《機械基礎（彩色版）（第二版）》 課件 第7、8章　機械的潤滑、密封與安全防護；液壓傳動與氣壓傳動

第7章機械的潤滑、密封與安全防護396§7-1機械潤滑§7-2機械密封機械安全防護§7-3§7-1機械潤滑397一、潤滑劑的種類、性能及選用原則常用的潤滑劑包括潤滑油、潤滑脂、固體潤滑劑和氣體潤滑劑等，其性能及選用原則見下表。398潤滑劑的性能及選用原則399潤滑劑的性能及選用原則在機械中加入潤滑劑，主要起以下作用。4001.潤滑作用在兩個摩擦表面之間形成一層油膜，從而降低摩擦阻力。2.冷卻作用潤滑油的流動將機械摩擦中產生的熱量帶走，從而使零件工作溫度不致過高。3.洗滌作用潤滑油的流動將摩擦表面上的臟物沖走。二、機械常用潤滑劑和潤滑方法1.機械常用潤滑油及其潤滑方法（1）機械常用潤滑油潤滑油中使用最廣泛的是礦物油。國產潤滑油的品名、牌號大部分按照使用機具的名稱來確定。（2）潤滑方法潤滑方法是指將潤滑劑按規(guī)定要求送往各潤滑點的方法。潤滑裝置是為實現潤滑劑按確定潤滑方式供給而采用的各種零部件及設備。潤滑油潤滑方法有手工給油潤滑和連續(xù)供油潤滑兩種。4012.機械常用潤滑脂及其潤滑方法（1）機械常用潤滑脂與潤滑油相比，潤滑脂的流動性、冷卻效果都較差，雜質也不易去除，因此潤滑脂多用于低、中速機械。1）鈣基（皂）潤滑脂（俗稱牛油、黃油）。該潤滑脂用途最廣，適用于工作溫度不高、潮濕的金屬摩擦件，如水泵軸承等。2）鈉基（皂）潤滑脂。其耐熱性好，但不耐水。常用于高溫重負荷處，如機車大軸軸承。402（2）潤滑方法1）手工潤滑方法。它是利用注脂槍把潤滑脂從注油孔注入或者直接手工填入潤滑部位的方法，屬于壓力潤滑方法。其常用于高速運轉而又不需要經常補充潤滑脂的部位。2）滴下潤滑方法。它是將潤滑脂裝在脂杯里，向潤滑部位滴下潤滑脂進行潤滑的方法。3）集中潤滑方法。它是由脂泵將脂罐里的潤滑脂輸送到各管道，再經分配閥將潤滑脂定時、定量地分送到各潤滑點的方法。403*三、典型零部件的潤滑方法1.齒輪傳動機構的潤滑（1）閉式齒輪傳動機構的潤滑齒輪的圓周速度

v<0.8m/s（輕載閉式齒輪傳動）時，一般采用潤滑脂潤滑，否則應采用潤滑油潤滑。用潤滑油的潤滑方法主要是浸油潤滑、飛濺潤滑和壓力潤滑等。（2）開式、半開式齒輪傳動機構的潤滑開式齒輪傳動機構一般速度較低、載荷較大、接觸灰塵和水分、工作條件差且油易流失。速度不高的開式齒輪也可采用脂潤滑。開式齒輪傳動機構的潤滑可用手工潤滑、滴油潤滑、浸油潤滑、飛濺潤滑等方法。4042.滾動軸承的潤滑滾動軸承可采用潤滑油潤滑或潤滑脂潤滑。3.滑動軸承的潤滑滑動軸承的潤滑方法可根據系數

