8-1 液压传动概述 重点
一、工作原理
液压传动以液体（矿物油）为工作介质，利用液体的压力能传递动力。其物理基础是帕斯卡原理：在密闭容积内，施加于静止液体上的压力将等值地传递到液体各点。
二、系统的组成
| 组成部分 | 作用 | 典型元件 |
|---|---|---|
| 动力元件 | 把机械能转换为液压能，提供压力油 | 液压泵（齿轮泵、叶片泵、柱塞泵） |
| 执行元件 | 把液压能转换为机械能，驱动工作机构 | 液压缸（直线运动）、液压马达（旋转运动） |
| 控制元件 | 控制压力、流量和流向 | 压力阀、流量阀、方向阀 |
| 辅助元件 | 保证系统正常工作 | 油箱、滤油器、油管、蓄能器、冷却器 |
| 工作介质 | 传递能量、润滑、冷却 | 矿物液压油 |
三、基本参数
- 压力取决于负载：负载越大，系统压力越高（由溢流阀限定最高压力）。
- 速度取决于流量：进入液压缸的流量越大，活塞运动越快。
- 效率：总效率 = 容积效率 × 机械效率，一般 0.75～0.85。
四、优缺点
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 功率密度大，同功率下体积小、重量轻；易实现无级调速，调速范围大；运转平稳、换向冲击小、易实现过载保护；元件标准化、易实现自动化 | 易泄漏，不宜远距离传动；油液黏度随温度变化，影响速度稳定性；对油液清洁度要求高；故障不易排查；油液可能污染环境 |
8-2 液压传动元件 重点
一、液压泵
液压泵是系统的动力源，靠密闭容积的变化吸油和压油，属容积式泵。其输出流量取决于泵的排量 V 与转速 n：q = V·n·ηv。
| 类型 | 工作原理 | 特点 | 适用 |
|---|---|---|---|
| 齿轮泵 | 一对啮合齿轮的齿间容积变化 | 结构简单、体积小、耐污染、价格低，但流量脉动大、压力较低（≤25 MPa） | 机床、工程机械的辅助系统 |
| 叶片泵 | 转子槽内叶片在定子内表面滑动，容积变化 | 流量均匀、噪声小、压力较高（≤16～21 MPa），对油液清洁度要求高 | 机床、注塑机的中高压系统 |
| 柱塞泵 | 柱塞在缸体内往复运动 | 压力高（可达 40 MPa 以上）、效率高、易变量，但结构复杂、价格高、耐污染差 | 锻压、工程机械的高压大流量系统 |
二、执行元件
- 液压缸：单杆活塞缸（两腔面积不等，左右运动速度不同）、双杆活塞缸（两腔面积相等，往返速度相同）、柱塞缸（只能单向工作，靠自重或弹簧返回）。
- 差动连接：单杆缸把有杆腔的回油接入无杆腔，形成差动，可获得更快的伸出速度（但推力减小）。
- 液压马达：把液压能转换为旋转机械能，分齿轮式、叶片式、柱塞式，用于需要连续回转的场合。
三、控制元件
| 类别 | 作用 | 典型阀 |
|---|---|---|
| 压力控制阀 | 控制或限制系统压力 | 溢流阀（稳压、限压、卸荷）、减压阀、顺序阀、压力继电器 |
| 流量控制阀 | 控制流量，从而控制速度 | 节流阀、调速阀（节流阀 + 压力补偿） |
| 方向控制阀 | 控制油流方向 | 单向阀、换向阀（二位二通、三位四通等） |
易混点
溢流阀在系统中并联，正常工作时关闭、过载时开启（起限压保护作用）；节流阀、调速阀串联在油路中；单向阀只允许油液单向通过，常用于锁紧与背压。
四、辅助元件
- 油箱：储油、散热、沉淀杂质，容量一般取泵流量的 2～6 倍。
- 滤油器：过滤杂质，保证油液清洁度（吸油口、压力油路、回油路均可设置）。
- 蓄能器：储存压力能，用于保压、吸收脉动与液压冲击、作应急动力源。
- 油管与接头：钢管（高压固定）、铜管、橡胶软管（有相对运动处）。
8-3 液压基本回路及系统 重点
一、压力控制回路
- 调压回路：用溢流阀限定系统最高压力；多级压力可用多个溢流阀 + 换向阀切换。
- 减压回路：用减压阀获得低于系统压力的次级压力（如夹紧回路）。
- 卸荷回路：执行元件停止时使泵低压卸荷，减少发热与能耗（用三位换向阀中位机能或卸荷阀）。
二、速度控制回路
| 回路 | 原理 | 特点 |
|---|---|---|
| 节流调速（进油/回油/旁路节流） | 用节流阀改变进入（或排出）执行元件的流量 | 结构简单、成本低，但效率低、发热大，低速稳定性差，用于小功率系统 |
| 容积调速 | 改变泵或马达的排量 | 效率高、发热小、调速范围大，但变量泵价格高，用于大功率系统 |
| 容积节流调速 | 变量泵 + 调速阀配合 | 效率较高、速度稳定，用于机床进给 |
三、方向与快速运动回路
- 换向回路：用三位四通换向阀实现执行元件的正、反、停止（中位机能 O、H、Y、M 型各有不同用途）。
