液气压传动的工作介质

液压传动的工作原理：以油液为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部压力传递动力。

液压传动所用的工作介质为液压油或其他合成液体。

气压传动所用的工作介质为空气。

在液压和气压传动中，工作压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。

活塞的运动的速度取决于进入液压缸的流量，而与流体压力大小无关。

液压与气压传动系统主要由几个部分组成：1、能源装置（把机械能转换成流体的压力能的装置）2、执行装置（把流体的压力能转换成机械能的装置）3、控制调节装置4、辅助装置5、传动介质矿物油型液压油的密度随温度的上升而有所减小，随压力的提高而稍有增加。

液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。

可压缩性：液体受压力作用而发生体积减小的特性。

液体的粘度随液体的压力和温度而变。

（压力增大时，粘度增大。

温度升高，粘度下降。

）（液压油）工作介质的选用原则：1、液压系统的工作条件2、液压系统的工作环境3、综合经济分析液体静止：指的是液体内部质点间没有相对运动，不呈现粘性而言，至于盛装液体的容器，不论它是静止的或是匀速、匀加速运动都没有关系。

压力的表示方法有两种，一种是以绝对真空作为基准所表示的压力，称为绝对压力。

另一种是以大气压力作为基准所表示的压力，称为相对压力。

大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压力。

真空度：液体中某点处的绝对压力小于大气压，这时在这个点上的绝对压力比大气压小的那部分数值在密封容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到各点静压传递原理或称帕斯卡原理。

把既无粘性又不可压缩的液体称为理想液体。

单位时间内通过某通流截面的液体的体积称为流量。

在流动的液体中，因某点处的压力低于空气分离压而产生气泡的现象，称为空穴现象。

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。

液压动力元件是把原动机输入的机械能转变成液压能输出的装置。

一、工作原理1、气压系统的工作原理是利用空气压缩机将电动机或其它原动机输出的机械能转变为空气的压力能，然后在控制元件的控制和辅助元件的配合下，通过执行元件把空气的压力能转变为机械能，从而完成直线或回转运动并对外作功。

二、气压传动系统的组成典型的气压传动系统，一般由以下四部分组成：1．发生装置它将原动机输出的机械能转变为空气的压力能。

其主要设备是空气压缩机。

2．控制元件是用来控制压缩空气的压力、流量和流动方向，以保证执行元件具有一定的输出力和速度并按设计的程序正常工作。

如压力阀、流量阀、方向阀等。

3．控制元件是将空气的压力能转变成为机械能的能量转换装置。

如气缸和气马达。

4．辅助元件是用于辅助保证空气系统正常工作的一些装置。

如过滤器、干燥器、空气过滤器、消声器和油雾器等。

三：图形符号四：气压传动的优缺特点优点 1. 以空气为工作介质，来源方便，用后排气处理简单，不污染环境。

2. 由于空气流动损失小，压缩空气可集中供气，远距离输送。

3. 与液压传动相比，启动动作迅速、反应快、维修简单、管路不易堵塞，且不存在介质变质、补充和更换等问题。

4. 工作环境适应性好，可安全可靠地应用于易燃易爆场所。

5. 气动装置结构简单、轻便、安装维护简单。

压力等级低，固使用安全。

6. 空气具有可压缩性，气动系统能够实现过载自动保护。

缺点 1.由于空气有可压缩性，所以气缸的动作速度易受负载影响。

2.工作压力较低（一般为0.4Mpa-1.0Mpa），因而气动系统输出力较小。

3.气动系统有较大的排气噪声。

4.工作介质空气本身没有润滑性，需另加装置进行给油润滑。

（如三联件中有加液压油）液压常见故障的处理气压常见故障及处理输出缓冲活塞、应更换润滑油，清洗换向阀方，故消声器太脏或被堵塞安全注意事项1、在拆卸液压阀之前要切断电源，并挂好检修牌，以免系统意外启动或使工具飞出。

2、在拆卸液压阀之前，要将阀的手柄向各个方向移动，以便将系统内的压力释放。

第1章 工作介质1.1 流体的物理性质1.1.1 流体的密度 流体密度的计算公式：V m =ρ ρ——流体的密度m ——流体的质量V ——流体的体积密度单位kg/m 3液体随温度变化，密度变化量较小，可忽略不计。

