液压与气压传动王积伟教授东南大学资料
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图0-2 机床工作台液压系统的工作原理图 1—油箱 2—过滤器 3、12、14—回油管 4—液压泵 5—弹簧 6—钢球 7—溢流阀 8—压力支管 9—开停阀 10—压力管 11—开停手柄 13—节流阀 15—换向阀 16—换向阀手柄 17—活塞 18—液压缸 19—工作台
School of Mechanical Engineering
前面的公式可变换为：
绪论
A2 F2 F1 A1
该式表明，当A2/A1＞＞1时，作用在小活塞上一个 很小的力F1，便可在大活塞上产生一个很大的力 F2以举起负载（重物）。 这就是液压千斤顶的原理
School of Mechanical Engineering
东南大学机械工程学院
液压与气压传动
运动关系
Part 0.2 流体传动
绪论
以流体（液压液或压缩空气）作为工作介质对能量进行转 换、传递和控制的一种传动形式，相对于机械传动来说， 是一门新技术。 流体技术+电气控制 追根溯源，可从17好比老虎插上翅膀 世纪末叶帕斯卡提出静压传递原理， 18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，迄今已有二 它把一人一刀变为无人多刀 三百年的历史了。 把复杂工艺变为简单工艺 而今同计算机控制结合 近代液压与气压传动在工业上的真正推广使用，是在 20世 又将进入一个崭新的历史阶段 纪中叶以后的事。 近几十年来，随着微电子技术的迅速发展及其对液压与气 动技术的渗透，液压与气压传动的应用领域已经遍及到各 个工业部门，成为实现生产过程自动化、提高劳动生产率 等必不可少的重要手段之一。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 荣获2002年全国普通高等学校优秀教材二等奖 荣获2007年江苏省高等学校评优精品教材
液压与气压传动
第2版
设计制作 王积伟教授 许映秋教授
液压与气压传动
绪 论
流 体 力 学 基 础
能 源 装 置 及 辅 件
执 行 元 件
控 制 元 件
密 基 封 本 件 回 路
图中两根通油箱的管路如通大气，则该图就变成气动系统 原理图。
此时，上下按动手柄5，空气就通过阀2被吸入，经阀3输 到大缸7的下腔。 因气体有压缩性，不像液压系统那样，一按手柄重物立即 相应上移，而是手柄需按动多次，使进入大缸7下腔中的 气体逐渐增多，压力逐渐升高，一直到气体压力达到使重 物6上升所需的压力值时，重物才开始上升。 在重物上升过程中，也不像液压系统那样，压力值基本上 维持不变（因是举起重物），因气体可压缩性较大的缘故， 气压值会发生波动。
绪论
设大、小活塞移动的速度为v2和v1，则在不考虑泄 漏情况下稳定工作时，有：
A1 q v1 A1 v2 A2 q 或 v2 v1 ！活塞的运动速度和活 A2 A2
塞的作用面积成反比 式中： q——流量，定义为单位时间内输出（或输入）的流体体积 重要概念二： “活塞的运动速度v在缸的结构尺寸一定时，取决于进入液 压（气压）缸（马达）的流量q，而与流体压力p大小无关”
把机械能转变为流体压力能的元件或装置称为泵或 能源装置； 把流体压力能转变为机械能的元件称为执行元件。
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东南大学机械工程学院
液压与气压传动 一个较为完善的液压系统！ 绪论
输入液压缸的油液通过节流阀调节，液压 工作台右移：电动机带动液压泵 4 旋转， 如果将开停手柄 工作台左移：如果将换向阀手柄 为了克服移动工作台时所受到的各种 11转换成图0-2c 16 所示 转 工作台的移动速度由节流阀调节。 泵输出的多余的油液须经溢流阀 7和回 经过滤器 2 从油箱 1 中吸油。油液经 换成图0-2b 阻力，液压缸必产生一个足够大的 的状态，压力管中的油液将经开停 所示的状态，则压力管 油管 3排回油箱，这只有在压力支管 8 开大节流阀，进入液压缸的油液增多 液压泵输出进入压力管 10 后，在图 中的油将经过开停阀 推力，这个推力由液压缸中的油液 阀 9和回油管 12排回油箱，不输到 9 、节流阀 13 中的油液压力对溢流阀钢球 6右腔，推 的作用力 0-2a 所示的状态下，通过开停阀 9、 工作台的移动速度增大； 和换向阀 压力产生。 液压缸中去，液压泵出口处的压力 15进入液压缸18 等于或略大于溢流阀中弹簧 5的预紧力 节流阀 18 动活塞13 降为零，这时工作台就停止运动。 17、换向阀 和工作台15 19进入液压缸 向左移动并使 时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流 反之，工作台的移动速度减小。 要克服的阻力越大，液压缸中的油液 左腔，推动活塞 17 和工作台15 19和回 向右 液压缸 18 左腔的油经换向阀 回油箱。所以，在图示系统中液压泵 压力越高；反之压力就越低 。 移动，而液压缸右腔的油经换向阀 油 管 1 4 排 回 油 箱 1 。 出口处的油液压力由溢流阀决定，它 15和回油管14排回油箱。 和液压缸中油液压力不同。
流体传动（Fluid Transmission） —— 指以受压流体作为 工作介质，对能量进行传递、控制和分配的技术，又称流体 传动及控制技术。流体传动按照工作介质的不同，又分为液 压传动与气压传动。
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液压与气压传动
其工作原理可用这样的例子来说明。Some Examples!
