气压传动基础知识教案15
第15 次课教学整体设计
教学过程（教学设计实施步骤及时间分配）
步骤1：复习巩固、检查课后搜集的资料（10分钟）
一、复习速度控制回路实验目的；
二、复习速度控制回路实验方法和步骤。
三、检查预习情况。
步骤2：本节课学习任务、情境设计（5分钟）
本节课主要学习气压传动的工作原理，气压传动元件，气动基本回路。通过学习气压传动有关方面的知识，了解气压传动的工作过程。
步骤3-1：讲授知识（30分钟）
第6章气压传动基础知识
6-1 气压传动概述
气压传动在工业生产中得到了广泛的应用。气压传动是以压缩空气为工作介质进行能量传递、转换和控制的传动形式。由于空气介质来源易得、无污染，易防火、防爆，因此，气压传动在一些行业生产中起着重要的作用。
一、气压传动的工作原理
气压传动系统如图6-1所示
图6-1气压传动系统
1－电动机 2－空气压缩机 3－储气罐 3-压力控制阀 4-逻辑元件 5-方向控制阀6-流量控制阀 7-机控阀 9－气缸 8-消声器 11－油雾器 12－空气过滤器
其工作原理概括为压缩空气的产生与净化、净化空气的调节与控制、执行机构完成工作机的要求。
气源装置是由电机１带动空气压缩机２产生压缩空气经冷却、油水分离后进入储气罐３备用；压缩空气从储气罐引出经空气过滤器12再次净化，然后经减压阀４、油雾器11、逻辑元件５、换向阀６和流量阀７到达汽缸９，通过机控阀８控制完成油缸所需的动作。此外还要满足一些其他的要求，如用消声器10来消除噪声等。
二、气压传动的基本组成
经过对上述系统的工作原理分析可知，气压传动基本由四大部分组成：
1、气源装置它将原动机的机械能转化为空气的压力能，是获取压缩空气的装置。主要为各种形式的空气压缩机。
2、执行元件它把压缩空气的压力能转换为机械能，以驱动负载。包括气缸和气马达等。
3、控制元件它是控制气动系统中的压力、流量和方向的，从而保证执行元件完成所要求的运动规律。如各种压力阀、流量阀和方向阀等。
4、辅助元件保持压缩空气清洁、干燥、消除噪声以及提供润滑等作用，以保证气动系统正常工作。如过滤器、干燥器、消声器和油雾器等。
三、气压传动的优缺点
气压传动与机械传动、液压传动相比具备了如下优点：
1)以空气为工作介质，来源易得，无污染，不需设回收管道；
2)介质清洁，管道不易堵塞，而且不存在介质变质、补充和更换问题，维护简单；
3)空气的粘度很小，因此流动损失小，便于实现集中供气，远距离输送；
4)气动动作迅速，反应灵敏，借助溢流阀可实现过载自动保护；
5)成本低廉，工作环境适应性好。可安全可靠地应用于易燃、易爆场合，以及严格要求清洁、无污染的场合，如食品、轻工等环境中。
气压传动的缺点：
1)气动工作压力低，故气动系统的输出力（或力矩）较小；
2)空气具有可压缩性，因此不易实现精确的速度和定位要求，系统的稳定性受负载变化的影响较大；
3)气动系统的排气噪声大，高速排气时需设置消声器；
4)空气本身无润滑性能，需另加润滑装置。
6-2 气压传动元件
气压传动元件主要有气源装置、气动辅助元件、气动控制元件和气动执行元件组成。
一、气源装置－空气压缩机
气源装置的主体是空气压缩机。是气动系统的动力源。
1.分类空气压缩机的种类很多，按照工作原理的不同，可分为容积式和动力式两大类。在气压传动中，多采用容积式空气压缩机。按照结构的不同，容积式空气压缩机可分为往复式和旋转式，往复式细分为活塞式和膜片式；旋转式细分为叶片式、螺杆式和涡旋式，其中，最常用的是活塞式空气压缩机，各种类型的压缩机都有不同的特点，应用日益广泛。如20世纪90年代末期问世的涡旋式压缩机，其低噪声、长寿命等方面大大优于其他型式的压缩机，而被誉为“环保型压缩机”，已经得到压缩机行业的关注和公认。
2.工作原理容积式空气压缩机的工作原理类似于容积式液压泵。卧式空气压缩机的工作原理如图6-2所示，通过曲柄滑块机构使活塞作往复直线运动，使气缸内容积的大小发生周期性的变化，从而实现对空气的吸入、压缩和排气过程。
3.选用选择空气压缩机的主要依据是气动系统的工作压力和流量。
选择工作压力时，考虑到沿程压力损失，气源压力应比气动系统中工作装置所需的最高压力再增大20％左右。至于气动系统中工作压力较低的工作装置，则可采用减压阀减压供气。
空气压缩机的输出流量以整个气动系统所需的最大理论耗气量为选择依据，再考虑到泄漏等影响加上一定的余量。
a） b）
图6-2 活塞式空气压缩机工作原理
a）压缩机工作原理 b）图形符号 1－排气阀 2－气缸 3－活塞
3-活塞杆 5、5-十字头与滑道 6-连杆 7-曲柄 9－吸气阀
二、气动辅助元件
气动辅助元件主要有过滤器、干燥器、消声器和油雾器等。由于空气压缩机产生的压缩空气含有油污、水分和灰尘等杂质，必须经过降温、除油、干燥和过滤等一系列处理后才能供气动系统使用。
1.冷却器由于压缩气体时，气体体积缩小、压强增大、温度随之升高，因此空气压缩机的排气温度一般可达 140～170°C。冷却器安装于空气压缩机的排气口，用来冷却排出的压缩空气，并将其中在高温下汽化的水汽、油雾等冷凝成水滴和油滴析出。冷却器有风冷式和水冷式两种，一般采用水冷式。图6-3所示为蛇管式冷却器。热压缩空气在冷水蛇形管外流动，通过管壁冷却。应注意冷却水与热空气的流动方向相反，以达到较佳的冷却效果。除蛇管式外，水冷式冷却器还有套管式、列管式、散热片式和板式等。
图6-3 蛇管式冷却器
a）蛇管式冷却器结构原理图 b）图形符号
2.除油器除油器又称为油水分离器，用
于分离压缩空气中凝聚的水分和油分等杂质，
以初步净化空气。除油器有撞击挡板式、环形
回转式、离心旋转式和水浴式等。如图6-4所
示为撞击挡板式除油器。压缩空气从入口进
入，受到隔离板的阻挡转而向下流动，再折返
向上回升并形成环形气流，气体最后通过除油
器上部从出口流出。空气流动过程中，由于油
分和水分的密度比空气大，在惯性力和离心力
的作用下分离析出，沉降于除油器底部，定期
打开阀门排出。
a） b）
图6-4 撞击挡板式除油器
a）除油器结构原理图 b）图形符号
3.储气罐储气罐用来储存空气压缩机排出的气体，可以减小输出压缩空气的压力脉动，
增大其压力稳定性和连续性，进一步分离水分
和油分等杂质，并在空气压缩机意外停机时，
避免气动系统立即停机。储气罐一般采用圆筒
状焊接结构，有立式和卧式两种，大多为立式。
如图6-5所示，立式储气罐的高度 H为其内径
Ｄ的2～3倍，进气口在下、出气口在上，而且
应尽量使二者间距离较远，以利于分离油水杂
质。在生产实践中，冷却器、除油器和储气罐
三者一体的结构形式现在已有应用，使得压缩
空气站的设备大为简化。
a） b）
图6-5 立式储气罐 a）储气罐结构原理图 b）图形符号
4.干燥器经过冷却器、除油器和储气罐三者初步净化处理后的压缩空气已能满足一般气动系统的使用要求，但对于一些精密机械和仪表等装置，还需进行进一步的干燥和精过滤处理。
目前使用的干燥器主要有吸附式、冷冻式和潮解式（吸收式）三种。
5.过滤器过滤器用来清除压缩空气中的水分、油分和固体颗粒杂质，按过滤效率由低到高可分为一次过滤器、二次过滤器和高效过滤器三种。
一次过滤器也称简易空气过滤器，由壳体和滤芯组成，滤芯材料多为纸质或金属。空气在进入空气压缩机之前必须先经过一次过滤器的过滤。
二次过滤器也称空气过滤器或分水
滤气器，图6-6所示为其结构简图。压缩空
气由输入口引入带动高速旋转的旋风叶子
１，其上开有许多成一定角度的缺口，迫使
空气沿切线方向强烈旋转，从而使空气中的
水分、油分等杂质因离心力而被分离出来，
沉降于存水杯３的底部，然后空气通过中间
的滤芯２，得到再次过滤，最后经输出口输
出。挡水板４的作用是防止水杯底部的污水
被卷起，污水可通过定期打开手动排水阀５
排出。某些不便手动操作的场合，可采用自
动排水装置。
a） b）
图6-6 手动式空气过滤器a）空气过滤器结构原理图 b）图形符号 1—旋风叶子 2—滤芯 3—存水杯 4—挡水板5—手动排水阀
