第三章执行元件选择与设计
第三章 液压泵
3.6 航空液压泵的特性及选用
3.6.1、液压泵的气穴
广义地说，在某一温度下当油泵吸油腔压力降 低到空气分离压以下时，混溶与油中的空气就分离 出来形成气泡；而当吸油压力继续降低到该温度的 饱和蒸汽压力以下时，油液便汽化沸腾，形成大量 的气泡，这些现象统称为气穴现象。
3.6.1、液压泵的气穴
当气(汽)泡被带到高压油腔时，在高压作用 下，气(汽)泡便急剧溃灭或急剧缩小体积， 从而产生局部液压冲击现象，引起零件表面 的剥蚀损坏，表现为气蚀现象；同时也使得 泵的输出压力不稳定，影响设备正常工作。
3.6.4、液压泵的性能比较及选用
设计液压系统时，应根据所要求的工作情况合 理选择液压泵。
外啮合齿轮泵实物结构
内啮合齿轮泵实物结构
单作用式叶片泵
双作用叶片泵
单柱塞式液压泵
径向柱塞泵
通过齿轮端面与端盖之间的轴向间隙；
轮齿啮合线处的接触间隙。
因此，普通齿轮泵的容积效率比较低，输出压力也 不易提高。在高压齿轮泵中，一般都使用轴向间隙 补偿装置以减少轴向泄漏，提高其容积效率。
3、径向力不平衡
1.齿轮受到来自压油腔 高压油的油压力作用；
2.压油腔的油液沿泵体 内孔和齿顶圆之间的径 向间隙向吸油腔泄漏时， 其油压力是递减的，也 作用于齿轮上。
3.4.5、柱塞泵优缺点及选用
优点：
1、工作压力、容积效率及总效率均最高； 2、可传输的功率最大； 3、较宽的转速范围； 4、较长的使用寿命及功率密度高； 5、良好的双向变量能力。
3.4.5、柱塞泵优缺点及选用
缺点：
1、对介质洁净度要求较苛刻； 2、流量脉动较大，噪声较高； 3、结构较复杂，造价高，维修困难。
排量和流量
第三章 气动控制元件
梭阀的应用实例
用两个手动按钮1S1和1S2操纵气缸进 退。当驱动两个按钮阀中的任何一个 动作时，双作用气缸活塞杆都伸出。 只有同时松开两个按钮阀，气缸活塞 杆才回缩。
梭阀主要用于选择信号，如应用于手动 和自动操作的选择回路。当管接头等选 用不当时，造成某通口的进气量或排气 量非常小时，阀芯可能会换向不到位， 造成路路通现象，必须防止。此外梭阀 也可用于高低压转换回路。
1．减压阀pressure reducing valve 作用： 减压、稳压
图形符号
减压阀（调压阀）是将较高的入口压力 调节并降低到符合使用的出口压力，并 保持调节后出口压力的稳定。 减压阀按压力调节方式可分为直动式和 先导式；按溢流结构分为溢流式、非溢 流式和恒量排气式三种。
减压阀溢流口结构
6.气动逻辑元件
含义：通过元件内部的可动部件的动 作改变气流方向来实现一定逻辑功能 的气动控制元件。 特点：抗污染能力强，无功耗气量 低，带负载能力强。
分类：
Байду номын сангаас按工作压力分
高压元件（工作压力0.2～0.8MPa） 低压元件（工作压力0.02～0.2MPa） 微压元件（工作压力0.02MPa以下）
按逻辑功能分
双压阀的应用实例
只有当两个按钮阀1S1和1S2都压下 时，单作用气缸活塞杆才伸出。若 二者中有一个不动作，则气缸活塞 杆将回缩至初始位置。
4、快速排气阀 （quick exhaust valve）
快排阀是为使气缸 快速排气，加快气 缸运动速度而设置 的专用阀，安装在 换向阀和气缸之间。
原理：当P口进气时， 推动膜片向下变形，打开P与A的通路，关闭O口；当P 口没有进气时，A口的气体推动膜片复位，关闭P 口，A口气体经口快速排出。
第三章 液压泵
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双作用叶片泵
结构组成 – 定子 其内环由两段大半径R 圆弧、两段小半 径 r 圆弧和四段过渡曲线组成 – 转子 铣有Z个叶片槽，且与定子同心，宽度 为b – 叶片 在叶片槽内能自由滑动 – 左、右配流盘 开有对称布置的吸、压油窗口 – 传动轴
