液壓與氣動(dòng)技術(shù)

高等職業(yè)教育專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課系列教材

液壓與氣動(dòng)技術(shù)

茍維杰主編

中國(guó)鐵道出版社有限公司

年北京

2019·

內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書(shū)為高等職業(yè)教育專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課系列教材之一主要以液壓和氣動(dòng)兩條主線(xiàn)

。,

分別介紹了傳動(dòng)原理工作介質(zhì)執(zhí)行元件控制元件輔助元件以及兩種系統(tǒng)的典型

、、、、

應(yīng)用全書(shū)分為十七章主要內(nèi)容包括液壓傳動(dòng)概述液壓液和流體傳動(dòng)簡(jiǎn)介液壓

。,:、、

動(dòng)力元件液壓執(zhí)行元件液壓控制元件液壓輔助元件液壓回路液壓技術(shù)在汽車(chē)

、、、、、

生產(chǎn)線(xiàn)上的應(yīng)用氣壓傳動(dòng)概述氣源裝置氣輔助元件氣動(dòng)執(zhí)行元件氣動(dòng)控制元

、、、、、

件氣動(dòng)真空元件氣動(dòng)回路純氣動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)氣動(dòng)技術(shù)在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上的應(yīng)用

、、、、

等內(nèi)容每章后配有自測(cè)題及分值分配便于教師對(duì)學(xué)生進(jìn)行考核

。,。

本書(shū)可作為高等職業(yè)學(xué)校工科院校機(jī)械類(lèi)專(zhuān)業(yè)相關(guān)專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課教材也可供相

,

關(guān)技術(shù)人員參考用書(shū)

。

圖書(shū)在版編目(CIP)數(shù)據(jù)

液壓與氣動(dòng)技術(shù)茍維杰主編北京中國(guó)鐵

/.—:

道出版社

,2019.09

高等職業(yè)教育專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課系列教材

ISBN978-7-113-25340-0

液茍液壓傳動(dòng)高等職業(yè)教

Ⅰ.①…Ⅱ.①…Ⅲ.①-

育教材氣壓傳動(dòng)高等職業(yè)教育教材

-②--Ⅳ.

①TH137②TH138

中國(guó)版本圖書(shū)館數(shù)據(jù)核字第號(hào)

CIP(2019)000973

書(shū)名:液壓與氣動(dòng)技術(shù)

作者:茍維杰

責(zé)任編輯:闞濟(jì)存編輯部電話(huà):電子信箱:

51873133td51873133@163.com

封面設(shè)計(jì):崔麗芳

責(zé)任校對(duì):苗丹

責(zé)任印制:郭向偉

出版發(fā)行:中國(guó)鐵道出版社有限公司北京市西城區(qū)右安門(mén)西街號(hào)

(100054,8)

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印刷:三河市航遠(yuǎn)印刷有限公司

版次:年月第版年月第次印刷

201991201991

開(kāi)本:印張字?jǐn)?shù)千

787mm×1092mm1/16:17:440

書(shū)號(hào):

ISBN978-7-113-25340-0

定價(jià):元

45.00

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凡購(gòu)買(mǎi)鐵道版圖書(shū)如有印制質(zhì)量問(wèn)題請(qǐng)與本社讀者服務(wù)部聯(lián)系調(diào)換電話(huà)發(fā)行部

,,。:(010)51873174()

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前言

高等職業(yè)教育的目的是培養(yǎng)現(xiàn)代制造業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)緊缺的高素質(zhì)、高技能

的專(zhuān)門(mén)人才,課程內(nèi)容應(yīng)滿(mǎn)足企業(yè)相關(guān)崗位的需求,強(qiáng)調(diào)理論和實(shí)踐相結(jié)合。學(xué)

生除了學(xué)到專(zhuān)業(yè)知識(shí),還要掌握相當(dāng)?shù)膶?zhuān)業(yè)技能。合格的畢業(yè)生能夠在最短的時(shí)

