液压气动系统设计手册

内容简介

本手册分为"液压系统设计"和"气动系统设计"两大部分。重点介绍

液压气动系统的设计方法;电液控制系统和气动逻辑控制回路的设计;以及

液压气动系统的可编程序控制器(PC)控制;气动系统的气源设计等。书中

还介绍了与液压气动设计有关的液压气动元(辅)件的设计与选用;液压气

动系统的节能技术;噪声、泄漏和污染控制等以及液压气动系统的安装、调

试与故障诊断等液压、气动设备设计和使用、维修人员经常关心的问题。

本手册可供液压气动系统的设计、调试人员及大专院校有关专业师生

使用和参考。

第1章基础知识与技术标准1

1液压气动技术原理1

1?1液压气动技术的定义1

1?2液压与气动的基本原理及工作特征1

2液压气动系统的组成、图形符号与分类1

2?1液压气动系统的组成部分及其功用1

2?2液压系统与气动系统原理图及图形符号1

2?2?1我国液压气动图形符号标准11

2?2?2各国液压气动图形符号对照11

2?3液压气动系统的类型及特点25

3液压气动技术的特点26

4液压气动技术的用途26

5常用液压气动基础标准30

5?1流体传动系统和元件名词术语30

5?1?1基本术语30

5?1?2能量转换术语30

5?1?3能量控制和调节术语30

5?1?4能量转换和调节设备术语30

5?1?5控制机构术语40

5?1?6附属装置、组件及成套设置总成术语40

5?1?7液压油液术语40

5?2液压气动标准目录40

5?2?1国内液压气动标准目录40

5?2?2国际液压气动标准目录40

5?3常用液压气动标准40

5?3?1流体传动系统及元件公称压力系列40

5?3?2液压泵及马达公称排量系列52

5?3?3液压气动系统及元件缸内径及活塞杆外径52

5?3?4液压气动系统及元件缸活塞行程系列52

5?3?5液压气动系统及元件活塞杆螺纹形式和尺寸系列54

5?3?6液压元件螺纹连接油口形式和尺寸55

5?3?7气动气口连接螺纹形式和尺寸55

5?3?8液压气动系统用硬管外径和软管内径55

5?3?9液压泵站油箱公称容量系列55

5?3?10液压系统通用技术条件55

5?3?11气动系统通用技术条件57

6液压气动技术常用物理量及其换算57

第1篇液压技术

第2章液压工作介质及液体力学规律61

1液压工作介质61

1?1液压工作介质的主要理化性质61

1?2液压系统对工作介质的主要性能要求64

1?3液压工作介质的分类、命名和代号65

1?4液压工作介质的品种及技术性能66

1?4?1常用液压工作介质的组成、特性及主要应用场合66

1?4?2矿物油型与合成烃型液压油的技术性能68

1?4?3难燃液压液的技术性能75

1?4?4专用液压油(液)的技术性能77

1?5液压工作介质的选择与使用77

1?5?1选用原则与方法77

1?5?2液压工作介质的使用与更换79

1?6国内外液压工作介质产品对照87

2液体力学常用计算公式95

2?1液体静力学计算公式95

2?2液体动力学计算公式96

2?3管道系统压力损失计算公式96

2?4常见孔口流量计算公式98

2?5常见缝隙流量计算公式98

2?6液压冲击计算公式98

第3章液压泵103

1液压泵总论103

1?1液压泵的基本原理及分类103

1?2液压泵的常用图形符号104

1?3液压泵的主要性能参数、计算公式及特性曲线104

1?4液压泵的技术性能及选用104

1?4?1各类液压泵的主要技术性能与应用范围104

1?4?2液压泵的选择104

2齿轮泵107

2?1类型特点107

2?2工作原理108

2?3典型结构109

2?4产品概览110

2?5使用要点110

3叶片泵111

3?1类型特点112

3?2工作原理112

3?3典型结构113

3?4产品概览113

3?5叶片泵的选择、使用与故障诊断113

4柱塞泵116

4?1类型特点116

4?2工作原理116

4?3典型结构117

4?4产品概览120

4?5?使用要点121

5液压泵的故障诊断122

第4章液压执行器126

1液压缸126

1?1类型及特性126

1?2主要性能及结构参数128

1?3液压缸参数计算129

1?4液压缸的安装连接方式131

1?5液压缸的典型结构与组成133

1?6液压缸的设计要点133

1?6?1设计内容与步骤133

1?6?2液压缸的类型及安装连接方式选择133

1?6?3液压缸的负载及速度的计算133

1?6?4液压缸的主要尺寸参数的确定133

1?6?5液压缸油口尺寸的确定138

1?6?6液压缸的结构设计139

1?6?7伺服液压缸的设计特点152

1?7液压缸标准系列及选用要点154

1?7?1HSG系列工程液压缸154

