液压与气动技术

液压与气动技术作为动力传递和控制技术的重要组成部分,是当前自动化生产中典型的先进科学技术之一,广泛应用于机械、化工、冶金、汽车、船舶、军工以及轻工、食品等行业中。在几乎所有自动化控制、程序控制和数控加工中发挥了不可替代的重要作用,液压气动技术的发展程度已经成为衡量一个国家工业水平的重要标志。

液压与气动技术既是机械工程学科机械设计制造及其自动化、机械电子工程、过程装备与控制、车辆工程、材料成型及控制工程等专业的专业基础课程,也是自动化、轻工机械等专业的重要支撑性技术课程。

本书分为液压传动和气压传动两大部分,全书共15章。第1～9章为液压传动,主要内容包括液压传动基础知识、液压元件、液压基本回路、典型液压传动系统等;第10～15章为气动部分,主要内容包括气压传动基础知识、气源装置及气动辅助元件、气动执行元件、气动控制元件和气动基本回路及典型系统等。

本书在编写过程中,追求系统性、基础性、先进性和实用性的统一,贯彻通俗易懂、少而精、理论联系实际的原则,在全书结构上,内容完整、循序渐进。本书在较全面地阐述液压与气动技术的基本内容的基础上,力求反映我国液压与气动行业发展的情况。在液压与气动的基础知识部分,重点介绍基本理论和基本概念;在液压和气动元件部分,强调对各类元件的组成、类型和基本工作原理的理解及掌握;在基本回路和典型系统的介绍中,则尽可能结合生产实际,突出实用性。本书的液压气动图形符号、名词术语、物理符号及单位等都统一采用国家标准。

