第七章：液压传动
液压传动
第七章液压传动本章重点掌握液压传动的原理及系统的组成与功用；掌握柱塞泵、齿轮泵、叶片泵的组成、工作原理、应用特点及泵的图形符号；掌握活塞式液压缸的结构、工作原理及有关计算和应用特点以及密封、缓冲和排气；掌握单向阀、换向阀、溢流阀的工作原理，会识别其图形符号；会识别减压阀、顺序阀、节流阀、调速阀的图形符号；掌握液压基本回路的工作原理。
本章内容提要(一) 1、液压传动特点与机械传动，电气传动等传动相比，液压传动具有结构紧凑、传动力大、定位精确、运动平稳、易于实现自动控制，机件润滑良好，寿命长等优点，因此，液压传动广泛应用于机械工业、冶金工业、石油工业、工程建筑，船舶、航空、军事、宇航等工业部门。
其不足之处在于传动效率较低，不宜作远距离传递，不宜于高温或低温条件下工作，以及液压元件精度要求高，成本高等缺点。
（二）液压传动的工作原理及液压系统的组成1、液压系统的组成任何一个简单而完整的液压系统，均由以下四个部分组成：(1）动力元件（油泵）：其作用是向液压系统提供压力油，是系统的动力源。
（2）执行元件（油缸或马达）：其作用是在压力油的作用下，完成对外作功。
（3）控制元件：如溢流阀、节流阀、换向阀等，分别控制系统的压力、流量和流向，以满足执行元件对力，速度和运动方向的要求。
（4）辅助元件：如油箱、油管、管接头、滤油器、蓄能器等。
2、液压传动的基本原理：液压传动是以油液为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力的一种传动方式3、液压传动的应用特点1) 易于获得很大的力和力矩2) 调速范围大，易实现无级调速3) 质量轻，体积小，动作灵敏4) 传动平稳，易于频繁换向5) 易于实现过载保护6) 便于采用电液联合控制以实现自动化7) 液压元件能够自动润滑，元件的使用寿命长8) 液压元件易于实现系列化、标准化、通用化9) 传动效率较低10) 液压系统产生故障时，不易找到原因，维修困难11) 为减少泄漏，液压元件的制造精度要求较高5、静压传递原理（帕斯卡原理）：静止油液中任意一点所受到的各个方向的压力都相等，这个压力称为静压力，油液静压力的作用方向总是垂直指向承压表面。
液压与气压传动 第七章 液压基本回路
课时授课计划教学过程：复习： 1、滤油器的结构及功能2、蓄能器的功能3、油箱的结构4、管路、接头、热交换器的种类。
新课：第七章液压基本回路第一节能量回路一、定量泵—溢流阀组成的液压能源回路图7-1所示的能源回路的优点是：结构简单，反应迅速，压力波动比较小。
缺点是：由于定量泵不能改变输出流量，在负载不需要全流量工作时，多余的流量通过溢流阀流回油箱，所以效率较低，尤其当负载流量为零时，泵的流量几乎全部由溢流阀溢流，泵的输出功率绝大部分消耗在溢流阀的节流口上，这将产生大量的热，使油温很快升高。
因此，这种能源一般用在供油压力较低的液压系统中。
能源系统的流量按系统的峰值流量设计，如果伺服所需要的峰值流量的持续时间很短，并且允许供油压力有一定变动，则可以用蓄能器贮存足够的能量以适应短期峰值流量的要求，以减小泵的容量，并使功率损失和油温升高小些。
蓄能器还可起到减小泵的压力脉动和冲击的作用，使系统工作更加平稳。
二、定量泵—蓄能器—自动卸荷阀组成的液压能源回路图7-2所示的液压能源回路克服了图7-1所示回路溢流损失大的缺点，其特点是结构比较简单，功率损失小，适用于高压，但压力波动较大，并且由于供油压力在一定范围内缓慢变化，对伺服系统将引起伺服放大系数的变化，因而对某些要求较高的系统不合适。
另外，所用元件较多，为了使泵有较长时间的卸荷，蓄能器的容量较大，整个能源装置的体积、重量都较大。
