第八章 液压传动

1、液压系统的工作原理液压系统的工作原理第一章第一章重点：重点： 第一章重点：第一章重点： 8-1 液压传动概述液压传动液压传动 液力传动液力传动 气压传动气压传动靠液体液体压力能压力能传递动力和控制利用液液体动能体动能传递能量靠气体气体压力能压力能传递动力和控制常见液压传动举例应用常见液压传动举例应用液压传动的应用液压传动的应用 液压传动在工业、农业、交通、水利、军事领域的液压传动在工业、农业、交通、水利、军事领域的机械和自动化生产线上有着十分重要的作用。机械和自动化生产线上有着十分重要的作用。压力机压力机挖掘机挖掘机甲板起重机甲板起重机巨型天线巨型天线六角自动车床六角自动车床防洪闸堤坝装置防洪

2、闸堤坝装置汽车装配线汽车装配线第一章第一章重点：重点： 第一章第一章重点：重点： 一、液压传动原理一、液压传动原理例一 液压千斤顶工作原理(一)液压传动工作原理 油压（液压）千斤顶油压（液压）千斤顶液压泵液压缸油箱截止阀单向阀单向阀负荷液压千斤顶工作过程液压千斤顶工作过程（一）加载（一）加载 1、手柄上抬、手柄上抬小活塞上移小活塞上移下腔容积增大，形下腔容积增大，形成局部真空成局部真空单向阀单向阀4打开打开小活塞吸油小活塞吸油 2、手柄下压、手柄下压小活塞下移小活塞下移下腔压力升高下腔压力升高单向阀单向阀4关闭，单向阀关闭，单向阀3打开打开下腔油经管道进举升油下腔油经管道进举升油缸缸大活塞上移

3、，顶起重物大活塞上移，顶起重物 （再次提起手柄吸油时单向阀（再次提起手柄吸油时单向阀3自动关闭，使自动关闭，使油液不能倒流）油液不能倒流）（二）卸载（二）卸载 打开截止阀打开截止阀8举升油缸的油液流回油箱举升油缸的油液流回油箱重重物下移物下移例例2： 191817161415139112143657810121615911磨床工作台液压系统磨床工作台液压系统 磨床工作台磨床工作台 磨床工作时，要求其工磨床工作时，要求其工作台水平往复运动。作台水平往复运动。 实现工作台水平往复运动实现工作台水平往复运动控制的是一套液压控制系统，控制的是一套液压控制系统，如图所示是一台磨床的液压如图所示是一台磨床

4、的液压系统结构原理图。系统结构原理图。http:/ 液压缸液压缸液压泵液压泵节流阀节流阀换向阀换向阀油箱油箱1918171614151391121436578101216159111-油箱；油箱；2-过滤器；过滤器；3,12,14-回油管；回油管；4-液压泵；液压泵；5-弹簧；弹簧；6-钢球；钢球；7-溢流阀；溢流阀；8,10-压压力油管；力油管；9-手动换向阀；手动换向阀；11,16-换向手柄；换向手柄；13-节流阀；节流阀；15-换向阀；换向阀；17-活塞；活塞；18-液液压缸；压缸；19-工作台工作台 磨床工作台磨床工作台 演示演示 液压泵由电动机驱动液压泵由电动机驱动旋转，从油箱中吸油

5、。旋转，从油箱中吸油。油液经液压泵输出，进油液经液压泵输出，进入压力管后，通过开停入压力管后，通过开停（换向）阀、节流阀、（换向）阀、节流阀、换向阀进入液压缸的左换向阀进入液压缸的左腔，推动活塞向右运动。腔，推动活塞向右运动。液压缸右腔的油液经换液压缸右腔的油液经换向阀和回油管排回油箱。向阀和回油管排回油箱。此时，调节节流阀的开此时，调节节流阀的开度，可改变进入液压缸度，可改变进入液压缸的流量，继而可改变活的流量，继而可改变活塞的运动速度。塞的运动速度。活塞右行活塞右行191817161415139112143657810121615911 液压泵由电动机驱动液压泵由电动机驱动旋转，从油箱中吸

6、油。油旋转，从油箱中吸油。油液经液压泵输出，进入压液经液压泵输出，进入压力管后，通过开停（换向）力管后，通过开停（换向）阀、节流阀、换向阀进入阀、节流阀、换向阀进入液压缸的右腔，推动活塞液压缸的右腔，推动活塞向左运动。液压缸左腔的向左运动。液压缸左腔的油液经换向阀和回油管排油液经换向阀和回油管排回油箱。回油箱。调节节流阀的开调节节流阀的开度，可改变进入液压缸的度，可改变进入液压缸的流量，继而可改变活塞的流量，继而可改变活塞的运动速度。运动速度。活塞左行活塞左行191817161415139112143657810121615911 将开停手柄转换到将开停手柄转换到右侧位置，压力管中的右侧位置，

