机械电子工程原理第五章液压与气动执行装置

1、机械电子工程原理机械电子工程原理第五章第五章 液压与气动执行装置液压与气动执行装置 2液压与气动执行装置的组成液压与气动执行装置的组成n液压与气动执行装置分别以液体和气体作为工作液压与气动执行装置分别以液体和气体作为工作介质进行能量传动和控制，通常，它们由不同的介质进行能量传动和控制，通常，它们由不同的元件（如阀、缸、马达、泵、管路等）构成基本元件（如阀、缸、马达、泵、管路等）构成基本回路，进而组成为有机整体。回路，进而组成为有机整体。n液压与气动执行装置一般由四部分组成液压与气动执行装置一般由四部分组成 ： 3液压与气动执行装置的组成液压与气动执行装置的组成n能源装置：能源装置：将机械能转换

2、为流体的压力能的装置，将机械能转换为流体的压力能的装置，常见的设备包括空气压缩机和液压泵。常见的设备包括空气压缩机和液压泵。n执行元件：执行元件：将流体的压力能转换为机械能输出的装将流体的压力能转换为机械能输出的装置，它可以是做直线运动的液压缸或气缸，也可以置，它可以是做直线运动的液压缸或气缸，也可以是做回转运动的液压马达或气压马达。是做回转运动的液压马达或气压马达。n控制元件：控制元件：对系统中流体压力、流量和流动方向进对系统中流体压力、流量和流动方向进行控制或调节的装置，还包括实现信号转换、逻辑行控制或调节的装置，还包括实现信号转换、逻辑运算等功能的信号控制元件，主要是指各种阀。运算等功能

3、的信号控制元件，主要是指各种阀。n辅助元件：辅助元件：保证系统正常运行的辅助装置，如液压保证系统正常运行的辅助装置，如液压系统的蓄能器、滤油器、油箱和管件以及气动系统系统的蓄能器、滤油器、油箱和管件以及气动系统的空气过滤器、油雾器、消声器等。的空气过滤器、油雾器、消声器等。4液压与气压传动的优点液压与气压传动的优点 n液压传动具备有液压传动具备有功率密度大功率密度大的突出优点。在同等输出功率下的突出优点。在同等输出功率下具有体积小、质量小、运动惯性小、动态性能好的特点。具有体积小、质量小、运动惯性小、动态性能好的特点。n液压与气动元件的布置不受严格的空间位置限制，系统中各液压与气动元件的布置不

4、受严格的空间位置限制，系统中各部分用管道连接，布局安装有很大的灵活性，能构成用其它部分用管道连接，布局安装有很大的灵活性，能构成用其它方法难以组成的复杂系统。方法难以组成的复杂系统。n可以在运行过程中实现大范围的无级调速。减速比可达可以在运行过程中实现大范围的无级调速。减速比可达2000：1。n液压传动和液气联动传递运动均匀平稳，易于实现快速启动、液压传动和液气联动传递运动均匀平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向。制动和频繁的换向。n操作控制方便，易于实现自动控制、中远距离控制、过载保操作控制方便，易于实现自动控制、中远距离控制、过载保护。护。n液压与气动元件属机械工业基础件，标准化、系列

5、化、通用液压与气动元件属机械工业基础件，标准化、系列化、通用化程度较高，有利于缩短机器的设计、制造周期和降低成本。化程度较高，有利于缩短机器的设计、制造周期和降低成本。n此外，气压传动还有以空气做工作介质，处理方便、无介质此外，气压传动还有以空气做工作介质，处理方便、无介质费用、泄漏污染环境小、不需要考虑介质变质及补充等问题费用、泄漏污染环境小、不需要考虑介质变质及补充等问题等突出的优点。等突出的优点。5液压与气压传动的缺点液压与气压传动的缺点 n在传动过程中，能量需经两次转换，传动效率偏在传动过程中，能量需经两次转换，传动效率偏低。低。n由于传动介质的可压缩性和泄漏等因素的影响，由于传动介质

6、的可压缩性和泄漏等因素的影响，不能严格保证定比传动。不能严格保证定比传动。n液压传动性能对温度比较敏感，油温变化会引起液压传动性能对温度比较敏感，油温变化会引起液压油的粘度变化，从而影响运动速度；系统不液压油的粘度变化，从而影响运动速度；系统不能在高温下工作，采用石油基液压油作传动介质能在高温下工作，采用石油基液压油作传动介质时还需注意防火问题。时还需注意防火问题。n液压与气动元件制造精度高，系统工作过程中发液压与气动元件制造精度高，系统工作过程中发生故障不易诊断。生故障不易诊断。65.1能源装置能源装置n液压能源装置液压能源装置n气动能源装置气动能源装置75.1.1液压能源装置液压能源装置n

7、液压泵利用容积大小的变化吸油和压油，将机械液压泵利用容积大小的变化吸油和压油，将机械能转变成液压能，是液压系统的主要能源装置。能转变成液压能，是液压系统的主要能源装置。n液压泵的种类很多，按其结构型式，主要有齿轮液压泵的种类很多，按其结构型式，主要有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等类型泵、叶片泵、柱塞泵等类型 。8液压泵的分类液压泵的分类n按照泵的排量能否改变，液压泵分为定量泵和变按照泵的排量能否改变，液压泵分为定量泵和变量泵。量泵。 9常用液压泵的主要性能常用液压泵的主要性能 性性 能能外啮合外啮合齿轮泵齿轮泵双作用双作用叶片泵叶片泵限压式变量限压式变量叶片泵叶片泵径向径向柱塞泵柱塞泵轴向轴向柱塞泵

