在液压与气动系统中，要发生两次能量的转变在液压与气动系统中，要发生两次能量的转变在液压与气动系统中，要发生两次能量的转变在液压与气动系统中，要发生两次能量的转变。把机械能转变为流体压力能的元件或装置称为泵泵或能源装置能源装置；把流体压力能转变为机械能的元件称为执行元件执行元件执行元件执行元件。由所举的例子可清楚地看到：由所举的例子可清楚地看到：由所举的例子可清楚地看到：由所举的例子可清楚地看到：在小缸中，手按动小活塞所作的机械能变成了排出流体的压力能；SSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动一个较为完善的液压系统一个较为完善的液压系统！图图图图0-20-20-20-2 机床工作台液压系统的机床工作台液压系统的工作原理图工作原理图11油箱油箱 2 2过滤器过滤器 3 3、1212、1414回油管回油管44液压泵液压泵 5 5弹簧弹簧 6 6钢球钢球 7 7溢流阀溢流阀88压力支管压力支管 9 9开停阀开停阀 10 10压力管压力管1111开停手柄开停手柄 13 13节流阀节流阀 15 15换向阀换向阀1616换向阀手柄换向阀手柄 17 17活塞活塞1818液压缸液压缸 19 19工作台工作台工工作作台台右右移移：工工作作台台右右移移：电电动动机机带带动动 液液压压泵泵液液压压泵泵 4 4 4 4旋旋转转，经经过过滤滤器器过过滤滤器器 2 2 2 2从从油油 箱箱油油 箱箱 1 1 1 1中中吸吸油油。油油液液经经液液压压泵泵输输出出进进入入 压压力力管管压压力力管管 1 10 01 10 0后后，在在图图 0 0-2 2a a所所示示的的状状态态下下，通通过过 开开停停阀阀开开停停阀阀 9 9 9 9、节节 流流节节 流流阀阀阀阀1 13 31 13 3、换换向向阀阀换换向向阀阀 1 15 51 15 5进进 入入 液液压压缸缸液液压压缸缸 1 18 81 18 8左左腔腔，推推 动动 活活 塞塞活活 塞塞 1 17 71 17 7和和工工作作台台工工作作台台 1 19 91 19 9向向右右移移动动，而而液液压压缸缸右右腔腔的的油油经经 换换向向阀阀换换向向阀阀 1 15 51 15 5和和回回油油管管回回油油管管1 14 41 14 4排排回回油油箱箱。工工作作台台左左移移：工工作作台台左左移移：如如果果将将 换换向向阀阀手手柄柄换换向向阀阀手手柄柄 1 16 61 16 6转转换换成成图图 0 0-2 2b b所所示示的的状状态态，则则压压力力管管中中的的油油将将经经过过 开开停停阀阀开开停停阀阀 9 9 9 9、节节流流阀阀节节流流阀阀 1 13 31 13 3和和换换向向阀阀换换向向阀阀 1 15 51 15 5进进 入入 液液压压缸缸液液压压缸缸 1 18 81 18 8右右腔腔，推推动动活活 塞塞活活 塞塞 1 17 71 17 7和和工工作作台台工工作作台台 1 19 91 19 9向向左左移移动动并并使使 液液液液压压 缸缸压压 缸缸 1 18 81 18 8左左腔腔的的油油经经 换换向向阀阀换换向向阀阀 1 15 51 15 5和和回回 油油回回 油油管管管管1 14 41 14 4排排回回 油油箱箱油油箱箱 1 1 1 1。工作台的移动速度由节流阀调节工作台的移动速度由节流阀调节工作台的移动速度由节流阀调节工作台的移动速度由节流阀调节。开大节流阀，进入液压缸的油液增多开大节流阀，进入液压缸的油液增多工作台的移动速度增大；工作台的移动速度增大；反之，工作台的移动速度减小。反之，工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台时所受到的各种为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，阻力，液压缸必产生一个足够大的液压缸必产生一个足够大的液压缸必产生一个足够大的液压缸必产生一个足够大的推力推力推力推力，这个推力，这个推力由液压缸中的油液由液压缸中的油液由液压缸中的油液由液压缸中的油液压力产生压力产生压力产生压力产生。要克服的阻力越大，液压缸中的油液要克服的阻力越大，液压缸中的油液压力越高；反之压力就越低压力越高；反之压力就越低。