液压与气压传动第3版 二、图形符号 图0-2所示的液压系统图是一种半结构式的工作原理图，直观性强，容易理解，但绘 制起来比较麻烦，系统中元件数量多时更是如此。图0-3所示是将上述液压系统用液压图形 符号绘制成的工作原理图。使用这些图形符号可使液压系统图简单明了、便于绘制。 10 X 图03机床工作台液压系统的图形符号图 1一油箱2一过滤器3一液压泵4一溢流阀5一开停阀 6一节流阀7一换向阀8一活塞9一液压缸10一工作台 我国制定的流体传动系统及元件图形符号国家标准GB/T786.1一2009（参见附录B),应遵 照执行。 第三节 液压与气压传动的优缺点 液压传动有以下一些优点： 1)在同等体积下，液压装置能比电气装置产生更大的动力。在同等功率下，液压装置的质 量和体积小，即其功率密度大、结构紧凑。液压马达的体积和质量只有同等功率电动机的2% 左右。 2)液压装置工作比较平稳。由于质量和惯性小、反应快，液压装置易于实现快速起动、制 动和频繁换向。 3)液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达2000），还可以在运行过程中进行 调速。 4)液压传动易于对液体压力、流量或流动方向进行调节或控制。当将液压控制和电气控制、 电子控制或气动控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，也能方便地实现 远程控制和自动化
绪论 5)液压装置易于实现过载保护。 6)由于液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较 方便。 7)用液压传动实现直线运动远比用机械传动简单。 液压传动的缺点是： 1)液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更 是如此。 2)液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很容易受到温度的影响，因此它不宜在 很高或很低的温度条件下工作。 3)为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较高，而且对工作介 质的污染比较敏感。 4)液压传动出现故障时不易找出原因。 气压传动具有一些独特的优点，主要有如下几点： 1)空气可以从大气中获得，同时，用过的空气可直接排放到大气中去，处理方便，万一空 气管路有泄漏，除引起部分功率损失外，不致产生不利于工作的严重影响，也不会污染环境。 2)空气的黏度很小，在管道中的压力损失较小，因此便于集中供气和远距离输送。 3)压缩空气的工作压力较低（一般为0.3~0.8MP),因此，对气动元件的材质要求较低。 4)气动系统维护简单，管道不易堵塞，也不存在介质变质、补充、更换等问题。 5)使用安全，没有防爆的问题，并且便于实现过载自动保护。 6)气动元件采用相应的材料后，能够在恶劣的环境（强振动、强冲击、强腐蚀和强辐射等） 下进行正常工作。 气压传动也存在以下的一些缺点 1)气动装置中的信号传递速度较慢，一般限于声速的范围内。因此气动技术不宜用于信号 传递速度要求十分高的复杂线路中。 2)由于空气具有较大的可压缩性，因而运动速度的稳定性较差。 3)气动系统工作压力较低，结构尺寸又不宜过大，因而气压传动装置的总推力通常不可能 很大。 4)目前气压传动的效率较低。 总的说来，液压与气压传动的优点是主要的，而它们的缺点可以通过技术进步不断得到克服 或改善。 第四节液压与气压传动的应用 现在，液压与气压传动的应用领域非常广泛。但是，工业各部门使用液压与气压传动的出发 点是不尽相同的：有的是利用它们在传递动力上的长处，如工程机械、压力机械和航空工业采用 液压传动的主要原因是其结构简单、体积和质量小、输出功率大；有的是利用它们在操纵控制上 的优点，如机床上采用液压传动是因为其能在工作过程中实现无级变速，易于实现频繁换向，易 于实现自动化：在采矿、化工、医卫、食品等行业采用气压传动是取其空气工作介质具有防爆 防火、安全、卫生等特点
液压与气压传动第3版 液压传动在各类机械行业中的应用实例见表0-1。 表0,1液压传动在各类机械行业中的应用实例 行业名称 应用场所举例 工程机械 挖掘机装载机推士机，沥青混凝土排铺机压路机、铲运机等 起重运输机械 汽车吊、港口龙门吊、叉车，装卸机械，带式运输机，SPMT平板车，液压无级变速装置等 矿山机械 凿岩机，开掘机、开采机，破碎机提升机，液压支架等 建筑机械 压桩机液压千斤顶，平地机混凝土输送泵车，超大型运输车，干吨级驮运架一体机等 农业机械 联合收割机拖拉机，农具悬挂系统等 治金机械 高炉开铁口机、电炉炉顶及电极升降机，轧铜机，压力机等 轻工机械 打包机、注射机、校直机、橡胶硫化机，造纸机等 半自动车床，创床，龙门铣床，磨床、仿形加工机床、组合机床及加工自动线、数控机床及加工中心、机床 机床工业 辅助装置等 汽车工业 自卸式汽车，平板车，高空作业车及汽车中的ABS,转向器，减振器等 航空工业 飞机起落架机翼尾翼，廊桥等 智能机械 折臂式小汽车装卸器，数字式体有银炼机，模拟驾驶舱，机器人等 第五节液压与气动技术的发展 液压与气动技术在工业中推广应用还是20世纪中叶以后的事，时间不算很长。 由于要使用原油炼制品来作为传动介质，近代液压传动是由9世纪崛起并蓬勃发展的石油 工业推动起来的。