液压与气压传动（郑伟）

液压与气压传动技术是机电一体化人才所应具备的控制与伺服驱动技术的组成部分。“液压与气压传动”课程的任务是使学生掌握液压与气压传动的基础知识，掌握各种液压、气动元件的工作原理、特点、应用要点，熟悉各类液压与气动基本回路的功用和组成，了解国内外先进技术成果在机械设备中的应用。
本书在编写过程中，力求贯彻少而精和理论联系实际的原则，针对机械类专业的需要，着重考虑了以下几个关系：
(1)液压与气动。以液压为主，将伺服控制作为液压的有机组成部分，使之融为一体，气动部分则强调其特点。
(2)元件与系统。在讲透元件工作原理的基础上，着重介绍其在系统中的作用，使元件与系统有机结合。
(3)通用与专用。重在通用元件、回路的工作原理及应用，某些专用的元件及回路则在习题中有所补充。
(4)传统体系与发展观点。保留了元件-回路-系统的传统体系，同时顺应液压与气动技术的发展趋势，改变了一些传统提法，如低压、高压。
本书元件图形符号、回路及系统原理图采用最新国家标准GB/T 786.1—2021绘制。
本书是山东建筑大学材料成型及控制工程山东省一流本科专业建设成果教材，适用于普通工科院校机械类专业教学，也适用于各类高职高专机械类专业教学，还可供流体传动及控制等相关行业的工程技术人员参考。
本书由山东建筑大学的郑伟编写第1～3章，倪菲编写第4～6章，徐淑波编写第7～8章，黄丽丽编写第9～10章，王硕编写第11章，韩娟娟编写第12～13章。郑伟、倪菲为主编。
限于编者水平，本书难免存在不足，恳请广大读者批评指正。

编者

郑伟，山东建筑大学任教，中国机械工程学会会员，国际期刊Archives of Metallurgy and Materials，International Journal of Surface Science and Engineering审稿人，国家自然科学基金通讯评审专家。主持和参与国家自然基金项目多项。

《液压与气压传动》将流体力学基础知识、液压传动与气压传动三部分教学内容有机地结合，介绍了各种液压、气动元件及系统的理论基础和实际应用知识。本书主要内容包括：液压与气压传动基础知识，液压与气动的能源装置，执行元件、控制元件、辅助元件的工作原理、结构特点、应用要点，各种液压、气动基本回路的功用和组成，几种典型液压系统和气动系统，液压系统和气动系统的设计方法等。
本书可以作为本科机械类专业“液压与气压传动”课程的教材，也可以供高职高专机械类专业学生使用，同时还可以作为工程技术人员的参考书。

第1章 绪论 1
1.1 液压与气压传动的工作原理及特征 1
1.2 液压与气压传动系统的组成 2
1.3 液压与气压传动的优缺点 4
1.4 液压与气压传动技术的发展概况 5

第2章 液压流体力学基础 6
2.1 液压油液 6
2.1.1 液压油液的性质 6
2.1.2 对液压油液的要求和选用 10
2.2 液体静力学 12
2.2.1 静压力及其特性 12
2.2.2 静压力基本方程式及压力的表示方法 12
2.2.3 帕斯卡原理 14
2.2.4 静压力对固体壁面的作用力 15
2.3 液体动力学 15
2.3.1 基本概念 15
2.3.2 流量连续性方程 17
2.3.3 伯努利方程 17
2.3.4 动量方程 19
2.4 液体流动时的压力损失 20
2.4.1 液体的流动状态 21
2.4.2 沿程压力损失 22
2.5 孔口流动和缝隙流动 25
2.5.1 液体流经孔口的流动特征 25
2.5.2 液体在缝隙中流动的特征 26
2.6 液压冲击和气穴现象 29
2.6.1 液压冲击 29
2.6.2 气穴现象 31

第3章 液压泵 33
3.1 液压泵概述 33
3.1.1 液压泵的基本工作原理 33
3.1.2 液压泵的主要性能参数 35
3.1.3 液压泵的特性曲线 36
3.1.4 液压泵的分类和选用 36
3.1.5 液压泵的图形符号 37
3.2 柱塞泵 37
3.2.1 配流轴式径向柱塞泵 37
3.2.2 斜盘式轴向柱塞泵 39
3.2.3 斜轴式轴向柱塞泵 42
3.3 叶片泵 43
3.3.1 双作用叶片泵 44
3.3.2 单作用叶片泵 47
3.4 齿轮泵 49
3.4.1 外啮合齿轮泵 49
3.4.2 内啮合齿轮泵 54
3.4.3 螺杆泵 54

第4章 液压执行元件 56
4.1 液压马达 56
4.1.1 液压马达概述 56
4.1.2 高速液压马达 58
4.1.3 低速液压马达 60
4.2 液压缸 63
4.2.1 液压缸的类型及特点 63
4.2.2 液压缸的结构设计 68
4.2.3 液压缸的设计计算 73