7、压力管中的油液将经开停（换向）油液将经开停（换向）阀和回油管排回油箱，阀和回油管排回油箱，不输出到液压缸中去，不输出到液压缸中去，此时液压泵输出的油液此时液压泵输出的油液在无阻力下直接流回油在无阻力下直接流回油箱，使液压系统卸荷。箱，使液压系统卸荷。 液压泵卸荷液压泵卸荷191817161415139112143657810121615911结 论 液压传动的工作原理： 以油液作为工作介质以油液作为工作介质 依靠密封容积的变化来传递运动依靠密封容积的变化来传递运动 依靠油液内部的压力来传递动力依靠油液内部的压力来传递动力 由液压千斤顶工作原理可知： 通过具有一定压力的液体来传动一定压力的液体来

8、传动； 传动过程中须经过两次能量两次能量转换； 传动必须在密封容积密封容积内进行，而且容积要进行变化变化。 液压传动装置本质: 液压传动装置实质上是一种能量转换装置，液压传动装置实质上是一种能量转换装置， 即即实现机械能实现机械能液压能液压能机械能的能量转换。机械能的能量转换。二二 液压传动系统的组成液压传动系统的组成 组成部分组成部分 举例举例 功用功用 动力元件动力元件 液压泵或空气压缩机液压泵或空气压缩机 将机械能转换为流体的压力能将机械能转换为流体的压力能 。 执行元件执行元件液压缸、液压马达、液压缸、液压马达、气缸、气动马达气缸、气动马达将流体的压力能转化为机械能。将流体的压力能转化

9、为机械能。 控制元件控制元件方向阀、压力阀、流方向阀、压力阀、流量阀等各种控制阀量阀等各种控制阀控制流体的压力、流量和方向保证控制流体的压力、流量和方向保证执行元件完成预期的动作要求。执行元件完成预期的动作要求。 辅助元件辅助元件油管、油箱、滤油器、油管、油箱、滤油器、压力表、空气过滤器、压力表、空气过滤器、油雾器、消声器油雾器、消声器分别起连接、贮油、过滤、测量、分别起连接、贮油、过滤、测量、空气净化、润滑、消除噪音等作用。空气净化、润滑、消除噪音等作用。 三、液压传动的优缺点三、液压传动的优缺点 1、液压传动的优点、液压传动的优点 液压传动可在运行过程中进行无级调速，调速方便且调速范围大；

10、 液压传动工作比较平稳、反应快、换向冲击小，能快速启动、制动和频繁 换向； 液压传动易实现过载保护，液压元件能够自行润滑，故使用寿命较长；液压传动可以输出大的推力或大转矩，可实现低速大吨位运动； 在相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、质量小、结构紧凑； 液压传动的控制调节简单，操作方便、省力，易实现自动化，与电气控制结 合，更易实现各种复杂的自动控制；由于液压元件已实现了系列化、标准化和通用化，故安装、调试和使用都比较方便。 2、液压传动的缺点、液压传动的缺点 液体的泄漏和可压缩性使液压传动难以保证严格的传动比； 液压传动在工作过程中能量损失较大，传动效率较低； 液压传动对油温变化比较敏感

11、，不宜在很高和很低的温度下工作；液压传动出现故障时，不易诊断。四、液压元件的图形符号四、液压元件的图形符号 采用国家规定的图形符号绘制采用国家规定的图形符号绘制 在绘制和阅读符号图时应注意以下几点在绘制和阅读符号图时应注意以下几点： (1)符号图只表示元件的职能和彼符号图只表示元件的职能和彼此的连接关系，不表示元件的具体此的连接关系，不表示元件的具体结构和参数，也不表示具体安装位结构和参数，也不表示具体安装位置；置； (2)符号若无特别说明，均表示元符号若无特别说明，均表示元件处于静止位置或零位置；如换向件处于静止位置或零位置；如换向阀、流量阀阀、流量阀 (3)符号在系统图中的布置，除有符号在

12、系统图中的布置，除有方向性元件符号方向性元件符号(如油箱、仪表等如油箱、仪表等)以外，均可根据具体情况，水平或以外，均可根据具体情况，水平或垂直绘制；垂直绘制； 91087653214设备需求设备需求液压缸液压缸手动液压泵手动液压泵液压泵，电动机驱动液压泵，电动机驱动液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换

