液压与气动技术

高等职业教育专业基础课系列教材

液压与气动技术

苟维杰主编

中国铁道出版社有限公司

年北京

2019·

内容简介

本书为高等职业教育专业基础课系列教材之一主要以液压和气动两条主线

。,

分别介绍了传动原理工作介质执行元件控制元件辅助元件以及两种系统的典型

、、、、

应用全书分为十七章主要内容包括液压传动概述液压液和流体传动简介液压

。,:、、

动力元件液压执行元件液压控制元件液压辅助元件液压回路液压技术在汽车

、、、、、

生产线上的应用气压传动概述气源装置气辅助元件气动执行元件气动控制元

、、、、、

件气动真空元件气动回路纯气动控制系统设计气动技术在汽车生产线上的应用

、、、、

等内容每章后配有自测题及分值分配便于教师对学生进行考核

。,。

本书可作为高等职业学校工科院校机械类专业相关专业基础课教材也可供相

,

关技术人员参考用书

。

图书在版编目(CIP)数据

液压与气动技术苟维杰主编北京中国铁

/.—:

道出版社

,2019.09

高等职业教育专业基础课系列教材

ISBN978-7-113-25340-0

液苟液压传动高等职业教

Ⅰ.①…Ⅱ.①…Ⅲ.①-

育教材气压传动高等职业教育教材

-②--Ⅳ.

①TH137②TH138

中国版本图书馆数据核字第号

CIP(2019)000973

书名:液压与气动技术

作者:苟维杰

责任编辑:阚济存编辑部电话:电子信箱:

51873133td51873133@163.com

封面设计:崔丽芳

责任校对:苗丹

责任印制:郭向伟

出版发行:中国铁道出版社有限公司北京市西城区右安门西街号

(100054,8)

网址:

印刷:三河市航远印刷有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

201991201991

开本:印张字数千

787mm×1092mm1/16:17:440

书号:

ISBN978-7-113-25340-0

定价:元

45.00

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前言

高等职业教育的目的是培养现代制造业、现代服务业紧缺的高素质、高技能

的专门人才,课程内容应满足企业相关岗位的需求,强调理论和实践相结合。学

生除了学到专业知识,还要掌握相当的专业技能。合格的毕业生能够在最短的时

间内上岗工作,实现学校教学和企业需求的融合,缩短甚至消除毕业生的岗位适

应期,真正为企业提供来之即用,用之好用的专业人才。

本书的核心内容是液压和气动技术及其应用。为了保证知识的系统性,使初

学者能够完整地认识液压和气动技术,编者不是简单地以够用为原则删减理论知

识和基本技能,而是进一步将以往的知识体系进行了归类和划分。液压和气压传

动尽管同属流体传动,但它们又有自己的传动特点,如在元器件的结构和应用上

及在控制方式上有很多不同之处。液压部分以液压传动原理、工作介质、动力元

件、执行元件、控制元件、辅助元件、典型应用和液压系统在汽车生产线上的应用

为主线;气动部分以工作介质、动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、真空元

件、典型应用、纯气动系统设计和气动技术在汽车生产线上的应用为主线。本书

具有如下特点:将液压和气动技术的五大组成部分进行了严格的划分;为避免内

容编写上的重复,在液压回路中突出电液系统,在气动回路中突出纯气动系统;为

了使学生清楚地知道液压和气动技术的具体应用场合,分别选取了来自汽车生产

线的几个独立的典型案例进行强化提高;为适应气动技术日益广泛的应用,增加

了气动技术的篇幅。全书的知识和技能的层次清晰,循序渐进。

本书在编写过程中结合了汽车制造业的职业规范、先进的机电一体化设备和

先进的管理方式,如“绿零图”安全管理模式,现场故障的紧急处理制度,设备保养

和维护规定,先进的半自动化和自动化设备。通过对生产现场设备的分析,从中

筛选、提炼了一些和液压、气动技术相关的素材,这些案例除了自身具有典型性和

综合性外,对于学生来说也具有一定的挑战性,能使他们理解设备的工作原理,熟

悉操作程序,在最短的时间内掌握设备操作和维护。一些毕业生受到工作现场师

傅的好评。

本书的主编为天津职业技术师范大学博士生、北京电子科技职业学院苟维杰

(第一四、八、十二十七章),北京电子科技职业学院冯志新(第五、六、七章)、

~~

夏广辉(第九十一章)也参与了本书的编写。编写过程中参考了众多优秀的教

~

材、行业手册和企业的设备说明书,力求细化和优化知识结构。本书可作为机械

2液压与气动技术

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类相关专业、轨道交通类专业的学习教材,亦可作为相关专业参考用书。