6.油雾器气动系统中的气动控制阀、气动马达和气缸等大都需要润滑。油雾器是一种特殊的润滑装置，它可将润滑油雾化后混合于压缩空气中，并随其进入需要润滑的部位。这种润滑方法具有润滑均匀、稳定，耗油量少和不需要大的贮油设备等优点。过滤器、油雾器和减压阀常组合使用，统称气动三大件。
图6-7所示为普通油雾器的结构示意图。气动系统在正常工作时，压缩空气经入口１进入油雾器，大部分经出口４输出，一小部分通过小孔２进入截止阀10，在钢球12的上下表面形成压力差，和弹簧力相平衡，钢球处于阀座的中间位置，压缩空气经阀10侧面的小孔进入贮油杯５的上腔 A，使油面压力增高，润滑油经吸油管11向上顶开单向阀６，继续向上再经可调节流阀７流入视油器８内，最后滴入喷嘴小孔３中，被从入口到出口的主管道中通过的气流引射出来成雾状，随压缩空气输出。
当气动系统不工作即没有压缩空气进入油雾器时，钢球在弹簧力的作用下向上压紧在截止阀10的阀座上，封住加压通道，阀处于截止状态。
在气动系统正常工作过程中，若需向贮油杯５中添加润滑油时，可以不停止供气而实现加油。此时只需拧松油塞9，贮油杯5的上腔A立即和外界大气沟通，油面压力下降至大气压，钢球在其上方的压缩空气的作用下向下压紧在截止阀10的阀座上，封住加压通道；同时由于吸油管11中的油压下降，单向阀６也处于截止状态，防止压缩空气反向通过节流阀７和吸油
管11倒灌入贮油杯５，从而实现气动系统在不停气的情况下添加润滑油。
a） b）
图6-7 普通油雾器
a）油雾器结构原理图 b）图形符号 1—气流入口 2、3—小孔 4—出口
5—贮油杯 6—单向阀 7—节流阀 8—视油器 9—油塞 10—截止阀 11—吸油管
7.消声器和转换器气动系统用后的压缩空气一般直接排入大气，由于气体体积急剧膨胀而产生刺耳的噪声。为降低噪声，可在气动装置的排气口安装消声器。常用的消声器按消声原理不同，可分为吸收型消声器、膨胀干涉型消声器和膨胀干涉吸收复合型消声器三种。气动控制系统中经常综合应用到气、电、液三方面，例如利用电来产生、处理和输送电信号，利用气动进行控制，最后通过液力驱动等。转换器即是实现气、电、液三者间信号相互转换的辅件。常用的转换器有：气－电、电－气和气－液等。
消声器和转换器的具体结构形式和原理可参考相关资料，本书不再赘述。
步骤3-2讲授知识（30分钟）
三、气动控制元件
气动控制元件可分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀和气动逻辑元件等。在气动系统中，利用气动控制元件组成的各种气动控制回路，控制和调节压缩空气的压力、流量和流动方向等，从而使气动执行元件按设定的程序工作。
1、压力控制阀
压力控制阀按功能可分为减压阀、溢流阀和顺序阀等。压力控制阀的工作原理是利用阀芯上压缩空气的作用力和弹簧力相平衡的原理来工作的。
（1）.减压阀气动系统中，一般气源压力都高于每台设备所需的压力，而且许多情况下是多台设备共用一个气源。利用减压阀可以将气源压力降低到各个设备所需的工作压力，并保持出口压力稳定。气动减压阀也称为调压阀，与液压减压阀一样，都是以阀的出口压力作为控
制信号。调压阀按调压方式不同可分为直动式和先导式。
图6-8所示为QTY型直动式减压阀及图形符号。阀处于工作状态时，顺时针旋转手柄１，向下压缩弹簧２和３以及膜片５，迫使阀芯８下移，从而使阀口10被打开，压缩空气从左端输入，经阀口10减压后从右端输出。输出气体一部分经阻尼管７进入膜片气室６，对膜片５产生
向上的推力，当作用在膜片５上
的推力略大于等于弹簧力时，阀
芯８便保持在某一平衡位置并保
持一定的开度，减压阀也得到了
一个稳定的输出压力值。减压阀
工作过程中，当输入压力增大时，
输出压力也随之增大，膜片５所
受到向上的推力也相应增大，使
膜片５上移，阀芯８在出口气压
和复位弹簧９的作用下也随之上
移，阀口10开度减小，减压作用
增强，输出压力下降，输出压力
又基本上重新维持到原值。反之，
若输入压力减小，则阀的调节过
程相反，平衡后仍能保持输出压
力基本不变。
图6-8 QTY型直动式减压阀
a）结构原理图b）图形符号
1—手轮 2、3、9—弹簧 4—阀座 5—膜片 6—气室 7—阻尼孔 8—阀芯 10—阀口 11—排气孔12—溢流孔
减压阀应安装在空气过滤器之后，油雾器之前，安装时应注意减压阀的箭头方向和气动系统的气流方向相符。调节手柄１，可得到不同的输出压力值。调压时，应从低向高调，直到调至设定压力为止。阀不用时应将手柄１放松，以避免膜片５变形。
（2）.溢流阀当气动系统中的压力超过设定值时，溢流阀自动打开并排气，以降低系统压力，保证系统安全。因此，溢流阀也称安全阀。溢流阀按控制形式分为直动式和先导式两种。如图6-9所示为直动式溢流阀的工作原理图。当气动系统工作时，由 P口进入压缩空气，当进气压力低于弹簧的调定压力p＜pt时，阀口被阀芯关闭，图a所示，溢流阀不工作；而当系统压力逐渐升高并作用在阀芯上的气体压力略大于等于弹簧的调定压力 p≥pt 时，阀芯被向上顶开，溢流阀阀芯开启实现溢流，图b 所示，并保持溢流阀的进气压力稳定在调定压力值上。
a） b） c）
图6-9 直动式溢流阀工作原理图
a）溢流阀原理图p＜pt b）溢流阀原理图p≥pt c）图形符号
先导式溢流阀与直动式溢流阀类似，但需加装一个减压阀作为其先导阀，由减压阀设定压力来代替直动式溢流阀中弹簧的调定压力，其流量特性更好。
（3）.顺序阀顺序阀是依靠气路中压力的大小来使阀芯启闭从而控制系统中各个执行元件先后顺序动作的压力控制阀，其工作原理与液压顺序阀基本相同。顺序阀常与单向阀组合成单向顺序阀。如图6-10所示。若压缩空气自P口进入，当作用在阀芯3上的气体压力产生的作用力大于等于弹簧力时，阀芯3被向上顶开，气流经A口输出。若气流反向流动，压缩空气自A 口流入时，气体作用力将单向阀６顶开，气流经P口流出。调节旋钮1即可调节单向顺序阀的开启压力。
a） b） c）
图6-10 单向顺序阀工作原理图
a）顺序阀原理图p≥pt b）单向阀原理图 c）图形符号
2、流量控制阀
在气压传动系统中，执行元件的运动速度通常
是通过改变流量控制阀的通流面积，以调节压缩空
气的流量来实现的。流量控制阀包括节流阀、单向
节流阀、排气节流阀和柔性节流阀等，工作原理与
液压的节流阀相似。由于气体的可压缩性，气动流
量控制阀的控制精度较低，为提高精度或运动平稳
性，可采用气液联动的方式。
（1）.节流阀圆柱斜切型节流阀的结构简图
及图形符号如图 6-11 所示。压缩空气自P口流入，
从A口流出。旋转阀芯螺杆即可调节阀芯开口面积，
从而改变气流流量。
a） b）
图6-11 圆柱斜切型节流阀 a）结构原理图 b）图形符号
（2）.单向节流阀单向阀和节流阀组合便可组成单向节流阀。图6-12所示为其工作原理及图形符号。当气流从进口P流向出口 A时，经节流阀的节流口１而受到控制，调节阀芯４便可改变节流口1的大小，若气流反向流动，从A口流向P口时，则气体压力作用力会将单向阀2顶开，从而直接到达P口流出，此时节流口１不再起节流调速作用。
a） b） c）
图6-12 单向节流阀工作原理图
a）节流阀原理图 b）单向阀原理图 c）图形符号 1—节流口 2—阀盖 3—弹簧 4—阀芯
3、方向控制阀
方向控制阀是气动系统中应用最多的一种元件，用以改变压缩空气的流动方向和气流的通断，从而控制执行元件的起动、停止及其运动方向。按阀内气体的流动方向分类，方向控制阀可分为单向型和换向型两种。
（1）.单向型控制阀单向型控制阀只允许气流向一个方向流动，包括单向阀、或门型梭阀、与门型梭阀和快速排气阀等。单向阀的工作原理、结构和图形符号与液压阀类似，不再赘述。
①或门型梭阀：或门型梭阀相当于两个单向阀的组合。如图6-13所示，当压缩空气从 P1口进入时，阀芯２被推向右边，将 P2 口关闭，气流从A口流出；反之，当压缩空气从 P2口进入时，则阀芯被推向左边将P1口关闭，气流从 P2口流至A口。若P1口和 P2口同时进气，则哪端压力高，A 口就与哪端相通，而另一端关闭。或门型梭阀的作用相当于逻辑或，广泛应用于逻辑回路和程序控制回路中。