第5章 液压控制阀 78
5.1 液压控制阀概述 78
5.1.1 液压控制阀的基本结构与原理 78
5.1.2 液压控制阀的分类 78
5.1.3 液压控制阀的性能参数 80
5.1.4 液压控制阀的基本要求 80
5.2 方向控制阀 81
5.2.1 单向阀 81
5.2.2 换向阀 83
5.3 压力控制阀 89
5.3.1 溢流阀 89
5.3.2 减压阀 95
5.3.3 顺序阀 97
5.3.4 压力继电器 98
5.4 流量控制阀 99
5.4.1 流量控制原理 99
5.4.2 节流阀 100
5.4.3 调速阀 101
5.4.4 分流集流阀 105
5.5 电液比例阀 107
5.5.1 电液比例压力阀 107
5.5.2 电液比例流量阀 108
5.5.3 电液比例换向阀 110

第6章 液压辅助元件 112
6.1 蓄能器 112
6.1.1 蓄能器的分类及其特征 112
6.1.2 蓄能器的功用 113
6.1.3 蓄能器的容量计算 114
6.1.4 蓄能器的选用与安装 114
6.2 过滤器 115
6.2.1 液压油液的污染及其控制 115
6.2.2 过滤器的功用和类型 116
6.2.3 过滤器的选用 117
6.2.4 过滤器的安装 117
6.3 油箱、热交换器 118
6.3.1 油箱 118
6.3.2 热交换器 119
6.4 管件 121
6.4.1 油管 121
6.4.2 管接头 122
6.5 密封装置 124
6.5.1 对密封装置的要求 124
6.5.2 密封装置的分类及特点 124

第7章 液压基本回路 128
7.1 压力控制回路 128
7.1.1 调压回路 128
7.1.2 减压回路 129
7.1.3 卸载回路 130
7.1.4 增压回路 131
7.1.5 平衡回路 132
7.1.6 保压回路 133
7.2 速度控制回路 134
7.2.1 调速回路 134
7.2.2 快速运动回路 144
7.2.3 速度换接回路 146
7.3 方向控制回路 148
7.3.1 换向回路 148
7.3.2 锁紧回路 149
7.3.3 制动回路 150
7.4 多执行元件工作控制回路 151
7.4.1 顺序动作回路 151
7.4.2 同步回路 152
7.4.3 多路换向阀控制回路 154

第8章 成型设备液压系统实例 156
8.1 液压机液压系统 156
8.1.1 概述 156
8.1.2 3150kN液压机液压系统工作原理及特点 156
8.2 塑料注射机液压系统 159
8.2.1 概述 159
8.2.2 SZ-250A型塑料注射机液压系统工作原理及特点 160

第9章 液压系统的设计计算 165
9.1 液压系统的设计步骤 165
9.1.1 液压系统使用要求及速度负载分析 165
9.1.2 液压系统方案设计 166
9.1.3 液压系统的参数计算 167
9.1.4 液压元件和装置的选择 169
9.1.5 验算液压系统性能 171
9.1.6 绘制工作图、编制技术文件 173
9.2 液压系统的设计计算举例 173
9.2.1 负载分析 173
9.2.2 液压系统方案设计 174
9.2.3 液压系统的参数计算 176
9.2.4 液压元件的选择 178
9.2.5 验算液压系统性能 179

第10章 气压传动理论基础 182
10.1 空气的物理性质 182
10.1.1 空气的密度 182
10.1.2 空气的压力 183
10.1.3 空气的黏性 183
10.1.4 空气的压缩性和膨胀性 184
10.1.5 空气的湿度和含湿量 184
10.2 气体状态方程 186
10.2.1 理想气体状态方程 186
10.2.2 气体状态变化过程 187
10.3 气体的流动规律 189
10.3.1 气体流动的基本方程 189
10.3.2 声速和马赫数 190
10.3.3 气体通过收缩喷嘴的流动 191
10.3.4 气动元件和管道的有效截面积 192

第11章 气动元件 194
11.1 气源装置及其辅件 194
11.1.1 气源装置 194
11.1.2 辅件 199
11.2 气动执行元件 206
11.2.1 气动马达 206
11.2.2 气缸 209
11.2.3 摆动马达 213
11.3 气动控制元件 214
11.3.1 方向控制阀 214
11.3.2 压力控制阀 217
11.3.3 流量控制阀 222
11.3.4 气动逻辑元件与射流元件 224

第12章 气动回路 228
12.1 基本回路 228
12.1.1 换向回路 228
12.1.2 调速回路 229
12.1.3 压力控制回路 230
12.2 其他回路 231
12.2.1 过载保护回路 231
12.2.2 消声回路 232
12.2.3 气压互锁回路 232
12.2.4 自动往复回路 232
12.2.5 任意位置停止回路 233

第13章 成型设备气动系统实例 234
13.1 压力机气动系统 234
13.2 射芯机气动系统 235
13.2.1 概述 235
13.2.2 工作原理 235
13.2.3 气动系统的特点 236

参考文献 238