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液压与气压传动 液压千斤顶是如何工作的？ 绪论
当向上提手柄5使小缸4内的活塞 上移时，小缸下腔因容积增大而 产生真空，油液从油箱1通过吸 油阀2被吸入并充满小缸4容积。 当按压手柄使小缸活塞下移时， 则刚被吸入的油液通过压油阀3 输到大缸7的下腔，油液被压缩， 压力立即升高，当油液的压力升 高到能克服作用在大活塞上的负 载（重物6）所需的压力值时， 重物随手柄的下按而同时上升。 此时吸油阀2是关闭的。
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液压与气压传动
二、系统的图形符号表示
绪论
0-2a 所示的液压系统图是一种半 图0-3 所示是上述液压系统用液压图 结构式的工作原理图，直观性强， 形符号绘制成的工作原理图。使 容易理解，但绘制起来比较麻烦， 用这些图形符号可使液压系统简 系统中元件数量多时更是如此。 单明了，便于绘制。
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液压与气压传动 流体传动的几个重要概念！ 绪论
前图所示的系统既不能对重物的上升速度进行调 节，也没有防止压力过高的安全措施，是一非常 简单的系统。 但就从这简单的系统，可以得出有关液压与气压 传动的一些重要概念！
力比关系 运动关系
系 统 应 用 与 分 析
系 统 设 计 与 计 算
液压与气压传动
绪论
Chapter 0 绪论
本章主要内容：
0.1
0.2
传动及其种类
流体传动
0.3
0.4
课程目标
课程安排
School of Mechanical Engineering
东南大学机械工程学院
液压与气压传动
绪论
目的任务:
掌握液压与气压传动的原理、特点和组成 了解液压与气压传动的优缺点及应用、发展
School of Mechanical Engineering
东南大学机械工程学院
液压与气压传动
流体传动系来自百度文库中的能量转换 ！ 绪论
由所举的例子可清楚地看到：
在小缸中，手按动小活塞所作的机械能变成了排出 流体的压力能； 在大缸中，进入大缸的流体压力能通过大活塞转变 成为驱动负载所需的机械能。
☺所以，在液压与气动系统中，要发生两次能量的转变。
School of Mechanical Engineering
绪论
东南大学机械工程学院
液压与气压传动
Part 0.1 传动及其种类 2. 传动的种类
绪论
Back
机械传动 ——机械传动包括带、链、齿轮、蜗杆传动等类型
电气传动 ——电气传动根据电机形式的不同，可分为直流— 直流电气传动、交流—直流电气传动、交流—直流—交流电 气传动等类型，变压变频（VVVF）调速电气传动。
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液压与气压传动
Part 0.2.1 液压与气压传动的工作原理
绪论
液压系统以液压液作为工作介质。 气动系统以空气作为工作介质。 两种工作介质的不同点： 液体几乎不可压缩 气体却具有较大的可压缩性 液压与气压传动在基本工作原理、元件的工作机理以及回 路的构成等诸方面却极为相似。
我国制定的“液压与气动”图形符号 （GB/T786.1—2001）可参见附录B。
图0-3 机床工作台液压 1—油箱子 2—过滤器 3—液压泵 4—溢流阀 5—开 停阀 6—节流阀 7—换向阀 8—活塞 9—液压缸 10—工作台
图0-1 液压千斤顶示意图 1—油箱 2—吸油阀 3—压油阀 4—小缸 5—手柄 6—负载（重物） 7—大缸 8—截止阀（放油螺塞）
School of Mechanical Engineering
为将重物从举高的位置放下，系 统中专门设置了截止阀（放油螺 塞）8。
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液压与气压传动 工作介质换成压缩空气后… 绪论
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液压与气压传动
功率关系
绪论
使大活塞上的负载上升所需的功率为：
q P F2v2 pA2 pq A2
式中，p的单位为Pa，q的单位为m3/s，则P的单位为W 可见： 1）液压系统的压力p和流量q之积就是功率，称为液压 功率。压力p和流量q是流体传动中最基本、最重要的两 个参数，它们相当于机械传动中的力和速度！ 2）流体传动的本质是以流体的压力能来传递动力！
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液压与气压传动
一、系统的组成
绪论
对于气压传动系统，除了： 能源装置——气源装置 执行元件——气缸、气马达 控制元件——气动阀 辅助元件——管道、接头、消声器外 常常还装有一些完成逻辑功能的逻辑元件等
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G F2 F1 p A2 A2 A1
重要概念一： “系统工作压力p取决于作用负载的大小”，而与流入的液体 多少无关！ 思考：1.若空载，即G = 0，则p =?
