中职《机械基础》（二版）模块十 液压与气动（栾学钢等）云天课件

《机械基础》（第二版）P.249全国中职机械类统编教材（高教版）－－栾学钢等主编模块十液压与气动模块十液压与气动P.249导语

液压传动与气压传动是分别以有压液体与气体为作为工作介质，进行能量传递与控制的传动技术。由于以流体作为工作介质，相对于机械传动、电气传动等传动与控制方式，具有独特的物理性能和优势，所以在工程机械、起重运输机械、矿山机械、建筑机械、农业机械、轻工机械、自动控制和智能机械等领域都得到了广泛应用。

自动卸货车卸货时在油缸的作用下，车斗自动翻起卸货。挖掘机在油缸的作用下，用挖斗挖起泥土，自动卸货车和挖掘机都采用了液压传动。

公交车的车门和刹车装置都采用了气压技术。导语

液压与气压传动系统各部分的连接必须密封可靠，无流体渗漏。联锁装置必须校准，在发生故障或事故时必须卸荷处理，严禁在工作状态下进行检查、拆卸和调整。

液压与气压传动系统工作时有噪声产生，应采取必要的消声、隔声、吸声、隔振等措施，减轻噪声对周边生活环境的污染。

本模块将学习液压传动与气压传动的工作原理、传动系统的组成、主要元件及液压传动的基本回路。平面磨床模块十液压与气动P.249液压与气动气压传动气压传动元件气压执行元件气压控制阀液压传动工作原理系统组成液压元件基本回路液压泵、液压缸、控制阀、辅助元件压力控制回路调压回路方向控制回路速度控制回路思维导图模块十液压与气动P.249工作原理系统组成气动元件控制实例教学要求（1）理解液压传动的基本常识（2）理解液压元件与基本回路的应用（3）了解气压传动的基本常识（4）了解气压传动的应用模块十液压与气动P.249气压传动（动画）液压泵（动画）P.25110.1液压传动

液压传动是以液体（油液）作为工作介质来传递动力的一种运动方式，靠油液的压力来产生作用。多用于工程机械、机床等行业中。

液压传动利用机械能与压力能互相转换，以液压泵为动力，常以液压油为工作介质，在控制元件的控制下，将液体的压力能转化为机械能，控制执行元件，完成直线运动或旋转运动。平面磨床推土机P.25110.1液压传动

一、液压传动的工作原理

液压传动系统的工作过程：液压传动实例：机床工作台

机床液压工作台（动画）

（1）压力指单位面积上所受作用力，（实际上是指压强）。P.25210.1液压传动

一、液压传动的工作原理

拓展液压传动术语连通器（动画）

（1）压力指单位面积上所受作用力。

由帕斯卡定律：连通器中的液体压力处处相等，得：

讨论：液压系统中的工作压力取决于外负载的大小。拓展液压传动术语P.25210.1液压传动

一、液压传动的工作原理

单位：Pa

连通器（动画）（2）流量与平均速度

流量：指单位时间t内流过某一截面处的液体体积V。平均速度：讨论：在一个无分支的管道中，各横截面上的流量处处相等，截面积小的地方流速大，反之流速小。拓展液压传动术语P.25310.1液压传动

一、液压传动的工作原理

连通器（动画）（3）功率指单位时间内所作的功。

液压缸的输出功率：为液压缸中活塞的运动速度v与外负载F的乘积。

也可

液压泵的输出功率：为液压泵的出口压力与输出实际流量的乘积。拓展液压传动术语P.25310.1液压传动

一、液压传动的工作原理

P.25310.1液压传动

二、液压传动组成及特点

1.液压传动的组成

(1)动力元件机械能压力能，如液压泵。液压系统液压站(2)执行元件压力能机械能，常用有液压缸。(3)控制元件控制调节系统中的压力、流量或流向。如换向阀、压力阀和流量阀。(4)辅助元件保证系统正常工作的装置，如油箱、过滤器、蓄能器和各种管接头等。(5)工作介质在液压系统中，用于传递压力能的液压油。2.液压传动的特点