这种能源回路一般用在峰值流量系统只有很微小的运动的间歇工作系统中。
三、恒压力变量泵式（自动调压泵）液压能源回路图7-3所示为恒压力变量泵式（自动调压栗〉液压能源回路。
这种能源回路的优点是输出流量取决于系统的需要，因而效率高，经济效果好，适用于高压和大功率系统，既适用于流量变化很大的系统，也适用于间歇工作的系统，为目前航空液压伺服系统所广泛采用。
第二节基本回路一、顺序动作回路顺序动作回路是实现多个并联液压缸顺序动作的控制回路。
按控制方式不同，可分为压力控制、行程控制和时间控制三类。
液压传动第七章液压基本回路
思考题与习题7-1试说明由行程阀与液动阀组成的自动换向回路的工作原理。
泵压p p、溢流功率损失ΔP y和回路效率η。
⑵当A T=0.01㎝2和0.02㎝2时，若负载F=0，则泵压和缸的两腔压力p1和p2多大？⑶当F=10kN时，若节流阀最小稳定流量为50×10-3 L/min，对应的A T和缸速νmin多大？若将回路改为进油节流调速回路，则A T和νmin多大？232两项比较说明什么问题？7-6能否用普通的定值减压阀后面串联节流阀来代替调速阀工作？在三种节流调速回路中试用，其结果会有什么差别？为什么？q=30L/min。
不计管道和换向阀压力损失。
试问：⑴欲使缸速恒定。
不计调压偏差，溢流阀最小调定压力p y多大？⑵卸荷时能量损失多大？⑶背压若增加了Δp b，溢流阀定压力的增量Δp y应有多大？7-9如图所示，双泵供油、差动快进—工进速度换接回路有关数据如下：泵的输出流量q1=16L/min，q2=16L/min，所输油液的密度ρ=900㎏/m3，运动粘度υ=20×10-6㎡/s；缸的大小腔面积A1=100cm2，A2=60 cm2；快进时的负载F=1kN；油液流过方向阀时的压力损233失Δpυ=0.25MPa，连接缸两腔的油管ABCD的内径d=1.8㎝,其中ABC段因较长(L=3m),计算时需计其沿程压力损失,其它损失及由速度、高度变化形成的影响皆可忽略。
试求：⑴快进时缸速v和压力表读数。
⑵工进时若压力表读数为8MPa，此时回路承载能力多大（因流量小，不计损失）？液控顺序阀的调定压力宜选多大？7-10图示调速回路中，泵的排量V P=105ml/r，转速n P=1000r/min，容积效率ηvp=0.95。
溢流阀调定压力p y=7MPa。
液压马达排量V M=160ml/r，容积效率ηvM=0.95，机械效率ηmM=0.8，负载扭矩T=16N·m。
节流阀最大开度A Tmax=0.2㎝²(可视为薄刃孔口),其流量系数C q=0.62,油液密度ρ=900㎏/m³.不计其它损失.试求: ⑴通过节流阀的流量和液压缸⑴缸的左腔压力p1；⑵当负载F=0和F=9000N时的右腔压力p2；⑶设泵的总效率为0.75，求系统的总效率。
液压传动-第7章液压基本回路
第7章液压基本回路•液压基本回路是为了实现特定的功能把有关的液压元件组合起来的典型油路结构；•液压基本回路是组成液压系统的基础。
液压基本回路包括：*压力控制回路*速度控制回路*方向控制回路*多执行元件回路7.1 压力控制回路功能：控制液压系统整体或局部的压力，主要包括：▪调压回路▪减压回路▪增压回路▪卸荷回路▪平衡回路▪保压回路1、调压回路•功能：调定和限制液压系统的压力恒定或不超过某个数值。
•一般用溢流阀来实现这一功能。
•调压回路的分类：•单级调压回路•多级调压回路•无级调压回路先导式溢流阀电液比例溢流阀2、减压回路•功能：使液压系统中某一部分油路的压力低于主油路的压力设定值。
•一般用减压阀来实现这一功能。
•减压回路的分类：•单级减压回路•多级减压回路•无级减压回路3、增压回路•功能：提高系统中局部油路中的压力，使局部压力远高于系统油源的压力。
