《液压与气压传动技术》根据教育部新的专业与课程改革要求，按照“少而精、理论联系实际、学以致用”的原则，在传统教学基础上，进行课程改革和内容优化编写而成。全书共两大部分：液压传动和气压传动。内容包括液压与气压传动元件的结构、工作原理及应用，液压与气压传动基本回路和典型系统的组成与分析，液压与气压传动设备的使用和维护、常见故障及消除方法等。每一章后有适量的思考练习题，以便于巩固和强化所学知识。
本书配有免费的电子教学课件、练习题参考答案（或提示）。
《液压与气压传动技术》可作为高等院校机械类、机电类及近机械类等众多专业的教材，也可作为职业院校、成人教育、自学考试及培训班的教材，还可作为机电行业工程技术人员的参考书。
李博洋，青岛远洋船员职业学院，系主任，副教授，从1999年起，在青岛远洋船员职业学院从事教学工作，讲授《液压与气压传动》、《机械原理简明教程》《机械基础》等课程，参编多种机械专业的基础课教材。
上篇液压传动
第1章液压传动概述2
1.1液压传动的概念2
1.1.1液压传动的应用领域2
1.1.2液压传动的研究内容3
1.1.3液压传动技术的发展简况3
1.2液压传动的工作原理与系统组成4
1.2.1液压传动的工作原理4
1.2.2液压系统的主要组成4
1.2.3液压传动系统的图示方法5
1.3液压传动的特点5
1.3.1优点5
1.3.2缺点6
本章小结 6
思考与练习题6
第2章液压流体力学基础7
2.1液压油的物理性质7
2.1.1液体的密度7
2.1.2液体的可压缩性7
2.1.3液体的黏性8
2.1.4液压油的品种和选用9
2.1.5液压油的污染及控制13
*2.1.6液压油液的换油周期及几种常用换油方法14
2.2流体静力学基础15
2.2.1液体静压力及特征15
2.2.2静力学基本方程15
2.2.3帕斯卡原理17
2.2.4液体作用于固体表面上的力17
2.3流体动力学基础18
2.3.1流动液体的基本概念18
2.3.2流量连续性方程21
2.3.3流动液体的能量守恒原理21
*2.3.4流动液体的动量守恒原理22
2.4管路内压力损失计算23
2.4.1液体流动时的压力损失23
2.4.2液体流经小孔的流量27
2.5液压冲击和气穴现象29
2.5.1液压冲击29
2.5.2气穴现象31
本章小结 33
思考与练习题33
第3章液压动力元件35
3.1液压泵的基本常识35
3.1.1液压泵的工作原理及特点35
3.1.2液压泵的分类36
3.1.3液压泵的性能参数36
3.2结构简单的齿轮泵37
3.2.1齿轮泵的分类37
3.2.2使用和安装齿轮泵时的注意事项40
3.2.3齿轮泵的常见故障、原因及解决办法40
3.3运转平稳的叶片泵41
3.3.1叶片泵的分类41
3.3.2使用叶片泵的注意事项45
3.3.3叶片泵的常见故障、原因及解决办法45
3.3.4叶片泵的优缺点及使用45
3.4压力最高的柱塞泵46
3.4.1径向柱塞泵46
3.4.2轴向柱塞泵47
3.4.3柱塞泵的优缺点及使用49
3.4.4柱塞泵的常见故障、原因及解决办法50
*3.5螺杆泵50
3.6液压泵51
3.6.1液压泵的安装注意事项51
3.6.2液压泵的使用注意事项51
3.6.3液压泵的故障分析与排除52
3.6.4液压泵的性能比较和选用原则52
3.6.5液压泵的电动机参数的选择54
本章小结 55
思考与练习题55
第4章液压传动中的执行元件之一——液压马达56
4.1液压马达的特点及分类56
4.2液压马达的工作原理56
4.2.1叶片式液压马达56
4.2.2轴向柱塞式液压马达57
4.2.3径向柱塞式液压马达58
4.3液压马达的选择60
4.4液压马达常见故障、原因及排除方法61
4.5常见液压马达的性能比较62
本章小结 62
思考与练习题63
第5章液压传动中的执行元件之二——液压缸64
5.1液压缸的分类64
5.2常用的液压缸65
5.2.1活塞缸65
5.2.2柱塞缸67
5.2.3其他液压缸 67
5.2.4液压缸的典型结构和组成69
5.2.5液压缸的安装与维护71
5.2.6液压缸的试验72
5.3液压缸的故障分析与排除72
5.4液压缸的设计74
本章小结 75
思考与练习题75
第6章液压控制阀76
6.1概述76
6.2方向控制阀77
6.2.1单向阀77
6.2.2换向阀79
6.3压力控制阀84
6.3.1溢流阀84
6.3.2减压阀87
6.3.3顺序阀89
6.3.4压力继电器90
*6.3.5增压器及其应用91
*6.3.6比例式压力阀91
6.3.7压力控制阀的常见故障及其排除方法92
6.4流量控制阀93
6.4.1流量控制原理93
6.4.2节流阀94
6.4.3调速阀94
6.5溢流节流阀——旁通型调速阀95
*6.6插装阀96
6.6.1插装阀的结构与工作原理96
6.6.2插装阀的功能98
*6.7多路换向阀98
6.7.1多路换向阀的类型与机能98
6.7.2多路换向阀的结构99