8、柱塞泵额定压力额定压力/MPa低压低压(2.51.6)中压中压(6.316)中压中压(6.316)高压高压(1020)高压高压(2140)流量调节流量调节不能不能不能不能能能能能能能总效率总效率/(%)低低(6387)较高较高(6582)高高(8592)高高(8183)高高(8188)输出流量脉动输出流量脉动最大最大小小一般一般一般一般一般一般自吸性能自吸性能好好较差较差较差较差差差差差对油污染的敏感性对油污染的敏感性不敏感不敏感较敏感较敏感较敏感较敏感敏感敏感敏感敏感噪声噪声大大小小较大较大大大大大10常用泵符号常用泵符号 n液压泵是向液压系统提供一定流量和压力的油液液压泵是向液压系统提供一

9、定流量和压力的油液的动力元件，它是每个液压系统不可缺少的核心的动力元件，它是每个液压系统不可缺少的核心元件，合理的选好液压泵对于降低液压系统的能元件，合理的选好液压泵对于降低液压系统的能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能耗、提高系统的效率、降低噪声、改善工作性能和保证系统的可靠工作都十分重要和保证系统的可靠工作都十分重要 a) 单向定量泵单向定量泵 b) 双向定量泵双向定量泵 c)单向变量泵单向变量泵 d) 双向变量泵双向变量泵11液压泵的选择液压泵的选择n选择液压泵的原则是：根据主机工况、功率大小和系选择液压泵的原则是：根据主机工况、功率大小和系统对工作性能的要求，首先确定的压泵的类

10、型，然后统对工作性能的要求，首先确定的压泵的类型，然后按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号按系统所要求的压力、流量大小确定其规格型号 。一般在负载小、功率小、精度要求不高的机械设备中，可用一般在负载小、功率小、精度要求不高的机械设备中，可用价格便宜的齿轮泵、双作用叶片泵；价格便宜的齿轮泵、双作用叶片泵；精度较高的机械设备（如磨床）可用螺杆泵、双作用叶片泵；精度较高的机械设备（如磨床）可用螺杆泵、双作用叶片泵；在负载较大并有快速和慢速工作行程的机械设备中（如组合在负载较大并有快速和慢速工作行程的机械设备中（如组合机床）可使用限压式变量叶片泵；机床）可使用限压式变量叶片泵；负载大、功率大的机

11、械设备（如龙门刨床、拉床）可使用柱负载大、功率大的机械设备（如龙门刨床、拉床）可使用柱塞泵，对于功率密度要求高、结构复杂的系统（如飞机发动塞泵，对于功率密度要求高、结构复杂的系统（如飞机发动机地面模拟系统）也多采用价格昂贵的柱塞泵；机地面模拟系统）也多采用价格昂贵的柱塞泵；而机械设备的辅助装置，如机床送料、夹紧等不重要的地方，而机械设备的辅助装置，如机床送料、夹紧等不重要的地方，可使用价廉的齿轮泵。可使用价廉的齿轮泵。12液压泵的选择液压泵的选择n选择液压泵时，按下式确定液压泵的选择液压泵时，按下式确定液压泵的油压油压pp:式中，式中，p1为执行液压件最大工作油压；为执行液压件最大工作油压；

12、为进油沿程为进油沿程油压损失。油压损失。n按下式选取液压泵按下式选取液压泵供油量（流量）供油量（流量）qp :式中，式中， 为各个执行液压件同时工作时所需的最大为各个执行液压件同时工作时所需的最大流量；流量；K为考虑系统泄漏的修正系数；为考虑系统泄漏的修正系数；qmin为溢流阀所为溢流阀所需最小溢流量。需最小溢流量。n液压泵的液压泵的功率功率P为为(液压泵总效率为液压泵总效率为p) pmaxqp1ppppmaxminqKqqpppp qP135.1.2气动能源装置气动能源装置 n空气压缩机是气动执行装置的动力源，它把电机空气压缩机是气动执行装置的动力源，它把电机输出的机械能转换成气压能输送给气

13、动系统。输出的机械能转换成气压能输送给气动系统。n空气压缩机的种类很多，但按工作原理主要可分空气压缩机的种类很多，但按工作原理主要可分为容积式和速度式（叶片式）两类。在容积式压为容积式和速度式（叶片式）两类。在容积式压缩机中，气体压力的提高是由于压缩机内部的工缩机中，气体压力的提高是由于压缩机内部的工作容积被缩小，使单位体积内气体的分子密度增作容积被缩小，使单位体积内气体的分子密度增加而形成的；而在速度式压缩机中，气体压力的加而形成的；而在速度式压缩机中，气体压力的提高是由于气体分子在高速流动时突然受阻而停提高是由于气体分子在高速流动时突然受阻而停滞下来，使动能转化为压力能而达到的。滞下来，使

14、动能转化为压力能而达到的。 14气动能源装置气动能源装置n空气压缩机是气动执行装置的动力源，它把电机输出空气压缩机是气动执行装置的动力源，它把电机输出的机械能转换成气压能输送给气动系统。的机械能转换成气压能输送给气动系统。n空气压缩机的种类很多，但按工作原理主要可分为容空气压缩机的种类很多，但按工作原理主要可分为容积式和速度式（叶片式）两类。在容积式压缩机中，积式和速度式（叶片式）两类。在容积式压缩机中，气体压力的提高是由于压缩机内部的工作容积被缩小，气体压力的提高是由于压缩机内部的工作容积被缩小，使单位体积内气体的分子密度增加而形成的；而在速使单位体积内气体的分子密度增加而形成的；而在速度式

15、压缩机中，气体压力的提高是由于气体分子在高度式压缩机中，气体压力的提高是由于气体分子在高速流动时突然受阻而停滞下来，使动能转化为压力能速流动时突然受阻而停滞下来，使动能转化为压力能而达到的。而达到的。 n容积式压缩机按结构不同又可分为活塞式、膜片式和容积式压缩机按结构不同又可分为活塞式、膜片式和螺杆式等；速度式按结构不同可分为离心式和轴流式螺杆式等；速度式按结构不同可分为离心式和轴流式等，目前，使用最广泛的是活塞式压缩机。等，目前，使用最广泛的是活塞式压缩机。 15气动能源装置气动能源装置n一般规定：排气量大于或等于一般规定：排气量大于或等于612m3/min时，就时，就应独立设置压缩空气站；

