液压技术绪论

1、学习目的和要求：学习目的和要求：1 1 掌握液压传动的特点、原理和组成掌握液压传动的特点、原理和组成 2 2 了解液压传动的优缺点及应用发展了解液压传动的优缺点及应用发展 绪 论 液压传动是以流体（液压液）作为工作介质对能量进液压传动是以流体（液压液）作为工作介质对能量进行传递和控制的一种传动形式。从行传递和控制的一种传动形式。从1650年帕斯卡提出静压年帕斯卡提出静压传递原理，到传递原理，到1850年开始英国将帕斯卡原理先后应用于液年开始英国将帕斯卡原理先后应用于液压起重机、压力机等算起，已有二三百年的历史了。而液压压起重机、压力机等算起，已有二三百年的历史了。而液压传动在工业上的真正推广使

2、用，则是在传动在工业上的真正推广使用，则是在20世纪中叶。近几世纪中叶。近几十年来，随着微电子和计算机技术的迅速发展，且渗透到液十年来，随着微电子和计算机技术的迅速发展，且渗透到液压技术中并与之密切结合，使其应用领域遍及到各个工业部压技术中并与之密切结合，使其应用领域遍及到各个工业部门，已成为实现生产过程自动化、提高劳动生产率等必不可门，已成为实现生产过程自动化、提高劳动生产率等必不可少的重要手段之一。少的重要手段之一。 第一节第一节 液压传动的工作原理液压传动的工作原理一、工作原理一、工作原理 当手柄向下按时：当手柄向下按时：刚被吸入的油刚被吸入的油液通过压油阀液通过压油阀3输到大缸输到大缸

3、7的下腔，油的下腔，油液被压缩，压力立即升高。液被压缩，压力立即升高。1、组成元件及工作原理（图、组成元件及工作原理（图 0-1所示）所示） 当手柄向上提起时：当手柄向上提起时：向上提手柄向上提手柄5使小缸使小缸4内的活塞上移，小缸下腔因容内的活塞上移，小缸下腔因容积增大而产生真空，油液从油箱积增大而产生真空，油液从油箱1通过通过吸油阀吸油阀2被吸入并充满小缸容积被吸入并充满小缸容积 。图图1 液压千斤顶示意图液压千斤顶示意图1-油缸油缸 2-吸油阀吸油阀 3-压油阀压油阀 4-小缸小缸 5-手柄手柄 6-负载负载 7-大缸大缸 8-放油螺塞放油螺塞 2、必要条件：、必要条件：3、工作特性分析

4、、工作特性分析吸油：吸油：油箱与大气相通。油箱与大气相通。压油：压油：两缸间形成密封的容积。两缸间形成密封的容积。压力形成：压力形成：负载（自重、重物、阻力）作用。负载（自重、重物、阻力）作用。压力：压力：11222AFAFAGp1212AAFF或或概念概念1：系统的压力取决于作用负载的大小。：系统的压力取决于作用负载的大小。流量流量： 单位时间内输入（出）的液体体积。单位时间内输入（出）的液体体积。qAvAv221122112AqAAvv或或概念概念2：大缸活塞运动的速度，取决于输入的流量。：大缸活塞运动的速度，取决于输入的流量。功率：功率：克服负载使大活塞上升所需的功率。克服负载使大活塞上

5、升所需的功率。pqAqpAvFP2222概念概念3：液压功率为液压系统的压力和流量之积。：液压功率为液压系统的压力和流量之积。4、能量转换、能量转换 两次能量转换：两次能量转换：在小缸中，手按动小活塞所作的机械在小缸中，手按动小活塞所作的机械能变成了排出流体的压力能；而在大缸中，进入大缸的流体能变成了排出流体的压力能；而在大缸中，进入大缸的流体压力能通过大活塞转变成为驱动负载所需的机械能。压力能通过大活塞转变成为驱动负载所需的机械能。 液压系统两次能量转变：液压系统两次能量转变：机械能转变为流体压力能的机械能转变为流体压力能的泵或能源装置泵或能源装置；流体压力能转变为机械能的；流体压力能转变为