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工作原理 （动画） • 当转子依顺时针方向旋转时，左上角和右下角的 叶片向转子外伸出，使密封工作腔容积逐渐增大， 形成局部真空，于是经配油盘上相应的腰形窗口 将油吸入，实现吸油过程；右上角和左下角的叶 片向转子内缩进，使密封工作腔容积逐渐缩小， 原来吸入的油液受挤压后经配油盘上相应的窗口 压入系统，实现排油过程。在吸、压油窗口之间 有一段封油区将它们隔开，避免吸、排油口互相 窜通。 排量公式
工作原理是柱塞在液压缸内作往复运动来实现吸 油和压油。与齿轮泵和叶片泵相比，该泵能以最 小的尺寸和最小的重量供给最大的动力，为一种 高效率的泵，但制造成本相对较高，该泵用于高 压、大流量、大功率的场合。它可分为轴向式和 径向式两种形式。 柱塞沿径向放置的泵称为径向柱塞泵，柱塞轴向 布置的泵称为轴向柱塞泵。
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2.3叶片液压泵
• 叶片泵分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作 用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片泵可作变 量泵用。 • 双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片 槽内滑动两次，完成两次吸油和压油而得名。 • 单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次， 故称为单作用。
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液压泵的图形符号
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2.2 齿轮泵
• 齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的，根据啮合形 式不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。
三菱FX3U系列PLC编程技术与应用 第三章
§3.2 串并联指令及其应用
第三章 基本指令系统及编程
3.2.2 PLC控制传送带贴商标
Date:
2020-1-15
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检测随传送带运动物品的位置，自动贴商标装置。当产品从传送带上送过来时，
经过两个光电管，即可检测传送线上物品的位置。当信号被两个光电管同时被接收
到，贴商标执行机构自动完成贴商标操作。
梯形图 语句表
§3.2 串并联指令及其应用
定时器（T）
定时器通常分为以下两类： 1．非积算型定时器 T0～T199为100 ms定时器， 设定值为0.1～ 3276.7s； T200～T245为10 ms定时器，设 定值为0.01～327.67s。
第三章 基本指令系统及编程
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2020-1-15
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§3.2 串并联指令及其应用
3.2.4 基础知识：并联指令
1．或指令OR 功能：常开触点并联连接。 操作元件：X、Y、M、T、
C、S、D□.b
第三章 基本指令系统及编程
Date:
2020-1-15
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2．或非指令ORI 功能：常闭触点并联连接。
操作元件：X、Y、M、T、 C、S、D□.b
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非积算型定时器的特点：当驱动定时器的条 件满足时，定时器开始定时，时间到达设定值后， 定时器动作；当驱动定时器的条件不满足时，定 时器复位。若定时器定时未到达设定值，驱动定 时器的条件由满足变为不满足时定时器也复位， 且当条件再次满足后定时器再次从0开始定时。
§3.2 串并联指令及其应用
