液压传动基础知识
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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。
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。
最全的液压传动基本知识图解
液压传动系统在工业领域的应用实例
轧机、连铸机等冶金机械中采用 液压传动系统，提供大扭矩、高 精度的动力输出。
飞机起落架、导弹发射装置等航 空航天设备中采用液压传动系统 ，满足高可靠性、高精度的要求 。
工程机械 冶金机械 农业机械 航空航天
挖掘机、装载机、叉车等工程机 械中广泛应用液压传动系统，实 现各种复杂动作。
02
液压传动基础知识
Chapter
液压油及其性质
01
02
03
液压油的作用
传递动力、润滑、冷却、 密封
液压油的性质
粘度、密度、压缩性、抗 磨性、抗氧化性、抗泡性
液压油的选用
根据系统工作压力、温度 范围、设备环境等因素选 择合适的液压油
液体静力学与动力学基础
液体静类
根据结构形式，液压马达可分为齿轮马达、叶片马达、柱塞马达等类型。根据 工作压力和排量大小，液压马达可分为低速大扭矩马达和高速小扭矩马达。
液压泵与液压马达的性能参数
01
液压泵的性能参数主要包括排量、压力、转速、效率和噪声等。排量是指泵每转 一周所排出油液的体积，压力是指泵出口处的油液压力，转速是指泵的旋转速度 ，效率是指泵输出功率与输入功率之比，噪声是指泵运转时产生的声音。
03
考虑液压缸和液压 阀的安装、调试和 维护的方便性。
04
在满足性能要求的 前提下，尽量选用 结构简单、性能稳 定、价格合理的产 品。
05
液压辅助元件及液压回路
Chapter
蓄能器、过滤器等辅助元件
储存能量
在液压系统中起到储存和释放能量的 作用，平衡系统压力。
吸收冲击
减小压力冲击对系统的影响，提高系 统稳定性。
，延长元件使用寿命。
液压传动基础知识
传动——传递运动和动力的方式
常见传动类型
机械传动
传 动
电力传动 气体传动 流体传动 液压传动
液体传动
复合传动
液力传动
机械传动
机械传动是由齿轮、轴、丝杠螺母、 曲柄连杆、带等传动件组成的传动。
电力传动
电力传动是利用电能来进行能量传递 的工作方式。
气体传动
气体传动主要是气压传动。气压传 动利用气体压力能传递能量。
1.1.2
液压传动系统的组成
活塞右移
液压泵由电动 机驱动旋转，从油 箱中吸油。油液经 液压泵输出，进入 压力管后，通过开 停（换向）阀、节 流阀、换向阀进入 液压缸的左腔，推 动活塞向右运动。
1.1.2
液压传动系统的组成 溢流阀溢流 把开停阀手柄转换 到中间竖直位置， 泵出口压力管中的 油液将经溢流阀和 回油管排回油箱， 不输出到液压缸中 去，此时系统保持 溢流阀的调定压力。
h1
A1，p
h2
A2，p
由式可知，在液压传动中，活塞的运动速 度只取决于进入油缸的流量,而与流体的压力 无关.
1.1.1
液压传动装置的工作原理
F1 W
3、功率关系
h1
或P pAபைடு நூலகம்v1 pA2 v2 pq
A1，p
h2
F1v1 Wv 2
A2，p
由式可知，在液压传动中的功率可以用压 力p和流量q的乘积来表示，压力p和流量q是液 压传动中最基本、最重要的两个参数。
液压传动的基础知识
▪ 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。
.
16
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。
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 9
（1）动力元件:液 压泵——能量转换， 提供压力油
.
10
（2）执行元件: ---能量转换带动 机构做功
.
11
（3）控制调节元 件:各种——控制压 力、方向、流量
.
12
（4）辅助元件－各种液压辅件
.
13
▪ 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。
.
17
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
由上式可得：G 由于 A2 ,所A以1
F
AA,G 故12 千斤F顶有（力1-的4）放大作用。
.
6
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： A1S1A （21-S52）
由于速度：V1
S1 t
V2
S2 t
液压传动基础知识
无物理意义，但它却是工程实际分析中经常用到的物理量。
工程上用运动粘度来表示油的粘度等级。 我国生产液压油采用40℃时的运动粘度值（mm2/s）为其粘 度等级标号，即油的牌号。 例如牌号为L-HL32的液压油，就是指这种油在40℃时的运动 粘度平均值为32mm2/s。
第一节 液压油
（3）温度对粘度的影响
第一节 液压油
二、液压油的种类及选用
（1）种类 可燃型液压油(矿物油型、合成烃型)、 耐火型液压油(包括乳化型、水、水—乙二醇型及合成型) 专用液压油(航空用、舰船用、炮用及车辆制动用液压油等)
第一节 液压油
（2）选用
选用的液压油粘度过高，将使系统因摩擦力而引起的功率损失过大 (机械效率下降)；选择液压油的粘度过低，将使系统因泄漏而引起的 功率损失增大(容积效率下降)。
A 第一章 液压传动基础知识
三、伯努利方程
2、实际液体的伯努利方程
第三节 流体动力学
当紊流时取 ，1层流时取 2
p1
gh1
1 2
1v12
p2
gh2
1 2
2v22
pW
动动能能修修正正系系数数
单位体积液 体在两断面 间流动的能
量损失
在用平均流速代替实际 流速计算动能时，必然 会产生误差。为了修正 这个误差，需引入动能 修正系数α
第一节 液压油
2.闪火点
油温升高时，部分油会蒸发而与空气混合成油气，此油气所能点 火的最低温度称为闪火点，如继续加热，则会连续燃烧，此温度 称为燃烧点。
3.粘度
（1）粘性的物理意义