由于编者经验和学识有限,难免存在疏漏和错误,敬请广大读者予以指正,欢

迎提出您的宝贵意见。

编者

年月

20198

目录

第一章液压传动概述……………

1

第一节液压传动系统的工作原理……………

1

第二节液压传动系统的组成…………………

2

第三节液压系统的职能符号…………………

3

第四节液压系统的优缺点…………………

、3

自测题一…………………………

4

第二章液压液和流体传动简介…………………

6

第一节液压液…………………

6

第二节液压传动力学基础…………………

10

第三节液体流动时的能量损失……………

11

第四节液压冲击和气穴现象………………

12

自测题二………………………

14

第三章液压动力元件…………

16

第一节液压泵概述…………

16

第二节齿轮泵………………

18

第三节螺杆泵………………

20

第四节叶片泵………………

20

第五节柱塞泵………………

22

第六节液压泵的选用………………………

23

自测题三………………………

24

第四章液压执行元件…………

26

第一节液压缸的类型和特点………………

26

第二节液压缸的工作原理…………………

27

第三节常用液压缸的结构和参数计算……………………

28

第四节液压马达……………

32

自测题四………………………

33

第五章液压控制元件…………

36

第一节液压控制元件概述…………………

36

第二节方向控制阀…………

37

第三节压力控制阀…………

45

4液压与气动技术

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第四节流量控制阀…………

53

第五节其他控制阀…………

58

自测题五………………………

62

第六章液压辅助元件…………

65

第一节油箱…………………

65

第二节油管和管接头………………………

66

第三节滤油器………………

68

第四节蓄能器………………

71

第五节压力表和压力表开关………………

72

自测题六………………………

73

第七章液压回路………………

75

第一节方向控制回路………………………

75

第二节压力控制回路………………………

79

第三节速度控制回路………………………

86

第四节多执行元件动作控制回路…………

94

自测题七………………………

102

第八章液压技术在汽车生产线上的应用……………………

106

第一节无内胎铝合金车轮气密性检测机液压系统………

106

第二节汽车水箱散热管爆破压力试验台液压系统………

107

第三节汽车变速器总成检测试验台液压系统……………

109

第四节汽车冲压线拉伸垫液压系统………

110

第九章气压传动概述…………

112

第一节气动技术的应用与发展……………

112

第二节气动技术的优缺点…………………

114

第三节气动系统的构成……………………

116

第四节空气的性质…………

117

自测题九………………………

125

第十章气源装置………………

127

第一节气源装置概述………………………

127

第二节气源装置……………

128

自测题十………………………

141

第十一章气动辅助元件………………………

143

第一节油雾器………………

143

第二节消声器………………

146

目录5

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第三节气液转换器………………………

—147

第四节气动传感器…………

148

第五节气动放大器…………

150

第六节管道系统……………

150

自测题十一……………………

152

第十二章气动执行元件………………………

154

第一节气动执行元件的分类和特点………

154

第二节常用气缸的结构特点和工作原理…………………

156

第三节气动马达……………

164

自测题十二……………………

165

第十三章气动控制元件………………………

167

第一节方向控制元件………………………

167

第二节压力控制元件………………………

178

第三节流量控制元件………………………

181

自测题十三……………………

183

第十四章气动真空元件………………………

186

第一节真空发生装置………………………

186

第二节真空吸盘……………

189

第三节其他真空用气阀……………………

191

自测题十四……………………

199

第十五章气动回路……………

201

第一节方向控制回路………………………

201

第二节压力控制回路………………………

204

第三节速度控制回路………………………

209

第四节位置控制回路………………………

214

第五节同步控制回路………………………

217

第六节往复动作回路………………………

218

第七节安全保护回路………………………

222

自测题十五……………………

226

第十六章纯气动控制系统设计………………

228

第一节纯气动控制系统中的基本逻辑及实现……………

228

第二节基本逻辑的应用……………………

230

第三节顺序控制系统综述…………………

231

第四节单往复顺序动作功能设计…………

233

