液压与气压传动技术 第2版 课件 韩玉勇 项目4-8 解析液压执行元件 -分析气压传动系统

液压与气压传动技术“十三五”职业教育规划教材项目四

解析液压执行元件知识链接解析液压缸解析液压马达0102知识点睛液压能转变成机械能。液压执行元件是将液压能转变成机械能的能量转换装置，液压执行元件有液压缸和液压马达两种类型，二者的区别在于：液压缸将液压能转变成往复运动的机械能；而液压马达则将液压能转变成连续回转的机械能。项目四解析液压执行元件知识目标能力目标1.掌握液压缸的主要类型及典型结构。2.了解双作用单杆液压缸的工作特点。3.掌握差动液压缸的工作特点、运动速度以及推力的计算。4.对液压缸常见故障能够正确排除。1.能够理解液压缸的分类和工作原理。2.能够进行液压缸的推力和速度计算。3.能够对液压缸拆装并进行液压缸的结构分析。4.能够正确使用和选用液压执行元件。0102（一）液压缸的分类和特点1.活塞缸项目四解析液压执行元件—解析液压缸1）双杆活塞缸图4-2为双杆活塞缸原理图。其活塞的两侧都有伸出杆，当两活塞杆直径相同，缸两腔的供油压力和流量都相等时，活塞(或缸体)两个方向的运动速度和推力也都相等。因此，这种液压缸常用于要求往复运动速度和负载相同的场合，如各种磨床。图4-2(a)为缸体固定式结构简图。当缸的左腔进压力油，右腔回油时，活塞带动工作台向右移动；反之，右腔进压力油，左腔回油时，活塞带动工作台向左移动。工作台的运动范围略大于缸有效长度的三倍，一般用于小型设备的液压系统。（一）液压缸的分类和特点1.活塞缸1）双杆活塞缸图4-2b为活塞固定式结构简图。液压油经空心活塞杆的中心孔及其活塞处的径向孔c、d进、出液压缸。当缸的左腔进压力油，右腔回油时，缸体带动工作台向左移动；反之，右腔进压力油，左腔回油时，缸体带动工作台向右移动。其运动范围略大于缸有效行程的两倍，常用于行程长的大、中型设备的液压系统。项目四解析液压执行元件—解析液压缸（一）液压缸的分类和特点1.活塞缸项目四解析液压执行元件—解析液压缸1）双杆活塞缸双杆活塞缸的推力和速度可按下式计算:

A——液压缸有效工作面积；

F——液压缸的推力；

v——活塞(或缸体)的运动速度；

p——进油压力；

q——进入液压缸的流量；

D——液压缸内径；

d——活塞杆直径。（4-1）（4-2）（一）液压缸的分类和特点1.活塞缸项目四解析液压执行元件—解析液压缸2）单杆活塞缸图4-3为单杆活塞缸原理图。其活塞的一侧有伸出杆，两腔的有效工作面积不相等。当向缸两腔分别供油，且供油压力和流量相同时，活塞(或缸体)在两个方向的推力和运动速度不相等。

（a)（b)图4-3单杆活塞缸（一）液压缸的分类和特点1.活塞缸项目四解析液压执行元件—解析液压缸2）单杆活塞缸当无杆腔进压力油，有杆腔回油(图4-3a)时，活塞推力F1和运动速度v1分别为：（4-3）（4-4）（一）液压缸的分类和特点1.活塞缸项目四解析液压执行元件—解析液压缸2）单杆活塞缸当有杆腔进压力油，无杆腔回油(图4-3b)时，活塞推力F2和运动速度v2分别为：（4-5）（4-6）式中A1——缸无杆腔有效工作面积；A2——缸有杆腔有效工作面积。（一）液压缸的分类和特点1.活塞缸项目四解析液压执行元件—解析液压缸2）单杆活塞缸比较上面公式可知：v1＜v2,F1＞F2。即无杆腔进压力油工作时，推力大，速度低；有杆腔进压力油工作时，推力小，速度高。因此，单杆活塞缸常用于一个方向有较大负载但运行速度较低，另一个方向为空载快速退回运动的设备。例如，各种金属切削机床、压力机、注塑机、起重机的液压系统即常用单杆活塞缸。（一）液压缸的分类和特点1.活塞缸项目四解析液压执行元件—解析液压缸2）单杆活塞缸单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，如图4-4所示，由于无杆腔工作面积比有杆腔工作面积大，活塞向右的推力大于向左的推力，故其向右移动。液压缸的这种连接称为差动连接。（一）液压缸的分类和特点1.活塞缸项目四解析液压执行元件—解析液压缸2）单杆活塞缸差动连接时，活塞的推力F3为（4-7）（4-8）比较(4-4)、(4-8)式可知，v3＞v1；比较式(4-3)、式(4-7)可知，F3＜F1。若活塞的速度为v3，则无杆腔的进油量为v3A1，有杆腔的出油量为v3A2，因而有下式故（一）液压缸的分类和特点1.活塞缸项目四解析液压执行元件—解析液压缸2）单杆活塞缸（一）液压缸的分类和特点1.活塞缸项目四解析液压执行元件—解析液压缸3）摆动缸若叶片的宽度为b，缸的内径为D，输出轴直径为d，叶片数为Z，在进油压力为p、流量为q，且不计回油腔压力时，摆动缸输出的转矩T和回转角速度ω为（4-9）（4-10）（一）液压缸的分类和特点1.活塞缸项目四解析液压执行元件—解析液压缸3）摆动缸

（a)（b)图4-6摆动缸1-缸体2-叶片3-定子块4-摆动轴单叶片缸的摆动角一般不超过280°，双叶片缸当其他结构尺寸相同时，其输出转矩是单叶片缸的两倍，而摆动角度为单叶片缸的一半(一般不超过150°)。（二）液压缸主要尺寸的确定1.液压缸内径和活塞杆直径的确定项目四解析液压执行元件—解析液压缸设备类型磨床车床、铣床钻床、镗床组合机床龙门刨床、拉

