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文档简介
01928液压与气动技术各章高频考点重点汇总(彩色划书版)依据广东省自考考试大纲及指定教材《液压与气压传动》宋锦春主编·科学出版社2019年第4版【】高频必背得分点紫块=单选/判断绿块=简答橙块=计算粉块=综合应用第1章流体力学基础(课程重点·计算与综合应用高发章)本章是全课程的理论基础,重点掌握【流体黏性与黏度】、【静压力基本方程与帕斯卡原理】、【连续性方程与伯努利方程】、【雷诺数与流态】、【薄壁小孔流量】,这些既是单选/判断高频点,也是计算题、综合应用题的公式来源。▎一、流体的主要物理性质〖单选·判断高频〗
【密度】ρ=m/V(kg/m³);【重度(容重)】γ=G/V=ρg(N/m³),γ=ρg。矿物液压油密度约900kg/m³。〖单选·判断高频〗
【黏性】是流体最重要的物理性质:流体流动时内部产生内摩擦力、抵抗层间相对剪切的性质。黏性是流动阻力和压力损失的根源;【静止液体不呈现黏性(黏性只在流动时表现)】。〖计算易考·记公式〗
【牛顿内摩擦定律】:τ=μ·(du/dy)。τ为切应力,du/dy为速度梯度,μ为动力黏度。▼三种黏度及其换算(单选、判断高频)黏度名称符号/单位说明动力黏度(绝对黏度)μ,Pa·s或N·s/m²由内摩擦定律直接定义运动黏度ν=μ/ρ,m²/s(常用mm²/s=cSt)液压油【牌号按40℃运动黏度平均值】命名,如L-HM46相对黏度(条件黏度)°E(恩氏黏度)用恩氏黏度计实测,工业常用⚠易混辨析:【液体黏度随温度升高而明显减小(变稀)】;气体则相反,温度升高黏度增大。压力对液体黏度影响较小(高压才显著)。判断常考『油温升高、黏度增大』——错误。〖单选·判断高频〗
【可压缩性】用体积压缩系数κ表示,其倒数为【体积弹性模量K=1/κ】,K越大越不易压缩。一般计算中液压油可近似视为不可压缩,但在液压冲击、动态分析时要考虑。▎二、流体静力学〖单选·判断高频〗
【流体静压力(压强)】两个基本特性:①静压力方向总是【垂直并指向】作用面(沿内法线);②静止流体中任一点各方向静压力大小相等(与作用面方位无关)。〖计算易考·记公式〗
【流体静压力基本方程】:p=p₀+ρgh。物理意义:静止液体中压力随深度h线性增加;同一水平面上(h相同)各点压力相等,构成【等压面】;深度每下降h,压力增加ρgh。〖单选·判断高频〗
压力的三种表示:【绝对压力】以绝对真空为基准;【相对压力(表压力)】以当地大气压为基准,表压=绝对压力-大气压;【真空度】=大气压-绝对压力(绝对压力低于大气压时为真空)。〖计算易考·记公式〗
【帕斯卡原理(静压传递原理)】:密闭容器内静止液体的压力能【等值地】向各个方向传递。即p₁=p₂,F₁/A₁=F₂/A₂,故F₂=F₁·(A₂/A₁)——用小活塞加小力,可在大活塞获得大力(液压千斤顶、增压的理论依据)。〖综合应用难点〗
帕斯卡原理综合应用:液压千斤顶小活塞面积A₁、大活塞A₂,施加F₁时大活塞举升力F₂=F₁A₂/A₁;再结合大活塞上升行程V=A₂h₂=A₁h₁(容积守恒)可求行程,是综合应用题常考模型。▎三、流体动力学(重点·综合应用)〖单选·判断高频〗
基本概念:【恒定流动(定常流动)】指流场中各点压力、速度等参数不随时间变化;【过流断面】与流线垂直的截面;【平均流速】v=q/A;【流量】q单位时间流过断面的体积(m³/s、L/min)。〖计算易考·记公式〗
【流量连续性方程】(质量守恒):不可压缩恒定流动中,流过各过流断面的流量相等——v₁A₁=v₂A₂=q。推论:【过流断面面积越大、流速越小】(管径粗处流速慢)。〖计算易考·记公式〗
【伯努利方程(能量方程)】(理想液体恒定流动、同一流线):z₁+p₁/(ρg)+α₁v₁²/(2g)=z₂+p₂/(ρg)+α₂v₂²/(2g)+h_w。三项依次为【位置水头(位能)、压力水头(压力能)、速度水头(动能)】,h_w为两断面间能量损失(水头损失)。物理意义:流动液体三种能量可相互转化但总和守恒。〖综合应用难点〗
伯努利方程综合应用步骤:选两个过流断面(一个参数已知,一个待求)→选基准面→列方程并统一单位→代入连续性方程联立求解。常用于求泵吸油口真空度、阀口射流速度、节流孔流速等。〖单选·判断高频〗
【动量方程】ΣF=ρq(β₂v₂-β₁v₁),用于求液流对固体壁面的作用力(如滑阀液动力、射流反推力、弯管受力)。▎四、管路阻力与压力损失〖单选·判断高频〗
液体有【层流】和【紊流(湍流)】两种流态,由【雷诺数Re】判别。圆管流:Re=vd/ν(v平均流速,d管径,ν运动黏度)。〖单选·判断高频〗
【下临界雷诺数Rec≈2320】:Re<2320为层流,Re>2320为紊流。层流时液体分层平行流动、质点不横向掺混;紊流时质点剧烈脉动掺混、能量损失大。〖计算易考·记公式〗
压力损失分两类:【沿程压力损失】Δp_λ=λ·(l/d)·ρv²/2(管越长、越细、流速越快损失越大);【局部压力损失】Δp_ζ=ζ·ρv²/2(弯头、阀口、突变截面处)。系统总压力损失=各沿程损失+各局部损失之和。⚠易混辨析:判断:液压系统压力损失主要来自【阀类元件的局部损失】,而非长直管的沿程损失;缩短管路、减少弯头和阀口、适当加大管径可降低损失。▎五、孔口出流与缝隙流动〖计算易考·记公式〗
【薄壁小孔流量公式】:q=C_d·A·√(2Δp/ρ)。特点:流量与节流面积A、孔前后压差Δp有关,【与油液黏度基本无关】,因而对油温变化不敏感、流量稳定——所以【节流阀节流口多做成薄壁小孔形式】。〖单选·判断高频〗
细长小孔(层流)流量q与压差Δp成线性关系、且受黏度(温度)影响大;短孔介于二者之间,加工方便、常用作固定节流器。〖计算易考·记公式〗
【平行平板缝隙流量】q=b·h³·Δp/(12μl)。关键结论:【泄漏量与缝隙h的三次方成正比】,因此控制配合间隙对减少泄漏极其有效;间隙增大一倍,泄漏增至8倍。同心环形缝隙公式形式类似。▎六、液压冲击与空穴(气穴)现象〖单选·判断高频〗
【液压冲击(水击)】:因阀门突然关闭、执行元件急停等使液流速度骤变,液体惯性引起压力急剧升高交替衰减的现象。危害:振动、噪声、损坏元件和管路。〖简答易考〗
减小液压冲击的措施:①【延长阀门关闭和运动部件制动换向时间】;②限制管路液流速度;③在冲击源附近设【安全阀、蓄能器】;④用软管、加大管径、设置缓冲装置。〖单选·判断高频〗