图6-13 或门型梭阀结构图
a）结构原理图 b）图形符号
②与门型梭阀：它也称双压阀，相当于两个单向阀的组合。如图6-14所示，当仅有P1口或P2口单独供气时，阀芯被推向右端或左端，通入气流的一侧流向Ａ口的通路被关闭，无气流输出，但另一侧流向Ａ口的通路被打开。当P1口和P2口同时供气时，设Ｐ1口气压高，则阀芯被推向右端，将P1口至A口的通路切断，而P2口至Ａ口的通路被打开，从P2口流入的压缩空气经Ａ口输出。可见，只有当Ｐ1和P2口都有输入时，才有输出，其作用相当于逻辑与。
③快速排气阀：快速排气阀可以实现气动元件的快速排气。如图6-15所示为膜片式快速排气阀结构简图及图形符号。当P口有压缩空气输入时，膜片1被压下，封住O口，气流经膜片四周小孔流至A口输出。当P口无压缩空气输入时，在A口和P口的压差作用下，膜片被立即顶起，封住P口，气流自O口直接流至Ａ口排出，排气速度很快。
a） b）
6-14 与门型梭阀结构图
a）结构原理图 b）图形符号
a） b）
6-15 膜片式快速排气阀结构图
a）结构原理图 b）图形符号
（2）.换向型控制阀换向型控制阀种类很多，基本原理是通过转换气流的通路，改变压缩空气的流动方向，从而改变气动执行元件的运动方向。与液压换向阀类似，气动换向型控制阀按切换位置和管路接口的数目也可分为几位几通阀。另外，根据其控制方式的不同，又可分为气压控制、电磁控制、机械控制、手动控制和时间控制阀等。气动换向型控制阀的结构、工作原理和图形符号都与液压换向阀类似，此处叙述从略。
4、气动执行元件
气动执行元件用来将压缩空气的压力能转化为机械能，从而实现所需的直线运动、摆动或回转运动等。与液压系统相似，气动执行元件主要有气缸和气马达两大类。
1、气缸
气缸是气动系统中最常用的一种执行元件，用于实现往复直线移动，输出推力和位移。
（1）.气缸的分类气缸的种类很多，总体上可按如下方法分类：
①按气缸活塞的受压状态可分为：单作用气缸和双作用气缸。
②按气缸的结构特征可分为：活塞式气缸、柱塞式气缸、薄膜式气缸、叶片式摆动气缸和
齿轮齿条式摆动气缸等。
③按气缸的安装方式可分为：固定式气缸、轴销式气缸、回转式气缸和嵌入式气缸等。
④按气缸的功能可分为：普通气缸（包括单作用和双作用式气缸）和特殊功能气缸。
（2）.普通气缸普通气缸有单作用气缸和双作用气缸。
1)单作用气缸只有一端进气，活塞单方向的直线运动由压缩空气驱动，而活塞的返回则依靠弹簧力或重力等其他外力实现。其结构原理见图6-16 。单作用气缸结构简单、耗气量小，但由于复位弹簧的弹力与其变形大小相关，所以活塞杆的推力和运动速度在其行程中是变化的。故只能用于短行程以及对活塞杆的推力和运动速度要求不高的场合，如定位和夹紧装置等。
图6-16 单作用气缸
2)双作用气缸两端都可进气，活塞双方向的往复直线运动都由压缩空气驱动完成。图6-17 所示为单杆双作用气缸，是应用最为广泛的一种普通气缸。由于活塞两侧的受压面积不等，因此其往复运动的速度和输出力也不相等。对于双杆双作用气缸，则由于活塞两端的活塞杆直径相同，可以得到相同的往复运动速度和输出力。双杆双作用气缸应用较少，常用于气动加工机械及包装机械设备上
图6-17 双作用气缸
2、气马达
气马达的作用相当于电动机或液压马达，将压缩空气的压力能转换成机械能，输出力矩和旋转运动。气马达按结构形式可分为：叶片式、活塞式和薄膜式等，最为常见的是活塞式和叶片式气马达。
（1）.叶片式气马达如图6-21a所示。当压缩空气从Ａ口进入气室时，驱使叶片带动转子作逆时针旋转，产生转矩。废气从排气口Ｃ排出；而残留气体则从Ｂ口排出。如需改变气马达旋转方向，只需改变进、排气口即可。叶片气马达制造简单，结构紧凑，但低速转动时转矩
小，低速性能不好，适用于中、低功率的机械，目前在矿山及风动工具中应用普遍。
（2）.活塞式气马达图6-21b是径向活塞式马达的原理图。压缩空气由进气口经配气阀配气后再进入气缸，推动活塞及连杆组件运动，使曲轴旋转。同时带动固定在曲轴上的配气阀同步转动，使压缩空气随着配气阀角度位置的改变而进入不同的活塞缸内，依次推动各个活塞运动，从而带动曲轴连续运转。与此同时，与进气缸相对的气缸则处于排气状态。活塞式气马达在低速情况下有较大的输出功率，它的低速性能好，适宜于载荷较大和要求低速转矩的机械，如起重机、绞车、绞盘、拉管机等。
（3）.薄膜式气马达如图6-21c所示，实际上相当于薄膜式气缸与棘轮机构的组合，当气缸活塞作往复运动时，通过推杆端部的棘爪使棘轮作间歇转动。
图6-21 气马达工作原理图
a）叶片式 b）活塞式 c）薄膜式
6-3 气动基本回路
气压传动基本回路是由一些气动元件组成，并且能够完成气动系统的某一特定的功能。气动基本回路主要有压力控制回路、速度控制回路和方向控制回路等。
一、压力控制回路
一次压力控制回路
一次压力控制回路主要是用来控制储气罐内
的压力，使其不超过规定值。如图13-1所示，
在空压机的出口安装溢流阀 1，当储气罐内压
力达到调定值时，溢流阀即开启排气。或者也
可在储气罐上安装电接点压力计，当压力达到
调定值时，用其直接控制空气压缩机的停止或
启动。
图6-22 一次压力控制回路
二、速度控制回路
单作用气缸速度控制回路
1.调速回路如图6-23所示，通过两个反向安装的单向节流阀，可实现对气缸活塞伸出和缩回速度的双向控制。
2.快速返回回路如图6-24所示，气缸活塞上升时，可通过节流阀实现节流调速，而活塞下降时，则可通过快速排气阀快速排气，使活塞杆快速返回。
图6-23 单作用气缸调速回路图6-24 快速返回回路
三、方向控制回路
1、单作用气缸换向回路
图6-25所示为单作用气缸换向回路。图ａ为由二位三通电磁换向阀控制的换向回路。当换向阀电磁铁通电时，活塞杆在气压作用下伸出，而断电时换向阀复位，活塞杆在弹簧力作用下缩回。图ｂ为由三位五通电磁阀控制的换向回路。他与前者不同的是，它能在换向阀两侧电磁铁均为断电，即中位工作时，使气缸停留在任意位置。但由于气体的可压缩性，活塞的定位精度不高，而且停止时间不能过长。
图6-25 单作用气缸换向回路
a）二位三通换向回路 b）三位五通阀换向回路
2 双作用气缸换向回路
双作用气缸换向回路如图6-26所示。图a和图b分别为由双气控二位五通阀和中位封闭式双气控三位五通阀控制的换向回路，其实现的功能与上面的单作用气缸换向回路相似，但应注意不能在换向阀两侧同时加等压气控信号，否则气缸易出现误动作。
a） b）
图6-26 双作用气缸换向回路
a）二位五通阀换向回路 b）三位五通阀换向回路步骤４：师生活动安排（5分钟）
找学生到前面分析气压控制回路。
步骤5：教师总结（ 5分钟）
1、气压传动概述
2、气压传动元件
3、气动基本回路
步骤6：布置作业（5分钟）
巩固性作业：
1、简述气压传动的工作原理。
2、简述气压传动的基本组成。
3、简述气压传动的优缺点。
预习性作业：
压力控制回路实验。
附：板书设计
第6章气压传动基础知识
6-1 气压传动概述
一、气压传动的工作原理
二、气压传动的基本组成
三、气压传动的优缺点
6-2 气压传动元件
一、气源装置－空气压缩机
二、气动辅助元件
三、气动执行元件
6-3 气动基本回路
一、压力控制回路
二、速度控制回路
三、方向控制回路
液压与气压传动的课后习题答案
