《液压与气压传动》（第二版）课件全套 张兴国 第0-11章 绪论、液压传动基础知识- 气压传动系统分析与设计

为了适应工作机构，以及操纵、控制性能的要求，必须在原动机和工作机构之间设置传动装置。原动机输出的扭矩和转速范围有限工作机构的输出扭矩（力）和输出转速（速度）变化范围较宽的要求原动机传动装置工作机构传动的方式介质不同机械传动电气传动液压传动气压传动机械传动：通过齿轮、齿条、皮带、链条等机件传递动力和进行控制的一种传动方式。它是发展最早、应用最为广泛的传动方式。电力传动：利用电力设备，通过调节电参数来传递动力和进行控制的一种传动方式。液体传动：以液体为工作介质来进行能量传递和控制的一种传动方式。按其工作原理的不同又可分为液力传动和液压传动。液力传动是基于流体力学的动量矩原理，主要是以液体动能来传递动力，故又称为动力式液体传动。液压传动是基于流体力学的帕斯卡原理，只要是用液体静压能来传递动力，故又称为静液传动。气压传动：是以空气压缩机为动力源，以压缩空气为工作介质，进行能量传递和控制的一种传动方式。1.液压传动的起源及发展概况

液压传动与控制起源于1653年法国人帕斯卡提出的静压传动原理——帕斯卡原理，即“作用在封闭液体上的压力，可以无损失地传递到各个方向，并与作用面保持垂直”。帕斯卡原理描述了封闭的液体在传递动力、放大力和控制运动中的应用。

1750年，伯努利提出能量守恒即“伯努利定律”。

这两个定律奠定了流体静压传动的理论基础。

1795年，第一台水压机问世。

1905年，水改为油，对液压传动具有划时代的意义。

1906年，开拓了液压传动应用于工业各个领域。

第二次世界大战期间

20世纪70年代，液压传动已成为“工业的肌肉”。

至今，液压工业已成为现代装备制造工业的一个重要组成部分。0.1液压与气压传动的起源及发展概况0.1液压与气压传动的起源及发展概况2.气压传动的起源及发展概况

气动（Pneumatic）是“气压传动与控制”的简称，气动技术是实现各种生产控制、自动控制的重要手段之一。

1776年JohnWikinson发明的能产生1个大气压左右的空气压缩机。20世纪30年代初，气动技术成功地应用于自动门的开闭及各种机械的辅助动作上。20世纪60年代尤其是70年代初，随着工业机械化和自动化的发展，气动技术才广泛应用在生产自动化的各个领域，形成了现代气动技术。1.液压传动的工作原理

（1）液压传动是依靠运动着的液体的压力能来传递动力的。它与依靠液体的动能来传递动力的“液力传动”不同。（2）液压系统工作时，液压泵将机械能转变为压力能，执行元件（液压缸）将压力能转变为机械能。（3）液压传动系统中的油液是在受调节、受控制的状态下进行工作的，液压传动与控制难以截然分开。0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.1液压与气压传动的基本原理1.液压传动的工作原理（4）液压传动系统必须满足它所驱动的机床部件（工作台）在力和速度方面的要求。（5）液压传动需有工作介质。液压传动是以液体作为工作介质来传递信号和动力的。0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.1液压与气压传动的基本原理0.2液压与气压传动的基本原理及组成2.气压传动的工作原理

气压传动与液压传动的基本工作原理是相似的。

它利用空气压缩机将原动机（电动机、内燃机等）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及辅助元件的配合下，利用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。0.2.1液压与气压传动的基本原理0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.2液压与气压传动的组成（1）动力元件。（2）控制调节元件。（3）执行元件。（4）辅助元件。（5）工作介质。0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.3液压与气压传动的图形符号0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.3液压与气压传动的图形符号

（1）液压泵图形符号。由一个圆加上一个实心三角以及圆外的旋转运动方向来表示，三角尖向外，表示油液的方向。图0-4中旋转方向为单向箭头，表示单向旋转；若为双向箭头，则表示双向旋转。图0-4中无斜向穿过圆的箭头表示该泵为定量泵，若有箭头则为变量泵。

（2）换向阀图形符号。为改变油液的流动方向，换向阀的阀芯位置要变换，它一般可变动2～3个位置；阀体上的通路数根据需要也不同。根据阀芯可变动的位置数和阀体上的通路数，可组成“×位×通”换向阀。其图形意义为：①换向阀的工作位置用方格表示，有几个方格即表示几位阀。②方格内的箭头符号表示油液的连通情况，不表示油液的流动方向，“T”表示油液被阀芯闭死的符号。这些符号在一个方格内和方格的交点数，即表示阀的通路数。③方格外的符号为操纵阀的控制符号。控制形式有手动、机动、电动和液动等。0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.3液压与气压传动的图形符号

（3）压力阀图形符号方格相当于阀芯，方格中的箭头表示油液的通道，两侧的直线代表进出油管。图0-4中的虚线表示控制油路，压力阀就是利用控制油路的液压力与另一侧弹簧力相平衡的原理进行工作的。

（4）节流阀图形符号两圆弧所形成的缝隙即为节流孔道，油液通过节流孔使流量变化。图0-4中节流阀的箭头表示节流孔的大小可以改变，称为可调节流阀，也表示通过该阀的流量是可以调节的。

绘制液压系统图时规定：图中液压元件的图形符号应以元件的静止状态或零位来表示。0.2液压与气压传动的基本原理及组成0.2.3液压与气压传动的图形符号0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.1液压与气压传动的特点1.液压传动的特点（1）主要优点

（1）液压传动的各个元件，可根据需要方便、灵活地来布置。（2）重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。（3）操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1）。（4）可自动实现过载保护，实用安全可靠，不会因过载造成元件损坏。（5）一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长。（6）很容易实现直线运动。（7）容易实现机器的自动化，特别是采用机、电、液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。（8）由于液压元件已经实现标准化、系列化和通用化，故液压传动系统的设计、制造、维修过程都大大简化，从设计到投入使用的周期短。0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.1液压与气压传动的特点1.液压传动的特点（2）主要缺点

（1）由于液体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。（2）液压传动中的泄漏会影响执行元件的准确性。（3）液压传动对油温的变化比较敏感。（4）造价较高；同时，由于液压元件相对运动件之间的配合间隙很小，所以，对工作介质的污染比较敏感，需要较好的工作环境。（5）故障诊断困难。0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.1液压与气压传动的特点2.气压传动的特点（1）主要优点

（1）工作介质为空气，可以从大气中取得，同时，用过的空气可直接排放到大气中去，不会污染环境。（2）空气的黏度很小，所以流动阻力小，在管道中的压力损失较小，因此压缩空气便于集中供应（空压站）和远距离输送。（3）压缩空气的工作压力较低（一般为0.3～0.8MPa）。因此，对气动元件的材料和制造精度要求较低。（4）空气的特性受温度影响小。在高温下能可靠地工作，不会发生燃烧或爆炸。且温度变化时，空气的黏度变化极小，故不会影响传动性能。（5）气动系统维护简单，管道不易堵塞，也不存在介质变质、补充、更换等问题。（6）环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣环境中，比液压、电子、电气传动和控制优越。（7）气体压力具有较强的自保持能力，即使压缩机停机，气阀关闭，但装置中仍然可以维持一个稳定的压力。（8）气动装置结构简单，成本低，维护方便，过载时能自动保护。0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.1液压与气压传动的特点2.气压传动的特点（2）主要缺点