k

選擇：式中p——軸承的平均壓強，MPa；

v——軸頸線速度，m/s。4054.鏈傳動機構的潤滑鏈傳動機構的潤滑至關重要。合適的潤滑能顯著降低鏈條鉸鏈的磨損，延長其使用壽命。鏈傳動機構的潤滑方法可根據下圖選取。通常有四種潤滑方法：Ⅰ——手工潤滑，人工定期用油壺或油刷給油；Ⅱ——滴油潤滑，用油杯通過油管向松邊內、外鏈板間隙處滴油；Ⅲ——浸油潤滑或飛濺潤滑，采用密封的傳動箱體，前者鏈條及鏈輪一部分浸入油中，后者采用直徑較大的甩油盤濺油；Ⅳ——壓力潤滑或油霧潤滑，用油泵經油管向鏈條連續(xù)供油，循環(huán)油可起潤滑和冷卻的作用。406407鏈傳動機構的潤滑方法Ⅰ——手工潤滑Ⅱ——滴油潤滑Ⅲ——浸油潤滑或飛濺潤滑Ⅳ——壓力潤滑或油霧潤滑§7-2機械密封408一、靜密封靜密封只要求接合面間有連續(xù)閉合的壓力區(qū)，沒有相對運動，因此沒有因密封件而帶來的摩擦、磨損問題。常見的靜密封方法有以下幾種。1.研磨面密封這是最簡單的靜密封方法，要求將接合面研磨加工得平整、光潔，并在壓力下貼緊。但是當加工要求高，密封要求高時，這種方法的密封效果不理想。2.墊片密封這是較普遍的靜密封方法。它是在接合面間加墊片，并在壓力下使墊片產生彈性或塑性變形，從而填滿密封面上的不平，消除間隙，以達到密封的目的。4093.密封膠密封在接合面上涂密封膠是一種簡便的靜密封方法。密封膠有一定的流動性，容易充滿接合面的間隙，其黏附在金屬面上能大大減少泄漏，即使在較粗糙的表面上密封效果也很好。4.密封圈密封在接合面上開密封圈槽，裝入密封圈，利用其在接合面間形成嚴密的壓力區(qū)來達到密封的目的。這種方法的密封效果很好。410二、動密封由于動密封的兩個接合面之間具有相對運動，因此選擇動密封件時，既要考慮密封性能，又要避免或減少由于密封件而帶來的摩擦發(fā)熱和磨損，以保證一定的使用壽命?；剞D軸的動密封方法有接觸式、非接觸式和組合式三種類型，見下表。411回轉軸的動密封方法412回轉軸的動密封方法§7-3機械安全防護413*一、機械噪聲的形成和防護措施用1.機械噪聲的形成（1）回轉運動平衡失調引起振動而產生的噪聲。（2）往復運動慣性力沖擊引起振動而產生的噪聲。（3）撞擊引起振動而輻射的噪聲。（4）接觸摩擦引起振動而輻射的噪聲。（5）振動傳遞引起機架、機罩、機座、管道等振動而輻射的噪聲。4142.機械噪聲的防護措施防護措施：一方面可通過改進聲源設備的結構，提高部件的加工精度和裝配質量，采用合理的操作方法等降低聲源的噪聲發(fā)射功率；另一方面可利用聲的吸收、反射、干涉等特性，采用吸聲、隔聲、減振、隔振等技術，以及安裝消聲器等，控制聲源的噪聲輻射。415二、機械傳動裝置中的危險零部件操作人員易于接近的各種可動零部件都是機械的危險部位，機械加工設備的加工區(qū)也是危險部位。常見的危險零部件主要有：旋轉軸、傳動部件、不連續(xù)的旋轉零件、帶與帶輪、鏈與鏈輪、旋轉的砂輪、飛輪、往復式沖壓工具、蝸輪和蝸桿、旋轉的刀具、旋轉的曲軸和曲柄、旋轉運動部件的凸出物等。416旋轉的砂輪三、機械傷害的成因及防護措施1.機械傷害的成因（1）物的不安全狀態(tài)機械設備的質量、技術、性能上的缺陷以及在制造、維護、保養(yǎng)、使用、管理等諸多環(huán)節(jié)上存在的不足，是導致機械傷害的直接原因之一。417（2）人的不安全行為人的不安全行為是造成機械傷害的又一直接原因，具體表現為：1）操作失誤，忽視安全警告，缺乏應有的安全意識和自我防護意識，思想麻痹，違章指揮，違章作業(yè)，違反操作規(guī)程。2）操作人員野蠻操作，導致機器設備的安全裝置失效或失靈，造成設備本身處于不安全狀態(tài)。3）手工代替工具操作或冒險進入危險場所、區(qū)域。4）機械運轉時加油、維修、清掃，或進入危險區(qū)域進行檢查、安裝、調試，雖關停了設備，但未開啟限位或保險裝置，又無他人在場監(jiān)護，將身體置于他人可啟動設備的危險之中。5）操作者未使用或佩戴個人防護用品等。4182.防護措施（1）眼睛的防護大多數情況下，可以選用普通的平光鏡，進行磨削操作時必須佩戴有防護罩的防護眼鏡，防止飛濺的磨削顆粒從側面打進眼睛。（2）聽力的防護聽力的防護就是要避免機械噪聲對人的聽力造成損傷。（3）著裝、服飾與頭發(fā)的防護在機械加工車間工作時，應當按照車間要求正確著裝。（4）腳部的防護在機械加工車間里生產作業(yè)時要避免工件落在腳上而造成傷害。進入機械加工車間時，最好穿堅實的勞保鞋。419（5）手部的防護除了眼睛，手是身體直接參與工作的最重要的部分，保護好手就是保護好自己的未來。在生產過程中，不要用手直接接觸機床上的金屬切屑，應使用鉤子清除。此外，還應注意不要用布去擦除切屑，否則會使切屑嵌入布中而易扎傷手；如果不小心，布還會被卷進轉動的機器里而造成傷害。（6）嚴禁在車間打鬧車間不是打鬧、玩耍的場所，一些不經意的玩笑可能會給人帶來嚴重的傷害。（7）受傷后的處理如果在車間不慎受傷，應在第一時間救治。420第6章支承零部件421§6-1軸§6-2滑動軸承滾動軸承§6-3§6-1軸422一、軸的分類、特點和應用軸是機器中最基本、最重要的零件之一。它的主要功用是支承回轉零件（如齒輪、帶輪等），傳遞運動和動力。對軸的一般要求是要有足夠的強度、合理的結構和良好的工藝性。根據軸線形狀的不同，軸可分為直軸、曲軸和撓性鋼絲軟軸（簡稱撓性軸），見下表。423424軸的分類425軸的分類根據承載情況不同，直軸又分為心軸、傳動軸和轉軸三類，其應用特點見下表。426