输入液压缸的油液通过输入液压缸的油液通过节流阀节流阀节流阀节流阀调节，液压调节，液压泵输出的多余的油液须经泵输出的多余的油液须经溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀7 7 7 7和和回回回回油管油管油管油管3 3 3 3排回油箱，这只有在压力支管排回油箱，这只有在压力支管8 8中的油液压力对中的油液压力对溢流阀钢球溢流阀钢球溢流阀钢球溢流阀钢球6 6 6 6的作用力的作用力等于或略大于溢流阀中等于或略大于溢流阀中弹簧弹簧弹簧弹簧5 5 5 5的预紧力的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。所以，在图示系统中回油箱。所以，在图示系统中液压泵液压泵液压泵液压泵出口处的油液压力由溢流阀决定出口处的油液压力由溢流阀决定出口处的油液压力由溢流阀决定出口处的油液压力由溢流阀决定，它它它它和液压缸中油液压力不同和液压缸中油液压力不同和液压缸中油液压力不同和液压缸中油液压力不同。如果将如果将开停手柄开停手柄开停手柄开停手柄11111111转换成图转换成图0-2c0-2c所示所示的状态，压力管中的油液将经的状态，压力管中的油液将经开停开停开停开停阀阀阀阀9 9 9 9和和回油管回油管回油管回油管12121212排回油箱，不输到液排回油箱，不输到液压缸中去，压缸中去，液压泵出口处的压力降液压泵出口处的压力降液压泵出口处的压力降液压泵出口处的压力降为零为零为零为零，这时，这时工作台工作台工作台工作台就就停止运动停止运动停止运动停止运动。School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动Part0.2.2Part0.2.2液压与气压液压与气压传动传动系统的组成和表示方法系统的组成和表示方法一、系统的组成一、系统的组成由机床工作台液压系统的工作原理图可知，液压系统主要由以下由机床工作台液压系统的工作原理图可知，液压系统主要由以下四部分组成四部分组成四部分组成四部分组成：能源装置能源装置能源装置能源装置把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是就是液压泵液压泵液压泵液压泵，它给液压系统提供压力油。，它给液压系统提供压力油。执行元件执行元件执行元件执行元件把油液的液压能转换成机械能的元件。有作把油液的液压能转换成机械能的元件。有作直线运直线运直线运直线运动动动动的的液压缸液压缸液压缸液压缸，或作，或作回转运动回转运动回转运动回转运动的的液压马达液压马达液压马达液压马达。控制调节元件控制调节元件控制调节元件控制调节元件对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行控制或调节的元件。例如前图中的控制或调节的元件。例如前图中的溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀、节流阀节流阀节流阀节流阀、换向阀换向阀换向阀换向阀、开开开开停阀停阀停阀停阀等。这些等。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统元件的不同组合形成了不同功能的液压系统元件的不同组合形成了不同功能的液压系统元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。辅助元件辅助元件辅助元件辅助元件上述三部分以外的其他元件，例如上述三部分以外的其他元件，例如油箱油箱油箱油箱、过滤器过滤器过滤器过滤器、油管油管油管油管等。它们对保证系统正常工作有重要作用。等。它们对保证系统正常工作有重要作用。School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动一、系统的组成一、系统的组成对于气压传动系统，除了：对于气压传动系统，除了：能源装置能源装置能源装置能源装置气源装置气源装置执行元件执行元件执行元件执行元件气缸、气马达气缸、气马达控制元件控制元件控制元件控制元件气动阀气动阀辅助元件辅助元件辅助元件辅助元件管道、接头、消声器外管道、接头、消声器外常常还装有一些常常还装有一些完成逻辑功能完成逻辑功能完成逻辑功能完成逻辑功能的的逻辑元件逻辑元件逻辑元件逻辑元件等等School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动二、系统的图形符号表示二、系统的图形符号表示图图图图0-3 0-3 0-3 0-3 机床工作台液压机床工作台液压11油箱子油箱子 2 2过滤器过滤器 3 3液压泵液压泵 4 4溢流阀溢流阀 5 5开停阀开停阀 6 6节流阀节流阀 7 7换向阀换向阀 8 8活塞活塞 9 9液压液压缸缸 10 10工作台工作台图图0-2a0-2a所示的液压系统图是一种所示的液压系统图是一种半半半半结构式的工作原理图结构式的工作原理图结构式的工作原理图结构式的工作原理图，直观性强，直观性强，容易理解，但绘制起来比较麻烦，容易理解，但绘制起来比较麻烦，系统中元件数量多时更是如此。