床注塑机、农业机械、小工程机械液压压力机、重型机械、起重运输机械工作压力p(MPa)0.8～22～43～58～1010～1620～32表4-1各类液压设备常用工作压力（二）液压缸主要尺寸的确定1.液压缸内径和活塞杆直径的确定项目四解析液压执行元件—解析液压缸表4-2液压缸工作压力与负载之间的关系负载F(kN)＜55～1010～2020～3030～50＞50工作压力p(MPa)＜0.8～1.01.5～2.02.5～3.03.0～4.04.0～5.0＞5.0

工作压力p(MPa)λ＜55～7＞7活塞杆受拉力0.3～0.45活塞杆受压力0.50～0.550.6～0.70.7表4-3系数λ的推荐值项目四解析液压执行元件—解析液压缸当有杆腔进压力油驱动负载时，由于（4-11）（4-12）由式(4-11)、式(4-12)算出的D值及选定的λ值即可求出活塞杆的直径d(d＝λD)。D、d的取值应按标准进行圆整。。当无杆腔进压力油驱动负载时，由于故（二）液压缸主要尺寸的确定1.液压缸内径和活塞杆直径的确定故项目四解析液压执行元件—解析液压缸在中、低压系统中，液压缸壁厚δ根据结构和工艺上的需要确定，一般不进行计算。当液压缸工作压力较高或直径较大时，才有必要对其最薄弱部位的壁厚进行强度校核。（4-14）（4-15）式中

py——试验压力，比缸最高工作压力大20％～30％；[δ]——缸筒材料的许用应力。当D/δ＜10时，按以下厚壁筒公式校核（二）液压缸主要尺寸的确定2.液压缸壁厚的确定当D/δ≥10时，按以下薄壁筒公式校核≥

≥

项目四解析液压执行元件—解析液压缸液压缸的长度按其最大行程确定，一般不大于(20～30)D。活塞的宽度按缸的工作压力和活塞的密封方式确定，一般为(0.6～1)D。导向套滑动面的长度，当D＜80mm时，取(0.6～1)D；当D≥80mm时，取(0.6～1)d。活塞杆的长度按缸的长度、活塞的宽度、导向套的长度、端盖的有关尺寸及它与工作台的连接方式确定。对长度与直径之比大于15的受压活塞杆，应按材料力学公式进行稳定性校核计算。端盖的尺寸、紧固螺钉的个数和尺寸，当压力不高时可由结构决定；对高压系统，则必须进行螺钉强度的校核。（二）液压缸主要尺寸的确定3.液压缸其他尺寸的确定项目四解析液压执行元件—解析液压缸（三）活塞缸的结构设计图4-7空心双杆活塞缸结构图1-压盖2-活塞杆3-托架4-端盖5-密封圈6-堵7-导向套8-锥销9-密封圈10-活塞11-缸筒12-压环13-半环14-密封纸垫15-端盖项目四解析液压执行元件—解析液压缸（三）活塞缸的结构设计1.缸筒和缸盖项目四解析液压执行元件—解析液压缸（三）活塞缸的结构设计2.活塞与活塞杆整体式活塞组件是把短行程的液压缸的活塞杆与活塞做成一体，这是最简单的形式。但当行程较长时，这种整体式活塞组件的加工较费事，所以常把活塞与活塞杆分开制造，然后再连接成一体。项目四解析液压执行元件—解析液压缸（三）活塞缸的结构设计3.密封装置项目四解析液压执行元件—解析液压缸（三）活塞缸的结构设计4.缓冲装置项目四解析液压执行元件—解析液压缸（三）活塞缸的结构设计5.排气装置项目四解析液压执行元件—解析液压马达（一）叶片式液压马达5.排气装置图4-13所示为叶片式液压马达的工作原理图，当压力油通入压油腔后，在叶片1、3(或5、7)上，一面作用有压力油，另一面则为无压油，由于叶片1、5受力面积大于叶片3、7，从而由叶片受力差构成的力矩推动转子和叶片作顺时方向旋转。项目四解析液压执行元件—解析液压马达（二）轴向柱塞式液压马达设柱塞和缸体的垂直中心线成φ角，此柱塞产生的转矩为（4-16）项目四解析液压执行元件—解析液压马达（二）轴向柱塞式液压马达式中，R为柱塞在缸体中的分布圆半径。液压马达输出的转矩应是处于高压腔柱塞产生转矩的总和。即（4-17）机械工业出版社Thanks液压与气压传动技术“十三五”职业教育规划教材项目五解析液压控制阀知识链接解析方向控制阀解析压力控制阀0102解析流量控制阀03知识点睛控制阀通过对液流的方向、压力和流量进行控制和调节。在液压传动系统中，用来对液流的方向、压力和流量进行控制和调节的液压元件称为控制阀。控制阀通过对液流的方向、压力和流量进行控制和调节，从而控制执行元件的运动方向、输出的力或转矩、运动速度、动作顺序，还可限制和调节液压系统的工作压力，防止系统过载等。项目五解析液压控制阀知识目标能力目标1.了解液压控制阀的类型。2.掌握各类液压控制阀的结构组成、工作原理和性能特点。3.熟悉各种液压控制阀的图形符号和画法。4.了解各类液压控制阀的基本功能和用途。1.掌握液压控制阀的正确拆卸、装配及安装连接方法。2.正确使用和选用液压控制阀。0102（一）单向阀1.普通单向阀项目五解析液压控制阀—解析方向控制阀

（a)（b)（c)图5-3单向阀1-阀体2-阀芯3-弹簧（一）单向阀2.液控单向阀项目五解析液压控制阀—解析方向控制阀（二）换向阀1.换向阀的分类及图形符号项目五解析液压控制阀—解析方向控制阀（二）换向阀2.几种常用的换向阀项目五解析液压控制阀—解析方向控制阀1）机动换向阀（二）换向阀2.几种常用的换向阀项目五解析液压控制阀—解析方向控制阀2）电磁换向阀