心軸、傳動軸和轉軸的應用特點427

心軸、傳動軸和轉軸的應用特點二、軸上零件的固定軸上零件的固定包括軸向固定和周向固定。軸向固定的目的是保證零件在軸上有確定的軸向位置，防止零件做軸向移動，并能承受軸向力。軸上零件的常見軸向固定方法如圖所示。周向固定的目的是保證軸能夠可靠地傳遞運動和轉矩，防止零件與軸產生相對轉動。軸上零件的常見周向固定方法如圖所示。428429軸上零件的常見軸向固定方法a）圓螺母固定b）軸肩固定430軸上零件的常見軸向固定方法c）套筒固定d）彈性擋圈固定e）緊定螺釘與擋圈固定431軸上零件的常見周向固定方法a）鍵連接固定b）銷連接固定c）緊定螺釘固定d）過盈配合固定三、軸的結構如圖所示為某齒輪減速器中的轉軸。軸上各段按其作用可分別稱為軸頸（配合軸頸和支承軸頸）、軸身、軸頭、軸肩和軸環(huán)等。432某齒輪減速器中的轉軸軸的結構工藝性是指軸的結構形式應便于加工，便于軸上零件的裝配和使用、維修，并且能提高生產率、降低成本。一般來說，軸的結構越簡單，工藝性就越好。所以，在滿足使用要求的前提下，軸的結構形式應盡量簡化。（1）軸的結構和形狀應便于加工、裝配和維修。（2）臺階軸的直徑應該是中間大、兩端小，以便于軸上零件的裝拆。軸上常見的工藝結構如圖所示。433軸上常見的工藝結構1—悶蓋2—箱體3、6—擋油環(huán)4—蝸輪5—A型普通平鍵7—透蓋8—軸（3）軸端、軸頸與軸肩（或軸環(huán)）的過渡部位應有倒角或過渡圓角，以便于軸上零件的裝拆，避免劃傷配合表面，減小應力集中。應盡可能使倒角（或圓角）半徑相同，以便于加工。（4）若軸上需要切制螺紋或進行磨削，應有螺紋退刀槽或砂輪越程槽。（5）當軸上有兩個以上鍵槽時，槽寬應盡可能相同，并布置在同一母線上，以利于加工。434螺紋退刀槽砂輪越程槽*四、軸的強度計算對于承受不同載荷的軸，其強度計算的方法也有所不同，其中傳動軸按抗扭強度條件計算，心軸按抗彎強度條件計算，轉軸按彎扭組合強度條件計算。1.傳動軸的強度計算傳動軸工作時承受扭矩，軸的抗扭強度取決于軸的材料及其組織狀態(tài)、軸的形狀、截面尺寸、軸所承受的扭矩及其工作狀況。4352.心軸的強度計算心軸工作時承受彎矩，在一般情況下載荷方向不變，其抗彎強度取決于軸的材料及其組織狀態(tài)、截面形狀與尺寸、軸所承受的彎矩。3.轉軸的強度計算轉軸工作時同時承受彎矩和扭矩的作用，對一定結構的軸，軸的支點位置及軸上所承受載荷的大小、方向和作用點均已確定，依據已知條件即可求出軸的支承反力，畫出彎矩圖、扭矩圖和合成彎矩圖，按彎扭組合強度校核危險截面的軸徑。436§6-2滑動軸承437一、滑動軸承的結構、特點和應用滑動軸承主要由軸頸、軸瓦、軸承座以及將潤滑油送入摩擦表面的潤滑與密封裝置等組成。用于裝軸瓦或軸套的殼體稱為滑動軸承座，徑向滑動軸承中與軸頸相配的圓筒形整體零件稱為軸套，與軸頸相配的對開式零件稱為軸瓦。438滑動軸承a）滑動軸承座b）軸套c）軸瓦常用滑動軸承的結構、特點和應用見下表。439常用滑動軸承的結構、特點和應用440常用滑動軸承的結構、特點和應用441常用滑動軸承的結構、特點和應用*二、滑動軸承的失效形式1.磨損滑動軸承為滑動摩擦，工作面必會有磨損，如再有灰塵、金屬微粒等雜物進入更會使磨損加劇，使軸承失去原有的正確配合精度。2.膠合滑動軸承在高速重載時，由于工作面局部溫度升高，引起潤滑失效，導致軸承兩金屬表面直接接觸且互相熔粘在一起，稱為膠合。4423.疲勞脫落疲勞脫落是指軸承負載表面在長時間剪應力作用下形成細小裂痕，然后漸漸延伸到表面，隨后出現裂塊脫落，形成所謂“剝皮現象”。4.腐蝕軸承合金腐蝕一般是因為潤滑油不純，潤滑油中的化學雜質使軸承合金氧化而生成酸性物質，導致軸承合金部分脫落，形成無規(guī)則的微小裂孔或小凹坑，使軸承失效。443§6-3滾動軸承444一、滾動軸承的結構如圖所示，滾動軸承一般由內圈、外圈、滾動體（滾子）和保持架等組成。內圈裝在軸頸上，與軸一起轉動。外圈裝在機座的軸承孔內固定不動。內、外圈上設置有滾道，當內、外圈相對旋轉時，滾動體沿著滾道滾動。常見的滾動體形狀如所示。保持架的作用是分隔開兩個相鄰的滾動體，以減少滾動體之間的碰撞和磨損。常見保持架的結構如圖所示。445446滾動軸承a）球軸承b）滾子軸承常見的滾動體形狀a）球滾子b）圓柱滾子c）圓錐滾子d）滾針e）球面滾子447常見保持架的結構a）球滾子用保持架b）圓錐滾子用保持架c）圓柱滾子用保持架d）滾針用保持架 e）推力圓柱滾子軸承用保持架f）推力球軸承用保持架二、滾動軸承的類型、特點和應用常用滾動軸承的類型、特點和應用見下表。448常用滾動軸承的類型、特點和應用449常用滾動軸承的類型、特點和應用450常用滾動軸承的類型、特點和應用451常用滾動軸承的類型、特點和應用三、滾動軸承的代號滾動軸承的類型很多，同一類型的軸承又有各種不同的結構、尺寸、公差等級和技術性能等。452深溝球軸承a）不同尺寸的軸承b）帶防塵蓋的軸承c）外圈上有止動槽的軸承453

