第一章 液压传动基础

1、第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社液压与气压传动技术液压与气压传动技术第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社目目 录录第第1 1部分部分 液压传动液压传动第第2 2部分部分 液力传动液力传动第第7 7章章 液力传动液力传动第第3 3部分部分 气压传动气压传动第第8 8章章 气力传动基础气力传动基础第第9 9章章 气动元件气动元件第第1010章章 气动基本回路气动基本回路第第1111章章 气动系统的分析与应用气动系统的分析与应用第第1 1章章 液压传动基础液压传动基础第第2 2章章 液压流体力学基础知识液压流体力学基础知识第第3 3章章 液压泵与液压马达液压泵与液压马达第

2、第4 4章章 液压缸及辅助元件液压缸及辅助元件第第5 5章章 液压控制元件液压控制元件第第6 6章章 液压基本回路及典型液压传液压基本回路及典型液压传动系统动系统第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社 【学习目标学习目标】 了解液压传动的发展概况和定义；能够以千斤顶的例子来理解了解液压传动的发展概况和定义；能够以千斤顶的例子来理解液压传动的原理、结构组成；理解液压传动图形符号表达液压传动液压传动的原理、结构组成；理解液压传动图形符号表达液压传动的意义；熟悉液压传动的优缺点。的意义；熟悉液压传动的优缺点。【本章重点本章重点】 1 1液压传

3、动的起源与发展过程；液压传动的起源与发展过程； 2 2压力与负载，速度与流量的关系分析；压力与负载，速度与流量的关系分析； 3 3以千斤顶实例出发，深入浅出对液压传动进行定义；以千斤顶实例出发，深入浅出对液压传动进行定义； 4 4液压传动所的优缺点；液压传动所的优缺点；第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社 自从自从1795 1795 年英国制造出世界上第一台水压机至今，已经历了年英国制造出世界上第一台水压机至今，已经历了二三百年的历史；二三百年的历史； 19 19 世纪末，德国制造出液压龙门刨床，美国制成液压六角车世纪末，德国制造出液压龙门刨床，美国制成液压六角车床和磨床；床和磨床

4、； 二战期间，一些兵器由于采用了反应快、精度高、功率大的液二战期间，一些兵器由于采用了反应快、精度高、功率大的液压传动装置，大大提高了兵器的性能；压传动装置，大大提高了兵器的性能； 战后，液压传动技术迅速转向民用，广泛地应用于机械制造、战后，液压传动技术迅速转向民用，广泛地应用于机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军械、矿山冶金、航空航海、轻工程建筑、石油化工、交通运输、军械、矿山冶金、航空航海、轻工、农林渔业等行业；工、农林渔业等行业； 二十世纪二十世纪60 60 年代后，随着原子能、空间技术、计算机技术的年代后，随着原子能、空间技术、计算机技术的发展，液压技术的应用更加广泛。发展，液压

5、技术的应用更加广泛。第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社是指对能量或动力进行传递的过程。是指对能量或动力进行传递的过程。传动的概念传动的概念液液体体传传动动常见的传动形式常见的传动形式机械传动机械传动电电力力传传动动第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社 是指以液体作为工作介质对能量或动力进行传递和控制的一种传是指以液体作为工作介质对能量或动力进行传递和控制的一种传动形式。动形式。 是指通过液体循环流动过程中的动能来传递能量。是指通过液体循环流动过程中的动能来传递能量。液压传动的概念液压传动的概念液力传动的概念液力传动的概念液体传动液体传动液压传动液压传动液力传动液力传动

6、二者的相同点：二者的相同点：均以液体作为传动介质。均以液体作为传动介质。二者的不同点：二者的不同点：液压传动是利用液压传动是利用液体压强的变化液体压强的变化来实现能量或动力来实现能量或动力的传递的传递, ,属于属于“静态静态”的液体传动；的液体传动；液力传动是利用液力传动是利用液体的循环流动液体的循环流动来实现能量或动力来实现能量或动力的传递的传递, ,属于属于“动态动态”的液体传动。的液体传动。第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社 图图1.11.1是一个经过简化的液是一个经过简化的液压传动示意图。图中有两个直径压传动示意图。图中有两个直径不同的液压缸不同的液压缸1 1和和2 2，

