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緒 論

一、液壓與氣壓傳動的研究對象

液壓與氣壓傳動是以有壓流體(壓力油或壓縮空氣)為工作介質，來實現各種機械的傳動和自動控制的傳動形式。

液壓傳動傳遞動力大，運動平穩，但由於液體粘性大，在流動過程中阻力損失大，因而不宜作遠距離傳動和控制；而氣壓傳動由於空氣的可壓縮性大，且工作壓力低(通常在1.0MPa以下)，所以傳遞動力不大，運動也不如液壓傳動平穩，但空氣粘性小，傳遞過程中阻力小、速度快、反應靈敏，因而氣壓傳動能用於遠距離的傳動和控制。

二、液壓與氣壓傳動的工作原理

1.力比例關係

式中 A1、A2分別為小活塞和大活塞的作用面積；

F1為槓桿手柄作用在小活塞上的力。

在液壓和氣壓傳動中工作壓力取決於負載，而與流入的流體多少無關。

2.運動關係

式中 h1、h2分別為小活塞和大活塞的位移。

從式(O-2)可知，兩活塞的位移和兩活塞的面積成反比。

將A1h1=A2h2兩端同除以活塞移動的時間t得：

從式(0-3)可以看出，活塞的運動速度和活塞的作用面積成反比。

如果已知進入缸體的流量q，則活塞的運動速度為：

從式(O-5)可得到另一個重要的基本概念，即活塞的運動速度取決於進入液壓(氣壓)缸(馬達)的流量，而與流體壓力大小無關。

3.功率關係

由式(O-1)和式(0-3)可得：

由式(O-7)可以看出，液壓與氣壓傳動中的功率P可以用壓力p和流量q的乘積來表示，壓力p和流量q是流體傳動中最基本、最重要的兩個參數，它們相當於機械傳動中的力和速度，它們的乘積即為功率。

三、液壓與氣壓傳動系統的組成

(1)能源裝置

把機械能轉換成流體的壓力能的裝置，一般最常見的是液壓泵或空氣壓縮機。

(2)執行裝置

把流體的壓力能轉換成機械能的裝置，一般指作直線運動的液(氣)壓缸、作迴轉運動的液(氣)壓馬達等。

(3)控制調節裝置

對液(氣)壓系統中流體的壓力、流量和流動方向進行控制和調節的裝置。例如溢流閥、節流閥、換向閥等。這些元件的不同組合成了能完成不同功能的液(氣)壓系統。

(4)輔助裝置

指除以上三種以外的其它裝置，如油箱、過濾器、分水濾氣器、油霧器、蓄能器等，它們對保證液(氣)壓系統可靠和穩定地工作有重大作用。

(5)傳動介質

傳遞能量的流體，即液壓油或壓縮空氣。

四、液壓與氣壓傳動的優缺點

1.拖動能力

(1)功率－質量比大

(2)力－質量比

2.控制方式性能

氣壓傳動與液壓傳動相比，有如下優點：

(1)空氣可以從大氣中取之不竭，無介質費用和供應上的困難，將用越的氣體排入大氣，處理方便。洩漏不會嚴重影響工作，不會汙染環境。

(2)空氣的粘性很小，在管路中的阻力損失遠遠小於液壓傳動系統，宜於遠程傳輸及控制。

(3)工作壓力低，元件的材料和製造精度低。

(4)維護簡單，使用安全，無油的氣動控制系統特別適用於無線電元器件的生產過程，也適用於食品及醫藥的生產過程。

(5)氣動元件可以根據不同場合，採用相應材料，使元件能夠在惡劣的環境(強振動、強衝擊、強腐蝕和強輻射等)下進行正常工作。

​氣壓傳動與電氣、液壓傳動相比有以下缺點：

(1)氣壓傳動裝置的信號傳遞速度限制在聲速(約340m／s)範圍內，所以它的工作頻率和響應速度遠不如電子裝置，並且信號要產生較大的失真和延滯，也不便於構成較複雜的迴路，但這個缺點對工業生產過程不會造成困難。