（1）气压传动装置中的信号传递速度限制在声速（约340m/s）范围内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和延滞，也不便于构成较复杂的回路，但对一般的机械设备，工业生产过程气动信号的传递速度是能满足工作要求的。（2）空气的压缩性比较大，因此气动装置的动作稳定性较差，外载变化时，对工作速度的影响较大。（3）由于工作压力低，气动装置的输出力或力矩受到限制。在结构尺寸相同的情况下，气压传动装置比液压传动装置输出的力要小得多。气压传动装置的输出力不宜大于10～40KN，且传动效率低。

（4）噪音较大，尤其是在排气时需加消声器。0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.2液压与气压传动的应用0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.2液压与气压传动的应用

气压传动的应用也相当普遍，许多机器设备中都装有气压传动系统。在工业各个领域，如机械、电子、钢铁、车辆、制造、橡胶、纺织、化工、食品、包装、印刷和烟草领域等，气压传动技术已成为其基本组成部分。在尖端技术领域（如核工业和宇航）中，气压传动技术也占据着重要的地位。0.3液压与气压传动的特点、应用及发展趋势0.3.3液压与气压传动的发展趋势1.液压传动的发展趋势1）能耗2）主动维护3）机电一体化4）可靠性和性能稳定性5）污染控制6）环境的适应性2.气压传动的发展趋势1）小型化、高性能2）多功能化3）集成化4）网络化、智能化5）节能、环保、绿色0.4《液压与气压传动》课程内容及学习要求1.《液压与气压传动》课程内容2.《液压与气压传动》学习要求0.5工程实例0.5.1液压千斤顶0.5工程实例0.5.2简易气动机械手0.5工程实例0.5工程实例液压传动篇第1章液压传动基础知识第2章液压传动动力元件第3章液压传动执行元件第4章液压传动控制元件第5章液压传动辅助元件第6章液压传动基本回路第7章液压传动系统分析与设计气压传动篇第8章气压传动基础知识第9章气源装置与气动元件第10章气压传动基本回路第11章气压传动系统分析与设计液压传动的工作介质液体静力学液体动力学液体流动时的能力损失孔口和缝隙流动液压冲击和气蚀现象流体力学的研究对象是流体，研究流体的宏观运动、平衡规律及流体与固体的相互作用。液压流体力学是流体力学的一个组成部分，是研究液体静止和运动时的力学规律，以及应用这些规律解决液压技术中工程计算等问题的学科。液体所具有的特性：（1）连续性：液体是一种连续介质，这样就可以把液体的运动参数看作是时间和空间的连续函数，并有可能利用解析数学来描述它的运动规律。（2）不抗拉：由于液体分子与分子间的内聚力极小，几乎不能抵抗任何拉力而只能承受较大的压应力，不能抵抗剪切变形而只能对变形速度呈现阻力。（3）易流性：不管作用的剪力怎样微小，液体总会发生连续的变形，这就是液体的易流性，它使得液体本身不能保持一定的形状，只能呈现所处容器的形状。（4）均质性：液体的密度是均匀的，物理特性是相同的。1.1液压传动的工作介质工作介质在液压系统中的主要作用是：①传递能量；②润滑；③将热量及污染物带走。液压系统使用的工作介质种类较多，大体可分为：石油基液压油、抗燃液压液和水（海水或淡水）三大类，其中石油基液压油最为常用。

1.1.1液压传动工作介质的种类1.1液压传动的工作介质1.1.1液压传动工作介质的种类类型名称组成特性适用场合石油基液压油L-HH液压油无添加剂的石油基液压油氧化稳定性、低温性能、防锈性较差。不重要的液压系统。L-HL普通液压油HH+抗氧化、抗腐、抗泡、抗磨、防锈等添加剂、良好的防锈性、抗氧化性、抗泡性和对橡胶密封件的适应性、高精密机床或要求较高的中、低压系统。L-HR高黏度指数液压油HL+增黏、油性等添加剂良好的黏温特性及抗剪切安定性，黏度指数达175以上。较好的润滑性，可有效的防止低速爬行和低速不稳定现象。环境温度变化较大的低压系统。数控精密机床及高精度坐标镗床的液压系统。L-HM抗磨液压油HL+抗磨剂良好的抗磨、润滑、抗氧化及防锈性。高压、高速工程机械和车辆液压系统L-HV低凝液压油HM+增黏、降凝等添加剂低温下有良好的启动性能，正常温度下有很好的工作性能，黏度指数在130以上。良好的抗剪切性能。低温地区的户外高压系统。环境温度变化较大的中、高压系统。L-HG液压-导轨油HM+油性剂用于导轨润滑时具有良好的防爬性能。机床液压和导轨润滑合用的系统。1.1液压传动的工作介质1.1.1液压传动工作介质的种类抗燃液压液L-HFAE水包油乳化液水（90％-95％）+基础油（5％-10％）+乳化、防锈、助溶、防霉、抗泡等添加剂微小油滴均匀分布在水中，润滑性、黏温特性、低温性差。良好的阻燃性和冷却性。具有较高的饱和蒸汽压及pH值。对润滑性、黏温特性要求不高的低压系统，如液压支架、水压机系统。系统所用液压泵的转速不宜超过1200rpm。L-HFB油包水乳化液水（40％）+基础油（60％）+乳化、抗磨、防锈、抗氧化、抗泡等添加剂既具有石油基液压油的良好特性，又具有抗燃性。对金属材料和密封材料无特殊要求。对于抗燃性、润滑性、防锈性均有要求的液压系统。使用温度不超过65℃。L-HFAS高水基抗然工作液水（95％）+抗磨、防锈、抗腐、乳化、抗泡、增黏等添加剂（5％）成本低；特别良好的抗燃性；良好的冷却性。黏温特性、润滑性差。对润滑性和黏温特性要求不高，但是对抗燃性要求特别高的液压系统。L-HFC水-乙二醇液水（35％-55%）+乙二醇+增稠、抗氧化、抗泡、防锈、抗磨、防腐等添加剂良好的黏温特性、黏度指数高（130-170）；良好的抗燃性；凝点低（-50℃）；与大多数金属材料相适应。要求防火的中、低压系统，以及在低温下使用的液压系统。使用温度为-18℃-65℃。L-HFDR磷酸酯液无水磷酸酯+增稠、抗氧化、抗泡、防锈、抗磨等添加剂优良的抗燃性；良好抗氧化性和润滑性；可在高压下使用；价格昂贵；有毒性；与多种密封材料（如丁氰橡胶、氯丁橡胶等）相容性差抗燃性要求很高的中、高压系统；使用温度范围可达-45℃-135℃；与丁基胶、乙丙胶、氟橡胶、硅橡胶、聚四氟乙烯等均可相容。1.1液压传动的工作介质1.1.1液压传动工作介质的种类水海水海水无可燃性；优良的环保性。润滑性、抗磨性、防锈性差；需要专门材质（如海军黄铜、陶瓷等）的液压元件；元件制造工艺要求高；系统效率较低。海上钻井平台、潜艇、军舰、水下机器人等的液压系统。淡水（纯水）淡水、自来水无可燃性；优良的环保性。润滑性、抗磨性、防锈性差；需要专门材质（如海军黄铜、陶瓷等）的液压元件；元件制造工艺要求高；系统效率较低。对环保要求高的系统；不允许有油液泄露的液压设备（如食品机械、印刷机械、制药机械等）1.1液压传动的工作介质1.1.2液压油的主要物理性质密度

