液压传动的基础知识
（最新）液压传动基础知识
第二章液压传动基础液压油是液压传动系统中的传动介质，而且还对液压装置的机构、零件起着润滑、冷却和防锈作用。
液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响，液压传动系统的压力、温度和流速在很大的范围内变化，因此液压油的质量优劣直接影响液压系统的工作性能。
因此，了解工作介质的种类、基本性质和主要力学特性，对于正确理解液压传动原理及其规律，从而正确使用液压系统都是非常必要的。
这些内容也是液压系统设计和计算的理论基础。
第一节液压传动的工作介质一、工作介质的物理特性（一）密度Vm （kg/m 3或kg/cm 3）（2-1）式中，m ──液体的质量（kg ）；V ──流体的容积（m 3或cm 3）。
流体的密度随温度和压力而变化，对于液压系统的矿物油，在一般使用温度与压力范围内，其密度变化很小，可近似认为不变。
其密度900kg/m 3。
空气的密度随温度和压力变化的规律符合气体状态方程。
在标准状态下空气的密度为12.93 kg/m 3。
（二）流体的粘性1.粘性的含义液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生一种阻碍液体分子之间进行相对运动的内摩擦力，液体的这种产生内摩擦力的性质称为液体的粘性。
由于液体具有粘性，当流体发生剪切变形时，流体内就产生阻滞变形的内摩擦力，由此可见，粘性表征了流体抵抗剪切变形的能力。
处于相对静止状态的流体中不存在剪切变形，因而也不存在变形的抵抗，只有当运动流体流层间发生相对运动时，流体对剪切变形的抵抗，也就是粘性才表现出来。
粘性所起的作用为阻滞流体内部的相互滑动，在任何情况下它都只能延缓滑动的过程而不能消除这种滑动。
2.牛顿内摩擦定律粘性的大小可用粘度来衡量，粘度是选择液压用流体的主要指标，是影响流动流体的重要物理性质。
图2-1 液体的粘性示意图当液体流动时，由于液体与固体壁面的附着力及流体本身的粘性使流体内各处的速度大小不等，以流体沿如图2-1所示的平行平板间的流动情况为例，设上平板以速度0u 向右运动，下平板固定不动。
第二章 液压传动基础知识
F p A
式中 F——法向作用力（N）； A——承压面积（m2）。 在这里压力与压强的概念相同，物理学中称为压强，工程实际中称为 压力。
。 静止液体压力具备两个重要特性：
1)压力的方向总是垂直指向承压表面； 2)流体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。
第2章
2.液体静压力 液体处于静止状态下的压力称为液体静压力。
与大气相通的水槽中，液体在管中上升的高度h = 1m，设液 体的密度为ρ= 1000㎏/m3，试求容器内的真空度。
解：以液面为等压面，由液体静压力基本方程得
p +ρgh = pa 所以真空度为
pa－p = ρgh =1000×9.8×1 =9800（Pa）
如图所示，密闭容器中充满了密度为ρ的液体，柱塞直径为d， 重量为FG，在力F作用下处于平衡状态，柱塞浸入液体深度为h。
§2.1 液压油
一、 液压油的主要性质
1.密度
单位体积液体的质量称为液体的密度。液体的密度为
m ρ V
式中
m：液体的质量(kg)； V：液体的体积（m3）； 液压油的密度ρ=900 kg/ m3
液压油的密度随压力的升高而增大，随着温度的升高而减小。但 在通常的使用压力和温度范围内对密度的影响都极小，一般情况下可视 液压油的密度为常数，其密度值为900 kg/m3。
• 作用在大活塞上的负载F1形成
液体压力 p= F1/A1
• 为防止大活塞下降，在小活 塞上应施加的力
•
F2= pA2= F1A2/A1
由此可得
• 液压传动可使力放大，可使力
缩小，也可以改变力的方向。
• 液体内的压力是由负载决定 的。
如图：已知活塞1的面积A1=1.13X10-4m2，液压缸活塞2的面积
液压传动基本知识
第一讲液压传动基础知识一、什么是液压传动？定义：利用密闭系统中的压力液体实现能量传递和转换的传动叫液压传动。
液压传动以液体为工作介质，在液压泵中将机械能转换为液压能，在液压缸（立柱、千斤顶）或液压马达中将液压能又转换为机械能。
二、液压传动系统由哪几部分组成？液压传动系统由液压动力源、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件和工作液体组成。