电磁换向阀是利用电磁铁的吸力控制阀芯换位的换向阀。它操作方便，布局灵活，有利于提高设备的自动化程度，因而应用最广泛。（二）换向阀2.几种常用的换向阀项目五解析液压控制阀—解析方向控制阀2）电磁换向阀（二）换向阀2.几种常用的换向阀项目五解析液压控制阀—解析方向控制阀3）液动换向阀（a)（b)图5-7液动换向阀（二）换向阀2.几种常用的换向阀项目五解析液压控制阀—解析方向控制阀4）电液换向阀（二）换向阀2.几种常用的换向阀项目五解析液压控制阀—解析方向控制阀5）转阀（二）换向阀2.几种常用的换向阀项目五解析液压控制阀—解析方向控制阀6）手动换向阀（二）换向阀2.几种常用的换向阀项目五解析液压控制阀—解析方向控制阀7）多路换向阀（二）换向阀3.三位换向阀的中位机能项目五解析液压控制阀—解析方向控制阀（一）溢流阀1.溢流阀的结构及工作原理项目五解析液压控制阀—解析压力控制阀1）直动式溢流阀（一）溢流阀1.溢流阀的结构及工作原理项目五解析液压控制阀—解析压力控制阀2）先导式溢流阀（一）溢流阀2.溢流阀的静态特性项目五解析液压控制阀—解析压力控制阀1）压力——流量特性(p—q特性)（a)（b)图5-14溢流阀的静态特性（a）压力—流量特性（b）启闭特性2）启闭特性（一）溢流阀2.溢流阀的静态特性项目五解析液压控制阀—解析压力控制阀3）压力稳定性

溢流阀工作压力的稳定性由两个指标来衡量：一是在额定流量qn和额定压力pn下，其进口压力在一定时间(一般为3min)内的偏移值；二是在整个调压范围内，通过额定流量qn时进口压力的振摆值。对中压溢流阀这两项指标均不应大于±0.2MPa。如果溢流阀的压力稳定性不好，就会出现剧烈的振动和噪声。4）卸荷压力

将溢流阀的外控口K与油箱连通时，其主阀阀口开度最大，液压泵卸荷。这时溢流阀进出油口的压力差，称为卸荷压力。卸荷压力越小，油液通过阀口时的能量损失就越小，发热也越小，说明阀的性能越好。（二）顺序阀项目五解析液压控制阀—解析压力控制阀（三）减压阀项目五解析液压控制阀—解析压力控制阀（四）压力继电器项目五解析液压控制阀—解析压力控制阀（一）节流阀项目五解析液压控制阀—解析流量控制阀（一）节流阀项目五解析液压控制阀—解析流量控制阀节流阀结构简单，制造容易，体积小，使用方便，造价低。但负载和温度的变化对流量稳定性的影响较大，因此只适用于负载和温度变化不大或速度稳定性要求不高的液压系统。（二）调速阀项目五解析液压控制阀—解析流量控制阀调速阀是由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀。节流阀用来调节通过的流量，定差减压阀则自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压差为定值，消除了负载变化对流量的影响。（二）调速阀项目五解析液压控制阀—解析流量控制阀调速阀是由定差减压阀与节流阀串联而成的组合阀。节流阀用来调节通过的流量，定差减压阀则自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压差为定值，消除了负载变化对流量的影响。机械工业出版社Thanks液压与气压传动技术“十三五”职业教育规划教材项目六液压系统基本回路组建与调试知识链接压力控制回路及分析速度控制回路及分析0102方向控制回路及分析03动作控制回路及分析04知识点睛完成某一特定功能的典型油路液压基本回路通常按所能完成的功能分为压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路和多执行元件动作控制回路等。这些基本回路结合了前人使用的经验，因此，熟悉和掌握它们的组成、工作原理、性能特点及其应用之后，就可以根据机械的工作性能、要求和工况特点，正确合理地选择这些回路，从而组成完整的液压系统。这对于正确分析液压系统出现的故障也是十分重要的。。项目六液压系统基本回路组建与调试知识目标能力目标1.掌握液压基本回路的类型和作用。2.掌握压力控制回路的工作原理及应用。3.掌握速度控制回路的工作原理及应用。4.掌握顺序动作回路的工作原理及应用。5.了解容积调速回路的调节方法及应用。1.能对压力、速度、方向控制回路进行组装。2.能独立对压力、速度、方向控制回路进行调试。3.能解决在压力、速度、方向控制回路的组装和调试中出现的各类问题，并能排除故障。0102（一）调压回路1.单级调压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析如图6-1a所示，在液压泵出口处设置并联的溢流阀即可组成单级调压回路，它是由溢流阀的调压弹簧来控制液压系统压力的。（一）调压回路2.二级调压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析如图6-1b所示，由先导式溢流阀1和远程调压阀5分别调整工作压力。当二位二通电磁阀4处于图示位置时，系统压力由阀1调定；当阀4通电后右位接入时，系统压力由阀5调定，实现两种不同的压力控制。注意阀5的调定压力一定要低于阀1的调定压力，否则不能实现二级调压。当系统压力由阀5调定时，先导式溢流阀1的先导阀口关闭，当主阀开启时，液压泵的溢流流量经主阀流回油箱。（一）调压回路3.多级调压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析如图6-1c所示，系统的压力由溢流阀1、2、3分别控制，从而组成了三级调压回路。当两个电磁铁均不通电时，系统压力由阀1调定；当1YA通电，系统压力由阀2调定；当2YA通电时，系统压力由阀3调定。注意阀2和阀3的调定压力要低于阀1的调定压力，而阀2和阀3的调定压力之间可没有关系。（一）调压回路4.比例调压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析如图6-1d所示，调节先导式比例电磁溢流阀6的输入电流，即可实现系统压力的无级调节，这样不但回路结构简单，压力切换平稳，而且便于实现远距离控制或程控。（二）减压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析（三）增压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析1.单作用增压缸的增压回路图6-3a所示为单作用增压回路，该回路只能间断增压，故称单作用增压回路，适应于液压缸需要较大单向作用力，但行程小、作业时间短的液压系统。在图示位置工作时，系统的供油压力p1进入增压缸的大活塞左腔，此时在小活塞右腔即可得到所需的较高压力p2。当二位四通电磁换向阀右位接入系统时，增压缸返回，辅助油箱中的油液经单向阀补入小活塞右腔。（三）增压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析1.单作用增压缸的增压回路图6-3b所示为采用双作用增压缸的增压回路，能连续输出高压油，适应于增压行程要求较长的场合。在图示位置时，液压泵输出的压力油经电磁换向阀5和单向阀1进入增压缸左端大、小活塞的左腔，大活塞右腔的回油通油箱，右端小活塞右腔增压后的高压油经单向阀4输出，此时单向阀2、3被关闭。（四）保压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析1.利用液压泵保压的保压回路利用液压泵保压的保压回路也就是在保压过程中，液压泵仍以较高的压力（保持所需压力）工作。此时，若采用定量泵，则压力油几乎全经溢流阀流回油箱，系统功率损失大，易发热，故只在小功率的系统且保压时间较短的场合下才使用。若采用变量泵，在保压时泵的压力较高，但输出流量几乎等于零，因而，液压系统的功率损失小。这种保压方法能随泄漏量的变化而自动调整输出流量，因而其效率也较高。（四）保压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析2.利用蓄能器的保压回路（四）保压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析3.自动补油保压回路图6-5自动补油的保压回路（四）保压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析3.自动补油保压回路图6-5自动补油的保压回路（五）保压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析1.换向阀中位机能卸荷回路（五）保压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析2.二位二通阀旁路卸荷回路（五）保压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析3.利用溢流阀远程控制口卸荷的回路（五）保压回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析4.采用复合泵的卸荷回路（六）平衡回路项目六液压系统基本回路组建与调试—