16、若排气量低于应独立设置压缩空气站；若排气量低于6m3/min时，可将压缩机或气泵直接安装在主机旁。时，可将压缩机或气泵直接安装在主机旁。n气压传动系统所使用的压缩空气必须经过干燥和气压传动系统所使用的压缩空气必须经过干燥和净化处理，因为压缩空气中的水分、油污和灰尘净化处理，因为压缩空气中的水分、油污和灰尘等杂质会混合而成胶体渣质，若不经处理而直接等杂质会混合而成胶体渣质，若不经处理而直接进入管路系统时，可能会造成不良后果。进入管路系统时，可能会造成不良后果。空气压缩机的图形符号空气压缩机的图形符号 16空气压缩机的选择空气压缩机的选择n选择空气压缩机的主要性能指标是工作压力的额选择空气压缩机的

17、主要性能指标是工作压力的额定排气量应大于气动系统的工作压力和所需的自定排气量应大于气动系统的工作压力和所需的自由空气消耗量。供气量由空气消耗量。供气量q为为式中，式中，qmax为系统中一台设备的最大自由空气消耗量；为系统中一台设备的最大自由空气消耗量；Z为系统中气动设备数量；为系统中气动设备数量；Kl为漏损系数，一般取为漏损系数，一般取1.151.5；K2为备用系数，一般为备用系数，一般取取1.31.6；为利用系数，为利用系数，Z越大越低，对应越大越低，对应Zl80，有，有=1.00.412max1ZiqK Kq175.2执行元件执行元件 n液压执行元件液压执行元件 液压马达液压马达 液压缸液

18、压缸 n气动执行元件气动执行元件 气动马达气动马达 气缸气缸 185.2.1液压执行元件液压执行元件n液压执行元件是将液压泵提供的液压能转变为机液压执行元件是将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置，主要包括液压缸和液压马械能的能量转换装置，主要包括液压缸和液压马达。达。n液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元件，而把输出直线运动（包括输出摆动运动）的件，而把输出直线运动（包括输出摆动运动）的液压执行元件称为液压缸。液压执行元件称为液压缸。 常用的液压马达的符号常用的液压马达的符号 (a) 单作用定量马达单作用定量马达 (b) 双作用定量马达

19、双作用定量马达 (c) 单作用变量马达单作用变量马达 19液压马达液压马达 n从能量转换的观点来看，液压马达与液压泵是可逆工作的从能量转换的观点来看，液压马达与液压泵是可逆工作的液压元件液压元件 。因为它们具有同样的基本结构要素。因为它们具有同样的基本结构要素密闭密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。 n但是，由于液压马达和液压泵的工作条件不同，对它们的但是，由于液压马达和液压泵的工作条件不同，对它们的性能要求也不一样，所以同类别的液压马达和液压泵之间，性能要求也不一样，所以同类别的液压马达和液压泵之间，仍存在许多差别。仍存在许多差别。首先液压马达

20、应能够正、反转，因而要求其内部结构对称；首先液压马达应能够正、反转，因而要求其内部结构对称；液压马达的转速范围需要足够大，特别对它的最低稳定转液压马达的转速范围需要足够大，特别对它的最低稳定转速有一定的要求，因此，它通常都采用滚动轴承或静压滑速有一定的要求，因此，它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承。动轴承。其次液压马达由于在输入压力油条件下工作，因而不必具其次液压马达由于在输入压力油条件下工作，因而不必具备自吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的备自吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的起动转矩。起动转矩。 20液压马达的分类液压马达的分类n液压马达按其结构类型来分可以分为齿轮

21、式、叶片式、柱液压马达按其结构类型来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其它型式。塞式和其它型式。n按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类。按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类。额定转速高于额定转速高于500rmin属于高速液压马达，额定转速低于属于高速液压马达，额定转速低于500rmin的属于低速液压马达。的属于低速液压马达。高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调节（调速及换向）灵敏度高。启动和制动，调节（

22、调速及换向）灵敏度高。 低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，主要特点是排量大、低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，主要特点是排量大、体积大、转速低（有时可达每分钟几转甚至零点几转），可体积大、转速低（有时可达每分钟几转甚至零点几转），可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大（可达几千到几万化，通常低速液压马达输出转矩较大（可达几千到几万Nm），所以又称为低速大转矩液压马达。），所以又称为低速大转矩液压马达。 21液压马达规格的参数液压马达规格的参数 n液压马达的实际角速度液压马达的实际角速度m为：

23、为：式中，式中，qm为液压马达实际流量；为液压马达实际流量；Vm为液压马达每转排量；为液压马达每转排量；为容积效率。为容积效率。 n液压马达的输出转矩液压马达的输出转矩Tm为为 式中，式中，pm为液压马达的油压；为液压马达的油压；m为液压马达的机械效率。为液压马达的机械效率。 n液压马达的输入功率为液压马达的输入功率为 Pim=pmqm n液压马达的输出功率为液压马达的输出功率为 Pom=Tmm mmm2 qVmmmmmmmm2p qp VT22液压马达规格的选择液压马达规格的选择 n在伺服系统中，既要求大功率又要求快速响应的在伺服系统中，既要求大功率又要求快速响应的情况极少。情况极少。n因此

24、在负载和功率比较大的情况下，液压马达规因此在负载和功率比较大的情况下，液压马达规格的选择主要是满足负载要求，而在要求响应快格的选择主要是满足负载要求，而在要求响应快的小负载或完成计算功能的液压伺服系统中，液的小负载或完成计算功能的液压伺服系统中，液压马达的规格就根据液压固有频率值来确定。压马达的规格就根据液压固有频率值来确定。 23(1) 按最大功率或最大负载力矩选择按最大功率或最大负载力矩选择n为了使动力元件在整个工作循环中都能满足负载要求，应为了使动力元件在整个工作循环中都能满足负载要求，应使其输出特性曲线能包围全部负载曲线。使其输出特性曲线能包围全部负载曲线。 n按照负载匹配条件，有：按