第一章习题答案 1-1 填空题 1.液压传动是以（液体）为传动介质，利用液体的（压力能）来实现运动和动力传递的一种传动方式。 2.液压传动必须在（密闭的容器内）进行，依靠液体的（压力）来传递动力，依靠（流量）来传递运动。 3.液压传动系统由（动力元件）、（执行元件）、（控制元件）、（辅助元件）和（工作介质）五部分组成。 4.在液压传动中，液压泵是（动力）元件，它将输入的（机械）能转换成（压力）能，向系统提供动力。 5.在液压传动中，液压缸是（执行）元件，它将输入的（压力）能转换成（机械）能。 6.各种控制阀用以控制液压系统所需要的（油液压力）、（油液流量）和（油液流动方向），以保证执行元件实现各种不同的工作要求。 7.液压元件的图形符号只表示元件的（功能），不表示元件（结构）和（参数），以及连接口的实际位置和元件的（空间安装位置和传动过程）。 8.液压元件的图形符号在系统中均以元件的（常态位）表示。 1-2 判断题 1.液压传动不易获得很大的力和转矩。（×） 2.液压传动装置工作平稳，能方便地实现无级调速，但不能快速起动、制动和频繁换向。（×） 3.液压传动与机械、电气传动相配合时，易实现较复杂的自动工作循环。（√） 4.液压传动系统适宜在传动比要求严格的场合采用。（×） 第二章习题答案 2-1 填空题 1．液体受压力作用发生体积变化的性质称为液体的（可压缩性），可用（体积压缩系数）或（体积弹性模量）表示，体积压缩系数越大，液体的可压缩性越（大）；体积弹性模量越大,液体的可压缩性越（小）。在液压传动中一般可认为液体是（不可压缩的）。
2．油液粘性用（粘度）表示；有（动力粘度）、（运动粘度）、（相对粘度）三种表示方法； 计量单位m2/s是表示（运动）粘度的单位；1m2/s ＝（106）厘斯。 3．某一种牌号为L-HL22的普通液压油在40o C时（运动）粘度的中心值为22厘斯(mm2/s)。 4. 选择液压油时，主要考虑油的（粘度）。（选项：成分、密度、粘度、可压缩性） 5．当液压系统的工作压力高，环境温度高或运动速度较慢时，为了减少泄漏，宜选用粘度较（高）的液压油。当工作压力低，环境温度低或运动速度较大时，为了减少功率损失，宜选用粘度较（低）的液压油。 6. 液体处于静止状态下，其单位面积上所受的法向力，称为（静压力），用符号（p ）表示。其国际 单位为（Pa 即帕斯卡），常用单位为（MPa 即兆帕）。 7. 液压系统的工作压力取决于（负载）。当液压缸的有效面积一定时，活塞的运动速度取决于（流量）。 8. 液体作用于曲面某一方向上的力，等于液体压力与（曲面在该方向的垂直面内投影面积的）乘积。 9. 在研究流动液体时，将既（无粘性）又（不可压缩）的假想液体称为理想液体。 10. 单位时间内流过某通流截面液体的（体积）称为流量，其国标单位为（m3/s 即米3/秒），常用单位为（L/min 即升/分）。 12. 液体的流动状态用（雷诺数）来判断，其大小与管内液体的（平均流速）、（运动粘度）和管道的（直径）有关。 13. 流经环形缝隙的流量，在最大偏心时为其同心缝隙流量的（2.5）倍。所以，在液压元件中，为了减小流经间隙的泄漏，应将其配合件尽量处于（同心）状态。 2-2 判断题 1. 液压油的可压缩性是钢的100～150倍。（√） 2. 液压系统的工作压力一般是指绝对压力值。（×） 3. 液压油能随意混用。（×） 4. 作用于活塞上的推力越大，活塞运动的速度就越快。（×） 5. 在液压系统中，液体自重产生的压力一般可以忽略不计。（√） 6. 液体在变截面管道中流动时，管道截面积小的地方，液体流速高，而压力小。（×） 7. 液压冲击和空穴现象是液压系统产生振动和噪音的主要原因。（√） 2-3 问答题 1. 静压力的特性是什么?
液压与气压传动课后答案(第四版).
1-5．如图所示，一具有一定真空度的容器用一根管子倒置于一液面与大气相通的水槽中，液体在管中上升的高度h = 1m ，设液体的密度为ρ= 1000㎏/m 3 ，试求容器内的真空度。 解：以液面为等压面， p +ρgh = p a 所以真空度为 p a －p = ρgh 1-7.图1-3531200/B kg m ρ=，A Z 求A 、B 之间的压力差。 2-1.某液压泵的输出压力为5MPa ，排量为10mL/r ，机械效率为0.95，容积效率为0.9，当转速为1200r/min 时，泵的输出功率和驱动泵的电动机的功率各为多少？ 解：已知： 6305,10/1010/,0.95,0.9,1200/min m v p MPa V mL r m r n r ηη-===?=== 则泵的输出功率： 66300051010101200 0.9100.960 t v P p q p q kw η--????===??= 驱动泵的电动机功率：
0.9 1.0530.950.9 i P kw P kw η = = =? 2-2.某液压泵在转速n=950r/min 时，排量为v=168ml/r 。在同样的转速和压力29.5MP a 时，测得泵的实际流量为150L/min ，总效率η=087，求： (1) 泵的理论流量； (2) 泵在上述工况下的泵的容积效率机械效率； (3) 泵在上述工况下所需的电动功率； (4) 驱动泵的转矩多大？ 解：(1) 泵的理论流量 q t =v ·n=168×950=159600ml/min=159.6L/min=2.66×10-3m 3 /s （2）94.060 /106.15960/101503 3=??==--t v q q η 93.094 .087 .0.=== ∴=v m m V ηηηηηη (3) 电机的驱动功率 6329.51015010/60 84770()84.770.87 O i P pq P W kW ηη-???===== (4) 驱动泵的转矩 284770852.53()22 3.14950/60 i i i i i p T nT P T N m n ωππ==∴= ==??? 另解: ) (77.8453.85260/95014.322)(53.85287 .060/95014.3260 /10150105.292236KW nT p m N n pq T nT pq i i i i =???==?=??????==∴= -πηππη 3-1.液压马达的排量V=250 ml/r ，入口压力p 1=10.5MPa ，出口压力p 2=1.0MPa ，容积效率ηv =0.92，机械效率ηm =0.9，若输入流量q=22 L/min ，求马达的实际转速n 、输出转矩T 、输入功率和输出功率各为多少？ 解：
《液压与气压传动》课程教案讲解学习
桂林电子科大职业学院教案主讲人：赵鲁燕 主讲科目:模具设计与制造基础 开课单位：桂电职院机电工程系
第1讲第1章绪论 教学目标： 1、掌握液压与气压传动的相关概念； 2、通过举例掌握液压与气压传动的工作原理和系统及其传动的特点； 3、了解液压与气压传动的应用。 教学重点： 1、液压与气压传动工作原理 2、液压与气压传动的系统组成及应用 教学难点： 液压与气压传动实例应用 教学方法：讲授 教学时间：90分钟。 使用教材: 张勤徐钢涛主编全国高职高专教育“十一五”规划教材。 教学步骤： 一、导入（10分钟） 介绍液压与气压传动目前应用领域及未来发展前景，本门课程的性质与任务；本门课程的教学的基本要求和教学安排、考试方式。 二、授课主要内容 1.1液压与气压传动的工作原理（30分钟） 1）液压与气压传动的基本概念 2）举例说明液压与气压传动原理 3）液压传动的基本特点 1.2液压与气压传动系统的组成与实例（30分钟） 1)液压与气压传动系统的实例： 案例：机床工作台液压系统结构有原理；气动剪切机的工作原理图 2）液压与气压传动系统的组成及各组成部分的功用 1.3液压与气压传动的优缺点（10分钟） 1）液压传动的优缺点 2）气压传动的优缺点 1.4液压与气压传动的应用（5分钟） 三、总结：（5分钟）
第2讲第2章液压流体力学基础 教学目标： 1、了解液压油的物理化学性能；正确选择液压油 2、了解液体处于相对平衡状态下的力学规律及其实际应用 3、了解液压力时流速和压力的变化规律 教学重点： 1、液压油的性质 2、液体静力学基本方程； 3、连续性方程和伯努利方程 教学难点： 实际流体的伯努利方程 教学方法：讲授 教学时间：90分钟。 使用教材: 张勤徐钢涛主编全国高职高专教育“十一五”规划教材。教学步骤： 一、导入（5分钟） 前课回顾复习，引入本次课程主题 二、授课主要内容 2.1液压油（20分钟） 1）液压油的物理性质 ①液体的密度： ②液体的粘性：动力粘度、运动粘度、相对粘度及粘温曲线分析 ③液体的可压缩性 ④其他性质 2）液压油的要求和选用 2.2液体静力学（30分钟） 1)液体静压力及其特性： 2）液体静力学基本方程： (2-10) pdAρ+ = p dA ghdA (2-11) = p pρ+ gh 3)压力的表示方法及单位： ①绝对压力；相对压力；真空度概念
