液压与气动技术

拐幺捌 · 发表于 2013-6-7 18:34:59

作为飞机上最基本的，也是最重要的传递形式，气动和液压……教材详细讲解了原理，故障分析……北京大学出版社

21 世纪全国高校应用人才培养机电类规划教材
液压与气动技术
杜来林主编
杜来林宋晓军刘保国先明乐宋述稳编著
前言
液压与气动技术是机械设备中发展速度较快的一门技术，广泛应用于各种领域，特别
是近年来与新的机械制造工艺、微电子、计算机技术相结合，使液压气动技术进入了一个
新的发展阶段。我们通过多年的科研和教学实践，并查阅大量的相关资料编写了本书。本
书立足于培养21 世纪应用人才，贯彻理论联系实际、学以致用的原则，注意吸收当前液压
与气动技术行业中的新知识、新技术、新工艺和新方法。在内容选取上，适当扩宽知识面，
加强针对性，注重理论与实践相结合、理论与经验相结合、经验与技术相结合，以培养学
生分析问题和解决问题的能力。同时为保证书中插图质量，插图全部用CAD 制作。
全书包括液压传动与气动技术两部分内容。第1～11 章为液压传动技术。第12～15 章
为气压传动技术。主要论述了流体力学基础知识；液压与气动元件的典型结构特点、工作
原理及选用方法；液压与气动基本回路和典型系统的组成与应用分析；液压系统的设计计
算；液压系统的安装调试、维护与故障分析；液压伺服系统等内容。
参加本书编写的有：杜来林（第1，5，7，8，9 章）、宋晓军（第3，4，6，10，11 章）、
刘保国（第12，13，14，15 章）、先明乐（第2 章）、宋述稳（附录），由杜来林任主编并
统稿。
由于编者水平有限，书中难免有错误和不妥之处，恳请广大读者批评指正。
编者
2005 年6 月
目录
第 1 章绪论................................................................................................................................. 1
1.1 液压传动的工作原理和基本特性................................................................................ 1
1.1.1 液压传动的工作原理......................................................................................... 1
1.1.2 液压传动的基本特性......................................................................................... 1
1.2 液压及气压系统的组成................................................................................................ 3
1.2.1 机床工作台的液压传动系统............................................................................. 3
1.2.2 气压传动的工作原理......................................................................................... 4
1.2.3 液压与气压系统的主要组成............................................................................. 5
1.3 液压与气压传动的优缺点............................................................................................ 6
1.3.1 优点..................................................................................................................... 6
1.3.2 缺点..................................................................................................................... 6
1.4 液压与气压技术的现状及展望.................................................................................... 7
1.5 思考题及习题................................................................................................................ 8
第2 章液压传动基础知识......................................................................................................... 9
2.1 液压传动的工作介质.................................................................................................... 9
2.1.1 液压液的主要物理性质..................................................................................... 9
2.1.2 对液压液的要求............................................................................................... 13
2.1.3 液压液的选择................................................................................................... 13
2.2 静止液体的力学规律.................................................................................................. 15
2.2.1 液体静压力及其特性....................................................................................... 15
2.2.2 液体静力学基本方程及其物理意义............................................................... 17
2.2.3 液压静压力对固体壁面的总作用力............................................................... 17
2.3 流动液体的力学基本规律.......................................................................................... 18
2.3.1 基本概念........................................................................................................... 18
2.3.2 流量连续性方程............................................................................................... 21
2.3.3 伯努利方程....................................................................................................... 22
2.4 液体流动时的能量损失.............................................................................................. 24
2.4.1 等径管的沿程压力损失................................................................................... 24
2.4.2 局部压力损失................................................................................................... 26
2.4.3 总压损失........................................................................................................... 26
2.5 液体流经孔口及缝隙的特性...................................................................................... 27
2.5.1 液体流经孔口的特性....................................................................................... 27
2.5.2 液体流经缝隙的特性....................................................................................... 29
2.6 液压冲击及气穴现象.................................................................................................. 31
2.6.1 液压冲击........................................................................................................... 31
2.6.2 气穴现象与气蚀............................................................................................... 32
2.7 思考题及习题.............................................................................................................. 33
第3 章液压动力元件............................................................................................................... 35
3.1 液压泵概述.................................................................................................................. 35
3.1.1 液压泵工作原理及种类................................................................................... 35
3.1.2 液压泵主要性能参数....................................................................................... 36
3.2 齿轮泵.......................................................................................................................... 38
3.2.1 外啮合齿轮泵................................................................................................... 39
3.2.2 内啮合齿轮泵................................................................................................... 46
3.3 叶片泵.......................................................................................................................... 46
3.3.1 单作用叶片泵................................................................................................... 47
3.3.2 双作用叶片泵................................................................................................... 51
3.4 柱塞泵.......................................................................................................................... 55
3.4.1 轴向柱塞泵....................................................................................................... 56
3.4.2 径向柱塞泵....................................................................................................... 63
3.5 液压泵的选用.............................................................................................................. 64
3.6 思考题及习题.............................................................................................................. 66
第4 章液压执行元件............................................................................................................... 68
4.1 液压缸.......................................................................................................................... 68
4.1.1 液压缸种类与工作原理................................................................................... 68
4.1.2 液压缸结构....................................................................................................... 72