1?7?2UY系列冶金机械液压缸154

1?7?3车辆用液压缸系列154

1?7?4重载液压缸154

1?7?5轻型拉杆式液压缸158

1?7?6带接近开关的拉杆式液压缸160

1?7?7多级液压缸162

1?7?8伺服液压缸典型产品163

1?8液压缸的使用要点170

1?9液压缸的故障诊断170

2液压马达170

2?1分类及图形符号170

2?1?1分类170

2?1?2图形符号171

2?2主要参数及计算公式171

2?3性能特征171

2?4适用工况与应用范围171

2?5工作原理与典型结构171

2?5?1工作原理171

2?5?2典型结构171

2?6产品概览171

2?7选择与使用要点171

2?8故障诊断171

3摆动液压马达(摆动液压缸)171

3?1分类与图形符号180

3?2工作原理、特点及使用参数181

3?3主要参数计算公式182

3?4典型结构183

3?5产品概览185

3?6选用要点185第5章液压控制阀187

1液压控制阀概述187

1?1液压控制阀的功用187

1?2液压阀的基本结构与原理187

1?3液压阀的分类187

1?4液压阀的基本性能参数187

1?5液压阀的基本要求187

1?6液压阀的选型190

2压力控制阀193

2?1功用及分类193

2?2溢流阀193

2?2?1工作原理、图形符号及特点193

2?2?2主要性能参数194

2?2?3典型结构195

2?2?4典型产品简介195

2?2?5应用场合与选用要点195

2?2?6常见故障及其诊断排除195

2?3减压阀195

2?3?1工作原理、图形符号及特点195

2?3?2主要性能参数195

2?3?3典型结构207

2?3?4典型产品简介207

2?3?5应用场合与选用要点207

2?3?6常见故障及其诊断排除207

2?4顺序阀207

2?4?1工作原理、图形符号及特点207

2?4?2主要性能参数207

2?4?3典型结构207

2?4?4典型产品简介207

2?4?5应用场合及选用要点207

2?4?6常见故障及其诊断排除207

2?5压力继电器207

2?5?1典型结构、工作原理、图形符号及特点207

2?5?2主要性能参数207

2?5?3典型产品简介207

2?5?4应用场合及选用要点207

2?5?5常见故障及其诊断排除207

3方向控制阀215

3?1功用及分类215

3?2单向阀216

3?2?1工作原理及图形符号216

3?2?2主要性能参数216

3?2?3典型结构216

3?2?4典型产品简介216

3?2?5应用场合与选用要点216

3?2?6常见故障及其诊断排除216

3?3换向阀216

3?3?1工作原理及图形符号216

3?3?2主要性能参数216

3?3?3典型结构226

3?3?4典型产品简介226

3?3?5应用场合与选用要点226

3?3?6常见故障及其诊断排除226

4流量控制阀233

4?1功用及分类233

4?2工作原理及图形符号233

4?3主要性能参数233

4?4典型结构233

4?5典型产品简介233

4?6应用场合与选用要点233

4?7常见故障及其诊断排除242

5叠加阀与插装阀242

5?1叠加阀242

5?1?1特点及分类242

5?1?2典型结构与工作原理245

5?1?3主要性能参数245

5?1?4典型产品系列简介245

5?1?5应用场合与选用要点245

5?1?6常见故障及其诊断排除方法247

5?2插装阀247

5?2?1特点与类型247

5?2?2二通插装阀的组成与工作原理248

5?2?3主要构件的功能248

5?2?4典型组合248

5?2?5主要性能参数254

5?2?6螺纹式插装阀255

5?2?7插装阀典型产品简介260

5?2?8插装阀应用场合与选用要点260

6电液控制阀260

6?1电液伺服阀260

6?1?1功用、特点及组成260

6?1?2分类264

6?1?3典型结构与工作原理264

6?1?4主要特性及性能参数268

6?1?5电液伺服阀产品简介272

6?1?6应用场合与选用要点273

6?1?7常见故障及其原因276

6?2电液比例控制阀279

6?2?1功用、特点及组成279

6?2?2分类279

6?2?3典型结构与工作原理280

6?2?4主要特性及性能参数284

6?2?5典型产品284

6?2?6应用场合及选用要点284

6?2?7常见故障及诊断排除284

6?3电液数字控制阀284

6?3?1功用、特点及分类284

6?3?2构成与基本工作原理287

6?3?3典型结构及其原理288

6?3?4技术性能288