气体随温度变化，密度变化量很大，所以气体的密度计算公式： 1013.02732730p t ⨯+=ρρ ρ0——气体的基准状态下干空气的密度ρ0=1.293kg/m 3（温度为0℃，压强为1个大气压）p ——是绝对压力MPa1.1.2 流体的粘性1.粘性的定义粘性是施加于流体的应力和由此产生的变形速率以一定的关系联系起来的流体的一种宏观属性，表现为流体的内摩擦力。

dyd A F υμ= μ——比例常数，称为动力粘度。

/mju:/缪牛顿流体内摩擦定律：若τ表示内摩擦切应力，即单位面积上的内摩擦力，则有dyd A F υμτ==2.粘性的度量流体粘性的大小用粘度表示。

常用的粘度有动力粘度μ、运动粘度ν和相对粘度°E（1）动力粘度μ dyd υτμ= 物理意义：当速度梯度等于1时，接触流层间单位面积上的内摩擦力。

动力粘度的法定计量单位Pa ·s （帕·秒）（2）运动粘度v动力粘度μ和该流体密度ρ的比值称为运动粘度。

ρμ=v 运动粘度v 的单位为m 2/s 。

运动粘度无明确物理意义，但国际标准化组织规定统一采用运动粘度来表示流体粘度。

例如，某液压油牌号L-AN32，指该液压油在40℃时的运动粘度平均值为32mm 2/s ，或32×10-6m 2/s（3）相对粘度°E相对粘度是以相对于蒸馏水的粘性的大小来表示该液体的粘性的，又称条件粘度。

我国采用恩氏粘度。

恩氏粘度和运动粘度可利用下列的经验公式进行计算。

6tt 10)E 31.6-E 31.7(-⨯︒︒=v 3.粘度与温度的关系液体：随温度↑，粘度↓。

气体：影响不大。

油的粘度对温度变化的性质称为粘温特性。

第一章　绪 论概述液气压传动的工作原理和系统组成 液气压传动的应用与发展液气压传动的特点部分生产实际应用实例装机载推土机合收割机联自卸货车液机压机锻压注塑机工程机械液臂压履带驱动马达吊液装置车压部分生产实际应用实例部分生产实际应用实例抱罐车高架铁设设备部分生产实际应用实例高架作业车部分生产实际应用实例架桥设备堤坝闸门液气压技术在制造业的作用一部完整的机器传动构工作机构动机原机机械传动流体传动电气传动气压传动术液技2. 气压传动：以体工作介的流体。

气为质传动流体传动包括1. 液体：传动以液体工作介的流体。

为质传动 根据工作原理不同又可分：为 ① 液力：传动主要是利用液体的能冲工作机械，使之和行动击运转进能量，力式液，液力。

转换称为动压传动简称传动 ② 液：压传动利用液体的力能使行元件（油缸或油）的容压执马达积生化而做功，容式液，液。

发变称为积压传动简称压传动利用体的力能能量。

压缩气压来实现传递研究对象压为质以有流体工作介，利用各实现闭中能元件成所需的控制回路，在种组密容器转换传递术量、和控制的技。

一个奇迹的发生液压千斤顶的构成1—手柄3—排油单向阀5—油箱11—液压缸6、7、9、10—油管2—泵缸4—吸油单向阀8—截止阀12—重物液压千斤顶的工作过程液压千斤顶动力传递过程AW =aF =大活塞上的压力小活塞上的压力p aFA W ==FaA W =由原理，有静压传递则所以力的传递放大与！?液气压传动的能量转换和传递过程原机动机械能能源装置力能压行装置执机械能工作机构控制装置调节和助装置辅（）负载次能量！两转换工 作 原 理压气压传动液和的工作原理相似，静压传递都是基于“原理“，来两转换工作的。

通过次能量液压千斤顶的构成1—手柄3—排油单向阀5—油箱11—液压缸6、7、9、10—油管2—泵缸4—吸油单向阀8—截止阀12—重物力元件动行元件执控制调元件节助元件辅能源介质液气压传机动构液气压传动系统的组成液（）缸压气/马达油箱、器、油器等过滤雾液（）压气动阀液体、体气、空机泵气压缩各种泵、空气压缩机各种液压（气）缸/马达各种阀 研究对象种气压结构1.了解各液元件的，工作原理，工作性能和特点。

1-1什么是流体传动？除传动介质外，它由哪几部分组成？各部分的主要作用是什么？答：以流体为工作介质，在密闭容器中实现各种机械的能量转换、传递和自动控制的技术称为流体传动。

