第三章 运输问题

1、通过这门课的名称，我们知道主要掌握内容通过这门课的名称，我们知道主要掌握内容是是传动是一个过程，这个过程需要用传动装置传动是一个过程，这个过程需要用传动装置来实现。来实现。目的就是将需要动作的机构动作起来。目的就是将需要动作的机构动作起来。如如自行车、汽车、轮船、火车、航天飞自行车、汽车、轮船、火车、航天飞行器。行器。另另-自卸汽车卸载、挖掘机工作铲斗工作过程、自卸汽车卸载、挖掘机工作铲斗工作过程、岸边集装箱起重机械、叉车等等。它们怎岸边集装箱起重机械、叉车等等。它们怎样工作？样工作？“传动”。传动的类型传动的类型根据其传动形式的不同可分为根据其传动形式的不同可分为 等四种类主要形式。（？）等

2、四种类主要形式。（？）传动的类型传动的类型机械传动机械传动气体传动气体传动液体传动液体传动电力传动电力传动 机械传动。机械传动。电力传动电力传动气体传动气体传动 液体传动。液体传动。 今天我们在这儿所讲的是今天我们在这儿所讲的是自行车自行车家用电器的电视、照明等家用电器的电视、照明等天燃气的传输、打气筒等天燃气的传输、打气筒等石油的传输、石油的传输、自来水的输送等。自来水的输送等。利用利用“液体液体”实现动力的传实现动力的传递。递。任何一台机器都是由任何一台机器都是由等组成的。等组成的。动力机构：动力机构：向系统提供动力源或能量向系统提供动力源或能量-发动机。发动机。传动机构：传动机构：是将动

3、力传递给工作机构。是将动力传递给工作机构。工作机构：工作机构：带动负载进行工作。带动负载进行工作。动力机构动力机构传动机构传动机构工作机构工作机构传动传动是指是指 液体传动包括液压传动和液力传动。液体传动包括液压传动和液力传动。 液压传动是应用比较广泛的一种传动形式。液压传动是应用比较广泛的一种传动形式。气体传动和液体传动又称气体传动和液体传动又称一、液压传动的工作原理一、液压传动的工作原理能量或动力由动力能量或动力由动力装置向工作装置传装置向工作装置传递的过程。递的过程。流体传动。流体传动。（一）液压系统工作时的假设（一）液压系统工作时的假设工作液体是不可压缩的；工作液体是不可压缩的；液压缸

4、和管道均为刚体，受力后不产生液压缸和管道均为刚体，受力后不产生变形；变形；系统无泄漏；系统无泄漏；系统无摩擦力。系统无摩擦力。（二）油压千斤顶工作原理（二）油压千斤顶工作原理1.组成：组成：2.工作原理：工作原理：（见下页图）（见下页图）图 1-1 液 压 传 动 工 作 原 理12v21v2F1F1A122A431、 2 单 向 阀 3 小 油 缸 4 大 油 缸（三）油压千斤顶正常工作需要满足的条件（三）油压千斤顶正常工作需要满足的条件通过上述工作过程的分析，可以了解到液压通过上述工作过程的分析，可以了解到液压传动的基本工作过程，并初步认识了液压传动的基本工作过程，并初步认识了液压传动。由

5、此可见，油压千斤顶要想正常工传动。由此可见，油压千斤顶要想正常工作，作，需要两个条件：需要两个条件：一是一是处于密封容器内的液体由于油缸工作容处于密封容器内的液体由于油缸工作容积的变化而能够流动；积的变化而能够流动；二是二是这些液体具有压力。能流动并具有一定这些液体具有压力。能流动并具有一定压力的液体能做功，就是说它具有压力能。压力的液体能做功，就是说它具有压力能。组成组成-1-油箱；油箱；2-过滤器；过滤器；3-液压泵；液压泵；4-溢流阀；溢流阀；5-节流阀；节流阀；6-换向阀；换向阀；7-液压缸；液压缸；8-工作台。工作台。机床工作台液压传动系统的工作原理机床工作台液压传动系统的工作原理-

6、（1）活塞左移）活塞左移（动画（动画1-2活塞左移活塞左移.swf）（2）活塞右移）活塞右移（动画（动画1-3活塞右移活塞右移.swf）（3）系统溢流）系统溢流（动画（动画1-4系统溢流系统溢流.swf）（4）液压泵卸荷）液压泵卸荷（动画（动画1-5泵卸荷泵卸荷.swf）（5）简单液压系统工作过程）简单液压系统工作过程（动画（动画1-6-简单压系统工作原理简单压系统工作原理jidianyeyaxitong.swf）（6）液压系统工况分析）液压系统工况分析（动画（动画1-7液压系统工况分析原理图液压系统工况分析原理图donglihuatai.swf）（7）液压机工作分析）液压机工作分析（动画（动

