从零开始学液压元件选用与系统设计

1、面向液压技术初学者，尽量以图解的方式，以通俗的表述，深入浅出地讲解液压元件选用与液压系统设计。

2、突出现代液压技术，如变量泵电液控制技术、电液比例阀、电液伺服阀、电液数字阀、电液比例控制基本回路、电液智能控制系统设计实例等。

3、紧密结合液压技术新成果，融先进性、实用性、知识性、资料性、指导性于一体。读者通过阅读本书，可了解和把握液压元件的技术、产品等现状，并利用液压元件设计液压系统，解决实际工作中的各类问题。

 

 

《从零开始学液压元件选用与系统设计》立足于工程设计及应用实际，系统介绍了目前液压行业常用的各种液压元件的结构原理、规格型号、应用范围，以及液压系统传动技术的基础知识和典型机械液压系统的设计。

本书可供从事液压系统设计、制造和使用维护的工程技术人员学习参考，也可作为高等院校机械电子工程、机械工程及自动化、工程机械等专业的学生进行课程设计、毕业设计的教材和参考书。

 

第1章  绪论 / 1

1.1  液压传动的工作原理和基本特征  1

1.1.1 液压传动的工作原理  1

1.1.2　液压传动的基本特征  3

1.2  液压传动系统的组成及图形符号  4

1.2.1　液压系统的组成  4

1.2.2　液压传动系统图形符号  4

1.2.3　液压传动的应用领域  4

1.3  液压技术发展  6

1.3.1　液压传动技术的历史  6

1.3.2　液压技术的发展趋势  6

1.4  现代液压技术  8

1.4.1 液压控制系统与液压传动系统的比较  8

1.4.2 液压控制系统的分类  9

1.4.3 液压伺服系统  10

1.4.4 液压控制系统的适用场合  14

第2章  液压动力元件及选用 / 16

2.1　液压泵概述  16

2.1.1　液压泵的分类  16

2.1.2　工作原理  16

2.1.3　液压泵的图形符号  17

2.1.4　液压泵的主要性能参数及计算公式  17

2.1.5　液压泵的使用  19

2.2　齿轮泵  20

2.2.1　齿轮泵的分类  20

2.2.2　外啮合齿轮泵  21

2.2.3　内啮合齿轮泵  25

2.2.4　齿轮泵的选用原则和使用  26

2.3  叶片泵  28

2.3.1　分类及特点  28

2.3.2　工作原理  29

2.3.3　典型结构  33

2.3.4　叶片泵的选用原则和使用  34

2.4  柱塞泵  35

2.4.1　柱塞泵的分类、特点  35

2.4.2　工作原理  36

2.4.3　斜盘式轴向柱塞泵  36

2.4.4　斜轴式轴向柱塞泵  38

2.4.5　径向柱塞泵  39

第3章  变量泵 / 41

3.1  变量泵分类及组成  41

3.1.1  分类  41

3.1.2  液压系统对泵的变量控制的要求  42

3.1.3  变量控制的途径  42

3.2  变转速变量泵  42

3.2.1  工作原理  43

3.2.2  特点  43

3.3  恒压变量泵  43

3.3.1  压力控制原理   43

3.3.2  恒压力变量泵的应用  45

3.4  恒功率控制变量泵  45

3.4.1  双曲线恒功率控制变量泵  45

3.4.2  双弹簧恒功率控制工作原理  46

3.5  电液比例控制变量泵  49

3.5.1  电液比例控制变量泵的组成  49

3.5.2  典型电液比例控制变量泵  49

3.6  液压泵的选用  51

3.6.1　液压泵的选用原则  51

3.6.2　液压泵的选择计算  52

第4章  液压执行元件及选用 / 54

4.1  液压马达  54

4.1.1　液压马达的分类  54

4.1.2　液压马达的工作原理  55

4.1.3　液压马达的主要技术参数和计算公式  55

4.1.4　齿轮马达  56

4.1.5　叶片马达  62

4.1.6　柱塞马达  65

4.1.7　摆线马达  75

4.1.8　液压马达的选用  80

4.2  液压缸  81

4.2.1　概述  81

4.2.2　液压缸的工作原理和典型结构  87

4.2.3　液压缸的产品介绍  90

4.2.4　液压缸的选用  94

4.3  现代液压缸  95

4.3.1 模拟控制液压缸  95