（1）速度可无级调速。速度、扭矩、功率都可任意的控制与调节。特别适合于作直线往返运动的工作场合。如液压传动磨床工作台、液压牛头刨床、液压起重机。

（2）传递功率大，相比其它传动，可用于大功率传动。

（3）液压元件已标准化、系列化，便于设计、制造和维修。

（4）便于控制和调节。有过载保护作用。

（5）存在内、外泄漏，降低流量和压力。

（6）油液粘度受温度变化大。

（7）液压元件比较精密，因此制造、使用和维修较困难。P.25410.1液压传动

二、液压传动组成及特点

液压系统P.25410.1液压传动

三、常用液压元件液压传动广泛用于机床、工程机械、压力加工、塑料机械、交通机械等行业中。液压元件的组成：

动力元件液压泵。执行元件液压缸。控制元件换向阀、压力阀和流量阀。辅助元件过滤器、蓄能器和各种管接头等。

用图形符号表示的液压系统。液压缸机床工作台液压系统

机床工作台液压系统

1.动力元件---液压泵液压泵是液压系统的动力元件。液压泵将电动机输出的机械能转化为液压油的压力能。液压站液压系统一般将液压泵、油箱、滤油器、安全阀等元件集成在一起组成液压泵站。P.25510.1液压传动

三、常用液压元件液压站液压系统P.25510.1液压传动

三、常用液压元件

1.动力元件---液压泵液压泵的类别按流量是否可变：有定量泵、变量泵；

按结构形式分：有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵；

按油泵进出口是否可逆：单向泵、双向泵。

一般以单向定量泵（如齿轮泵）、单向变量泵较为多见。单向定量泵双向定量泵单向变量泵双向变量泵液压站液压泵符号P.25510.1液压传动

三、常用液压元件

1.动力元件---液压泵

齿轮泵是一种单向定量泵，有外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种，多种于低压泵（2.5MPa）其中前一种较为常见，如机油润滑泵。单向定量泵内啮合齿轮泵（1）齿轮泵齿轮泵（动画）P.25510.1液压传动

三、常用液压元件

1.动力元件---液压泵（1）齿轮泵外啮合齿轮泵特点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠，自吸性能好，对油液污染不敏感，便于制造、维修。但效率低，流量脉动大，噪声高。用途：工程机械、机床低压系统。单向定量泵内啮合齿轮泵特点：结构紧凑，使用寿命长、流量脉动小。但加工精度高、造价高。内啮合齿轮泵外啮合齿轮泵（动画）P.25610.1液压传动

三、常用液压元件

1.动力元件---液压泵（2）叶片泵特点：叶片泵的结构较齿轮泵复杂,但其工作压力较高,且流量脉动小,工作平稳,噪声较小,寿命较长。多用于机床、自动线等中低液压系统中，但其结构复杂，吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感。

叶片泵可以做成定量、变量泵，单向、双向泵。（动画）叶片泵P.25610.1液压传动

三、常用液压元件

1.动力元件---液压泵（3）柱塞泵柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵。

特点：柱塞泵压力高，结构紧凑，效率高，流量调节方便，故在需要高压、大流量、大功率的系统中和流量需要调节的场合，如龙门刨床、拉床、液压机、工程机械、矿山冶金机械、船舶上得到广泛的应用。

柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同，可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。轴向柱塞泵（动画）径向柱塞泵P.25710.1液压传动