【空穴(气穴)现象】:当某处压力低于油液所在温度下的【空气分离压(饱和蒸气压)】时,溶解空气析出、油液汽化形成气泡;气泡随油流到高压区迅速溃灭,造成局部高频冲击和剥蚀,称【气蚀】。〖简答易考〗
减小空穴/气蚀的措施:①减小阀孔前后压差(一般希望节流口前后压力比p₁/p₂<3.5);②降低泵吸油高度、加大吸油管径、减小吸油阻力,防止泵吸空;③提高管路密封性防空气侵入;④提高零件抗气蚀能力、合理选材。▎七、液压介质(液压油)的选择与应用〖单选·判断高频〗
液压介质分三大类:【石油型(矿物油型,最常用)】、乳化型(含水、抗燃)、合成型(抗燃、价高)。中高压通用机床/设备常用【L-HM抗磨液压油】。〖单选·判断高频〗
选用液压油【首要考虑黏度】:黏度过高→流动阻力大、发热、泵吸油困难;黏度过低→泄漏增大、容积效率下降、润滑不良。还要考虑工作压力、温度、环境和泵的类型(叶片泵对油液最敏感、要求较高)。〖单选·判断高频〗
液压油牌号(如32、46、68)数字表示其在【40℃时运动黏度(mm²/s)的平均值】。黏温特性好=黏度随温度变化小。〖简答〗
简述选用液压油的原则:以黏度为主要指标,综合考虑工作压力(高压选高黏度)、工作温度(高温选高黏度、黏温性好的油)、运动速度、泵的类型及环境(易燃环境选抗燃液),并兼顾经济性与抗磨、抗氧化性能。第2章绪论(液压传动工作原理与系统组成)▎一、液压传动的工作原理〖单选·判断高频〗
液压传动与机械传动、电气传动、气压传动并列。它以【密闭容器中的液体】为工作介质,主要依靠液体的【压力能(静压能)】来传递运动和动力(区别于靠液体动能的『液力传动』)。〖单选·判断高频〗
液压传动过程中发生【两次能量转换】:原动机带动液压泵,把【机械能转换为液体压力能】;液压缸/马达再把【液体压力能转换为机械能】输出。两个贯穿全课程的核心结论(判断、综合题反复用):【工作压力取决于外负载——负载越大、压力越高(负载决定压力)】;【执行元件运动速度取决于输入流量——流量决定速度,与压力无直接关系】。〖计算易考·记公式〗
液压系统两个最基本参数是压力p和流量q,【液压功率P=p·q】(p用Pa、q用m³/s时P为W;工程上P(kW)=p(MPa)·q(L/min)/60)。〖综合应用难点〗
液压千斤顶工作原理:提动手动泵小活塞,泵内密封容积增大吸油、压下时排油,经单向阀向大活塞缸供油;依据【帕斯卡原理】压力等值传递、面积放大推力,顶起重物;放油阀打开后重物下降。它集泵、缸、阀、油箱于一体,是最简单的液压系统。▎二、液压传动系统的组成(必背)▼液压系统五大组成部分及对应元件(单选必考)组成部分作用典型元件动力元件把机械能转为液压能(压力能),向系统供油【液压泵】(齿轮泵/叶片泵/柱塞泵)执行元件把液压能转为机械能输出【液压缸、液压马达】控制元件控制系统的压力、流量、方向【液压阀】(方向/压力/流量阀)辅助元件保证系统正常工作的其他元件油箱、滤油器、蓄能器、油管、压力表、密封件工作介质传递能量的媒介液压油(液压液)〖单选·判断高频〗
液压系统【图形符号(职能符号)】只表示元件的【职能和连接关系】,【不表示元件的具体结构、参数和安装位置】;符号均以元件静止(零位)位置绘制。▎三、液压传动的优缺点(判断、简答)〖简答高频〗
液压传动的优点:①可在很大范围内实现【无级调速】;②同功率下【体积小、重量轻、结构紧凑、输出力(矩)大】;③传动平稳、吸振、能低速大负载;④易实现【过载保护】(溢流阀);⑤元件可随设备需要灵活布置;⑥与电气结合易实现自动化、复杂程序动作和远程控制;⑦元件标准化、系列化、通用化程度高。〖简答高频〗
液压传动的缺点:①存在【泄漏】及液体可压缩性,不能保证严格定比传动;②对油温变化敏感、性能受温度影响;③发生故障时【不易查找原因】;④元件制造精度要求高、成本较高;⑤油液易污染、对污染敏感,管理维护要求高;⑥能量经多次转换、总效率偏低。〖单选·判断高频〗
液压技术发展趋势:【高压、高速、大功率、高效率、低噪声、低能耗、集成化、机电液一体化、比例伺服化、绿色化(环保抗燃)】。⚠易混辨析:易混判断:①『液压传动靠液体动能传递动力』——错,靠压力能(静压);②『液压缸速度由压力决定』——错,由流量决定;③『系统压力由泵的额定压力决定』——错,由负载决定,泵额定压力只是能力上限。第3章液压泵和液压马达(重点·计算高发章)▎一、概述:工作原理、分类与性能参数〖单选·判断高频〗
液压泵是【动力元件】,靠【密封工作容积周期性变化】实现吸油和压油,属【容积式泵】。正常吸油压油的必备条件:①有能周期性变化的【密封容积】;②有相应的【配流装置(配流机构)】把吸、压油腔隔开;③油箱【通大气(或有一定压力)】以利自吸。〖单选·判断高频〗
液压泵按结构分【齿轮泵、叶片泵、柱塞泵】;按排量能否调节分【定量泵、变量泵】;按输油方向分单向泵、双向泵。液压马达是泵的逆工况元件。▼泵与马达主要性能参数(计算题核心,务必记牢)参数液压泵液压马达排量V每转一周由密封容积变化排出/所需的液体体积(mL/r),只取决于几何尺寸同左理论流量q_t=V·n—实际流量q=V·n·η_v(输出,扣除泄漏)输入流量q,理论流量q_t=q·η_v转速n由原动机决定输出转速n=q·η_v/V转矩输入转矩T_i=ΔpV/(2πη_m)输出转矩T=ΔpVη_m/(2π)效率容积效率η_v、机械效率η_m、总效率η=η_v·η_m同左〖计算易考·记公式〗
【泵输出液压功率】P_out=p·q;【驱动泵的电机(输入)功率】P_i=p·q/η(η为泵总效率)。p用Pa、q用m³/s。工程式:P(kW)=p(MPa)·q(L/min)/60。〖单选·判断高频〗
【工作压力】泵实际工作时的出口压力,【由外负载决定】;【额定压力】泵按试验标准连续正常工作所允许的最高压力(铭牌值);【最高压力】短时间超载允许的极限压力。⚠易混辨析:排量V只与几何尺寸有关、【与泄漏和转速无关】;实际流量随容积效率下降而小于理论流量;泵【转速越高、泄漏占比越小、容积效率越高】(判断高频)。▎二、齿轮泵〖单选·判断高频〗
【外啮合齿轮泵】应用最广。优点:结构简单、体积小、重量轻、制造方便价格低、【自吸性能好】、对油液污染不敏感、工作可靠。缺点:【流量和压力脉动大、噪声大】、【径向液压力不平衡】、【困油现象】、泄漏较大、只能作定量泵。〖单选·判断高频〗