压力控制回路及分析（一）调速回路项目六液压系统基本回路组建与调试—速度控制回路及分析1.节流控制调速回路（一）调速回路项目六液压系统基本回路组建与调试—速度控制回路及分析2.容积调速回路图6-12旁油路节流调速（一）调速回路项目六液压系统基本回路组建与调试—速度控制回路及分析2.容积调速回路图6-12旁油路节流调速（一）调速回路项目六液压系统基本回路组建与调试—速度控制回路及分析2.容积调速回路（a)（b)图6-13变量泵-定量马达(液压缸)调速回路（a)变量泵-定量马达调速回路（b)变量泵-液压缸调速回路。1—辅助泵2—单向阀3—变量泵4—安全阀5—定量液压马达6—溢流阀7—单作用变量泵8—手动换向阀9—液压缸10—背压阀（一）调速回路项目六液压系统基本回路组建与调试—速度控制回路及分析2.容积调速回路（一）调速回路项目六液压系统基本回路组建与调试—速度控制回路及分析3.容积节流调速回路图6-16容积节流调速回路1—液压泵2—调速阀3—二位二通阀4—二位四通阀5—压力继电器6—背压阀（二）快速运动回路项目六液压系统基本回路组建与调试—速度控制回路及分析1.液压缸的差动连接快速运动回路（二）快速运动回路项目六液压系统基本回路组建与调试—速度控制回路及分析2.采用蓄能器的快速补油回路对于间歇运转的液压机械，当执行元件间歇或低速运动时，泵向蓄能器充油。而在工作循环中，当某一工作阶段执行元件需要快速运动时，蓄能器作为泵的辅助动力源，可与泵同时向系统提供压力油。如图6-18所示为一补油回路。当换向阀移到左位工作时，蓄能器所储存的液压油即可释放出来加到液压缸，活塞快速前进。活塞在做加压等操作时，液压泵即可对蓄能器充压(蓄油)。当换向阀移到阀右位时，蓄能器液压油和泵排出的液压油同时送到液压缸的活塞杆端，活塞快速回行。这样，系统中可选用流量较小的油泵及功率较小的电动机，可节约能源并降低油温。（二）快速运动回路项目六液压系统基本回路组建与调试—速度控制回路及分析3.利用双泵供油的快速运动回路（三）速度换接回路项目六液压系统基本回路组建与调试—速度控制回路及分析1.快、慢速换接回路（三）速度换接回路项目六液压系统基本回路组建与调试—速度控制回路及分析2.两种工作进给速度的换接回路（一）换向回路项目六液压系统基本回路组建与调试—方向控制回路及分析（二）锁紧回路项目六液压系统基本回路组建与调试—方向控制回路及分析图6-25三位阀锁紧回路图6-24液控单向阀锁紧回路（一）顺序动作回路项目六液压系统基本回路组建与调试—动作控制回路及分析1.行程控制顺序动作回路（一）顺序动作回路项目六液压系统基本回路组建与调试—动作控制回路及分析2.压力控制顺序动作回路（二）同步回路项目六液压系统基本回路组建与调试—动作控制回路及分析1.采用调速阀的同步回路（二）同步回路项目六液压系统基本回路组建与调试—动作控制回路及分析2.采用串联液压缸的同步回路（二）同步回路项目六液压系统基本回路组建与调试—动作控制回路及分析2.采用串联液压缸的同步回路（二）同步回路项目六液压系统基本回路组建与调试—动作控制回路及分析3.采用同步缸或同步马达的同步回路（三）多缸互不干扰回路项目六液压系统基本回路组建与调试—动作控制回路及分析（三）多缸互不干扰回路项目六液压系统基本回路组建与调试—动作控制回路及分析机械工业出版社Thanks液压与气压传动技术“十三五”职业教育规划教材项目七典型液压系统的安装调试与故障排除知识链接阅读液压系统图的步骤YT4543型液压动力滑台液压控制系统0102MJ-50型数控车床液压系统03知识点睛液压系统一般用图形的方式来表示。液压系统在机床、工程机械、冶金石化、航空、船舶等方面均有广泛的应用。液压系统是根据液压设备的工作要求，选用各种不同功能的基本回路构成的。液压系统一般用图形的方式来表示。液压系统图表示了系统内所有各类液压元件的连接情况以及执行元件实现各种运动的工作原理。项目七典型液压系统的安装调试与故障排除知识目标能力目标1.了解液压设备的功用和液压系统的工作循环、动作要求。2.掌握组合机床动力滑台等典型液压系统图的分析方法。3.能够进行液压系统的维护保养与故障诊断。1.能够读懂液压系统图，会分析系统中各液压元件的功用和相互关系、系统的基本回路组成及油液路线。2.能够对液压系统进行规范安装调试。0102项目七典型液压系统的安装调试与故障排除