滾動軸承代號的構成滾動軸承代號由基本代號、前置代號和后置代號三部分構成，其中基本代號是滾動軸承代號的核心。1.基本代號基本代號表示軸承的基本類型、結構和尺寸，一般由類型代號、尺寸系列代號和內徑代號組成。2.前置代號和后置代號前置代號和后置代號是軸承代號的補充，只有在軸承的結構形狀、尺寸、公差、技術要求等有所改變時才使用，一般情況下可部分或全部省略，其詳細內容請查閱《滾動軸承代號方法》（GB/T 272—2017）等。4543.滾動軸承代號示例滾動軸承代號示例如下：455四、滾動軸承的選用原則1.載荷的類型機器中的轉動零件通常要由軸和軸承來支承。作用在軸承上的載荷按方向不同有沿半徑方向作用的徑向載荷，有沿軸線方向作用的軸向載荷，以及同時有徑向、軸向作用的聯合載荷。2.滾動軸承類型的基本選用原則各類滾動軸承有不同的特性，因此選擇滾動軸承類型時，必須根據軸承實際工作情況合理選擇，一般應考慮的因素包括軸承所受載荷的大小、方向和性質，軸承的轉速以及調心性能要求。456第8章液壓傳動與氣壓傳動457§8-1液壓傳動與氣壓傳動的工作原理§8-2液壓傳動氣壓傳動§8-3§8-1液壓傳動與氣壓傳動的工作原理458一、液壓傳動1.液壓傳動的基本原理它是一種非常典型的液壓傳動設備，它利用活塞、缸體等元件，通過液壓油（油液）將機械能轉換為液壓能（壓力能），再轉換為機械能。液壓千斤頂的工作原理如圖所示。459液壓千斤頂460液壓千斤頂的工作原理1—杠桿手柄2—小缸體3—小活塞4、7—單向閥5—吸油管6、10—管道8—大缸體9—大活塞11—截止閥12—油箱（1）液壓泵吸油當提起杠桿手柄1使小活塞3向上移動時，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時單向閥4打開，通過吸油管5從油箱12中吸油。（2）液壓泵壓油當用力壓下杠桿手柄1時，小活塞3下移，小缸體2的下腔壓力升高，單向閥4關閉，單向閥7打開，小缸體2下腔的油液經管道6輸入大缸體8的下腔，迫使大活塞9向上移動，頂起重物。再次提起杠桿手柄1吸油時，單向閥7關閉，使大缸體8中的油液不能倒流。461（3）液壓缸泄油打開截止閥11，大缸體下腔的油液通過管道10、截止閥11流回油箱。大活塞9在重物和自重的作用下向下移動，回到原位。通過以上分析，可總結出液壓傳動的工作原理：液壓傳動以液壓油為工作介質，通過動力元件（液壓泵）將原動機的機械能轉換為液壓油的壓力能；再通過控制元件，借助執(zhí)行元件（液壓缸或液壓馬達）將壓力能轉換為機械能，驅動負載實現直線或旋轉運動；通過控制元件對壓力和流量的調節(jié)，可以調節(jié)執(zhí)行元件的力和速度。4622.液壓系統(tǒng)的組成（1）動力部分動力部分將原動機輸出的機械能轉換為油液的壓力能。（2）執(zhí)行部分執(zhí)行部分將液壓泵輸入的油液壓力能轉換為帶動機構工作的機械能。（3）控制部分控制部分用來控制和調節(jié)油液的壓力、流量和流動方向。