液压与气压传动习题答案
第一章 1-4 如图所示，一具有一定真空不度的容器用一根管子倒置一液面与大气相通的水槽中，液体与大气相通的水槽中，液体在管中上升的高度h=1m,设液体的密度 为31000/kg m ρ=，试求容器内真空度。 解：取水槽液面为基面。列出静力学基本方程： a p p h g g ρρ+= 则真空度为： 310009.819.810a p p gh ρ-==??=?pa 1-5 1-8 如图所示，已知水深H=10m,截面22120.02,0.04A m A m ==，求孔子的出流流 量以及点２处的表压力（取1?=，不计损失）
1-11泵从一个大的油池中抽吸油液，流量为q＝150L/min,油液的运动粘度 =34×10－6m2/s,油液密度ρ=900 kg/m3。吸油管直径d＝60厘米，并设泵的吸油管弯头处局部阻力系数ξ＝0.2，吸油口粗滤网的压力损失Δp＝ 不大于0.04 MPa，求泵的吸油高度 0.0178MPa。如希望泵入口处的真空度P b h（液面到滤网之间的管道沿程损失可忽略不计）
1-15运动粘度 =40×10－6m2/s的油液通过水平管道，油液密度ρ=900kg/m3，管道内径d=10mm,l=5m,进口压力P 1 ＝4.0MPa, 问流速为3 m/s时，出口压力P 2 为多少？ 解：沿程压力损失：ΔP λ =0.17 MPa 所以P 2＝P 1 －ΔP λ＝4－0.17＝3.83MPa
第二章 2-5设液压泵转速为950r/min ，排量＝168mL/r ，在额定压力29.5MPa 和同样转速下，测得的实际流量为150L/min ，额定工况下的总功率为0.87，试求： (1)泵的理论流量； (2)泵的容积效率； (3)泵的机械效率； (4)泵在额定工况下，所需电机驱动功率； (5)驱动泵的转速。 解：① q t ＝V p n=168×950=159.6 L/min ② ηv =q/q t =150/159.6=93.98% ③ ηm =η/ηv =0.87/0.9398=92.57% ④ Pi=p q/η =29.5×106×150×10-3/（60×0.87）=84.77kw ⑤ T=Pi/ω = Pi/（2лn ） =852.1N.m 第三章 3-1 图示三种结构的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为D ，d ，如进入液压缸的 流量为q ，压力为p ，试分析各缸产生的推力，速度大小以及运动方向。 解：对于图a 22()4F p D d π =- 22()4 q q V A D d π= = - 受拉，液压缸左移 对于图b 24F pd π= 2 4 q q V A d π== 受压，液压缸右移 对于图c 24F pd π= 24 q q V A d π== 受压，液压缸右移 3-4差动连接液压缸，无杆腔面积A 1＝100cm2，有杆腔面积A 2＝40 cm2，输入油压力p ＝2 MPa ，输入流量q ＝40 L/min ，所有损失忽略不计，试求：
(完整版)液压与气压传动考试题及答案
液压与气压传动考试题及答案一.单项选择题（每小题2分，共50分） 1. 二位五通阀在任意位置时，阀芯上的油口数目为--------- A .2 B.3 C.5 D.4 2. 应用较广.性能较好，可以获得小流量的节流口形式为------------ A .针阀式或轴向三角槽式 B.偏心式或周向缝隙式 C.轴向三角槽式或周向缝隙式 D.针阀式或偏心式 3. 调压和减压回路所采用的主要液压元件是--------- A.换向阀和液控单向阀 B.溢流阀和减压阀 C.顺序阀和压力继电器 D.单向阀和压力继电器 4. -------管多用于两个相对运动部件之间的连接，还能吸收部分液压冲击。 A. 铜管 B.钢管 C.橡胶软管 D.塑料管 5. ------是液压系统的储能元件，它能储存液体压力能，并在需要时释放出来供给液压系统。 A.油箱 B.过滤器 C.蓄能器 D.压力计 6. 能输出恒功率的容积调速回路是------------- A.变量泵---变量马达回路 B.定量泵---变量马达 C.变量泵---定量马达 D.目前还没有 7. 溢流阀的作用是配合油泵等溢出系统中多余的油液，使系统保持一定的------- A.压力 B.流量 C.流向 D.清洁度 8. 当环境温度较高时，宜选用粘度等级-----的液压油 A.较低 B.较高 C.都行 D.都不行
9. 能将液压能转换为机械能的液压元件是--------- A.液压泵 B.液压缸 C.单向阀 D.溢流阀 10. 下列压力控制阀中，哪一种阀的出油口直接通向油箱--------- A.顺序阀 B.减压阀 C.溢流阀 D.压力继电器 11. 液压系统的动力元件是----------- A.电动机 B.液压泵 C.液压缸 D.液压阀 12. 活塞有效作用面积一定时,活塞的运动速度取决于----- A.液压缸中油液的压力 B.负载阻力的大小 C.进入液压缸的流量 D.液压泵的输出流量 13. 不能作为双向变量泵的是----------- A.双作用叶片泵 B.单作用叶片泵 C.轴向柱塞泵 D.径向柱塞泵 14. 在液压系统中用于调节进入执行元件液体流量的阀是------------ A.溢流阀 B.单向阀 C.调速阀 D.换向阀 15. 压力控制回路包括----------- A.换向和闭锁回路 B.调压.减压和卸荷回路 C.调压与换向回路 D.节流和容积调速回路 16. 液压系统中减压阀处的压力损失是属于-------- A.沿程压力损失 B.局部压力损失 C.两种都是 D.两种都不是 17. 柱塞泵是用于---------系统中 A.高压 B.中压 C.低压 D.都不可以 18. 下列液压缸中可以进行差动连接的是-------------
液压与气压传动课程标准.
液压与气压传动课程标准 一、课程名称 液压与气压传动。 二、适用专业 机电技术（限选课68-30-2-4）、机电一体化专业（专业技能课68-30-2-4）、电气控制与运行专业（专业技能课34-14-2-4）。 三、课程概述 （一）课程性质 液压与气压传动课程是机电技术、机电一体化专业、电气控制与运行等相关专业二年级学生开设的专业技术课。 通过本课程的学习，使学生掌握液压与气压传动的基础知识，掌握液压与气动元件的的工作原理、特点及应用，熟悉液压与气压传动系统的组成以及在设备和生产线上的应用。通过项目训练，使学生能正确选用和使用液压与气动元件，并熟练地绘制出液压与气动回路图。掌握液压及气动系统的基本操作规程，能对液压与气动系统进行基本设计、安装、调试和维护，能对基本系统进行简单的故障分析与排除，以培养学生的综合职业能力、创新精神和良好的职业道德，为学生将来从事专业工作和适应职业岗位变化及学习新的生产科学技术打好基础。 （二）设计思路 本课程打破以学科为中心的内容结构体系，突出“必备和够用为度”的职教思想，坚持以就业为导向，以能力为本位，以培养学生的全面素质为基础，以提高学生的综合职业能力为核心的职教特色。通过参与企业调研，在机械企业有关专家与机电教学部专业教师共同反复研讨下，结合专业教学任务与专业工作过程特点，针对机电类及自控类专业的就业岗位进行任务与职业能力分析，以实际工作任务（项目案例）为导向，以液压与气动技术在行业中的应用为课程主线，以液压与气动技术在机电行业中的工作过程所需要的岗位职业能力为依据，进行课程设置及教学的设计。根据学生的认知规律与技能要求，采用循序渐进方式实现理论教学与典型案例相结合的方式来展现教学内容，采用项目教学法，将学科知识按“项目”
液压与气压传动试题库及答案.