【困油现象】:为保证连续吸压油,齿轮重叠系数ε>1,两对轮齿同时啮合形成闭死容积,其先变小后变大,引起压力骤升和气穴、噪声。消除办法:在两侧盖板(浮动侧板)上开【卸荷槽】。〖单选·判断高频〗
齿轮泵【径向液压力不平衡】(压油腔压力高、吸油腔压力低,合力指向吸油腔、加剧轴和轴承磨损),常用【缩小压油口(使压力油作用齿数减少)】、开压力平衡槽来减小。采用【浮动侧板(轴向间隙自动补偿)】可提高容积效率和压力等级。〖单选·判断高频〗
内啮合齿轮泵(摆线转子泵等)结构更紧凑、流量脉动和噪声较小,但齿形复杂、加工精度要求高。▎三、叶片泵〖单选·判断高频〗
【单作用叶片泵】:转子每转一周,各密封容积【吸油、压油各一次】;定子内表面为圆形、与转子【偏心安装】,改变偏心距即可改变流量,故【可做成变量泵】;因压、吸油腔各占一侧,【径向液压力不平衡】,不宜高压。〖单选·判断高频〗
【双作用叶片泵】:转子每转一周【吸、压油各两次】;定子内表面由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线组成,与转子【同心】,【排量不可调(定量泵)】;由于两个吸油区、两个压油区对称布置,【径向液压力平衡】,流量脉动小、运转平稳、噪声低,应用广泛。〖综合应用难点〗
【限压式变量叶片泵】(综合应用):利用出口压力反馈自动改变定子—转子偏心距。特性曲线分两段:低压段(AB)偏心最大、相当于定量泵、流量最大;当压力升到【限定压力】后偏心自动减小、流量随压力升高而减小(BC段),到极限压力时流量趋零,从而【自动限压、节能、并保压】。适用于组合机床等需要快进—工进—保压的场合。▎四、柱塞泵〖单选·判断高频〗
柱塞泵靠柱塞在缸体柱塞孔内往复运动改变密封容积。分【轴向柱塞泵】(斜盘式/斜轴式)和【径向柱塞泵】。【改变斜盘倾角(或偏心)即可方便地实现变量】。〖单选·判断高频〗
柱塞泵【承压高(可达高压、超高压)、容积效率高、变量方便、寿命长】,但结构复杂、对油液污染敏感、价格高。斜盘式轴向柱塞泵应用最广,高压大功率系统首选。▼三类液压泵性能对比(单选、简答高频)对比项齿轮泵叶片泵柱塞泵压力等级低压中压(双作用可中高压)高压/超高压能否变量一般不能单作用能/双作用不能方便变量流量脉动/噪声大/较大小/低较小抗污染能力强较弱弱(最敏感)自吸能力好一般一般结构/价格简单/低较复杂/中复杂/高〖简答〗
选择液压泵的原则:首先满足系统【压力、流量】要求,再综合考虑工况(负载、转速、功率)、环境与抗污染、噪声、节能变量需求、寿命和成本。一般低压系统选齿轮泵,中压选叶片泵,高压大功率选柱塞泵;需节能或保压变量选限压式变量叶片泵或变量柱塞泵。▎五、液压马达〖单选·判断高频〗
液压马达把液体压力能转为旋转机械能,分【高速小转矩马达】(齿轮式、叶片式、轴向柱塞式,转速高、转矩小)和【低速大转矩马达】(多为径向柱塞式,可直接拖动负载、省去减速箱)。〖计算易考·记公式〗
马达【输出转速】n=q·η_v/V(输入流量越大、排量越小,转速越高);【输出转矩】T=Δp·V·η_m/(2π)(压差越大、排量越大,转矩越大)。〖单选·判断高频〗
液压马达与泵结构相似但工况相反:马达要求能正反转(结构对称)、需设置独立泄油口、初始密封性能要好以保证启动转矩。第4章液压缸(重点·推力速度计算高发章)▎一、液压缸分类及特点〖单选·判断高频〗
液压缸是【直线往复运动(摆动缸为摆动)】的执行元件,把液压能转为直线机械能。按结构分【活塞缸、柱塞缸、增压缸、伸缩(套筒)缸、摆动缸】等;按作用方式分单作用、双作用。▼常用液压缸类型与特点(单选、判断高频)类型主要特点典型应用双杆活塞缸两腔活塞杆径相同、有效作用面积相等,往返【速度相等、推力相等】磨床等需等速往返单杆活塞缸两腔面积不等,往返速度、推力不等;可【差动连接】机床、压机,最常用柱塞缸柱塞与缸筒内壁不接触、缸筒可粗加工;只能单向供压、靠自重/外力回程龙门刨、长行程升降机增压缸大小活塞(柱塞)刚性连接,输出【高压小流量】局部需更高压力处伸缩(套筒)缸多级逐节伸缩,【收缩后长度短、伸出行程长】,由粗到细依次伸出起重机臂、自卸车摆动缸输出小于360°的往复摆动、转矩和角速度回转夹具、翻转机构▎二、单杆活塞缸的速度与推力特性(计算核心)〖计算易考·记公式〗
设无杆腔面积A₁=πD²/4,有杆腔面积A₂=π(D²-d²)/4,进油流量q、压力p:〖计算易考·记公式〗
①无杆腔进油(有杆腔回油):推力F₁=pA₁(最大),速度v₁=q/A₁(最慢)。〖计算易考·记公式〗
②有杆腔进油(无杆腔回油):推力F₂=pA₂(较小),速度v₂=q/A₂(较快)。故同一p、q下【F₁>F₂、v₂>v₁】。〖计算易考·记公式〗
③【差动连接】:两腔同时通入压力油,因A₁>A₂,活塞向有杆腔侧(活塞杆伸出方向)运动。有效作用面积=A₁-A₂=πd²/4(即【活塞杆截面积】):差动推力F₃=p(A₁-A₂)=pπd²/4(推力小),差动速度v₃=q/(A₁-A₂)=4q/(πd²)(速度快)。〖综合应用难点〗
差动连接经典结论(综合/计算):要使【快进速度=快退速度(v₃=v₂)】,须A₁-A₂=A₂,即A₁=2A₂,推得【D=√2·d】。差动连接用不增加泵流量的办法获得快速运动,代价是推力减小,正好符合『空载快进、负载工进』的要求。〖计算易考·记公式〗
【增压缸增压力】:大小活塞刚性连接、受力相等p₁A_大=p₂A_小,故p₂=p₁·(D₁²/D₂²),以低压大活塞驱动小面积柱塞获得高压。〖计算易考·记公式〗
【双杆活塞缸】:A₁=A₂,故v_往=v_返、F_往=F_返;若采用两侧固定的实心双杆缸,运动范围约为活塞有效行程的2倍(占地大),缸筒固定时运动范围约为行程的2倍。▎三、液压缸典型结构及主要零部件〖单选·判断高频〗
典型液压缸由【缸筒(缸体)、缸盖(端盖)、活塞、活塞杆、密封装置、缓冲装置、排气装置】及连接件组成。〖单选·判断高频〗
【缓冲装置】:在活塞接近行程终点时,把回油腔油液经节流小孔(缝隙)挤出形成背压,增大阻力使活塞减速,【防止活塞撞击缸盖】。常见形式:环状间隙式、节流口面积可变式、可调节流式。〖单选·判断高频〗
【排气装置】:液压缸最高处设【排气塞(放气阀)】,系统启动时排出积存在缸内的空气,防止爬行、振动和噪声。〖单选·判断高频〗