系统中元件数量多时更是如此。图图0-30-3所示是上述液压系统用所示是上述液压系统用液压图液压图液压图液压图形符号绘制成的工作原理图形符号绘制成的工作原理图形符号绘制成的工作原理图形符号绘制成的工作原理图。使。使用这些图形符号可使液压系统用这些图形符号可使液压系统简简简简单明了单明了单明了单明了，便于绘制便于绘制便于绘制便于绘制。我国制定的我国制定的“液压与气动液压与气动”图形符号图形符号（GB/T786.12001GB/T786.12001）可参见附录）可参见附录B B。School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院Part0.2.3Part0.2.3液压与气压液压与气压传动传动的优缺点的优缺点液压传动有以下一些优点液压传动有以下一些优点u在同等的体积下，在同等的体积下，液压装置液压装置液压装置液压装置能比电气装置能比电气装置产生出更多的动力产生出更多的动力产生出更多的动力产生出更多的动力。uu液压装置工作比较平稳液压装置工作比较平稳液压装置工作比较平稳液压装置工作比较平稳。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装。由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。置易于实现快速启动、制动和频繁的换向。uu液压装置能在大范围内实现无级调速液压装置能在大范围内实现无级调速液压装置能在大范围内实现无级调速液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达（调速范围可达20002000），它），它还可以在运行的过程中进行调速还可以在运行的过程中进行调速还可以在运行的过程中进行调速还可以在运行的过程中进行调速。uu液压传动易于自动化液压传动易于自动化液压传动易于自动化液压传动易于自动化，它对液体压力、流量或流动方向易于进行，它对液体压力、流量或流动方向易于进行调节或控制。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合调节或控制。当将液压控制和电气控制、电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作实现很复杂的顺序动作实现很复杂的顺序动作实现很复杂的顺序动作，也能方便地，也能方便地实现远程控制实现远程控制实现远程控制实现远程控制。uu液压装置易于实现过载保护液压装置易于实现过载保护液压装置易于实现过载保护液压装置易于实现过载保护。液压缸和液压马达都能长期在堵转。液压缸和液压马达都能长期在堵转状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办状态下工作而不会过热，这是电气传动装置和机械传动装置无法办到的。到的。u由于液压元件已实现了由于液压元件已实现了标准化标准化标准化标准化、系列化系列化系列化系列化和和通用化通用化通用化通用化，液压系统的，液压系统的设设设设计、制造和使用都比较方便计、制造和使用都比较方便计、制造和使用都比较方便计、制造和使用都比较方便。uu用液压传动实现直线运动用液压传动实现直线运动用液压传动实现直线运动用液压传动实现直线运动比用机械传动比用机械传动简单简单简单简单。独特之处独特之处独特之处独特之处力大无穷！力大无穷！力大无穷！力大无穷！（p p=32MPa=32MPa=32MPa=32MPa 以上）以上）以上）以上）School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动液压传动的缺点液压传动的缺点u液压传动在工作过程中常有液压传动在工作过程中常有较多的能量损失较多的能量损失较多的能量损失较多的能量损失（摩擦损（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。