4.3.2 数字控制液压缸  96

第5章  方向控制阀及选用 / 99

5.1　单向阀  99

5.1.1　普通单向阀  99

5.1.2　液控单向阀  101

5.2　换向阀  107

5.2.1　滑阀式换向阀  107

5.2.2　电磁换向阀  113

5.2.3　液动换向阀和电液换向阀  124

5.2.4　手动换向阀  133

5.2.5　机动换向阀  137

5.2.6　电磁球阀  138

5.3　方向控制阀的选用  139

5.4　方向控制阀的产品介绍  140

5.4.1　单向阀  140

5.4.2　电磁换向阀  142

5.4.3　液动换向阀  143

5.4.4　电液换向阀  143

5.4.5　机动换向阀  144

5.4.6　手动换向阀  145

第6章  压力控制阀及选用 / 146

6.1　溢流阀  146

6.1.1　溢流阀的工作原理和结构  146

6.1.2　溢流阀的特性  150

6.1.3　溢流阀的功用  154

6.1.4　溢流阀的常见故障与排除  154

6.2　电磁溢流阀  155

6.2.1　种类和功能  155

6.2.2　性能  156

6.3　卸荷溢流阀  157

6.3.1　工作原理和功用  157

6.3.2　性能  157

6.4　减压阀  158

6.4.1　减压阀的功能和性能要求  158

6.4.2　减压阀的工作原理和结构  158

6.4.3　减压阀的性能  161

6.4.4　减压阀的作用  162

6.4.5　减压阀的常见故障与排除  162

6.5　溢流减压阀  163

6.6　顺序阀  163

6.7　平衡阀  167

6.8　压力继电器  168

6.9　压力阀的选用和调节  171

6.10　压力控制阀的产品介绍  171

6.10.1　常用直动型溢流阀  171

6.10.2　常用先导型溢流阀  174

6.10.3　常用减压阀  177

6.10.4　常用顺序阀  179

6.10.5　常用平衡阀  182

6.10.6　常用压力继电器  183

第7章  流量控制阀及选用 / 186

7.1　概述  186

7.2　节流阀  186

7.3　调速阀  193

7.3.1　调速阀的工作原理  193

7.3.2　调速阀的流量特性和性能改善  195

7.3.3　调速阀的典型结构和特点  197

7.3.4　调速阀的应用和故障排除  199

7.4　分流集流阀  200

7.5　流量阀的选用  201

7.6　流量控制阀产品介绍  202

7.6.1　常用节流阀  202

7.6.2　常用调速阀  204

7.6.3　常用分流集流阀  205

第8章  电液比例阀 / 206

8.1  电液比例阀的工作原理  206

8.1.1  电液比例阀的分类  206

8.1.2  电液比例阀的工作原理  207

8.2  电液比例阀的典型结构和工作特性  207

8.2.1  电液比例压力阀  208

8.2.2  液比例流量阀  213

8.2.3  电液比例方向阀  215

8.2.4  电液比例压力流量复合控制阀  217

8.2.5  电液比例阀的工作特性  219

8.3  电液比例阀的应用  223

第9章 液伺服阀 / 228

9.1 电液伺服阀的工作原理及组成  228

9.1.1 基本组成与控制机理  228

9.1.2 电气-机械转换器   228

9.1.3 先导级阀   230

9.1.4 功率级主阀（滑阀）   231

9.1.5 检测反馈机构   232

9.2 电液伺服阀的典型结构与工作特性  232

9.2.1 电液伺服阀的典型结构  232

9.2.2 电液伺服阀的工作特性  236

9.3 其他新型伺服阀  241

9.3.1 新驱动方式的伺服阀  241

9.3.2 新材料的伺服阀  242

9.3.3 新原理和新结构的伺服阀  243

9.3.4 伺服阀的数字化与智能化  245

9.4 伺服阀的选择与使用  245

9.4.1 伺服阀的选择  246

9.4.2 电液伺服阀的使用  247

第10章 电液数字阀 / 249

10.1 电液数字阀的工作原理  249