2.千斤顶的工作原理和其它传动方式的比较?
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液压与气压传动 液压千斤顶的原理！
重点难点:
液压传动的原理、特点、组成和作用
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液压与气压传动
Part 0.1 传动及其种类
1. 关于传动
传动 —— 传递运动和动力的方式。 人类社会活动中所用的各种机械装备都是由动 力传动与控制系统及其基础件所组成。 传动包括流体传动、机械传动、电气传动等多 种方式，每一种传动方式直接关系着主机的性 能、水平、质量及可靠性。
功率关系
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液压与气压传动
力比关系
绪论
设大、小活塞的面积为A2、A1，当作用在大活塞上的负载和 作用在小活塞上的作用力为G 和F1时，依帕斯卡原理，大、 小活塞下腔以及连接导管构成的密闭容积内的油液具有相等 的压力值，设为p，如略活塞运动时的摩擦阻力，则有：
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液压与气压传动
一、系统的组成
Part 0.2.2 液压与气压传动系统的组成和表示方法
绪论
由机床工作台液压系统的工作原理图可知，液压系统主要由以下 四部分组成： 能源装置——把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式 就是液压泵，它给液压系统提供压力油。 执行元件——把油液的液压能转换成机械能的元件。有作直线运 动的液压缸，或作回转运动的液压马达。 控制调节元件——对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行 控制或调节的元件。例如前图中的溢流阀、节流阀、换向阀、开 停阀等。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。 辅助元件——上述三部分以外的其他元件，例如油箱、过滤器、 油管等。它们对保证系统正常工作有重要作用。
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前面的公式可变换为：
绪论
A2 F2 F1 A1
该式表明，当A2/A1＞＞1时，作用在小活塞上一个 很小的力F1，便可在大活塞上产生一个很大的力 F2以举起负载（重物）。 这就是液压千斤顶的原理
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液压与气压传动
运动关系
Part 0.2 流体传动
绪论
以流体（液压液或压缩空气）作为工作介质对能量进行转 换、传递和控制的一种传动形式，相对于机械传动来说， 是一门新技术。 流体技术+电气控制 追根溯源，可从17好比老虎插上翅膀 世纪末叶帕斯卡提出静压传递原理， 18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，迄今已有二 它把一人一刀变为无人多刀 三百年的历史了。 把复杂工艺变为简单工艺 而今同计算机控制结合 近代液压与气压传动在工业上的真正推广使用，是在 20世 又将进入一个崭新的历史阶段 纪中叶以后的事。 近几十年来，随着微电子技术的迅速发展及其对液压与气 动技术的渗透，液压与气压传动的应用领域已经遍及到各 个工业部门，成为实现生产过程自动化、提高劳动生产率 等必不可少的重要手段之一。
普通高等教育“十一五”国家级规划教材 荣获2002年全国普通高等学校优秀教材二等奖 荣获2007年江苏省高等学校评优精品教材
液压与气压传动
第2版
设计制作 王积伟教授 许映秋教授
液压与气压传动
绪 论
流 体 力 学 基 础
能 源 装 置 及 辅 件
执 行 元 件
控 制 元 件
密 基 封 本 件 回 路
图中两根通油箱的管路如通大气，则该图就变成气动系统 原理图。
此时，上下按动手柄5，空气就通过阀2被吸入，经阀3输 到大缸7的下腔。 因气体有压缩性，不像液压系统那样，一按手柄重物立即 相应上移，而是手柄需按动多次，使进入大缸7下腔中的 气体逐渐增多，压力逐渐升高，一直到气体压力达到使重 物6上升所需的压力值时，重物才开始上升。 在重物上升过程中，也不像液压系统那样，压力值基本上 维持不变（因是举起重物），因气体可压缩性较大的缘故， 气压值会发生波动。
绪论
设大、小活塞移动的速度为v2和v1，则在不考虑泄 漏情况下稳定工作时，有：
A1 q v1 A1 v2 A2 q 或 v2 v1 ！活塞的运动速度和活 A2 A2
塞的作用面积成反比 式中： q——流量，定义为单位时间内输出（或输入）的流体体积 重要概念二： “活塞的运动速度v在缸的结构尺寸一定时，取决于进入液 压（气压）缸（马达）的流量q，而与流体压力p大小无关”
把机械能转变为流体压力能的元件或装置称为泵或 能源装置； 把流体压力能转变为机械能的元件称为执行元件。
