气压传动与液压传动.ppt

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第十章气压传动与液压传动气压传动、液压传动、机械传动、电气传动为四大传动。气压传动与液压传动是以气体或液体作介质来传递运动和动力，其显著的特点是执行元件可直接获得直线运动，不必经过复杂的变向、变速机构，且能传递较大的功率。气压传动、液压传动的应用很广，在许多场合可代替机械传动。 第十章气压传动与液压传动 §10－1气压传动与液压传动的基本常识一、气压传动概述1、气压传动的工作原理气压传动是以气体作为工作介质来传递动力的一种运动方式，靠气体的压力来产生作用。 §10－1气压传动与液压传动的基本常识2、气压传动系统的组成（1）动力元件。气压泵。（2）执行元件。气、液压缸。（3）控制元件。换向阀、压力阀和流量阀。（4）辅助元件。油雾器、过滤器、蓄能器和各种管接头。3、气压传动的优点（1）速度可无级调速。（2）无污染，压力较低，但噪音较大。（3）易于速度和压力的控制与调节。（4）可远距离传输。4、缺点速度稳定性差。 §10－1气压传动与液压传动的基本常识二、液压传动概述1、液压传动的工作原理液压传动以液体作为工作介质来传递动力的一种运动方式，靠液体的压力来产生作用。 §10－1气压传动与液压传动的基本常识 §10－1气压传动与液压传动的基本常识2、液压传动的基本概念（1）压力指单位面积上所受作用力，实际上是指压强。p=F/AA.液压系统中的油液压力取决于外负载大小B.当某处有几个负载并联时，压力大小取决于克服负载的各个压力值中的最小值帕斯卡原理：在密闭容器内，施加于静止液体上的压力，能等值的传递到静止液体上的各点，且压力值处处相等。即：P1=P2=P3.....或F1/A1=F2/A2=.... §10－1气压传动与液压传动的基本常识(2)流量与平均速度流量qv=V/t平均速度v=qv/A功率P缸=Fv=P缸qv缸P泵=P泵qv泵P缸：液压缸输出功率F:负载V:活塞运动速度P缸：液压缸工作压力qv缸：液压缸的流量液压缸运动速度与流量的关系：1.活塞速度等于液压缸内液压油流动速度V2.活塞速度仅与活塞的有效作用面积A及流入液压缸的流量qv有关，与压力无关3.当活塞的有效作用面积一定时，活塞运动速度仅仅取决于流入液压缸的液体的流量 §10－1气压传动与液压传动的基本常识3、液压传动的组成(1)动力元件液压泵。(2)执行元件液压缸。(3)控制元件换向阀、压力阀和流量阀。(4)辅助元件过滤器、蓄能器和各种管接头等。4、液压传动的特点（1）速度可无级调速。可任意的控制与调节速度和压力的变化。运动的速度的方向改变能在很短时间实现。（2）特别适合于作直线往返运动的工作场合。如液压传动磨床工作台、液压牛头刨床、液压起重机。（3）不能保证精确传动比，液压油易泄漏。 §10－2气压传动的应用一、气压传动元件气源装置 §10－2气压传动的应用一、气压传动元件1、空气压缩站为气压传动提供动力源，由空压机1、冷却器2和贮气缸3组成，如图10－7所示。 §10－2气压传动的应用2、空气压缩机按压力和流量分类；结构分往复式和旋转式。 §10－2气压传动的应用3、后冷却器将空气中的水分分离出来，提高空气的纯度，保证空气的压力。结构如图10－9所示。 §10－2气压传动的应用4、贮气罐贮存压缩空气，常称气包，为消除气体的压力脉动。如图10－9所示。 §10－2气压传动的应用5、辅助元件空气过滤器、干燥器和油雾器。气动三联件由空气过滤器、减压阀、油雾器组成。如图10－11所示。 §10－2气压传动的应用二、气压传动执行元件－气缸、气马达气缸应用于往复运动，气马达应用于气动砂轮或气动抛光机的转动。如图10－12、13所示。 §10－2气压传动的应用三、气压控制阀1、方向控制阀控制气体流动的方向。