§3.2 串并联指令及其应用
第三章 基本指令系统及编程
第三章电气控制线路设计
例3-4加热炉自动上料机构 3）启动之前，各运动部件需处于原 位，即行程开关 SQl、SQ3都处于被 压下的状态，因此，启动的条件除启 动按钮外，还有行程开关SQ1、SQ3的 状态需为动作状态。
例3-4加热炉自动上料机构控制线路
1SB1↓→M1正 转，炉门开启 2炉门降至 SQ4,KM3吸合， 推杆进。 3推杆进至SQ2， KM4吸合，推 杆退。 4推杆退至SQ1 停，KM2吸， 炉门上升至 SQ3停。
（2）“或”运算 K＝A+B
1．三种基本逻辑运算
（3）逻辑“非”
2.逻辑代数公理、定理与电器控制
例3-6 A+1＝1
2.逻辑代数公理、定理与电器控制
例3-7
2.逻辑代数公理、定理与电器控制
例3-8
A B A B
例3-10,已知逻辑函数关系画电气线路图
KM 1 SB1 KA1 ( SB2 KA2) KM 1 KM 2 ( SB4 KA2) ( SB3 KA1 KM 2)
例3-14，例3-13的电气线路图
KA1 ( SB KA1) SQ2 KA2 ( SQ1 KA2) SQ3 YA1 KA1 YA2 KA2
(二）运算元件的一般逻辑式
1用持续信号排除额外起始信号
1用持续信号排除额外起始信号
图3-41 (b)
2、用持续信号排除额外终止信号(a)
电磁吸盘控制
充磁启动：按下SB8＋ → KM5 √ → KM5+ →主 触头吸合，电磁吸盘充磁。 → KM5+辅助常开触点吸合，自锁。 充磁停止：按下 SB7(-) → KM5 × → KM5 (-)主 触头释放脱开，充磁停止。 退磁操作：按下SB9+ → KM6 √ → KM6+ →主 触头吸合，电磁吸盘退磁。 松开SB9(-) → KM6 × →KM6 (-)主触头释 放脱开，退磁结束
液压传动总结
2）输入功率Ppi 实际驱动泵轴所需要的机械功率。 Ppi Tp p 2n pTp 3）输出功率Ppo 泵实际输出的流量与泵进出口压差的乘积。 Ppo p p q p p p q p
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5、效率 容积损失：因泄漏而产生的能量损失； 机械损失：因摩擦而产生的能量损失。 1）容积效率 液压泵的输出功率与理论功率之比，即实际流量与理 论流量之比。 Ppo ppqp qp q p q p pv 1 1 Ppt p p q pt q pt q pt Vp np
q p k1 p p
k1——泵的泄漏系数
pv 1
k1 p p Vpnp
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2）机械效率 泵的理论功率与输入功率之比，即所需要的理论转矩 与实际转矩之比。 P ,q Ppt T pt p T pt pm Ppi T p p T p 3）总效率 p ,q D 泵的输出功率与输入功 T , T , 率之比。 Ppo p pv pm Ppi
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§1.1 液压传动系统的工作原理和组成 液压系统是以有压液体作为工作介质进行能量转换 的系统，可在动力源与工作点之间传递能量。 液压传动中两个重要结论： 1、（执行元件液动机）的工作速度取决于输入该元 件的流量。 2、系统工作压力取决于负载（并联负载中的最小 值）。
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§1.1 液压传动系统的工作原理和组成
斜盘 传动轴 滑履 柱塞 缸体
泵体
配流盘
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斜轴式柱塞泵结构
万向传动轴 柱塞缸 连 油窗
吸入 油窗
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斜轴式轴向柱塞泵工作原理
排油窗覆盖区柱塞在 万向轴 球窝盘压迫下沿箭头 方向回缩将油液排出 轴颈(装轴承) 输入轴端