三、液压传动最基本的技术参数：1、压力：也叫压强，沿用物理学静压力的定义。
静压力：静止液体中单位承压面积上所受作用力的大小。
单位：工程单位kgf/cm 2法定单位：1MPa （兆帕）=106Pa （帕）1MPa （兆帕）~10kgf/ce2、流量：单位时间内流过管道某一截面的液体的体积。
单位：工程单位：L/min （升/分钟）法定单位：m 3/s四、职能符号：定义：在液压系统中，采用一定的图形符号来简便、清楚地表达各种元件和管道，这种图形符号称为职能符号。
作用：表达元件的作用、原理，用职能符号绘制的液压系统图简便直观；但不能反映元件的结构。
如图：过滤器 /VNX五、常用密封件：1.O 形圈：常用标记方法：公称外径（mm ）截面直径（mm ）2•挡圈（0形圈用）：3. 常用标记方法：挡圈ADXdXa千斤顶双向锁 截止阀安全阀A 型（切口式）；D 外径（mm ）；d 内径（mm ）；a 厚度（mm ）第二讲控制阀；液控单向阀；单向锁一、控制阀：1. 定义：在液压传动系统中，对传动液体的压力、流量或方向进行调节和控制的液压元件统称为控制阀。
2. 分类：根据阀在液压系统中的作用不同分为三类：压力控制阀：如安全阀、溢流阀流量控制阀：如节流阀方向控制阀：如操纵阀液控单向阀双向锁3. 对阀的基本要求：（1）工作压力和流量应与系统相适应；（2）动作准确，灵敏可靠，工作平稳，无冲击和振动现象；（3）密封性能好，泄漏量小；（4）结构简单，制作方便，通用性大。
二、液控单向阀结构与原理：1. 定义：在支架液压系统中用以闭锁液压缸中的液体，使之承载的控制元件为液控单向阀。
液压传动理论知识
干式
湿式
电磁换向阀
特点：
（1）动作迅速，操作轻便，便于远距离控制； （2）因受电磁铁尺寸与推力的限制，仅能控制小
流量（小于63 l/min）的液流；
（3）电磁铁通断电需电信号控制：如设备中的按 钮开关、限位开关、行程开关等； （4）换向快，易产生液压冲击。
④液动换向阀
工作原理：
利用控制油路的油液压力来改变阀芯位置的换向阀。
四、常用的控制液压液污染的措施
1）严格清洗元件和系统。 2）防止污染物从外界侵入。 3）采用高性能的过滤器。 4）控制液压液的温度。 5）保持系统所有部位良好的密封性。 6）定期检查和更换液压液并形成制度。
第三章：液压泵
液压泵是一种能量转换装置，它把驱动 电机的机械能转换成输到系统中去的油液的 压力能，供液压系统使用。 液压泵按其在单位时间内所能输出油液 体积可否调节而分为定量泵和变量泵两类； 按结构形式可以分为齿轮式、叶片式和柱塞 式三大类。
按阀的安装方式分类 ：管式、板式、法兰式
按操纵方式分类：重点记住有助于看懂图纸 手动、机动、电动、弹簧控制、液动、液压先导控制 电液动等。
。
3、 换 向 阀 主 体 结 构 与 工 作 原 理
结 构 图 和 图 形 符 号
二位二通
二位三通
二位四通
4、几种典型换向阀的结构
①手动换向阀
②机动换向阀（又称行程阀）
第二章：液压液
在液压系统中，液压液是传递动力和信号的工 作介质，有的还起到润滑、冷却和防锈的作用。液 压系统能否可靠、有效地工作，在很大程度上取决 于系统中所用的液压液。 目前90%以上的液压设备采用石油基液压液。基 油为精致的石油润滑油馏分。为了改善液压液的性 能，以满足液压设备的不同要求，往往在基油中加 入各种添加剂。添加剂有两类：一类是改善油液化 学性能的，如抗氧化剂、防腐剂、防锈剂等；另一 类是改善油液物理性能的，如增粘剂、抗磨剂、防 爬剂等。
液压传动基础知识
液体的可压缩性一般用体积弹性模量K来表示 K
温度增加时，K值减小，在正常工作范围内，有5%~25%的变化；
整理课件
压力增大时，K值增大，当p≥3MPa时，K基本上不再增大；
当工作介质中混有气泡时，K值将大大减小。
《液压与气压传动》
一、液压传动工作介质的性质
3、粘性
粘度与温度、压力的关系：
温度升高，粘度下降。变化率的大小直接影响液压传动 工作介质的使用。粘度对温度的变化十分敏感。 压力增大，粘度增大，在整一理课般件 液压系统使用的压力范围 内，增大的数值很小，可忽略不计。
《液压与气压传动》
一、液压传动工作介质的性质
4、其它性质 液压传动介质还有其它一些性质，如：
可认为是常值
压力提高，密度稍有增加。
我国采用20℃时的密度作为油液的标准密度，以ρ20表示。
《液压与气压传动》
一、液压传动工作介质的性质
2、可压缩性 压力为p0、体积为V0的液体，如压力增大△p时，体积减小 △V，则体积的可压缩性可用体积压缩系数来表示