在图形符号上的排气口符号为三角形，排出的空气是直通大气。（1）单向阀控制气体单向流动。如图10－14所示。 §10－2气压传动的应用（2）换向阀改变气体流动方向。如图10－15所示。注意“位”“通”含义。位：阀芯相对于阀体具有的不同工作位置通：换向阀与系统相连的接口数目即箭头“↑”或封闭符号“⊥”与方格的交点数。一位二位三位 换向阀表示符号 §10－2气压传动的应用2、压力控制阀（1）调压阀调整系统或局部的压力。（2）顺序阀调整系统的压力大小，以控制动作的顺序。（3）安全阀在气压系统起过载保护作用。如图10－16所示。 先导式减压阀直动式顺序阀安全阀 §10－2气压传动的应用3、流量控制阀控制气体的流量大小，调整控制执行元件运动速度的快慢。如图10－17所示。四、气压传动的应用如锻压机械的空气锤、风镐、气流无梭纺纱织布、轮胎加气。 §10－3液压传动的应用一、常用液压元件1、液压泵动力部分常用液压泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵三种。液压泵的工作原理都相同：吸油―密封容积增大―压油―密封容积增小―吸油。称为容积式液压泵。 液压泵的图形符号单向定量泵双向定量泵单向变量泵双向变量泵 §10－3液压传动的应用（1）齿轮泵常用最大的工作压力为2.5MPa。外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵问题：1.外啮合齿轮泵优点是什么？2.外啮合齿轮泵缺点是什么？ 外啮合齿轮泵内啮合齿轮泵问题：1.内啮合齿轮泵优点是什么？2.内啮合齿轮泵缺点是什么？ §10－3液压传动的应用（2）叶片泵如图10－23所示。最大的工作压力为6.3MPa。单作用式叶片泵单作用式叶片泵变量原理：靠改变转子和定子的偏心距来改变排量靠改变偏心距的方向来改变输油方向 双作用式叶片泵（定量泵）叶片泵问题：1.叶片泵的优点是什么？2.叶片泵的优点是什么？ §10－3液压传动的应用（3）柱塞泵最大的工作压力为32MPa。轴向柱塞泵变量原理：靠改斜盘倾角大小来改变排量靠改斜盘倾角方向来改变输油方向 柱塞泵问题：1.轴向柱塞泵的优缺点是什么？2.径向柱塞泵的优缺点是什么？ §10－3液压传动的应用2．液压缸执行部分按结构特点可分为活塞式、柱塞式和摆动式三种。共同特点是活塞与缸体之间都作直线运动。活塞式液压缸分为单杆式和双杆式。如图10－25、26所示。液压缸由缸筒、缸盖、活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置组成。 双作用双活塞杆式液压缸活塞杆固定式活塞缸固定式 双作用双活塞杆式液压缸的工作特点1）液压缸两腔的活塞杆直径d和活塞有效作用面积A通常相等。当左、右两腔相继进入压力油时，若流量qv及压力p相等，则活塞（或缸体）往返运动的速度（v1与v2）及两个方向的液压推力（F1与F2）相等。2）缸体固定的其工作台往复运动范围为活塞有效行程的3倍，占地面积较大，常用于小型设备；活塞杆固定的工作台往复运动的范围为活塞有效行程的2倍，占地面积较小，常用于中、大型设备。 双作用单活塞杆式液压缸结构特点：活塞的一端有杆，而另一端无杆，活塞两端的有效作用面积不等。实现机床的较大负载，但慢速工作进给和空载时快速退回。缸体固定活塞杆固定（活塞杆带动工作台移动）（缸体带动工作台移动） 双作用单活塞杆式液压缸的工作特点1）工作台往复运动速度不相等。2）活塞两方向的作用力不相等。工作台慢速运动时，活塞获得的推力大；工作台作快速运动时，活塞获得的推力小。3）可作差动连接。 §10－3液压传动的应用（2）活塞与活塞杆连接形式如图10－28所示。（1）缸筒与缸盖连接形式如图10－27所示 §10－3液压传动的应用（3）密封装置如图10－29所示。