一、填空题（每空2分，共40分） 1．液压传动中，压力决于_负载_，速度决定于流量。 2．液压传动中，_ 实际输出流量____和____泵的出口压力__相乘是液压功率 3．我国生产的机械油和液压油采用_40o C时的运动粘度(mm2/s)为其标号。 4．管路系统总的压力损失等于_沿程压力损失_及__局部压力损失__之和。 5．方向控制阀的操纵方式有如下五种形式___手动式_、__机动式___、__电磁式____、_液动式、____电液动 式_。 6．溢流阀、减压阀、顺序阀都有____直动式______和____先导式_______两种不同的结构形式 7．进油路节流调速回路的功率损失由______溢流损失_________和______节流损失____两部分组成。 二、单选题（每小题2分，共20分） 1．压力对粘度的影响是（ B ） A 没有影响 B 影响不大 C 压力升高，粘度降低 D 压力升高，粘度显著升 高 2．目前，90%以上的液压系统采用（） A 合成型液压液 B 石油型液压油 C 乳化型液压液 D 磷酸脂液 3．一支密闭的玻璃管中存在着真空度，下面那个说法是正确的（） A 管内的绝对压力比大气压力大B管内的绝对压力比大气压力小 C 管内的相对压力为正值D管内的相对压力等于零 4．如果液体流动是连续的，那么在液体通过任一截面时，以下说法正确的是（ C ）
A 没有空隙 B 没有泄漏 C 流量是相等的 D 上述说法都是正确的 5．在同一管道中，分别用Re紊流、Re临界、Re层流表示紊流、临界、层流时的雷诺数，那么三者的关系是 （ C ） A Re紊流< Re临界 液压与气压传动总结 (全) 一、名词解释 1.帕斯卡原理（静压传递原理）:（在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。） 2.系统压力 :（系统中液压泵的排油压力。） 3.运动粘度 :（动力粘度μ和该液体密度ρ之比值。） 4.液动力 :（流动液体作用在使其流速发生变化的固体壁面上的力。） 5.层流 :（粘性力起主导作用，液体质点受粘性的约束，不能随意运动，层次分明的流动状态。） 6.紊流 :（惯性力起主导作用，高速流动时液体质点间的粘性不再约束质点，完全紊乱的流动状态。） 7.沿程压力损失 :（液体在管中流动时因粘性摩擦而产生的损失。） 8.局部压力损失:（液体流经管道的弯头、接头、突然变化的截面以及阀口等处时，液体流速的大小和方向急剧发生变化，产生漩涡并出现强烈的紊动现象，由此造成的压力损失） 9.液压卡紧现象 :（当液体流经圆锥环形间隙时，若阀芯在阀体孔内出现偏心，阀芯可能受到一个液压侧向力的作用。当液压侧向力足够大时，阀芯将紧贴在阀孔壁面上，产生卡紧现象。） 10．液压冲击 :（在液压系统中，因某些原因液体压力在一瞬间突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。） 11．气穴现象；气蚀 :（在液压系统中，若某点处的压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就分离出来，使液体中迅速出现大量气泡，这种现象叫做气穴现象。当气泡随着液流进入高压时，在高压作用下迅速破裂或急剧缩小，又凝结成液体，原来气泡所占据的空间形成了局部真空，周围液体质点以极高速度填补这一空间，质点间相互碰撞而产生局部高压，形成压力冲击。如果这个局部液压冲击作用在零件的金属表面上，使金属表面产生腐蚀。这种因空穴产生的腐蚀称为气蚀。） 12．排量 :（液压泵每转一转理论上应排出的油液体积；液压马达在没有泄漏的情况下，输出轴旋转一周所需要油液的体积。） 13．自吸泵 :（液压泵的吸油腔容积能自动增大的泵。）14．变量泵 :（排量可以改变的液压泵。） 15．恒功率变量泵 :（液压泵的出口压力p与输出流量q 的乘积近似为常数的变量泵。） 液压与气压传动知识点 1、液压与气压工作原理:它首先通过能量转换装置(如液压泵，空气压缩机)将原动机(如电动机)的机械能转变为压力能，然后通过封闭管道，控制原件等，由另一能量转换装置(液压缸或者气缸，液压马达或气动马达)将液体(气体)的压力能转变为机械能，驱动负载，使执行机构得到所需要的动力，完成所需的运动。 2、液压与气压传动系统的组成:动力元件，执行元件，控制调节元件，辅助元件，工作介质。 3、黏性的意义：液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍其分子的相对运动，即具有一定的内摩擦力，这种性质成为液体的黏性。 常用的黏度有3种：动力黏度，运动黏度，相对黏度。 4、液压油分为3大类：石油型、合成型、乳化型。 5、液体压力有如下的特性：1、液体的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的压力在各个方向上都相等。 5、液体压力分为绝对压力和相对压力。 6、真空度：如果液体中某一点的绝对压力小于大气压力，这时，比大气压小的那部分数值叫做真空度。 7、帕斯卡原理：P19 8、理想液体：一般把既无黏性又不可压缩的液体称为理想液体。 9、恒定流动：液体流动时，若液体中任何一点处的压力、速度和密度等参数都不随时间而变化，则这种流动称为恒定流动(或定常流动、非时变流动)。 当液体整个作线形流动时，称为一维流动。 10、液流分层，层与层之间互不干扰，液体的这种流动状态称为层流。 液流完全紊乱，这时液体的流动状态称为紊流。 11、临界雷诺数P23 雷诺数的物理意义：雷诺数是液流的惯性力对黏性力的无因次比。当雷诺数较大时，液体的惯性力起主导作用，液体处于紊流状态；当雷诺数较小时，黏性力起主导作用，液体处于层流状态。 12、连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。 13、伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。 14、动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用。 15、沿程压力损失：液体在等径直管中流动时，因黏性摩擦而产生的压力损失称为沿程压力损失。 16、局部压力损失：液体流经管道的弯头、管接头、突变截面以及阀口、滤网等局部装置时，液体会产生旋涡，并发生强烈的紊动现象，由此而造成的压力损失称为局部压力损失。17、液压冲击：在液压系统中，由于某种原因，系统中某处的压力会在某一瞬间会突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。 81、危害：系统中出现液压冲击时，液体瞬间压力峰值可以比正常工作压力大好几倍。液压冲击会损坏密封装置、管道或液压元件，还会引起设备振动，产生很大噪声。有时，液压冲击会使某些液压元件如压力继电器、顺序阀等产生误动作，影响系统正常工作。 19、气穴现象：在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体中出现大量气泡，这种现象称为气穴现象。如果液体中的压力进一步降低到饱和蒸气压时，液体将迅速气化，产生大量蒸气泡，这时的气穴现象将会愈加严重。 《液压与气压传动》第一阶段作业 一、填空题 1．液压系统中的压力取决于（负载），执行元件的运动速度取决于（流量）。 2．液压传动装置由（动力元件）、（执行元件）、（控制元件）和（辅助元件）四部分组成，其中（动力元件）和（执行元件）为能量转换装置。 3．液体在管道中存在两种流动状态，（层流）时粘性力起主导作用，（紊流）时惯性力起主导作用，液体的流动状态可用（雷诺数）来判断。 4．在研究流动液体时，把假设既（无粘性）又（不可压缩）的液体称为理想流体。 5．由于流体具有（粘性），液流在管道中流动需要损耗一部分能量，它由（沿程压力）损失和（局部压力）损失两部分组成。 6．液流流经薄壁小孔的流量与（小孔通流面积）的一次方成正比，与（压力差）的1/2次方成正比。通过小孔的流量对（温度）不敏感，因此薄壁小孔常用作可调节流阀。 7．通过固定平行平板缝隙的流量与（压力差）一次方成正比，与（缝隙值）的三次方成正比，这说明液压元件内的（间隙）的大小对其泄漏量的影响非常大。 8．变量泵是指（排量）可以改变的液压泵，常见的变量 泵有( 单作用叶片泵、)、( 径向柱塞泵)、( 轴向柱塞泵)其中（单作用叶片泵）和（径向柱塞泵）是通过改变转子和定子的偏心距来实现变量，（轴向柱塞泵）是通过改变斜盘倾角来实现变量。 9．液压泵的实际流量比理论流量（大）；而液压马达实际流量比理论流量（小）。 10．斜盘式轴向柱塞泵构成吸、压油密闭工作腔的三对运动摩擦副为（柱塞与缸体）、（缸体与配油盘）、（滑履与斜盘）。 二、选择题 1．流量连续性方程是（C）在流体力学中的表达形式，而伯努力方程是（A ）在流体力学中的表达形式。 （A）能量守恒定律（B）动量定理（C）质量守恒定律（D）其他 2．