本书主要作为普通高等院校机械类各专业的通用教材,也可作为高等职业教育、成人教育、技术培训的基础教材,同时可供从事流体传动及控制技术的工程技术人员参考。

本书由宁辰校主编,编写安排为纪运广(第1、2章)、齐习娟(第3～5章)、宁辰校(第6～9章)、刘永强(第10～15章)。

由于编者水平所限,书中不足之处在所难免,恳请广大读者批评指正。

编者

第1章液压与气动技术概述1

1.1液压与气动技术的研究内容1

1.2液压与气压传动系统的工作原理与组成1

1.2.1液压与气压传动的工作原理和特征1

1.2.2液压与气动传动系统的组成3

1.2.3液压与气动系统原理图和图形符号5

1.3液压与气动技术的特点6

1.3.1液压技术的特点6

1.3.2气动技术的特点7

1.4液压与气动技术的应用和发展8

1.4.1液压与气动技术的应用8

1.4.2液压与气动技术的发展8

思考题与习题9

第2章液压工作介质及其力学基础10

2.1液压工作介质10

2.1.1液压工作介质的物理特性10

2.1.2工作介质的种类和特性12

2.1.3对工作介质的要求13

2.1.4工作介质的选用14

2.1.5工作介质的使用和污染控制15

2.2液体静力学15

2.2.1液体静压力及其特性15

2.2.2静压力的分布15

2.2.3压力的表示方法、单位和分级16

2.2.4液体静压力的传递17

2.2.5液压静压力对固体壁面的作用力18

2.3液体动力学19

2.3.1基本概念19

2.3.2连续性方程20

2.3.3伯努利方程21

2.3.4动量方程23

2.4管道内压力损失的计算24

2.4.1等径直圆管中的沿程压力损失24

2.4.2局部压力损失25

2.4.3管路系统中的总压力损失26

2.5孔口及缝隙液流特性26

2.5.1孔口压力流量特性26

2.5.2缝隙压力流量特性27

2.6液压冲击及气穴现象30

2.6.1液压冲击现象30

2.6.2气穴现象31

思考题与习题31

第3章液压能源元件34

3.1液压泵的工作原理与类型34

3.1.1液压泵的工作原理34

3.1.2液压泵的类型及图形符号35

3.2液压泵的主要性能参数35

3.2.1压力35

3.2.2排量和流量35

3.2.3功率和效率36

3.3齿轮泵37

3.3.1外啮合齿轮泵37

3.3.2外啮合齿轮泵的结构特点和应用39

3.3.3内啮合齿轮泵40

3.4叶片泵41

3.4.1单作用叶片泵41

3.4.2限压式变量叶片泵42

3.4.3双作用叶片泵44

3.5柱塞泵46

3.5.1轴向柱塞泵46

3.5.2径向柱塞泵49

3.6各类液压泵的性能比较及选择50

思考题与习题51

第4章液压执行元件52

4.1液压马达52

4.1.1液压马达的工作原理52

4.1.2液压马达的类型及图形符号53

4.1.3液压马达的主要性能参数53

4.2摆动液压马达55

4.3液压缸55

4.3.1液压缸类型及工作参数56

4.3.2液压缸的组成60

4.3.3液压缸的选型与设计要点63

思考题与习题64

第5章液压控制元件65

5.1液压阀概述65

5.1.1液压阀的基本原理及结构65

5.1.2液压阀的分类65

5.1.3液压阀的基本性能参数66

5.1.4对液压阀的基本要求66

5.2方向控制阀66

5.2.1单向阀66

5.2.2换向阀69

5.3压力控制阀78

5.3.1溢流阀78

5.3.2减压阀81

5.3.3顺序阀83

5.3.4压力继电器85

5.4流量控制阀85

5.4.1普通节流阀85

5.4.2调速阀87

5.4.3分流集流阀88

5.5其他液压阀89

5.5.1插装阀89

5.5.2叠加阀90

5.5.3电液控制阀91

思考题与习题94

第6章液压辅助元件97

6.1油箱97

6.1.1油箱的功用和结构97

6.1.2油箱的设计要点98

6.2过滤器98

6.2.1过滤器的功用和类型98

6.2.2过滤器的主要性能指标100

6.2.3过滤器的选用和安装100

6.3蓄能器102

6.3.1蓄能器的功用和类型102

6.3.2蓄能器的使用和安装103

6.3.3蓄能器的容量计算104

6.4热交换器104

6.4.1冷却器104

6.4.2加热器105

6.5管件及压力表辅件105

6.5.1油管105

6.5.2管接头106

6.5.3压力表辅件107

6.6密封装置108

6.6.1功用及要求108

6.6.2密封装置的类型和特点108

思考题与习题111

第7章液压基本回路112

7.1速度控制回路112

7.1.1调速回路112

7.1.2快速运动回路122

7.1.3速度换接回路124

7.2压力控制回路126

7.2.1调压回路127

7.2.2卸荷回路128

7.2.3减压回路130

7.2.4增压回路131

7.2.5平衡回路131

7.2.6保压回路132

7.3方向控制回路133

7.3.1换向回路133

7.3.2制动回路136

7.3.3锁紧回路136

7.4多缸动作控制回路137

7.4.1顺序动作回路137

7.4.2同步回路139

7.4.3多缸动作互不干扰回路141

思考题与习题141

第8章典型液压系统分析145

8.1组合机床动力滑台液压系统145

8.1.1主机功能145

8.1.2液压系统组成及工作原理145

8.1.3系统特点147

8.2压力机液压系统148

8.2.1主机功能及结构类型148

8.2.2液压机液压系统工作原理148

8.2.3液压系统性能分析150

8.3汽车起重机液压系统151

8.3.1主机功能151

8.3.2液压系统工作原理151

8.3.3液压系统的特点153

8.4塑料注射成型机液压系统153

8.4.1主机功能结构153

8.4.2注塑机液压系统工作原理153

8.4.3液压系统特点155

8.5多轴钻床液压系统156

8.5.1液压系统工作原理156

8.5.2系统组成及特点157

8.6机械手液压系统158

8.6.1概述158

8.6.2液压系统工作原理158

8.6.3系统特点159

思考题与习题160

第9章液压系统的设计与计算162

9.1明确设计要求，进行工况分析162

9.1.1明确设计要求及工作环境162

9.1.2工况分析162

9.2液压元件的计算和选择165

9.2.1执行元件的结构类型及参数确定165

9.2.2选择液压泵166

9.2.3选择阀类元件167

9.2.4选择液压辅助元件167

9.3液压系统原理图的拟定167

9.4液压系统技术性能验算168

9.5绘制工作图和编制技术文件169

9.6液压系统设计举例169

9.6.1液压系统方案设计169

9.6.2选择液压元件170

思考题与习题173

第10章气压传动基础知识174

10.1空气的物理性质174

10.1.1空气的组成174

10.1.2空气的密度与比容175

10.1.3空气的黏度175

10.1.4湿度176

10.2空气的状态方程176

10.2.1理想气体状态方程176

10.2.2实际气体状态方程176

10.2.3空气的状态变化177

10.3气体流动的基本方程178

10.3.1连续性方程178

10.3.2伯努利方程178

10.4容器的充气和排气计算178

10.4.1充气温度和时间的计算178

10.4.2放气温度和时间的计算179

思考题与习题180

第11章气源装置及辅助元件181

11.1气源装置181

11.1.1空气压缩机181

11.1.2后冷却器182

11.1.3储气罐183

11.2气源处理元件184

11.2.1概述184

11.2.2过滤器185

11.2.3干燥器187

11.2.4油雾器188

11.2.5空气组合元件188

11.2.6分水排水器189

11.3真空元件189

11.3.1真空发生器190

11.3.2真空吸盘190

11.4其他辅助元件191

11.4.1消声器191

11.4.2缓冲器191

11.4.3气液转换器192

思考题与习题192

第12章气动执行元件194

12.1气缸194

12.1.1标准气缸194

12.1.2其他类型的气缸196

12.2摆动马达198

12.2.1摆动马达概述198

12.2.2叶片式摆动马达198

12.2.3齿轮齿条式摆动马达199

12.3气动手指气缸199

12.3.1气动手指气缸概述199

12.3.2平行手指气缸199

12.3.33点手指气缸200

12.3.4摆动手指气缸200

12.3.5旋转手指气缸200

12.4气马达200

12.4.1气马达概述200

12.4.2叶片式气马达201

12.4.3活塞式气马达201

12.4.4齿轮式气马达202

思考题与习题202

第13章气动控制元件203

13.1方向控制阀203

13.1.1单向型方向控制阀203

13.1.2换向型方向控制阀204

13.2压力控制阀208

13.2.1减压阀208