u液压传动液压传动对油温变化比较敏感对油温变化比较敏感对油温变化比较敏感对油温变化比较敏感，它的，它的工作稳定性很易工作稳定性很易工作稳定性很易工作稳定性很易受到温度的影响受到温度的影响受到温度的影响受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。下工作。u为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的因此它的造价较贵造价较贵造价较贵造价较贵，而且，而且对工作介质的污染比较敏感对工作介质的污染比较敏感对工作介质的污染比较敏感对工作介质的污染比较敏感。u液压传动液压传动出现故障时不易找出原因出现故障时不易找出原因出现故障时不易找出原因出现故障时不易找出原因。School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动气压传动具有一些独特的优点气压传动具有一些独特的优点u空气可以从大气中取得，同时，用过的空气可直接排放到空气可以从大气中取得，同时，用过的空气可直接排放到大气中去，大气中去，处理方便处理方便处理方便处理方便，万一空气管路有泄漏，除引起部分功，万一空气管路有泄漏，除引起部分功率损失外，不致产生不利于工作的严重影响，也不会污染环率损失外，不致产生不利于工作的严重影响，也不会污染环境。境。来源广！来源广！来源广！来源广！u空气的粘度很小，在管道中的空气的粘度很小，在管道中的压力损失较小压力损失较小压力损失较小压力损失较小，因此压缩空，因此压缩空气气便于集中供应便于集中供应便于集中供应便于集中供应（空压站）和（空压站）和远距离输送远距离输送远距离输送远距离输送。u因压缩空气的工作压力较低（一般为因压缩空气的工作压力较低（一般为0.30.30.8MPa0.8MPa），因此，），因此，对气动元件的对气动元件的材料和制造精度上的要求较低材料和制造精度上的要求较低材料和制造精度上的要求较低材料和制造精度上的要求较低。u气动系统气动系统维护简单维护简单维护简单维护简单，管道不易堵塞，也不存在介质变质、，管道不易堵塞，也不存在介质变质、补充、更换等问题。补充、更换等问题。uu作用安全作用安全作用安全作用安全，没有防爆问题，并且，没有防爆问题，并且便于实现过载自动保护便于实现过载自动保护便于实现过载自动保护便于实现过载自动保护。u气动元件采用相应的材料后，能够气动元件采用相应的材料后，能够在恶劣的环境在恶劣的环境在恶劣的环境在恶劣的环境（强振动、（强振动、强冲击、强腐蚀和强辐射等）强冲击、强腐蚀和强辐射等）下进行正常工作下进行正常工作下进行正常工作下进行正常工作。School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动气压传动也存在一些缺点气压传动也存在一些缺点u气动装置中的气动装置中的信号传递速度较慢信号传递速度较慢信号传递速度较慢信号传递速度较慢，仅限于声速的范围内。所以，仅限于声速的范围内。所以气动技术气动技术不宜用于信号传递速度要求十分高不宜用于信号传递速度要求十分高不宜用于信号传递速度要求十分高不宜用于信号传递速度要求十分高的复杂线路中，同的复杂线路中，同时，实现生产过程的时，实现生产过程的远距离控制远距离控制远距离控制远距离控制也也比较困难比较困难比较困难比较困难。u由于空气具有可压缩的特性，因而运动速度的由于空气具有可压缩的特性，因而运动速度的稳定性较差稳定性较差稳定性较差稳定性较差。u因为工作压力较低（因为工作压力较低（0.20.7MPa0.20.7MPa），又因结构尺寸不宜过大，），又因结构尺寸不宜过大，因而气压传动装置的因而气压传动装置的总推力一般不可能很大总推力一般不可能很大总推力一般不可能很大总推力一般不可能很大。u目前气压传动的目前气压传动的传动效率较低传动效率较低传动效率较低传动效率较低。总的说来，液压与气压传动的优点是主要的，而它们的总的说来，液压与气压传动的优点是主要的，而它们的缺点通过技术进步和多年的不懈努力，已得到克服或得缺点通过技术进步和多年的不懈努力，已得到克服或得到了很大的改善。到了很大的改善。