間內(nèi)上崗工作,實(shí)現(xiàn)學(xué)校教學(xué)和企業(yè)需求的融合,縮短甚至消除畢業(yè)生的崗位適

應(yīng)期,真正為企業(yè)提供來(lái)之即用,用之好用的專(zhuān)業(yè)人才。

本書(shū)的核心內(nèi)容是液壓和氣動(dòng)技術(shù)及其應(yīng)用。為了保證知識(shí)的系統(tǒng)性,使初

學(xué)者能夠完整地認(rèn)識(shí)液壓和氣動(dòng)技術(shù),編者不是簡(jiǎn)單地以夠用為原則刪減理論知

識(shí)和基本技能,而是進(jìn)一步將以往的知識(shí)體系進(jìn)行了歸類(lèi)和劃分。液壓和氣壓傳

動(dòng)盡管同屬流體傳動(dòng),但它們又有自己的傳動(dòng)特點(diǎn),如在元器件的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用上

及在控制方式上有很多不同之處。液壓部分以液壓傳動(dòng)原理、工作介質(zhì)、動(dòng)力元

件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件、典型應(yīng)用和液壓系統(tǒng)在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上的應(yīng)用

為主線(xiàn);氣動(dòng)部分以工作介質(zhì)、動(dòng)力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件、真空元

件、典型應(yīng)用、純氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和氣動(dòng)技術(shù)在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上的應(yīng)用為主線(xiàn)。本書(shū)

具有如下特點(diǎn):將液壓和氣動(dòng)技術(shù)的五大組成部分進(jìn)行了嚴(yán)格的劃分;為避免內(nèi)

容編寫(xiě)上的重復(fù),在液壓回路中突出電液系統(tǒng),在氣動(dòng)回路中突出純氣動(dòng)系統(tǒng);為

了使學(xué)生清楚地知道液壓和氣動(dòng)技術(shù)的具體應(yīng)用場(chǎng)合,分別選取了來(lái)自汽車(chē)生產(chǎn)

線(xiàn)的幾個(gè)獨(dú)立的典型案例進(jìn)行強(qiáng)化提高;為適應(yīng)氣動(dòng)技術(shù)日益廣泛的應(yīng)用,增加

了氣動(dòng)技術(shù)的篇幅。全書(shū)的知識(shí)和技能的層次清晰,循序漸進(jìn)。

本書(shū)在編寫(xiě)過(guò)程中結(jié)合了汽車(chē)制造業(yè)的職業(yè)規(guī)范、先進(jìn)的機(jī)電一體化設(shè)備和

先進(jìn)的管理方式,如“綠零圖”安全管理模式,現(xiàn)場(chǎng)故障的緊急處理制度,設(shè)備保養(yǎng)

和維護(hù)規(guī)定,先進(jìn)的半自動(dòng)化和自動(dòng)化設(shè)備。通過(guò)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的分析,從中

篩選、提煉了一些和液壓、氣動(dòng)技術(shù)相關(guān)的素材,這些案例除了自身具有典型性和

綜合性外,對(duì)于學(xué)生來(lái)說(shuō)也具有一定的挑戰(zhàn)性,能使他們理解設(shè)備的工作原理,熟

悉操作程序,在最短的時(shí)間內(nèi)掌握設(shè)備操作和維護(hù)。一些畢業(yè)生受到工作現(xiàn)場(chǎng)師

傅的好評(píng)。

本書(shū)的主編為天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)博士生、北京電子科技職業(yè)學(xué)院茍維杰

(第一四、八、十二十七章),北京電子科技職業(yè)學(xué)院馮志新(第五、六、七章)、

~~

夏廣輝(第九十一章)也參與了本書(shū)的編寫(xiě)。編寫(xiě)過(guò)程中參考了眾多優(yōu)秀的教

~

材、行業(yè)手冊(cè)和企業(yè)的設(shè)備說(shuō)明書(shū),力求細(xì)化和優(yōu)化知識(shí)結(jié)構(gòu)。本書(shū)可作為機(jī)械

2液壓與氣動(dòng)技術(shù)

··

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類(lèi)相關(guān)專(zhuān)業(yè)、軌道交通類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)教材,亦可作為相關(guān)專(zhuān)業(yè)參考用書(shū)。