单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为Ｖ，质量为ｍ的液体的密度为

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大，但变动值很小，可以认为是常值。我国采用20℃时的密度作为油液的标准密度。

1.1液压传动的工作介质1.1.2液压油的主要物理性质2.黏性液体在外力作用下，液层间作相对运动时产生内摩擦力的性质，称为黏性。摩擦阻力是液体黏性的表现形式。黏性是液体固有的物理特性，但是液体只有在流动(或有流动趋势)时才会呈现出黏性，静止的液体是不呈现黏性的。

黏性是油液的基本属性，对液压元件的性能和系统的工作特性有极大影响。黏性也是选择液压用油的重要依据1.1液压传动的工作介质1.1.2液压油的主要物理性质（1）牛顿内摩擦定律（N）

1.1液压传动的工作介质1.1.2液压油的主要物理性质（2）黏性的度量黏性的大小用黏度来表示。黏度可用动力黏度、运动黏度和相对黏度三种形式来量度。①动力黏度

也称绝对黏度，是指液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。

②运动黏度

油液的动力黏度与密度之比，即③相对黏度

也称条件黏度，是使用特定的黏度计在规定条件下可直接测量的黏度。我国采用的相对黏度为恩氏黏度（m2/s）

1.1液压传动的工作介质1.1.2液压油的主要物理性质油液的黏性与压力、温度的关系

一般而言，油液所受压力增大，其黏性变大，在高压时，压力对黏性的影响表现尤为突出，而在中、低压时并不显著。

油液黏性对温度十分敏感。当油液温度升高时，黏性下降，这种影响在低温时更为突出。1.1液压传动的工作介质1.1.2液压油的主要物理性质3.压缩性液体体积随压力的变化而变化。在一定温度下，每增加一个单位压力，液体体积的相对变化值，称为液体的压缩性。压缩性大小用压缩系数表示，即

在液压传动中，常以液体的体积弹性系数K（也称体积弹性模量），即的倒数来表示油液的压缩性：1.1液压传动的工作介质1.1.3液压油的选用液压系统对液压油的要求：（1）具有良好的黏温特性及适宜的黏度。（2）具有良好的润滑性能。（3）空气分离压、饱和蒸汽压要低；闪点、燃点要高；凝点要低。（4）具有良好的化学稳定性，即对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性，在高温下与空气长时间接触以及高速通过缝隙后仍能保持原有的化学成分不变。（5）具有良好的防腐蚀性，不腐蚀金属及密封材料。（6）对人体无害，质地纯净。

1.1液压传动的工作介质1.1.4液压油的污染及其控制

1965年，美国国家流体协会就做出了“液压系统的故障至少有75%是由于油液的污染所造成”的结论。

污染问题直接影响着液压系统的使用寿命。

如何正确使用与维护液压系统，有效地控制污染，保证油液的清洁，是液压系统日常维护和使用中的一项重要工作，也是确保液压系统安全可靠运行的关键。1.1液压传动的工作介质固体污染物：主要有金属切屑、毛刺、硅砂、磨料、焊渣、锈片、添加剂、粉尘、沙粒，纤维物、氧化生成物和灰尘等固体颗粒。液体污染物：一般包括不符合系统要求的油液（新旧油及异种油的交叉污染）、水、涂料和氯及其卤化物等。气体污染物：主要是混入系统中的空气。1.液压污染物的种类1.1.4液压油的污染及其控制1.1液压传动的工作介质1.1.4液压油的污染及其控制2.污染产生的原因及危害污染产生的原因：（1）液压油本身的变质所产生的粘度变化和酸值变化；（2）外界污染物混入液压油内（包括制作、安装过程中潜伏在液压系统内部的污染物；或者在液压系统工作过程中产生的污染物）。

1.1液压传动的工作介质1.1.4液压油的污染及其控制污染带来的危害：（1）使节流阀和压力阻尼孔时堵时通。（2）使得液压泵及马达、阀组等元件的运动副磨损加剧。（3）混入液压油中的水分会导致液压油变质老化。（4）使吸油过滤器严重阻塞。（5）污物进入滑阀间隙，可能使滑阀卡住。（6）影响润滑性能。（7）影响环保效益。2.污染产生的原因及危害1.1液压传动的工作介质1.1.4液压油的污染及其控制3.污染的控制常用的液压油清洁度等级标准有：

GB/T14039一93（等效于ISO/DIS4406）

NAS1638污染度等级标准。污染控制的措施：★液压油污染的控制★液压系统在制作、安装过程中的污染控制★液压系统在使用过程中的污染控制

1.1液压传动的工作介质1.1.4液压油的污染及其控制3.污染的控制一般液压油清洁度的要求：★在大间隙、低压液压系统中，采用NAS10-NAS12，大约相当于ISO19/16-ISO21/18。这表示每毫升油液中≥5μm的颗粒数大约在2500～20000之间；每毫升油液中≥15μm的颗粒数大约在320～2500之间。★在普通中、高压液压系统中，采用NAS7-NAS9，大约相当于ISO16/13-ISO18/15。这表示每毫升油液中≥5μm的颗粒数大约在320～2500之间；每毫升油液中≥15μm的颗粒数大约在40～320之间。★在敏感及伺服、高压液压系统中，采用NAS4-NAS6，大约相当于ISO13/10-ISO15/12。这表示每毫升油液中≥5μm的颗粒数大约在40～320之间；每毫升油液中≥15μm的颗粒数大约在5～40之间。1.2液体静力学1.2.1静压力及其特性质量力作用在液体所有质点上的力，其大小与受作用的液体质量成正比。作用在液体上的力表面力作用在所研究液体的外表面上，并与液体表面积成正比的力。

1.2液体静力学1.2.1静压力及其特性

静压力总是沿着液体作用面的内法线方向，即静压力总是垂直于受压面

液体静压力的基本特性

液体中任一点静压力的大小与作用面的方位无关。

1.2液体静力学1.2.2静力学基本方程图1-3重力作用下的静止液体静力学分析静力学基本方程

式中，p为静止液体中任意点的压力；p0为液面压力；h为液体中任意点到液面的距离，称为淹没深度；为液体密度1.2液体静力学1.2.2静力学基本方程1静止液体内任一点的静压力p由液面压力p0。和重力引起的压力ρgh两部分组成。2静止液体内的压力p随淹没深度h的增加按线性规律递增，斜率由液体的密度ρ决定3在重力作用下，液体内任意点的压力与所处位置有关，在同一深度处的静压力相等；压力相等的所有点组成的面叫做等压面1.2液体静力学1.2.3压力表示法1单位面积上的作用力，采用国际单位：帕(Pa=N／m2)

