液压与气压传动系统认识心得
液压与气压传动系统认识心得
0940202207戴坤
学习心得
在学完本课程后，我能够正确选择和使用液压气动元件。掌握液压系统、气动系统的设计方法。能够分析和评价现有液压、气动系统。能够正确设计液压系统，选择液压元件。
回想每一阶段的学习总有不同的收获与体会。在学习绪论的时候张礼华老师从机器的组成为起点，介绍机械传动、电传动、流体传动、控制的原理与特点，通过比较介绍流体传动与控制的优缺点，系统组成流体传动与控制技术的发展历史，目前的应用状况以及传动技术的最新发展，使我们了解流体传动与控制的地位、原理、结构以及特点，以及流体传动的应用与发展历史，并介绍本课程的学习方法，使我们大家对本课程的学习产生了浓厚的兴趣。在第二章流体力学基础的学习中，老师介绍了流体的特性，流体静力学、流体动力学伯努利方程等专业知识，帮助我们掌握学习流体传动与控制技术所需的流体力学基础。第三章我们主要学习了液压传动系统中的动力元件，第四章则是介绍液压系统的执行元件各种缸的结构、特点与使用方法，缸的推力、速度的计算；缸的各部分结构设计要点，各种缸的最新发展方向。让我掌握了各种形式的液压缸的设计计算方法，各种缸的典型结构与应用。随后的第五章老师则介绍了压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀的原理、结构与使用方法，在此基础上，介绍电液比例阀、伺服阀以及电液伺服阀的原理、特点、结构以及特性。介绍液压控制阀技术的最新发展。而后的学习更是给我们的认识打开了另一扇门。本课程是一门实践性很强应用技术课程，内容涵盖了液压传动、气压传动、液压控制系统等内容。要在较短的学时内完成学习，这要求我们在有限的学时内，全面地、高质量地完成课程的学习任务。此课程的理论较少，应用例很多，在老师结合工程应用实例讲解中，我们得到了更加深刻的学习。对于新技术也了解了原技术的存在问题，并提出解决的方案，激发了我们分析问题、解决问题的兴趣，发展了我们创新思维。
液压系统认识
液压就是通过液压油（具体根据实际情况定）来传递压力的装置。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。液压由于其传动力量大，易于传递及配置，在工业、民用行业应用广泛。液压系统的执行元件液压缸和液压马达的作用是将液体的压力能转换为机械能，而获得需要的直线往复运动或回转运动。
一、液压系统结构
液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。
液压动力部分采用回路图方式表示，以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件；液压控制部分含有各种控制阀，其用于控制工作油液的流量、压力和方向；执行部分含有液压缸或液压马达，其可按实际要求来选择。液压动力部分主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成：
1、动力元件：（油泵）动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。
2、执行元件：（油缸、液压马达）它的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。
3、控制元件：在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。
4、辅助元件：除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等，它们同样十分重要。
5、工作介质：工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。二、基本回路
由有关液压元件组成，用来完成特定功能的典型油路。任何一个液压传动系统都是由几个基本回路组成的，每一基本回路都具有一定的控制功能。几个基本回路组合在一起，可按一定要求对执行元件的运动方向、工作压力和运动速度进行控制。根据控制功能不同，基本回路分为压力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。三、压力控制回路
用压力控制阀(见液压控制阀)来控制整个系统或局部范围压力的回路。根据功能不同，压力控制回路又可分为调压、变压、卸压和稳压4种回路。