活塞杆受轴向压力、长行程时要校核【压杆稳定性】;密封分内密封(活塞与缸筒)与外密封(杆与端盖)。▎四、液压缸的设计与计算(综合应用)〖简答/综合〗
液压缸设计内容和步骤:①明确主机对液压缸的动作要求、进行【负载分析】(工作负载、摩擦负载、惯性负载、背压负载、重力负载);②根据负载和运动要求、参照标准【选定工作压力】;③由F=pA初定【缸径D】,按速比或标准确定【活塞杆径d】并圆整为标准值;④计算各腔流量、壁厚和法兰,校核强度与活塞杆稳定性;⑤设计缓冲、排气、密封和连接结构,绘制工作图。〖综合应用难点〗
设计计算综合应用:已知各阶段负载和速度→选工作压力p→由D=√(4F/(πp))算缸径并取标准系列值→按速比φ=v₂/v₁=A₁/A₂=D²/(D²-d²)求杆径d→由q=v·A算所需流量→据此选泵和阀。注意计算压力要计入回油背压和管路损失。⚠易混辨析:易混判断:①差动连接时有效作用面积是活塞杆面积(A₁-A₂),不是无杆腔面积;②柱塞缸缸筒内壁因不与柱塞接触【可不需要精加工】,只需精加工柱塞;③伸缩缸伸出顺序是【先大后小(面积大的先动)】、缩回相反。第5章液压阀(重点章·元件原理与中位机能高频)▎一、概述:阀的功用、分类与基本要求〖单选·判断高频〗
液压阀用来控制和调节液流的【方向、压力、流量】,从而控制执行元件的启动停止/换向、力(矩)、速度。按功能分【方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀】三大类;按操纵分手动、机动、电磁、液动、电液动;按连接方式分管式、板式、【插装式、叠加式】。〖简答〗
对液压阀的基本要求:①动作灵敏、工作可靠、冲击振动小;②油液通过时【压力损失小】、密封好(关闭时泄漏小);③被控参数稳定、抗干扰;④结构紧凑、通用性好、安装维护方便、成本低。〖单选·判断高频〗
所有液压阀的基本结构都包括【阀芯(滑阀/锥阀/球阀)、阀体、驱使阀芯动作的零件(弹簧/电磁铁)】三部分;阀口大小、进出口压差与通过流量之间的关系即阀的流量特性。▎二、方向控制阀〖单选·判断高频〗
【单向阀】控制液流单方向通过、反向截止。普通单向阀要求正向开启压力小、反向密封严;【液控单向阀】在控制口K通入压力油时可顶开阀芯、允许反向流动,常用于【保压、锁紧】回路。〖单选·判断高频〗
【换向阀】利用阀芯相对阀体移动改变各油口连通关系。命名=【工作位置数(位)+主油口数(通)】,如二位二通、二位三通、三位四通、三位五通。阀芯在中间位置(零位)时各油口的连通方式称【中位机能(滑阀机能)】。▼三位换向阀常用中位机能及特点(单选/综合必考)机能中位连通情况主要特点与用途O型P、A、B、T四口全部封闭执行元件【锁紧】、泵不卸荷;缸静止不窜动H型P、A、B、T四口互通泵【卸荷】、执行元件两腔通油箱而【浮动】,可手动调整M型P与T通、A与B封闭泵【卸荷】、执行元件【锁紧】,节能常用P型P、A、B互通,T封闭可实现单杆缸【差动连接】(快速趋近)Y型A、B、T互通,P封闭泵保压、执行元件两腔卸荷(浮动)X型四口半通(节流连通)各口均带一定压力,缓慢卸荷〖单选·判断高频〗
换向阀操纵方式:【电磁换向阀】(交流电磁铁动作快、冲击大;直流电磁铁平稳可靠、寿命长)、【液动换向阀】(靠控制油压、用于大流量)、【电液换向阀】(电磁阀作先导控制液动主阀,用于大流量且换向平稳)、机动(行程)阀、手动阀。⚠易混辨析:电磁铁本身推力有限,故大流量系统不直接用电磁阀,而用『小电磁阀(先导)+大液动阀(主阀)』组成的【电液换向阀】。▎三、压力控制阀(共同原理:液压力与弹簧力相平衡)〖单选·判断高频〗
压力阀的共同工作原理:作用在阀芯上的【液压力与弹簧力相平衡】,阀芯移动调节阀口开度,从而控制系统压力。包括【溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器】。▼溢流阀、减压阀、顺序阀对比(简答/单选高频,务必区分)对比项溢流阀减压阀顺序阀控制对象控制【进口】压力(阀前)稳定【出口】压力(阀后)控制油路通断以实现顺序动作阀口常态常态下阀口【常开】(定量泵系统)常态阀口【常开(全开)】常态阀口【常闭】泄油方式出口接油箱、内泄泄油口【单独接油箱(外泄)】分内泄/外泄出口压力出口接油箱≈0出口为调定的较低二次压力出口接下一执行元件主要用途定压溢流、安全保护、卸荷、远程调压给分支回路提供稳定低压控制两缸先后顺序动作〖单选·判断高频〗
【溢流阀】分【直动式】(结构简单、反应快但弹簧硬、调压偏差大,用于低压或作安全阀)和【先导式】(先导阀调定压力、主阀弹簧很软,【稳压精度高、压力波动小】,用于中高压)。先导式溢流阀有【远程控制口K】:接通油箱可使泵【卸荷】,接远程调压阀可【远程/多级调压】。〖单选·判断高频〗
溢流阀两种用法:定量泵节流调速系统中【常开、稳压溢流】;变量泵系统中【常闭、只在过载时打开作安全阀】。〖单选·判断高频〗
【减压阀】是【出口压力控制】,使出口获得低于进口且稳定的二次压力;当出口压力达到调定值时阀口关小、起减压稳压作用;因出口有压力、其弹簧腔泄油必须【单独引回油箱(外泄式)】。〖单选·判断高频〗
【顺序阀】利用油路压力控制执行元件【先后顺序动作】,按控制压力来源分【内控(自控)、外控】,按泄油分内泄、外泄;外控顺序阀当卸荷阀用时称【卸荷阀】。〖单选·判断高频〗
【压力继电器】是将【压力信号转换为电信号】的元件:当油压达到调定值时触动微动开关发出电信号,控制电磁铁、继电器,实现顺序动作、安全保护或自动卸荷。▎四、流量控制阀〖单选·判断高频〗
流量阀靠改变【节流口通流面积(或流道长度)】来调节流量,从而控制执行元件速度。包括【节流阀、调速阀、溢流节流阀、分流集流阀】。〖计算易考·记公式〗
【节流阀流量特性】q=K·A(x)·Δp^m。薄壁小孔m=0.5、细长孔m=1;可见流量随节流面积A增大、随阀前后压差Δp增大而增大。〖单选·判断高频〗
节流口常见形式:针阀式、偏心槽式、【轴向三角槽式(应用最广)】、周向缝隙式。为使流量稳定,节流口多采用【薄壁小孔形式】(对温度不敏感、不易堵塞)。〖简答高频〗
影响节流阀流量稳定的三因素:①【节流阀前后压差Δp】(负载变化使Δp变化、流量随之变化,是速度不稳的主因);②【油温(黏度)】(细长孔受影响大、薄壁孔几乎不受影响);③【节流口堵塞】(小流量时易堵造成爬行,薄壁孔抗堵塞好)。〖单选·判断高频〗