液体在外力作用下流动时，分 子间的内聚力要阻止分子间的 相对运动，因而产生一种内摩 擦力，这一特性称为液体的粘 性。
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液压与气压传动(第4版)
左健民编，机械工业出版社，2007
课程网站：或湖工大主页-精品课程-校 级精品课程申报-液压与气压传动
参考资料和推荐网站
1，期刊杂志
《液压与气动》 《液压气动与密封》 《机床与液压》 《工程机械》 《Hydraulics & Pneumatics》 《油空压技术》 《油压与空气压》
液压传动所用的工作介质为液压油或其它合成液体，气压传动所用的 工作介质为空气，由于这两种流体的性质不同，所以液压传动和气压传动 又各有其特点。液压传动传递动力大，运动平稳，但由于液体粘性大，在 流动过程中阻力损失大，因而不宜作远距离传动和控制；而气压传动由于 空气的可压缩性大，且工作压力低（ 通常在 1.0MPa以下 ），所以传递动 力不大，运动也不如液压传动平稳，但空气粘性小，传递过程中阻力小、 速度快、反应灵敏，因而气压传动能用于远距离的传动和控制。
从以上分析可知，液压传动和气压传动是以流体的压力能来传递动 力的。
三.液压与气压传动系统的组成
图1-2 机床工作台液压传动系统
左图（ 动画 ）所示为机床工 作台液压系统的工作原理图 （ 慢 速左移 ）。
A1h1/t=A2h2/t 即
v2/v1=A1/A2
（0－3）
式中v1 、 v2分别为小活塞和大活塞的运动速度。
从式（0－3）可以看出，活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比。 Ah/t的物理意义是单位时间内液体流过截面积为A的某一截面的体积，称
为流量q，即
q = Av
因此，
A1v1=A2v2
如果已知进入缸体的流量q，则活塞的运动速度为
一.液压与气压传动的研究对象
液压与气压传动是研究以有压流体（ 压力油或压缩空气 ）为能源介 质，来实现各种机械的传动和自动控制的学科。液压与气压传动实现传动 和控制的方法是基本相同的，它们都是利用各种元件组成所需要的各种控 制回路，再由若干回路有机组合成能完成一定控制功能的传动系统来进行 能量的传递、转换与控制。
图0－1b为液压千斤顶的简化模型，据此可分析两活塞之间的力比例关系、 运动关系和功率关系。
1.力比例关系
当大活塞上有重物负载 W 时， 大活塞下腔的油液就将产生一定的 压力 p ，p = W/A2 。根据帕斯卡原 理“在密闭容腔内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液压各点”。 因而要顶起大活塞及其重物负载W，在小活塞下腔就必须要产生一个等值的 压力p，也就是说小活塞上必须施加力F1,F1=pA1,因而有
2.运动关系
如果不考虑液体的可压缩性、漏损和缸体、油管的变形，从图0－1b可 以看出，被小活塞压出的油液的体积必然等于大活塞向上升起后大缸扩大的 体积。即
A1h1=A2h2
或
h2/h1=A1/A2
（0－2）
从式（0－2）可知，两活塞的位移和两活塞的面积成反比， 将A1h1 ＝A2h2 两端同除以活塞移动的时间t得
（0－6）
式（0－6）左端为输入功率，右端为输出功率，这说明在不计损失的情况
下输入功率等于输出功率，由式（0－6）还可得出
P=pA1v1=pA2v2=pq
（0－7）
由式（0－7）可以看出，液压与气压传动中的功率P可以用压力p和流量q 的乘积来表示，压力p和流量q式流体传动中最基本、最重要的两个参数， 它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为功率。
总目录
绪论 第一章 流体力学基础 第二章 液压动力元件 第三章 液压执行元件 第四章 液压控制元件 第五章 液压辅助元件 第六章 液压基本回路 第七章 典型液压传动系统 第八章 液压伺服和电液比例控制技术 第九章 液压系统的设计与计算
绪论
一.液压与气压传动的研究对象 二.液压与气压传动的工作原理 三.液压与气压传动系统的组成 四.液压与气压传动的优缺点 五.液压与气压传动的应用及发展
二.液压与气压传动的工作原理
液压与气压传动的基本工
作原理是相似的，现以图 0－1 所示的液压千斤顶来简述液压 传动的工作原理。由图 0－1 a 可知，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。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输入大缸体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，举升缸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 油液压入举升缸下腔，使重物 逐渐地升起。如果打开截止阀 11，举升缸下腔的油液通过管道 10 、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。
p ＝F1/A1=W/A2 或 W/F1=A2/A1
（0－1）
由 式（0－1）可知，当负载 W 大；反之，若负载W很小，流体压力就很低，F1 也就很小。 由此建立了一个很重要的基本概念，即在液压和气压传动中工作压力取决于 负载，而与流入的流体多少无关。
（0－4）
v=q/A
（0－5）
调节进入缸体的流量 q，即可调节活塞的运动速度v，这就是液压与
气压传动能实现无级调速的基本原理。从式（ 0－5 ）可得到另一个重要
的基本概念。即活塞的运动速度取决于进入液压（气压）缸（马达）的
流量，而与流体压力大小无关。
3.功率关系
由式（0－1）和式（0－3）可得 F1v1= Wv2
2，有关网站
中国液压气动网（) 浙江大学国家电液控制工程技术研究中心() 流体传动控制学术研究（) 美国国家流体动力协会（） 美国流体动力教育基金会（) 国际流体动力协会（) 美国液压气动网站 () 英国流体动力协会 （) 德国博士力士乐 （) 美国派克汉尼芬 () 德国festo () 日本SMC () 英国偌冠 （)