10.1.1 增量式数字阀的工作原理  249

10.1.2 脉宽调制式数字阀的工作原理  249

10.2 电液数字阀的典型结构和工作特性  251

10.2.1 增量式数字阀  251

10.2.2 脉冲调制式数字阀  253

10.2.3 电液数字阀的工作特性  255

10.3 电液数字阀的应用  258

第11章  液压系统的基本回路 / 261

11.1　方向控制回路  261

11.1.1　换向回路  261

11.1.2　锁紧回路   262

11.1.3　制动回路  264

11.2　压力控制回路  264

11.2.1　调压回路  265

11.2.2　减压回路  265

11.2.3　增压回路  265

11.2.4　卸荷回路  266

11.2.5　平衡回路  267

11.2.6　保压回路和泄压(释压)回路  267

11.2.7　缓冲回路  267

11.2.8　制动回路  268

11.3　速度控制回路  269

11.3.1　调速回路  269

11.3.2　增速回路  274

11.3.3　减速回路  275

11.3.4　同步回路  276

11.4　常用液压油源回路  277

11.4.1　开式液压系统油源回路  278

11.4.2　闭式液压系统油源回路及补油泵回路  278

11.4.3　压力油箱油源回路  279

11.5　多执行元件动作回路  279

11.5.1　顺序动作回路  279

11.5.2　同步动作回路  281

11.5.3　防干扰回路  284

11.5.4　多执行元件卸荷回路  285

11.6　叠加阀控制回路  286

11.6.1　叠加阀的特点及应用  286

11.6.2　叠加阀控制回路实例  287

11.7　插装阀控制回路  288

11.7.1　插装阀的特点及应用  288

11.7.2　插装阀方向控制回路  289

11.7.3　插装阀压力控制回路  291

11.7.4　插装阀速度控制回路  292

11.7.5　插装阀复合控制回路  292

11.8  电液比例控制基本回路  292

11.8.1  电液比例压力控制回路  293

11.8.2  电液比例减压回路  294

11.8.3  电液比例速度控制回路  295

11.8.4  电液比例方向和速度控制回路  297

11.8.5  电液比例差动控制回路  299

11.8.6  电液比例控制同步回路  300

11.9  基于PLC液压系统基本控制方式  302

11.9.1  顺序控制  302

11.9.2  液压缸同步控制  304

11.9.3  压力、速度、位置控制  305

第12章  液压系统设计方法及设计步骤 / 308

12.1　液压系统设计原则  308

12.2　液压系统设计方法  308

12.2.1　经验设计方法  308

12.2.2　计算机仿真设计方法  309

12.2.3　优化设计方法  311

12.3　液压系统设计流程  313

12.4　液压传动系统的设计步骤  313

12.4.1　明确液压系统的设计要求  313

12.4.2　进行工况分析  314

12.4.3　初步确定液压系统方案  315

12.4.4　确定液压系统的主要技术参数  317

12.5　拟订液压系统原理图  319

12.5.1　确定系统类型  319

12.5.2　选择液压基本回路  320

12.5.3　由基本回路组成液压系统  321

12.6  选择液压元件  322

12.6.1　液压泵的选择  322

12.6.2　选择驱动液压泵的电动机  324

12.6.3　液压阀的选择  326

12.6.4　执行元件的确定  328

12.6.5　辅助元件的选择和设计  329

12.7　验算液压系统的性能  333

12.7.1　压力损失的验算  333

12.7.2　系统发热温升的验算  333

12.8　液压控制系统的设计步骤  334

12.8.1　明确液压控制系统设计要求  335

12.8.2　进行工况分析  335

12.8.3　选择控制方案,拟订控制系统原理图  335

12.8.4　静态分析(确定液压控制系统主要技术参数)  336

12.8.5　动态分析  337