25、照负载匹配条件，有：式中式中TL*为最大功率点的负载力矩；为最大功率点的负载力矩；L*为最大功率点的负载速度；为最大功率点的负载速度；ps为供油压力；为供油压力；qom为伺服阀空载流量；为伺服阀空载流量；Dm为液压马达每弧度排量，为液压马达每弧度排量，Dm=Vm/2 n若按最大负载力矩选择，则通过对系统工作循环分析，作若按最大负载力矩选择，则通过对系统工作循环分析，作出位移、速度、加速度时间图，再按负载条件就可求出负出位移、速度、加速度时间图，再按负载条件就可求出负载力矩时间图，从而确定出最大负载转矩。载力矩时间图，从而确定出最大负载转矩。 或 或 *ms23LTD p*Lms32TDp*L3

26、ommqD*3ommLqD24(2) 根据液压固有频率选择：根据液压固有频率选择：n需要针对特定的系统，在确定系统的固有频率需要针对特定的系统，在确定系统的固有频率h后，计算出马达的每弧度排量，从而确定马达的后，计算出马达的每弧度排量，从而确定马达的规格。如对于四通阀控液压马达组合，规格。如对于四通阀控液压马达组合，Dm计算公计算公式为：式为：式中，式中，Vt为液压马达两腔的总容积；为液压马达两腔的总容积；Ke为油液等效体积为油液等效体积模量；模量；Jt为折算到液压马达轴上的转动惯量。为折算到液压马达轴上的转动惯量。n液压固有频率根据系统要求的频宽确定，可以根液压固有频率根据系统要求的频宽确定

27、，可以根据经验推断。据经验推断。 ttmhe4V JDK25液压缸液压缸 n液压缸是将液体的压力能转换成机械能，用于驱动液压缸是将液体的压力能转换成机械能，用于驱动工作机构作直线往复运动或往复摆动的液压执行元工作机构作直线往复运动或往复摆动的液压执行元件。其结构简单、工作可靠，与杠杆、连杆、齿轮件。其结构简单、工作可靠，与杠杆、连杆、齿轮齿条、棘轮棘爪、凸轮等机构配合能实现多种机械齿条、棘轮棘爪、凸轮等机构配合能实现多种机械运动，在液压系统中得到广泛的应用。运动，在液压系统中得到广泛的应用。 n液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸和液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类。

28、活塞缸和柱塞缸实现直线住复运动，摆动缸三类。活塞缸和柱塞缸实现直线住复运动，输出推力和速度，摆动缸则能实现小于输出推力和速度，摆动缸则能实现小于360的往的往复摆动，输出转矩和角速度。复摆动，输出转矩和角速度。 26液压缸的符号及说明液压缸的符号及说明 27液压缸规格的选择原则液压缸规格的选择原则 n液压缸规格的选择原则与液压马达相同，只要把式液压缸规格的选择原则与液压马达相同，只要把式(5.7)和式和式(5.8)中的中的Dm换成换成Ap（液压缸活塞有效面积），（液压缸活塞有效面积），TL*换成大功率换成大功率点的负载力，点的负载力，L*换成最大功率点的负载速度；换成最大功率点的负载速度；n式

29、式(5.9)中，把中，把Jt换成负载质量换成负载质量m，Dm换成换成Ap，就可以计算出，就可以计算出Ap，再确定液压缸的规格。再确定液压缸的规格。n一般说来，阀控液压缸的液压固有频率随活塞行程变化。当一般说来，阀控液压缸的液压固有频率随活塞行程变化。当行程较长时，固有频率就降低。此时宜用液压马达驱动，通行程较长时，固有频率就降低。此时宜用液压马达驱动，通过丝杠或齿轮齿条装置把旋转运动变成直线运动。过丝杠或齿轮齿条装置把旋转运动变成直线运动。*s23LpFA p*L3ompqvAthe4pV mAK285.2.2气动执行元件气动执行元件 n气动执行元件是将压缩空气的压力能转化为机械能气动执行元件

30、是将压缩空气的压力能转化为机械能的元件，它驱动机构实现直线往复、摆动或回转运的元件，它驱动机构实现直线往复、摆动或回转运动，其输出为力（转矩）和速度（角速度），主要动，其输出为力（转矩）和速度（角速度），主要包括气缸和气动马达。包括气缸和气动马达。常用的气动马达的符号常用的气动马达的符号 常用的气缸符号常用的气缸符号29气动马达气动马达 n气动马达将压缩空气的压力能转换成旋转的机械运动，在气动马达将压缩空气的压力能转换成旋转的机械运动，在气压传动中使用最广泛的是叶片式和活塞式气动马达。气压传动中使用最广泛的是叶片式和活塞式气动马达。 n由于气动马达具有一些比较突出的特点，在某些工业场合，由于气

31、动马达具有一些比较突出的特点，在某些工业场合，它比电动马达和液压马达更适用，这些特点是：它比电动马达和液压马达更适用，这些特点是：具有防爆性能。由于气动马达的工作介质具有防爆性能。由于气动马达的工作介质空气本身的特性和空气本身的特性和结构设计上的考虑，能够在工作中不产生火花，故适合于有爆炸、结构设计上的考虑，能够在工作中不产生火花，故适合于有爆炸、高温、灰尘的场合，并能用于空气极潮湿的环境，而无漏电的危高温、灰尘的场合，并能用于空气极潮湿的环境，而无漏电的危险。险。马达本身的软特性使之能长期满载工作，温升较小，且有过载保马达本身的软特性使之能长期满载工作，温升较小，且有过载保护的性能。护的性能