2工程大气压(at)3液柱高，如米水柱(mH2O)、毫米汞柱(mmHg)等压力单位常采用下面三种形式：以上三种形式的压力单位换算关系为：1at=105Pa=0.1MPa=10mH2O=735.5mmHg1.2液体静力学1.2.3压力表示法绝对压力、相对压力和真空度

以绝对零值为基准测得的压力称为绝对压力

以当地大气压力为基准测得的压力称为相对压力绝对压力低于大气压力则称为真空，并以真空度来表示

相对压力＝绝对压力－大气压力1.2液体静力学1.2.4帕斯卡原理在密闭容器内，施加在静止液体边界上的压力可以等值地向液体内所有方向传递。各类液压机就是帕斯卡原理的具体工程应用

图1-6帕斯卡原理的示意图1.2液体静力学1.2.5静止液体对固体壁面的作用力1．液体对平面的作用力2．液体对曲面的作用

静止液体作用在曲面上某一方向的分力，等于液体静压力与曲面在该方向的垂直平面上的投影面积的乘积。静止液体对平面的作用力等于静压力与平面面积的乘积，其作用点在平面形心处，方向垂直于平面。

1.2液体静力学1.2.5静止液体对固体壁面的作用力例2冷轧机支承辊平衡系统

例1

静止油液对锥阀芯的作用力计算1.3液体动力学1.3.1基本概念理想液体及定常流动流动液体的压力

流量、平均流速迹线、流线、过流断面流量及平均流速1.3液体动力学1.3.2连续性方程图1-10流体在管中定常流动

=常数

1.3液体动力学1.3.3伯努利方程1．理想液体的伯努利方程理想液体伯努利方程的物理意义：理想流体在定常流动时，各截面上具有的总机械能由位能、压力能和动能组成，三者可相互转化但三者之和保持不变。

1.3液体动力学1.3.3伯努利方程2．实际液体的伯努利方程实际液体在管道中流动时，流速在过流断面上的分布不是均匀的，如果用平均流速来表示动能，则需引入动能修正系数，层流时=2，紊流时=1；同时由于黏性的存在，流动过程中要消耗一部分能量，即存在能量损失项

1.3液体动力学1.3.3伯努利方程应用伯努利方程时的注意事项：（1）z和p是指所取过流断面同一点上的两个参数。（2）液流应是定常流动，不可压缩，均质，且仅受重力作用。（3）列方程所需的两个过流断面，一个应取在条件已知处，另一个应取在需要求解的参数处。（4）流量在两个过流断面之间沿程不变，即没有分流。（5）适当地选取基准面，可使得列出的方程更加简洁。一般取液平面为基准面，这时p一般等于大气压，平均流速可约取为零。（6）各断面上的压力应取同一种表示法。压力小于大气压时，则表压力为负值，但用真空度表示时要写正值。如绝对压力为0.03MPa，则表压力为-0.07MPa，真空度为0.07MPa。（7）不要忘记动能修正系数以及能量损失项1.3液体动力学1.3.4动量方程使用动量方程时的注意事项：（1）与前面的几个基本方程不同，动量方程是矢量方程。因此，在使用时一般需要将速度、力等矢量分别沿水平和垂直方向分解，在水平及垂直方向上分别列出动量方程。（2）动量方程中的F是在流动液体中所取的控制体积所受的所有外力之和。因此，运动液体对固体壁面的作用力与F的关系是作用力与反作用力的关系。（3）正确地选择控制体积，可以使动量方程简化。1.4液体流动时的能量损失1.4.1层流、紊流、雷诺判据

液体质点没有横向脉动，互不干扰作定向而不混杂的有层次的运动，称为层流。

在液体流速大于某一数值后，液体除交错而又混乱的沿某一方向运动外，还有一个脉动的横向速度，这种运动称为紊流。

液体在管道内流动时存在层流和紊流两种流动状态，不同流态对能量损失的影响也不相同。1.4液体流动时的能量损失1.4.1层流、紊流、雷诺判据

液体是作层流运动还是作紊流运动，与流速、管径及液体的黏性有关。雷诺归纳出一个综合量——雷诺数Re来判断液体的运动状态。雷诺数是液体惯性力与黏性力之比的无量纲数。当雷诺数Re<Rer时，为层流；

当雷诺数Re>Rer

时，为紊流。Rer称为临界雷诺数例如，在光滑金属圆管中，Re<2000~2320为层流；Re>2000~2320为紊流。

1.4液体流动时的能量损失1.4.1层流、紊流、雷诺判据对于圆形断面管：

DH=d(管道内径)对于非圆形断面管：流道过流断面形状例如，过流断面是内、外直径分别为d及D的环形，则开度为x的滑阀阀口

1.4液体流动时的能量损失1.4.2沿程能量损失沿程能量损失计算公式：

液体在等径直管内，沿流动方向各流层之间的内摩擦而产生的能量损失称为沿程能量损失。

它主要取决于管道长度l、管径d、液体流速，液体黏度以及液体在管中的流动状态。、式中，hl为以液柱高表示的沿程能量损失；为液体密度；g为重力加速度；为沿程压力损失系数，不同的流态，有不同的值1.4液体流动时的能量损失1.4.2沿程能量损失圆管层流时沿程能量损失系数的选取：（1）水的层流运动：（2）金属管中油的层流运动：（3）橡胶软管中油的层流运动：1．圆管层流运动的能量损失

1.4液体流动时的能量损失1.4.2沿程能量损失2．圆管紊流运动的能量损失实验证明，在紊流状态下，沿程压力损失系数不仅与雷诺数Re有关，而且还与管道内壁的表面粗糙度有关。

-管道内壁表面绝对粗糙度的平均值

-近壁层流层的厚度

1.4液体流动时的能量损失1.4.2沿程能量损失圆管紊流时沿程能量损失系数的选取：（1）对于同一根管道，同样的工作液体，根据流动状态的不同，这根管道可能为紊流光滑管也可能为紊流粗糙管：（2）所有紊流时的沿程能量损失系数的计算公式都是在实验基础上归纳的经验公式。1.4液体流动时的能量损失1.4.3局部能量损失

液体在流动中，由于遇到局部障碍而产生的阻力损失，称为局部能量损失。

局部压力损失计算公式：

式中，hm为以液柱高表示的局部能量损失；g为重力加速度；为局部压力损失系数，为液体过流断面上的平均速度局部能量损失系数一般根据实验值选取1.4液体流动时的能量损失1.4.4管路系统总能量损失

管路系统中总能量损失等于所有支管的沿程能量损失和所有局部装置产生的局部能量损失之和。即

1.5孔口和缝隙流动1.5.1小孔出流及节流特性方程1.5孔口和缝隙流动1.5.1小孔出流及节流特性方程薄壁孔口孔口的长径比l／d0≤0.5时，称为薄壁孔口，如图2-24a所示，其特点如下。(1)收缩在孔外C—C处，即断面2—2就是收缩断面C—C，(2)无沿程损失，只有进口处的局部损失。厚壁孔口当小孔长径比0.5<l／d0≤4时，称为厚壁孔（短管），如图2-24b所示，其特点如下。(1)收缩在孔内，对出口而言，Cc=A2/A0=1；(2)局部能量损失包括进口损失和收缩以后的扩散损失两部分；(3)l0段为沿程损失。细长孔小孔长径比l／d0>4时，称为细长孔。液流通过细长孔的流动为层流运动