*6.8电液数字控制阀100
6.8.1电液数字控制阀的出现及类型100
6.8.2增量式数字阀100
*6.9脉宽调制式数字阀101
本章小结 102
思考与练习题103
第7章液压辅助元件(装置)104
7.1油箱104
7.1.1油箱的主要功能104
7.1.2油箱的形式104
7.1.3油箱结构105
7.1.4隔板及配管的安装位置106
7.1.5附设装置106
7.1.6油箱容量的确定107
7.2滤油器107
7.2.1滤油器的结构107
7.2.2滤油器的选用108
7.2.3滤油器的安装位置109
7.3空气滤清器109
7.4热交换器110
7.4.1冷却器110
7.4.2加热器112
7.5蓄能器112
7.5.1蓄能器的功用112
7.5.2蓄能器的分类和选用113
7.6油管与管接头113
7.7仪表附件115
本章小结 115
思考与练习题116
第8章液压基本回路117
8.1压力控制回路117
8.1.1调压回路117
8.1.2减压回路119
8.1.3保压回路120
8.1.4增压回路121
8.1.5平衡回路122
8.1.6卸荷回路123
8.2速度控制回路125
8.2.1节流调速回路125
8.2.2容积调速回路130
8.2.3容积节流调速回路135
8.2.4快速运动回路137
8.2.5速度换接回路138
8.2.6多缸动作回路139
8.3方向控制回路144
8.3.1普通换向回路144
8.3.2专用换向回路144
8.3.3锁紧回路146
本章小结 146
思考与练习题146
第9章典型液压系统148
9.1组合机床动力滑台液压系统148
9.1.1概述148
9.1.2YT4543型动力滑台液压系统的工作原理149
9.1.3YT4543型动力滑台液压系统的特点150
9.2压力机液压系统150
9.2.1概述150
9.2.2YB32200型四柱式液压机液压系统工作原理152
9.2.3YB32200型液压机液压系统的特点153
9.3钣金冲床液压系统154
9.3.1概述154
9.3.2180t钣金冲床液压系统的工作原理155
9.3.3180t钣金冲床液压回路图的特点155
9.4叉式装卸车液压系统156
*9.5注塑机液压系统157
9.5.1概述157
9.5.2SZ250A型注塑机液压系统工作原理158
9.6注塑机液压系统的特点161
*9.7液压系统设计简介161
9.7.1液压系统的设计依据162
9.7.2液压系统的工况分析162
9.7.3液压系统主要参数的确定164
9.7.4液压系统原理图的拟定166
本章小结 166
思考与练习题166
下篇气压传动
第10章气压传动技术概述170
10.1气压传动系统的基本构成170
10.2气动技术的应用171
10.3气动技术的特点和应用准则171
思考与练习题174
第11章气源装置及压缩空气净化系统175
11.1空气的物理性质175
11.2气源系统及空气净化处理装置178
11.2.1空气压缩机 178
11.2.2储气罐 181
11.2.3压缩空气净化处理装置182
本章小结 189
思考与练习题190
第12章 气动元件191
12.1气动执行元件191
12.1.1气缸191
12.1.2气动马达195
12.2气动控制元件197
12.2.1压力控制阀197
12.2.2流量控制阀201
12.2.3方向控制阀204
12.3气动辅助元件209
12.3.1油雾器209
12.3.2消声器210
12.3.3转换器212
本章小结 213
思考与练习题214
第13章气动基本回路215
13.1方向控制回路215
13.2速度控制回路216
13.3压力控制回路217
13.4其他回路218
*13.5气动逻辑元件及其回路219
13.5.1气动逻辑元件的分类219
13.5.2高压截止式逻辑元件219
13.5.3逻辑元件应用实例222
本章小结 223
思考与练习题223
第14章典型气压传动系统224
14.1阅读气压传动系统图的一般步骤224
14.2气液动力滑台224
14.3公共汽车车门气压传动系统226
14.4气动机械手226
14.5工件夹紧气压传动系统228
*14.6气动系统在机床上的应用228
14.7气动系统的使用与维护230
本章小结 232
思考与练习题232
参考文献234
2．2流体静力学基础
流体静力学是研究液体处于静止状态下的力学规律以及这些规律的应用。这里所说的静止，是指液体内部质点之间没有相对运动，至于液体整体，完全可以像刚体一样作各种运动。
2．2．1液体静压力及特征
作用在液体上的力有两类，即质量力和表面力。
质量力是作用在液体质点上的力，其大小与质量成正比，如重力、惯性力等。
表面力是作用在液体表面上的力，表面力可以是其他物体(如活塞重力、大气压力)作用在液体上的力，这是外力；也可以是一部分液体作用在另一部分液体上的力，这是内力。