32、。有较高的起动转矩，能带载启动。有较高的起动转矩，能带载启动。换向容易，操作简单，可以实现无级调速。换向容易，操作简单，可以实现无级调速。与电动机相比，单位功率尺寸小，重量轻，适用于安装在位置狭与电动机相比，单位功率尺寸小，重量轻，适用于安装在位置狭小的场合及手工工具上。小的场合及手工工具上。n但气动马达也具有输出功率小，耗气量大，效率低、噪声但气动马达也具有输出功率小，耗气量大，效率低、噪声大和易产生振动等缺点。大和易产生振动等缺点。30气缸气缸 n与液压传动相比较，气缸的工作介质是空气，既廉价又不污与液压传动相比较，气缸的工作介质是空气，既廉价又不污染环境，管路不易堵塞，回气可随意排入大气

33、；染环境，管路不易堵塞，回气可随意排入大气；具有防火、防爆性能，高温下能可靠安全工作；具有防火、防爆性能，高温下能可靠安全工作；空气粘度小，所以管道压力损失小，便于集中供气向中远距离输送；空气粘度小，所以管道压力损失小，便于集中供气向中远距离输送；动作迅速，反应快；可靠性高，寿命长；动作迅速，反应快；可靠性高，寿命长；结构简单，维护方便，安装自由度大；结构简单，维护方便，安装自由度大；蓄能方便；蓄能方便；允许工作温度范围广。允许工作温度范围广。 n但是由于气体的可压缩性大，所以速度稳定性差，且随负载但是由于气体的可压缩性大，所以速度稳定性差，且随负载变化而变化，所以位置及速度控制的精度低，容易

34、产生爬行；变化而变化，所以位置及速度控制的精度低，容易产生爬行；工作压力低，所以输出的推力小、总输出力不宜大于工作压力低，所以输出的推力小、总输出力不宜大于l040kN。 31标准化气缸的标记标准化气缸的标记 n标准化气缸的标记是用符号标准化气缸的标记是用符号“QG”表示气缸，用表示气缸，用符号符号“A、B、C、D、H”表示五种系列。具体的表示五种系列。具体的标志方法是：标志方法是：n五种标准化气缸的系列为：五种标准化气缸的系列为：QGA无缓冲普通气缸；无缓冲普通气缸；QGB细杆（标准杆）缓冲气缸细杆（标准杆）缓冲气缸QGC粗杆缓冲气缸；粗杆缓冲气缸；QGD气液阻尼缸；气液阻尼缸；QGH回转气

35、缸。回转气缸。QGA/B/C/D/H缸径缸径行程行程325.3控制元件控制元件 n液压控制元件液压控制元件 方向控制阀方向控制阀 压力控制阀压力控制阀 流量控制阀流量控制阀 n气动控制元件气动控制元件 方向控制阀方向控制阀压力控制阀压力控制阀 流量控制阀流量控制阀 335.3.1液压控制元件液压控制元件 n在液压系统中，除需要液压泵供油和液压执行元件来在液压系统中，除需要液压泵供油和液压执行元件来驱动工作装置外，还要配备一定数量的液压控制阀来驱动工作装置外，还要配备一定数量的液压控制阀来对液流的流动方向、压力的高低以及流量的大小进行对液流的流动方向、压力的高低以及流量的大小进行控制，以满足负载

36、的工作要求。控制，以满足负载的工作要求。 n各类液压控制阀虽然形式不同，控制的功能各异，但各类液压控制阀虽然形式不同，控制的功能各异，但具有共性。具有共性。首先，在结构上，所有的阀都有阀体、阀芯（座阀或滑阀）首先，在结构上，所有的阀都有阀体、阀芯（座阀或滑阀）和驱使阀芯动作的零部件（如弹簧、电磁铁等）组成；和驱使阀芯动作的零部件（如弹簧、电磁铁等）组成；其次，在工作原理上，都是依靠改变阀孔的通流面积大小和其次，在工作原理上，都是依靠改变阀孔的通流面积大小和阀孔的开、闭来限制、改变液体的流量大小和液体流动、停阀孔的开、闭来限制、改变液体的流量大小和液体流动、停止；所有阀的阀口大小，阀进、出油口间

37、的压差以及通过阀止；所有阀的阀口大小，阀进、出油口间的压差以及通过阀的流量之间的关系都符合孔口流量公式，只是各种阀控制的的流量之间的关系都符合孔口流量公式，只是各种阀控制的参数各不相同而已。参数各不相同而已。 34液压控制阀的分类液压控制阀的分类 n根据其内在联系、外部特征、结构和用途等方面根据其内在联系、外部特征、结构和用途等方面的不同，可将液压阀按不同方式进行分类。的不同，可将液压阀按不同方式进行分类。 35液压传动系统对液压控制阀的基本要求液压传动系统对液压控制阀的基本要求 n动作灵敏、使用可靠，工作时冲击振动和噪声要动作灵敏、使用可靠，工作时冲击振动和噪声要小，使用寿命要长。小，使用寿

38、命要长。n油液通过液压阀时压力损失要小，密封性能好，油液通过液压阀时压力损失要小，密封性能好，内泄漏要小，无外泄漏。内泄漏要小，无外泄漏。n结构简单紧凑、安装、维护、调整方便，使用性结构简单紧凑、安装、维护、调整方便，使用性好。好。36方向控制阀方向控制阀 n方向控制阀主要用来通断油路或改变油液流动的方向，方向控制阀主要用来通断油路或改变油液流动的方向，从而控制液压执行元件的起动或停止并改变其运动方从而控制液压执行元件的起动或停止并改变其运动方向。它主要有单向阀和换向阀。向。它主要有单向阀和换向阀。n单向阀的主要作用是控制油液的单向流动单向阀的主要作用是控制油液的单向流动。n液压系统对单向阀的