7、画1-8液压机工作循环液压机工作循环yaliji.swf）（五）液压传动定义（五）液压传动定义小油缸的作用小油缸的作用是将手动机械能转变为油液的压是将手动机械能转变为油液的压力能；力能；大油缸的作用大油缸的作用是将液体的压力能转变为顶起重是将液体的压力能转变为顶起重物的机械能。物的机械能。由此可见，由此可见，液压传动液压传动就是指在密封容器内，以就是指在密封容器内，以液体为工作介质，借助于运动着的压力油的液体为工作介质，借助于运动着的压力油的容积的变化来传递动力的一种传动形式，这容积的变化来传递动力的一种传动形式，这种传动称为容积式液压传动，简称为液压传种传动称为容积式液压传动，简称为液压传动

8、动。（六）液力传动定义（六）液力传动定义（以液体为工作介质，依靠液体在密封容积（以液体为工作介质，依靠液体在密封容积变化中的动能实现运动和动力传递的。）变化中的动能实现运动和动力传递的。）是指借助于运动着液体的动能来传递能量，是指借助于运动着液体的动能来传递能量，则称之为动力式液压传动，则称之为动力式液压传动，简称为液力传动。简称为液力传动。二、液压传动系统的工作特征二、液压传动系统的工作特征由于传动中液体的压力损失相对工作压力比较由于传动中液体的压力损失相对工作压力比较小，为了揭示液压传动的本质，在讨论中忽小，为了揭示液压传动的本质，在讨论中忽略液体的压力损失和容积损失。略液体的压力损失和容

9、积损失。 液压传动区别于其它传动方式主要有如下两个液压传动区别于其它传动方式主要有如下两个基本特征基本特征 ：（一）力（或力矩）的传递是按照帕斯卡原理（一）力（或力矩）的传递是按照帕斯卡原理（静压传递定律）进行的。（静压传递定律）进行的。力（或力矩）的传递是依靠液体压力来实现的。力（或力矩）的传递是依靠液体压力来实现的。不管活塞运动速度多大，只要负载一定，推动不管活塞运动速度多大，只要负载一定，推动负载的压力不变，即负载的压力不变，即 工作特征分析：油压千斤顶工作分析得知，外工作特征分析：油压千斤顶工作分析得知，外力作用在杠杆手柄（小油缸）上的力力作用在杠杆手柄（小油缸）上的力F1，大油缸上的

10、负载为大油缸上的负载为W，大、小油缸的作用面积大、小油缸的作用面积A1、A2，“压力取决于负载压力取决于负载”。 小油缸中产生的压力小油缸中产生的压力p1= F/A1 ，大油缸中产生的压力大油缸中产生的压力p2= W/A2 ，F/A1= W/A2，W= （A2/ A1）F （1-1）（1-1）液压传动中力的传递基本公式。）液压传动中力的传递基本公式。压力压力p是随着负载是随着负载W的大小而变化。的大小而变化。故故“压力取决于负载压力取决于负载”。（二）运动速度（或转速）的传递根据容积相二）运动速度（或转速）的传递根据容积相等的原则进行的等的原则进行的 。不管负载如何变化，只要供给的流量一定时，

11、不管负载如何变化，只要供给的流量一定时，重物的运动速度是一定的，重物的运动速度是一定的，即即通过对油压千斤顶工作原理的分析，小缸中柱通过对油压千斤顶工作原理的分析，小缸中柱塞下移扫过的容积等于大缸中柱塞上移扫过塞下移扫过的容积等于大缸中柱塞上移扫过的容积。分析如下：的容积。分析如下：“速度取决于流量速度取决于流量”。因为因为 V1=A1h1 V2=A2h2 ,所以所以 A1h1 = A2h2容积变化是在同一时间内进行的，容积变化是在同一时间内进行的，则则 (A1h1 /t)=( A2h2 /t)故故 A11 =A2 2 （1-2） （1-2）是液压传动的速度传动基本公式。）是液压传动的速度传动