(1)调压回路：这种回路用溢流阀来调定液压源的最高恒定压力，溢流阀就起这一作用。当压力大於溢流阀的设定压力时，溢流阀开口就加大，以降低液压泵的输出压力，维持系统压力基本恒定。
(2)变压回路：用以改变系统局部范围的压力，如在回路上接一个减压阀则可使减压阀以后的压力降低；接一个升压器，则可使升压器以后的压力高於液压源压力。
(3)卸压回路：在系统不要压力或只要低压时，通过卸压回路使系统压力降为零压或低压。
(4)稳压回路：用以减小或吸收系统中局部范围内产生的压力波动，保持系统压力稳定，例如在回路中采用蓄能器。四、速度控制回路通过控制介质的流量来控制执行元件运动速度的回路。按功能不同分为调速回路和同步回路。
(1)调速回路：用来控制单个执行元件的运动速度，可以用节流阀或调速阀来控制流量，如图简单磨床的液压传动系统原理图中的节流阀就起这一作用。节流阀控制液压泵进入液压缸的流量(多余流量通过溢流阀流回油箱)，从而控制液压缸的运动速度，这种形式称为节流调速。也可用改变液压泵输出流量来调速，称为容积调速。
(2)同步回路：控制两个或两个以上执行元件同步运行的回路，例如采用把两个执行元件刚性连接的方法，以保证同步；用节流阀或调速阀分别调节两个执行元件的流量使之相等，以保证同步；把液压缸的管路串联，以保证进入两液压缸的流量相同，从而使两液压缸同步。
方向控制回路
控制液压介质流动方向的回路。用方向控制阀控制单个执行元件的运动方向，使之能正反方向运动或停止的回路，称为换向回路，图简单磨床的液压传动系统原理图中的换向阀即起这一作用。在执行元件停止时，防止因载荷等外因引起泄漏导致执行元件移动的回路，称为锁紧回路。五、液压传动的优缺点1、液压传动的优点
（1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速；
（3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；
（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；（5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；
（6）操纵控制简便，自动化程度高；（7）容易实现过载保护。2、液压传动的缺点
（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；（2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；
（3）液压传动出故障时不易找出原因，使用和维修要求有较高的技术水平；
（4）由于流体流动的阻力和泄露较大，所以效率较低。如果处理不当，泄露不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故；（5）由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的传动比。六、三大顽疾
1、发热由于传力介质（液压油）在流动过程中存在各部位流速的不同，导致液体内部存在一定的内摩擦，同时液体和管路内壁之间也存在摩擦，这些都是导致液压油温度升高的原因。温度升高将导致内外泄漏增大，降低其机械效率。同时由于较高的温度，液压油会发生膨胀，导致压缩性增大，使控制动作无法很好的传递。解决办法：发热是液压系统的固有特征，无法根除只能尽量减轻。使用质量好的液压油、液压管路的布置中应尽量避免弯头的出现、使用高质量的管路以及管接头、液压阀等。
2、振动液压系统的振动也是其痼疾之一。由于液压油在管路中的高速流动而产生的冲击以及控制阀打开关闭过程中产生的冲击都是系统发生振动的原因。强的振动会导致系统控制动作发生错误，也会使系统中一些较为精密的仪器发生错误，导致系统故障。解决办法：液压管路应尽量固定，避免出现急弯。避免频繁改变液流方向，无法避免时应做好减振措施。整个液压系统应有良好的减振措施，同时还要避免外来振源对系统的影响。3、泄漏液压系统的泄漏分为内泄漏和外泄漏。内泄漏指泄漏过程发生在系统内部，例如液压缸活塞两边的泄漏、控制阀阀芯与阀体之间的泄漏等。内泄漏虽然不会产生液压油的损失，但是由于发生泄漏，既定的控制动作可能会受到影响，直至引起系统故障。外泄漏是指发生在系统和外部环境之间的泄漏。液压油直接泄漏到环境中，除了会影响系统的工作环境外，还会导致系统压力不够引发故障。泄漏到环境中的液压油还有发生火灾的危险。解决办法：采用质量较好的密封件，提高设备的加工精度七、空穴现象