———阅读液压系统图的步骤阅读液压系统图时，大致按下述步骤进行。1）了解设备的功用及对液压系统动作和性能的要求。2）初步分析液压系统图，以执行元件为中心，将系统分解为若干个子系统。从液压系统中拆分液压基本回路的主要方法就是从液压元件在基本回路中所起的关键作用入手，结合所学的基本回路的知识，掌握该回路的工作原理。例如：要从液压系统中拆分换向回路，就要选取缸、换向阀、泵组成一个换向回路，换向回路的作用就是通过换向阀来控制缸的运动方向。3）对每个子系统进行分析。分析组成子系统的基本回路及各液压元件的作用；按执行元件的工作循环分析实现每步动作的进油和回油路线。4）根据系统中对各执行元件之间的顺序、同步、互锁、防干扰或联动等要求分析各子系统之间的联系，弄懂整个液压系统的工作原理。5）归纳出设备液压系统的特点和使设备正常工作的要领，加深对整个液压系统的理解。项目七典型液压系统的安装调试与故障排除

———YT4543型液压动力滑台液压控制系统（一）YT4543型动力滑台液压系统的工作原理项目七典型液压系统的安装调试与故障排除

———YT4543型液压动力滑台液压控制系统（二）YT4543型动力滑台液压系统的特点通过对YT4543型动力滑台液压系统的分析，可知该系统具有如下特点。1)该系统采用了由限压式变量泵和调速阀组成的进油路容积节流调速回路，这种回路能够使动力滑台得到稳定的低速运动和较好的速度负载特性，而且由于系统无溢流损失，系统效率较高。另外，回路中设置了背压阀，可以改善动力滑台运动的平稳性，并能使滑台承受一定的反向负载。2)该系统采用了限压式变量泵和液压缸的差动连接回路来实现快速运动，使能量的利用比较经济合理。动力滑台停止运动时，换向阀使液压泵在低压下卸荷，减少了能量损失。项目七典型液压系统的安装调试与故障排除

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MJ-50型数控车床液压系统图7-3MJ-55数控车床液压系统的原理图1、2、3、5-换向阀6、7、8-减压阀9、10、11-调速阀12、13、14-压力表机械工业出版社Thanks液压与气压传动技术“十三五”职业教育规划教材项目八分析气压传动系统知识链接探究气压传动系统认识气源装置0102气动执行元件的选择03气动控制元件和气动基本回路04知识点睛气动技术是“气压传动与控制”技术的简称是以压缩气体为工作介质，利用气动元件，构成控制回路，传递动力的系统是将压缩气体经由管道和控制阀输送给气动执行元件，把压缩气体的压力能转换为机械能而作功的一种自动化控制技术，是实现各种生产控制、自动化控制的重要手段之一。项目八分析气压传动系统知识目标能力目标1.了解气体基本性质、气源装置及其附件。2.理解气动系统工作原理，掌握气动执行元件的工作原理、气动辅助元件的类别、气动控制阀的用途以及基本气动回路的工作过程。1.能够正确使用和选用气动元件。2.能够合理搭建基本气动回路，会分析气动回路的工作过程。0102项目八分析气压传动系统—探究气压传动系统（一）气压传动系统的工作原理及组成1.气压传动系统的工作原理项目八分析气压传动系统—探究气压传动系统（二）气压传动系统的特点气动技术与其他的传动和控制方式相比，其主要优缺点如下：1.优点1）气动装置的结构简单、轻便，安装维护简单，压力等级低，故使用安全。2）气压传动的工作介质是空气，成本低，取之不尽，也不易堵塞管路，排气无需排气管路，并且对环境污染小。3）对于液压系统而言，气动的反应快，动作迅速，输出力及工作速度的调节也非常容易。气缸动作速度一般为50mm/s～500mm/s,适合于快速运动。项目八分析气压传动系统—探究气压传动系统（二）气压传动系统的特点4）可靠性高，使用寿命长。电器元件的有效动作次数约为数百万次，而一般电磁阀的寿命大于3000万次，小型阀超过2亿次。5）利用空气的可压缩性，可储存能量，实现集中供气。可短时间释放能量，以获得间歇运动中的告诉响应。可实现缓冲，对冲击负载有较强的适应能力。在一定条件下，可使气动装置有自保持能力。6）全自动控制具有防火、防爆、耐潮的能力。与液压方式相比，气动方式更适合在高温场合使用。7）由于空气在管路中流动损失小，易于实现压缩空气集中供应，远距离输送。2.缺点1）由于空气有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化而变化，气缸的稳定性较差，但采用气液联动方式可以克服这一缺陷。2）虽然在许多应用场合，气缸的工作压力比较低，输出力和力距虽能满足工作需要，但其输出力比液压缸小。3）噪音较大，尤其在超声速速排气时要加消音器。项目八分析气压传动系统—探究气压传动系统（二）气压传动系统的特点4）可靠性高，使用寿命长。电器元件的有效动作次数约为数百万次，而一般电磁阀的寿命大于3000万次，小型阀超过2亿次。5）利用空气的可压缩性，可储存能量，实现集中供气。可短时间释放能量，以获得间歇运动中的告诉响应。可实现缓冲，对冲击负载有较强的适应能力。在一定条件下，可使气动装置有自保持能力。6）全自动控制具有防火、防爆、耐潮的能力。与液压方式相比，气动方式更适合在高温场合使用。7）由于空气在管路中流动损失小，易于实现压缩空气集中供应，远距离输送。项目八分析气压传动系统—探究气压传动系统（二）气压传动系统的特点2.缺点1）由于空气有压缩性，气缸的动作速度易受负载的变化而变化，气缸的稳定性较差，但采用气液联动方式可以克服这一缺陷。2）虽然在许多应用场合，气缸的工作压力比较低，输出力和力距虽能满足工作需要，但其输出力比液压缸小。3）噪音较大，尤其在超声速速排气时要加消音器。项目八分析气压传动系统—探究气压传动系统（三）气压传动技术的发展趋势纵观世界气动行业的发展趋势，气动元件的发展趋势为：（1）小型化、轻型化