三、常用液压元件

2.执行元件---液压缸（1）液压缸

液压缸作用：是液压系统的执行元件，它完成液体压力能转换成机械能的过程，实现执行元件的直线往复运动。

液压缸分类：可分为活塞式、柱塞式和摆动式三类。（本书仅介绍活塞式）

活塞式液压缸分为双出杆和单出杆两种。

单出杆活塞式液压缸活塞往返速度不等双出杆活塞式液压缸

活塞往返速度相等P.25710.1液压传动

三、常用液压元件

2.执行元件---液压缸

（1）液压缸

液压缸的固定方式

缸筒和缸盖的连接

法兰式、螺纹式、拉杆式。

活塞和活塞杆的连接

螺纹连接、锥销连接。

密封装置：

内密封和外密封

缸固定活塞固定（2）液压缸的结构缸的固定方式（动画）双作用单活塞杆液压缸P.25710.1液压传动

三、常用液压元件

（动画）P.25810.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件---液压控制阀液压控制阀的作用：是用来控制液压系统中油液的流动方向并调节压力和流量。液压控制阀分为三大类：

方向控制阀

压力控制阀

流量控制阀

各种控制阀（动画）P.25810.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件---液压控制阀

（1）方向控制阀

作用：控制液压系统中油液的流动方向，以达到执行元件换向、切换油路的目的。

方向控制阀有单向阀和换向阀两种。

单向阀：

单向阀（动画）P.25810.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件---液压控制阀

（1）方向控制阀液控单向阀：

液控单向阀（动画）P.25810.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件---液压控制阀

（1）方向控制阀换向阀

作用：利用阀芯相对于阀体的位置的变化，实现油路的切换或关断，使执行元件起动、停止或变换运动方向。

换向阀的类型

按阀的工作位置和通路可分为“几位几通”。P.25810.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件---液压控制阀

（1）方向控制阀换向阀

（动画）P.25810.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件---液压控制阀

（1）方向控制阀换向阀

按阀的操纵控制方式分：有手动、电磁、机动、液控等方式。P.25810.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（1）方向控制阀换向阀

换向阀原理（动画）P.25910.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（1）方向控制阀换向阀

中位滑阀机能

很多三位换向阀的左、右位通路相似，而中位通路各不相同，可实现不同的中位机能。中位滑阀机能（动画）P.26010.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（2）压力控制阀作用：压力控制阀用于实现系统压力的控制。常见的有溢流阀、顺序阀和减压阀。

1）溢流阀

将系统中多余油液经溢流阀流回油箱，同时可调节系统中的最高压力，起安全保护作用。P.26010.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（2）压力控制阀直动式溢流阀结构简单，调节方便，常用于低压系统中。溢流阀溢流（动画）溢流阀工作过程（动画）1）溢流阀P.26010.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（2）压力控制阀先导式溢流阀

结构较为复杂，由先导阀和主阀两个部份组成。1）溢流阀先导式溢流阀P.26010.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件（2）压力控制阀

2）顺序阀

作用：使两个以上的执行元件按压力大小实现顺序动作。

顺序阀（动画）P.26010.1液压传动

三、常用液压元件（动画）

3.控制元件（2）压力控制阀

2）顺序阀

作用：使两个以上的执行元件按压力大小实现顺序动作。

P.26010.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（2）压力控制阀

2）顺序阀

顺序阀工作原理顺序阀工作原理（动画）P.26010.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（2）压力控制阀

3）减压阀

作用：降低并稳定液压系统中某一局部的油液压力。

减压阀分为定值、定差、定比三种，其中定值减压阀多用。

减压阀（动画）P.26010.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（2）压力控制阀减压阀工作原理：减压口直动式减压阀减压口：进口压力通过小缝隙产生压力损失，使出口压力降低。稳定出口压力：

当出口P2↓，弹簧推动阀杆左移，减压口开大，出口压力损失减小，P2↑。

当出口P2↑，出口控制油压推动阀杆右移，减压口缩小，出口压力损失增大，P2↓。3）减压阀减压阀工作原理P.26110.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（2）压力控制阀溢流阀、顺序阀和减压阀比较：外形相似看铭牌。压力控制阀图形符号