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液压与气压传动 一个较为完善的液压系统！ 绪论
输入液压缸的油液通过节流阀调节，液压 工作台右移：电动机带动液压泵 4 旋转， 如果将开停手柄 工作台左移：如果将换向阀手柄 为了克服移动工作台时所受到的各种 11转换成图0-2c 16 所示 转 工作台的移动速度由节流阀调节。 泵输出的多余的油液须经溢流阀 7和回 经过滤器 2 从油箱 1 中吸油。油液经 换成图0-2b 阻力，液压缸必产生一个足够大的 的状态，压力管中的油液将经开停 所示的状态，则压力管 油管 3排回油箱，这只有在压力支管 8 开大节流阀，进入液压缸的油液增多 液压泵输出进入压力管 10 后，在图 中的油将经过开停阀 推力，这个推力由液压缸中的油液 阀 9和回油管 12排回油箱，不输到 9 、节流阀 13 中的油液压力对溢流阀钢球 6右腔，推 的作用力 0-2a 所示的状态下，通过开停阀 9、 工作台的移动速度增大； 和换向阀 压力产生。 液压缸中去，液压泵出口处的压力 15进入液压缸18 等于或略大于溢流阀中弹簧 5的预紧力 节流阀 18 动活塞13 降为零，这时工作台就停止运动。 17、换向阀 和工作台15 19进入液压缸 向左移动并使 时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流 反之，工作台的移动速度减小。 要克服的阻力越大，液压缸中的油液 左腔，推动活塞 17 和工作台15 19和回 向右 液压缸 18 左腔的油经换向阀 回油箱。所以，在图示系统中液压泵 压力越高；反之压力就越低 。 移动，而液压缸右腔的油经换向阀 油 管 1 4 排 回 油 箱 1 。 出口处的油液压力由溢流阀决定，它 15和回油管14排回油箱。 和液压缸中油液压力不同。
流体传动（Fluid Transmission） —— 指以受压流体作为 工作介质，对能量进行传递、控制和分配的技术，又称流体 传动及控制技术。流体传动按照工作介质的不同，又分为液 压传动与气压传动。
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其工作原理可用这样的例子来说明。Some Examples!
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液压与气压传动 液压千斤顶是如何工作的？ 绪论
当向上提手柄5使小缸4内的活塞 上移时，小缸下腔因容积增大而 产生真空，油液从油箱1通过吸 油阀2被吸入并充满小缸4容积。 当按压手柄使小缸活塞下移时， 则刚被吸入的油液通过压油阀3 输到大缸7的下腔，油液被压缩， 压力立即升高，当油液的压力升 高到能克服作用在大活塞上的负 载（重物6）所需的压力值时， 重物随手柄的下按而同时上升。 此时吸油阀2是关闭的。
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液压与气压传动
二、系统的图形符号表示
绪论
0-2a 所示的液压系统图是一种半 图0-3 所示是上述液压系统用液压图 结构式的工作原理图，直观性强， 形符号绘制成的工作原理图。使 容易理解，但绘制起来比较麻烦， 用这些图形符号可使液压系统简 系统中元件数量多时更是如此。 单明了，便于绘制。
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液压与气压传动 流体传动的几个重要概念！ 绪论
前图所示的系统既不能对重物的上升速度进行调 节，也没有防止压力过高的安全措施，是一非常 简单的系统。 但就从这简单的系统，可以得出有关液压与气压 传动的一些重要概念！
力比关系 运动关系
系 统 应 用 与 分 析
系 统 设 计 与 计 算
液压与气压传动
绪论
Chapter 0 绪论
本章主要内容：
0.1
0.2
传动及其种类
流体传动
0.3
0.4
课程目标
课程安排
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液压与气压传动
绪论
目的任务:
掌握液压与气压传动的原理、特点和组成 了解液压与气压传动的优缺点及应用、发展
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液压与气压传动
流体传动系来自百度文库中的能量转换 ！ 绪论
由所举的例子可清楚地看到：
在小缸中，手按动小活塞所作的机械能变成了排出 流体的压力能； 在大缸中，进入大缸的流体压力能通过大活塞转变 成为驱动负载所需的机械能。
☺所以，在液压与气动系统中，要发生两次能量的转变。
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绪论
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液压与气压传动