第五节多往复顺序动作功能设计…………

236

6液压与气动技术

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第六节气动系统原理图的绘制……………

238

自测题十六……………………

240

第十七章气动技术在汽车生产线上的应用…………………

242

第一节搬运板料的安全防掉保护气路……………………

242

第二节气动平衡吊吊装汽车前座椅………

243

第三节气动平衡吊吊装蓄电池……………

250

第四节气动平衡吊吊装设备………

DVD252

自测题十七……………………

254

附录常见液压气动元件职能符号及英文注释………………

256

参考文献…………………………

263

第一章液压传动概述

教学目标

了解液压传动的应用现状、优点、缺点以及液压职能符号的作用;理解液压传动系统的传

动原理、液压系统的功率、压力和流量之间的关系;牢记液压传动系统的五大组成部分和各部

分的作用,掌握液压系统的压力取决于负载,流量决定执行元件运动速度这两个重要结论。

第一节液压传动系统的工作原理

一、液压系统的传动原理

在液压传动系统中液压液工作在密封的管

,

路系统中是液压系统动力传递的媒介液压传

,。

动系统是利用静压传递原理工作的其传动模型

,

如图所示在大活塞缸小活塞缸和连接

1-1。3、6

管路构成的密封容器中装满液压液当小活塞

54,

在主动力F的作用下向下移动时小活塞缸内的

1,

液体经过连接管路流进大活塞缸内主动力F

5,。图静压传递模型

的能量通过密封的液压液传递给大活塞和重1-1

小活塞大活塞大活塞缸

421—;2—;3—;

物W驱动大活塞和重物的上升此模型中液压液压液连接管路小活塞缸

,。4—;5—;6—

液是传递力和运动的工作介质

。

二、液压传动系统应用举例

液压千斤顶是一个典型的液压传动装置其结构示意图如图所示举升重物前关

。1-2。,

闭泄油阀操作手柄向上运动时小活塞向上运动吸油压油缸的下腔产生真空度

3。7,8,9,

压油阀在弹簧的作用下关闭吸油阀开启液压油被吸到吸油压油缸的腔内此为吸

10,11,9,

油过程操作手柄向下运动时小活塞下移并挤压下腔的液压油吸油阀关闭压油阀

;7,8,11,

被顶开压力油进入到大活塞的下腔推动大活塞开始向上运动实现对重物W的举

10,5,5,

升此过程为压油过程操作手柄完成一次上下运动吸油压油缸就完成一次吸油和一

,。7、,9

次压油过程大活塞就会上升一小段位移重复操作手柄的动作压力油便断续地进入举

,5。7,

升缸的下腔重物W被不断举升需要下放重物W时开启泄油阀大活塞下腔的压力

6,。,3,5

油流回到储油室

2。

力的传递

1.

如图所示假设小活塞的有效作用面积为A作用在小活塞上的主动力为F大

1-1,11,1,

活塞的有效作用面积为A负载为W根据帕斯卡定律密闭容器内的静止液体的压强处

22,。,

2液压与气动技术

··

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处相等根据压强相等的关系得到表达式

。

FW

p==

AA

12

整理后得到关于W的表达式为

A

W=pA=F2

2A

1

当A和A不变时负载重物W越大系统

12,(),

中的压强就越大举升此负载所需要的主动力F

p,

就越大反之负载越小系统中的压强就越小

;,,p,

所需要的主动力F就越小可见液压系统的工作

。,

压力取决于负载。

运动的传递

2.

如图所示如果忽略液体的可压缩性泄

1-1,、

漏缸体和管路的变形等因素从小活塞缸流出图液压千斤顶结构示意图

、,61-2

液压油储油室泄油阀

的油液体积V等于进入到大活塞的油液体积V1—;2—;3—;

2。液压管路大活塞举升缸

假设在主动力F的作用下小活塞向下移动的距4—;5—;6—;

,1操作手柄小活塞吸油压

离为h大活塞上升的距离为h得到表达式7—;8—;9—

1,2,油缸压油阀吸油阀

2;10—;11—

V=Ah=Ah

1122

对小活塞移动的距离h和大活塞移动的距离h同时除以时间t得到表达式

12,

Av=Av

1122

上式中的v和v分别是小活塞和大活塞的运动速度

12。

Av乘积的物理意义是单位时间内流过截面积为A的油液的体积称为体积流量习惯

“”,,

上称为流量一般用q来表示流量的国际单位是立方米每秒3常用的工程单位是升

,“”。(m/s),

每分钟因为q=Av所以

(L/min)。,

q

v=

A

可见液压系统的活塞运动速度取决于流量的大小,与液流的压力无关。

,

功率的计算

3.

在机械传动系统中功率是力与速度的乘积在如图所示的液压系统中如果忽略各

,。1-2,

种能量损失其输入功率P和输出功率P相等可得到表达式

,,

P=Fv=pAv=pAv=pq

1122

可见液压系统的功率是流量与压力的乘积。

,

第二节液压传动系统的组成

液压传动系统由五部分组成各部分的作用和典型元件见表

,1-1。

表1-1液压系统的组成

组成部分作用元件举例

动力元件将其他形式的能变成液体的压力能液压泵

续上表

第一章液压传动概述3

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组成部分作用元件举例

执行元件将液压系统的压力能转换成机械能液压缸液压马达

、

控制元件控制液流的压力流量和方向