•单作用增压回路：只能间歇增压。
4、卸荷回路•功能：在执行元件短时间不工作时，不需要频繁启、停原动机，而是使泵源在很小的输出功率下运转。
•卸荷的实质：使液压泵的输出流量或者压力接近于零，分别称为流量卸荷与压力卸荷。
•卸荷方式：•用换向阀中位机能的卸荷回路（压力卸荷）•用先导型溢流阀的卸荷回路（压力卸荷）•限压式变量泵的卸荷回路（流量卸荷）•采用蓄能器的保压卸荷回路换向阀M、H、K型中位机能均可实现压力卸荷限压式变量泵可实现保压卸荷用先导型溢流阀实现的压力卸荷卸荷时采用蓄能器补充泄漏保持液压缸大腔的压力限压式变量泵工作原理及特性曲线5、平衡回路•功能：使承受重力作用的执行元件的回油路保持一定背压，以防止运动部件在悬空停止期间因自重而自行下落，或因自重而超速失控。
采用单向顺序阀不可长时间定位采用液控单向阀定位可靠单向节流阀用于平稳下行6、保压回路•功能：使系统在执行元件不动或仅有微小位移的工况下保持稳定的压力。
•保压性能有两个指标：保压时间和压力稳定性。
电接触式压力表4监视预设压力的上下限值，控制换向阀2动作，液控单向阀3实现保压蓄能器保压卸荷回路7.2 速度控制回路控制与调节液压执行元件的速度。
液压与气动传动第七章液压基本回路
图7-13b 调速特性曲线
q1
当进入液压缸的工作流量为 、泵的供油
q q 流量应为
，供油压力p为 ，1 此时
p 液压缸工作腔压力的p正常工作范围是
p2
A2 16）
回路的效率为 ：
c
(p1
p2 AA12)q1 ppqp
p1 p2 pp
A2 A1
（7-17）
（2）差压式变量泵和节流阀的调速回路
图7-6a 采用电接触式压力表控制的保压回路
2. 采用蓄能器的保压回路 图7-6b 采用蓄能器的保压回路
3.采用辅助泵的保压回路 图7-6c 采用辅助泵的保压回路
7.2 速度控制回路
7.2.1 速度调节与控制原理 7.2.2 定量泵节流调速回路 7.2.3 容积调速回路 7.2.4 快速运动回路
7.1.5 平衡回路 平衡回路的作用： 1.采用单向顺序阀的平衡回路
图7-5a 采用单向顺序阀的平衡回路
2.采用液控单向阀的平衡回路 图7-5b 采用液控单向阀的平衡回路
3.采用远控平衡阀的平衡口路 图7-5c 采用远控平衡阀的平衡回路
7.1.6 保压回路 保压回路的功能： 1．采用电接触式压力表控制的保压回路
（3）三种调速回路的刚度比较。根据式（7-12），可得速度负载 特性曲线，如图7-9b所示。
（4）三种调速回路功率损失的比较。旁路节流调速回路只有节流 损失，而无溢流损失，因而功率损失比进油和回油两种节流阀调 速回路小，效率高。
（5）停机后的启动性能。长期停机后，当液压泵重新启动时，回 油节流阀调速回路背压不能立即建立会引起瞬间工作机构的前冲 现象。而在进油节流调速回路中，因为进油路上有节流阀控制流 量，只要在开车时关小节流阀即可避免启动冲击。
液压传动
绪论1、 液压系统的定义：液压传动是以液体为工作介质来进行能量传递的一种传动形式，它通过能量转换装置(如液压泵)，将原动机(如电动机)的机械能转变为液体的压力能，然后通过封闭管道、控制元件等，由另一能量装置(如液压缸、液压马达)将液体的压力能转变为机械能，以驱动负载和实现执行机构所需的直线或旋转运动。
2、 液压传动系统的组成：(1)能源装置 它把机械能转变成油液的压力能。
(2)执行装置 它将油液压力能转变成机械能，并对外做功。
(3)控制调节装置 它们是控制液压系统中油液的压力、流量和流动方向的装置。
(4)辅助装置 它们是除上述三项以外的其它装置，它们对保证液压系统可靠、稳定、持久地工作，有重要作用。
(5)工作介质 液压油或其它合成液体。
