第1章1液壓與氣壓傳動(dòng)的基本概況目錄1.11.21.31.4液壓與氣壓傳動(dòng)的研究對(duì)象液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.5液壓與氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用及發(fā)展1.1液壓與氣壓傳動(dòng)的研究對(duì)象液壓與氣壓傳動(dòng)是研究以有壓流體為傳動(dòng)介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械傳動(dòng)和控制的學(xué)科，主要是利用流體的壓力能來(lái)進(jìn)行能量傳遞和控制的傳動(dòng)方式，因而它們實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)和控制的方法基本相同，都是利用各種元件組成具有所需功能的基本回路，再由若干基本回路有機(jī)組合成傳動(dòng)和控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和控制。1.1液壓與氣壓傳動(dòng)的研究對(duì)象液壓傳動(dòng)所用的介質(zhì)是液體（主要是礦物油），氣壓傳動(dòng)所用的介質(zhì)是空氣。特點(diǎn)：液壓傳動(dòng)傳遞動(dòng)力大，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，但液體黏性較大，流動(dòng)過(guò)程中阻力損失大，因而不宜用于遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)和控制；氣壓傳動(dòng)由于空氣的可壓縮性大，工作壓力低，故傳遞動(dòng)力較小，運(yùn)動(dòng)也不夠平穩(wěn)，但空氣黏性小，流動(dòng)過(guò)程中阻力小，速度快，反應(yīng)靈敏，且組成系統(tǒng)的成本較低，因而能用于較遠(yuǎn)距離的傳動(dòng)和控制。1.2液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理以一驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)為例介紹工作原理：液壓泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，從油箱中吸油，油液經(jīng)過(guò)濾器進(jìn)入液壓泵的吸油腔，當(dāng)它從液壓泵中輸出進(jìn)入壓力油路后，在圖1-1（a）所示狀態(tài)下，通過(guò)換向閥5、節(jié)流閥、換向閥7進(jìn)入液壓缸左腔，此時(shí)液壓缸右腔的油液經(jīng)換向閥7和回油管排回油箱，液壓缸中的活塞推動(dòng)工作臺(tái)向右移動(dòng)。圖1-1機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理1—油箱；2—過(guò)濾器；3—液壓泵；4—溢流閥；5、7—換向閥；6—節(jié)流閥；8—活塞；9—液壓缸；10—工作臺(tái)1.2液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理若將換向閥7的手柄移動(dòng)成圖1-1（b）所示的狀態(tài)，則經(jīng)節(jié)流閥的壓力油將由換向閥7進(jìn)入液壓缸的右腔，此時(shí)液壓缸左腔的油經(jīng)換向閥7和回油管排回油箱，液壓缸中的活塞將推動(dòng)工作臺(tái)向左移動(dòng)。因而換向閥7的主要功用就是控制液壓缸及工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)方向；系統(tǒng)中換向閥5若處于圖1-1（c）的位置，則液壓泵輸出的壓力油將經(jīng)換向閥5直接回油箱，系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)，則液壓油不能進(jìn)入液壓缸，所以換向閥5又稱為開(kāi)停閥。1.2液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理工作臺(tái)的移動(dòng)速度是通過(guò)節(jié)流閥來(lái)調(diào)節(jié)的，當(dāng)節(jié)流閥的開(kāi)口大時(shí)，進(jìn)入液壓缸的油液流量就大，工作臺(tái)移動(dòng)速度就快；反之，工作臺(tái)移動(dòng)速度將減小。因而節(jié)流閥的主要功用是控制油液進(jìn)入液壓缸的流量，從而控制液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度。液壓缸推動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)時(shí)必須有一定的油液壓力，所以在圖示系統(tǒng)中液壓泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的，因而溢流閥在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的主要功用是控制系統(tǒng)的工作。1.2液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理液壓傳動(dòng)的基本特征是：以液體為工作介質(zhì)，依靠處于密封工作容積內(nèi)的液體壓力能來(lái)傳遞能量；壓力的高低取決于負(fù)載；負(fù)載速度的大小取決于液體進(jìn)入液壓缸的流量；壓力和流量是液壓傳動(dòng)中最基本、最重要的兩個(gè)參數(shù)。液壓與氣壓傳動(dòng)是利用流體的壓力能進(jìn)行能量傳遞和控制的傳動(dòng)方式，液壓與氣壓傳動(dòng)的過(guò)程是將機(jī)械能進(jìn)行轉(zhuǎn)換和傳遞的過(guò)程。1.3液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成（5）傳動(dòng)介質(zhì)（4）輔助裝置（3）控制調(diào)節(jié)裝置（2）執(zhí)行裝置（1）動(dòng)力裝置（能源裝置）圖1-1所示的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理圖是半結(jié)構(gòu)的，它直觀性強(qiáng)，容易理解，但難于繪制。在實(shí)際工作中，除少數(shù)特殊情況外，一般都采用《流體傳動(dòng)系統(tǒng)及元件圖形符號(hào)和回路圖第1部分：用于常規(guī)用途和數(shù)據(jù)處理的圖形符號(hào)》（GB/T786.1—2009）所規(guī)定的液壓與氣動(dòng)圖形符號(hào)（參看附錄A）來(lái)繪制，如圖1-2所示。