由于編者經(jīng)驗(yàn)和學(xué)識(shí)有限,難免存在疏漏和錯(cuò)誤,敬請(qǐng)廣大讀者予以指正,歡

迎提出您的寶貴意見(jiàn)。

編者

年月

20198

目錄

第一章液壓傳動(dòng)概述……………

1

第一節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理……………

1

第二節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成…………………

2

第三節(jié)液壓系統(tǒng)的職能符號(hào)…………………

3

第四節(jié)液壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)…………………

、3

自測(cè)題一…………………………

4

第二章液壓液和流體傳動(dòng)簡(jiǎn)介…………………

6

第一節(jié)液壓液…………………

6

第二節(jié)液壓傳動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)…………………

10

第三節(jié)液體流動(dòng)時(shí)的能量損失……………

11

第四節(jié)液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象………………

12

自測(cè)題二………………………

14

第三章液壓動(dòng)力元件…………

16

第一節(jié)液壓泵概述…………

16

第二節(jié)齒輪泵………………

18

第三節(jié)螺桿泵………………

20

第四節(jié)葉片泵………………

20

第五節(jié)柱塞泵………………

22

第六節(jié)液壓泵的選用………………………

23

自測(cè)題三………………………

24

第四章液壓執(zhí)行元件…………

26

第一節(jié)液壓缸的類(lèi)型和特點(diǎn)………………

26

第二節(jié)液壓缸的工作原理…………………

27

第三節(jié)常用液壓缸的結(jié)構(gòu)和參數(shù)計(jì)算……………………

28

第四節(jié)液壓馬達(dá)……………

32

自測(cè)題四………………………

33

第五章液壓控制元件…………

36

第一節(jié)液壓控制元件概述…………………

36

第二節(jié)方向控制閥…………

37

第三節(jié)壓力控制閥…………

45

4液壓與氣動(dòng)技術(shù)

··

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第四節(jié)流量控制閥…………

53

第五節(jié)其他控制閥…………

58

自測(cè)題五………………………

62

第六章液壓輔助元件…………

65

第一節(jié)油箱…………………

65

第二節(jié)油管和管接頭………………………

66

第三節(jié)濾油器………………

68

第四節(jié)蓄能器………………

71

第五節(jié)壓力表和壓力表開(kāi)關(guān)………………

72

自測(cè)題六………………………

73

第七章液壓回路………………

75

第一節(jié)方向控制回路………………………

75

第二節(jié)壓力控制回路………………………

79

第三節(jié)速度控制回路………………………

86

第四節(jié)多執(zhí)行元件動(dòng)作控制回路…………

94

自測(cè)題七………………………

102

第八章液壓技術(shù)在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上的應(yīng)用……………………

106

第一節(jié)無(wú)內(nèi)胎鋁合金車(chē)輪氣密性檢測(cè)機(jī)液壓系統(tǒng)………

106

第二節(jié)汽車(chē)水箱散熱管爆破壓力試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)………

107

第三節(jié)汽車(chē)變速器總成檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)液壓系統(tǒng)……………

109

第四節(jié)汽車(chē)沖壓線(xiàn)拉伸墊液壓系統(tǒng)………

110

第九章氣壓傳動(dòng)概述…………

112

第一節(jié)氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展……………

112

第二節(jié)氣動(dòng)技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)…………………

114

第三節(jié)氣動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成……………………

116

第四節(jié)空氣的性質(zhì)…………

117

自測(cè)題九………………………

125

第十章氣源裝置………………

127

第一節(jié)氣源裝置概述………………………

127

第二節(jié)氣源裝置……………

128

自測(cè)題十………………………

141

第十一章氣動(dòng)輔助元件………………………

143

第一節(jié)油霧器………………

143

第二節(jié)消聲器………………

146

目錄5

··

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第三節(jié)氣液轉(zhuǎn)換器………………………