12、基本公式。A：液体的作用面积；：液体的作用面积； ：液体的流速。：液体的流速。 A（h/t）的物理意义）的物理意义是单位时间内流过某截面是单位时间内流过某截面液体的体积，即液体的体积，即流量流量。流量流量用用Q=A 表示（单位表示（单位l/min)。A：液体的横截面积；：液体的横截面积； ：液体的流速。：液体的流速。要改变液压缸活塞上下移动速度，可通过改变要改变液压缸活塞上下移动速度，可通过改变输入液压缸的流量来实现。输入液压缸的流量来实现。一、液压传动系统的组成一、液压传动系统的组成以油压千斤顶工作原理图所示得知一个完整的、以油压千斤顶工作原理图所示得知一个完整的、能够正常工作的液压传动系统

13、是由以下几部能够正常工作的液压传动系统是由以下几部分组成：分组成：第第1-2节节 液压传动系统的组成及职能符号液压传动系统的组成及职能符号液压系统液压系统的组成的组成动力元件动力元件执行元件执行元件控制元件控制元件辅助元件辅助元件1.动力元件动力元件-称液压泵称液压泵（hydratlic pumps)其作用是其作用是向系统提供具有一定压力和流量的向系统提供具有一定压力和流量的液体，液体，用这个用这个压力压力-转换成作用力转换成作用力-推动整个液压系统推动整个液压系统工作。工作。将输入的机械能转变为将输入的机械能转变为流动液体的压力能，流动液体的压力能，2.执行元件执行元件-称液动机称液动机它包

14、括液压缸（它包括液压缸（hydraulic cylinder）和液压马）和液压马达（达（hydraulic motor）。）。其作用是将输入的压力能转换为机械能。其作用是将输入的压力能转换为机械能。液压缸液压缸是将液体的压力能转变为直线往复式的是将液体的压力能转变为直线往复式的机械能；机械能；液压马达液压马达是将液体的压能转变为旋转形式的机是将液体的压能转变为旋转形式的机械能。械能。3.控制元件控制元件-液压控制阀（液压控制阀（hydraulic contorl valve）其作用是通过液压控制阀来控制和调节液流的其作用是通过液压控制阀来控制和调节液流的压力、流量和方向，以满足对传动系统的要压

15、力、流量和方向，以满足对传动系统的要求。求。4.4.辅助元件辅助元件其作用是用来储存、输送、冷却、净化、密封其作用是用来储存、输送、冷却、净化、密封油液等作用。油液等作用。如油箱、管道、管接头、冷却器、滤油器、密如油箱、管道、管接头、冷却器、滤油器、密封件、压力表、流量表等。封件、压力表、流量表等。（例如（例如- -自来水供给系统）自来水供给系统）（5）简单液压系统工作过程）简单液压系统工作过程（动画（动画1-6-简单压系统工作原理简单压系统工作原理jidianyeyaxitong.swf）（6）液压系统工况分析）液压系统工况分析（动画动画1-7液压系统工况分析原理图液压系统工况分析原理图do

16、nglihuatai.swf）（7）液压机工作分析）液压机工作分析（动画（动画1-8液压机工作循环液压机工作循环yaliji.swf）二、液压系统职能符号二、液压系统职能符号液压系统图有两种表现形式，即结构式原理图液压系统图有两种表现形式，即结构式原理图和职能符号式原理图。和职能符号式原理图。（一）结构式原理图（一）结构式原理图液压系统的结构式原理图，各元件图形基本表液压系统的结构式原理图，各元件图形基本表明了它们各自的结构原理，这种原理图直观明了它们各自的结构原理，这种原理图直观性强，容易理解，当系统发生故障时，根据性强，容易理解，当系统发生故障时，根据原理图查找比较方便。原理图查找比较方便

17、。 但是绘制液压系统原理图的工作比较复杂，元但是绘制液压系统原理图的工作比较复杂，元件较多时，绘图很不方便。件较多时，绘图很不方便。 （二）职能符号式原理图二）职能符号式原理图为了绘图方便，每一个元件都用一种符号表示，为了绘图方便，每一个元件都用一种符号表示，这种表示元件的符号称为职能符号，用职能这种表示元件的符号称为职能符号，用职能符号绘制出的图称为职能符号式原理图。符号绘制出的图称为职能符号式原理图。我国已制定了液压传动图形符号的国家标准，我国已制定了液压传动图形符号的国家标准，即即“液压系统图图形符号（液压系统图图形符号（GB786193）”，常用符号见附表。，常用符号见附表。液压传动系

18、统图符号在使用时有一定规定与要液压传动系统图符号在使用时有一定规定与要求应该注意。求应该注意。三、职能符号式原理图使用注意事项三、职能符号式原理图使用注意事项当无法用职能符号表示或有必要特别说明系统当无法用职能符号表示或有必要特别说明系统中某一种重要元件的结构及动作原理时，允中某一种重要元件的结构及动作原理时，允许局部采用结构图表示。许局部采用结构图表示。使用时应注意几点：使用时应注意几点：1.符号只表示元件的职能，连接系统的通路符号只表示元件的职能，连接系统的通路（即油路），不表示元件的具体结构和参数，（即油路），不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中具体的安装位置。也不表示元件在