（4）輔助部分輔助部分與動力部分、執(zhí)行部分、控制部分一起組成一個系統(tǒng)，起儲油、過濾、測量和密封等作用，以保證系統(tǒng)正常工作。（5）工作介質液壓系統(tǒng)的工作介質是指傳遞能量的液體介質，即各種液壓油。4633.液壓元件的圖形符號與液壓系統(tǒng)回路圖如上圖所示液壓千斤頂的工作原理圖直觀性強，容易理解，但繪制起來比較麻煩，系統(tǒng)中元件數量多時繪制更加不便，為了簡化原理圖的繪制，系統(tǒng)中各元件可用圖形符號表示，如圖所示。464液壓千斤頂液壓回路圖1、3—油箱2—液壓泵4—截止閥5—液壓缸4.液壓傳動的應用特點（1）液壓傳動的優(yōu)點1）傳動平穩(wěn)。油液有吸振能力，在油路中還可以設置液壓緩沖裝置。2）質量小，體積小。在輸出同樣功率的條件下，液壓傳動設備的體積和質量與機械傳動相比要小很多，因此慣性小、動作靈敏。3）承載能力強。液壓傳動易于獲得很大的力和轉矩，因此廣泛用于壓力機、隧道掘進機、萬噸輪船舵機和萬噸水壓機等。4）易實現無級調速。液壓傳動可實現液體流量的無級調速。調速范圍很大，最高可達2000∶1，容易獲得極低的速度。4655）易實現過載保護。液壓系統(tǒng)中較易設置安全保護裝置，能夠自動防止過載，避免發(fā)生事故。6）能自潤滑。由于采用液壓油作為工作介質，液壓傳動裝置能夠自潤滑，因此液壓元件的使用壽命較長。7）易實現復雜動作。液體的壓力、流量和方向較容易實現控制，再配合電氣控制裝置，易實現復雜的自動工作循環(huán)。8）液壓元件已實現系列化、標準化和通用化。466（2）液壓傳動的缺點1）制造精度要求高。液壓元件的技術要求高，對加工和裝配的要求較高，對使用和維護的要求比較嚴格。2）定比傳動困難。液壓傳動以液壓油作為工作介質，在相對運動表面間不可避免地存在泄漏，因此不宜應用在傳動比要求嚴格的場合。3）油液受溫度的影響大。由于油液的黏度隨溫度的改變而改變，故不宜應用在高溫或低溫的工作環(huán)境中。4674）不宜遠距離輸送動力。由于采用油管傳輸液壓油，壓力損失較大，故不宜遠距離輸送動力。5）油液中的空氣影響工作性能。液壓系統(tǒng)在工作時，油液中易混入空氣，從而影響工作性能。如容易引起爬行、振動和噪聲，使系統(tǒng)的工作性能受到影響。6）油液容易被污染。油液被污染后會影響系統(tǒng)工作的可靠性。7）發(fā)生故障不容易排查與排除。液壓系統(tǒng)是一個整體，發(fā)生故障后很難找到故障點，只能逐一排查。4685.液壓系統(tǒng)的基本參數（1）壓力液壓傳動是以液體作為工作介質進行能量轉換的，壓力是液壓傳動中最基本、最重要的參數之一。液壓傳動中所說的壓力一般是指液體的靜壓力，即液體在靜止時的壓力。靜止液體的質點間沒有相對運動，也就不存在摩擦力，故靜止液體表面只有法向力。469在液壓傳動中，由于油液的自重而產生的壓力一般很小，可忽略不計。所以，液壓系統(tǒng)的壓力是指液體在單位面積上所受的法向作用力，用