Part 0.1 传动及其种类 2. 传动的种类
绪论
Back
机械传动 ——机械传动包括带、链、齿轮、蜗杆传动等类型
电气传动 ——电气传动根据电机形式的不同，可分为直流— 直流电气传动、交流—直流电气传动、交流—直流—交流电 气传动等类型，变压变频（VVVF）调速电气传动。
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液压与气压传动
Part 0.2.1 液压与气压传动的工作原理
绪论
液压系统以液压液作为工作介质。 气动系统以空气作为工作介质。 两种工作介质的不同点： 液体几乎不可压缩 气体却具有较大的可压缩性 液压与气压传动在基本工作原理、元件的工作机理以及回 路的构成等诸方面却极为相似。
我国制定的“液压与气动”图形符号 （GB/T786.1—2001）可参见附录B。
图0-3 机床工作台液压 1—油箱子 2—过滤器 3—液压泵 4—溢流阀 5—开 停阀 6—节流阀 7—换向阀 8—活塞 9—液压缸 10—工作台
图0-1 液压千斤顶示意图 1—油箱 2—吸油阀 3—压油阀 4—小缸 5—手柄 6—负载（重物） 7—大缸 8—截止阀（放油螺塞）
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为将重物从举高的位置放下，系 统中专门设置了截止阀（放油螺 塞）8。
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液压与气压传动 工作介质换成压缩空气后… 绪论
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液压与气压传动
功率关系
绪论
使大活塞上的负载上升所需的功率为：
q P F2v2 pA2 pq A2
式中，p的单位为Pa，q的单位为m3/s，则P的单位为W 可见： 1）液压系统的压力p和流量q之积就是功率，称为液压 功率。压力p和流量q是流体传动中最基本、最重要的两 个参数，它们相当于机械传动中的力和速度！ 2）流体传动的本质是以流体的压力能来传递动力！
School of Mechanical Engineering
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液压与气压传动
一、系统的组成
绪论
对于气压传动系统，除了： 能源装置——气源装置 执行元件——气缸、气马达 控制元件——气动阀 辅助元件——管道、接头、消声器外 常常还装有一些完成逻辑功能的逻辑元件等
School of Mechanical Engineering
G F2 F1 p A2 A2 A1
重要概念一： “系统工作压力p取决于作用负载的大小”，而与流入的液体 多少无关！ 思考：1.若空载，即G = 0，则p =?
2.千斤顶的工作原理和其它传动方式的比较?
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液压与气压传动 液压千斤顶的原理！
重点难点:
液压传动的原理、特点、组成和作用
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Part 0.1 传动及其种类
1. 关于传动
传动 —— 传递运动和动力的方式。 人类社会活动中所用的各种机械装备都是由动 力传动与控制系统及其基础件所组成。 传动包括流体传动、机械传动、电气传动等多 种方式，每一种传动方式直接关系着主机的性 能、水平、质量及可靠性。
功率关系
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液压与气压传动
力比关系
绪论
设大、小活塞的面积为A2、A1，当作用在大活塞上的负载和 作用在小活塞上的作用力为G 和F1时，依帕斯卡原理，大、 小活塞下腔以及连接导管构成的密闭容积内的油液具有相等 的压力值，设为p，如略活塞运动时的摩擦阻力，则有：
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液压与气压传动
一、系统的组成
Part 0.2.2 液压与气压传动系统的组成和表示方法
绪论
由机床工作台液压系统的工作原理图可知，液压系统主要由以下 四部分组成： 能源装置——把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式 就是液压泵，它给液压系统提供压力油。 执行元件——把油液的液压能转换成机械能的元件。有作直线运 动的液压缸，或作回转运动的液压马达。 控制调节元件——对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行 控制或调节的元件。例如前图中的溢流阀、节流阀、换向阀、开 停阀等。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。 辅助元件——上述三部分以外的其他元件，例如油箱、过滤器、 油管等。它们对保证系统正常工作有重要作用。