在液压系统中，如果某处压力低于油液工作温度下的空气分离压时，油液中的空气就会分离出来而形成大量气泡；当压力进一步降低到油液工作温度下的饱和蒸汽压力时，油液会迅速汽化而产生大量气泡。这些气泡混杂在油液中，产生空穴，使原来充满管道或液压元件中的油液成为不连续状态，这种现象一般称为空穴现象。空穴现象一般发生在阀口和液压泵的进油口处。油液流过阀口的狭窄通道时，液流速度增大，压力大幅度下降，就可能出现空穴现象。液压泵的安装高度过高，吸油管道内径过小，吸油阻力太大，或液压泵转速过高，吸油不充足等，均可能产生空穴现象。液压系统中出现空穴现象后，气泡随油液流到高压区时，在高压作用下气泡会迅速破裂，周围液体质点以高速来填补这一空穴，液体质点间高速碰撞而形成局部液压冲击，使局部的压力和温度均急剧升高，产生强烈的振动和噪声。在气泡凝聚处附近的管壁和元件表面，因长期承受液压冲击及高温作用，以及油液中逸出气体的较强腐蚀作用，使管壁和元件表面金属颗粒被剥落，这种因空穴现象而产生的表面腐蚀称为气蚀。
为了防止产生空穴现象和气蚀，一般可采取下列措施：
1、减小流径小孔和间隙处的压力降，一般希望小孔和间隙前后的压力比p1/p24、提高元件抗气蚀能力。
扩展阅读：液压与气压传动专业认识报告
液压与气压传动
摘要：液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平的高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。
从18世纪的产业革命开始，气压传动逐渐被应用于各类行业中。如矿山用的风钻，火车的刹车装置等。而气压传动应用于一般工业中的自动化、省力化则是近些年的事情。目前世界各国都把气压传动作为一种低成本的工业自动化手段。国内外自20世纪60年代以来，气压传动发展十分迅速，目前气压传动元件的发展速度已超过了液压元件，气压传动已成为一个独立的专门技术领域。
关键词：流体传动液气密行业
前言
流体传动及控制专业始建于1955年，原名水力机械，下设水轮机，水泵和液压传动三个专门化方向，是仿照原苏联高校的办学模式在国内首先创办的。由原苏联莫斯科鲍曼工学院（现改名为莫斯科鲍曼科技大学）派专家帮助培训师资和筹建实验室。1977年原来的水利机械专业正式分为流体机械专业和流体传动及控制专业，其中流体传动及控制专业涵盖液压传动、气压传动和液力传动等专业方向。1999年，根据发展需要将哈尔滨工业大学能源与科学技术学院流体传动及控制教研室的液压、气动部分与机电工程学院的机床液压研究室合并，归入机电工程学院，设立流体传动及控制自动化系，也称为流体传动及控制研究所。本次学习就是在这个研究所完成的。
在这些专业中，流体与气压传动方向最终生成了液气密行业。液气密行业品种规格繁多，量大面广，广泛用于国民经济各行业的各类主机产品和技术装备。但液气密行业外资本土化的趋势越来越明显，对行业企业的冲击大。当然，不能否定的是国内液压气动密封行业仍然保持高位平稳运行态势，出口增长速度继续保持，维修市场空间逐步扩大。
正文
本次在流体传动及控制研究所学习过程中参观和观看了诸多研究所的研究成果。如高转速液压回转油缸研究、液压变压器研究、并联式静液传动混合动力系统、混联式静液传动混合动力系统、直驱式容积控制电液伺服系统、柱塞液压泵/马达研究、连续回转大扭矩电液伺服马达、静液传动混合动力试验平台、液驱混合动力挖掘机、飞机牵引车液压驱动混合动力系统、直驱式自行走平板运输车、直驱式容积控制材料试验机、风力发电机直驱式容积控制技术研究等。
其中给我印象最深刻的有：1．高转速液压回转油缸
高转速液压回转油缸是用于数控机床（CNC）的动力卡盘或用于其他需要将压力油（或其他流体）从不动的固定部分传递到转动部分并驱动液压油缸运动的液压元件。
高转速液压回转油缸由自平衡的液压滑环和液压油缸组成。在液压滑环中的三个密封缝隙处的密封采用了平面端面油膜密封、圆弧深槽端面油膜密封和圆弧浅槽端面油膜密封三种密封技术。
端面密封是一种轴向密封，又称机械端面密封（简称机械密封），是流体机械旋转轴密封的主要类型，与填料密封相比，具有泄漏量低，摩擦磨损小，使用寿命长、工作可靠、不需要日常维护等优点。
在应用于数控机床（CNC）动力卡盘中时，将液压油源的压力油传递到回转液压油缸中去，使活塞杆左右移动，带动楔块驱动卡爪，从而实现卡盘的径向松开和夹紧。在工作过程中，最高转速可达7000rpm以上，能量损失小，泄漏小，能够承载轴向力。