功能

常态出口控制油来源泄油口溢流阀溢流并限定系统最高压力常闭回油箱进口无顺序阀在调定压力下才打开出口实现顺序控制常闭进入下一支路进口有减压阀将系统压力减压至某一支路常通进入下一减压支路出口有P.26110.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（3）流量控制阀

工作原理：依靠改变阀口流通面积大小来调节通过阀口的流量。

作用：通过调节进入或流出执行元件的流量来调节执行元件的运动速度。流量阀作用（动画）P.26110.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（3）流量控制阀

工作原理：依靠改变阀口流通面积大小来调节通过阀口的流量。

作用：通过调节进入或流出执行元件的流量来调节执行元件的运动速度。注意：在定量泵供油时，如果没有溢流阀分流，单独的流量控制阀不能实现流量控制。类型：有节流阀和调速阀两种。流量阀作用（动画）P.26110.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（3）流量控制阀

1）普通节流阀

三种节流口三种节流口P.26110.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（3）流量控制阀

1）普通节流阀

三种节流口三种节流口P.26110.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（3）流量控制阀

1）普通节流阀

三种节流口三种节流口P.26210.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（3）流量控制阀

2）调速阀

是由一个节流口和一个减压阀（定差）串接而成，可以稳定节流口前后的压力差保持不变，可以稳定出口流量，进而稳定执行元件的运动速度。（动画）P.26210.1液压传动

三、常用液压元件

3.控制元件----液压控制阀（3）流量控制阀

2）调速阀

是由一个节流口和一个减压阀（定差）串接而成，可以稳定节流口前后的压力差保持不变，可以稳定出口流量，进而稳定执行元件的运动速度。（动画）P.26210.1液压传动

三、常用液压元件

4.液压辅助元件主要有：蓄能器、过滤器、油箱、热交换器及管件等。

（2）过滤器：过滤油液中的杂质。

（1）蓄能器：靠压缩空气的压力来实现蓄能。（3）油箱：储油、散热。P.26310.1液压传动

四、液压传动基本回路

液压系统由基本回路组成。基本回路：能实现某一方面功能的液压回路。主要有压力控制回路、方向控制回路、速度控制回路；每一个回路都有一个关键元件。例：右图所示的简单液压系统中，就能找出：调压回路、减压回路、调速回路、方向控制回路等。液压回路（动画）P.26310.1液压传动

四、液压传动基本回路

1.压力控制回路

工作原理：利用各种压力控制阀来控制调节系统或局部油路上的工作压力，满足液压系统不同执行元件对工作压力的不同要求。

压力控制回路主要有调压回路、减压回路、卸载回路、平衡回路、保压回路等等。调压回路

当系统中没有节流阀时，活塞快速移动，不能改变速度，此时溢流阀起最高限压的安全作用。调压回路（动画）溢流压力上升P.26310.1液压传动

四、液压传动基本回路

1.压力控制回路：调压回路

当系统中有节流阀时，进入油缸的流量可以调节，活塞可调移动；多余的流量通过溢流阀排除。此时溢流阀起溢（分）流，并使系统压力稳定在调定压力上。调压回路（动画）分流溢流压力上升P.26310.1液压传动

四、液压传动基本回路

1.压力控制回路调压回路

当系统中有节流阀，且在先导式溢流阀的控制油口上接入一个远程调压阀（另一溢流阀）时，除完成前述功能外，还可以起到多级（远程）调压作用。多级调压（动画）P.26310.1液压传动

四、液压传动基本回路

1.压力控制回路：

其它压力控制回路减压回路（动画）卸荷回路平衡回路（动画）P.26410.1液压传动

四、液压传动基本回路

2.方向控制回路

方向控制回路用于控制油液通、断及流向，进而控制执行元件的启动、停止、运动方向、定位等操作。其关键元件是各型换向阀。二位换向阀：能实现油路的通、断，可能进行两个方向油路的切换，使执行元件实现正反运动。二位换向阀（动画）P.26410.1液压传动