液体流经薄壁小孔的流量与孔口面积的（A ）和小孔前后压力差的（B ）成正比。 （A）一次方（B）1/2次方（C）二次方（D）三次方 3．流经固定平行平板缝隙的流量与缝隙值的（D ）和缝隙前后压力差的（A ）成正比。 （A）一次方（B）1/2次方（C）二次方（D）三次方 1-5.如图所示,一具有一定真空度的容器用一根管子倒置于一液面与大气相通的水槽中,液体在管中上升的高度h = 1m,设液体的密度为ρ= 1000㎏/m 3 ,试求容器内的真空度。 解:以液面为等压面, p +ρgh = p a 所以真空度为 p a －p = ρgh 1-7、图1-3531200/B kg m ρ=,A Z =A 、B 之间的压力差。 2-1、某液压泵的输出压力为5MPa,排量为10mL/r,机械效率为0、95,容积效率为0、9,当转速为1200r/min 时,泵的输出功率与驱动泵的电动机的功率各为多少？ 解:已知: 6305,10/1010/,0.95,0.9,1200/min m v p MPa V mL r m r n r ηη-===?=== 则泵的输出功率: 66300051010101200 0.9100.960 t v P p q p q kw η--????===??= 驱动泵的电动机功率: 0.9 1.0530.950.9 i P kw P kw η = = =? 2-2、某液压泵在转速n=950r/min 时,排量为v=168ml/r 。在同样的转速与压力29、5MP a 时,测得泵的实际流量为150L/min,总效率η=087,求: (1) 泵的理论流量; (2) 泵在上述工况下的泵的容积效率机械效率; (3) 泵在上述工况下所需的电动功率; (4) 驱动泵的转矩多大？ 解:(1) 泵的理论流量 q t =v ·n=168×950=159600ml/min=159、6L/min=2、66×10-3m 3 /s (2)94.060 /106.15960 /101503 3=??==--t v q q η 93.094 .087 .0.=== ∴=v m m V ηηηηηη (3) 电机的驱动功率 6329.51015010/60 84770()84.770.87 O i P pq P W kW ηη-???===== (4) 驱动泵的转矩 284770852.53()22 3.14950/60 i i i i i p T nT P T N m n ωππ==∴= ==??? 另解: ) (77.8453.85260/95014.322)(53.85287 .060/95014.3260 /10150105.292236KW nT p m N n pq T nT pq i i i i =???==?=??????==∴= -πηππη 3-1、液压马达的排量V=250 ml/r,入口压力p 1=10、5MPa,出口压力p 2=1、0MPa,容积效率ηv =0、92,机械效率ηm =0、9,若输入流量q=22 L/min,求马达的实际转速n 、输出转矩T 、输入功率与输出功率各为多少？ 解: 《液压与气压传动》习题解答 第1章液压传动概述 １、何谓液压传动？液压传动有哪两个工作特性？ 答：液压传动是以液体为工作介质，把原动机的机械能转化为液体的压力能，通过控制元件将具有压力能的液体送到执行机构，由执行机构驱动负载实现所需的运动和动力，把液体的压力能再转变为工作机构所需的机械能，也就是说利用受压液体来传递运动和动力。液压传动的工作特性是液压系统的工作压力取决于负载，液压缸的运动速度取决于流量。 ２、液压传动系统有哪些主要组成部分？各部分的功用是什么？ 答：⑴动力装置：泵，将机械能转换成液体压力能的装置。⑵执行装置：缸或马达，将液体压力能转换成机械能的装置。⑶控制装置：阀，对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。⑷辅助装置：对工作介质起到容纳、净化、润滑、消声和实现元件间连接等作用的装置。⑸传动介质：液压油，传递能量。 ３、液压传动与机械传动、电气传动相比有哪些优缺点？ 答：液压传动的优点：⑴输出力大,定位精度高、传动平稳，使用寿命长。 ⑵容易实现无级调速，调速方便且调速范围大。⑶容易实现过载保护和自动控制。 ⑷机构简化和操作简单。 液压传动的缺点：⑴传动效率低，对温度变化敏感，实现定比传动困难。⑵出现故障不易诊断。⑶液压元件制造精度高，⑷油液易泄漏。 第２章液压传动的基础知识 1、选用液压油有哪些基本要求？为保证液压系统正常运行，选用液压油要考虑哪些方面？ 答：选用液压油的基本要求：⑴粘温特性好，压缩性要小。⑵润滑性能好，防锈、耐腐蚀性能好。⑶抗泡沫、抗乳化性好。⑷抗燃性能好。选用液压油时考虑以下几个方面，⑴按工作机的类型选用。⑵按液压泵的类型选用。⑶按液压系统工作压力选用。⑷考虑液压系统的环境温度。⑸考虑液压系统的运动速度。 ⑹选择合适的液压油品种。 2、油液污染有何危害？应采取哪些措施防止油液污染？ 答：液压系统中污染物主要有固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物等杂物。其中固体颗粒性污垢是引起污染危害的主要原因。1)固体颗粒会使滑动部分磨损加剧、卡死和堵塞，缩短元件的使用寿命；产生振动和噪声。2)水的侵入加速了液压油的氧化，并且和添加剂一起作用，产生粘性胶质，使滤芯堵塞。3) 空气的混入能降低油液的体积弹性模量，引起气蚀，降低其润滑性能。4)微生物的生成使油液变质，降低润滑性能，加速元件腐蚀。 污染控制贯穿于液压系统的设计、制造、安装、使用、维修等各个环节。在实际工作中污染控制主要有以下措施：1)油液使用前保持清洁。2)合理选用液压元件和密封元件，减少污染物侵入的途径。3)液压系统在装配后、运行前保持清洁。4)注意液压油在工作中保持清洁。5)系统中使用的液压油应定期检查、补充、更换。6)控制液压油的工作温度，防止过高油温造成油液氧化变质。 3、什么是液压油的粘性和粘温特性？为什么在选择液压油时，应将油液的粘度作为主要的性能指标？ 答：液体流动时分子间相互牵制的力称为液体的内摩擦力或粘滞力，而液体 1.已知某液压泵的输出压力为5MPa，排量为10mL/r，机械效率为 0.95，容积效率为0.9，转速为1200r/min，求： （1）液压泵的总效率； （2）液压泵输出功率； （3）电动机驱动功率。 解：（1）η=ηVηm=0.95×0.9=0.855 （2）P=pqηv/60=5×10×1200×0.9/(60×1000)= 0.9kW （3）P i=P/η=0.9/(0.95×0.9)=1.05kW 2.如图所示三种形式的液压缸，活塞和活塞杆直径分别为D、d，如 进入液压缸的流量为q，压力为P，若不计压力损失和泄漏，试分别计算各缸产生的推力、运动速度大小和运动方向。 答：（a）错误！未找到引用源。；错误！未找到引用源。；缸体向右运动 （b）答：错误！未找到引用源。；错误！未找到引用源。；缸体向左运动 （c）答：错误！未找到引用源。；错误！未找到引用源。；缸体向左运动 3.写出图示回路有序元件名称。 解：（1）大流量泵（2）小流量泵（3）溢流阀（4）单向阀（5）外控式顺序阀（卸荷阀）（6）调速阀 如图所示的液压回路，要求先夹紧，后进给。进给缸需实现“快进——工进——快退——停止”这四个工作循环，而后夹紧缸松开。（1）指出标出数字序号的液压元件名称。 （2）指出液压元件6的中位机能。 （3）列出电磁铁动作顺序表。（通电“+”，失电“-”） 答：（1）1－减压阀；2－单向阀；3－二位四通电磁换向阀；4－压力继电器； 5－液压缸；6－三位四通电磁换向阀。 （2）O型。 （3） 4.试用两个单向顺序阀实现“缸1前进——缸2前进——缸1退回 ——缸2退回”的顺序动作回路，绘出回路图并说明两个顺序阀的压力如何调节。 1、动力粘度的物理意义是单位速度梯度下的切应力。 +ρgh。 2、静压力的基本方程为p=p 3、般齿轮啮合系数ε必须大于1。 4、解决齿轮泵困油现象的方法是在齿轮泵的两侧端盖上铣两条卸荷槽。 5、溢流阀的作用有调节系统的流量，并保持系统的压力基本稳定，用于过载保护，作卸荷阀，远程调压 6、液压传动是利用液体的压力能来做功的。 7、液体在管内流动时有层流和端流两种流态，液体的流态由雷诺数判断。 8、液压系统中的压力损失有局部压力损失和沿程压力损失两种。 9、液压传动系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件及工作介质五部分组成，各部分的作用分别为向系统提供动力源、将液压泵提供的液压能转变为机械能、对液体的流动方向、压力的高低以及流量的大小进行预期的控制、保证液压系统有效地传递力和运动，提高液压系统的工作性能、实现各种不同的控制功能。其中液压泵的作用为将原动机输出的机械能转换为工作液体的压力能。 10、液压传动系统的调速方法有节流调速、容积调速、容积节流调速。 11、齿轮泵的瞬时流量是脉动的，齿轮泵的齿数越少，脉动率越大。 