19、机器中具体的安装位置。2.职能符号中液体流动的方向用箭头表示，线职能符号中液体流动的方向用箭头表示，线段两端有箭头的表示流动方向可逆的。段两端有箭头的表示流动方向可逆的。3.职能符号中有职能符号中有“T”表示油路不通。表示油路不通。4.职能符号均以元件的静止位置或中间零位置职能符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可例外。表示，当系统的动作另有说明时，可例外。用结构式原理图表示的液压系统图（见图）用结构式原理图表示的液压系统图（见图）下面的液压系统反映出液压系统各组成件的下面的液压系统反映出液压系统各组成件的结构。结构。简单液压系统工作过程简单液压系统工作过程（动画（

20、动画1-6-简单压系统工作原理简单压系统工作原理jidianyeyaxitong.swf） 用职能符号式原理图表示的液压系统图用职能符号式原理图表示的液压系统图（见图）（见图）1-油箱；油箱；2-过滤器；过滤器；3-液压泵；液压泵；4-溢流阀；溢流阀；5-节流阀；节流阀；6-换向阀；换向阀；7-液压缸；液压缸；8-工作台。工作台。 一、液压传动的优点一、液压传动的优点- -与其他传动方式相比较：与其他传动方式相比较：1 1. .液压传动能方便地实现无级调速调速液压传动能方便地实现无级调速调速 范围大；范围大；2 2. .在相同功率的情况下，液压传动能量转换元在相同功率的情况下，液压传动能量转换

21、元件的体积较小，重量较轻；件的体积较小，重量较轻；3 3. .工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向；工作平稳，换向冲击小，便于实现频繁换向；4. .便于实现过载保护，且工作液体能使传动零便于实现过载保护，且工作液体能使传动零件件 实现自润滑，使用寿命较长；实现自润滑，使用寿命较长； 第第1-31-3节节 液压传动的优缺点及应用液压传动的优缺点及应用5 5. .操纵简单，反应灵敏，控制精度高，便于实操纵简单，反应灵敏，控制精度高，便于实现自动化。当与电气控制联合使用时，易于现自动化。当与电气控制联合使用时，易于实现复杂的自动工作循环。实现复杂的自动工作循环。6 6. .液压元件易于实现系列化、

22、标准化和通用化。液压元件易于实现系列化、标准化和通用化。二、液压传动的主要缺点二、液压传动的主要缺点1 1. .液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使传动液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使传动无法保证严格的传动比；无法保证严格的传动比；2 2. .液压传动有较多的能量损失（泄漏失、摩擦液压传动有较多的能量损失（泄漏失、摩擦损失等），故传动效率不高，不宜作远距离损失等），故传动效率不高，不宜作远距离传动。传动。3.3.液压传动对油液温度的变化比较敏感，不宜液压传动对油液温度的变化比较敏感，不宜在很高和很低的温度下工作。在很高和很低的温度下工作。4 4. .液压传动出现故障时，不宜找出原因。但是液压传

23、动出现故障时，不宜找出原因。但是其缺点将随着科学技术的发展，而逐渐得到其缺点将随着科学技术的发展，而逐渐得到克服。克服。三、液压传动的应用与发展三、液压传动的应用与发展液压传动开始应用于十八世纪末自从一七九五液压传动开始应用于十八世纪末自从一七九五年英国制成第一台水压机算起已有二百多年年英国制成第一台水压机算起已有二百多年历史，然而在工业历史，然而在工业被广泛采用和有较大幅度发展却是近五、六十被广泛采用和有较大幅度发展却是近五、六十年的事情。因此液压传动与机械传动相比还年的事情。因此液压传动与机械传动相比还是比较年轻的技术。是比较年轻的技术。随着生产力的提高，于本世纪三十年代前后一随着生产力的

24、提高，于本世纪三十年代前后一些国家生产了液压元件，并开始在机床上应些国家生产了液压元件，并开始在机床上应用。用。（1）军事武器）军事武器 在第二次世界大战期间，战争迫切需要反应迅在第二次世界大战期间，战争迫切需要反应迅速、动作准确、输出功率大的液压传动装置速、动作准确、输出功率大的液压传动装置及控制装置用于装备各种飞机、坦克、大炮及控制装置用于装备各种飞机、坦克、大炮和军舰。和军舰。液压技术开始广泛用于这些方面，出现了电液液压技术开始广泛用于这些方面，出现了电液伺服系统。此外在与战争紧密相关的行业里，伺服系统。此外在与战争紧密相关的行业里，液压技术也得到了迅速的应用和发展。液压技术也得到了迅速