School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动Part0.2.4Part0.2.4液压与气压液压与气压传动传动的应用的应用工业各部门使用液压与气压传动的出发点不尽相同工业各部门使用液压与气压传动的出发点不尽相同u利用它们利用它们在传递动力上的长处在传递动力上的长处在传递动力上的长处在传递动力上的长处，如工程机械、压力机械和，如工程机械、压力机械和航空工业采用液压传动的主要原因是取其结构简单、体积小、航空工业采用液压传动的主要原因是取其结构简单、体积小、重量轻，输出功率大；重量轻，输出功率大；u利用它们利用它们在操纵控制上的优点在操纵控制上的优点在操纵控制上的优点在操纵控制上的优点，如机床上采用液压传动是，如机床上采用液压传动是取其能在工作过程中实现无级变速，易于实现频繁的换向，取其能在工作过程中实现无级变速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化；易于实现自动化；u在采矿、钢铁和化工等部门采用气压传动是在采矿、钢铁和化工等部门采用气压传动是取其空气工作取其空气工作取其空气工作取其空气工作介质具有防爆、防火等特点介质具有防爆、防火等特点介质具有防爆、防火等特点介质具有防爆、防火等特点；等等。；等等。u不同精度要求的主机也会选用不同控制型式的液压或气压不同精度要求的主机也会选用不同控制型式的液压或气压传动传动(见后图见后图见后图见后图)。School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院不同精度的液压传动装置应用场合概况不同精度的液压传动装置应用场合概况School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院Part0.2.5Part0.2.5液压与气动技术液压与气动技术的进展的进展19191919世纪世纪世纪世纪 由于要使用原油炼制品来作为传动介质，近代液压传动是由由于要使用原油炼制品来作为传动介质，近代液压传动是由1919世纪崛起并世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的。蓬勃发展的石油工业推动起来的。二战期间二战期间二战期间二战期间最早实践成功的液压传动装置是第二次世界大战期间舰艇上的炮塔转位器，最早实践成功的液压传动装置是第二次世界大战期间舰艇上的炮塔转位器，在一些兵器上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，大在一些兵器上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。二战之后二战之后二战之后二战之后液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善，各类元件的液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善，各类元件的标准化、规格化、系列化而在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造标准化、规格化、系列化而在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来。等行业中推广开来。20202020世纪世纪世纪世纪60606060年代后年代后年代后年代后原子能技术、空间技术、计算机技术（微电子技术）等的发展再次将液压原子能技术、空间技术、计算机技术（微电子技术）等的发展再次将液压技术推向前进，使它在国民经济的各方面都得到了应用。液压传动在某些技术推向前进，使它在国民经济的各方面都得到了应用。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优势。领域内甚至已占有压倒性的优势。School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动我国的液压工业我国的液压工业开始于上世纪开始于上世纪开始于上世纪开始于上世纪50505050年代年代年代年代，其产品最初只用于机床和，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。自从自从1964196419641964年年年年从国外引进一些液压元件生产技术，同时进行自行设从国外引进一些液压元件生产技术，同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，计液压产品以来，我国的液压件生产已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。并在各种机械设备上得到了广泛的使用。