流体力学基础(重点)1、 液体的粘性：液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍其分子的相对运动，即具有一定的内摩擦力，这种性质称为液体的粘性。
2、 粘温特性：油液的粘度对温度的变化极为敏感，温度升高，油液的粘度显著降低。
油的粘度随温度变化的性质称为粘温特性。
液压油粘度与温度的关系为：)1(0)(00t e t t t ∆-≈=--λμμμλ。
3、 粘压特性：液体所受的压力增大时，其分子间的距离将减小，内摩擦力增大，粘度亦随之增大。
石油型液压油的粘度与压力的关系可表示为：)003.01(0p p +=νν。
4、 液体静力学基础：(1)液体的压力：AF p A ∆∆=→∆0lim 。
(2)重力作用下静止液体中的压力分布：A gh A p A p ∆+∆=∆ρ0，即gh p p ρ+=0。
(书中例题)5、 液体的流态：(1)层流：液流是分层的，层与层之间互不干扰。
(2)湍流：液流完全紊乱。
6、 雷诺数Re ：雷诺数是液流的惯性力对粘性力的纲量为1(无纲量)的比值。
当雷诺数较大时，液体的惯性力起主导作用，液体处于湍流状态；当雷诺数较小时，粘性力起主导作用，液体处于层流状态。
第七章液压基本回路(速度回路)
3）变量泵-变量马达的 容积调速
3．容积节流调速(联合调速)
容积节流调速回路是采用压力补偿型变
量泵供油，通过对节流元件的调整来改 变流入或流出液压执行元件的流量来调 节其速度；而液压泵输出的流量自动地 与液压执行元件所需流量相适应。这种 回路虽然有节流损失，但没有溢流损失， 其效率虽不如容积调速回路，但比节流 调速回路高。其运动平稳性与调速阀调 速回路相同，比容积调速回路好
1）进油路节流调速回路 (进口节流)
回路结构如图 所示，节流阀 串联在泵与执 行元件之间的 进油路上。它 由定量泵、溢 流阀、节流阀 及液压缸（或 液压马达）组 成。
通过改变节流阀的开口量（即通流截面
积AT）的大小，来调节进入液压缸的流 量，进而改变液压缸的运动速度。 定量泵输出的多余流量由溢流阀溢流回 油箱。为完成调速功能，不仅节流阀的 开口量能够调节，而且必须使溢流阀始 终处于溢流状态。 在该调速回路中，溢流阀的作用一是 调整并基本恒定系统压力；二是将泵输 出的多余流量溢流回油箱。
出口节流调速回路的速度—负载特性：
与进口节流调速回路基本相同
•进口与出口节流阀调速回路比较
（1）出口节流阀调速回路： 液压缸回油腔形成一定背压，能承受负值负载 （与液压缸运动方向相同的负载力）。 流经节流阀而发热的油液，直接流回油箱冷却。 （2） 进口节流阀调速回路： 液压缸回油路上设置背压阀后，才能承受负值负 载。故增加节流调速回路的功率损失。 流经节流阀而发热的油液，还要进入液压缸，对 热变形有严格要求的精密设备会产生不利影响。 对同一个节流阀可使液压缸得到比出口节流阀调 速回路更低的速度。
调速回路按改变流量的方法不同可分
为三类： 节流调速回流 容积调速回路 容积节流调速回路
第七章 液压传动系统基本回路
一、调压回路
调压回路的功用是调节、稳定或限定液压系统主油 路或局部油路压力的回路。
调压回路的显著特征是必有溢流阀存在。在定量泵 系统中，溢流阀起调压、稳压作用；在变量泵系统中， 溢流阀则起限定系统最高压力，防止系统过载的作用
7.2 压力控制回路
1、单级调压回路
在液压泵出口处设置并联 溢流阀2即可组成单级调 压回路，从而控制了液压 系统的工作压力。在定量 泵系统中，液压泵的供油 压力可以通过溢流阀来调 节。在变量泵系统中,用安 全阀来限定系统的最高压 力，防止系统过载。若系 统中需要二种以上的压力， 则可采用多级调压回路。