6?3?5典型产品291

6?3?6应用场合及选用要点291

6?3?7常见故障及其诊断排除方法293

第6章液压辅助元件294

1蓄能器294

1?1蓄能器的功用及工作原理294

1?2蓄能器的类型及典型结构296

1?3气囊式蓄能器的参数及计算296

1?4蓄能器及附件的典型产品299

1?5应用场合与选用要点299

2过滤器300

2?1油液过滤器的功用及过滤原理300

2?2油液过滤器的类型及典型结构300

2?3油液过滤器的性能参数302

2?4油液过滤器的典型产品简介303

2?5油液过滤器的应用场合与选用要点304

2?6液压空气过滤器简介304

3液压油箱305

3?1功用及类型305

3?2油箱的设计要点306

3?2?1油箱容量的确定307

3?2?2油箱的结构设计要点307

4热交换器及温控元件311

4?1冷却器311

4?1?1类型、特点及图形符号311

4?1?2典型产品312

4?1?3选择及应用312

4?2加热器312

4?3温控仪表312

5管件314

5?1管路314

5?1?1管路类型、特点及适用场合314

5?1?2管路的连接螺纹315

5?1?3管路的选用要点315

5?2管接头316

5?3连接法兰316

5?4螺塞、堵头318

5?5管夹319

6压力测量元件319

6?1压力表及压力传感器320

6?2压力表开关321

7密封装置(件)321

7?1功用及要求321

7?2类型及特点321

7?3密封的基本原理及密封装置设计要点321

7?4常用密封装置的特点及应用321

7?5常用密封件321

7?5?1通用O形密封圈321

7?5?2液压缸活塞及活塞杆用高低唇Yx形

橡胶密封圈321

7?5?3组合密封垫圈333

7?5?4轴用J形防尘圈333

第7章液压系统基本功能回路335

1压力控制回路335

1?1调压回路335

1?2减压回路337

1?3增压回路337

1?4卸荷回路339

1?5平衡回路341

1?6保压和泄压(释压)回路341

1?7缓冲回路344

1?8制动回路344

2速度控制回路345

2?1调速回路345

2?1?1节流调速回路345

2?1?2容积调速回路347

2?1?3容积节流调速回路347

2?1?4有级调速回路347

2?2快速运动回路(增速回路)347

2?3速度换接回路(减速回路)347

3方向控制回路352

3?1换向回路352

3?1?1通用换向阀的换向回路353

3?1?2专用换向阀的往复直线运动换向回路353

3?1?3插装阀的换向回路353

3?1?4多路换向阀的换向回路353

3?2锁紧回路(位置保持回路)355

4多执行器动作回路355

4?1顺序动作回路355

4?2同步动作回路355

4?2?1机械同步回路358

4?2?2液压缸串联同步回路358

4?2?3采用流量阀控制的同步动作回路359

4?2?4采用液压泵或液压马达的同步动作回路359

4?2?5电液比例控制同步回路360

4?2?6电液伺服控制同步回路360

4?3防干扰回路361

4?4多执行器卸荷回路361

5液压油源回路362

第8章典型液压传动与控制系统363

1典型液压传动与控制系统分析的意义与

要点363

2单臂仿形刨床液压传动与控制系统363

3压力机的液压系统365

4AZ560注塑机液压系统368

5四辊轧机液压压下装置的电液伺服控制

系统370

61m3履带式单斗全液压挖掘机液压系统371

7远洋运输补给船用波浪补偿起重机电液比例控

制系统373

8波音747喷气客机液压系统375

9导弹发射勤务塔架液压系统377

1010kN客货两用液压电梯系统378

11X光机隔室透视站位液压系统379

第9章液压传动与控制系统的设计计算381

1液压传动系统的设计计算381

1?1设计计算方法381

1?1?1设计计算流程与技术要求381

1?1?2执行器的配置、动作顺序的确定及

动力和运动分析382

1?1?3确定主要参数，绘制液压执行器

工况图382

1?1?4液压系统图的拟定389

1?1?5组成元件设计389

1?1?6系统性能计算394

1?1?7液压系统的施工设计394

1?2设计计算示例--组合钻床动力滑台液压

传动系统的设计计算422

1?2?1技术要求422

1?2?2动力和运动分析422

1?2?3确定液压缸参数，编制工况图423

1?2?4拟定液压系统原理图425

1?2?5选择液压元件及辅件425

1?2?6计算液压系统的技术性能426

1?2?7液压系统的结构设计(略)429

2液压控制系统的设计计算429

2?1液压控制系统的组成及类型429

