液压传动概述

单元一液压传动概述学习要求1.了解液压传动的发展概况2.理解液压传动的工作原理3.重点掌握液压系统的组成及各个部分的功用4.掌握液压传动的优缺点重点、难点本章重点内容:1.液压传动的工作原理2.液压传动系统的组成在重点内容中，液压传动的工作原理是重中之重，其它是该内容的延伸和深化。

本章的难点:液压传动的工作原理第一节液压传动的工作原理及组成流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制传动。

它包括液压传动、液力传动和气压传动。

液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。

·液压传动主要是以液体作为工作介质，利用液体的压力能来传递能量·液力传动主要是利用液体的动能来传递能量液压技术的发展17世纪中叶帕斯卡提出静压传递原理18世纪末英国制成第一台水压机19世纪炮塔转位器、六角车床和磨床第二次世界大战用于兵器（功率大、反应快）战后转向民用机械、工程、农业、汽车20世纪60年代后发展为一门完整的自动化技术现在国外95%工程机械、90%数控加工中心、95%以上的自动线采用液压传动。

采用液压传动的程度成为衡量一个国家工业水平的重要标志一、液压传动的工作原理简单机床液压传动系统的工作过程，就是液压传动系统传动工作原理的真实写照。

下面以机床液压传动系统和液压千斤顶为例来说明液压传动的工作原理·实例1、液压千斤顶如图1-1所示，大缸体9和大活塞8组成举升液压缸。

杠杆手柄1、小缸体2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。

·工作原理：（1）如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这是单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；（2）用力压下手柄，小活塞下移，小缸体下腔的压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，小缸体下腔的油液经管道6输入大缸体9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。

（3）再次提起手柄吸油时，举升缸的下腔的压力油将力图倒流入手动泵内，但此时单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。

不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸的下腔，使重物逐渐地升起。

（4）如果打开截止阀11，举升缸的下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，大活塞在重物和自重作用下向下移动，回到原始位置。

·对液压传动工作过程的分析结论：1.力的传递遵循帕斯卡原理运动的传递遵照容积变化相等的原则压力和流量是液压传动中的两个最基本的参数；2.液压传动系统的工作压力取决于负载；3. 液压缸的运动速度取决于流量；4. 传动必须在密封容器内进行，而且容积要发生变化；5.传动过程中必须经过两次能量转换·实例 2、机床工作台·工作原理：（1）如图1-2，液压泵4在电动机（图中未画出）的带动下旋转，油液由油箱1经过滤器2被吸入液压泵，又液压泵输入的压力油通过手动换向阀11，节流阀13、换向阀15进入液压缸18的左腔，推动活塞17和工作台19向右移动，液压缸18右腔的油液经换向阀15排回油箱。

以上是换向阀15转换成如图1-2（a）的位置（2）如果将换向阀15转换成如图1-2（b）的位置，则压力油进入液压缸18的右腔，推动活塞17和工作台19向左移动，液压缸18左腔的油液经换向阀15排回油箱。

工作台19的移动速度由节流阀13来调节。

当节流阀开大时，进入液压缸18的油液增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，工作台的移动速度减小。

液压泵4输出的压力油除了进入节流阀13以外，其余的打开溢流阀7流回油箱。

（3）手动换向阀9处于图1-2（c）所示的状态，液压泵输出的油液经手动换向阀9流回油箱，这时工作台停止运动，液压系统处于卸荷状态。

·对液压传动工作过程的分析结论：1.液压传动是以液体作为工作介质来进行能量传递的一种传动形式，通过能量转换装置（液压泵），将原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（液压缸、液压马达）将液体的压力能转变为机械能，驱动负载实现执行机构的直线或旋转运动;2. 工作介质是在受控制、受调节的状态下工作的，传动和控制难以分开;3.液压系统的压力是靠液压泵对液压油的推动与负载对油的阻尼所憋出来的；4.工作台运动方向由换向阀控制工作台的速度大小是由节流阀控制；5.泵输出的多余油液经溢流阀回油箱因此泵出口压力是由溢流阀决定的,液压传动过程中经过两次能量转换。

二、液压传动的系统组成从以上两个液压系统可以看到，液压传动系统的组成部分有以下五个方面：1.能源装置将机械能转变成油液的压力能，是液压系统的心脏。

最常见的是液压泵，它给液压系统提供压力油，使整个系统能够动作起来。

2. 执行装置将油液的压力能转变成机械能，并对外做功。

如液压缸、液压马达。

3.控制调节装置控制和调节液压系统中油液的压力、流量和流动方向的装置。

如换向阀、节流阀、溢流阀等。

4.辅助装置除上述三项以外的其他装置。

如过滤器、油管、油箱、接头等。

保证系统稳定持久的工作。

5.工作介质液压油或其他合成液体。

传递能量的媒介·液压系统的组成及各部分的功用分析三液压传动系统的图形符号图1-2所示的液压系统图是一种半结构式的工作原理图。

它直观性强，容易理解，但难于绘制。

在实际工作中，除少数特殊情况外，一般都采用国标GB/T786.1—93所规定的液压与气动图形符号（参看附录）来绘制，如图1-3所示。

使用图形符号既便于绘制，又可使液压系统简单明了。

说明1.图形符号表示元件的功能2.不表示元件的具体结构和参数3.反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间安装位置；4.只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映其过渡过程。