—147

第四節(jié)氣動(dòng)傳感器…………

148

第五節(jié)氣動(dòng)放大器…………

150

第六節(jié)管道系統(tǒng)……………

150

自測(cè)題十一……………………

152

第十二章氣動(dòng)執(zhí)行元件………………………

154

第一節(jié)氣動(dòng)執(zhí)行元件的分類(lèi)和特點(diǎn)………

154

第二節(jié)常用氣缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理…………………

156

第三節(jié)氣動(dòng)馬達(dá)……………

164

自測(cè)題十二……………………

165

第十三章氣動(dòng)控制元件………………………

167

第一節(jié)方向控制元件………………………

167

第二節(jié)壓力控制元件………………………

178

第三節(jié)流量控制元件………………………

181

自測(cè)題十三……………………

183

第十四章氣動(dòng)真空元件………………………

186

第一節(jié)真空發(fā)生裝置………………………

186

第二節(jié)真空吸盤(pán)……………

189

第三節(jié)其他真空用氣閥……………………

191

自測(cè)題十四……………………

199

第十五章氣動(dòng)回路……………

201

第一節(jié)方向控制回路………………………

201

第二節(jié)壓力控制回路………………………

204

第三節(jié)速度控制回路………………………

209

第四節(jié)位置控制回路………………………

214

第五節(jié)同步控制回路………………………

217

第六節(jié)往復(fù)動(dòng)作回路………………………

218

第七節(jié)安全保護(hù)回路………………………

222

自測(cè)題十五……………………

226

第十六章純氣動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………

228

第一節(jié)純氣動(dòng)控制系統(tǒng)中的基本邏輯及實(shí)現(xiàn)……………

228

第二節(jié)基本邏輯的應(yīng)用……………………

230

第三節(jié)順序控制系統(tǒng)綜述…………………

231

第四節(jié)單往復(fù)順序動(dòng)作功能設(shè)計(jì)…………

233

第五節(jié)多往復(fù)順序動(dòng)作功能設(shè)計(jì)…………

236

6液壓與氣動(dòng)技術(shù)

··

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第六節(jié)氣動(dòng)系統(tǒng)原理圖的繪制……………

238

自測(cè)題十六……………………

240

第十七章氣動(dòng)技術(shù)在汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)上的應(yīng)用…………………

242

第一節(jié)搬運(yùn)板料的安全防掉保護(hù)氣路……………………

242

第二節(jié)氣動(dòng)平衡吊吊裝汽車(chē)前座椅………

243

第三節(jié)氣動(dòng)平衡吊吊裝蓄電池……………

250

第四節(jié)氣動(dòng)平衡吊吊裝設(shè)備………

DVD252

自測(cè)題十七……………………

254

附錄常見(jiàn)液壓氣動(dòng)元件職能符號(hào)及英文注釋………………

256

參考文獻(xiàn)…………………………

263

第一章液壓傳動(dòng)概述

教學(xué)目標(biāo)

了解液壓傳動(dòng)的應(yīng)用現(xiàn)狀、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)以及液壓職能符號(hào)的作用;理解液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的傳

動(dòng)原理、液壓系統(tǒng)的功率、壓力和流量之間的關(guān)系;牢記液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的五大組成部分和各部

分的作用,掌握液壓系統(tǒng)的壓力取決于負(fù)載,流量決定執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度這兩個(gè)重要結(jié)論。

第一節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

一、液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)原理

在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中液壓液工作在密封的管

,

路系統(tǒng)中是液壓系統(tǒng)動(dòng)力傳遞的媒介液壓傳

,。

動(dòng)系統(tǒng)是利用靜壓傳遞原理工作的其傳動(dòng)模型

,

如圖所示在大活塞缸小活塞缸和連接

1-1。3、6

管路構(gòu)成的密封容器中裝滿(mǎn)液壓液當(dāng)小活塞

54,

在主動(dòng)力F的作用下向下移動(dòng)時(shí)小活塞缸內(nèi)的

1,

液體經(jīng)過(guò)連接管路流進(jìn)大活塞缸內(nèi)主動(dòng)力F

5,。圖靜壓傳遞模型

的能量通過(guò)密封的液壓液傳遞給大活塞和重1-1

小活塞大活塞大活塞缸

421—;2—;3—;

物W驅(qū)動(dòng)大活塞和重物的上升此模型中液壓液壓液連接管路小活塞缸

,。4—;5—;6—

液是傳遞力和運(yùn)動(dòng)的工作介質(zhì)

。

二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)用舉例

液壓千斤頂是一個(gè)典型的液壓傳動(dòng)裝置其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示舉升重物前關(guān)

。1-2。,

閉泄油閥操作手柄向上運(yùn)動(dòng)時(shí)小活塞向上運(yùn)動(dòng)吸油壓油缸的下腔產(chǎn)生真空度

3。7,8,9,

壓油閥在彈簧的作用下關(guān)閉吸油閥開(kāi)啟液壓油被吸到吸油壓油缸的腔內(nèi)此為吸

10,11,9,

油過(guò)程操作手柄向下運(yùn)動(dòng)時(shí)小活塞下移并擠壓下腔的液壓油吸油閥關(guān)閉壓油閥

;7,8,11,

被頂開(kāi)壓力油進(jìn)入到大活塞的下腔推動(dòng)大活塞開(kāi)始向上運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)重物W的舉