小型化、轻型化是气动元件的第一个发展方向，体积更小，重量更轻，元件制成超薄、超短、超小型。国外已开发了仅大姆指大小、有效截面积为0.2mm2的超小型电磁阀，并且元件可用采用铝合金及塑料等新型材料制造，重量更轻。项目八分析气压传动系统—探究气压传动系统（三）气压传动技术的发展趋势（2）高精度

定位精度达0.5mm～0.1mm，过滤精度可达0.01μm,除油率可达1m3标准大气中的油雾在0.1mg以下。

（3）高速度

小型电磁阀的换向频率可达数十赫兹，气缸最大速度可达3m/s。

（4）低功耗

电磁阀的功耗可降低至0.1W。

（5)高质量

气动电磁阀的寿命可达3000万次以上，气缸的寿命可达2000km～5000km。项目八分析气压传动系统—探究气压传动系统（三）气压传动技术的发展趋势（6）无给油化

不供油润滑元件组成的系统不污染环境，系统简单，维护也简单，节省润滑油，且摩擦性能稳定、成本低、寿命长，适合食品、医药、电子、纺织、精密仪器、生物工程等行业的需要。（7）复合集成化

减少配线、配管和元件，节省空间，简化拆装，提高工作效率。（8）机电一体化

典型的是“可编程控制器＋传感器＋气动元件”组成的控制系统。项目八分析气压传动系统—认识气源装置（一）空气自然界的空气是由若干种气体混合组成的，其主要成份是氮(N2)与氧气(O2)，其他气体占的比重很小。此外，空气中常含有一定量的水蒸气，含有水蒸气的空气称为湿空气，大气中的空气基本上都是湿空气。不含有水蒸气的空气为干空气。混合气体的压力称为全压，它是各组成气体压力的总和。各组成气体压力称为分压，它表示这种气体在与混合气体同样温度下，单独占据混合气体的总容积时所具有的压力。1.空气的组成项目八分析气压传动系统—认识气源装置（一）空气(1）空气的粘性

气体在流动时产生内摩擦力的性质称为气体的粘性。表示粘性大小的量称为粘度。气体粘度的变化主要受温度的影响，且随着温度的升高而增大，而压力的变化对粘度的影响很小，可以忽略不计。空气的运动粘度随温度的变化关系如表8-1所示。2.空气的物理性质t/℃05102030406080100υ/(10-5m2·s-1)1.331.421.471.571.661.761.962.102.38表8-1空气的运动粘度与温度的关系（压力为0.1MPa）项目八分析气压传动系统—认识气源装置（一）空气(2）空气的湿度

空气中或多或少总含有水蒸气，即自然界的空气为湿空气。在一定温度下，空气中含有的水蒸气越多，空气就越潮湿。当空气中水蒸气的含量超过一定限度时，空气中就有水滴析出，这表明湿空气中能容纳水蒸气的含量是有一定限度的。我们把这种极限状态的湿空气称为饱和湿空气。2.空气的物理性质项目八分析气压传动系统—认识气源装置（一）空气所谓理想气体，是指不计粘性的假想气体。空气在压力不高、温度较低的情况下可以看作为理想气体。理想气体的状态变化应符合下列关系3.理想气体的状态方程pV/T=常数或