4.1.3 液压缸设计计算............................................................................................... 77
4.2 液压马达...................................................................................................................... 79
4.2.1 液压马达种类与工作原理............................................................................... 80
4.2.2 液压马达主要性能参数................................................................................... 81
4.3 思考题及习题.............................................................................................................. 82
第5 章液压控制元件............................................................................................................... 83
5.1 概述..............................................................................................................................83
5.2 方向控制阀.................................................................................................................. 84
5.2.1 单向阀............................................................................................................... 84
5.2.2 换向阀............................................................................................................... 86
5.3 压力控制阀.................................................................................................................. 93
5.3.1 溢流阀............................................................................................................... 93
5.3.2 减压阀............................................................................................................... 96
5.3.3 顺序阀............................................................................................................... 99
5.3.4 压力继电器..................................................................................................... 102
5.3.5 压力控制阀的性能比较................................................................................. 102
5.4 流量控制阀................................................................................................................ 103
5.4.1 节流口的形式及特点..................................................................................... 103
5.4.2 节流阀............................................................................................................. 104
5.4.3 调速阀............................................................................................................. 106
5.4.4 溢流节流阀..................................................................................................... 108
5.5 插装阀........................................................................................................................ 109
5.5.1 结构和工作原理............................................................................................. 109
5.5.2 方向控制插装阀............................................................................................. 110
5.5.3 压力控制插装阀............................................................................................. 111
5.5.4 流量控制插装阀............................................................................................. 111
5.6 比例阀........................................................................................................................ 112
5.6.1 比例电磁铁..................................................................................................... 112
5.6.2 比例溢流阀..................................................................................................... 113
5.6.3 电液比例换向阀............................................................................................. 114
5.6.4 比例流量阀..................................................................................................... 115
5.7 思考题及习题............................................................................................................ 115
第6 章辅助元件..................................................................................................................... 119
6.1 滤油器........................................................................................................................ 119
6.1.1 滤油器作用与要求......................................................................................... 119
6.1.2 滤油器类型与结构......................................................................................... 120
6.1.3 滤油器性能参数与选择................................................................................. 122
6.1.4 滤油器安装位置............................................................................................. 123
6.2 蓄能器........................................................................................................................ 125
6.2.1 蓄能器作用..................................................................................................... 125
6.2.2 蓄能器类型与结构......................................................................................... 126
6.2.3 蓄能器容量确定............................................................................................. 127
6.2.4 蓄能器的选择与安装..................................................................................... 128
6.3 液压导管和管接头.................................................................................................... 129
6.3.1 液压导管......................................................................................................... 129
6.3.2 管接头............................................................................................................. 131
6.4 油箱............................................................................................................................ 133
6.4.1 油箱结构......................................................................................................... 133
6.4.2 油箱容积......................................................................................................... 134
6.5 思考题及习题............................................................................................................ 135
第7 章液压基本回路............................................................................................................. 136
7.1 压力控制回路............................................................................................................ 136
7.1.1 调压回路......................................................................................................... 136
7.1.2 减压回路......................................................................................................... 137
7.1.3 增压回路......................................................................................................... 139
7.1.4 保压回路......................................................................................................... 140
7.1.5 卸荷回路......................................................................................................... 141
7.1.6 平衡回路......................................................................................................... 142
7.1.7 制动回路......................................................................................................... 144
7.2 方向控制回路............................................................................................................ 144