- 锁紧回路：用液控单向阀或双向液压锁使执行元件在任意位置停留，防止漂移。
- 快速运动回路：差动连接、双泵供油、蓄能器辅助供油，用于空行程快速、工进慢速的场合。
- 顺序动作回路：用顺序阀、压力继电器或行程开关控制多个执行元件按顺序动作。
四、系统分析示例
以组合机床动力滑台为例：快进 → 工进 → 死挡铁停留 → 快退 → 原位停止。快进由差动回路实现，工进由调速阀（回油节流）实现，停留由死挡铁 + 压力继电器发讯，快退由换向阀切换实现。
读图顺序
① 找动力源（泵）；② 沿主油路找执行元件；③ 看每个阀在回路中的作用（压力、流量、方向）；④ 分析各工况下阀的通断状态；⑤ 列出电磁铁动作表。
8-4 气压传动概述 基础
一、工作原理与组成
气压传动以压缩空气为工作介质传递动力，原理与液压传动相似，同样由动力元件（空气压缩机）、执行元件（气缸、气马达）、控制元件（气动阀）、辅助元件（过滤器、油雾器、干燥器）和介质（空气）组成。
二、特点
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 介质取自大气、用后直接排入大气，无污染、成本低；泄漏不污染环境；动作迅速、响应快；可实现集中供气、远距离输送；系统简单、维护方便；安全，不怕过载 | 工作压力低（一般 0.4～0.8 MPa），输出力小；空气可压缩，速度稳定性差、定位精度低；需除水、除油、除尘；排气噪声大；润滑性差 |
三、气源系统
- 空气压缩机：把电能转换为压缩空气的压力能，常用活塞式、螺杆式。
- 冷却器与油水分离器：降温、分离水分与油雾。
- 储气罐：稳定压力、储存气量、进一步分离水分。
- 干燥器与过滤器：进一步除水、除尘，达到所需洁净度。
- 减压阀：把压力降至工作压力后送往各用气点。
与液压的区别
液压用油、不可压缩、压力高、传动平稳、需回油路；气动用空气、可压缩、压力低、速度快、可直接排空。因此液压适合大负载精密传动，气动适合轻载、快速、洁净的自动化动作。
8-5 气压传动元件 基础
一、气源处理三联件
| 元件 | 作用 | 安装顺序 |
|---|---|---|
| 过滤器（分水滤气器） | 滤除压缩空气中的水分、油雾和灰尘 | 第一 |
| 减压阀（调压阀） | 把气源压力降至所需工作压力并保持稳定 | 第二 |
| 油雾器 | 把润滑油雾化后随气流送入气动元件，润滑运动部件 | 第三 |
三者常组合成“气源处理三联件”，安装在用气设备入口处，是气动系统能否正常工作的关键。
二、执行元件
- 气缸：单作用（靠弹簧或自重返回）、双作用（往复均由压缩空气推动）；还有无杆气缸、摆动气缸、薄膜气缸。
- 气马达：叶片式、活塞式、齿轮式，用于需要连续回转的场合，具有防爆、可无级调速的特点。
三、控制元件
| 类别 | 作用 | 典型元件 |
|---|---|---|
| 压力控制阀 | 控制气压大小 | 减压阀、安全阀、顺序阀 |
| 流量控制阀 | 控制气缸速度 | 节流阀、单向节流阀（调速阀） |
| 方向控制阀 | 控制气流方向 | 单向阀、换向阀（二位五通、三位五通） |
| 逻辑元件 | 实现逻辑运算 | 与门、或门、非门（射流元件、气动逻辑元件） |
调速方式
气动系统常用排气节流调速（在气缸排气口装单向节流阀），因为排气侧有背压，运动比进气节流更平稳，能有效防止“爬行”。
8-6 气压传动系统 选学
一、基本回路
- 换向回路：用二位五通或三位五通换向阀控制气缸的伸出与缩回。
- 速度控制回路：单向节流阀实现排气节流调速；快排阀用于提高返回速度。
- 压力控制回路：减压阀调压、安全阀限压、增压回路获得更高压力。
- 位置控制回路：用行程阀、行程开关或磁性开关检测气缸位置，实现顺序动作。
二、典型系统：气动机械手
气动机械手一般由升降气缸、伸缩气缸、夹紧气缸、回转气缸组成，通过行程阀与换向阀实现“下降—夹紧—上升—回转—伸出—放松—返回”的顺序动作。其控制系统可用继电器、PLC 或气动逻辑元件实现。
三、安装与维护要点
- 管路安装前应吹扫干净，防止铁屑、密封胶进入元件。
- 三联件应垂直安装、便于排水与加油，过滤器需定期放水、清洗滤芯。
- 气缸安装应保证同轴度，避免侧向力；长行程气缸需加中间支承。
- 系统漏气会增加能耗、降低动作速度，应定期检查接头与密封。
- 排气管可加消声器降低噪声；在易燃易爆场合，气动比电动更具安全性。
知识串联
液压与气压传动都是“以流体为介质、靠压力能传力”的传动方式，回路分析方法一致：认泵（气源）→ 认执行元件 → 认阀的作用 → 分析工况。掌握液压回路后，气动回路可以迁移理解。