2?2电液伺服控制系统的设计计算方法430

2?2?1设计计算流程与设计要求430

2?2?2拟定控制方案，画出系统原理图430

2?2?3静态设计430

2?2?4动态设计430

2?2?5检验系统静、动态品质，需要时对

系统进行校正453

2?2?6选择液压能源453

2?2?7绘制正式工作图，编制技术文件453

2?3电液伺服系统设计计算示例--带钢跑偏

光电液伺服控制系统的设计计算459

2?3?1主机功用与控制系统设计要求459

2?3?2论证和拟定控制方案，组成控制系统

原理图459

2?3?3静态设计(确定液压动力元件参数，

选择系统的组成元件)459

2?3?4动态设计463第2篇气动技术

第10章气动工作介质及气体力学基础467

1气动工作介质467

1?1空气的组成467

1?2空气的主要物理性质467

2空气污染及其控制简介468

3气体力学基础469

3?1理想气体的状态方程及状态变化过程469

3?2气体的定常管内流动规律470

3?3容器的充气与排气计算470

3?4气动元件的通流能力470

第11章气源及气动辅件473

1气源473

1?1空气压缩机475

1?1?1基本原理、类型及特点475

1?1?2主要性能参数及其计算与选择使用

要点475

1?1?3典型产品概览475

1?2真空泵和真空发生器475

1?2?1真空泵475

1?2?2真空发生器477

2气动辅件478

2?1后冷却器478

2?2油水分离器479

2?3储气罐480

2?4干燥器480

2?5过滤器481

2?6油雾器481

2?7自动排水器481

2?8消声器481

2?9转换器482

2?10管件489

2?10?1管道种类及选择489

2?10?2管接头类型及应用489

2?10?3管路布置489

3气源及气动辅件的故障及排除方法489

第12章气动执行器492

1气缸492

1?1气缸的类型492

1?2主要性能及基本结构参数494

1?3安装连接方式494

1?4组成与典型结构497

1?5设计计算要点501

1?5?1气缸的类型及安装连接方式选择501

1?5?2气缸输出力及速度的计算502

1?5?3计算和确定气缸的主要尺寸参数502

1?5?4气缸的结构设计502

1?6液压缸标准系列507

1?7气缸的选择及使用要点507

1?8气缸的故障诊断507

2气马达513

2?1分类、图形符号与特点513

2?1?1分类及性能513

2?1?2图形符号513

2?1?3气马达的特点513

2?2气马达的结构原理与特性513

2?3典型产品概览513

2?4选择与使用要点516

3摆动气马达(摆动气缸)516

3?1分类与图形符号516

3?2工作原理、特点及使用参数517

3?3产品概览517

3?4典型产品概览518

3?5选择与使用要点518

4真空吸盘518

4?1功用原理518

4?2类型特点519

4?3性能参数与选用519

4?4典型产品概览520

第13章气动控制阀521

1气动控制阀概述521

1?1功用与分类521

1?2与液压阀的比较522

2压力控制阀522

2?1功用及分类522

2?2减压阀522

2?2?1结构原理、图形符号及特点522

2?2?2主要性能参数522

2?2?3典型产品概览525

2?2?4选择与使用要点525

2?2?5常见故障及其诊断排除525

2?3安全阀(溢流阀)525

2?3?1结构原理、图形符号及特点525

2?3?2典型产品概览525

2?3?3选择与使用要点525

2?3?4常见故障及其诊断排除527

2?4顺序阀527

2?4?1结构原理及图形符号527

2?4?2典型产品概览527

3流量控制阀527

3?1功用及分类527

3?2结构原理、图形符号及特点528

3?3典型产品概览528

3?4选择与使用要点528

4方向控制阀530

4?1功用及分类530

4?2结构原理、图形符号及应用533

4?3性能参数537

4?3?1换向型方向阀的性能参数537

4?3?2单向型方向阀的性能参数537

4?4典型产品概览537

4?4?1单向型方向阀537

4?4?2换向型方向阀537

4?5选择与使用要点546

5方向阀(含磁性开关)的常见故障及其诊断

排除方法547

6气动逻辑控制元件简介548

6?1分类、组成与图形符号548

6?2结构原理及特点548

6?3典型产品概览548

6?4选择与使用要点551

7气动比例阀与气动伺服阀简介551

7?1气动比例阀的功用、分类、典型结构

原理551

7?2气动伺服阀的功用、分类、典型结构

原理552