动力元件——将原动机的机械能转换为执行机构所需要的流体液压能。

包括液压泵、空压机。

执行元件——将由动力元件输入的流体液压能转换为负载所需的新的机械能。

包括液压气动缸和液压气动马达。

控制元件——对系统中流体的压力、流量或流动方向进行控制或调节。

包括压力阀、流量阀和方向阀等。

辅助元件——流体传动系统中的各种辅助装置。

如油箱、过滤器、油雾器等。

1-2液压系统中的压力取决于什么？执行元件的运动速度取决于什么？液压传动是通过液体静压力还是液体动压力实现传动的？答：液压系统中的压力取决于外负载的大小，与流量无关。

执行元件的运动速度取决于流量Q，与压力无关。

液压传动是通过液体静压力实现传动的。

第二章2-3 液压油液的黏度有几种表示方法？它们各用什么符号表示?它们又各用什么答：（1）动力黏度（绝对黏度）：用μ表示，国际单位为：Pa •s （帕•秒）；工程单位：P （泊）或cP （厘泊）。

（2）运动黏度： 用ν表示，法定单位为sm 2，工程制的单位为St （沲,scm2），cSt （厘沲）。

（3）相对黏度：中国、德国、前苏联等用恩氏黏度ºE ，美国采用赛氏黏度SSU ，英国采用雷氏黏度R ，单位均为秒。

2-11如题2-11图所示为串联液压缸，大、小活塞直径分别为D 2=125mm,D 1=75mm;大、小活塞杆直径分别为d 2=40mm,d 1=20mm ，若流量q=25L/min 。

求v 1、v 2、q 1、q 2各为多少？ 解： 由题意 41πD 211ν =q ∴ 1ν=4q/π D 21=0.094m/s又 ∵q=41πD 222ν ∴2ν=0.034m/sq 1=41π(D 21-d 21)1ν=3.86x104-m 3/s=23.16L/min q 2=41π(D 22-d 22)2ν=3.74 x104-m 3/s=22.44 L/min2-13求题2-13图所示液压泵的吸油高度H 。

第一章1-1什么是流体传动？除传动介质外，它由哪几部分组成?各部分的主要作用是什么？答：以流体为工作介质，在密闭容器中实现各种机械的能量转换、传递和自动控制的技术称为流体传动.动力元件—-将原动机的机械能转换为执行机构所需要的流体液压能。

包括液压泵、空压机。

执行元件——将由动力元件输入的流体液压能转换为负载所需的新的机械能。

包括液压气动缸和液压气动马达.控制元件-—对系统中流体的压力、流量或流动方向进行控制或调节。

包括压力阀、流量阀和方向阀等。

1-2辅助元件-—流体传动系统中的各种辅助装置。

如油箱、过滤器、油雾器等。

1-3液压系统中的压力取决于什么？执行元件的运动速度取决于什么？液压传动是通过液体静压力还是液体动压力实现传动的?答：液压系统中的压力取决于外负载的大小，与流量无关.执行元件的运动速度取决于流量Q ，与压力无关.液压传动是通过液体静压力实现传动的。

第二章2-3液压油液的黏度有几种表示方法?它们各用什么符号表示？它们又各用什么单位？答:(1)动力黏度（绝对黏度）：用μ表示，国际单位为：Pa •s （帕•秒）；工程单位：P （泊）或cP(厘泊）.（2）运动黏度：用ν表示，法定单位为sm 2，工程制的单位为St （沲，scm 2)，cSt （厘沲)。

(3）相对黏度：中国、德国、前苏联等用恩氏黏度ºE,美国采用赛氏黏度SSU ，英国采用雷氏黏度R ，单位均为秒。

2—11如题2-11图所示为串联液压缸,大、小活塞直径分别为D 2=125mm,D 1=75mm;大、小活塞杆直径分别为d 2=40mm,d 1=20mm ，若流量q=25L/min 。

求v 1、v 2、q 1、q 2各为多少？解：由题意41πD 211ν=q ∴1ν=4q/πD 21=0.094m/s又∵q=41πD 222ν∴2ν=0。

034m/sq 1=41π（D 21-d 21）1ν=3。

86x104-m 3/s=23。

第一章 液压与气压传动基础知识液压油是传递动力和运动的工作介质，它还起到润滑、冷却和防锈的作用。

因此，了解油液的基本性质和主要力学规律，正确理解液压传动原理与规律，对于正确使用液压系统都是非常必要的。

第一节 液压传动工作介质一、液压油的性质反应液压油性质的主要参数有粘度、密度、粘温特性等。

液压油的基本性质可由有关资料中查到。

例如，矿物油在15℃时的密度为900Kg/m 3；体积膨胀系数（6.3~7.8）×10-4K -1和比热容（1.7~2.1）×103J/（k g ·K ）等等。

1、 粘性 液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力会阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，这一特性称为液体的粘性，它是液体重要的物理性质，也是选择液压油的主要依据。