p

表示，即p=F/A式中p——壓力，N/m2

或Pa，1Pa=1N/m2；

F——法向力，N；

A——受力面積，m2。470（2）流量和流速1）流量。液壓傳動是依靠流動的有壓液體來傳遞動力的，單位時間內流過某一通道截面的液體體積稱為流量。2）流速。流速是指液體流質點在單位時間內所移動的距離。由于黏性的作用，管道內同一截面上各點的流速不同，一般以平均流速作為管道流速。471二、氣壓傳動1.氣壓傳動的工作原理及組成氣壓傳動技術在機械加工設備上應用非常廣泛，氣動夾具在各種切削機床上被廣泛應用。如圖所示為數控銑床上使用的氣動平口鉗傳動系統(tǒng)，氣缸的活塞桿伸出時氣動平口鉗夾緊工件，活塞桿縮回時松開工件。該系統(tǒng)由空氣壓縮機、氣動三聯件（包括手動排水過濾器、帶壓力表的減壓閥和油霧器）、旋鈕式二位三通換向閥、單氣控二位五通換向閥和氣缸等組成。472473數控銑床上使用的氣動平口鉗傳動系統(tǒng)a）設備組成圖b）氣動回路圖1—空氣壓縮機2—手動排水過濾器3—減壓閥4—壓力表5—油霧器6—旋鈕式二位三通換向閥7—單氣控二位五通換向閥8—氣缸（1）氣動平口鉗工作過程分析上圖可知，空氣壓縮機產生的壓縮空氣，先進入手動排水過濾器濾除水分、油分及其他雜質，然后經減壓閥降壓后進入油霧器，與油霧器產生的霧狀潤滑油混合后，分別輸送給信號控制元件（旋鈕式二位三通換向閥6）和氣動控制元件（單氣控二位五通換向閥7）。信號控制元件通過氣壓控制氣動控制元件動作，氣動控制元件通過分別接通氣缸兩側內腔實現氣動平口鉗活動鉗口的左右移動。474（2）氣壓傳動的工作原理通過分析氣動平口鉗的工作過程，可總結出氣壓傳動的工作原理：氣壓傳動是以壓縮空氣為工作介質，靠壓縮空氣的壓力傳遞動力或信息的流體傳動；傳遞動力的系統(tǒng)將壓縮空氣經由管路和控制閥輸送給執(zhí)行元件，把壓縮空氣的壓力能轉換為機械能，以驅動負載運動。475（3）氣動系統(tǒng)的組成及各部分的作用通過分析氣動平口鉗氣動系統(tǒng)可知，氣動系統(tǒng)一般由下列五部分組成。1）氣源裝置。氣源裝置是指產生、處理和儲存壓縮空氣的裝置，其主要設備是空氣壓縮機，復雜的氣源裝置（空氣壓縮站）還包括壓縮空氣的凈化和儲存裝置。2）執(zhí)行元件。執(zhí)行元件是把壓縮空氣的壓力能轉換成機械能，以驅動工作機構運動的元件，一般為做直線運動的氣缸或做旋轉運動的氣馬達。4763）控制調節(jié)元件?？刂普{節(jié)元件是對氣動系統(tǒng)中氣體的壓力、流量和流動方向進行控制和調節(jié)的元件，如減壓閥、節(jié)流閥、換向閥等，這些元件的不同組合構成了不同功能的氣動系統(tǒng)。4）輔助元件。輔助元件是指除以上三種元件以外的其他元件，如過濾器、油霧器、消聲器等。5）工作介質。氣動系統(tǒng)中所使用的工作介質是清潔的空氣。4772.氣壓傳動的特點（1）氣壓傳動的優(yōu)點1）工作介質為空氣，來源經濟、方便，用過之后可直接排入大氣，不污染環(huán)境。2）由于空氣流動損失小，壓縮空氣可集中供氣、遠距離輸送，且對工作環(huán)境的適應性強，可應用于易燃、易爆場所。3）氣壓傳動具有動作迅速、反應快、管路不易堵塞等優(yōu)點，且不存在介質變質、補充和更換等問題。4）氣壓傳動裝置結構簡單，質量小，安裝、維護簡單。5）由于空氣具有可壓縮性，因此氣動系統(tǒng)能夠實現過載自動保護。478（2）氣壓傳動的缺點1）由于空氣具有可壓縮性，因此氣缸或氣馬達的動作速度受負載的影響較大。2）由于氣動系統(tǒng)工作壓力較低（一般為0.3～1.0MPa），因此氣動系統(tǒng)輸出的動力較小。3）工作介質沒有自潤滑性，需要另設潤滑裝置。4）噪聲大。479§8-2液壓傳動480一、液壓動力元件液壓系統(tǒng)的動力元件主要是指液壓泵。它是把電動機或其他原動機輸出的機械能轉換成液壓能的裝置。其作用是為液壓系統(tǒng)提供液壓油。1.液壓泵的工作原理如圖所示為液壓泵的工作原理圖，當活塞向上運動時，油腔容積增大，液壓泵吸油；當活塞向下運動時，油腔容積減小，液壓泵壓油。其中，單向閥隨著吸、壓油的不同而打開、關閉不同的油路。481482液壓泵的工作原理圖2.液壓泵的類型及圖形符號（1）液壓泵的類型液壓泵的種類很多，按照結構不同，可分為齒輪泵、葉片泵和柱塞泵等；按其輸油方向能否變化，可分為單向泵和雙向泵；按其輸出的流量能否調節(jié)，可分為定量泵和變量泵；按其額定壓力的高低，可分為低壓泵、中壓泵、高壓泵等。常用液壓泵見下表。483484