20202020世纪世纪世纪世纪80808080年代起年代起年代起年代起更加速了对国外先进液压产品和技术的有计划引更加速了对国外先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，确保了我国的液压技术能在产品进、消化、吸收和国产化工作，确保了我国的液压技术能在产品质量、经济效益、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。质量、经济效益、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善完善比例控制比例控制比例控制比例控制、伺服控制伺服控制伺服控制伺服控制、数字控制数字控制数字控制数字控制等技术上也有许多新成就。等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计计算机辅助设计计算机辅助设计计算机辅助设计、计算机仿真和计算机仿真和计算机仿真和计算机仿真和优化优化优化优化以及以及微机控制微机控制微机控制微机控制等开发性工作方面，日益显示出显著的成绩。等开发性工作方面，日益显示出显著的成绩。School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动气动技术的进展气动技术的进展 气压传动早在公元前气压传动早在公元前气压传动早在公元前气压传动早在公元前，埃及人就开始采用风箱产生压缩空气助燃。从，埃及人就开始采用风箱产生压缩空气助燃。从18 18 世纪产业革命开始，逐渐应用于各类行业中。世纪产业革命开始，逐渐应用于各类行业中。原先气压传动与控制系统一般应用在原先气压传动与控制系统一般应用在复杂程度较低和中等的机器复杂程度较低和中等的机器复杂程度较低和中等的机器复杂程度较低和中等的机器上，上，这是由它的价格因素所决定的。但是一些较为复杂的机器也能应用气这是由它的价格因素所决定的。但是一些较为复杂的机器也能应用气压传动与控制系统，这决定于环境条件的因素，诸如易爆、腐蚀、水压传动与控制系统，这决定于环境条件的因素，诸如易爆、腐蚀、水冲洗、粉尘、污物等一些环境，应用气动系统更为合理和安全。冲洗、粉尘、污物等一些环境，应用气动系统更为合理和安全。2020世纪世纪6060年代末，气动元件得到发展，控制方式有创新，从而使气动年代末，气动元件得到发展，控制方式有创新，从而使气动系统在很多工业领域得到了广泛应用。因为气动元件兼有通用性和灵系统在很多工业领域得到了广泛应用。因为气动元件兼有通用性和灵活性的特点，所以使它在现代系统的活性的特点，所以使它在现代系统的集成化集成化集成化集成化和和完整性完整性完整性完整性方面发挥了决定方面发挥了决定性的作用，气动元件本身也得到了飞跃的发展。但是，一般认为，性的作用，气动元件本身也得到了飞跃的发展。但是，一般认为，现现现现代气动技术从开始发展到现在还不足代气动技术从开始发展到现在还不足代气动技术从开始发展到现在还不足代气动技术从开始发展到现在还不足50505050年时间年时间年时间年时间。School of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动气动技术的进展气动技术的进展l近年来气动技术的应用领域已从近年来气动技术的应用领域已从机械机械机械机械（机床、汽车、轴承、农机（机床、汽车、轴承、农机等）、等）、冶金冶金冶金冶金（铸造、锻造、轧钢等）、（铸造、锻造、轧钢等）、采矿采矿采矿采矿、交通运输交通运输交通运输交通运输等工业扩等工业扩展到展到轻工轻工轻工轻工（纺织、自行车、手表、缝纫机等）、（纺织、自行车、手表、缝纫机等）、食品食品食品食品、化工化工化工化工、物物物物料搬运料搬运料搬运料搬运以及以及军事军事军事军事等工业部门，它对于实现生产过程的自动控制、等工业部门，它对于实现生产过程的自动控制、改善劳动条件、减轻劳动强度、降低成本、提高产品质量发挥了改善劳动条件、减轻劳动强度、降低成本、提高产品质量发挥了很大的作用。很大的作用。微电子技术的进展，微电子技术的进展，渗透到液压与气动技术中并与之相结合渗透到液压与气动技术中并与之相结合渗透到液压与气动技术中并与之相结合渗透到液压与气动技术中并与之相结合，创，创造出了很多高可靠性、低成本的微型节能元件，为液压气动技术造出了很多高可靠性、低成本的微型节能元件，为液压气动技术在工业各部门中的应用开辟了更为广泛的前景。在工业各部门中的应用开辟了更为广泛的前景。