7.2.1 换向回路......................................................................................................... 145
7.2.2 锁紧回路......................................................................................................... 145
7.3 速度控制回路............................................................................................................ 146
7.3.1 节流调速回路................................................................................................. 147
7.3.2 容积调速回路................................................................................................. 152
7.3.3 容积节流调速回路......................................................................................... 156
7.3.4 快速运动回路................................................................................................. 157
7.3.5 速度切换回路................................................................................................. 160
7.4 多缸动作回路............................................................................................................ 161
7.4.1 顺序动作回路................................................................................................. 161
7.4.2 同步回路......................................................................................................... 162
7.5 思考题及习题............................................................................................................ 164
第8 章典型液压传动系统..................................................................................................... 168
8.1 组合机床动力滑台液压系统.................................................................................... 168
8.1.1 概述................................................................................................................. 168
8.1.2 YT4543 型动力滑台液压系统工作原理....................................................... 169
8.1.3 YT4543 动力滑台液压系统的特点............................................................... 170
8.2 万能外圆磨床液压系统............................................................................................ 170
8.2.1 概述................................................................................................................. 170
8.2.2 外圆磨床工作台换向回路............................................................................. 171
8.2.3 M1432A万能外圆磨床液压系统工作原理................................................... 172
8.2.4 M1432A万能外圆磨床液压系统的特点....................................................... 175
8.3 液压机液压系统........................................................................................................ 175
8.3.1 概述................................................................................................................. 175
8.3.2 YA32—200 型万能液压机液压系统原理..................................................... 176
8.3.3 液压系统的特点............................................................................................. 178
8.4 塑料注射成型机液压系统........................................................................................ 178
8.4.1 概述................................................................................................................. 178
8.4.2 SZ—250A型注塑机液压系统原理............................................................... 179
8.4.3 液压系统的特点............................................................................................. 183
8.5 飞机液压电磁阀实验台液压系统............................................................................ 183
8.5.1 概述................................................................................................................. 183
8.5.2 飞机液压电磁阀实验台液压系统原理......................................................... 183
8.5.3 测试台的主要特点......................................................................................... 185
8.6 思考题及习题............................................................................................................ 185
第9 章液压系统的设计计算................................................................................................. 187
9.1 液压传动系统的设计................................................................................................ 187
9.1.1 设计步骤......................................................................................................... 187
9.1.2 明确设计要求................................................................................................. 187
9.1.3 工况分析......................................................................................................... 188
9.1.4 系统主要参数的确定..................................................................................... 188
9.1.5 绘制液压系统工况图..................................................................................... 189
9.1.6 制定基本方案................................................................................................. 189
9.1.7 绘制液压系统图............................................................................................. 191
9.1.8 拟定液压系统原理图时应注意的问题......................................................... 191
9.1.9 液压泵的选择................................................................................................. 192
9.1.10 液压控制阀的选择....................................................................................... 193
9.1.11 选择液压辅件............................................................................................... 193
9.1.12 液压装置总体布局....................................................................................... 194
9.1.13 液压阀的配置形式....................................................................................... 194
9.1.14 集成块设计................................................................................................... 194
9.1.15 绘制正式工作图并编写技术文件............................................................... 195
9.2 液压系统设计计算实例............................................................................................ 195
9.2.1 执行元件的载荷力计算................................................................................. 196
9.2.2 液压系统主要参数计算................................................................................. 197
9.2.3 制定系统方案................................................................................................. 200
9.2.4 拟定液压系统图............................................................................................. 200
9.2.5 液压泵的选择................................................................................................. 202
9.2.6 电动机功率的确定......................................................................................... 203
9.2.7 液压阀的选择................................................................................................. 203
9.2.8 液压马达的选择............................................................................................. 203
9.2.9 油管内径计算................................................................................................. 203
9.2.10 确定油箱的有效容积................................................................................... 204
9.2.11 液压系统性能验算....................................................................................... 204
9.3 思考题及习题............................................................................................................ 206