1.5孔口和缝隙流动1.5.1小孔出流及节流特性方程节流特性方程式中：A为节流器的通流面积。△p是节流器前后的压力差。m是由节流器形状决定的指数。薄壁小孔时m=0.5，细长孔时m=1，厚壁孔时0.5＜m＜1。k是与节流器形状、尺寸和液体性质相关的节流系数。薄壁小孔时细长孔时

1.5孔口和缝隙流动1.5.2缝隙流动缝隙高度相对其长度和宽度而言要小很多缝隙流动通常属于层流范畴

液体在两个边界壁面所夹着的狭窄空间内的流动，称为缝隙流动。

缝隙流动具有如下两个特点：1.5孔口和缝隙流动1.5.2缝隙流动1.平行平板缝隙流动(1)压差流动两固定平行壁面间压差流动的流量ql与缝隙高度的三次方成正比，可见缝隙大小对泄漏量影响极大。

1.5孔口和缝隙流动1.5.2缝隙流动(2)剪切流动1.平行平板缝隙流动1.5孔口和缝隙流动1.5.2缝隙流动1.平行平板缝隙流动(3)压差与剪切联合作用下的混合缝隙流动

1.5孔口和缝隙流动1.5.2缝隙流动2.圆柱环状缝隙流动(1)同心环状缝隙流动

1.5孔口和缝隙流动1.5.2缝隙流动2.圆柱环状缝隙流动(2)偏心环状缝隙流动

为偏心比。从上式可以看出，偏心只对压差流动有影响，而对剪切流动无影响。q

1.5孔口和缝隙流动1.5.2缝隙流动3．平行圆盘缝隙流动

液体经中心孔沿径向向四周流出(源流)，或者从四周径向流入中心(汇流)，这两种情况都称为平行圆盘缝隙流动。因为液体沿径向流动，所以又称为轴对称流动，它具有平行平板缝隙流动的所有特点。

1.6液压冲击和气蚀现象1.6.1液压冲击

液压系统中，由于某一元件工作状态突变而引起油压瞬时急剧上升，产生很高的压力峰值，出现冲击波的传递过程，这种现象称为液压冲击。

1．物理本质

2．冲击压力

3．液压冲击波的传递速度c为压力波传递速度，即声速

Ke为管道有效体积弹性系数

1.6液压冲击和气蚀现象1.6.1液压冲击减小液压冲击的措施：(1)缓慢开闭阀门以增长关闭油路的时间，或减慢阀芯的换向速度；(2)加大油管直径以降低液流速度；(3)在系统中设置蓄能器和安全阀；(4)在液压元件中设置缓冲装置；(5)采用橡胶软管吸收液压冲击时的能量液压冲击的危害：液压系统在冲击压力作用下，将产生剧烈振动、噪音，引起设备如管道、液压元件及密封装置等损坏，导致严重泄漏，降低使用寿命，还会使某些元件动作失灵造成事故，影响正常工作。特别在高压、大流量系统中，其破坏性更加严重。应采取适当措施来减少液压冲击。1.6液压冲击和气蚀现象1.6.2气穴与气蚀现象1．气穴和气蚀

在液流中，由于压力降低到有气泡形成的现象统称为气穴现象。

当气泡随着流动的液体被带到高压区时，气泡体积急剧缩小或溃灭，并又重新混入或溶于油液中凝结成液体。在气泡凝结处瞬间局部压力和温度急剧上升，产生液压冲击，还伴随有噪音和振动，油氧化变质。如果在反复的液压冲击和高温作用下，在从油液中游离出来的氧气侵蚀下，管壁或液压元件表面将产生剥落破坏，这种因气穴现象而产生的零件剥蚀称为气蚀现象。2．气穴和气蚀的危害性1.6.2气穴与气蚀现象1.6液压冲击和气蚀现象(1)由气穴现象产生出的大量气泡，有的会聚集在管道的最高处或通流的狭窄处形成气塞，使油流不畅，甚至堵塞，从而使系统不能正常工作；(2)系统容积效率降低，使系统性能特别是动态性能变坏；(3)气蚀会使材料破坏，降低液压元件的使用寿命。预防气穴与气蚀的措施

(1)减小流经节流口及缝隙处的压力降，一般希望节流口或缝隙前后压力比小于3.5；(2)正确设计管路，限制泵的吸油口离油面高度；(3)提高管道的密封性能，防止空气渗入；(4)提高零件的机械强度和降低零件的表面粗糙度，采用抗腐蚀能力强的金属材料，以提高元件抗气蚀能力1.7.1帕斯卡原理应用——冷轧机的支承辊平衡系统1.7工程实例图1-19冷轧机的支承辊平衡系统1.7.2伯努利方程的应用——液压泵安装高度确定1.7工程实例图1-20泵的安装高度1.7.3动力学基本方程综合应用——水力清砂高压水枪1.7工程实例图1-21水力清砂高压水枪本章小结【本章小结】1．理解黏性、雷诺数、沿程能量损失、局部能量损失、缝隙流动、液压冲击、气穴与气蚀等一系列液压流体力学的基本概念。2．掌握静力学、连续性、能量、动量、节流特性等5个基本方程的物理概念及其在液压技术中的应用。液压泵与液压马达的性能参数齿轮泵与齿轮马达叶片泵与叶片马达柱塞泵与柱塞马达液压泵与液压马达的选用2.1液压泵与液压马达的性能参数2.1．1液压泵与液压马达的基本工作原理液压泵的基本工作原理

液压泵是依靠其密封工作腔容积大小交替变化的原理来完成吸油、排油工作的，故一般称为容积式液压泵。2.1液压泵与液压马达的性能参数2.1．1液压泵与液压马达的基本工作原理2.构成液压泵的基本条件（1）具有若干个密封工作腔，且可以周期性交替变化。（2）油箱内液体的绝对压力必须等于或大于大气压力。（3）具有相应的配流装置。2.1液压泵与液压马达的性能参数2.1．1液压泵与液压马达的基本工作原理3.液压马达的基本工作原理

液压马达是以旋转运动的方式，将输入的液压能转换成机械能的液压动力元件，其输入是具有一定压力和流量的液体，输出为所需的转矩和转速。2.1液压泵与液压马达的性能参数2.1．1液压泵与液压马达的基本工作原理4.液压泵与液压马达的分类和图形符号☆按结构分：柱塞式、叶片式和齿轮式☆按排量是否可变分：定量和变量☆按变量调节方式分：手动式和自动式，自动式又分限压式、恒功率式、恒压式和恒流式等。☆按自吸能力分：自吸式合非自吸式2.1液压泵与液压马达的性能参数2.1．1液压泵与液压马达的基本工作原理4.液压泵与液压马达的分类和图形符号2.1液压泵与液压马达的性能参数2.1．2液压泵的主要性能参数流量：排量、理论流量、实际流量压力：工作压力、额定压力、最高压力效率：机械效率、容积效率、总效率功率：输入功率（机械）、输出功率（液压）2.1液压泵和液压马达的性能参数2.1．2液压泵的主要性能参数图3-2液压泵的性能曲线2.1液压泵和液压马达的性能参数2.1．3液压马达的主要性能参数流量：排量、理论流量、实际流量压力：工作压力、额定压力、最高压力转速：理论转速、实际转速扭矩：理论扭矩、实际扭矩；输出扭矩、启动扭矩效率：机械效率、容积效率、总效率功率：输入功率（液压）、输出功率（机械）滑转速度2.2齿轮泵与齿轮马达