常用液壓泵485

常用液壓泵（2）常見液壓泵的圖形符號486常見液壓泵的圖形符號二、液壓執(zhí)行元件1.液壓缸的結構與工作原理液壓缸的結構如圖所示，它一般由缸筒、缸蓋、活塞、活塞桿等組成。在結構中主要參數是缸筒直徑（D）、活塞桿直徑（d）以及活塞的有限行程（L=l1+l2）。在工作過程中，一端進油，另一端回油，液壓油作用在活塞上形成一定的推力使活塞桿前伸或后縮。487液壓缸的結構2.液壓缸的類型及圖形符號488液壓缸的類型及圖形符號489液壓缸的類型及圖形符號三、液壓控制元件在液壓系統(tǒng)中，為了控制與調節(jié)液流的方向、壓力和流量，以滿足工作機械的各種要求，就要用到液壓控制元件，即液壓控制閥。液壓控制閥又稱液壓閥，簡稱閥。液壓控制閥是液壓系統(tǒng)中不可缺少的重要元件。根據用途和工作特點不同，液壓控制閥分為方向控制閥、壓力控制閥、流量控制閥三大類。4901.方向控制閥方向控制閥用來控制油液流動的方向，按用途分為單向閥和換向閥兩種。（1）單向閥單向閥的作用是保證通過閥的液流只向一個方向流動而不能反方向流動，單向閥一般由閥體、閥芯和彈簧等零件構成，如圖所示。491單向閥a）實物圖b）原理圖c）圖形符號（2）換向閥1）換向閥的結構和工作原理。換向閥按結構可分為滑閥式換向閥和轉閥式換向閥，其中滑閥式換向閥應用最為普遍?；y式換向閥的工作原理如圖所示，其變換油液的流向是利用閥芯相對閥體的滑動來實現的。492滑閥式換向閥的工作原理a）閥芯在中間位置b）閥芯在左位c）閥芯在右位2）換向閥的分類。按閥芯在閥體上的工作位置數和換向閥所控制的油口通路數分，換向閥有二位二通、二位三通、二位四通、二位五通、三位四通、三位五通等類型。不同的位數和通數是由閥體上不同的沉割槽和閥芯上的臺肩組合形成的。3）換向閥的符號表示。一個換向閥的完整符號應具有工作位置數、油口通路數和在各工作位置上閥口的連通關系、控制方法以及復位、定位方法等。493各類換向閥的符號見下表。494各類換向閥的符號4）三位四通換向閥的中位機能。三位四通換向閥處于中位（常態(tài)位）時，各油口間有不同的連接方式，以滿足不同的使用要求。這種常態(tài)位時各油口的連通方式稱為三位四通換向閥的中位機能。中位機能不同，中位時對系統(tǒng)的控制性能也就不同。495常見的三位四通換向閥的中位機能496常見的三位四通換向閥的中位機能2.壓力控制閥壓力控制閥簡稱壓力閥，用來控制液壓系統(tǒng)中的壓力，或利用系統(tǒng)中的壓力變化來控制其他液壓元件的動作，它是利用作用于閥芯上的液壓力與彈簧力相平衡的原理進行工作的。（1）溢流閥如圖所示為溢流閥的工作原理圖，其中，彈簧用來調節(jié)溢流閥的溢流壓力。497溢流閥的工作原理圖溢流閥可分為直動式溢流閥和先導式溢流閥，其種類、工作原理和圖形符號見下表。498溢流閥的種類、工作原理和圖形符號（2）減壓閥減壓閥在液壓系統(tǒng)中的作用主要有：降低系統(tǒng)某一支路的油液壓力；使同一系統(tǒng)有兩個或多個不同壓力。根據結構和工作原理不同，減壓閥可分為直動式減壓閥和先導式減壓閥兩種。499直動式減壓閥a）實物圖b）原理圖c）圖形符號500先導式減壓閥a）實物圖b）原理圖c）圖形符號1—主閥芯2—主閥閥體3—主閥彈簧4—調壓螺母5—調壓彈簧6—先導閥閥體7—錐閥（3）順序閥順序閥在液壓系統(tǒng)中的作用主要是利用液壓系統(tǒng)中的壓力變化來控制油路的通斷，從而使某些液壓元件按一定的順序動作。根據結構和工作原理的不同，順序閥可分為直動式順序閥和先導式順序閥兩種，一般多使用直動式順序閥。501順序閥a）實物圖b）原理圖c）圖形符號3.流量控制閥流量控制閥（簡稱流量閥）在液壓系統(tǒng)中的作用是控制液壓系統(tǒng)中液體的流量。502流量控制閥四、液壓輔助元件液壓輔助元件也是液壓系統(tǒng)的基本組成之一。常用的液壓輔助元件有過濾器、蓄能器、油管、管接頭、油箱等，見下表。503