第14章气动系统基本功能回路553

1压力控制回路553

2速度控制回路554

3方向控制回路(换向回路)556

4多执行器动作控制回路556

5安全保护与操作回路556

6计数回路557

7真空吸附回路558

8基本逻辑控制回路559

第15章典型气压传动与控制系统560

1典型气压传动与控制系统分析的意义与

要点560

2四柱铸造砂型震压造型机气动系统560

3金属切削机床及加工中心的气动系统560

4气动机械手系统562

5包装机械气动系统564

6气动胀管机系统565

7家具力学性能试验机电?气控制系统565

8真空吸附系统565

9气?水伺服纠偏器系统565

10飞机供油车的气动刹车联锁系统565

11颈椎治疗仪气动控制系统565

第16章气动系统的设计计算571

1设计计算方法571

1?1设计计算流程与技术要求571

1?2执行器的选择配置及动力和运动分析572

1?2?1气动执行器的选择配置572

1?2?2循环时间及动作顺序的确定573

1?2?3动力分析和运动分析573

1?3确定主要参数573

1?3?1回路压力的选定573

1?3?2气动执行器主要参数的计算573

1?3?3气动执行器耗气量的计算574

1?4控制方式的选择574

1?5气动系统图的设计与拟定575

1?5?1气动控制回路的设计575

1?5?2拟定与绘制气动系统原理图580

1?6选择气动控制元件、辅件及气源580

1?6?1气动控制元件的选择580

1?6?2气动辅件及气源的选择583

1?6?3简略确定气动控制元件、三联件、

管道等通径的方法587

1?6?4空压机的选择587

1?7气动系统的施工设计587

2设计计算示例--鼓风炉钟罩式加料装置气动系统的设计589

2?1技术要求589

2?2执行器的选择配置及动力和运动分析589

2?3执行器主要参数的确定590

2?3?1计算与确定气缸内径590

2?3?2气缸耗气量的计算590

2?4控制方式的选择590

2?5设计与拟定气动系统原理图590

2?5?1设计气动控制回路590

2?5?2组成气动系统原理图592

2?6选择气动元件592

2?6?1选择控制元件592

2?6?2选择气动辅件及空压机592

3真空吸附系统设计简介594

3?1真空吸附系统的一般组成594

3?2真空吸附系统的设计要点594

3?2?1设计步骤594

3?2?2真空元件的选择与使用594第3篇电气控制与使用维护

第17章液压气动系统的电气控制599

1液压气动系统中电气控制装置的功用与

类型599

2继电接触式电气控制599

2?1电气控制线路原理图的组成及绘制原则599

2?2常用基本电气控制线路602

2?3液压与气动系统的典型电气控制线路603

2?3?1液压系统的典型电气控制线路603

2?3?2气动系统的典型电气控制线路606

2?4继电接触式电气控制的设计609

2?4?1设计要点及注意事项610

2?4?2实例--组合机床动力滑台液压系统的电器控制线路610

3微机控制612

3?1工控机控制612

3?1?1工控机的作用及特点612

3?1?2工控机(IPC)的基本系统组成612

3?1?3工控机系统的组合方式612

3?1?4实例--带多点调压液压垫单动拉伸压边机的计算机控制系统613

3?2可编程序控制614

3?2?1可编程序控制器的特点与类型614

3?2?2可编程序控制器的构成及工作过程618

3?2?3可编程序控制系统的设计要点及举例619

4电控装置线缆的选择与布置625

5电气控制柜(箱)的设计与配置625

第18章液压系统与气动系统的安装调试及使用维护626

1液压系统的安装调试及使用维护626

1?1液压系统的安装626

1?1?1安装前的准备工作626

1?1?2安装程序与方案的确定626

1?1?3液压元件和管件的质量检查627

1?1?4液压系统的安装要求627

1?2液压系统的出厂试验和总体调试636

1?2?1出厂试验636

1?2?2总体调试636

1?3液压系统的使用与检查636

1?3?1使用的一般注意事项636

1?3?2检查636

1?4液压系统的故障诊断638

1?4?1故障诊断的常用方法与注意事项638

1?4?2常见故障及其诊断排除方法639

2气动系统的安装调试及使用维护642

2?1气动系统的安装642

2?1?1安装准备642

2?1?2气动系统的安装要求642

2?2气动系统的调试644

2?3气动系统的使用与维护保养644

2?3?1气动系统的使用644

2?3?2气动系统的维护644

2?4气动系统的故障诊断644

附录国内部分液压气动厂商名录647

参考文献656