1 V
p V0
即单位压力变化下的体积相对变化量
稳定性（热稳定性、氧化稳定性、水解稳定性、剪切稳定性
等）
抗泡沫性 抗乳化性 防锈性 润滑性 相容性（对所接触的金属整、理密课件封材料、涂料等的作用程度）
《液压与气压传动》
二、对液压传动工作介质的要求
不同的工作机械、不同的使用情况对工作介质的要求有很大不同。 液压传动工作介质应具备如下性能： ➢合适的粘度，ν40=（15-68）×10-6m2/s，较好的粘温特性 ➢润滑性能好 ➢质地纯净，杂质少 ➢对金属和密封件有良好的相容性 ➢对热、氧化、水解和剪切有良好的稳定性 ➢抗泡沫好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好 ➢体积膨胀系数小，比热容大 整理课件 ➢流动点和凝固点低，闪点和燃点高 ➢对人体无害，成本低
液压基础知识详解(经典培训教材)
伸缩式液压缸
具有多级套筒结构，行 程长且收缩后体积小。
摆动式液压缸
输出扭矩大，可实现往 复摆动运动。
液压控制阀概述及分类
按功能分类
方向控制阀、压力控制阀、 流量控制阀。
按结构分类
滑阀式、锥阀式、球阀式 等。
按连接方式分类
管式连接、板式连接、法 兰连接等。
方向控制阀结构与工作原理
01
02
03
04
回路设计注意事项
元件选型
根据系统需求和性能参数选择合适的 液压元件，确保系统可靠运行。
回路布局
合理布局液压元件和管路，减少压力 损失和泄漏，提高系统效率。
安全保护
设计必要的安全保护措施，如过载保 护、超压保护等，确保系统安全运行。
调试维护
方便对系统进行调试和维护，留有必 要的检测点和维修空间。
回路优化策略探讨
应用
液压马达广泛应用于工程机械、农业机械、交通运输、石油采矿、船舶、机床等领域。不同类型的液 压马达具有不同的特点和适用场合，应根据具体需求选择合适的液压马达。
04 液压缸与液压控制阀
液压缸类型及结构特点
活塞式液压缸
由缸筒、活塞和活塞杆 等组成，结构简单，应
用广泛。
柱塞式液压缸
只能实现单向运动，回 程需借助其他外力或自
蓄能器
储存压力能，在需要时释放能量，补充系统 泄漏或提供瞬时大流量。
典型回路分析举例
压力控制回路
通过压力控制阀等元件实现对系 统压力的控制，包括调压、卸荷、
减压、增压等回路。
速度控制回路
通过流量控制阀等元件实现对执行 元件速度的控制，包括节流调速、 容积调速等回路。
方向控制回路
通过方向控制阀等元件实现对执行 元件运动方向的控制，包括换向、 锁紧等回路。
液压传动基础知识
顺序阀的作用
1) 2) 3) 4)
用以实现多缸的顺序动作 和单向阀组合成单向顺序阀 ，保持垂直液压缸不因自重而下落， 起平衡阀作用‘ 液控顺序阀利用外界压力油控制，实现液压缸动作的转换。 43 将液控顺序阀的出口接油箱，实现双泵系统的大泵卸荷。
3.1 外控式顺序阀（直动式） 功能及原理
这种外控式顺序阀， 阀芯接两个不同的切换 状态，“开”和“关”。外 部 控制油被引到阀芯的检测 面上，所产生的作用力与 弹簧力相比较，当作用力 大于弹簧力，阀芯打开， 反之，阀芯关闭。
52
30
31
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压力控制阀
1.1压力阀的功能原理及符号
33
一. 溢流阀 1.1 直动式溢流阀 功能及原理
溢流阀最重要的功能,就是限制系统 压力,从而对各个元件以及管路进行 保护,防止超载和爆裂的危险,因此 该阀 也叫安全阀 . 当系统压力达到其调定值,溢流阀开 始起限压作用,原来关闭的阀 这时 开启,多余的流量经阀口流回油箱. 采用这种方式,溢流阀是装在旁路的. 注意:溢流阀溢流损耗的功率 P=PXQ
42
3 顺序阀
功能与原理
顺序筏是用来控制液压系统中各执行元件的动作先后顺序。依 控制压力的不同，顺序阀可分为内控式和外控式两种。内控式 用阀进口处的压力控制阀星的开启，外控式用外来的控制压力 油控制阀芯的开启。（所以又叫液控顺序阀） 顺序阀亦有直动式、先导式两种，前者用于低压，后者用于高 压。 顺序阀与溢流阀结构基本相似，不同的只是顺序阀出油口通向 系统的另一油路，而溢流阀出口通油箱。此外，顺序阀进出口 都有压力油，所以它的泄油口L必须单独外接油箱。
换向阀利用阀芯相对于阀体的相对运动使油路接通、断 开或变换油流方向，从而使液压执行元件启动、停车或 变换运动方向。 换向阀的名称型号是按其有效油口的数量（不计控制油 口）和开关位置数量而定。