(2)空氣的壓縮性遠大於液壓油的壓縮性，因此在動作的響應能力、工作速度的平穩性方面不如液壓傳動。

(3)氣壓傳動系統出力較小，且傳動效率低。

五、液壓與氣壓傳動的應用及發展

表0-1 液壓與氣壓傳動在各類機械中的應用

第一章液壓傳動基礎知識

一、液壓傳動工作介質的性質

1.密度

單位體積液體的質量稱為液體的密度。體積為V，質量為m的液體的密度ρ為：

表1—1 常用工作介質的密度 (kg／m2)

3.其它性質

二、對液壓傳動工作介質的要求

1)合適的粘度， =(15～68)×10-6m2／s，較好的粘溫特性。

2)潤滑性能好。

3)質地純淨，雜質少。

4)對金屬和密封件有良好的相容性。

5)對熱、氧化、水解和剪切都有良好的穩定性。

6)抗泡沫好，抗乳化性好，腐蝕性小，防鏽性好。

7)體積膨脹係數小，比熱容大。

8)流動點和凝固點低，閃點(明火能使油麵上油蒸氣閃燃，但油本身不燃燒時的溫度)和燃點高。

9)對人體無害，成本低。

三、工作介質的分類和選用

1.分類

2.工作介質的選用原則

(1)液壓系統的工作條件

(2)液壓系統的工作環境

(3)綜合經濟分析

四、液壓系統的汙染控制

1.汙染的根源

2.汙染引起的危害

3.汙染的測定

4.汙染度的等級

5.工作介質的汙染控制

為了減少工作介質的汙染，應採取如下一些措施：

(1)對元件和系統進行清洗；

(2)防止汙染物從外界侵入；

(3)在液壓系統合適部位設置合適的過濾器；

(4)控制工作介質的溫度；

(5)定期檢查和更換工作介質。

液體靜力學主要是討論液體靜止時的平衡規律以及這些規律的應用。

一、液體靜壓力及其特性

1)液體靜壓力的方向總是作用面的內法線方向。

據各密封工作容積在轉子旋轉一週吸、排油液次數的不同，葉片泵分為兩類，即完成一次吸、排油液的單作用葉。片泵和完成兩次吸、排油液的雙作用葉片泵。

一、液壓泵的工作原理及特點

1.液壓泵的工作原理

2.液壓泵的特點

(1)具有若干個密封且又可以週期性變化的空間；

(2)油箱內液體的絕對壓力必須恆等於或大於大氣壓力；

(3)具有相應的配流機構。

液壓泵按其在單位時間內所能輸出的油液的體積是否可調節而分為定量泵和變量泵兩類；按結構形式可分為齒輪式、葉片式和柱塞式三大類。

一、外齧合齒輪泵

(一)外齧合齒輪泵的工作原理

一、單作用葉片泵

1.單作用葉片泵的工作原理

二、雙作用葉片泵

(一)雙作用葉片泵的工作原理

柱塞泵是靠柱塞在缸體中作往復運動造成密封容積的變化來實現吸油與壓油的液壓泵。

柱塞泵按柱塞的排列和運動方向不同，可分為徑向柱塞泵和軸向柱塞泵兩大類。

一、徑向柱塞泵

二、軸向柱塞泵

(一)軸向柱塞泵的工作原理

(二)軸向柱塞泵的結構特點

1.典型結構

2.變量機構

(1)手動變量機構

(2)伺服變量機構

二、液壓馬達的工作原理

1.葉片式液壓馬達

2.徑向柱塞式液壓馬達

一、液壓缸的分類

液壓缸按其結構形式，可以分為：

（一）活塞缸

1.雙杆式活塞缸（如圖3－3）

2.單杆式活塞缸

如果向單杆活塞缸的左右兩腔同時通壓力油，如圖3-5所示，即所謂的差動連接，作差動連接的單出杆液壓缸稱為差動液壓缸。

（二）柱塞缸

（三）擺動缸

(四)其它液壓缸

二、液壓缸的典型結構和組成

(一)液壓缸的典型結構舉例

(二)液壓缸的組成

1.缸筒與缸蓋

2.活塞和活塞桿

5.排氣裝置

未完待續

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