液压基本回路可分为方向控制回路、压力控制 回路、速度控制回路（调速回路）和多执行元件控 制回路。其中，速度控制回路是液压系统的核心部 分，其主要功能是传递动力。其他回路起辅助作用， 同样也是液压系统正常工作不可缺少的组成部分， 其功用不在于传递动力，而在于实现某些特定的功 能。
第七章 液压传动系统基本回路
A1
P1= pp
q1 Δq
pp qp
A2
v
P2
F
q2
△p
AT
节流调速回路
变压式节流调速 回路（旁路节流）
1、回路特征
节流阀位于旁路 上，与执行元件并联。 溢流阀在此处作安全 阀。油泵出口压力随 负载变化而变化
A1
A2
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一、液压传动
一、填空题：
1、、、与是目前运用最为广泛的四大类传动方式。
2、液压传动是以为工作介质，利用来传递动力和的
一种传动方式。
3、液压传动系统主要由、、和四部分
组成。
4、液压系统的工作压力取决于。
5、液压缸的输出功率是液压缸的与的乘积；
液压泵的输出功率等于液压泵和的乘积。
6、液压缸推动外负载的能力，决定于油液压力的大小和活塞。
7、动力元件是把能转化成能的装置，常见的动力元件为。
8、执行元件是把油液的能转化为的装置，例如、。
9、控制元件是控制调节系统中、
或的装置。
10、请写出下列液压元件的名称，并说明其在液
压系统中属于哪类元件。
（1）1是属于。
（2）1是属于。
（3）1是属于。
（4）1是属于。
（5）1是属于。
（6）1是属于。
二、判断题：
1、液压马达属于动力元件，它能把油液的液压能转
化为机械能。
（）
2、液压传动系统可以保证精确地传动比。
（）
3、由于油液流动过程存在能量损失，所以液压传动系统的传动效率低。
（）
4、液体在无分支管道流动时，管道截面小的地方流量小但流速大。
（）
三、选择题：
1、下列属于动力元件的是：（）
A、液压缸
B、液压阀
C、液压泵
D、液压马达
2、下列属于控制元件的是：（）
A、液压缸
B、液压阀
C、液压泵
D、液压马达
3、过滤器属于液压传动系统中的：（）
A、动力元件
B、执行元件
C、控制元件
D、辅助元件
四、简答题：
1、液压系统的优点。
2、液压系统的缺点。
3、静压力（即压力）：
4、流量：
4、静压传递原理。
5、液流连续性原理。
五、计算题：
1、如图为千斤顶的示意图，图中F是人手按柄的力，
假设N
F294
=，2
3
1
10
1m
A-
⨯
=，
2
3
2
10
5m
A-
⨯
=，则：
（1）作用在小活塞上的力是多少？
（2）系统中的压力为多少？
（3）大活塞能顶起多重的物体？
（4）大、小活塞哪个运动的快？大小活塞运动速度之比为多少？
（5）当G=19600N时，系统中的压力为多少？要能顶起此重物，作用在小活塞上的力F伟多少？
二、液压传动元件
一、填空题：
1、液压泵是将电动机输出的能转化为的装置。
2、液压系统泵站一般由、、和等组成。
3、液压泵按单位时间内所输出地油液体积是否可调可分为和；按
结构形式分，常见的液压泵有、和。
4、齿轮泵可分为和两种类型。
5、柱塞泵分为和。
6、液压泵壳内一对相互啮合的齿轮将齿轮泵的内腔分隔成两个互不相通的工作腔，其中用于吸
油的称为；用于压油的称为。
7、液压泵是依靠来进行吸油和压油的，因此，液压泵又称为。
8、液压缸是液压系统的，它把液体压力能转换成，实现执行元
件的。
9、按结构特点不同液压缸可分为式、式和式。
10、活塞式液压缸分为和两种
类型，而根据缸体固定还是活塞杆固定，双出杆液压缸又各分为和。
11、液压缸的结构分为、、、和
五个部分。
12、缸筒和缸盖常见的连接形式有、和。
13、活塞和活塞杆的连接形式很多，机床上多采用和，前