圖形符號(hào)只表示元件的功能，而不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)。使用圖形符號(hào)既便于繪制，又可使液壓傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)單明了。1.3液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成圖1-2用圖形符號(hào)表示的機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理1—油箱；2—過(guò)濾器；3—液壓泵；4—溢流閥；5、7—換向閥；6—節(jié)流閥;8—活塞；9—液壓缸；10—工作臺(tái)（1）根據(jù)需要可方便、靈活地布置其各種元件。（2）操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速。（3）容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。（4）可實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)。（5）其各種元件易于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，便于系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造。（6）可以減少振動(dòng)與沖擊，能高速起動(dòng)、制動(dòng)和換向。（7）很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。1.4液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.共同的優(yōu)點(diǎn)（1）由于傳動(dòng)介質(zhì)易泄漏和流體的可壓縮性，因而無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比，氣動(dòng)尤為顯著。（2）系統(tǒng)傳動(dòng)效率不高。（3）元件制造精度高，液壓元件尤為如此，系統(tǒng)故障不易診斷排除。1.4液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)2.共同的缺點(diǎn)（1）同樣功率時(shí)，液壓系統(tǒng)質(zhì)量小，結(jié)構(gòu)緊湊。同樣體積下，液壓系統(tǒng)能產(chǎn)生更大的動(dòng)力。（2）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)且反應(yīng)快，但液壓傳動(dòng)有油液污染；液體流動(dòng)能量損失大，不能遠(yuǎn)程傳輸；對(duì)溫度變化較敏感等。1.4液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)3.液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)（1）空氣取自大氣，排向大氣，無(wú)成本費(fèi)用，無(wú)污染。（2）氣體流動(dòng)阻力損失遠(yuǎn)小于液體，流速快，反應(yīng)靈敏，可以遠(yuǎn)程傳輸和控制。（3）可用于食品、醫(yī)藥、無(wú)線電元器件制造業(yè)和其他有特殊要求的工況（如強(qiáng)振動(dòng)、強(qiáng)沖擊、強(qiáng)腐蝕和強(qiáng)輻射等）。（4）氣壓傳動(dòng)壓力低、輸出力小、運(yùn)動(dòng)不夠平穩(wěn)。1.4液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)4.氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.5液壓與氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用及發(fā)展隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入液壓、氣動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域，液壓、氣動(dòng)技術(shù)更得以蓬勃發(fā)展。當(dāng)前液壓技術(shù)正向高壓、高速、高效、大功率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。同時(shí)，新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試（CAT）、計(jì)算機(jī)直接控制（CDC）、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)、可靠性技術(shù)，以及污染控制技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓傳動(dòng)及控制技術(shù)發(fā)展和研究的方向。隨著工業(yè)的發(fā)展，氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域已從汽車、采礦、鋼鐵、機(jī)械工業(yè)等行業(yè)，迅速擴(kuò)展到化工、輕工、食品、軍事工業(yè)等各行各業(yè)。1.5液壓與氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用及發(fā)展氣動(dòng)技術(shù)已發(fā)展成包含傳動(dòng)、控制與檢測(cè)在內(nèi)的自動(dòng)化技術(shù)。由于工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，氣動(dòng)控制技術(shù)以提高系統(tǒng)可靠性、降低總成本為目標(biāo)，研究和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)控制技術(shù)和機(jī)、電、液、氣綜合技術(shù)。顯然，氣動(dòng)元件當(dāng)前發(fā)展的特點(diǎn)和研究方向主要是節(jié)能化、小型化、輕量化、位置控制的高精度化，以及與電子學(xué)相結(jié)合的綜合控制化。1.5液壓與氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用及發(fā)展液壓與氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的歷史階段。它們已經(jīng)成為全球性的工業(yè)，其生產(chǎn)與銷售是國(guó)際性的。世界上最大的液壓