液压传动基础知识
第一章概论液压传动是以液体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式，液压传动相对于电力拖动和机械传动而言，其输出力大、重量轻、惯性小、调速方便以及易于控制等优点而广泛应用于工程机械、建筑机械和机床等设备上。
近几十年来，随着微电子技术的迅速发展及液压传动许多突出的优点，其应用领域遍及各个工业部门。
第一节液压传动的工作原理及系统组成一、液压传动系统的工作原理（一）液压千斤顶图1-1是液压千斤顶的工作原理图。
大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。
杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。
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，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。
再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，图1-1液压千斤顶工作原理图使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落1—杠杆手柄2—小油缸3—小活塞不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举4、7—单向阀5—吸油管6、10—管道升缸下腔，使重物逐渐地升起。
如果打开截止8—大活塞9—大油缸11—截止阀12—油箱11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。
这就是液压千斤顶的工作原理。
通过对上面液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。
（1）液压传动以液体（一般为矿物油）作为传递运动和动力的工作介质，而且传动中必须经过两次能量转换。
首先压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。
（2）油液必须在密闭容器（或密闭系统）内传送，而且必须有密闭容积的变化。
如果容器不密封，就不能形成必要的压力；如果密闭容积不变化，就不能实现吸油和压油，也就不可能利用受压液体传递运动和动力。
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合成液压液 液压油 石油型液压油
水基液压液
价格高、密封性好 润滑性、稳定性 好 95%的水、抗燃小
绝大多数液压系统使用石油型液压油
19
一、液压油的性质
1.1 密度ρ
均质液体中，密度即为单位体积所具有的质量 :
ห้องสมุดไป่ตู้
? ? m (kg/m 3)
（1-8）
V
其中： m-液体的质量，单位： kg
V - 液体的体积 ,单位：m3
1.3 液体的压缩性
1.3.1 定义：液体的压缩性是指液体受压后其体 积变小的性能，压缩性的大小用体积压缩系数表示。
液压系统图图形符号 (GB/T786.1-1993)
四 液压传动的优缺点
4.1 液压传动的优点 ? 1.液压装置工作比较平稳。 ? 2.液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范
围可达 1：2000 ），且调速性能好。 ? 3.液压装置的体积小，重量轻，功率大。。且容
易获得很大的力和力矩。 ? 4.液压装置控制调节简单，容易实现自动化。 ? 5.液压装置易于实现过载保护，且液压元件能自
液体的密度随温度和压力的变化而变化， 但影响很小，可以忽略。
液压油计算时取 ρ = 900kg/m 3
1.2 重度γ
均质液体中 ,重度即为单位体积所具有的重量 : γ ?G V
由于 G ? mg ，所以密度ρ和重度γ的关系是：
γ ?ρ g 重度的单位为 N/m3 液体的重度随温度和压力的变化而变化，但影响很 小，可以忽略。 液压油计算时取γ = 9×103 N/m3
? 3.液压传动对油温的变化比较敏感（主要是粘 性），系统的性能随温度的变化而改变。
? 4.液压元件要求有较高的加工精度，以减少泄漏， 从而成本较高。
? 5.液压传动出现故障时不易找出。