6、机械能的执行元件执行元件。二、驱动机床工作台的液压系统（图二、驱动机床工作台的液压系统（图0-2所示）所示） 1）工作原理）工作原理 状态状态1. 电动机带动液电动机带动液压泵压泵4旋转，经过滤器旋转，经过滤器2从从油箱油箱1中吸油。油液经液中吸油。油液经液压泵输出进入压力管压泵输出进入压力管10后，后，通过开停阀通过开停阀9、节流阀、节流阀13、换向阀换向阀15进入液压缸进入液压缸18左左腔，推动活塞腔，推动活塞17和工作台和工作台19向右移动，而液压缸右向右移动，而液压缸右腔的油经换向阀和回油管腔的油经换向阀和回油管14排回油箱。排回油箱。1-油箱油箱 2-过滤器过滤器 3、12、14 回

7、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-压力支管压力支管 9-开停阀开停阀 10-压力管压力管 11-开停手柄开停手柄 13-节流节流阀阀 15-换向阀换向阀 16-换向阀手柄换向阀手柄 17-活塞活塞 18-液压缸液压缸 19-工作台工作台 图图0-2 机床工作台液压机床工作台液压系统的工作原理图系统的工作原理图 状态状态2. 将换向阀手将换向阀手柄柄16转换成图转换成图0-2b所示所示的状态，则压力管中的的状态，则压力管中的油将经过开停阀、节流油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸阀和换向阀进入液压缸右腔，推动活塞和工作右腔，推动活塞和工作台向左移

8、动，并使液压台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和缸左腔的油经换向阀和回油管排回油箱。回油管排回油箱。1-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-压力支管压力支管 9-开停阀开停阀 10-压力管压力管 11-开停手柄开停手柄 13-节流节流阀阀 15-换向阀换向阀 16-换向阀手柄换向阀手柄 17-活塞活塞 18-液压缸液压缸 19-工作台工作台 图图0-2 机床工作台液压机床工作台液压系统的工作原理图系统的工作原理图 状态状态3. 将开停手柄将开停手柄11转换成转换成图图0-2c所示的所示的状态，压力管中

9、的油液状态，压力管中的油液将经开停阀和回油管将经开停阀和回油管12排回油箱，不输到液压排回油箱，不输到液压缸中去，液压泵出口处缸中去，液压泵出口处压力就降为零，工作台压力就降为零，工作台就停止运动。就停止运动。 1-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-压力支管压力支管 9-开停阀开停阀 10-压力管压力管 11-开停手柄开停手柄 13-节流节流阀阀 15-换向阀换向阀 16-换向阀手柄换向阀手柄 17-活塞活塞 18-液压缸液压缸 19-工作台工作台 图图0-2 机床工作台液压机床工作台液压系统的工作原理

10、图系统的工作原理图 2）工作台速度调节）工作台速度调节 移动速度由节流阀来调节。移动速度由节流阀来调节。 开大节流阀，进入液压缸的油液增多，工作台的移动开大节流阀，进入液压缸的油液增多，工作台的移动速度增大；反之，工作台的移动速度减小。速度增大；反之，工作台的移动速度减小。 3）液压缸推力和流量）液压缸推力和流量 推力推力1. 为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，液压缸中的油液压力越液压力产生的。要克服的阻力越大

11、，液压缸中的油液压力越高；反之压力就越低。高；反之压力就越低。 流量流量2. 油液流量通过节流阀调节的。液压泵输出的多油液流量通过节流阀调节的。液压泵输出的多余油液须经溢流阀余油液须经溢流阀7和回油管和回油管3排回油箱。排回油箱。 压力支管压力支管8中的油液压力对溢流阀钢球中的油液压力对溢流阀钢球6的作用力等于的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧或略大于溢流阀中弹簧5的预紧力时，油液才能顶开溢流阀的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。系统中液压泵出口处的油液压力是由溢中的钢球流回油箱。系统中液压泵出口处的油液压力是由溢流阀决定的，它和液压缸中的油液压力不同。流阀决定的，它和液压缸中的油液

