液压基本原理

1、液压传动基本知识液压传动基本知识北京市工业技师学院 李兵邮箱：邮箱： 基本原理基本原理回答回答:液压系统是以有压液体作为工作介质进行能量转换液压系统是以有压液体作为工作介质进行能量转换的系统，其可在动力源与工作点之间传递能量。的系统，其可在动力源与工作点之间传递能量。问题问题:什么是液压系统什么是液压系统 ?能量需求能量需求燃气轮机燃气轮机其它形式其它形式内燃机内燃机 电动机电动机动力源动力源消耗能量消耗能量?动力源动力源与动力源连接与动力源连接直接驱动直接驱动机械能传递机械能传递液压能传递液压能传递停止停止启动启动速度速度方向方向位置位置加速度加速度控制控制液压能传递液压能传递液压电梯液压电

2、梯时间时间距离距离液压电梯液压电梯时间时间加速度加速度距离距离液压电梯液压电梯时间时间加速度加速度速度速度距离距离液压电梯液压电梯时间时间加速度加速度减速度减速度速度速度距离距离液压电梯液压电梯时间时间位置位置加速度加速度减速度减速度速度速度距离距离液压电梯液压电梯机械式挖掘机机械式挖掘机液压挖掘机液压挖掘机液压操作液压操作液压操作液压操作液压操作液压操作液压操作液压操作液压操作液压操作液压操作液压操作一、液压传动的工作原理一、液压传动的工作原理传递运动传递运动传递运动传递运动传递运动传递运动传递运动传递运动液压泵液压泵执行元件执行元件产生压力产生压力液压泵液压泵执行元件执行元件产生压力产生压

3、力W液压泵液压泵执行元件执行元件产生压力产生压力WP液压泵液压泵执行元件执行元件产生压力产生压力面面积积压压力力作用力作用力压力压力 = 作用力作用力 面积面积作用力作用力 = 压力压力 x 面积面积压力定义压力定义压力：液体单位面积上所受的垂直作用力。1 kg低压力低压力1 kg高压力高压力1 kg压力定义压力定义PFA液压泵液压泵执行元件执行元件1000 kg 10 cm2提升负载提升负载P =FAP =FAP =FAP =FA=1000 10= 100 kg/cm2P =FA100 kg/cm2液压泵液压泵执行元件执行元件 10 cm2 10 cm2?1000 kg提升负载提升负载液压泵

4、液压泵执行元件执行元件 10 cm2 10 cm21000 kg1000 kg100 kg/cm2提升负载提升负载A液压泵液压泵执行元件执行元件1000 kg100 cm2P =FA 10 cm210 kg/cm2提升负载提升负载P =FA=1000100= 10 kg/cm2AF = P x A = 10 x 10 = 100 kg液压泵液压泵执行元件执行元件1000 kg100 cm2 10 cm210 kg/cm2100 kg放大作用力放大作用力A液压泵液压泵执行元件执行元件1000 kg100 cm2 10 cm210 kg/cm2100 kg放大作用力放大作用力= P =FAFAW液

5、压泵液压泵执行元件执行元件能量守恒能量守恒W液压泵液压泵执行元件执行元件能量守恒能量守恒W液压泵液压泵执行元件执行元件能量守恒能量守恒W液压泵液压泵执行元件执行元件能量守恒能量守恒W液压泵液压泵执行元件执行元件能量守恒能量守恒W10 A10 FAF101A x 10 = 体积体积 = 10 A x 1液压泵液压泵执行元件执行元件能量守恒能量守恒液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执

6、行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置液压泵液压泵 执行元件执行元件液压装置液压装置1 l流量流量1 l1 cm流量流量 3 l / min 3 cm / min3 个行程个行程 / 分钟分钟流量流量速

7、度速度流量流量流量与速度流量与速度 面积面积 速度速度 流量流量 速度速度 = 面积面积 流量流量 流量流量 =速度速度面积面积 压力压力压力与负载压力与负载 负载负载 压力压力 = 面积面积 面积面积 负载负载 流量流量 速度速度 = 面积面积 负载负载 压力压力 = 面积面积 流量流量 =速度速度面积面积由液压千斤顶的过程可见：1、液压传动系统以液体为介质，实现了两次能量转换。机械能液体的压力能机械能2、液压传动的过程必须是在封闭的空间和管道内进行3、在液压传动系统中，传动与控制同时存在。二、液压传动工作特性二、液压传动工作特性1、液压传动系统中，传动与控制同时进行。2、液压传动中的液体压

8、力的大小取决于负载。即压力只随负载的变化而变化，与流量无关。3、执行机构的运动速度的大小取决于输入的流量而与压力无关。三、流量与压力三、流量与压力流量流量 = 升升/分钟分钟 ( l/min)1 l = 1000 立方厘米立方厘米 ( cm3 )流量单位流量单位质量质量 - 公斤（公斤（kg）重量重量 牛顿（牛顿（N）质量与重量质量与重量1 kg重力重力1 s - 9.81 m/s0 s - 0 m/s1 kg重力重力1 s - 9.81 m/s2 s - 19.62 m/s0 s - 0 m/s1 kg重力重力1 kg1 s - 9.81 m/s2 s - 19.62 m/s3 s - 29