第二节 液压油
油液种类
{ 机械油
石油型 汽轮机油 液压油
{ {{ 难燃型
乳化液 合成型
水包油 油包水 水-乙二醇液 磷酸酯液
3. 液体传动 定义： 以液体为工作介质传递能量的叫液体传动。 分类：液体传动包括液压传动和液力传动。 区别：液压传动是利用液体的压力能实现能量传 递。（如液压泵、油缸） 液力传动是利用液体的动能实现能量传递。 （水轮机）
这里仅讨论液压传动。
第一节 液压传动的基本原则
一、液压传动的基本原理
1.1 论述： 液压传动的基本原理是以液压油为工作介质，通 过动力元件（油泵），将发动机的机械能转换为 油液的压力能，通过管道、控制元件，借助执行 元件，将油液的压力能转换成机械能，驱动负载， 实现直线或回转运动。
行润滑，寿命较长。 ? 6.液压元件已实现标准化、系列化和通用化，所
以液压系统的设计、制造和使用都比较方便。
4.2 液压传动的缺点
? 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等因素造成的。
? 2.液压传动中，能量经过二次变换及传动过程中 压力损失，能量损失较多，系统效率较低。
图 自卸车车厢举倾机构工作原理图 1—油箱 2—滤油器 3—限压阀 4— 换向阀芯 5—换向阀 6—液压缸 7— 单向阀 8—液压泵 a，b—油道
1—油箱 2—液压泵 3—单向阀 4—换向阀 5—限压阀 6—滤油器 7—液压缸
机床工作台液压系统工作原理图
1—工作台 2—液压缸 3—活塞4—换向手柄
工程机械液压与液力传动技术
教师：王建莉
第一章 液压传动基础知识
一、液压传动概述：
1. 传动 定义：在工程机械上，传动是指能量（动力）由 发动机向工作装置的传递。 例： 发动机曲轴的旋转运动变为车轮的转动、 发动机曲轴的旋转运动变为转向轮的转向、
2. 传动的形式 根据工作介质的不同，传动形式可分为：机械传 动、液体传动、气体传动、电力传动等。
5—换向阀 6，8，16—回油管 7—节流阀 9—开停手柄
10 —
11—压力管 12—压力支管 13—溢流阀
14—钢球15—弹簧17—液压泵 18—滤油器 19—油箱
机床工作台液压系统的图形符号图 1—工作台 2—液压缸 3—油塞4—换向阀
5—节流阀 6—开停阀 7—溢流阀 8—液压泵 9—滤油 10—油箱
由于速度：V1
?
S1 t
V2 ?
S2 t
（1-6）
将式（1-6）代入式（ 1-5），有：
A1 ?V1t ? A2 ?V2t
（1-7）
令 A1 ?V1 ? A2 ?V2 ? Q
Q为流量，负载的运动速度 V 2 取决于进入大液压缸
的流量 Q ,而与负载的大小（ W ）无关。
二 液压传动系统的组成
图 自卸车车厢举倾机构工作原理图 1—油箱 2—滤油器 3—限压阀 4—换向阀芯 5—换向阀
点的压力等值地传递到液体各点，因此有 :
F
G
p?
p1 ?
p2 ?
? A1
A2
（1-3）
由上式可得：G ? F A2
（1-4）
由于 A2 ?? A1 , 所以AG1 ?? F , 故千斤顶有力的放大 作用。
1.3.2、负载的运动速度取决于流量
液压传动中传递运动时，速度传递按照容积变化
相等的原则进行。故有： A1 ?S1 ? A2 ?S 2 （1-5）
4、辅助元件 —油箱、油管、滤油器 、压力表 在系统中起储存油液、连接、滤油、测量等作用
（1）动力元件 :液 压泵 ——能量转换， 提供压力油
（2）执行元件 : ---能量转换带动 机构做功
（3）控制调节元 件:各种 —— 控制 压力、方向、流量
（4）辅助元件－各种液压辅件
三 液压传动系统图的图形符号
6—液压缸 7—单向阀 8—液压泵 a，b—油道
1、动力元件（序号 8）—泵（机械能 ?压力能） 把原动机的机械能转换成液体压力能的转换元件
2、执行元件（序号 6）— 缸、马达（压力能 ?机械能） 把液体的压力能转换成机械能的转换元件
3、控制元件（序号 3、5、7）—阀（控制方向、压力 及流量） 对液压系统中油液的压力、流量或流动方向进行控 制或调节的元件
机械能
压力能
机械能
1.2 液压传动的工作原理（千斤顶）
油压千斤顶原理 1 油箱 2、4 单向阀 3小油缸
5大油缸 6开关
1.3 液压传动的工作特性
1.3.1、液压传动中压力取决于负载
小活塞底面单位面积上的压力： P1 ?
F A1
大活塞底面上的压力为：P2 ?
G A2
（1-1） （1-2）
根据流体力学中的帕斯卡原理，平衡液体内某一