13、向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀流量控制阀流量控制阀过滤器过滤器车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统车载液压系统液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原

14、理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图M液压系统原理图液压系统原理图M191817161415139112143657810121615911磨床工作台液压传动系统磨床工作台液压传动系统 工作原理工作原理91087653214用图形符号表示的磨床工作台液压系统图用图形符号表示的磨床工作台液压系统图 l-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-手动换向阀；手动换向阀；6-节流阀；节流阀；7-换向间；换向间； 8-活塞；活塞；9-液压缸液压缸 液压缸液压缸液压缸液压缸换向阀换向阀换向

15、阀换向阀节流阀节流阀节流阀节流阀液压泵液压泵液压泵液压泵溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀油箱油箱油箱油箱 图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和参数；反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间参数；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；只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映安装位置；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。其过渡过程。 91 087653214液压缸液压缸液压泵液压泵节流阀节流阀换向阀换向阀油箱油箱溢流阀溢流阀play五、液压传动的两个基本参数五、液压传动的两个基本参数一、压力一、压力 图

16、示大小液压缸组成了最图示大小液压缸组成了最简单的液压系统简单的液压系统 ，实现了力和，实现了力和运动的传递。运动的传递。静压传递原理（帕斯卡原理）：静压传递原理（帕斯卡原理）： 密封容器内的液体，当任意一处受到压力作用时，密封容器内的液体，当任意一处受到压力作用时，这个压力就会通过液体传到容器内的任何部位。这个压力就会通过液体传到容器内的任何部位。p压力定义：压力定义：作用在单位面积上的液体压力（这作用在单位面积上的液体压力（这里的压力实指里的压力实指“压强压强”）pp若以大活塞一侧研究系统的压力：若以大活塞一侧研究系统的压力：设：活塞的有效面积为设：活塞的有效面积为 A ， 液压液压缸内的压

17、力（压强）为缸内的压力（压强）为 p ，活塞活塞上的重物（负载）为上的重物（负载）为G，作用在有效面积上的液压推力作用在有效面积上的液压推力F 为：为：pAF 液压缸内的压力（压强）液压缸内的压力（压强）p 为：为：AFp 若忽略活塞的自重，则若忽略活塞的自重，则FG 液压系统内的压力（压强）液压系统内的压力（压强）p 为：为：AGp )MPa(GG负载负载(N) (N) AA活塞有效面积活塞有效面积(mm(mm2 2) ) FpAGA1pA2负载负载G作用力作用力F1 帕斯卡原理应用实例：帕斯卡原理应用实例：112AFAGp 为防止大活塞下滑，小活塞为防止大活塞下滑，小活塞上的作用力上的作用

18、力 F F1 1 应该为：应该为：2111AAGpAF 在在A1A2一定时，负载一定时，负载G越大，系统中的压力越大，系统中的压力p 就越就越高，所需的作用力高，所需的作用力F1就越大。就越大。在负载作用下液体内的压力为：在负载作用下液体内的压力为：由此可知：由此可知：（1）液压系统中的工作压力）液压系统中的工作压力P（压强），取决于（压强），取决于负载的大小。负载的大小。（2）液压系统中力的传递，可以放大，也可以改）液压系统中力的传递，可以放大，也可以改变方向。变方向。GF1l2lp1A2ADd例：例：图示为手动液压图示为手动液压千斤顶。已知：千斤顶。已知：G=50KN, G=50KN, D

19、=34mm,d=13mm, D=34mm,d=13mm, L L1 1=25mm,L=25mm,L2 2=750mm=750mm； 求：推起重物求：推起重物G G，加于，加于手柄上的力手柄上的力F F。解：解：设压在小活塞上的力为设压在小活塞上的力为Q QQ12AQAGp KN164. 7341350DdGAAGQ222221 )ll(FlQ211 又又GF1l2lp1A2ADdQ211lllQF N23975025257164 二、流量二、流量 图示为一管道，进入管道的图示为一管道，进入管道的液体从位置液体从位置，经时间，经时间t t，流到位，流到位置置。其流量可定义如下：。其流量可定义如下

20、：流量定义：流量定义：单位时间内流过管道某一截面的液体单位时间内流过管道某一截面的液体体积称为流量。体积称为流量。则液体的流量为则液体的流量为tVq 若在时间若在时间t t内流过的液体体积为内流过的液体体积为V ;V ;qv流量的单位是：流量的单位是：m3/s 或或 cm3/s ; L/minqv 图示为一液压缸体，活塞由图示为一液压缸体，活塞由进入缸体的液压油从位置进入缸体的液压油从位置推进推进到位置到位置，活塞的运行速度（也，活塞的运行速度（也是液体的流动速度）为是液体的流动速度）为v v，经过时，经过时间为间为t,t,运行的距离为运行的距离为l l；若在时间若在时间t t内流过的液体体积