【调速阀】=【定差减压阀+节流阀串联】。定差减压阀能自动补偿负载变化、使【节流阀前后压差基本恒定】,因而通过调速阀的流量基本不随负载变化,【速度刚度大、运动速度稳定】,但比节流阀多一层压降、发热略增。〖单选·判断高频〗
【溢流节流阀(旁通式调速阀)】=差压式溢流阀与节流阀并联,泵出口压力随负载而变、功率利用较合理、发热小,但它只能装在进油路,低速稳定性不如调速阀。▎五、二通盖板式插装阀与其他安装形式〖单选·判断高频〗
【二通盖板式插装阀(逻辑阀)】由【插装单元(阀芯、阀套、弹簧)+盖板+先导控制阀】组成。单个插装单元相当于一个【液控单向阀】,通过不同盖板和先导阀可分别实现【方向、压力、流量】控制。〖单选·判断高频〗
插装阀优点:【通流能力大(适用于大流量、高压系统)】、结构紧凑、动作快、密封好、一阀多用、便于集成;在重型机械、冶金、压力机中广泛应用。〖单选·判断高频〗
【叠加阀】阀体本身即是连接块,同通径的阀按一定顺序叠装在底板与换向阀之间、用螺栓紧固,【省去了阀间连接管路】,结构紧凑、泄漏少、装配方便。另有【螺纹式插装阀】直接拧入油路块。⚠易混辨析:易混判断:①减压阀控制出口压力、阀口常开、外泄;溢流阀控制进口压力——三者区别是必考点。②调速阀能稳速是因为定差减压阀使节流口压差恒定,而不是因为节流口本身不变。③插装阀单个单元相当于液控单向阀。第6章液压辅助元件▎一、蓄能器〖单选·判断高频〗
【蓄能器】是储存和释放液体压力能的元件。功用:①作【辅助动力源/应急动力源】(短时大流量、停电保压);②【保压补漏】;③【吸收压力脉动、缓和液压冲击】;④补偿热膨胀、改善频率响应。〖单选·判断高频〗
分类:【重锤式、弹簧式、充气式】;充气式又分气瓶式(直接接触)、活塞式、【气囊(皮囊)式——应用最广】。气囊内充【惰性气体(氮气)】。〖单选·判断高频〗
蓄能器使用要点:气囊式应【垂直安装、油口向下】;与液压泵之间应装【单向阀】(防停泵时压力油倒流);与系统之间装【截止阀】(检修用);属压力容器,要注意安全。▎二、过滤器(滤油器)〖单选·判断高频〗
过滤器功用是滤除油中杂质、保持油液清洁、保护元件。按滤芯分【网式、线隙式、纸芯式、烧结式、磁性】;过滤精度分粗、普通、精、特精。〖单选·判断高频〗
过滤器的安装位置:①泵【吸油管路上】——多用网式粗滤(阻力必须小、防吸空,且网面通流能力应大于泵流量2倍);②泵【压油管路上】——用精滤、带【堵塞发信/旁通安全阀】;③【回油管路上】——低压精滤;④独立过滤回路;⑤重要元件(伺服阀)前单独精滤。▎三、油箱与热交换器〖单选·判断高频〗
【油箱】功用:【储油、散热(冷却)、分离混入空气、沉淀杂质】,有时兼作元件安装台架。〖单选·判断高频〗
油箱结构要点:内设【隔板】把吸、回油区分开,使油液绕流以利散热、析气和沉淀;【吸油管与回油管应尽量远离、管口插入最低液面以下防卷气、管端切成45°】;设空气滤清器(注油口)、液位计、油温计、放油塞、清洗窗口;箱底倾斜并设放油口。〖计算易考·记公式〗
油箱有效容积V按泵流量经验选取:低压系统V=(2~4)q_p,中压(5~7)q_p,高压/连续工作(6~12)q_p(高压长期工作可取10倍以上),功率大、散热差取大值。〖单选·判断高频〗
【热交换器】用于强制控温:【冷却器】(水冷板式/蛇形管式、风冷式,装在回油路或溢流阀溢流管路)和【加热器】(电加热器,水平安装、发热部分必须浸没油中)。▎四、管件、常用仪表与密封装置〖单选·判断高频〗
管件分【硬管】(无缝钢管、铜管,用于固定连接)和【软管】(高压橡胶软管、尼龙管,用于有相对运动处、能吸振);管接头有焊接式、卡套式、扩口式、快换接头、法兰连接。〖单选·判断高频〗
【压力表】用于显示系统压力,常配压力表开关(保护、延长寿命、一表多用)和阻尼(防指针摆动);所选量程应为系统稳定工作压力的【1.5~2倍】。〖单选·判断高频〗
【密封装置】分【间隙密封】(靠微小配合间隙、结构简单但有泄漏,用于高速低压)和【接触密封(密封圈)】。常用密封圈:【O形圈】(结构简单、可双向密封、应用最广)、【Y形/Yx形】(唇边开口对向压力侧、压力越高贴得越紧)、V形(多圈叠用、高压、可调压紧)、组合密封及防尘圈(装在端盖外侧防尘)。⚠易混辨析:易混:蓄能器与泵之间装『单向阀』、与系统之间装『截止阀』;吸油过滤器阻力要小、压油过滤器要带旁通/发信;O形圈可双向密封而Y形圈靠唇边、有方向性。第7章液压基本回路(全课程最重点·综合应用集中章)基本回路是由若干液压元件组成、能完成某一特定功能的典型油路单元,分【压力控制、速度控制、方向控制、多执行元件控制】四大类。读任何复杂系统都是把它拆成这些基本回路,务必做到『见回路识功能、会分析油路』。▎一、压力控制回路〖单选·判断高频〗
【调压回路】:定量泵系统用【溢流阀】调定并稳定系统压力;变量泵系统用安全阀限压。【多级调压】利用先导式溢流阀远程控制口K,经换向阀切换接不同调定值的远程调压阀,得到两级或多级压力。〖综合应用难点〗
【多级调压回路】(综合应用):主溢流阀先导级的远程口K接一个二位换向阀,阀后并接两个调定压力不同的远程调压阀;换向阀换位即改变K口所接调压阀,从而使系统获得高、低两级压力;主溢流阀自身调定值必须高于各远程调压阀。〖单选·判断高频〗
【减压回路】用【减压阀串联】在需要较低且稳定压力的支路上(如夹紧、润滑、控制油路),使支路压力不受主油路波动影响;常在减压阀后加单向阀保压。〖单选·判断高频〗
【卸荷回路】目的是在执行元件不工作时让泵在【近于零压】下运转、减少功耗发热。方法:①用【M型或H型中位机能】的三位换向阀中位卸荷(最简单);②用溢流阀【远程口K】接油箱卸荷;③用【二位二通阀旁路】卸荷;④变量泵自身排量归零卸荷。〖单选·判断高频〗
【保压回路】使执行元件在停止进油时仍维持压力:用【蓄能器保压】(泵可卸荷、蓄能器补漏)、【液控单向阀保压】、补油泵保压。〖单选·判断高频〗
【增压回路】用【增压缸】在不提高泵压力的情况下使局部支路获得更高压力;【平衡回路】在立式液压缸回油路上设【单向顺序阀(平衡阀)或液控单向阀】产生背压,【防止垂直运动部件因自重下落】。▎二、速度控制回路(难点核心)〖单选·判断高频〗