吸油窗
电动缸课程设计
电动缸课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解电动缸的基本概念、工作原理及分类。
2. 掌握电动缸的主要性能参数及其影响。
3. 了解电动缸在工业生产中的应用及发展趋势。
技能目标：1. 学会分析电动缸的构造，并能正确组装、调试及维护。
2. 能够运用所学知识，对电动缸的运动控制系统进行设计与调试。
3. 培养学生运用电动缸解决实际问题的能力，提高动手实践操作技能。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对电动缸及自动化设备的兴趣，激发学习热情。
2. 增强学生的团队合作意识，培养沟通协调能力。
3. 引导学生关注电动缸技术的发展，培养创新意识及责任感。
课程性质：本课程属于技术应用型课程，结合理论知识与实践操作，注重培养学生的动手能力及创新能力。
学生特点：学生具备一定的物理、电学基础知识，对电动缸有一定了解，但缺乏实际操作经验。
教学要求：结合学生特点，采用理论教学与实践操作相结合的教学方法，引导学生主动参与，提高学生的实际操作能力。
将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 电动缸概述- 电动缸的定义、分类及应用场景- 电动缸与传统气动、液压缸的优缺点对比2. 电动缸工作原理及构造- 电动缸的工作原理- 电动缸的构造及关键部件功能3. 电动缸的性能参数及选型- 主要性能参数（如速度、推力、精度等）- 电动缸的选型方法及注意事项4. 电动缸控制系统设计- 控制系统原理及硬件组成- 控制系统软件设计及调试方法5. 电动缸的安装、调试与维护- 电动缸的安装方法及注意事项- 电动缸的调试步骤及技巧- 电动缸的日常维护与故障排除6. 电动缸应用案例及发展趋势- 电动缸在工业生产中的应用案例- 电动缸技术的发展趋势及前景教学内容安排和进度：第一课时：电动缸概述第二课时：电动缸工作原理及构造第三课时：电动缸性能参数及选型第四课时：电动缸控制系统设计第五课时：电动缸的安装、调试与维护第六课时：电动缸应用案例及发展趋势教材章节关联：教学内容与课本第三章“电动执行元件”相关，涉及电动缸的基本概念、原理、构造、选型、控制及维护等方面的内容。
PLC的程序设计基础
标准中有两种图形语言——梯形图和功能块图； 标准中有两种文字语言——指令表和结构文本。
1.顺序功能图 是一种位于其它编程语言之上的图形语言，用来编制顺 序控制程序。它提供了一种组织程序的图形方法，步、转 换和动作是顺序功能图中的三种主要元素。有三种基本结 构：顺序结构（单系列）、选择系列和并行系列。 对目前大多数PLC来说，顺序功能图 还仅仅作为组织编程的工具使用， 尚需用其它编程语言（如梯形图） 将它转化为PLC的可执行程序。 因此，通常只是将顺序功能图 作为PLC的辅助编程工具， 而不是一种独立的 编程语言。
2.梯形图程序
梯形图程序设计语言是用梯形图的图形符号来描述程 序的一种程序设计语言。是使用得最多的PLC图形编程语 言。梯形图与工厂的继电器控制系统的电路图相似，具 有直观易懂的优点，很容易被工厂熟悉继电器控制的技 术人员掌握，特别适合于开关量逻辑控制。
SB1 SB2 KM +
I0.0 Q0.0 I0.1 Q0.0
6.编程语言的相互转换和选用
在S7-200的编程软件中，用户可以选用梯形图、指令表和功能块 图来编程，编程软件可以自动切换用户程序使用的编程语言。 梯形图程序与继电器电路图的表达方式极为相似，梯形图中输入 信号与输出信号之间的逻辑关系一目了然，易于理解，程序可读性 强。而指令表程序逻辑关系难于一眼看出，程序可读性差。在设计 复杂程序时建议使用梯形图编程。但指令表输入方便快捷，还可以 为每一条指令加上注释，便于复杂程序的阅读。在设计通信、数学 运算等高级应用程序是时可以采用。 梯形图中一个网络只能有一个独立电路。语句表中，几块独立电 路对应的语句可以放在一个网络中，但是这种网络不能转换为梯形 图。梯形图程序一定能转换为指令表。