25、的应用和发展。 从战后到五十年代，液压技术转入民用工业。从战后到五十年代，液压技术转入民用工业。在机床、工程机械、农业机械、汽车、船舶在机床、工程机械、农业机械、汽车、船舶等行业都获得了较大幅度的发展。等行业都获得了较大幅度的发展。六十年代以后，随着原子能、空间技术、电子技术等诸六十年代以后，随着原子能、空间技术、电子技术等诸方面的发展，液压技术向更广泛的领域发展。方面的发展，液压技术向更广泛的领域发展。（2） 在工程机械在工程机械如挖掘机、装载机、推土机、压路机等广泛采用了液压如挖掘机、装载机、推土机、压路机等广泛采用了液压传动。传动。（3）起重运输机械）起重运输机械如液压汽车吊车、岸边集装

26、箱起重机等。如液压汽车吊车、岸边集装箱起重机等。（4）在冶金工业中）在冶金工业中如高炉的炉顶上料、平炉的加料机、转炉的炉体倾动、如高炉的炉顶上料、平炉的加料机、转炉的炉体倾动、电炉的炉体旋转、电极升降的控制等都越来越广泛地电炉的炉体旋转、电极升降的控制等都越来越广泛地采用液压传动和控制。采用液压传动和控制。在轧钢设备中，凡是对轧件进行拉、推、升、降、摆动在轧钢设备中，凡是对轧件进行拉、推、升、降、摆动、旋转等动作都采用液压传动以代替复杂的机械传动、旋转等动作都采用液压传动以代替复杂的机械传动。（5 5）拖拉机的农具悬挂和联合收割机的控拖）拖拉机的农具悬挂和联合收割机的控拖拉机的农具悬挂和联合收

27、割机的控制系统。拉机的农具悬挂和联合收割机的控制系统。（6 6）在轮船上，液压舵机、液压传动消摆装）在轮船上，液压舵机、液压传动消摆装置也是较普遍采用的。置也是较普遍采用的。现代货轮上的甲板机械采用液压传动也越来越现代货轮上的甲板机械采用液压传动也越来越多。在动力机械中，如水轮机和汽轮机的调多。在动力机械中，如水轮机和汽轮机的调节上也普遍采用液压传动和控制。节上也普遍采用液压传动和控制。（7 7）在汽车、拖拉机工业中，有液压无级变）在汽车、拖拉机工业中，有液压无级变速的液压传动汽车、液压自卸式汽车、液压速的液压传动汽车、液压自卸式汽车、液压高空作业车、液压驱动的拖拉机等。高空作业车、液压驱动的

28、拖拉机等。（8 8）在轻工业中，有采用液压传动的塑料注）在轻工业中，有采用液压传动的塑料注射机、橡胶硫化机和造纸机等。射机、橡胶硫化机和造纸机等。（9 9）在机床行业中液压传动应用得更为普遍。）在机床行业中液压传动应用得更为普遍。如数字控制机床、仿形机床、车床、拉床、如数字控制机床、仿形机床、车床、拉床、磨床、刨床、冲床、锻压机床、组合机床、磨床、刨床、冲床、锻压机床、组合机床、单机自动化、机械手和自动线等。单机自动化、机械手和自动线等。（1010）此外由液压缸和液压马达驱动的各种机）此外由液压缸和液压马达驱动的各种机械手还能灵活地完成较复杂的动，它能够代械手还能灵活地完成较复杂的动，它能够代替人们一部分频繁而笨重的劳动，并能在条替人们一部分频繁而笨重的劳动，并能在条件恶劣的、人们无法工作的环中工作（如高件恶劣的、人们无法工作的环中工作（如高温、温、 放射性、污染、有气体等情况）。放射性、污染、有气体等情况）。在国防工业中，如飞机、坦克、火炮等部普遍在国防工业中，如飞机、坦克、火炮等部普遍地采用了液压传动装置和液压控制装置。地采用了液压传动装置和液压控制装置。 随着液压技术的发展，作为液压技术的理论基础的液随着液压技术的发展，作为液压技术的理论基础的液压流体理论的研究，近年来有新的进展。压流体理论的研究，近年来有新的进展。液压传动液压传动从发展趋势来看，正向着高压