常用的液壓輔助元件五、液壓系統(tǒng)基本回路液壓系統(tǒng)基本回路是指由某些液壓元件和輔助元件所構成的能完成某種特定功能的回路。液壓基本回路按功能可分為方向控制回路、壓力控制回路、速度控制回路和順序動作控制回路等。如圖所示壓碎機控制回路，當三位四通換向閥7左位得電時，活塞伸出壓碎廢舊汽車；當閥7右位得電時，活塞桿收回。其中，節(jié)流閥6可以調節(jié)活塞桿的速度，溢流閥4用來控制系統(tǒng)的壓力。構成壓碎機的基本回路見下表。504505壓碎機控制回路a）工作原理圖b）圖形符號圖1—油箱2—單向定量泵3—電動機4—溢流閥5—過濾器6—節(jié)流閥7—換向閥8—液壓缸506構成壓碎機的基本回路507構成壓碎機的基本回路508構成壓碎機的基本回路509構成壓碎機的基本回路六、MJ-50型數控車床液壓系統(tǒng)如圖所示，MJ-50型數控車床中由液壓系統(tǒng)實現的動作有卡盤的夾緊與松開、刀架的轉位與夾緊、尾座套筒的伸出與縮回。液壓系統(tǒng)中各電磁閥的電磁鐵動作由數控系統(tǒng)的計算機控制實現。液壓系統(tǒng)采用變量泵2供油，系統(tǒng)壓力調至4MPa，壓力由壓力表4顯示，泵輸出的液壓油經單向閥3進入系統(tǒng)，該液壓系統(tǒng)的工作原理如下。510511MJ-50型數控車床的液壓系統(tǒng)1—過濾器2—變量泵3—單向閥4、9、19—壓力表5、6、17—先導式減壓閥7—二位三通電磁換向閥（彈簧復位）8—二位四通電磁換向閥10—卡盤液壓缸11—O型三位四通電磁換向閥12、13、20—單向調速閥14—刀架轉位雙向液壓馬達15—二位四通電磁換向閥（彈簧復位）16—刀架夾緊液壓缸18—Y型三位四通電磁換向閥21—尾座套筒液壓缸1.卡盤的夾緊與松開（1）卡盤高壓夾緊卡盤高壓夾緊時，MB2、MB3斷電，MB1通電，換向閥7和8均在左位工作，其油路如下。進油路：過濾器1→變量泵2→單向閥3→先導式減壓閥5→二位三通電磁換向閥7（左位）→二位四通電磁換向閥8（左位）→卡盤液壓缸10右腔?；赜吐罚嚎ūP液壓缸10左腔→二位四通電磁換向閥8（左位）→油箱。這時液壓缸活塞左移使卡盤夾緊工件，夾緊力的大小由先導式減壓閥5調節(jié)。由于減壓閥5的調定值高于減壓閥6，所以卡盤處于高壓夾緊狀態(tài)。512（2）卡盤低壓夾緊當夾緊薄壁工件時，需要低夾緊力。這時MB3通電，二位三通電磁換向閥7切換至右位工作。液壓泵輸出的液壓油只能經先導式減壓閥6進入卡盤液壓缸10右腔，實現低夾緊力夾緊工件。其油路與高壓夾緊油路基本相同。513（3）卡盤松開卡盤需要松開時，讓MB1斷電、MB2通電，二位四通電磁換向閥8切換至右位工作，液壓泵輸出的液壓油經換向閥8后，進入卡盤液壓缸10的左腔，活塞右移，卡盤松開，其油路如下。進油路：過濾器1→變量泵2→單向閥3→先導式減壓閥5（或6）→二位三通電磁換向閥7左位（或右位）→二位四通電磁換向閥8（右位）→卡盤液壓缸10左腔?；赜吐罚嚎ūP液壓缸10右腔→二位四通電磁換向閥8（右位）→油箱。5142.刀架的轉位與夾緊刀架換刀時，首先是刀架松開，然后刀架轉位到指定位置，最后是刀架夾緊。刀架的松開與夾緊由刀架夾緊液壓缸16執(zhí)行，刀架的轉位則由刀架轉位雙向液壓馬達14完成。該系統(tǒng)有兩條支路。一條支路由O型三位四通電磁換向閥11、單向調速閥12和單向調速閥13組成，通過換向閥11的切換使液壓馬達14正、反轉，即實現刀架正、反轉。單向調速閥12和單向調速閥13使液壓馬達14在正、反轉時都能通過進油節(jié)流調速來調節(jié)刀架的旋轉速度。另一條支路通過二位四通電磁換向閥15的切換控制刀架的松開與夾緊，該油路比較簡單。515油路如下。（1）刀架松開進油路：過濾器1→變量泵2→單向閥3→二位四通電磁換向閥15（右位）→刀架夾緊液壓缸16下腔。回油路：刀架夾緊液壓缸16上腔→二位四通電磁換向閥15（右位）→油箱。516（2）刀架旋轉刀架順時針旋轉與逆時針旋轉的進、回油路相反，下面分析刀架逆時針旋轉時的進油路和回油路。進油路：過濾器1→變量泵2→單向閥3→O型三位四通電磁換向閥11（左位）→單向調速閥12的調速閥→刀架轉位雙向液壓馬達14。回油路：刀架轉位雙向液壓馬達14→單向調速閥13的單向閥→O型三位四通電磁換向閥11（左位）→油箱。（3）刀架夾緊進油路：過濾器1→變量泵2