39、主要性能要求是正向流动（液压系统对单向阀的主要性能要求是正向流动（P1流向流向P2）阻力损失小，反向流动（）阻力损失小，反向流动（P2流向流向P1）时密封性能好，）时密封性能好，油流不能通过，要求动作灵敏。油流不能通过，要求动作灵敏。 a) 普通单向阀普通单向阀 b) 液控单向阀液控单向阀典型单向阀的图形符号典型单向阀的图形符号37换向阀换向阀 n换向阀是利用阀芯对阀体的相对运动，控制油路通断或换向阀是利用阀芯对阀体的相对运动，控制油路通断或变换油流动方向，从而实现液压执行元件及其驱动机构变换油流动方向，从而实现液压执行元件及其驱动机构的起动、停止或变换运动方向。的起动、停止或变换运动方向。n

40、系统对换向阀性能的主要要求是：油液流经换向阀时压系统对换向阀性能的主要要求是：油液流经换向阀时压力损失要小；互不相通的油口间的泄漏要小；换向要平力损失要小；互不相通的油口间的泄漏要小；换向要平稳，动作迅速且可靠。稳，动作迅速且可靠。n换向阀的种类很多，其分类方式也各有不同换向阀的种类很多，其分类方式也各有不同:按阀芯相对于阀体的运动方式按阀芯相对于阀体的运动方式来分有滑阀和转阀两种；来分有滑阀和转阀两种；按操作方式按操作方式来分有手动、机动、电磁动、液动和电液动几种；来分有手动、机动、电磁动、液动和电液动几种；按阀芯工作时在阀体中所处的位置按阀芯工作时在阀体中所处的位置有二位和三位等；有二位和

41、三位等；按换向阀所控制的通路数按换向阀所控制的通路数不同有二通、三通、四通和五通等系不同有二通、三通、四通和五通等系列化和规格化了的标准换向阀。列化和规格化了的标准换向阀。 38换向阀图形符号的规定和含义换向阀图形符号的规定和含义 n用方框表示阀的工作位置数，有几个方框就是几位阀。用方框表示阀的工作位置数，有几个方框就是几位阀。n在一个方框内，箭头在一个方框内，箭头“ ”或堵塞符号或堵塞符号“”、“”与与方框相交的点数就是通路数，有几个交点就是几通阀。方框相交的点数就是通路数，有几个交点就是几通阀。箭头箭头“ ”表示阀芯处在这一位置时两油口相通，但不表示阀芯处在这一位置时两油口相通，但不一定是

42、油液的实际流向，一定是油液的实际流向，“”或或“”表示此油口被阀表示此油口被阀芯封闭（堵塞）不通流。芯封闭（堵塞）不通流。n三位阀中间的方框、两位阀画有复位弹簧的那个方框为三位阀中间的方框、两位阀画有复位弹簧的那个方框为常态位置（即未施加控制信号以前的原始位置）。在液常态位置（即未施加控制信号以前的原始位置）。在液压系统原理图中，换向阀的图形符号与油路的连接，一压系统原理图中，换向阀的图形符号与油路的连接，一般应画在常态位置上。同时在常态位上应标出油口的代般应画在常态位置上。同时在常态位上应标出油口的代号（号（P为压力油进口，为压力油进口，T为回油口，为回油口，A、B为与执行元件为与执行元件相

43、连的两个油口）。相连的两个油口）。n控制方式和复位弹簧的符号画在方框的两侧。控制方式和复位弹簧的符号画在方框的两侧。 39换向阀位和通路的图形符号换向阀位和通路的图形符号a) 二位二通二位二通 b) 二位三通二位三通 c) 二位四通二位四通 d) 二位五通二位五通 e) 三位四通三位四通 f) 三位五通三位五通40换向阀操纵方式符号换向阀操纵方式符号 a) 手柄式手柄式 b) 机动（滚轮式）机动（滚轮式） c) 电磁动电磁动 d) 弹簧弹簧 e) 液动液动 f) 液压先导控液压先导控 g) 电磁电磁-液压先导控制液压先导控制41换向阀常见的滑阀机能及其特点换向阀常见的滑阀机能及其特点 n换向阀

44、处于中间位置（常态位置）时，阀内各油口的连通方式称换向阀处于中间位置（常态位置）时，阀内各油口的连通方式称为滑阀机能（或中位机能），通常用一个大写英文字母表示。为滑阀机能（或中位机能），通常用一个大写英文字母表示。42压力控制阀压力控制阀 n在液压传动系统中，控制油液压力高低的液压阀称之为压在液压传动系统中，控制油液压力高低的液压阀称之为压力控制阀，简称压力阀。力控制阀，简称压力阀。 n这类阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相这类阀的共同点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作。平衡的原理工作。 n溢流阀的主要作用是对液压系统定压或进行安全保护。溢流阀的主要作用是对液压系

45、统定压或进行安全保护。a) 溢流阀用于过载保护溢流阀用于过载保护 b) 变量泵调速系统变量泵调速系统溢流阀的作用溢流阀的作用43液压系统对溢流阀性能的要求液压系统对溢流阀性能的要求 n定压精度高。定压精度高。n灵敏度高。灵敏度高。n工作平稳且无振动和噪声。工作平稳且无振动和噪声。n当阀关闭时密封好，泄漏小。当阀关闭时密封好，泄漏小。n对于经常开启的溢流阀，主要要求前三项性能；对于经常开启的溢流阀，主要要求前三项性能；而对于安全阀，则主要要求第而对于安全阀，则主要要求第2和第和第4两项性能两项性能 。44流量控制阀流量控制阀 n流量阀用调节阀芯开口的大小来控制通过的流量，流量阀用调节阀芯开口的大

46、小来控制通过的流量，以实现工作机构的速度控制和调节。以实现工作机构的速度控制和调节。n常用的流量控制阀有节流阀、调速阀、分流阀及其常用的流量控制阀有节流阀、调速阀、分流阀及其与单向阀、行程阀组合而成的各种组合式流量阀。与单向阀、行程阀组合而成的各种组合式流量阀。 n在液压传动系统中节流元件与溢流阀并联于液压泵在液压传动系统中节流元件与溢流阀并联于液压泵的出口，构成恒压油源，使泵出口的压力恒定。的出口，构成恒压油源，使泵出口的压力恒定。 n节流元件用来调节流量是有条件的，即要求有一个节流元件用来调节流量是有条件的，即要求有一个接受节流元件压力信号的环节（与之并联的溢流阀接受节流元件压力信号的环节