今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压与气动技术必须不今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压与气动技术必须不断创新，不断地提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化断创新，不断地提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求。这是的市场需求。这是液压与气动系统的创新特征液压与气动系统的创新特征液压与气动系统的创新特征液压与气动系统的创新特征。BackSchool of Mechanical Engineeri液压与气压传动的应用一般一般工业用液压系统工业用液压系统塑料加工机械（注塑机）、压力机械（锻压机）、重型机械（废钢压块机）、机床（全自动转塔车床、平面磨床）等。例图行走机械用液压系统行走机械用液压系统工程机械（挖掘机）、起重机械（汽车吊）、建筑机械（打桩机）、农业机械（联合收割机）、汽车（转向器、减振器）等。例图钢铁工业用液压系统钢铁工业用液压系统冶金机械（轧钢机）、提升装置（电极升降机）、轧辊调整装置等。土木工程用液压系统土木工程用液压系统防洪闸门及堤坝装置（浪潮防护挡板）、河床升降装置、桥梁操纵机构和矿山机械（凿岩机）等。例图发电厂用液压系统发电厂用液压系统涡轮机（调速装置）、核发电厂等。特殊技术用液压系统特殊技术用液压系统巨型天线控制装置、测量浮标、飞行器仿真台、升降旋转舞台等。例图船舶用液压系统船舶用液压系统甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等。例图军事工业用液压系统军事工业用液压系统火炮操纵装置、舰船减摇装置、飞机起落架的收放装置及方向舵控制装置等。液压与气压传动的应用一般工业用液压系统塑料加工机械（注塑机）注 塑 机 械机 床 （全 自 动 六 角 车 床）注 塑 机 械机 床 （全 自 动 六 角桥 梁 检 修 机 械 桥 梁 检 修 机 械 防 洪 闸 门 及 堤 坝 装 置 防 洪 闸 门 及 堤 坝 装 置 巨 型 天 线 巨 型 天 线 甲 板 起 重 机 械 甲 板 起 重 机 械 气压传动的应用气压传动的应用也相当普遍，许多机器设备中都装有气压传动系统，在工业各领域，如机械、电子、钢铁、运行车辆及制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和烟草机械等，气压传动技术不但在各工业领域应用广泛，而且，在尖端技术领域如核工业和宇航中，气压传动技术也占据着重要的地位。例图气压传动的应用自 动 水 果 分 类 机 自 动 水 果 分 类 机 汽 车 组 装 线 自动激光唱片拾放装置 自 动 糖 果 包 装 机 汽 车 组 装 线 自动激光唱片拾放装置 自 动 糖自 动 汽 车 清 洗 机 自动空气喷射织布机 压 烫 机 自 动 汽 车 清 洗 机 自动空气喷射织布机 压 烫 School of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动Part 0.3 课程课程目标目标u 本课程探讨液压气动元件、回路及其系统的基本原理等，本课程探讨液压气动元件、回路及其系统的基本原理等，学习和掌握液压气动系统设计的基本方法，形成液压气动系学习和掌握液压气动系统设计的基本方法，形成液压气动系统开发的初步能力。统开发的初步能力。u 主要学习：主要学习：液压气动基本元件液压气动基本元件液压气动基本回路液压气动基本回路液压气动系统应用与分析液压气动系统应用与分析液压气动系统设计与计算液压气动系统设计与计算u课程特点：课程特点：液压气动融为一炉，兼顾共性与个性液压气动融为一炉，兼顾共性与个性 学时有限，发展更新快学时有限，发展更新快 有限目标的基础素质教育有限目标的基础素质教育BackSchool of Mechanical EngineeriSchool of Mechanical Engineering东南大学机械工程学院东南大学机械工程学院 绪论绪论绪论绪论液压与气压传动液压与气压传动Part 0.4 课程课程安排安排考核方式考核方式考核方式考核方式 平时（包括作业、课堂表现）平时（包括作业、课堂表现）20%20%实验实验 10%10%期末考试期末考试 70%70%课时课时课时课时 40 40课时课时 课堂授课课堂授课 32 32学时学时实实 验验 6 6学时学时机机 动动 2 2学时学时BackSchool of Mechanical Engineeri