图1-2第二节液压传动的优缺点及应用一、液压传动的优缺点 1、主要优点（1）在同等功率情况下，液压执行元件体积小、重量轻、结构紧凑。

例如同功率液压马达的重量约只有电动机的1/6左右。

（2）液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置；（3）液压装置工作比较平稳，由于重量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向；（4）操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1），它还可以在运行的过程中进行调速；（5）一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；（6）容易实现直线运动、回转运动；（7）既易实现机械的自动化，又易于实现过载保护，当采用电液联合控制甚至计算机控制后，可实现大负载、高精度、远程自动控制；（8）液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。

2、主要缺点（1）液压传动不能保证严格的传动比，这是由于液压油的可压缩性和泄漏造成的；（2）工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作；（3）由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。

如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火和爆炸事故；（4）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上要求较高，因此它的造价高，且对油液的污染比较敏感；（5）液压传动需要有单独的能源（例液压泵站），液压能不能像电能那样从远处传来；（6）液压传动装置出现故障时不易追查原因，不易迅速排除。

总的说来，液压传动的优点最突出的是，它的一些缺点有的现已大为改善，有的将随着科学技术的发展而进一步得到克服。

二、液压传动的应用在工业生产的各个部门应用液压传动技术的出发点不尽相同。

例如，工程机械、矿山机械、压力机械和航空工业中采用液压传动的主要原因是取结构简单、体积小、重量轻、输出功率大；机床上采用液压传动是取其能在工作过程中方便地实现无级调速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化。

表1-1是液压传动在各行业中的应用例。

表1-1 液压传动在各个行业中的应用行业名称应用场合举例机床工业磨床、铣床、刨床、拉床、压力机、自动机床、组合机床、数控机床、加工中心等工程机械挖掘机、装载机、推土机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车等农业机械联合收割机的控制系统、拖拉机的悬挂系统等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等冶金机械电炉控制系统、轧钢机控制系统等起重运输机械起重机、叉车、装卸机械、液压千斤顶等矿山机械开采机、提升机、液压支架、采煤机等建筑机械打桩机、平地机等船舶港口机械起货机、锚机、舵机等铸造机械砂型压实机、加料机、压铸机等三、发展方向：1.高度的组合化、集成化和模块化，高可靠性。

2.高压大功率：高压的目的主要是为了减轻系统的重量及减小结构尺寸．大功率是为了解决大惯量与重负载的拖动问题。

3.理论解析与特性补偿：用计算机对系统进行仿真分析，对大惯量非线性及外干扰等问题进行特性补偿与近代控制策略研究4.同微机的结合．目前液压控制已从模拟控制转为以微机控制为主．如电液比例控制阀．数字阀等液压数字技术。

第1章例题分析例1：图1－1是液压千斤顶的传动系统图，试说明工作原理图1－11，6—活塞，2，7—液压缸，3，8—单向阀，4—截止阀，5—手柄，9—油箱解：当抬起手柄5时：活塞6向上运动，缸7容积增大形成真空，单向阀3关闭，缸7通过单向阀8从油箱吸油。

当压下手柄5时：活塞6向下运动，单向阀8关闭，缸7中的油液通过单向阀3进入缸2推动活塞1向上运动，抬起重物。

再抬起手柄5：缸7从油箱吸油；压下手柄5，油液进入2，这样，油液不断的被吸入油缸7，压入油缸2，就可以把重物抬起所需的高度。

单向阀3的作用：重物升高后不会落下来。

需要放下重物时：打开截至阀4，缸2中的油液流回油箱，重物放下来，放下来后关闭截止阀4，待下次需要放油时打开。

单元一小结液压传动是以封闭容积中的液体来传递力和运动的。

再传递力时，利用了流体力学中的帕斯卡原理；而在传递运动时，则利用了密封容积中主动件（泵）挤出的液体体积和从动件（液动机）接受的液体体积相等的原理（质量守恒定律）。

液压传动中，压力和流量时最重要的参数。

压力决定于负载；流量则决定执行元件的运动速度。

压力和继续传动中的力相当，而流量和机械传动中的速度相当，压力和流量的乘积则为功率。

液压传动系统中必须含有泵、执行元件、控制阀、辅助元件以及传动介质。

液压传动中，压力和流量是最重要的参数。

压力决定于负载；流量则决定执行元件的运动速度。