（4）缓冲装置如图10－30所示。（5）排气装置如图10－31所示。 §10－3液压传动的应用3、液压控制阀（1）方向控制阀改变液压缸的进油方向，控制活塞杆往返运动。单向阀如图10－32所示。控制液压油按指定方向流动，不能改变流动的方向。 §10－3液压传动的应用换向阀如图10－33所示。 §10－3液压传动的应用控制改变油流的方向。通过改变换向阀内阀芯的位置达到改变流向，如图10－34所示。阀芯的机能如图10－35所示。图形符号中的中位机能是不同阀芯的型号，记住“位”和“通”含义，P、O、A、B的油口特性。 滑阀中位机能一、型式：O型，名称：中间密封功用：油口封闭，液压缸锁紧；液压泵及系统不卸荷。并联的其他执行元件运动不受影响二、型式：H型，名称：中间开启功用：各油口全部联通，液压泵及系统卸荷，活塞在液压缸中浮动 滑阀中位机能三、型式：Y型，名称：ABO连通功用：进油口封闭，液压缸两腔与回油口连通，活塞在液压缸中浮动，液压泵及系统不卸荷四、型式：P型，名称：PAB连通功用：回油口封闭，进油口与液压缸两腔连通，液压泵及系统不卸荷。可实现差动连接 滑阀中位机能五、型式：M型，名称：PO连通功用：进油口与回油口连通，液压缸锁紧，液压泵及系统卸荷差动连接利用液压缸差动连接获得快速运动的回路液压缸差动连接时，当相同流量进入液压缸时，其速度提高。 §10－3液压传动的应用（2）压力控制阀利用阀芯上的液压力和弹簧的平衡力来调整阀芯的位置，控制进出口油量的大小，实现对管路压力的调整的。常用的压力控制阀分为溢流阀、顺序阀和减压阀三种。溢流阀控制整个液压系统的最高压力，保证系统油压基本稳定，并联安装在油泵旁，起安全保护作用。分为直动式和先导式两种。如图10－36所示。直动式溢流阀结构简单，调节方便，常用于低压系统中。先导式溢流阀结构较为复杂，由先导阀和主阀两个部份组成。 §10－3液压传动的应用 先导式溢流阀1－主阀弹簧2－主阀芯3－阻尼孔4－先导阀5－调压弹簧 §10－3液压传动的应用减压阀降低系统中某一局部的压力，用一个油泵得到多个不同的输出压力。分定值、定差和定比减压阀三种。定值减压阀出口维持定值压力；定差减压阀进出口之间的压力差不变或接近不变；定比减压阀进出口压力的比值维持恒定。常用定值减压阀，分直动式和先导式二种。如图10－38所示。 直动型减压阀1－调压螺栓2－调压弹簧3－阀芯4－阀体 （2）先导式减压阀1－主阀芯2－主阀阀体3－主阀弹簧4－锥阀5－先导阀阀体6－调压弹簧7－调压螺帽a－轴心孔b－阻尼孔c、d－通孔 §10－3液压传动的应用顺序阀如图10－37所示。用在压力大小不同的管路上控制元件顺序动作。分直动式和先导式两种。与溢流阀所不同的是溢流阀的出油直接回油箱，而顺序阀的出油口接下一个动作元件。 直动型顺序阀 先导型顺序阀1－调节螺母2－调压弹簧3－锥阀4－主阀弹簧5－主阀芯 §10－3液压传动的应用（3）流量控制阀普通节流阀改变阀口的流通面积大小来改变流量，如自来水龙头的原理一样。有针阀式、偏心式和轴向三角槽式三种。如图10－39所示。 1．节流阀 2．调速阀1－减压阀阀芯2－节流阀阀芯3－溢流阀调速阀将节流阀和定差减压阀串连而成。采用调速阀保证进出口压力差值不变，使执行元件的运动速度不因负载的变化而变化。 §10－3液压传动的应用(4)液压辅助元件蓄能器过虑器油箱 §10－3液压传动的应用二、液压基本回路1．压力控制回路用于调节系统或局部压力大小。功用：使液压系统整体或某一部分的压力保持恒定或不超过某个数值。调压功能主要由溢流阀完成。采用溢流阀的调压回路 §10－3液压传动的应用二、液压基本回路如图10－42所示。通过溢流阀来调整压力大小，实现减压，卸荷、平衡、和保压回路。单级调压回路 2．