齿轮泵结构简单，制造方便，外形尺寸小，重量轻，造价低，自吸性能好，对油液的污染不敏感，工作可靠。由于齿轮泵中的啮合齿轮是轴对称的旋转体，因此允许转速较高。齿轮泵的缺点是流量和压力脉动大，噪声高，排量不能调节。2.2齿轮泵与齿轮马达2.2．1外啮合齿轮泵1.工作原理2.2齿轮泵与齿轮马达2.2．1外啮合齿轮泵图2-4CB—B齿轮泵的结构1-轴承挡圈2-压盖3-滚针轴承4-后泵盖5-键6-齿轮7-壳体8-前泵盖9-螺钉10-压环11-密封环12-主动轴13-键14-泄油孔15-从动轴16-卸荷槽17-定位销2.2齿轮泵与齿轮马达2.排量与流量2.2．1外啮合齿轮泵排量：理论流量：实际流量：2.2齿轮泵与齿轮马达2.泄漏2.2．1外啮合齿轮泵泄漏的途径：齿轮端面与端盖端面之间的轴向间隙（约占总泄漏量的70％～80％）；齿轮外圆与泵体内表面之间的径向间隙（约占总泄漏量的12％）；齿轮啮合处的间隙。2.2齿轮泵与齿轮马达4.困油现象2.2．1外啮合齿轮泵2.2齿轮泵与齿轮马达5.径向不平衡力2.2．1外啮合齿轮泵2.2齿轮泵与齿轮马达6.齿轮泵提高压力等级的途径2.2.1外啮合齿轮泵2.2.2内啮合齿轮泵2.2齿轮泵与齿轮马达2.2．3齿轮马达2.2齿轮泵与齿轮马达外啮合渐开线齿轮马达2.2．3齿轮马达2.2齿轮泵与齿轮马达2.2．3齿轮马达2.2齿轮泵与齿轮马达内啮合摆线齿轮马达2.3叶片泵与叶片马达

叶片泵具有流量均匀，运转平稳，噪声低，体积小，重量轻，易实现变量等优点；缺点是对油液的污染比齿轮泵敏感2.2.1双作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达1.工作原理2.2.1双作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达2.排量与流量排量：实际流量：2.2.1双作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达2.配流盘2.2.1双作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达4.定子曲线2.2.1双作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达5.叶片的倾角2.2.1双作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达6.中高压双作用叶片泵2.2.1双作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达6.中高压双作用叶片泵2.2.1双作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达6.中高压双作用叶片泵2.2.2单作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达1.工作原理2.2.2单作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达2.排量与流量实际流量：排量：2.2.2单作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达2.变量叶片泵图2-14内反馈式变量叶片泵的原理1—转子；2—定子；3—极限流量调节螺钉；4—弹簧；5—调压螺钉2.2.2单作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达图2-15外反馈式变量叶片泵的原理1—转子；2—定子；3—极限流量调节螺钉；4—变量活塞；5—弹簧；6—调压螺钉2.变量叶片泵2.2.2单作用叶片泵2.3叶片泵与叶片马达限压式变量叶片泵的应用场合图3-24限压式变量叶片泵的特性曲线

限压式变量叶片泵适合低压快速行程和高压慢速行程的应用场合。当执行元件快速运动时，就需要大流量，工作压力低，正好使用特性曲线的AB段；当执行元件慢速时，负载压力升高，需要流量减小，正好使用图3-24中特性曲线的BC段，因而合理调整转折点的压力PB至关重要。2.2.3叶片马达2.3叶片泵与叶片马达图3-25双作用叶片马达的工作原理2.3叶片泵与叶片马达叶片马达与叶片泵的主要区别叶片底部有弹簧，保证在初始条件下叶片贴近内表面，形成密封容积；泵壳内含有两个单向阀。进、回油腔的压力经单向阀选择后再进叶片底部。叶片槽是径向的。这是因为液压马达需要双向旋转之故。2.4柱塞泵与柱塞马达

柱塞泵可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两大类。轴向柱塞泵因其柱塞的轴线与缸体轴线平行（或基本平行）而得名。径向柱塞泵柱塞的轴线与缸体的轴线垂直，其轴向尺寸短，径向尺寸大。2.4．1轴向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达

轴向柱塞泵具有结构紧凑，工作压力高，高压下仍能保持较高的效率，容易实现变量等优点，广泛应用于高压、大流量、大功率的液压系统中。轴向柱塞泵的缺点是对油液的污染比较敏感，对材质和加工精度要求也比较高，使用和维护比较严格，价格贵。

2.4．1轴向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达1.斜盘式轴向柱塞泵工作原理2.4．1轴向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达1.斜盘式轴向柱塞泵图2-18直轴式轴向柱塞泵的结构和工作原理1-缸体；2-配油盘；3-柱塞；4-斜盘；5-传动轴；6-弹簧2.4．1轴向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达结构特点1.斜盘式轴向柱塞泵2.4．1轴向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达结构特点图3-28泵中滑靴的受力情况1—油腔；2—油室1.斜盘式轴向柱塞泵2.4．1轴向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达图3-29通轴型轴向柱塞泵的结构1—缸体；2—传动轴；3—联轴器；4—辅助泵内转子；5—辅助泵外转子；6—斜盘

1.斜盘式轴向柱塞泵2.4．1轴向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达1.斜盘式轴向柱塞泵排量与流量排量：实际流量：2.4．1轴向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达2.斜轴式轴向柱塞泵图3-30斜轴式轴向柱塞泵结构1—传动轴；2—轴承组；3—连杆柱塞；4—缸体；5—泵体；6—配流盘；7—后盖；8—中心轴；9—碟形弹簧2.4．1轴向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达2.轴向柱塞泵的变量机构图3-31轴向柱塞泵的手动变量装置

1—调节手轮；2—螺杆；3—变量头体；4—变量活塞；5—变量斜盘；6—轴销2.4．1轴向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达2.轴向柱塞泵的变量机构图3-32柱塞泵用伺服变量装置及其原理1—伺服阀芯；2—球铰；3—斜盘；4—变量活塞；5—泵体；6—单向阀；7—阀套；8—拉杆2.4．1轴向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达4.用于水压传动的轴向柱塞泵图3-33用于水压传动的常规三柱塞泵的立体图

2.4．2径向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达1.工作原理2.4．2径向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达2.排量与流量排量：实际流量：2.4．2径向柱塞泵2.4柱塞泵与柱塞马达2.高精度球型径向柱塞泵2.4．3轴向柱塞马达2.4柱塞泵与柱塞马达2.4．4径向柱塞马达2.4柱塞泵与柱塞马达1.单作用连杆型2.4．4径向柱塞马达2.4柱塞泵与柱塞马达2.多作用内曲线式2.5．1液压泵的选用2.5液压泵与液压马达的选用泵类型