最早实践成功的液压传动装置是舰艇上的炮塔转位器。第二次世界大战期间， 在一些兵器上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，大大提高了兵器的性能， 也大大促进了液压技术的发展。战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制定和完 善，各类标准化、规格化、系列化的元件在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业中 推广开来。20世纪60年代后，原子能技术、空间技术、计算机技术、微电子技术等的发展再次 将液压技术推向前进，使它在国民经济的各方面都得到了应用。液压传动在某些领域内甚至已占 有压倒性的优势。 我国的液压工业开始于20世纪50年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖 拉机和工程机械上。自从1964年从国外引进一些液压元件生产技术，并自行设计液压产品以来， 我国的液压件已在各种机械设备上得到了广泛的使用。20世纪80年代起更加速了对国外先进液 压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、 经济效益、研究开发等各个方面全方位地赶上世界水平。 当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化等各 项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上也有许多新成 就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机仿真和优化以及计算机控制等创新 性工作方面，日益显示出显著的成绩。 原先气压传动与控制系统一般应用在复杂程度较低和中等的机器上，这是由它的价格因素 所决定的。但是一些较为复杂的机器也能应用气压传动与控制系统，这取决于环境条件的因 素，诸如在易爆、腐蚀、水冲洗、粉尘、污物等一些环境中，应用气动系统更为合理和安全
绪论 在20世纪60年代末，气动元件得到发展，控制方式有所创新，从而使气动系统在很多 工业领域得到了广泛应用。因为气动元件兼有通用性和灵活性的特点，所以它在现代系统的 集成化和完整性方面发挥了决定性的作用，气动元件本身也得到了飞跃的发展。但是，一般 认为，现代气动技术从开始发展到现在还不足60年时间。 近年来气动技术的应用领域已从机械（机床、汽车、轴承、农机等）、冶金（铸造、锻 造、轧钢等)、采矿、交通运输等工业扩展到轻工（纺织、自行车、手表、缝纫机等）、医 卫、食品、化工、电子、物流、机器人以及军事等工业部门，它对于实现生产过程的自动控 制、改善劳动条件、减轻劳动强度、降低成本、提高产品质量发挥了很大的作用。 计算机和微电子技术的进展，渗透到液压与气动技术中并与之相结合，创造出了很多高 可靠性、低成本的微型节能元件，为液压气动技术在工业各部门中的应用开辟了更为广阔的 前景。 今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压与气动技术必须不断创新，不断地提高和 改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求。液压与气动技术的持续发展体现在如 下一些比较重要的特征上： 1)提高元件性能，创制新型元件，不断小型化和微型化。 2)高度的组合化、集成化和模块化。 3)和微电子技术相结合，走向智能化 4)研发特殊传动介质，推进工作介质多元化
第一章 流体力学基础 流体力学是研究流体平衡和运动规律的一门学科。本章主要阐述与液压及气动技术有关 的流体力学基本内容，为本课程的后续学习打下必要的理论基础。 第一节工作介质 工作介质在传动及控制中起传递能量和信号的作用。流体传动及控制（包括液压与气 动)在工作、性能特点上和机械、电气传动之间的差异主要是载体不同，前者采用工作介 质。因此，掌握液压与气动技术之前，必须先对其工作介质有一清晰的了解。 一、液压传动介质 (一)基本要求与种类 液压传动及控制所用的工作介质为液压油液或其他合成液体，其应具备的功能如下： (1)传动把由液压泵所赋予的能量传递给执行元件。 (2)润滑润滑液压泵、液压阀、液压执行元件等运动件。 (3)冷却吸收并带出液压装置所产生的热量。 (4)去污带走工作中产生的磨粒和来自外界的污染物。 (5)防锈防止液压元件所用各种金属的锈蚀。 为使液压系统长期保持正常的工作性能，对其工作介质提出的要求是： (1)可压缩性可压缩性尽可能小，响应性好。 (2)黏性温度及压力对黏度影响小，具有适当的黏度，黏温特性好。 (3)润滑性能对液压元件滑动部位充分润滑。 (4)安定性不因热、氧化或水解而变质，剪切稳定性好，使用寿命长。 (5)防锈和抗腐蚀性对铁及非铁金属的锈蚀性、腐蚀性小。 (6)抗泡沫性介质中的气泡容易逸出并消除。 (7)抗乳化性除含水液压液外的油液，油水分离要容易。 (8)洁净性质地要纯净，尽可能不含污染物，当污染物从外部侵入时能迅速分离。 (9)相容性对金属、密封件、橡胶软管、涂料等有良好的相容性。 (10)阻燃性燃点高，挥发性小，最好具有阻燃性