21、为内流过的液体体积为V V，活塞有效面积为，活塞有效面积为A ;A ;则进入液压缸的液体流量为：则进入液压缸的液体流量为：tVq tlA vA 液体流量的应用实例：液体流量的应用实例：输入缸内的流量：输入缸内的流量：活塞的运动速度：活塞的运动速度：由此可知：由此可知： 液压缸中活塞的运行速度，只取决于输入缸体中液压缸中活塞的运行速度，只取决于输入缸体中流量的大小，而与负载的大小无关。流量的大小，而与负载的大小无关。vAq （m3/s）或或（mm3/s）式中：式中：v v活塞运动速度；活塞运动速度； q q输入液压缸的流量；输入液压缸的流量； A A活塞的有效作用面积。活塞的有效作用面积。（m/

22、s）或或（mm/s）Aqv 从压力和流量公式的讨论可见从压力和流量公式的讨论可见: : 与外负载对应的参数是液体压力，与外负载对应的参数是液体压力，而与运动速度对应的参数是液体流量。而与运动速度对应的参数是液体流量。所以，所以，压力和流量是液压系统中两个最压力和流量是液压系统中两个最基本的参数。基本的参数。例：例：液压千斤顶尺寸如图。液压千斤顶尺寸如图。D=50mm,d=10mm,a=400mm,b=100mm,D=50mm,d=10mm,a=400mm,b=100mm,若举起重物若举起重物G G的重量为的重量为62KN62KN（含活塞自重），小活塞的速度（含活塞自重），小活塞的速度v v1

23、1=50mm/s,=50mm/s,不计摩擦阻不计摩擦阻力和泄漏，试确定作用力力和泄漏，试确定作用力F F，大活塞运动速度，大活塞运动速度v v2 2以及流量以及流量q q2 2的的大小。大小。GFDd dab单向阀单向阀小活塞小活塞大活塞大活塞GFDd dab解：解：1）求解作用力求解作用力F;F;设：小活塞上受力为设：小活塞上受力为T TT 因为大小液压缸为一因为大小液压缸为一连通的密闭系统，所以系连通的密闭系统，所以系统内压力统内压力P 处处相等。处处相等。4dT4DGp22 )ba(FbT 又又KN48. 2501062DdGT2222 KN498. 010040010048. 2baT

24、bF 2）求解大活塞的速度求解大活塞的速度v v2 2和流量和流量q q2 2; ; 因为小液压缸输出流量因为小液压缸输出流量q q1 1与大与大液压缸输入流量液压缸输入流量q q2 2相等，所以相等，所以：q1=q2 ；111vAq 222vAq 2211vAvA 2212112DdvAAvv s/mm250105022 s/mm3925425014. 3v4DvAq3222222 GFDd dabq1q2 公称压力系列：Mpa 0.01 0.016 0.025 0.04 0.063 0.1 0.16 (0.2) 0.25 0.4 0.63 (0.8) 1 1.6 2.5 4.0 6.3 (

25、8) 10 (12.5) 16 20 25 31.5 40 50 63 80压力等级工程划分: Mpa低压:02.5 中压:2.58 (机床) 中高压:816 高压:1632 (矿山、工程机械） 超高压:32（液压支架、压力机）概念概念：液体压力取决于外负载。液体压力取决于外负载。 液压缸中活塞的运动速度取决于输入缸的液压缸中活塞的运动速度取决于输入缸的 流量。流量。课课 后后 小小 结结传动原理传动原理以液体作为工作介质，依靠密封容积的变化以液体作为工作介质，依靠密封容积的变化传递运动，依靠液体内部的压力传递动力。传递运动，依靠液体内部的压力传递动力。传动组成传动组成动力元件、执行元件、控制

26、元件、辅助元件动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件元件符号元件符号见图见图8-58-5液压传动的原理和组成液压传动的原理和组成液压传动的两个基本参数液压传动的两个基本参数压力压力定义定义：作用在单位面积上的液体压力（这里作用在单位面积上的液体压力（这里的压力实指的压力实指“压强压强”）；）；公式公式：AGp ( pa, Mpa)帕斯卡原理帕斯卡原理：密封容器内的液体，当任意一密封容器内的液体，当任意一处受到压力作用时，这个压力就会通过液体处受到压力作用时，这个压力就会通过液体传到容器内的任何部位。传到容器内的任何部位。帕斯卡原理应用帕斯卡原理应用：21AFAGp 概念概念：压力压力P 取决于