调速回路三大类:【节流调速、容积调速、容积节流调速】。▼三种节流调速回路比较(综合应用必考)对比项进油节流调速回油节流调速旁路节流调速节流阀位置执行元件【进油】路执行元件【回油】路与执行元件【并联】(旁路)溢流阀状态常开、定压溢流常开、定压溢流常闭、作安全阀运动平稳性较差,需回油设背压阀【回油有背压、平稳性好】,可承受负值负载差、速度刚度最软启动/停车易前冲停车后腔易进气、再启动有冲击—效率/发热效率低、发热大效率低、发热大效率较高、发热小适用负载变化不大、功率小要求平稳的中小功率功率较大、对平稳要求不高〖综合应用难点〗
【进油节流调速速度-负载特性】(综合/计算):节流阀过流q₁=KAΔp^m,缸力平衡p₁A₁=F+p₂A₂,泵压p_p由溢流阀恒定,故节流阀压差Δp=p_p-p₁随负载F增大而减小、流量减小、速度下降,特性曲线『软』。负载增大到使Δp→0时速度为零(最大承载)。以调速阀替代节流阀可使速度基本不随负载变化。〖单选·判断高频〗
【容积调速】靠改变变量泵排量或变量马达排量调速,【没有溢流和节流损失、效率高、发热小】,用于大功率。三种形式:①变量泵—定量马达:【恒转矩调速】(马达输出转矩恒定、调速范围大);②定量泵—变量马达:【恒功率调速】;③变量泵—变量马达:调速范围最大。〖单选·判断高频〗
【容积节流调速(联合调速)】:变量泵供油、用【调速阀】调节进入缸的流量并使泵自动与所需流量匹配,【无溢流损失、效率较高且速度稳定】,是性能较好的中小功率调速方案。〖单选·判断高频〗
【快速运动回路】方法:①液压缸【差动连接】;②【双泵供油】(大、小泵合流快进,工进时大泵卸荷、仅小泵供油);③【蓄能器】辅助供油;④采用增速缸;⑤利用自重充液(充液阀)。〖综合应用难点〗
【速度换接回路】(综合应用):①快进转工进——用【行程阀】换接比用电磁阀【平稳、冲击小、位置准确】;②两种慢速换接——两个调速阀【串联】时二次节流、速度由通流能力小者决定、可得更慢速度;【并联】时经换向阀二选一、两速互不影响;③工进转快退。要能画出并分析油路。▎三、方向控制回路〖单选·判断高频〗
【换向回路】主要用各种换向阀实现执行元件启动、停止、换向;连续往复运动可用机控(行程)阀自动换向。〖单选·判断高频〗
【锁紧回路】使执行元件在任意位置停止并防止窜动。用【液控单向阀(双向液压锁)】锁紧【精度最高、停留时间长】;用O型或M型中位机能锁紧时因滑阀有间隙泄漏、锁紧精度较低。〖单选·判断高频〗
【制动回路】使运动中的执行元件迅速减速停止,有换向阀制动、制动阀(缓冲)制动等方式。▎四、多执行元件控制回路〖单选·判断高频〗
【顺序动作回路】保证多个缸按预定次序动作:①【行程控制】(行程阀/行程开关,【动作可靠、应用最广】);②【压力控制】(顺序阀,前一动作压力升高后触发下一动作);③【时间控制】(延时阀,精度较低)。〖单选·判断高频〗
【同步回路】使两个或多个执行元件克服负载、泄漏、制造误差而保持位移/速度相同:机械刚性同步(简单可靠、精度有限)、【分流集流阀(同步阀)】同步、串联缸同步、采用伺服/比例闭环同步(精度最高)。〖单选·判断高频〗
【互不干扰回路】防止多个执行元件同时动作时因压力、流量相互影响(如快进缸牵动工进缸):可各缸用独立泵、或工进缸用调速阀+单向阀锁住压力、用蓄能器保压补油。〖单选·判断高频〗
【多路换向阀控制回路】是集中控制多个执行元件的手动换向阀组,连接方式有【并联、串联、串并联】:并联可复合动作但负载小者先动;串联可同时动作且压力叠加;串并联同一时间只能一个执行元件动作(互锁)。⚠易混辨析:易混辨析:①M型中位既卸荷又锁紧、H型卸荷但缸浮动;②进油/回油节流都靠溢流阀常开定压、旁路节流时溢流阀是常闭安全阀;③变量泵-定量马达是恒转矩、定量泵-变量马达是恒功率;④顺序动作以行程控制最可靠。第8章典型液压系统(综合应用·读图能力)▎一、分析液压系统的步骤和方法(综合应用通用方法)〖综合应用必背方法〗
读懂液压系统原理图的步骤:①了解设备工艺对动作的要求(动作循环);②逐个识别各元件名称、规格和职能符号;③以【执行元件为中心】,按每个工况(动作)分别分析其【进油路、回油路(控制油路)】,弄清油液走向;④编制【电磁铁(含行程阀)动作顺序表】(得电『+』、失电『-』);⑤归纳系统包含哪些【基本回路】;⑥总结系统特点(调速方式、换接方式、卸荷保压、节能等)。〖单选·判断高频〗
电磁铁动作顺序表是读图的核心工具:行=各工况(快进、工进、快退、停止等),列=各电磁铁/行程阀,逐格填+/-,能清晰反映每个动作由哪个元件得电实现。▎二、压力机液压系统(如YA32型)〖单选·判断高频〗
压力机靠液压产生很大压制力,属【高压、大流量】系统。典型动作循环:【快速下行→慢速加压(工作行程)→保压延时→卸压回程→(顶出缸)顶出与退回→原位停止】。〖单选·判断高频〗
关键特点:①利用【充液阀(液控单向阀)和顶部充液罐(充液油箱)】在滑块快速下行时【自重充液(负压吸油补油)】,解决大缸快进所需大流量;②加压后【保压】由蓄能器/液控单向阀实现、泵可卸荷;③回程前必须先【卸压(释压)】再换向,防止冲击;④采用【多级调压】满足不同工序压力;⑤高低压泵配合、空程快、压制慢。▎三、注塑机液压系统〖单选·判断高频〗
注塑机动作程序多、顺序严格:【合模(先慢后快再慢、锁紧)→注射座整体前移→注射→保压→冷却同时螺杆预塑(储料)→防流涎→注射座后退→开模→顶出制品→顶出退回】。〖单选·判断高频〗
系统特点:①多个执行元件严格【顺序动作】;②需要【多级压力、多级速度】(合模力大、注射压力高而各动作速度不同),常用比例压力/流量阀或多套调压调速回路;③保压时间长、需保压与卸荷;④动作之间有安全联锁(安全门)。▎四、挖掘机液压系统〖单选·判断高频〗
挖掘机有动臂、斗杆、铲斗、回转、行走等多个执行元件,需频繁【复合动作】。特点:①用【多路换向阀】集中操纵,支持并/串联复合动作;②常采用【双泵(多泵)合流】提高快动作速度、不动作时卸荷节能;③设【限速/平衡阀】防止动臂自重下落、回转制动缓冲;④普遍采用【负载敏感、先导操纵】以减轻操作强度、实现节能。〖单选·判断高频〗
组合机床动力滑台系统是教学最常考的典型回路:可实现『快进(差动连接)→一次工作进给→二次工作进给(两调速阀串/并联换接)→死挡铁停留(压力升高、压力继电器发信)→快退→原位停止』,是第7章基本回路的综合集成。⚠易混辨析:综合题答题套路:先列电磁铁动作顺序表,再按工况写油液走向(泵→换向阀→缸的哪一腔,另一腔→阀→油箱),最后点出基本回路(差动连接、调速阀调速、行程阀速度换接、M型卸荷、液控单向阀锁紧等)。第9章液压传动系统的设计计算(综合应用)▎一、液压系统设计的步骤〖简答/综合〗