47、（与之并联的溢流阀或恒压变量泵）。通过这一环节来补偿节流元件的或恒压变量泵）。通过这一环节来补偿节流元件的流量变化。流量变化。 45液压传动系统对流量控制阀的要求液压传动系统对流量控制阀的要求 n较大的流量调节范围，且流量调节要均匀。较大的流量调节范围，且流量调节要均匀。n当阀前、后压力差发生变化时，通过阀的流量变当阀前、后压力差发生变化时，通过阀的流量变化要小，以保证负载运动的稳定。化要小，以保证负载运动的稳定。n油温变化对通过阀的流量影响要小。油温变化对通过阀的流量影响要小。n液流通过全开阀时的压力损失要小。液流通过全开阀时的压力损失要小。n当阀口关闭时，阀的泄漏量要小。当阀口关闭时，阀的

48、泄漏量要小。465.3.2气动控制元件气动控制元件 n气动控制元件是在气压传动系统中控制和调节压气动控制元件是在气压传动系统中控制和调节压缩空气的压力、流量、流动方向与发送信号的重缩空气的压力、流量、流动方向与发送信号的重要元件，利用它们可以组成各种气动控制回路，要元件，利用它们可以组成各种气动控制回路，使气动执行元件按设计的程序正常地进行工作。使气动执行元件按设计的程序正常地进行工作。n控制元件按功能和用途可分为方向控制阀、压力控制元件按功能和用途可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。此外，尚有通过改控制阀和流量控制阀三大类。此外，尚有通过改变气流方向和通断实现各种逻辑功能的气动逻

49、辑变气流方向和通断实现各种逻辑功能的气动逻辑元件和射流元件等。元件和射流元件等。 47方向控制阀方向控制阀 n气动换向阀和液压换向阀相似、分类方法与符号也大致相气动换向阀和液压换向阀相似、分类方法与符号也大致相同。同。n气动换向阀按阀芯结构不同可分为滑柱式（又称柱塞式、气动换向阀按阀芯结构不同可分为滑柱式（又称柱塞式、也称滑阀）、截止式（又称提动式）、平面式（又称滑块也称滑阀）、截止式（又称提动式）、平面式（又称滑块式）、旋塞式和膜片式，其中以截止式换向阀和滑柱式换式）、旋塞式和膜片式，其中以截止式换向阀和滑柱式换阀应用较多。阀应用较多。n由于压缩空气具有可压缩性，气压传动中还有一些具有特由于

50、压缩空气具有可压缩性，气压传动中还有一些具有特殊用途的单向型控制阀，如梭阀、双压阀、快速排气阀。殊用途的单向型控制阀，如梭阀、双压阀、快速排气阀。 a) 梭阀梭阀 b) 双压阀双压阀 c) 快速排气阀快速排气阀特殊用途的单向型控制阀的图形符号特殊用途的单向型控制阀的图形符号48压力控制阀压力控制阀 n压力控制阀按其功能可分为：减压阀、顺序阀和压力控制阀按其功能可分为：减压阀、顺序阀和安全阀安全阀 减压阀与液压传动中的减压阀一样能起减压作用，但减压阀与液压传动中的减压阀一样能起减压作用，但它更主要的作用是调压和稳压。它更主要的作用是调压和稳压。 顺序阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺顺序

51、阀是依靠气路中压力的作用而控制执行元件按顺序动作的压力控制阀，其作用和工作原理与液压顺序序动作的压力控制阀，其作用和工作原理与液压顺序阀基本相同阀基本相同 。为了防止管路、受压容器等的破坏，限制系统中最高为了防止管路、受压容器等的破坏，限制系统中最高压力的压力控制阀称为安全阀。压力的压力控制阀称为安全阀。 a) 减压阀减压阀 b) 顺序阀顺序阀 c) 安全阀安全阀压力控制阀的图形符号压力控制阀的图形符号49流量控制阀流量控制阀 n通过改变阀口的通流面积来控制压缩空气流量的通过改变阀口的通流面积来控制压缩空气流量的元件称为气动流量控制阀。流量控制阀包括节流元件称为气动流量控制阀。流量控制阀包括节

52、流阀、单向节流阀、排气节流阀等。阀、单向节流阀、排气节流阀等。 n在气动系统中，气缸的运动速度、换向阀的切换在气动系统中，气缸的运动速度、换向阀的切换时间和气动信号的传递速度等，都需要通过控制时间和气动信号的传递速度等，都需要通过控制调节压缩空气的流量来实现。调节压缩空气的流量来实现。 a) 节流阀节流阀 b) 单向节流阀单向节流阀 c) 排气节流阀排气节流阀流量控制阀的图形符号流量控制阀的图形符号50气动逻辑元件气动逻辑元件 n气动逻辑元件是利用压缩空气为工作介质，通过气动逻辑元件是利用压缩空气为工作介质，通过元件的可动部件在气控信号的作用下动作，改变元件的可动部件在气控信号的作用下动作，改

53、变气流方向以实现一定逻辑功能的流体控制元件。气流方向以实现一定逻辑功能的流体控制元件。n气动方向阀有开关特性，也具有一定的逻辑功能，气动方向阀有开关特性，也具有一定的逻辑功能，但这类阀的尺寸大，输出功率大，用于直接控制但这类阀的尺寸大，输出功率大，用于直接控制气动执行元件。气动执行元件。n在气动控制系统中则广泛地采用各种形式的气动在气动控制系统中则广泛地采用各种形式的气动逻辑元件（简称为逻辑阀）。逻辑元件（简称为逻辑阀）。 515.4辅助元件辅助元件 n液压系统典型辅助元件液压系统典型辅助元件 n气动系统典型辅助元件气动系统典型辅助元件 525.4.1液压系统典型辅助元件液压系统典型辅助元件