12、压力不同。第二节第二节 液压传动系统的组成和表示方法液压传动系统的组成和表示方法一、系统的组成一、系统的组成 由图由图0-2可知，可知，液压系统主要由液压系统主要由四部分组成：四部分组成：图 0-3 机床工作台液压系统的图形符号图1-油箱 2-过滤器 3-液压泵 4-溢流阀 5-开停阀 6-节流阀 7-换向阀 8-活塞 9-液压缸 10-工作台 1）能源装置：把机械能转换成）能源装置：把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式是油液液压能的装置。最常见的形式是液压泵，给液压系统提供压力油。液压泵，给液压系统提供压力油。 2）执行元件：把油液的液压）执行元件：把油液的液压能转换成机械能的元件。

13、作直线能转换成机械能的元件。作直线运动的液压缸，或作旋转运动的运动的液压缸，或作旋转运动的液压马达。液压马达。 3）控制调节元件：对系统中油液压力、流量或油液流）控制调节元件：对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行控制或调节的元件。例如图动方向进行控制或调节的元件。例如图0-2中的溢流阀、节中的溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等。流阀、换向阀、开停阀等。 4）辅助元件：上述三部分以外的其他元件，例如油箱、）辅助元件：上述三部分以外的其他元件，例如油箱、过滤器、油管等。过滤器、油管等。二、系统的图形符号表示二、系统的图形符号表示 1）图图0-2a所示的液压系统图所示的液压系统图是一种半结构式的工

14、作原是一种半结构式的工作原理图，直观性强，容易理解，但绘制起来比较麻烦，系统理图，直观性强，容易理解，但绘制起来比较麻烦，系统中元件数量多时更是如此；中元件数量多时更是如此；图图0-3所示是上述液压系统所示是上述液压系统用液用液压图形符号绘制成的工作原理图。使用这些图形符号可使压图形符号绘制成的工作原理图。使用这些图形符号可使液压系统图简单明了，便于绘制。液压系统图简单明了，便于绘制。 2）采用）采用GB/T786.1-2001规定的图形符号，见附录。规定的图形符号，见附录。第三节第三节 液压传动的优缺点液压传动的优缺点一、液压传动的优点一、液压传动的优点 1）在同等的体积下，液压装置能比电气

15、装置产生出更）在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生出更大的动力。在同等的功率下，液压装置的体积小，质量轻，大的动力。在同等的功率下，液压装置的体积小，质量轻，即其功率密度大，结构紧凑。液压马达的体积和质量只有同即其功率密度大，结构紧凑。液压马达的体积和质量只有同等功率电动机的等功率电动机的12左右。左右。 2）液压装置工作比较平稳。由于质量轻、惯性小、反）液压装置工作比较平稳。由于质量轻、惯性小、反应快，液压装置易于实现快速起动、制动和频繁的换向。应快，液压装置易于实现快速起动、制动和频繁的换向。 3）液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可）液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围

16、可达达2000），它还可以在运行的过程中进行调速。），它还可以在运行的过程中进行调速。二、液压传动的缺点二、液压传动的缺点 4）液压传动易于对液体压力、流量或流动方向进行调）液压传动易于对液体压力、流量或流动方向进行调节或控制。当将液压控制和电气控制、电子控制结合起来使节或控制。当将液压控制和电气控制、电子控制结合起来使用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，也能方便地用时，整个传动装置能实现很复杂的顺序动作，也能方便地实现远程控制和自动化。实现远程控制和自动化。 5）液压装置易于实现过载保护。）液压装置易于实现过载保护。 6）液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，液压）液压元件已实现了标