液压系统设计计算的一般步骤:①明确设计要求、进行【工况分析】(负载分析和运动分析,绘制负载循环图F-t和速度循环图v-t);②确定液压系统主要参数(选定执行元件【工作压力】,计算执行元件结构参数和流量,绘制工况图p-t、q-t、P-t);③【拟定液压系统原理图】(选择并组合基本回路);④计算并选择液压元件(泵、电机、阀、辅件);⑤【验算系统性能】(压力损失、发热与温升、效率、动态性能);⑥绘制工作图、编制技术文件。▎二、工况分析与主要参数确定〖单选·判断高频〗
液压缸承受的负载包括:【工作负载(切削力/重力等)、摩擦负载(静摩擦、动摩擦)、惯性负载(启动制动)、背压负载、密封摩擦负载】。启动阶段克服静摩擦和惯性,匀速阶段克服工作负载与动摩擦。〖单选·判断高频〗
执行元件【工作压力按负载大小和设备类型选取】:负载小、精密机床选低压(≤2.5MPa),一般机床中压,工程机械、压力机选高压。压力选得过低则元件尺寸大、不经济;过高则对元件精度密封要求高。〖计算易考·记公式〗
液压缸主要参数:由F=pA定有效面积和缸径D;所需流量q=v·A;液压泵工作压力p_p≥执行元件最高工作压力p_max+进油路总压力损失ΣΔp(进油路)。〖计算易考·记公式〗
【液压泵流量】q_p≥K·(Σq)_max,K为系统泄漏系数(一般1.1~1.3),(Σq)_max为同时动作的各执行元件所需流量之和的最大值(含节流/溢流损失和动作需要)。〖计算易考·记公式〗
【驱动电机功率】:工作过程中功率基本恒定时P_电=p_p·q_p/η_p(η_p为泵总效率);若循环中压力、流量变化大,则按各工况功率求【等效(均方根)功率】P_e=√(ΣP_i²t_i/Σt_i),再乘1.1~1.25余量选标准电机。〖单选·判断高频〗
油箱容积、冷却器散热面积按系统总效率和发热功率验算:系统总效率η=执行元件输出功率/电机输入功率,损失功率全部转化为热量,必要时加冷却器使温升不超过允许值(一般油温30~55℃为宜、不超65℃)。第10章气压传动概述▎一、气压传动系统的工作原理与组成〖单选·判断高频〗
气压传动以【压缩空气】为工作介质传递动力和信号,同样经历两次能量转换:空压机把【机械能→压缩空气的压力能】,气缸/气马达再把【压力能→机械能】。〖单选·判断高频〗
气压传动系统四大组成:【气源装置】(空气压缩机及气源净化处理装置)、【气动执行元件】(气缸、气马达)、【气动控制元件】(压力/流量/方向阀及逻辑元件)、【气动辅助元件】(过滤器、油雾器、消声器、管道等)。〖单选·判断高频〗
【气动三大件(三联件FRL)】:【分水滤气器→减压阀→油雾器】,依次串联安装在气源入口,顺序不可颠倒:先过滤除水、再减压稳压、最后油雾润滑。▎二、气压传动的优缺点(判断、简答高频)〖简答高频〗
气压传动优点:①空气【取之不尽、用之不竭】,排气直接排入大气、【无需回气管路和介质费用】;②空气黏度小、流动阻力小、压力损失小,便于【集中供气和远距离输送】;③【清洁、不污染环境】,泄漏不影响环境,可在高温、振动、腐蚀、易燃易爆等恶劣环境工作;④气动动作迅速、反应快、维护简单;⑤压缩空气可储存(储气罐)、能实现【过载自动保护】;⑥工作压力较低、元件结构简单成本低。〖简答高频〗
气压传动缺点:①空气【具有可压缩性】,气缸【运动速度稳定性差、定位精度低】,不能实现精确的定比传动;②工作压力低(一般0.4~0.8MPa)、【输出力(矩)较小】;③压缩空气需净化处理(除水、除油、除尘),否则元件易损坏;④排气有【噪声】(需消声器);⑤气信号传递速度限于声速、不宜用于复杂的高速信号传递回路;⑥需油雾润滑、润滑管理较麻烦。〖单选·判断高频〗
气压传动技术发展与应用:向【无油润滑、小型集成化、低功耗、机电一体化(电-气比例/伺服)、智能化】方向发展;广泛用于自动化生产线、气动机械手、夹紧、包装、气动工具、车门开关等。⚠易混辨析:易混对比:液压靠油液(基本不可压缩、输出力大、速度稳、需回油);气动靠压缩空气(可压缩、输出力小、速度易波动、排气入大气、清洁防爆)。三联件顺序:滤气器→减压阀→油雾器。第11章气动元件▎一、气源装置及气动辅件〖单选·判断高频〗
【空气压缩机(空压机)】是产生压缩空气的动力装置,按工作原理分【容积式】(活塞式、螺杆式、叶片式,靠缩小气体容积升压,应用最多)和【速度式】(离心式、轴流式)。〖单选·判断高频〗
气源净化与辅助装置流程:空压机→【后冷却器】(降温析水)→【油水分离器】(除冷凝水和油)→【储气罐】(稳压、储存压缩空气、进一步分离水油并冷却)→【干燥器】(吸附式/冷冻式,去除水分、获得干燥空气)→【分水滤气器】(再次过滤除水)。〖单选·判断高频〗
【储气罐】作用:储存一定量压缩空气、【减小气源输出压力脉动、稳压】,应对短时大流量用气,并进一步分离空气中的水和油。〖单选·判断高频〗
气动辅件:【油雾器】是特殊的注油装置,把润滑油雾化后随压缩空气送入需润滑的气动元件;【消声器】装在阀排气口降低排气噪声(吸收型、膨胀干涉型);【转换器】实现气-电、电-气信号转换;还有管道、管接头和气源处理件。▎二、气动执行元件〖单选·判断高频〗
【气缸】输出直线往复运动。按作用方式分【单作用气缸】(只一侧供气、靠弹簧或外力复位,耗气少但行程和推力受限)和【双作用气缸】(两侧分别供气、双向都由气压驱动,应用最广);按结构分活塞式、薄膜式、伸缩式、摆动式,以及无杆气缸、冲击气缸、气液增压缸等。〖单选·判断高频〗
【气马达】输出旋转运动,有叶片式、活塞式、齿轮式。特点:可正反转、能【过载停转而不损坏(软特性)】、有自制动、防爆、适应潮湿高温、启动转矩较大,但转速稳定性差、耗气大、噪声大。▎三、气动控制元件〖单选·判断高频〗
【压力控制阀】:①【减压阀(调压阀)】——气动系统必备,把较高且波动的气源压力【降低并稳定】为所需工作压力;②【安全阀(溢流阀)】——超压时自动排气、限压保护;③【顺序阀】——达到调定压力才接通、控制顺序动作。〖单选·判断高频〗