该项研究工作2次获得国家自然科学基金的资助，申报中国发明专利2项。
图1高转速液压回转油缸结构简图98765p121b102a11431a2b图2液压滑环结构及工作原理简图2．液压变压器研究
液压变压器是在液压系统中能够实现压力转换的液压元件。它可以无节流损失的将液压恒压网络系统的压力转换为负载所需的压力。在多负载液压系统中采用液压变压器可以无节流损失地驱动直线负载，实现能量的合理匹配、回收负载的重力势能并能够重新利用。装有液压变压器的液压系统可应用在挖掘
机、装载机等工程机械等多液压执行元件驱动多负载工况，对节约能源保护环境具有深远的意义。
关键技术包括：1）液压变压器变压原理；2）液压变压器的新型结构；3）液压变压器的控制技术；4）液压变压器驱动直线负载时的能量回收与再利用技术。
主要研究内容有：1）液压变压器的工作原理；2）液压变压器流量和压力特性、节能效果及控制策略的试验研究；3）液压变压器驱动直线负载时进行能量回收试验研究；4）液压变压器的效率的提高和降低噪声。
该项研究工作获得了国家自然科学基金和浙江大学流体传动及控制国家重点实验室开放基金的资助，申报中国发明专利2项。
而对于有这一专业方向生成的液气密行业也有了一定的了解。
我国液气密行业是从当年的小作坊、主机厂的车间或分厂发展壮大起来的。经过改革开放三十年的发展，已经成为品种规格齐全、基本可以满足我国各种装备要求、具有一定国际竞争力的产业，成为我国机械工业的重要基础行业。液气密行业品种规格繁多，量大面广，广泛用于国民经济各行业的各类主机产品和技术装备，如航空航天、兵器装备、冶金矿山、石油化工、电力能源、信息电子、交通车辆等重大技术装备，及各类主机如农业机械、工程建筑机械、塑料机械、机床、汽车、船舶、轻纺医药机械、游戏设备等进行配套。同时，《国务院办公厅关于加快推进行业协会商会改革和发展的若干意见》(国办发〔201*〕36号)的发布，为行业协会工作指明了方向和具体工作措施，为行业发展带来契机，极大的鼓舞行业企业的积极性，有力地推动液气密行业发展。在贯彻落实自主创新的国家战略的过程中，中国液压气动密封件工业协会针对行业企业的现状，把提升行业企业自主创新能力作为协会的重点工作，采取一系列措施，推进行业企业自主创新能力建设，推动液气密行业的发展。多年来在这一行业我过去的众多成果（详见附表）。
我国液压气动行业的国内市场容量排在美国、德国、日本之后，继续列第四位。虽然与发达国家还有一定距离，但前景很好。现在，液气密行业主要经济运行指标均高于全国机械工业的平均水平，产销衔接良好，经济在高位运行平稳。主要体现在：国内销售额在世界上的排名快速提升；产品出口大幅增加；国产液压气动密封产品市场份额占到国内市场的65%左右，能够满足一般通用设备和主机的需求；液气密企业加工手段逐步增强，产品质量不断提高。
参观有感：
那一天，我们小组一行四人再一次来到科技园，上一次走进这里的好奇并未因为来过而有所减少。不同的是，这一次让我好奇的是导师。未知的东西往往最让人忐忑不安，不知道导师的脾气秉性，也不知道所谓的专业方向又是什么影响。
最终在忐忑与期待中见到导师，微笑着行了握手礼，突然觉得自己之前的思虑完全是杞人忧天。而后，我们随着三位学长走入实验室。打开门，便是扑面而来的汽油味，没有讨厌，反是高兴。因为我知道，流体与气压传动这一专业方向应该是为以后的汽车制造服务，有前景的同时，不会没有方向。实验室参观结束，我们回到导师的会议室里，开始听老师对这一专业的介绍。我知道
了流体与气压传动的两个一级协会，知道了导师就是其中一会的会长，也知道了哪怕是流体与气压传动这一个专业的方向也不是我们能全部掌握的，和学长学姐们一样在方向中找方向。
而要想学好这一方向我们要具有以下能力：
1．具有较扎实的自然科学基础、较好的人文、艺术和社会科学基础及正确运用本国语言、文字的表达能力；
2．较系统地掌握本专业领域宽广的技术理论基础知识，主要包括力学、机械学、电工与电子技术、机械工程材料、机械设计工程学、机械制造基础、自动化基础、市场经济及企业管理等基础知识。
3．具有本专业必需的制图、计算、实验、测试、文献检索和基本工艺操作等基本技能；
4．具有本专业领域内某个专业方向所必要的专业知识，了解其科学前沿发展趋势；
5．具有初步的科学研究、科技开发及组织管理能力；6．具有较强的自学能力和创新意识。
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