图3-4 位数据的存放 “字节. 位”寻址方式：S7-200的位存储单元地址由字 节地址和位地址组成，例如I3.2，其中的区域标识符I表 示输入（Input），字节地址为3，位地址为2。
机械系统设计 第三章机械系统的载荷特性与动力机选择
工作机械的负载特性是指工作机 械在运行过程中其功率、转矩和转 速或位移间的关系。选择动力机的 容量时，主要考虑工作机械在输入 动力端的转矩、功率和转速之间的 关系。Tz=f(n)，Pz=f(n)。
负载特性有 ： 1）恒转矩负载特性
恒转矩特性是指转矩与转速无关， 即当转速变化时，转矩保持常数。 如起重机起升机构负载特性。
计算法即根据机械的功率要求和结 构特点运用各种力学原理、经验公式 或图表等计算确定载荷的方法。
例如设计起重机时，要计算： （1）起重量(吊重)表
起升载荷包括起重机的额定起重力 和随货物一起升降的装置的重力 。
100吨全地面起重机配重28吨时起 重 量 表
带 副 臂 起 重 量 表
第三章 载荷与动力装置选择
第一节 机械系统的载荷分析
一、载荷类型
所有机械在工作中都会受到多种外 力的作用，这些外力工程上称之为载 荷。确定载荷类型、大小、变化规律 是机械系统设计的重要内容。用以计 算强度、刚度、稳定性、可靠性和寿 命，选择动力机类型和容量。
1．按载荷的作用方式分类 直接作用载荷——载荷以力或力矩的形 式直接作用在机械上，如由工作阻力产生 的载荷、惯性载荷、风载荷、驱动力、制 动力等。 间接作用载荷——以变形的形式间接作 用在机械上，如温度、地震的作用引起的 载荷。 2.按零件发生变形的不同分 拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷和扭转 载荷。
确定载荷通常有三种方法：类比 法、计算法和实测法。 1．类比法
参照同类或相近的机械，根据经验 或简单的计算确定所设计机械的载荷， 这种方法称为类比法。它主要应用在 载荷较难确定的情况或初步设计阶段。 仿造（测绘）。
使用类比法确定载荷一般需要一定的实际 经验，否则容易出现载荷过大或过小的情况。 应用类比法时常可采用相似原理进行推断，其 中常用的有：
液压系统技术手册
液压系统技术手册第一章：引言液压系统是一种利用液体传递能量的系统，通过控制液压泵、阀门和执行元件，将机械能转化为液压能，并实现力、速度和位置的控制。
本手册旨在提供液压系统的基本知识和技术指导，帮助读者正确理解和应用液压技术。
第二章：液压系统原理2.1 液压传动原理液压传动通过液体在封闭的管路中传递，实现能量的传递和控制。
液体在系统中的压力和流量通过控制阀门和泵来调节，从而实现系统的运动控制。
2.2 液压元件液压系统由液压泵、阀门、执行元件和控制元件组成。
液压泵负责提供流体动力，阀门控制液压系统的流量和压力，执行元件将液压能转化为机械能。
2.3 液压系统的工作原理液压系统通过压力能和流体能的转化，实现对工作物体的力、速度和位置的控制。
液压系统的工作原理包括正常工作、启动和停止过程。
第三章：液压系统的设计与选型3.1 液压系统设计的基本原则液压系统的设计应根据工作需求、系统参数和安全性要求进行合理选型。
设计时需要考虑系统的压力、流量、温度和安全因素，并选择合适的泵、阀和执行元件。
3.2 液压元件的选型和应用液压泵、阀门和执行元件的选型应考虑系统的工作压力和流量要求，同时还需要考虑其稳定性、寿命和价格因素。
液压元件的正确选型和合理应用对于系统的性能和可靠性至关重要。
3.3 液压系统的布置和安装液压系统的布置和安装应根据实际情况进行设计，确保液压元件的安全可靠运行。
布置时应考虑管路的长度、弯头的数量和角度、支撑和固定装置，以及对液压元件的冷却和降噪措施。
第四章：液压系统的维护和故障排除4.1 液压系统的日常维护液压系统的日常维护包括定期检查液压元件的工作状态、清洗管路和过滤器、添加液压油和更换密封件等。
正确的维护措施能够延长液压系统的使用寿命，并提高系统的可靠性和性能。
4.2 液压系统的故障排除液压系统故障的排除是液压技术中重要的一环。
故障排除需要借助故障诊断仪器和经验，通过逐步排查系统的各个部分，分析可能的原因并进行修复。