者一般用于，后者多用于。
14、液压缸的缓冲装置时为了防止和之间相撞。
15、液压控制阀是用来控制液压系统中并调节其和的，
可分为、和。
16、方向阀包括和两种。
17、单向阀可分为和两种。
18、换向阀有多种形式，按阀芯的运动方式可分为和，常见的
是。
19、按阀的和可以分为“几位几通”阀，如二位三通阀等。
20、换向阀按操纵方式不同可分为、、、
和。
21、常见的压力控制阀有、和。
22、常用的溢流阀按其结构形式和基本动作方式可分为和两种。
23、先导式溢流阀由和两部分组成。
24、顺序阀按结构的不同也可分为和两种类型。
25、根据所控制的压力不同，减压阀可分为、和，
其中在液压系统中应用最为广泛，因此也简称为减压阀。
26、流量控制阀依靠改变来调节通过阀口的流量，从而调节执行元件
的。
常用的流量控制阀有、等。
27、是液压传动系统中结构最简单的流量控制阀，依靠改变调
节执行元件的。
常见的节流口形式有、和。
28、调速阀是将和串接而成的。
29、液压辅助元件主要有、、、及等。
30、按滤芯的材料和结构的不同，可分为、、和等；
按过滤精度可分为和两种。
31、液压系统中的油箱有和两种。
32、管接头的种类很多，按接头的通路可分为、、三通等形式；按接头连接
方式分为、、、等，管头和机体的连接常用螺纹和螺纹。
二、判断题：
1、液压泵吸油腔压力小于压油腔压力。
（）
2、齿轮泵吸油腔就是指齿轮不断进行啮合的那一腔。
（）
3、单作用式叶片泵不能成为变量泵。
（）
4、液压缸是液压系统的动力元件。
（）
5、在缸筒和缸盖的连接方式中，拉杆式因为通用性大，所以可以适用于任何形式的液压缸。
（）
6、液压缸都需要设置排气孔。
（）
7、压力控制阀在液压系统中仅用于控制油液的压力。
（）
8、对于轴向柱塞泵而言，缸体每转一周，每个柱塞泵都完成吸压油一次。
（）
9、密封圈密封是利用材料的弹性作用，使各种截面环贴紧在动、静配合面之间来防止泄露。
（）
10、顺序阀的阀芯上设置控制柱塞的目的是调节油液的流量。
（）
11、顺序阀可以当做溢流阀来使用。
（）
12、在液压传动系统中，若采用的是定量泵，则执行元件的运动速度是无法改变的。
（）13、蓄能器可以保持系统压力恒定，减小系统压力的脉动冲击。
（）
14、油箱属于标准件，可按型号进行购买并更换。
（）
15、焊接式管接头，适用于连接管壁较厚的油管。
( )
三、选择题：
1、不属于液压泵站的原件是：
A、电动机
B、液压泵
C、液压缸
D、安全阀
2、关于单出杆活塞式液压缸说法正确的是：（）
A、活塞两个方向的作用力相等
B、工作台往复运动速度相等
C、活塞两方向的运动速度相等
D、常用于实现机床的快速退回及工作进给
3、液压缸密封时，不属于密封圈密封工作特点的是：（）
A、摩擦阻力小
B、能自动补偿
C、密封性好
D、结构简单
4、下列符号表示减压阀的是：（）
5、液压元件的图形符号如图，它表示：（）
A、液控单向阀
B、单向阀
C、二位二通换向阀
D、溢流阀
6、非工作状态时，减压阀和溢流阀的阀口情况是：（）
A、减压阀常闭，溢流阀常通
B、两者都常闭
C、减压阀常通，溢流阀常闭
D、两者都常通
7、要想控制油路中的油液向一个方向流动，而不能反向流动，可选用：（）
A、顺序阀
B、单向阀
C、换向阀
D、节流阀
8、液压泵的工作压力取决于：（）
A、功率
B、油液流量
C、负载
D、油腔的额定压力
9、双作用式叶片泵定子曲线为：（）
A、圆形
B、两对半径不等圆弧和四段过度曲线连成
C、椭圆
D、圆弧段
四、简答题：
1、试比较先导式溢流阀和先导式减压阀有哪些主要区别？
2、外啮合齿轮泵的优点。
3、油泵吸压油的原理是什么？。