54、n液压系统中的辅助元件是指除液压动力元件，执液压系统中的辅助元件是指除液压动力元件，执行元件和控制元件以外的其它各类组成元件，如行元件和控制元件以外的其它各类组成元件，如管件、油箱、滤油器、密封装置、压力表和蓄能管件、油箱、滤油器、密封装置、压力表和蓄能器等。器等。n它们对保证液压系统有效地传递力和运动和提高它们对保证液压系统有效地传递力和运动和提高液压系统的工作性能起重要的作用。液压系统的工作性能起重要的作用。 a) 油箱油箱 b) 滤油器滤油器 c) 蓄能器蓄能器I d) 蓄能器蓄能器II典型液压附件的图形符号典型液压附件的图形符号53油箱油箱 n油箱的主要功能是储存油液，此外还起着散发油

55、油箱的主要功能是储存油液，此外还起着散发油液中的热量、逸出混在油液中的气体、沉淀油中液中的热量、逸出混在油液中的气体、沉淀油中的污物等作用。的污物等作用。 n液压系统中的油箱有总体式和分离式两种。液压系统中的油箱有总体式和分离式两种。 体式是利用机器设备机身内腔作为油箱（例如压铸机、体式是利用机器设备机身内腔作为油箱（例如压铸机、注塑机等），结构紧凑，各处漏油易于回收，但维修注塑机等），结构紧凑，各处漏油易于回收，但维修不便，散热条件不好。不便，散热条件不好。分离式是设置一个单独油箱，与主机分开，减少了油分离式是设置一个单独油箱，与主机分开，减少了油箱发热和液压源振动对工作精度的影响，因此得到

56、了箱发热和液压源振动对工作精度的影响，因此得到了普通的应用，特别是在组合机床、自动线和精密机械普通的应用，特别是在组合机床、自动线和精密机械设备上大多采用分离式油箱。设备上大多采用分离式油箱。 54滤油器滤油器 n滤油器的功用在于过滤混在液压油中的杂质，使进滤油器的功用在于过滤混在液压油中的杂质，使进入到液压系统中的油液的污染度降低，保证系统正入到液压系统中的油液的污染度降低，保证系统正常地工作。常地工作。 n一般对滤油器的基本要求是一般对滤油器的基本要求是 有足够的过滤精度。有足够的过滤精度。 有足够的过滤能力。有足够的过滤能力。 滤油器应有一定的机械强度，不因液压力的作用而破坏。滤油器应有

57、一定的机械强度，不因液压力的作用而破坏。滤芯抗腐蚀性能好，并能在规定的温度下持久地工作。滤芯抗腐蚀性能好，并能在规定的温度下持久地工作。滤芯要利于清洗和更换，便于拆装和维护。滤芯要利于清洗和更换，便于拆装和维护。55蓄能器蓄能器 n蓄能器是液压系统中的储能元件，它储存多余的压力蓄能器是液压系统中的储能元件，它储存多余的压力油液，并在需要时释放出来供给系统，可用作辅助动油液，并在需要时释放出来供给系统，可用作辅助动力源、保压和补充泄漏、缓和冲击、吸收压力脉动。力源、保压和补充泄漏、缓和冲击、吸收压力脉动。 n蓄能器在液压系统中的安装位置随其功用而定，主要蓄能器在液压系统中的安装位置随其功用而定，

58、主要应注意：应注意： 气囊式蓄能器应垂直安装，油口向下。气囊式蓄能器应垂直安装，油口向下。用于吸收液压冲击和压力脉动的蓄能器应尽可能安装在振源用于吸收液压冲击和压力脉动的蓄能器应尽可能安装在振源附近。附近。装在管路上的蓄能器须用支板成支架固定。装在管路上的蓄能器须用支板成支架固定。蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，防止液压泵停止时，蓄蓄能器与液压泵之间应安装单向阀，防止液压泵停止时，蓄能器贮存的压力油倒流而使泵反转。能器贮存的压力油倒流而使泵反转。蓄能器与管路之间也应安装截止阀，供充气和检修之用。蓄能器与管路之间也应安装截止阀，供充气和检修之用。565.4.2气动系统典型辅助元件气动系统典型辅助

59、元件n气动辅件包括气源净化装置、油雾器、转换器、气动辅件包括气源净化装置、油雾器、转换器、消声器、管道及管接头等。消声器、管道及管接头等。 n气源净化装置一般包括空气过滤器、除油器、空气源净化装置一般包括空气过滤器、除油器、空气干燥器、后冷却器和储气罐。气干燥器、后冷却器和储气罐。空气过滤器的原理是根据固体物质和空气分子的大小空气过滤器的原理是根据固体物质和空气分子的大小和质量不同，利用惯性、阻隔或吸附的方法将灰尘和和质量不同，利用惯性、阻隔或吸附的方法将灰尘和杂质与空气分离。杂质与空气分离。 a) 空气过滤器空气过滤器 b) 除油器除油器 c) 空气干燥器空气干燥器 d) 后冷却器后冷却器

60、e) 储气罐储气罐气源净化装置部分附件的符号气源净化装置部分附件的符号57气源净化装置气源净化装置n除油器除油器用于分离压缩空气中所含的油分和水分。用于分离压缩空气中所含的油分和水分。 n空气干燥器空气干燥器是吸收和排除压缩空气中的水分和部是吸收和排除压缩空气中的水分和部分油与杂质，使湿空气变成干空气的装置。分油与杂质，使湿空气变成干空气的装置。 n后冷却器后冷却器用于将空气压缩机排出的气体冷却并除用于将空气压缩机排出的气体冷却并除去水分。一般采用蛇管式或套管式冷却器。去水分。一般采用蛇管式或套管式冷却器。 n储气罐储气罐的作用是消除压力波动，保证输出气流的的作用是消除压力波动，保证输出气流的