特性及应用场合齿轮泵叶片泵柱塞泵内啮合外啮合双作用单作用轴向径向渐开线摆线斜轴式斜盘式压力范围低压低压低压中压中压高压高压高压排量调节不能不能不能不能能能能能输出流量脉动小小很大很小一般一般一般一般自吸特性好好好较差较差差差差对油的污染敏感性不敏感不敏感不敏感较敏感较敏感很敏感很敏感很敏感噪声小小大小较大大大大价格较低低最低较低一般高高高功率质量比一般一般一般一般小一般小小效率较高较高低较高较高高高高应用场合

机床、农业机械、工程机械、飞机、船舶、一般润滑的机械

机床、工程机械、液压机、起重机、飞机

工程机械、运输机械、锻压机械、农业机械、飞机2.5．2液压马达的选用2.5液压泵与液压马达的选用

种类性能参数高速马达低速马达齿轮式叶片柱塞式径向柱塞式额定压力/MPa2117.53535排量/（mL/r）4～30025～30010～1000125～38000转速/（r/min）300～5000400～300010～50001～500总效率/（％）75～9075～9085～9580～92堵转效率/（％）50～8570～8080～9075～85堵转泄漏大大小小污染敏感度大小小小变量能力不能困难可以可以本章小结【本章小结】1．掌握容积式液压泵与液压马达的基本工作原理。2．掌握液压泵与液压马达主要技术参数的定义及计算的异同点。2.对各种液压泵与液压马达的结构差异进行对比，并正确选用液压泵和液压马达。

3.2液压缸的设计计算3.1液压缸的结构与分类149150

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳。1513.1液压缸的结构与分类活塞式柱塞式伸缩式摆动式组合式按结构形式分1523.1液压缸的结构与分类单作用缸：其中一个方向的运动用油压实现，返回时靠自重或弹簧等外力。

双作用缸：两个腔都有油，两个方向的动作都要靠油压来实现。1533.1液压缸的结构与分类只有一端有活塞杆两端都有活塞伸出1543.1液压缸的结构与分类——活塞式液压缸1-缸底；5-活塞；10-缸筒；11-管接头；12-导向套13-缸盖；16-活塞杆；18-耳环双作用单活塞杆液压缸当供给液压缸的流量Q一定时，活塞两个方向的运动速度为：V1=Q/A1=4Q/πD2(向右）V2=Q/A2=4Q/π(D2-d2)(向左）

当供油压力p一定，回油压力为零时，作用力：

F1=p.A1=p.πD2/4(向右）F2=p.A2=p.π(D2-d2)/4(向左）3.1液压缸的结构与分类——活塞式液压缸当其差动连接时，作用力为：F3=p(A1-A2)=p.(πd2/4)

速度:v3=(Q+Q2)/A1=(Q+v3.A2)/A1

所以v3=Q/(A1-A2)=4Q/πd23.1液压缸的结构与分类——活塞式液压缸1573.1液压缸的结构与分类——柱塞式液压缸1-缸体2-柱塞3-导向套4-密封5-油口（１）单作用式液压缸(靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力)（２）柱塞不与缸套接触，缸套易加工，适于做长行程液压缸；（３）工作时柱塞总受压，必须有足够的刚度；（４）柱塞重量往往较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向单边磨损，故其垂直使用更有利。1583.1液压缸的结构与分类——摆动式液压缸1-缸体2-定子块3-输出轴4-叶片摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件.也称摆动式液压马达.1593.2液压缸的设计与计算一、液压缸主要尺寸的确定二、液压缸结构设计中的几个基本问题1、工作压力的选取

根据液压缸的实际工况，计算出外负载大小，然后参考下表选取适当的工作力。

3.2液压缸的设计与计算——液压缸主要尺寸的确定2、活塞杆直径d与缸筒内径D的计算受拉时：d=(0.3-0.5)D

受压时：d=(0.5-0.55)D(p1<5MPa)d=(0.6-0.7)D(5MPa<p1<7MPa)d=0.7D(p1>7MPa)3.2液压缸的设计与计算——液压缸主要尺寸的确定3、液压缸缸筒壁厚和外径的计算缸筒最薄处壁厚：δ≥pyD/2(σ)

δ—缸筒壁厚；D—缸筒内径；py—缸筒度验压力，当额定压Pn>160*105Pa时，Py=1.25Pn；

(σ)—缸筒材料许用应力。(σ)=σb/n。3.2液压缸的设计与计算——液压缸主要尺寸的确定4、活塞杆的计算直径强度校核：d≥[4F/π(σ)]1/2d—活塞杆直径；F—液压缸的负载；(σ)—活塞杆材料许用应力，(σ)=σb/n。3.2液压缸的设计与计算——液压缸主要尺寸的确定5、液压缸缸筒长度的确定缸筒长度根据所需最大工作行程而定。活塞杆长度根据缸筒长度而定。对于工作行程受压的活塞杆，当活塞杆长度与活塞杆直径之比大于15时，应按材料力学有关公式对活塞进行压杆稳定性验算。3.2液压缸的设计与计算——液压缸主要尺寸的确定1、液压缸的缓冲液压缸中使用的缓冲装置，常见的有环状间隙式，节流口可调式或外加缓冲回路等。3.2液压缸的设计与计算——液压缸结构设计中的几个基本问题图4-6环状间隙式缓冲装置2、液压缸的排气为了排除聚集在液压缸内的空气，可在缸的两端最高部位各装一只排气塞。3.2液压缸的设计与计算——液压缸结构设计中的几个基本问题【本章小结】1．理解液压缸的结构与分类方法。2．掌握液压缸的设计步骤与设计中需要考虑的问题。插装阀流量控制阀压力控制阀方向控制阀概述电液比例阀4.1概述一、液压控制阀的功用与分类二、液压控制阀的共性特点4.1概述——液压控制阀的分类

按用途分方向控制阀压力控制阀流量控制阀控制或改变液压系统中液流流动方向的元件。控制或调节液压系统的压力的元件。控制或调节液压系统的流量的元件。液压阀用来控制液体的压力，流量和方向，使液压系统在安全的条件下按规定的要求平稳而协调地工作，根据功用可以分为：压力阀和流量阀利用流通截面的节流作用控制着系统的压力和流量方向阀则利用通流通道的更换控制着油液的流动方向4.1概述——液压控制阀的分类

按结构形式滑阀锥阀球阀喷嘴挡板阀射流管阀按连接方式螺纹连接阀法兰连接阀板式连接阀叠加式连接阀插装式连接阀按控制方式定制控制阀（开关）伺服控制阀比例控制阀控制液流通路的通断，定值控制压力或流量。用偏差信号连续成比例地控制液压系统中的压力或流量。输出量与输入信号成比例。多用于开环液压控制系统。数字控制阀用数字信息直接控制阀类。4.1

概述——液压控制阀的共性特点1．结构2．工作原理——孔口流量公式3．性能参数a.公称通径公称通径代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流量。阀工作时的实际流量应小于或等于其额定流量，最大不得大于额定流量的1.1倍。b.