作用在液体表面上的力可以分为切向力和法向力。当液体静止时，由于液体质点之间没有相对运动，不存在切向摩擦力，所以作用在静止液体表面上的力只有法向力。
静止液体在单位面积上所承受的法向力称为静压力，如果在液体内部某点处微小面积鲋上作用法向力△F，则当△A趋于零时△F／△A的值即为该点的静压力，用P表示。即
(2.8)
(2.9)
由于液体质点间的内聚力很小，不能受拉，因此液体的静压力只能总是沿着液体表面的内法线方向。液体的静压力在物理学上称为压强，但在液压传动中习惯称为压力。液体的静压力有如下特性：
1)液体的静压力沿着内法线方向作用于承压面；
2)静止液体内，任意一点所受到各个方向的静压力都相等。
2．2．2静力学基本方程
在重力作用下，密度为ρ的液体在容器中处于静止状态，其外加压力为风，它的受力情况如图2-3a）所示，除了液体重力、液体表面上的外加压力之外，还有容器壁面作用在液体上的压力。如要计算离液面深度为h处某一点的压力时，可以取出底面包含该点的一个微小垂直液柱来研究，如图2-3b）所示。
图2-3静止液体内的压力分布规律
侧面上的力，因为对称分布而相互抵消。由于液体处于平衡状态，在垂直方向上的力存在如下关系：
（2-10）
式(2-10)即为液体静压力基本方程，该式表明：
1)静止液体内任一点处的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力p0，另一部分是该点以上液体的自重所产生的压力pgh当液面上只受大气压力见时，式(2-10)可改写为
(2-l1)
2)静止液体内的压力沿液体深度呈线性规律分布，如图2-3c)所示。
3)离液面深度相同处各点的压力相等。压力相等的所有点组成的面称为等压面。在重力作用下静止液体中的等压面是一个水平面。
在液压传动中，外力作用产生的压力与液体自重所产生的压力相比，后者很小，在液压传动系统中可以忽略不计，可以近似认为在整个液体内部的压力是相等的，以后在分析液压传动系统压力时，一般都采用此结论。
根据度量基准的不同，液体压力分为压力和相对压力两种。压力是以真空作为基准来进行度量，相对压力是以当地大气压力为基准来进行度量。显然：压力=大气压力 相对压力拘物体受大气压的作用是自相平衡的，所以大多数压力表测得的压力值是目对压力又称表压力。在液压技术中所提到的压力，如不特别指明均为相匀低于大气压力时，比大气压力小的那部分压力值称为真空度。真空度就邑对压力之差，即真空度=大气压力一压力相对压力和真空度的关系如图2-4所示。
图2-4压力、相对压力及真空度．
压力的单位还有标准大气压(atm)以及以前沿用的单位巴(bar)、工程大气压(at，即kgf／cm2)，水柱高或汞柱高等，各压力的换算关系为
2．2．3帕斯卡原理
由静力学基本方程可知，静止液体中任意一点的压力都包含了液面上的压力 。这说明在密闭的容器中，由外力作用所产生的压力可以等值地传递到液体内部的所有各点，这就是帕斯卡原理。
图2-5所示为两个面积分别为A1、A2的液压缸，缸内充满液体并用连通管使两缸相通。
图2-5液压起重原理
（2-12）
由式(2-12)可知，由于(A1／A2)>1，因此可用一个很小的推力F2就可以推动一个比较大的负载F1，液压千斤顶就是根据此原理制成的。
由式(2-12)还可以看出，若负载E增大，系统压力p也增大；反之，系统压力p减小；若负载F：0，当忽略活塞重力及其他阻力时，不论怎样推动小液压缸活塞，也不能在液体中形成压力。这说明压力p是液体在外力作用下受到挤压而形成和传递的。
由此，可得出一个很重要的概念：液压系统中，液体的压力是由外负载决定的。
2．2．4液体作用于固体表面上的力
在液压系统中，质量力可以忽略不计。液体和固体表面相接触时，固体表面将受到液体静压力的作用。由于静压力近似处处相等，因此可认为作用于固体表面上的压力是均匀分布的，且垂直于承受压力的表面。固体表面上各点在某一方向上所受静压力的总和，就是液体在该方向上作用于固体表面上的力。
当固体表面为一平面时，作用在该表面上静压力的方向是相互平行的，且与该平面垂直。作用力F等于液体的压力p与该平面面积的乘积。即
F=pA (2.l3)
当固体表面为一曲面时，曲面上各点的静压力是不平行的。但作用在曲面上各点静压力的方向均垂直于曲面，并且大小相等。在工程上通常只需计算作用于曲面上某一指定方向上的分力。例如，图2-6所示液压缸缸体，其半径为r，长度为l。
图2-6缸体受力计算图
如需要求出液压油对缸体右半壁内表面在水平方向上的作用力E时，可在缸体上取
一微小窄条，宽为心，其面积为
则液压油作用于这块面积上的力dF的水平分量dFx为
对上式进行积分，得缸体右侧内壁面上所受的2方向的作用力为
(2.14)
式中 Ax——为缸筒在垂直于作用力方向x上的投影面积。
由此可得出：液压力在曲面某方向上的分力只等于压力p与曲面在该方向上投影面积Ax的乘积。即
Fx=pAx (2.15)
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