由于粘性表现为一种内摩擦力阻止分子间的相对运动，因此各液压层间液体的运动速度是不相等的，这可以用图2-1示意图来表示。

若两平行平板间充满液体，下平板固定，而上平板以u 0速度向右平动，由于液体的粘性作用，粘连于下平板的液体层速度为零，粘连于上平板的液体层速度为u 0。

而由于粘性作用，中间各层液体速度则从上到下按递减规律，呈线性分布。

实验测定指出，液体流动时相邻液层间的 内摩擦力F 与液层接触面积A 、液层间相对运 动的速度S 梯度d u /d y 成正比F=µ Adydu（2-1）式中 µ——比例常数。

又称为粘性系数或动力粘度。

若以τ表示内摩擦切应力，即液层间在单位面积上的内摩擦力,则τ=A F =µdydu（2-2） 这就是牛顿液体内摩擦定律。

２、粘度 液体粘性的大小用粘度来表示，常用的粘度有三种：即动力粘度、运动粘度、和相对粘度。

（1） 动力粘度 流体粘性的内摩擦系数或绝对粘度，用μ表示。

即dudyτμ= （2-3）３、粘度与压力的关系 压力对液压油的粘度有一定影响。

液体所受的压力增加时，其分子间的距离将减小，于是内聚力增加，粘度也略随之增大，液体的粘度与压力的关系公式 νp =ν(1+0.003p ) （2-8）式中 νp ——压力为p 时液体的运动粘度；ν——压力为一个大气压时液体的运动粘度； p 液体所受的压力。

【1】液压传动是以液体作为工作介质，利用液体的压力能来进行能量传递的传动方式。

【2】液压传动系统的组成：1，动力元件，将输入的机械能转换为油液的压力能。

2，执行元件，将油液的压力能转换为机械能。

3，控制元件，在液压系统中各种阀用来控制和调节个部分液体的压力，流量和方向，以满足及其的工作要求，完成一定的工作循环。

4，辅助元件，它们有储油用的油箱，过滤油液中杂质的滤油器，油管及管接头，密封件，冷却器和蓄能器等。

5，工作介质，即传动油液，通常采用液压油。

【3】液压传动的2个重要准则：1，液压传动中工作压力取决于外负载。

2，活塞的运动速度只取决于输入流量的大小，而与外负载无关。

【4】液压传动的优点：1，在相同输出功率的情况下，液压传动装置的重量轻，结构紧凑，惯性小。

2，能方便地再很大范围内实现无级调速。

3，操纵方便，易于控制。

4，液压传动工作安全性好，易于实现过载保护，系统发生的热量容易散发。

5，富裕的刚性。

6，负载保压容易。

7，很容易实现直线运动。

8，液压元件易于实现系列化，标准化和通用化，便于设计，制造，维修和推广使用。

液压传动的缺点：1，动力损失较大。

2，介质动力油对污染很敏感。

3，介质动力油性质敏感。

4，污染环境。

5，有系统破裂的危险性。

6，液压传动不能保证严格的传动比。

7，造价高。

8，使用和维修技术要求较高，出现故障时不易找出原因。

【1】液压冲击：液压系统中的流动油液突然变速活换向时，造成压力在某一瞬间急剧升高，产生一个油压峰值，并形成压力传播于充满油液管路的现象。

【2】气穴现象：在流动液体中，因某点处得压力降低而产生气泡，使系统系统中原来连续的油液变成不连续的状态，从而使液压装置产生噪声和振动使金属表面受到腐蚀的现象称气穴现象。

【1】液压泵的基本工作条件：1，它必须构成密封容积，并且这个密封容积只在不断地变化中能完成吸油和压油过程 2，在密封容积增大的吸油过程中油箱必须与大气相通，这样液压泵在大气压力的作用下降油液吸入泵内，这是液压泵的吸油条件。