10,5,5,

升此過(guò)程為壓油過(guò)程操作手柄完成一次上下運(yùn)動(dòng)吸油壓油缸就完成一次吸油和一

,。7、,9

次壓油過(guò)程大活塞就會(huì)上升一小段位移重復(fù)操作手柄的動(dòng)作壓力油便斷續(xù)地進(jìn)入舉

,5。7,

升缸的下腔重物W被不斷舉升需要下放重物W時(shí)開(kāi)啟泄油閥大活塞下腔的壓力

6,。,3,5

油流回到儲(chǔ)油室

2。

力的傳遞

1.

如圖所示假設(shè)小活塞的有效作用面積為A作用在小活塞上的主動(dòng)力為F大

1-1,11,1,

活塞的有效作用面積為A負(fù)載為W根據(jù)帕斯卡定律密閉容器內(nèi)的靜止液體的壓強(qiáng)處

22,。,

2液壓與氣動(dòng)技術(shù)

··

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處相等根據(jù)壓強(qiáng)相等的關(guān)系得到表達(dá)式

。

FW

p==

AA

12

整理后得到關(guān)于W的表達(dá)式為

A

W=pA=F2

2A

1

當(dāng)A和A不變時(shí)負(fù)載重物W越大系統(tǒng)

12,(),

中的壓強(qiáng)就越大舉升此負(fù)載所需要的主動(dòng)力F

p,

就越大反之負(fù)載越小系統(tǒng)中的壓強(qiáng)就越小

;,,p,

所需要的主動(dòng)力F就越小可見(jiàn)液壓系統(tǒng)的工作

。,

壓力取決于負(fù)載。

運(yùn)動(dòng)的傳遞

2.

如圖所示如果忽略液體的可壓縮性泄

1-1,、

漏缸體和管路的變形等因素從小活塞缸流出圖液壓千斤頂結(jié)構(gòu)示意圖

、,61-2

液壓油儲(chǔ)油室泄油閥

的油液體積V等于進(jìn)入到大活塞的油液體積V1—;2—;3—;

2。液壓管路大活塞舉升缸

假設(shè)在主動(dòng)力F的作用下小活塞向下移動(dòng)的距4—;5—;6—;

,1操作手柄小活塞吸油壓

離為h大活塞上升的距離為h得到表達(dá)式7—;8—;9—

1,2,油缸壓油閥吸油閥

2;10—;11—

V=Ah=Ah

1122

對(duì)小活塞移動(dòng)的距離h和大活塞移動(dòng)的距離h同時(shí)除以時(shí)間t得到表達(dá)式

12,

Av=Av

1122

上式中的v和v分別是小活塞和大活塞的運(yùn)動(dòng)速度

12。

Av乘積的物理意義是單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)截面積為A的油液的體積稱(chēng)為體積流量習(xí)慣

“”,,

上稱(chēng)為流量一般用q來(lái)表示流量的國(guó)際單位是立方米每秒3常用的工程單位是升

,“”。(m/s),

每分鐘因?yàn)閝=Av所以

(L/min)。,

q

v=

A

可見(jiàn)液壓系統(tǒng)的活塞運(yùn)動(dòng)速度取決于流量的大小,與液流的壓力無(wú)關(guān)。

,

功率的計(jì)算

3.

在機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中功率是力與速度的乘積在如圖所示的液壓系統(tǒng)中如果忽略各

,。1-2,

種能量損失其輸入功率P和輸出功率P相等可得到表達(dá)式

,,

P=Fv=pAv=pAv=pq

1122

可見(jiàn)液壓系統(tǒng)的功率是流量與壓力的乘積。

,

第二節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由五部分組成各部分的作用和典型元件見(jiàn)表

,1-1。

表1-1液壓系統(tǒng)的組成

組成部分作用元件舉例

動(dòng)力元件將其他形式的能變成液體的壓力能液壓泵

續(xù)上表

第一章液壓傳動(dòng)概述3

··

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組成部分作用元件舉例

執(zhí)行元件將液壓系統(tǒng)的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能液壓缸液壓馬達(dá)

、

控制元件控制液流的壓力流量和方向