减压回路功用：使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力。减压功能主要由减压阀完成。1－溢流阀2－减压阀3－单向阀采用减压阀的减压回路 3．增压回路功用：使系统中局部油路或个别执行元件的压力得到比主系统压力高得多的压力。采用增压液压缸的增压回路 4．卸荷回路功用：使液压泵驱动电动机不频繁启闭，让液压泵在接近零压的情况下运转，以减少功率损失和系统发热，延长泵和电动机的使用寿命。二位二通换向阀构成的卸荷回路三位四通换向阀构成的卸荷回路 §10－3液压传动的应用3．方向控制回路如图10－43所示。通过换向阀改变液体流动的方向，实现执行元件改变运动的方向。 §10－3液压传动的应用4．速度控制回路控制执行元件运动速度的回路，一般是采用改变进入执行元件的流量来实现的。速度控制回路调速回路速度换接回路定量泵的节流调速回路变量泵的容积调速回路容积节流复合调速回路进油节流调速回路回油节流调速回路旁路节流调速回路 进油节流调速回路节流阀装在液压缸进油路上，流入到液压缸的流量由节流阀通流截面积大小调节，液压泵输出的多余油液经溢流阀流回油箱1.由于泵的流量总是大于执行元件所需的流量2.溢流阀处于常开状态，泵的出口压力恒定。3.油缸进口处的压力随负载变化而变化。故液压缸的运动速度随外载荷而变化。这种回路效率低，油液容易发热，速度调节的稳定性差。不能承受负值载荷。 回油节流调速回路节流阀安装在液压缸的回油路上，调节油缸回油量以限制进油量来控制活塞的移动速度。液压缸的进口压力由溢流阀调定压力决定，与载荷无关。回油节流调速回路的主要优点是节流阀在回油路，因而产生较大的背压使运动比较平稳。故可以承受负值载荷，且动作平稳。当液压系统低速轻载工作时，能量损耗相当大，且损耗的能量又转化为热量使系统油温升高。因此，在高压大流量液压系统中很少使用。 旁路节流调速回路节流阀安装在分支油路中和液压缸并联。泵输出的油液分成两路，一路进入液压缸，另一路经节流阀流回油箱，回路中的溢流阀只起过载保护作用。在调速过程中，泵的出口压力基本等于负载压力，因而效率较高。存在的主要问题是节流口的流量受载荷变化影响大，速度稳定性最差。这种回路仅用于系统功率较大，速度较高，运动稳定性要求低，且调速范围较小的场合。 变量泵的容积调速回路 速度换装回路使不同速度相互转换的回路。液压缸差动连接速度换接回路短接流量阀速度换接回路串联调速阀速度换接回路并联调速阀速度换接回路 液压缸差动连接速度换接回路利用液压缸差动连接获得快速运动的回路。液压缸差动连接时，当相同流量进入液压缸时，其速度提高。图示用一个二位三通电磁换向阀来控制快慢速度的转换。 短接流量阀速度换接回路采用短接流量阀获得快慢速运动的回路。图示为二位二通电磁换向阀左位工作，回路回油节流，液压缸慢速向左运动。当二位二通电磁换向阀右位工作时（电磁铁通电），流量阀（调速阀）被短接，回油直接流回油箱，速度由慢速转换为快速。二位四通电磁换向阀用于实现液压缸运动方向的转换。 串联调速阀速度换接回路采用串联调速阀获得速度换接的回路。图示为二位二通电磁换向阀左位工作，液压泵输出的压力油经调速阀A后，通过二位二通电磁换向阀进入液压缸，液压缸工作速度由调速阀A调节；当二位二通电磁换向阀右位工作时（电磁铁通电），液压泵输出的压力油通过调速阀A，须再经调速阀B后进入液压缸，液压缸工作速度由调速阀B调节。 并联调速阀速度换接回路采用并联调速阀获得速度换接的回路。两工作进给速度分别由调速阀A和调速阀B调节。速度转换由二位三通电磁换向阀控制。 §10－3液压传动的应用例10－1自动车床的液压进给系统由压力控制回路、方向控制回路、速度控制回路、组成。分快进、工进、快退、卸荷四个阶段。 顺序动作控制回路实现系统中执行元件动作先后次序的回路。采用两个单向顺序阀的压力控制顺序动作回路