四、液压传动基本回路

2.方向控制回路：三位换向阀：除能实现油路的通、断，使执行元件实现正反运动外，三位阀还有中位机能，不同的中位机能可以使系统获得不同的控制特性，如锁紧、卸荷、浮动等。锁紧浮动并卸荷差动浮动卸荷锁紧并卸荷三位换向阀（动画）P.26410.1液压传动

四、液压传动基本回路

3.速度控制回路：

功能：通过控制进入执行元件（如液压缸）中的流量大小来控制执行元件的运动速度。关键元件是变量泵或节流阀、调速阀。

液压缸的运动速度:

（1）

采用变量泵的调速回路

如图所示：

采用变量泵（动画）P.26510.1液压传动

四、液压传动基本回路

3.速度控制回路：

（2）

采用流量控制阀的调速回路

采用定量泵时，要采用节流节流阀或调速阀来控制进入液压缸的流量，同时还要用流溢阀配合分流才能实现调速。

根据流量控制阀的安放位置不同，有进油节流调速、回油节流调速和旁路节流调速三种基本形式。

特点：结构简单、价廉，但负载变化对速度的影响较大，低速效率低。

P.26510.1液压传动

四、液压传动基本回路

3.速度控制回路：

（2）

采用流量控制阀的调速回路

进油节流调速

将节流阀串联在液压泵和液压缸之间，用来控制进入液压缸的流量达到调速的目的。定量泵多余的油液通过溢流阀流回油箱。（动画）P.26510.1液压传动

四、液压传动基本回路

3.速度控制回路：

（2）

采用流量控制阀的调速回路

回油节流调速将节流阀串联在液压缸的回油路上，借助节流阀控制液压缸的排油流量达到调速的目的。定量泵多余的油液通过溢流阀流回油箱。（动画）P.26510.1液压传动

四、液压传动基本回路例10－1液压自动车床液压控制系统分析

该系统中包括有压力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。分快进、工进、快退、卸荷四个阶段。

快进、工进（动画）P.26510.1液压传动

四、液压传动基本回路例10－1液压自动车床液压控制系统分析

该系统中包括有压力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。分快进、工进、快退、卸荷四个阶段。

快退、卸荷（动画）P.26510.1液压传动

四、液压传动基本回路例10－1液压自动车床液压控制系统分析

（1）压力控制回路

当三位四通换向阀处于中位且压力油经换向阀中位组成卸荷回路时，油泵的出口压力接近于零，从而减少功率消耗。

定量泵3通过滤油器从油箱中吸取液压油，建立压力能，出口压力由溢流阀4调定为1.2MPa。（动画）P.26610.1液压传动

四、液压传动基本回路例10－1液压自动车床液压控制系统分析

（2）方向控制回路

利用换向阀中位机能锁紧回路当1YA、2YA都断电时，滑阀处于中位，此时中位机能为M型，液压缸左右出口都被封闭，活塞被锁在缸体内的某一位置。（同时泵也处于卸荷状态。）