27、负载的大小。取决于负载的大小。p流流 量量定义定义：单位时间内流过管道某一截面的液体体积称为流量。单位时间内流过管道某一截面的液体体积称为流量。公式公式：tVq ( m3/s, mm3/s)qv应用应用：vAq （m3/s）或或（mm3/s）（m/s）或或（mm/s）Aqv vq1q2概念概念：活塞速度活塞速度v 取决于输入流量取决于输入流量q 的大小。的大小。作用作用：液压泵是液压系统的动力元件，液压泵是液压系统的动力元件，将电机输入的机械能转换为工作液体的将电机输入的机械能转换为工作液体的压力能，为液压系统提供一定流量的压压力能，为液压系统提供一定流量的压力液体。力液体。 8-2 液压组件

28、液压泵液压泵一、液压泵的基本工作原理及分类一、液压泵的基本工作原理及分类1. 泵的作用泵的作用2. 2. 泵的分类泵的分类3. 3. 泵的职能符号泵的职能符号4. 4. 泵的工作原理泵的工作原理 以单柱塞泵为例以单柱塞泵为例 基本原理基本原理 容积泵容积泵5. 5. 容积泵工作的四个条件容积泵工作的四个条件1. .凸轮凸轮2.2.柱塞柱塞3.3.缸体缸体.单向阀（配流阀）单向阀（配流阀）6.6.弹簧弹簧分类分类1）按结构将液压泵分为：按结构将液压泵分为：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵三种类型。齿轮泵、叶片泵、柱塞泵三种类型。2 2）按排液量是否可调，将液压泵分为：）按排液量是否可调，将液

29、压泵分为：定量泵：工作容积变化量为常数。定量泵：工作容积变化量为常数。变量泵：工作容积变化量可以调节。变量泵：工作容积变化量可以调节。3 3）按泵的吸排液口是否可以互换，将液压泵分为：）按泵的吸排液口是否可以互换，将液压泵分为：单向泵：吸排液口是固定不变的。单向泵：吸排液口是固定不变的。双向泵：吸排液口是可以互换的双向泵：吸排液口是可以互换的 。齿轮泵的工作原理图单柱塞式液压泵工作原理图叶片泵叶片泵叶片泵结构叶片泵原理图备注：必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大密闭容积的大小随运

30、动件的运动作周期性的变化，容积由小变大吸吸油，由大变小油，由大变小压油；压油；密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油二、液压泵的基本性能参数二、液压泵的基本性能参数泵的性能参数有压力、排量、流量、功率和效率等，其中泵的性能参数有压力、排量、流量、功率和效率等，其中基本参数是压力和排量基本参数是压力和排量1.压力压力2.排量、流量排量、流量3.功率功率4.效率效率1.1.压力压力（三种）（三种）工作压力工作压力 负载

31、作用下，系统工作所具有和实际压力值。负载作用下，系统工作所具有和实际压力值。 大小：由负载决定且随负载变化大小：由负载决定且随负载变化 安全阀：保护液压泵安全阀：保护液压泵,限制系统最高压力无限升高限制系统最高压力无限升高,在泵出口处设置安全阀。在泵出口处设置安全阀。额定压力额定压力 (能连续工作的最高压力能连续工作的最高压力) 泵在额定转速下，连续运转允许使用的的最大压力。此压力保证泵有较高的容积泵在额定转速下，连续运转允许使用的的最大压力。此压力保证泵有较高的容积效率和使用寿命。一般情况下，泵的实际压力总是小于此压力，使泵有一定的压力储效率和使用寿命。一般情况下，泵的实际压力总是小于此压力

32、，使泵有一定的压力储备。备。最高压力（能短时工作的最高压力）最高压力（能短时工作的最高压力） 泵短时超载所允许的极限压力。泵短时超载所允许的极限压力。 一般一般2.2.排量排量 q q理论排量：理论排量：指无泄漏情况下，泵每转排出液体的体积。指无泄漏情况下，泵每转排出液体的体积。(m3(m3转转) ) 1 10 0柱塞往复一次排出液体的体积柱塞往复一次排出液体的体积 20排量取决于泵的结构参数，与工况（排量取决于泵的结构参数，与工况（n）无关。同一结构的泵尺寸大的排量大。）无关。同一结构的泵尺寸大的排量大。 30q q作为比较不同泵供液能力的标准。作为比较不同泵供液能力的标准。 实际排量：实际排量：3.3.流量流量 泵（每分种）单位时间内排出液体的体积。泵（每分种）单位时间内排出液