p/ρ=RT

（8-4）式中p——气体的绝对压力，单位为MPa；V——气体的体积，单位为m3；T——气体的绝对温度，单位为K；ρ——气体的密度，单位为kg/m3；R——气体常数，单位为J/(kg·K)(干空气R=287.1J/(kg·K)；水蒸气R=462.05J/(kg·K)项目八分析气压传动系统—认识气源装置（二）气源装置1.气源装置的组成图8-2压缩空气站净化流程图1-压缩机2-后冷却器3-油水分离器4、7-储气罐5-干燥器6-过滤器8-加热器9-四通阀项目八分析气压传动系统—认识气源装置（二）气源装置2.空气压缩机的分类空气压缩机的种类很多，按其工作原理可分为速度式和容积式两大类。速度式空压机是靠气体在高速旋转叶轮的作用下，得到较大的动能，随后在扩压装置中急剧降速，使气体的动能转变成压力能；容积式空压机是通过直接压缩气体，使气体容积缩小而达到提高气体压力的目的。速度式空压机按结构不同可分为离心式和轴流式两种基本型式；容积式根据气缸活塞的特点又分为回转式和往复式两类，其中回转式空压机又分为转子式、螺杆式和滑片式等，往复式空压机又分为活塞式和膜式等，其中气压系统最常用的机型为活塞式空气压缩机。项目八分析气压传动系统—认识气源装置（二）气源装置3.活塞式空气压缩机的工作原理项目八分析气压传动系统—认识气源装置（一）气源装置4.空气压缩机的选用原则选用空气压缩机的根据是气压传动系统所需要的工作压力和流量两个参数。第一种空气压缩机为中压空气压缩机，额定排气压力为1MPa；第二种是低压空气压缩机，排气压力为0.2MPa；第三种是高压空气压缩机，排气压力为10MPa；第四种为超高压空气压缩机，排气压力为100MPa。输出流量的选择，要根据整个气动系统对压缩空气的需要再加一定的备用余量，作为选择空气压缩机的流量依据。空气压缩机铭牌上的流量是自由空气流量。项目八分析气压传动系统—认识气源装置（二）气源装置5.空气压缩机安全技术操作方法1）开车前应检查空气压缩机曲轴箱内油位是否正常，各螺栓是否松动，压力表、气阀是否完好，压缩机必须安装在平稳牢固的基础上。2）压缩机的工作压力不允许超过额定排气压力，以免超负荷运转而损坏压缩机和烧毁电动机。3）不要用手去触摸压缩机气缸头、缸体、排气管，以免温度过高而烫伤。项目八分析气压传动系统—认识气源装置（三）气动辅助元件1.气源净化装置压缩空气净化装置一般包括：后冷却器、油水分离器、储气罐、干燥器、过滤器等。（1）后冷却器后冷却器安装在空气压缩机出口处的管道上。它的作用是将空气压缩机排出的压缩空气温度由140℃～170℃降至40℃～50℃。这样就可以使压缩空气中的油雾和水汽迅速达到饱和，使其大部分析出并凝结成油滴和水滴，以便经油水分离器排出。项目八分析气压传动系统—认识气源装置（三）气动辅助元件1.气源净化装置压缩空气净化装置一般包括：后冷却器、油水分离器、储气罐、干燥器、过滤器等。（2）油水分离器油水分离器安装在后冷却器出口管道上，用于分离压缩空气中所含的油份、水分和杂质。其工作原理是：当压缩空气进入油水分离器后产生流向和速度的急剧变化，再依靠惯性作用，将密度比压缩空气大的油滴和水滴分离出来，图8-5所示为其结构示意图。压缩空气进入油水分离器后，气流转折下降，然后上升，依靠转折时的离心力的作用析出油滴和水滴。项目八分析气压传动系统—认识气源装置（三）气动辅助元件1.气源净化装置（2）油水分离器项目八分析气压传动系统—认识气源装置（三）气动辅助元件1.气源净化装置（3）储气罐储气罐的作用是储存一定数量的压缩空气；消除压力波动，保证输出气流的连续性；调节用气量或以备发生故障和临时需要应急使用；进一步分离压缩空气中的水分和油分。对于活塞式空压机，应考虑在压缩机和后冷却器之间安装缓冲气罐，以消除空压机输出压力的脉动，保护后冷却器；而螺杆式空压机，输出压力比较平稳，一般不必加缓冲气罐。项目八分析气压传动系统—认识气源装置（三）气动辅助元件1.气源净化装置（4）空气干燥器空气干燥器是吸收和排除压缩空气的水分和部分油份杂质，使湿空气变成干空气的装置，从压缩输出的压缩空气经过冷却器、除油器和储气罐的初步净化处理后已能满足一般气动系统的使用要求，但对于一些精密机械、仪表等装置还不能满足要求，为此，需要进一步净化处理，为防止初步净化后的气体中的含湿量对精密机械、仪表等产生锈蚀，要进行干燥和再精过滤。项目八分析气压传动系统—认识气源装置（三）气动辅助元件2.其他辅助元件1）油雾气（a）（b）图8-8普通油雾器（a）结构原理图（b）图形符号1-喷嘴2-特殊单向阀3-弹簧4-储油杯5-视油杯6-单向阀7-吸油管8-阀座9-节流阀10-油塞项目八分析气压传动系统—认识气源装置（三）气动辅助元件2.其他辅助元件（2）消声器气动回路与液压回路不同，它没有回收气体的必要，压缩空气使用后直接排入大气，因排气速度较高，会产生尖锐的排气噪声。为降低噪声，一般在换向阀的排气口上安装消声器。项目八分析气压传动系统—认识气源装置（三）气动辅助元件2.其他辅助元件（3）管道连接件管道连接件包括管子和各种管接头。有了管子和各种管接头，才能把气动控制元件、气动执行元件以及辅助元件等连接成一个完整的气动控制系统。因此，实际应用中，管道连接件是不可缺少的。项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（一）气缸1.气缸的分类气缸是启动系统中使用最多的一种执行元件，根据使用条件不同，其结构、形状也有多种形式，常用的分类方法有以下几种：（1）按压缩空气对活塞端面作用力的方向分1）单作用气缸。气缸只有一个方向的运动是气压传动，活塞的复位靠弹簧力或自重和其他外力。2）双作用气缸。双作用气缸的往返运动全靠压缩空气来完成。项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（一）气缸1.气缸的分类（2）按气缸的机构特征分按结构特征，气缸可分为活塞式气缸、柱塞式气缸、薄膜式气缸、叶片式摆动气缸、齿轮齿条式摆动气缸等。（3）按气缸的安装形式分1）固定式气缸。气缸安装在机体上固定不动，有耳座式、凸缘式和法兰式。2）轴销式气缸。缸体围绕一固定轴可做一定角度的摆动。3）回转式气缸。缸体固定在机体主轴上，可随机床主轴作高速旋转运动，这种气缸常用于机床上气动卡盘中，以实现工作的自动装卡。项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（一）气缸1.气缸的分类（4）按气缸的功能分1）普通气缸。包括单作用式和双作用式气缸，常用于无特殊要求的场合。2）缓冲气缸。气缸的一端或两端带有缓冲装置，以防止和减轻活塞运动到端点时对气缸缸盖的撞击。3）气——液阻尼缸。气缸与液压缸串联，可控制气缸活塞的运动速度，并使其速度相对稳定。4）摆动气缸。用于要求气缸叶片轴在一定角度内绕轴线回转的场合。如夹具转位、阀门的启闭等。5）冲击气缸。是一种要求以活塞杆高速运动形式形成冲击力的高能缸，可用于冲压、切断等。6）步进气缸。是一种根据不同控制信号，使活塞杆伸出不同的相应位置的气缸。