利用方向控制阀实现换向

三位四通电磁换向阀，当1YA通电、2YA断电时，换向阀左位接入系统，压力油进入液压缸右腔，推动活塞左移，反之活塞右移。（动画）P.26610.1液压传动

四、液压传动基本回路例10－1液压自动车床液压控制系统分析

（3）速度控制回路

利用行程阀和调整阀共同组成速度控制回路。当行程阀被压下时，油液通过调速阀进入液压缸左腔，活塞右移速度受到调节，实现了进油节流调速。P.26710.1液压传动

四、液压传动基本回路例10－1液压自动车床液压控制系统分析

（4）液压系统的工作分析

每个工作阶段的电磁铁、行程阀通断状态、进油路和回油路分析。

快进阶段：

工作进给阶段：

快退阶段：

卸荷阶段：电磁阀和行程阀动作顺序表动作1YA2YA行程阀

快进－+－（抬起）工进－++（压下）快退+－－锁紧并卸荷－－－（动画）P.26710.1液压传动

四、液压传动基本回路例10－1液压自动车床液压控制系统分析

（4）液压系统的工作分析

每个工作阶段的电磁铁、行程阀通断状态、进油路和回油路分析。

快进阶段：

工作进给阶段：

快退阶段：

卸荷阶段：电磁阀和行程阀动作顺序表动作1YA2YA行程阀

快进－+－（抬起）工进－++（压下）快退+－－锁紧并卸荷－－－（动画）P.26710.2气压传动

一、气压传动的工作原理

气压传动是以压缩气体作为工作介质来传递动力的一种运动方式，靠气体的压力来产生作用。多用于机床夹具的夹紧装置中。

气压传动实例：气动切割机

气压系统介绍送料气路：剪切气路：（动画）P.26810.2气压传动

二、气压传动系统的组成及特点

1.气压传动系统的组成气压系统组成：

（1）能源元件：空压机、贮气罐、气源净化处理等装置。（2）执行元件：如气缸，把空气的压力能转换为活塞直线运动的机械能。

（3）控制元件：用于对控制压缩空气的压力、流量、流动方向进行调节控制。如减压阀、换向阀、行程阀、节流阀等。

（4）辅助元件：如油雾器、管件及接头、压力表等等。气压传动系统的组成P.26910.2气压传动

二、气压传动系统的组成及特点

2.气压传动的优点与液压传动及机械传动相比。（4）压力储存方便，贮能罐可保用一段时间。

（5）可远距离传输。

（6）清洁无污染。

（1）传动介质是空气，无成本，用后直排大气。

（2）反应快速，有过载保护作用。

（3）安全可靠，能适应各种条件恶劣的场合。

3.气压传动的缺点

速度稳定性差、输出压力不大、噪声较大。P.26910.2气压传动

三、常用气动元件1.动力元件空气压缩站为气压传动提供动力源，由空压机、冷却器和贮气罐组成。

气压传动的组成：气源装置、控制元件、执行元件和辅助元件。空压机分水排水器贮气罐空气压缩站P.27010.2气压传动

三、常用气动元件

（1）空气压缩机

空气压缩机是产生压缩空气的装置。最常用的空气压缩机是往复活塞式。

（动画）1.动力元件P.27010.2气压传动

三、常用气动元件

（2）

空气冷却净化器

冷却器安装在空压机的出口。作用是对压缩空气进行降温；将空气中的水分分离出来，提高空气的纯度，保证空气的压力。1.动力元件空气冷却净化器P.27010.2气压传动

三、常用气动元件

（3）贮气罐

贮存压缩空气，常称气包，为消除气体的压力脉动。1.动力元件贮气罐P.27010.2气压传动

三、常用气动元件

（4）

辅助元件

辅助元件主要有空气过滤器、干燥器、油雾器、管道及接头等。油雾器减压阀空气过滤器1.动力元件P.27010.2气压传动

三、常用气动元件

气缸、气马达是气压传动的执行元件。按结构特征按压缩空气的进气方向的数量气缸（移动）活塞式柱塞式膜片式单作用双作用执行元件气马达（转动）2.执行元件

如风钻、气动扳手P.27110.2气压传动

三、常用气动元件

气缸、气马达是气压传动的执行元件。双作用活塞气缸（动画）2.执行元件P.27110.2气压传动

三、常用气动元件

气压控制阀是控制和调节压缩空气的压力、流量和方向的各类控制阀，其作用是保证气动执行元件（如气缸、气马达等）按设计的程序正常地进行工作。

气压控制阀类型：按作用可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。3.控制元件P.27110.2气压传动

三、常用气动元件

（1）方向控制阀

控制气体流动的方向。在图形符号上的排气口符号为三角形，排出的空气是直通大气。

1）单向阀控制气体单向流动。如图所示。单向阀（动画）3.控制元件（动画）P.27210.2气压传动

三、常用气动元件

（1）方向控制阀

2）换向阀