1液压与气压传动的工作介质液压与气压传动是以流体(液压液或压缩空气)作为工作介质对能量进行传递和控制的一种传动形式。

工作介质在传动及控制中起传递能量和信号的作用。

流体传动及控制(包括液压与气动)，它在工作、性能特点上和机械、电气传动之间的差异主要取决于载体的不同，前者采用工作介质。

液压与气压传动系统，特别是液压传动系统能否可靠、有效地工作，在很大程度上取决于系统中所使用的工作介质。

因此，掌握液压与气动技术之前，必须先对其工作介质有一清晰的了解。

1.1 液压传动的工作介质1.1.1 液压传动工作介质的基本要求和种类在液压系统中，工作介质传递动力和信号。

同时，它还起到润滑、冷却和防锈的作用。

液压系统能否可靠、有效地工作，在很大程度上取决于系统中所用的工作介质。

工作介质应当具备的性质如下：①可压缩性可压缩性尽可能小，响应性好。

②粘性温度及压力对粘度影响小，具有适当的粘度，粘温特性好。

③润滑性能对液压元件滑动部位充分润滑。

④安定性不因热、氧化或水解而变质，剪切稳定性好，使用寿命长。

⑤防锈和抗腐蚀性对铁及非铁金属的锈蚀性小。

⑥抗泡沫性介质中的气泡容易逸出并消除。

⑦抗乳化性除含水液压液外的油液，油水分离要容易。

⑧阻燃性燃点高，挥发性小，最好具有阻燃性。

⑨洁净性质地要纯净、尽可能不含污染物，当污染物从外部侵入时能迅速分离。

⑩相容性对金属、密封件、橡胶软管、涂料等有良好的相容性。

⑪其它无毒性和臭味；比热容和热导率要大；体胀系数要小等。

能够同时满足上述各项要求的理想的工作介质是不存在的。

液压系统中使用的工作介质按国际标准组织(ISO)的分类如表1.1所示。

目前大多数液压设备采用的是石油级液压油液。

矿物油型液压油是以机械油为基料，为了改善液压油液的性能，往往在油液中加入各种各样的添加剂。

添加剂有两类：一类是用以改善油液物理性能的，如增粘剂、抗泡剂、抗磨剂等；另一类是用以改善油液化学性能的，如抗氧化剂、防腐剂、防锈剂等。

气压传动与控制的工作介质是压缩空气，压缩空气是空气压缩机吸入的大气经压缩而产生的。

空气的性质和压缩空气质量对气动系统工作的可靠性和稳定性影响极大，空气的性质主要包括空气的物理性质、空气的热力学性质及压缩空气的流动特性等，压缩空气质量是指杂质的含量。

下面介绍空气的物理性质和气源的净化处理。

2. 1空气的物理性质2.1.1空气的组成在空气的组成中，氮和氧是比例最大的两种气体，其次是氩和二氧化碳，还包括氖、氦、氟、氙等其他气体以及水蒸气和沙土等细小颗粒。

组成成分的比例与空气所处的状态和位置有关，例如位于地表的空气和高空的空气有差别，但在距离地表20km以内，其组成可以看成均一不变。

表2-1列出了在基准状态（0C, 0.1013MPa,相对湿度为0）时地表附近的干空气的组成。

在空气有污染的情况下。

其中还含有二氧化硫、亚硝酸、碳氢化合物等物质。

一般因为空气的纵成中比例最大的氮气具有稳定性，不会自燃。

所以.空气作为工作介质在易燃、易爆场所。

但利用空气作为介质时必须了解当地空气的实际组成成分。

根据空气中是否含有水蒸气成分，可以将空气分为干空气和湿空气。

其中，完全不含有水蒸气的空气称为干空气，气压传动中以干空气作为工作介质。

含有水蒸气的空气称为湿空气，湿空气中含有的水蒸气越多，则湿空气越潮湿。

在一定的温度和压力条件下，如果湿空气中含有的水蒸气达到最大值，湿空气称为泡和湿气。

2.1.2 空气的密度和比容（1）空气的密度单位体积空气的质量及重量，分别称为空气的密度及重度，气体密度与气体压力和温度有关，压力增加，密度增加；而温度上升，密度减少。

在基准状态下，干空气的密度为1.293kg/m 3，在任意温度、压力下的干空气的密度由式（2-1〕给出：X10-3 p =3.484T （2-1）式中p ――干空气的密度，kg/m3;p --- 空气绝对压力，Pa;T――空气的绝对温度，K。

对于湿空气的密度，可用式（2-2）计算：”379怦GT湿空气的密度，kg/m3;式中-一空气的相对温度，%;P b ――温度为t时饱和空气中水蒸气的分压力，Pa。