12.8.6　校核控制系统性能  337

12.8.7　设计液压油源及辅助装置  338

12.9　技术文件的编制  338

12.10　液压系统的计算机辅助设计软件  338

第13章  典型液压系统设计实例 / 341

13.1　压缩机连杆双头专用车床液压系统设计  341

13.1.1　技术要求  341

13.1.2　配置执行元件  341

13.1.3　工况分析  341

13.1.4　液压系统主要参数的确定  343

13.2　板料折弯液压机系统设计计算  346

13.2.1　技术要求及已知条件  346

13.2.2　负载分析和运动分析  347

13.2.3　制订基本方案,拟订液压系统图  349

13.2.4　液压元件选型  349

13.3　组合机床动力滑台液压系统设计  350

13.3.1　组合机床动力滑台的工作要求  350

13.3.2　设计参数和技术要求  351

13.3.3　工况分析  351

13.3.4　确定主要技术参数  353

13.3.5　拟订液压系统原理图  355

13.3.6　液压元件的选择  357

13.4　叉车工作装置液压系统设计  358

13.4.1　概述  358

13.4.2　初步确定液压系统方案和主要技术参数  363

13.4.3　拟订液压系统原理图  366

13.4.4　选择液压元件  367

13.5　斗轮堆取料机斗轮驱动液压系统设计  369

13.5.1　概述  369

13.5.2　斗轮堆取料机斗轮驱动液压系统的设计要求  370

13.5.3　工况分析  370

13.5.4　初步确定设计方案  372

13.5.5　拟订液压系统原理图  372

13.5.6　确定主要技术参数  373

13.5.7　选择液压元件  374

第14章 电液智能控制系统设计实例 / 376

14.1 电液比例控制系统的设计  376

14.1.1 液压伺服与比例系统的设计步骤  376

14.1.2 负载分析与功率匹配  377

14.1.3 制定控制方案  379

14.1.4 系统主要参数确定及元件选择  380

14.1.5 系统建模、静动态仿真和校正器设计  382

14.1.6 开环电液比例控制系统的设计特点及注意事项  383

14.1.7 闭环电液比例系统的设计特点及注意事项  383

14.2 基于PLC液压系统智能设计  385

14.2.1 液压提升机的加速度控制  385

14.2.2 液压推土机的行驶控制  386

14.2.3 液压电梯的控制  389

14.3 舞台升降液压系统设计系统  391

14.4 铝箔轧机电液伺服系统设计  394

14.5 机械手液压控制系统设计  397

参考文献 / 401

 

液压元件选用及系统设计是各类工程技术人员的主要知识内容之一，是保障和提高各类机械设备液压系统及其装置工作性能和延长其使用寿命的重要理论基础。本书立足工程设计及应用实际，系统介绍了目前液压行业常用的各种液压元件（液压泵、液压缸、液压马达、液压阀、液压辅助装置、液压伺服控制元件、电液比例控制元件等）的结构原理、规格型号、应用范围，以及液压系统传动技术的基础知识和典型机械液压系统的设计。

本书在编写过程中，紧密结合液压技术的成果，融先进性、实用性、知识性、资料性、指导性于一体，读者通过阅读本书，可了解和把握液压元件的技术、产品等现状，并利用液压元件设计液压系统，解决实际工作中液压传动与控制的各类问题。

本书可供从事液压系统设计、制造和使用维护的工程技术人员学习参考，也可作为高等院校机械电子工程、机械工程及自动化、工程机械等专业的学生进行课程设计、毕业设计的教材和参考书。

本书由辽宁石油化工大学的浦艳敏、牛海山、龚雪、郭玲、高晶晶、李志武、孙海军编写。其中第1～4章由浦艳敏、李志武、高晶晶编写；第5～7章由牛海山编写；第8～10章由孙海军编写；第11章由郭玲编写；第12～14章由龚雪编写。另外，杨伟、冷冬、孙玲、李晓红、胡金玲、董壮生、刘勇刚、王红宇、赵丹杨、赵伟、宋然、王军、孙喜冬、叶丽霞、张丽红、张娇、高霞、郭丽莉、张景丽、郭庆梁、衣娟、闫兵等同志为本书的编写提供了帮助，在此一并表示衷心的感谢。

由于水平有限，加之时间仓促，书中难免有不妥之处，敬请读者批评指正。

编著者