17、准化、系列化和通用化，液压系统的设计、制造和使用都比较方便。系统的设计、制造和使用都比较方便。 7）用液压传动实现直线运动远比用机械传动简单。）用液压传动实现直线运动远比用机械传动简单。 1）液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦）液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。 2）液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很）液压传动对油温变化比较敏感，它的工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。工作。 3）为了减少泄漏，液

18、压元件在制造精度上的要求较高，）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较高，而且对工作介质的污染比较敏感。因此它的造价较高，而且对工作介质的污染比较敏感。 4）液压传动出现故障时不易找出原因。）液压传动出现故障时不易找出原因。 第四节第四节 液压传动的应用液压传动的应用一、一、液压传动的应用液压传动的应用 1）利用它在传递动力上的长处，如工程机械、压力机）利用它在传递动力上的长处，如工程机械、压力机械和航空工业采用液压传动的主要原因是取其结构简单、体械和航空工业采用液压传动的主要原因是取其结构简单、体积小、质量轻，输出功率大。积小、质量轻，输出功率大。 2）利用它在操纵控制

19、上的优点，如机床上采用液压传）利用它在操纵控制上的优点，如机床上采用液压传动是取其能在工作过程中实现无级变速，易于实现频繁的换动是取其能在工作过程中实现无级变速，易于实现频繁的换向，易于实现自动化。向，易于实现自动化。 3）不同精度要求的主机也会选用不同控制形式的液压）不同精度要求的主机也会选用不同控制形式的液压传动。如图传动。如图0-4所示为不同精度的液压传动装置应用场合的所示为不同精度的液压传动装置应用场合的概况。概况。图图 0-4 不同精度的液压传动装置的应用场合不同精度的液压传动装置的应用场合二、液压传动在各类机械行业中的应用实例二、液压传动在各类机械行业中的应用实例表表 0-1 液压

20、传动在各类机械行业中的应用实例液压传动在各类机械行业中的应用实例第五节第五节 液压传动技术的进展液压传动技术的进展 2）战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的）战后，液压技术迅速转向民用，并随着各种标准的不断制订和完善，各类元件的标准化、规格化、系列化在机不断制订和完善，各类元件的标准化、规格化、系列化在机械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来。械制造、工程机械、农业机械、汽车制造等行业中推广开来。一、国外发展史一、国外发展史 1）近代液压传动是由）近代液压传动是由19世纪崛起并蓬勃发展的石油工世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的。最早实践成功的液压传动装置是舰艇上的炮业

21、推动起来的。最早实践成功的液压传动装置是舰艇上的炮塔转位器。第二次世界大战期间，在一些兵器上用上了功率塔转位器。第二次世界大战期间，在一些兵器上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，大大提高了兵大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，大大提高了兵器的性能，也大大促进了液压技术的发展。器的性能，也大大促进了液压技术的发展。 3）20世纪世纪60年代后，原子能技术、空间技术、计算机年代后，原子能技术、空间技术、计算机技术、微电子技术等的发展再次将液压技术推向前进，使它技术、微电子技术等的发展再次将液压技术推向前进，使它在国民经济的各方面都得到了应用。液压传动在某些领域内在国民经济的各方

22、面都得到了应用。液压传动在某些领域内甚至已占有压倒性的优势。甚至已占有压倒性的优势。二、国内发展史二、国内发展史 2）1964年从国外引进一些液压元件生产技术，并自行年从国外引进一些液压元件生产技术，并自行设计液压产品以来，我国的液压件已在各种机械设备上得到设计液压产品以来，我国的液压件已在各种机械设备上得到了广泛的使用。了广泛的使用。 1）我国的液压工业开始于）我国的液压工业开始于20世纪世纪50年代，其产品最初年代，其产品最初只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。只用于机床和锻压设备，后来才用到拖拉机和工程机械上。 3）20世纪世纪80年代起更加速了对国外先进液压产品和技年代起更加速了对国外先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的术的有计划引进、消化、吸收和国产化工作，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、研究开发等各个方面全液压技术能在产品质量、经济效益、研究开发等各个方