9、.43 m/s0 s - 0 m/s（在小于（在小于 3 s 内，内， 速度为速度为0 - 60 哩哩/小时。）小时。）重力加速度重力加速度= 9.81 m / s2重力重力牛顿第二定律牛顿第二定律作用力作用力 = 质量质量 x 加速度加速度1 牛顿牛顿 = 1 kg x 1 m/s29.81 N = 1 kg x 9.81 m/s21 kg 质量质量:9.81 N 重量重量:牛顿第二定律牛顿第二定律（1 N 约为约为 0.1 kg）1 m1 m 1 m21 N/ m2 = 1 帕斯卡（帕斯卡（Pa）1 千帕斯卡千帕斯卡 = 1 000 Pa1 兆帕斯卡兆帕斯卡 = 1 000 000 Pa1

10、 bar = 100 000 Pa1 bar = 1 kg / cm2 （近似）近似） 1 N压力单位压力单位 压力（压力（Pa）= 作用力（作用力（N）面积（面积（m2） 压力（压力（bar）= 作用力（作用力（N）x 10面积（面积（mm2） 压力（压力（bar）= 作用力（作用力（N）面积（面积（cm2）x 10压力计算压力计算无流阻无流阻压力由外负载产生压力由外负载产生压力由弹性负载产生压力由弹性负载产生压力由压缩空气产生压力由压缩空气产生压力由压缩空气产生压力由压缩空气产生压力由单向阀（带弹簧）产生压力由单向阀（带弹簧）产生压力由阻尼孔产生压力由阻尼孔产生P1P2QQP1 - P2

11、= P P A x Q2A即即: 为了获得为了获得两倍两倍的流量，需要的流量，需要四倍四倍 压降压降压力由阻尼孔产生压力由阻尼孔产生四、能量四、能量输入机械能输入机械能输出液压能输出液压能液压能液压能 = 流量流量 x 压力压力 功率（功率（kW）= 压力（压力（bar）x 流量（流量（l/min）600能量能量P1P2QQ输入功率输入功率 = P1 x Q输出功率输出功率 = P2 x Q若若P2 P1，则（输出功率）则（输出功率）（输入功率）（输入功率）功率差功率差 = 发热量发热量对于矿物油对于矿物油 - 17.5 bar（ P）压差对应于压差对应于 1C能量能量五、液压传动系统的组成五

12、、液压传动系统的组成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

13、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M 无论液压设备规模大小、系统复杂与否，无论液压设备规模大小、系统复杂与否，任何一个液压系统都是由动力元件、执行元任何一个液压系统都是由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质等几部件、控制元件、辅助元件、工作介质等几部分组成的分组成的动力元件动力元件把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形形 式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。执行

14、元件执行元件把油液的液压能转换成机械能的元件。有作直把油液的液压能转换成机械能的元件。有作直线运动的液压缸，或作回转运动的液压马达。线运动的液压缸，或作回转运动的液压马达。控制元件控制元件对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行控制或调节的元件。这些元件的不同组合形成了不同功能的控制或调节的元件。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。液压系统。辅助元件辅助元件上述三部分以外的其他元件，例如油箱、过滤上述三部分以外的其他元件，例如油箱、过滤器、油管等。它们对保证系统正常工作有重要作用。器、油管等。它们对保证系统正常工作有重要作用。工作介质工作介质工作

15、介质主要包括各种液压油、乳化液和合成工作介质主要包括各种液压油、乳化液和合成液压液。液压系统利用工作介质进行能量和信号的传递。液压液。液压系统利用工作介质进行能量和信号的传递。六、油箱、液压油和原动机六、油箱、液压油和原动机冷却油箱冷却油箱灌注油箱灌注油箱浸入液压泵浸入液压泵高位油箱高位油箱出油出油回油回油油箱油箱水水水水 / 油油矿物油矿物油植物油植物油合成油合成油液压油液压油液压油液压油水水水水 / 油油矿物油矿物油植物油植物油合成油合成油润滑润滑液压油液压油液压油液压油水水水水 / 油油矿物油矿物油植物油植物油合成油合成油温度范围温度范围液压油液压油液压油液压油水水水水 / 油油矿物油矿物油植物油植物油合成油合成油无腐蚀无腐蚀液压油液压油液压油液压油水水水水 / 油油矿物油矿物油植物油植物油合成油合成油可燃性可燃性液压油液压油液压油液压油水水水水 / 油油矿物油矿物油植物油植物油合成油合成油环境友好性环境友好性液压油液压油液压油液压油水水水水 / 油油矿物