第10 章液压系统的安装调试、维护与故障分析............................................................... 207
10.1 液压系统的安装与调试.......................................................................................... 207
10.1.1 液压系统的安装........................................................................................... 207
10.1.2 液压系统的调试........................................................................................... 208
10.2 液压系统的使用维护.............................................................................................. 209
10.3 液压系统故障分析.................................................................................................. 212
10.3.1 液压系统常见故障与原因........................................................................... 213
10.3.2 主要液压元件常见故障与原因................................................................... 215
10.4 思考题及习题.......................................................................................................... 219
第11 章液压伺服系统........................................................................................................... 220
11.1 液压伺服系统概述.................................................................................................. 220
11.1.1 液压伺服系统的工作原理........................................................................... 220
11.1.2 液压伺服系统的组成................................................................................... 221
11.1.3 液压伺服系统的特点................................................................................... 222
11.1.4 液压伺服系统的分类................................................................................... 223
11.2 伺服阀...................................................................................................................... 223
11.2.1 控制阀........................................................................................................... 223
11.2.2 电液伺服阀................................................................................................... 227
11.2.3 电液伺服阀的特性与选用........................................................................... 230
11.3 液压伺服系统应用实例.......................................................................................... 235
11.4 思考题及习题.......................................................................................................... 236
第12 章气压传动概述........................................................................................................... 237
12.1 空气的物理性质...................................................................................................... 237
12.1.1 空气的组成................................................................................................... 237
12.1.2 空气的密度................................................................................................... 237
12.1.3 空气的粘性................................................................................................... 238
12.1.4 空气的压缩性和膨胀性............................................................................... 238
12.1.5 湿空气........................................................................................................... 239
12.1.6 压缩空气的析水量....................................................................................... 241
12.2 气源装置及辅助元件.............................................................................................. 242
12.2.1 气源装置的组成及工作原理....................................................................... 242
12.2.2 辅助气动元件............................................................................................... 247
12.3 思考题及习题.......................................................................................................... 250
第13 章气动元件................................................................................................................... 251
13.1 气动执行元件.......................................................................................................... 251
13.1.1 气缸类型及工作原理................................................................................... 251
13.1.2 气动马达的工作原理................................................................................... 254
13.2 气动控制元件.......................................................................................................... 255
13.2.1 压力控制阀................................................................................................... 256
13.2.2 流量控制阀................................................................................................... 261
13.2.3 方向控制阀................................................................................................... 263
13.3 思考题及习题.......................................................................................................... 265
第14 章气压基本回路........................................................................................................... 266
14.1 压力控制回路.......................................................................................................... 266
14.2 速度控制回路.......................................................................................................... 268
14.2.1 单作用气缸速度控制回路........................................................................... 268
14.2.2 双作用气缸速度控制回路........................................................................... 268
14.2.3 快速往复运动回路....................................................................................... 270
14.2.4 速度换接回路............................................................................................... 270
14.2.5 缓冲回路....................................................................................................... 271
14.3 换向控制回路.......................................................................................................... 271
14.4 位置控制回路.......................................................................................................... 273
14.5 同步控制回路.......................................................................................................... 274
14.6 往复动作回路.......................................................................................................... 275
14.7 思考题及习题.......................................................................................................... 277
第 15 章气动系统应用与分析............................................................................................... 278
15.1 气动机械手.............................................................................................................. 278
15.2 气-液动力滑台........................................................................................................ 280
15.3 工件夹紧装置.......................................................................................................... 282
15.4 思考题及习题.......................................................................................................... 283
附录常用液压传动图形符号（GB/T 786.1-93）................................................................. 284
参考文献..................................................................................................................................... 290