项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（一）气缸2.气缸的选择和使用（1）气缸的选择在选择气缸时，需考虑许多因素，主要有以下几个方面：安装形式：由安装位置﹑使用目的等因素决定。在一般场合下，多用固定式气缸，在需要随同工作机连续回转时（车床﹑磨床等)，应选用回转气缸。在除要求活塞杆做直线运动外，又要求缸体做较大的圆弧摆动时，则选用轴销式气缸。仅需要在360°或180°之内做往复摆动时，应选用单叶片式或双叶片式摆动气缸。项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（一）气缸2.气缸的选择和使用（1）气缸的选择在选择气缸时，需考虑许多因素，主要有以下几个方面：气缸内径：根据负载确定活塞杆上的推力和拉力，一般应根据工作条件的不同，将计算所需的气缸作用力再乘上1.15～2的备用系数，以此作为选择和确定气缸内径的依据。气缸行程：与使用场合和机构的行程比有关，并受加工和结构的限制。通常，应在保证工作要求的前提下，留出一定的行程余量(通常为30㎜～100㎜﹚。项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（一）气缸2.气缸的选择和使用（2）气缸的使用气缸的使用时应注意以下几点。1）要使用清洁干燥的压缩空气，连接前配管内应充分清洗；安装耳环式或耳轴式气缸时，应保证气缸的摆动和负载的摆动在一个水平面内，应避免在活塞杆上施加横向负载和偏心负载。2）根据工作任务的要求，选择气缸的结构形式、安装方式并确定活塞杆的推力和拉力。3）一般不使用满行程，而其行程余量为30㎜～100㎜。4）气缸工作推荐速度在0.5m/s～1m/s，工作压力为0.4MPa～0.6MPa，环境温度为5℃～60℃范围内。项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（一）气缸2.气缸的选择和使用（3）气缸的故障及排除方法气缸是气的运动装置的重要元件，相当于装置的手足，若产生故障，则使装置不能工作。气缸产生故障的原因很多，如气缸制造质量不好，介质净化程度不够，装置不正确，操作不合理等，详见表8-2.项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（一）气缸2.气缸的选择和使用（3）气缸的故障及排除方法故障原因排除方法外泄漏活塞杆与密封衬套间漏气衬套密封圈磨损，润滑油不足更换衬套密封圈活塞杆有伤痕更换活塞杆活塞杆偏心重新安装，使活塞杆不受偏心负荷活塞杆与密封衬套的配合处有杂质除去杂质，安装防尘盖缸体与端盖间漏气密封圈损坏更换密封圈从缓冲装置的调节螺钉处漏气密封圈损坏更换密封圈内泄漏（两腔串气）活塞密封圈损坏更换密封圈润滑不良改善润滑活塞被卡住重新安装，使活塞不受偏心负荷活塞配合面有缺陷缺陷严重者，更换零件杂质挤入密封面除去杂质动作不稳定，输出力不足润滑不良注意润滑活塞或活塞杆被卡住检查安装情况，消除偏心气缸体内表面有锈蚀或缺陷视缺陷大小，再决定排除故障方法进入了冷凝水及杂质加强过滤，清除水分、杂质缓冲效果不好缓冲部分的密封圈密封性能差更换密封圈调节螺钉损坏更换调节螺钉气缸速度太快调节缓冲机构损伤活塞杆折断有偏心负荷消除偏心负荷摆动气缸安装销轴的摆动面与负荷摆动面不一致使摆动面与负荷面一致摆动销轴的摆动角过大减小销轴的摆动负荷大，摆动速度太快，又有冲击减小摆动的速度和冲击装置的冲击加到活塞杆上，活塞杆承受负荷的冲击冲击不得加在活塞杆上气缸的速度太快设置缓冲装置端盖损坏缓冲机构不起作用在外部或回路中设置缓冲装置项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（二）气动马达1.叶片式气动马达的工作原理项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（二）气动马达2.气动马达的特点及应用（1）气动马达的特点1）工作安全，具有防爆性能，使用于恶劣的环境，在易燃、易爆、高温、振动、潮湿、粉尘等条件下均能正常工作。2）有过载保护作用。过载时马达只是降低转速或停止，当过载解除后．立即可重新正常运转，并不产生故障。3）可以无级调速。只要控制进气压力和流量，就能调节气马达的输出功率和转速。4）比同功率的电动机轻l/3～1/10，输出同功率的惯性比较小。项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（二）气动马达2.气动马达的特点及应用（1）气动马达的特点5）可长期满载工作．而温升较小。6）功率范围及转速范围均较宽，输出功率小至几百瓦，大至几万瓦；转速可从每分钟几转到几万转。7）具有较高的启动转矩，可以直接带负载起动，启动、停止迅速。8）结构简单，操纵方便，可正反转，维修容易，成本低。9）速度稳定性差。输出功率小，效率低，耗气量大，噪声大，容易产生振动。项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（二）气动马达2.气动马达的特点及应用（2）气动马达的应用气动马达的工作适应性较强，可使用于无级调速、启动频繁、经常换向、高温潮湿、易燃易爆、负载启动、不便人工操纵及有过载保护的场合。目前，气动马达主要应用于矿山机械、专业性的机械制造、油田、化工、造纸、炼钢、船舶、航空、工程机械等行业，许多气动工具如风钻、风扳手、风砂轮、风动铲刮机一般均装有气动马达，随着气压技术的发展，气动马达的应用将日趋广泛。项目八分析气压传动系统—气动执行元件的选择（二）气动马达3.叶片式气动马达常见故障分析现象故障原因分析对策输出功率明显下降叶片严重磨损断油或供油不足检查供油器，保证润滑空气不净净化空气长期使用更换叶片前后气盖磨损严重轴承磨损，转子轴向窜动更换轴承衬套选择不当更换衬套定子内孔纵向波浪槽泥砂进入定子更换修复定子长期使用叶片折断转子叶片槽喇叭口太大更换转子叶片卡死叶片槽间隙不当或变形更换叶片项目八分析气压传动系统—气动控制元件和气动基本回路（一）方向控制阀1.单向型控制阀（1）或门型梭阀项目八分析气压传动系统—气动控制元件和气动基本回路（一）方向控制阀1.单向型控制阀（2）与门型梭阀（双压阀）项目八分析气压传动系统—气动控制元件和气动基本回路（一）方向控制阀1.单向型控制阀（3）快速排气阀（a）（b）（c）图8-12快速排气阀1-排气口2-阀口项目八分析气压传动系统—气动控制元件和气动基本回路（一）方向控制阀2.换向型控制阀（1）气压控制换向阀项目八分析气压传动系统—气动控制元件和气动基本回路（一）方向控制阀2.换向型控制阀（2）电磁控制换向阀（a）（b）（c）图8-14单电磁铁换向阀工作原理项目八分析气压传动系统—气动控制元件和气动基本回路（一）方向控制阀2.换向型控制阀（3）手动控制换向阀项目八分析气压传动系统—气动控制元件和气动基本回路（二）压力控制阀1.调压阀（试压阀）图8-16直动式调压阀的工作原理图1-调整手柄2-调压弹簧3.弹簧座4-膜片5-阀芯6-阀套