【流量控制阀】通过改变节流面积调节气缸速度,包括节流阀、【排气节流阀】(直接装在换向阀排气口,结构紧凑、最常用)、单向节流阀。气动速度控制分【进气节流和排气节流】:【排气节流背压大、运动较平稳,气动中多采用排气节流】。〖单选·判断高频〗
【方向控制阀】按控制方式分电磁控制、气压控制、机械控制、人力控制;电磁阀分直动式和先导式。换向阀按『位』『通』命名(双作用缸常用二位五通或三位五通,单作用缸用二位三通)。▼气动特殊方向阀(单选高频)元件逻辑功能作用梭阀【或门】:两个输入任一有气即输出两个信号择一控制同一动作双压阀(与门)【与门】:两个输入同时有气才有输出双手操作安全、两信号齐备才动作快速排气阀气缸排气就近直接排出、不经长管路【加快气缸运动速度、缩短动作时间】⚠易混辨析:易混:气动减压阀用于二次调压稳压、是必备件;气动多用『排气节流』稳速(液压进/回油节流另有比较);梭阀=或门、双压阀=与门;快排阀为就近排气提速。第12章气动回路及系统设计(综合应用)▎一、气动基本回路和常用回路〖单选·判断高频〗
【压力控制回路】:一次压力控制——用【安全阀/压力开关】控制储气罐压力、进而控制空压机启停;二次压力控制——用【减压阀】把气源压力稳定为各支路所需工作压力。〖单选·判断高频〗
【速度控制回路】:进气节流、【排气节流(运动平稳、最常用)】;用【快速排气阀】实现快速运动;用节流阀实现速度换接;对平稳性要求很高时用【气液阻尼缸(气液转换)】克服空气可压缩造成的爬行。〖单选·判断高频〗
【方向控制回路】:单作用气缸用【二位三通阀】换向;双作用气缸用【二位五通(单/双线圈)或三位五通阀】换向;三位五通中位有中封、中泄、中压等机能;缓冲回路用节流或缓冲器减小端点冲击。〖单选·判断高频〗
【安全保护与其他回路】:过载保护回路、【双手操作安全回路】(必须双手同时按按钮才动作,防伤手,用双压阀实现)、互锁回路;【延时回路】用『气容+节流阀』充气延时实现;计数回路、往复动作回路。〖单选·判断高频〗
【顺序动作回路】:多个气缸按规定程序动作,常用【行程程序控制】,由行程阀(机控阀)发信触发下一步动作;设计时用信号-动作状态图或卡诺图法判别并【排除障碍信号(障碍段)】,保证程序唯一、不产生误动作。〖单选·判断高频〗
【往复动作回路】:单往复(撞块碰行程阀后自动返回一次)和连续往复(两个行程阀互相发信、自动循环);【同步回路】使两缸同步(机械连接、气液联动、节流微调)。▎二、气动控制回路设计及应用实例〖简答/综合〗
气动系统设计步骤:①明确执行机构数量、动作形式和动作程序(节拍);②绘制动作程序图、列出各行程阀/传感器信号状态,判别并消除障碍信号;③选择基本回路、组合成气动系统原理图;④计算执行元件(气缸内径、耗气量)和【空压机供气量】,选择阀和辅件;⑤选择管径、布置管路并校核。〖计算易考·记公式〗
【空压机供气能力】:q_空≥K₁·K₂·q_平均。q_平均为系统各缸一个循环的平均耗气量,K₁为利用(备用)系数(约1.2~1.5)、K₂为泄漏系数;同时要考虑管路容积和短时峰值用气,据此选空压机排量和储气罐容积。〖综合应用难点〗
典型应用——气动机械手:由升降、伸缩、回转、夹紧等多个气缸组成,按『伸出→下降→夹紧→上升→回转→下降→松开→退回』程序动作,用行程阀(或磁性开关)实现行程程序控制、用双手操作回路保证安全、用排气节流调节各动作速度,是顺序动作回路的综合应用。〖综合应用难点〗
气液联动(综合应用):用压缩空气作动力、以液体作传力稳速介质,如【气液增压缸】用较低气压获得高压、【气液阻尼缸】实现平稳进给和稳速,兼顾气动清洁安全与液压平稳大出力的优点。⚠易混辨析:全课程收尾:液压与气动原理相通(压力取决于负载、速度取决于流量、功率=pq),区别在介质可压缩性、压力等级和排气方式;综合应用题务必先识元件、再分工况走油路/气路、列表、归纳回路。附录一全课程核心计算公式总表(计算题直接套用)计算题主要集中在【压力与帕斯卡、连续性与伯努利、孔口缝隙流量、泵与马达参数、液压缸速度推力、节流调速、系统设计选泵选电机】七类,下表公式必须会背、会代入、会统一单位。▼流体力学基础公式公式名称表达式符号说明与要点静压力基本方程p=p₀+ρgh深度h处压力=液面压力+液柱压力帕斯卡原理F₂=F₁·A₂/A₁密闭液体压力等值传递、面积放大推力表压/真空度表压=绝压-大气压;真空度=大气压-绝压注意基准不同连续性方程v₁A₁=v₂A₂=q断面越大流速越小伯努利方程z+p/(ρg)+αv²/(2g)=常数(+h_w)位能+压力能+动能守恒雷诺数Re=vd/ν圆管Re<2320层流沿程压力损失Δp_λ=λ(l/d)ρv²/2与管长成正比局部压力损失Δp_ζ=ζρv²/2阀口弯头处薄壁小孔流量q=C_dA√(2Δp/ρ)与黏度无关、抗温变平行缝隙流量q=bh³Δp/(12μl)与缝隙h三次方成正比▼泵、马达、缸核心公式项目公式说明泵理论流量q_t=Vn排量×转速泵实际流量q=Vnη_v扣泄漏泵输出液压功率P_out=pqPa×m³/s=W泵输入(电机)功率P_i=pq/ηη=η_vη_m马达输出转速n=qη_v/V流量大/排量小则快马达输出转矩T=ΔpVη_m/(2π)压差大/排量大则转矩大无杆腔进油F₁=pA₁,v₁=q/A₁A₁=πD²/4,力最大速最慢有杆腔进油F₂=pA₂,v₂=q/A₂A₂=π(D²-d²)/4差动连接F₃=p(A₁-A₂)=pπd²/4;v₃=4q/(πd²)有效面积=活塞杆面积快进=快退条件A₁-A₂=A₂⇒D=√2d差动经典结论增压缸p₂=p₁D₁²/D₂²低压换高压节流阀流量q=KA(x)Δp^m薄壁孔m=0.5、细长孔m=1选泵压力p_p≥p_max+ΣΔp最高工作压力+进油路损失选泵流量q_p≥KΣq_max泄漏系数K=1.1~1.3〖计算易考·记公式〗
单位换算提醒(计算最易错):1MPa=10^6Pa=10bar;1L/min=10⁻³/60m³/s;1mL/r=10⁻⁶m³/r;功率工程式P(kW)=p(MPa)·q(L/min)/60。计算前务必把压力、流量统一成国际单位再代入。〖计算易考·记公式〗
典型计算示范(泵功率):p=5MPa,V=10mL/r,n=1200r/min,η_v=0.9,η=η_vη_m=0.9×0.95=0.855。实际流量q=Vnη_v=10×1200×0.9=108
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