额定压力

额定压力是液压阀长期工作所允许的最高工作压力。4.2方向控制阀1．单向阀2．换向阀3．多路换向阀

方向控制阀主要是用来通断油路或改变油液的流动方向，从而控制液压执行元件的启动或停止或者改变运动方向。4.2方向控制阀——单向阀单向阀普通单向阀液控单向阀使液流只能沿一个方向流动，不许它反向倒流。普通单向阀普通单向阀的应用b.防止油路相互干扰a.保护泵c.单向阀做背压阀d.单向阀起节流或调速作用4.2方向控制阀——单向阀4.2方向控制阀——单向阀4.2方向控制阀——单向阀4.2方向控制阀——单向阀C)作背压阀用4.2方向控制阀——单向阀4.2方向控制阀——单向阀管式普通单向阀外形图4.2方向控制阀——单向阀单向阀普通单向阀液控单向阀液控单向阀使液流能沿正反两个方向流动。液控单向阀——液控液控单向阀——不液控区别内泄式液控单向阀4.2方向控制阀——单向阀图5-4外泄式液控单向阀A-单向阀进口；B-单向阀出口；P-控制口；L-泄油口液控单向阀4.2方向控制阀——单向阀双液控单向阀4.2方向控制阀——换向阀1．单向阀2．换向阀3．多路换向阀换向阀利用阀心相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流的方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方向。(一）对换向阀的要求1.油液流经阀时的压力损失小。2.互不相通的油口间的泄漏要小。3.换向要平稳、迅速且可靠。4.2方向控制阀——换向阀1．滑阀式换向阀换向阀的“位”：换向阀的“通”：阀与液压系统油路相连的油口数。图形符号：箭头不表示液流方向，只表示油口连接情况。阀芯的工作位数，方格表示工作位数。1-阀体；2-滑动阀芯；3-主油口；4-沉割槽；5-台肩4.2方向控制阀——换向阀位移方向：符号图位移方向与阀芯位移相同。滑阀机能：指滑阀在中间位置时的通路形式。常态位：每个换向阀都有一个常态位，它是阀芯未受到外力作用时的位置。在液压系统图中，换向阀的符号与油路的连接一般应画在常态位。1．滑阀式换向阀4.2方向控制阀——换向阀常用四通滑阀的中位机能1．滑阀式换向阀4.2方向控制阀——换向阀换向阀的图形符号和油口分布情况1．滑阀式换向阀4.2方向控制阀——换向阀2.阀的命名：※位※通xxx换向阀4.2方向控制阀——换向阀3．换向阀的操纵方式4.2方向控制阀——换向阀3．换向阀的操纵方式手动换向阀4.2方向控制阀——换向阀机动换向阀二位四通机动换向阀4.2方向控制阀——换向阀电磁换向阀电磁换向阀-中位4.2方向控制阀——换向阀4.2方向控制阀——换向阀电磁换向阀-右位4.2方向控制阀——换向阀电磁换向阀-左位4.2方向控制阀——换向阀液动换向阀4.2方向控制阀——换向阀电液换向阀4.2方向控制阀——换向阀电液换向阀电液换向阀中位状态单向节流阀单向节流阀4.2方向控制阀——换向阀电液换向阀左位状态4.2方向控制阀——换向阀电液换向阀右位状态4.2方向控制阀——多路换向阀多路换向阀是将两个以上的阀块组合在一起，用以操纵多个执行元件的运动。多路换向阀可以根据不同液压系统的要求，把安全阀、过载阀、分流阀、制动阀、单向阀等阀组合在一起，所以它结构紧凑，管路简单，压力损失小，而且安装简便，因此广泛应用于工程机械、起重运输机械和其它要求操纵多个执行元件运动的行走机械。4.2方向控制阀——多路换向阀按阀体结构形式分整体式分片式（组合式）按油路连接方式分并联串联按液压泵卸荷方式分中位卸荷安全阀卸荷串并联复合多路换向阀4.2方向控制阀——多路换向阀EFCDABTPTP1.多路换向阀并联油路EFCDAB4.2方向控制阀——多路换向阀1.多路换向阀并联油路EFCDABTPTPABCDEF4.2方向控制阀——多路换向阀1.多路换向阀并联油路EFCDABTPTPABCDEF4.2方向控制阀——多路换向阀2.多路换向阀串联油路ABCDTPTPEFCDEFAB4.2方向控制阀——多路换向阀2.多路换向阀串联油路ABCDTPEFTPEFABAB4.2方向控制阀——多路换向阀2.多路换向阀串联油路TPABABABABCDTPEF4.2方向控制阀——多路换向阀3.多路换向阀串、并联油路4.2方向控制阀——多路换向阀多路换向阀实物4.3压力控制阀常见压力控制阀的类型按工作原理分:直动式先导式按阀心结构分:滑阀球阀

锥阀按功能分:溢流阀减压阀顺序阀平衡阀压力继电器……它们共同的特点是利用油液压力和弹簧力相平衡的原理来进行工作4.3压力控制阀4.3压力控制阀——溢流阀(一)功能和要求

功能：通过阀口的溢流，使控制系统或回路的压力维持恒定(稳定进口P的压力，使它不超过调定压力)，实现稳压、调压或限压作用。要求：

调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过流能力大，噪声小。4.3压力控制阀——溢流阀(二)工作原理和结构

1.直动式溢流阀

基本部件依靠系统中的压力油直接作用在阀心上与弹簧力相平衡，以控制阀心的启闭动作。工作原理特点阀心在最低位置，P与T关断，这也是溢流阀的常态位置。直动式溢流阀多用于中低压或安全阀4.3压力控制阀——溢流阀4.3压力控制阀——溢流阀溢流阀实物图4.3压力控制阀——溢流阀2.先导式溢流阀

先导式溢流阀由主阀和先导阀两部分组成。先导阀的结构原理与直动式溢流阀相同，但一般采用锥阀式结构。主阀可分为：滑阀式(一级同心)结构、二级同心结构和三级同心结构。4.3压力控制阀——溢流阀2.先导式溢流阀

基本部件工作原理特点4.3压力控制阀——溢流阀2.先导式溢流阀

基本部件工作原理特点4.3压力控制阀——溢流阀2.先导式溢流阀

二节同心溢流阀其主阀芯为带有圆柱面的锥阀。为使主阀关闭时有良好的密封性，要求主阀芯的圆柱导向面和圆锥面与阀套配合良好，两处的同心度要求较高，故称二节同心。

4.3压力控制阀——溢流阀2.先导式溢流阀

三节同心溢流阀主阀芯与阀盖、阀体与主阀座、主阀芯和阀体三处有同心配合要求，故属于三节同心结构

4.3压力控制阀——溢流阀二节同心先导式溢流阀的结构工艺性好，加工装配精度容易保证，结构简单，通用性和互换性好，且流通能力强，启闭特性好。应用最广。三节同心溢流阀与一节同心、二节同心溢流阀比较：与一节同心先导式溢流阀相比，主阀的油封部分为锥阀，所以较滑阀的密封性好，且动作灵敏，适用于高压的场合。与二节同心式溢流阀相比，三节同心阀多一节同心，结构复杂，加工装配不太方便；而且因过流面积较小，启闭特性不如二节同心阀好。电磁溢流阀4.3压力控制阀——溢流阀二级调压——通过一