12、液压系统基本控制回路按其功能不同分方向、速度、压力控制回路。 13、油箱分总体式油箱和分离式油箱。油箱的作用是储存油液，散发油液中的热量、逸出混在油液中的气体、沉淀油中的污物。 14、液压泵单位时间内排出液体的体积称为泵的流量，它的大小与泵的排量和转速有关。 15、根据节流阀在油路中的位置，节流调速回路可分为进油节流调速回路，回油节流调速回路，旁路节流调速回路。 16、当柱塞泵的柱塞数为奇数时，流量脉动系数较小。 17、单作用叶片泵通过改变定子和转子之间的偏心距来变量。它能否实现双向变量？能。 18、油液的粘度随温度的升高而降低，随压力的升高而增加。 19、液压控制阀的作用是控制液压系统中执行元件的压力，流量和方向，可分为 液压与气压传动课后答案（左健民） 第一章液压传动基础知识 1-1液压油的体积为331810m -?，质量为16.1kg ，求此液压油的密度。 解： 23-3m 16.1= ==8.9410kg/m v 1810 ρ?? 1-2 某液压油在大气压下的体积是335010m -?，当压力升高后，其体积减少到 3349.910m -?，取油压的体积模量为700.0K Mpa =，求压力升高值。 解： ''33343049.9105010110V V V m m ---?=-=?-?=-? 由0P K V V ?=-?知： 64 3 070010110 1.45010 k V p pa Mpa V --?????=-==? 1- 3图示为一粘度计，若D=100mm ，d=98mm,l=200mm,外筒转速n=8r/s 时，测得转矩T=40N ?cm,试求其油液的动力粘度。 解：设外筒内壁液体速度为0u 08 3.140.1/ 2.512/2f u n D m s m s F T A r rl πτπ==??=== 由 du dy du dy τμ τμ=?= 两边积分得 0220.422()() 22 3.140.20.0980.10.0510.512 a a T l d D p s p s u πμ-?-??∴=== 1-4 用恩式粘度计测的某液压油（3850/kg m ρ=）200Ml 流过的时间为1t =153s ， 20C ?时200Ml 的蒸馏水流过的时间为2t =51s ，求该液压油的恩式粘度E ?， 运动粘度ν和动力粘度μ各为多少？ 解：12153 351 t E t ?= == 62526.31(7.31)10/ 1.9810/E m s m s E ν--=?-?=?? 21.6810Pa s μνρ-==?? 《液压传动的基本原理及组成》说课稿 各位评委、老师，大家好。 我是，我说课的内容是《液压传动的基本原理及组成》。我将从教材分析、学情分析、教学目标及重难点、教法与学法、教学过程、板书设计、教学评价七个方面阐述我对本堂课的理解与设计。 一、教材分析 《液压与气动技术》是职业教育机电类技能人才培养规划教材，也是我校机电类专业学生必修的一门专业课程。液压传动的基本原理及组成是本课程的绪论部分。 本课架构在机械传动、以及初中物理相关知识基础之上，同时对后续工程机械的液压系统的分析和理解，解决生产实践问题都起重要作用。所以无论从知识本身来说还是从知识的外延来看，本节知识都具有承上启下的作用，对整个专业课程的学习乃至以后指导生产工作都具有十分重要的意义。 二、学情分析： 本堂课开课对象为我校机电技术专业二年级学生。 从知识层面看 学生已对生活中的液压传动应用有所了解，但大多同学没有建立液压传动概念，但具备一定的认知能力。 技能层面 理论基础薄弱，但具备了一定的探究能力，有较强的好奇心，为本堂课的探究打下坚实的基础. 素质层面 学生理解能力和拓展能力相对薄弱，但专业热情较浓；希望掌握较高的职业技能，谋求较好的职业岗位。 三、教学目标及重、难点 根据以上教材分析及学情分析，结合该班学生的专业特点，我制定了以下教学目标及重难点： 教学目标： 知识目标 1．掌握液压传动工作原理。 2．掌握液压传动系统各组成部分及在系统中的作用。 3、理解液压系统的特点 技能目标 1、液压传动的基本原理 2、液压传动在生产生活中的应用 情感目标 1、激发学生的学习热情，增强学生自信心 2、养成勤于思考，严谨细致的学习态度，增强竞争意识和团队协作精神 教学重难点: 教学重点： 1、掌握液压传动原理； 2、掌握液压传动系统的组成。 教学难点：液压传动工作原理 四、教法与学法 为了能够实现本堂课的教学目标，突破本堂课的重、难点，结合学情分析及专业特点，在教法上我采用了启发引导、任务驱动、探究发现。在学法上我采用分组探讨、自主学习、自我评价，以“诱发―――质疑―――探讨”为主线，通过“演示―――观察―――分析讨论―――归纳总结”的程序来实施教学。 五、教学过程 整个教学过程的设计以”必需、够用”为度，分“引、思、学、导、练、考”六个环节展开，分别为：引：案例引入，激发兴趣；思：讲授引导，启发思考；学：分组讨论，合作学习；导：教会分析、归纳总结；练：即时练习，强化知识；考：多种测试，以赛促学。 1、案例引入，激发兴趣： 教师从学生感兴趣的生产实例引入，通过播放挖掘机、电梯井的工作视频，以及利用叉车吊装木料等，从生活中常见的液压设备出发，从而引发学生对本课程的联想。通过两个问题引入，使学生初步了解液压传动是常用的一种传动方式。从而快速吸引学生的注意力，立刻致学生于实例中、问题里，使他们在强烈的好奇心的驱使下进入本堂课的第二个教学环节。 2、讲授引导，启发思考 学生通过图片多角度了解液压传动，教师介绍利用液压千斤顶给汽车换胎、利用撬棒撬动大石头，引导学生思考液压千斤顶体积小巧，却可以将人力放大到足够抬起沉重的汽车。究其根源主要是液压千斤顶所采用的放大力的工作原理与杠杆不同。它是怎么样将力传递放大的呢带着这个疑惑进入下一环节。 3、分组讨论，合作学习 第一章概述 思考题与习题 1-1说明什么叫液压传动? 解：用液体作为工作介质进行能量传递的传动方式称为液体传动。按照其工作原理的不同，液体传动又可分为液压传动和液力传动两种形式。液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；而液力传动则主要利用液体的动能来传递能量。 1-2液压传动系统由哪几部分组成？试说明各组成部分的作用。 解：液压传动系统主要由以下四个部分组成： (1)动力元件将原动机输入的机械能转换为液体压力能的装置，其作用是为液压系统提供压力油，是系统的动力源。如各类液压泵。 (2)执行元件将液体压力能转换为机械能的装置，其作用是在压力油的推动下输出力和速度(或转矩和转速)，以驱动工作部件。如各类液压缸和液压马达。 (3)控制调节元件用以控制液压传动系统中油液的压力、流量和流动方向的装置。如溢流阀、节流阀和换向阀等。 (4)辅助元件除以上元件外的其它元器件都称为辅助元件，如油箱、工作介质、过滤器、蓄能器、冷却器、分水滤气器、油雾器、消声器、管件、管接头以及各种信号转换器等。它们是一些对完成主运动起辅助作用的元件，在系统中也是必不可少的，对保证系统正常工作有着重要的作用。 1-3液压传动的主要优、缺点是什么？ 解：1.液压传动的优点 (1)液压传动容易做到对速度的无级调节，且其调速围大，并且对速度的调节还可以在工作过程中进行； (2)在相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、结构紧凑； (3)液压传动工作比较平稳、反应快、换向冲击小，能快速起动、制动和频繁换向； (4)液压装置易实现自动化，可以方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很容易地与电气、电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作； (5)液压传动易实现过载保护，液压元件能够自行润滑，故使用寿命较长； (6)液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造和推广使用。 2.液压传动的缺点 (1)液体的泄漏和可压缩性使液压传动难以保证严格的传动比； (2)液压传动在工作过程中能量损失较大，因此，传动效率相对低，不宜作远距离传动； (3)液压传动对油温变化比较敏感，不宜在较高和较低的温度下工作； (4)液压系统出现故障时，不易诊断。 总的说来，液压传动的优点非常突出，其缺点也将随着科学技术的发展逐渐得到克服。 1-4国家标准对液压系统职能符号的绘制主要有哪些规定？ 解：一般液压传动系统图都应按照GB/T7861.1-93所规定的液压图形符号来绘制。图1-1（a）所示液压系统，用图形符号绘制的系统图如图1-2所示。使用图形符号可使液压传动系统图简单明了，便于绘制。液压传动系统图中的图形符号只表示元件的功能、操作(控制)方法和外部连接口，而不表示元件的具体结构和参数；液压传动系统图只表示各元件的液压与气压传动总结(全)培训资料
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