7、缸内各有一，缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞，截面个与内壁紧密配合的活塞，截面积分别为积分别为A1、A2 。大活塞上放。大活塞上放有重物有重物W,W,小活塞上施加一力小活塞上施加一力F F。F W 1 2 A2 A1图图1.1 1.1 简化的液压传动模型简化的液压传动模型第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社液压缸液压缸1 1压强压强 P P1 1=F/A=F/A1 1液压缸液压缸2 2压强压强 P P2 2=W/A=W/A2P P1 1=P=P2 2系统静平衡系统静平衡F/AF/A1 = G/AG/A2F/AF/A1 W/AW/A2时会怎样呢？时会怎样呢？思考思考 设设h h1 1

8、为小活塞为小活塞1 1的下降距离，的下降距离，h h2 2为大活塞为大活塞5 5的上升距离，则被小的上升距离，则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，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，即即 A Al l h hl l = A = A2 2 h h2 2帕斯卡原理帕斯卡原理在密闭容器内，施在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。时传到液体各点。回回 顾顾第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社将上式两端同除以活塞移动的时间将上式两端同除以活塞移动的时间t t，得，得 的物理意义是单位时

9、间内，液体流过截面积为的物理意义是单位时间内，液体流过截面积为A A 的体积，称为流量的体积，称为流量q q，即即 因此，得因此，得 q q = =A A1 11 1= = A A2 22 2即即 式中式中11、22小活塞和大活塞的运动速度。小活塞和大活塞的运动速度。使负载使负载W W上升所需的功率为上升所需的功率为: :由此可见，压力由此可见，压力p p 和流量和流量q q 是流体传动中最基本、最重要的两个参数，是流体传动中最基本、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，可称为液它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为功率，可称为液压功率。压功率。第1部分

10、液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社由于计算时功率由于计算时功率P P 常用的单位为常用的单位为kWkW，而压力，而压力p p 常用的单位为常用的单位为MPaMPa，流量流量q q 常用的单位为常用的单位为L/minL/min，所以还必须进行单位换算。经换算可，所以还必须进行单位换算。经换算可得得 液体的压力是指液体在单位面积上所受的作用力，确切地说应液体的压力是指液体在单位面积上所受的作用力，确切地说应该是压力强度该是压力强度( (或压强或压强) )，工程上习惯叫压力，单位为，工程上习惯叫压力，单位为Pa(N/m2)Pa(N/m2)。从以上分析可知，液压传动是以流体的压力能来传递动力的。

11、从以上分析可知，液压传动是以流体的压力能来传递动力的。第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社 在图在图1.l1.l所示的液压传动模型中，只有大活塞上有了重物所示的液压传动模型中，只有大活塞上有了重物W W（负（负载），小活塞上才能施加上作用力载），小活塞上才能施加上作用力F F，而有了负载和作用力，才产，而有了负载和作用力，才产生液体压力生液体压力p p。 有了负载，液体才会有压力，并且压力大小决定于负载，而与有了负载，液体才会有压力，并且压力大小决定于负载，而与流入的流体多少无关。这是一个很重要的关系。流入的流体多少无关。这是一个很重要的关系。 同样在图同样在图1.11.1的模型中

12、，当我们调节进入缸体的流量的模型中，当我们调节进入缸体的流量q q，即可调，即可调节活塞的运动速度节活塞的运动速度，这就是液压传动能实现无级调速的基本原理。，这就是液压传动能实现无级调速的基本原理。 即活塞的运动速度（马达的转速）取决于进入液压缸（马达）即活塞的运动速度（马达的转速）取决于进入液压缸（马达）的流量，而与流体压力大小无关。的流量，而与流体压力大小无关。 第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社当小液压缸活塞当小液压缸活塞上行上行时，缸中产生一定的时，缸中产生一定的真空度，使得单向阀真空度，使得单向阀2 2打开、单向阀打开、单向阀1 1关闭，关闭，液压油从油箱中被吸液压油从

13、油箱中被吸入小液压缸内；入小液压缸内；当小液压缸活塞当小液压缸活塞下行下行时，缸内油压增大，时，缸内油压增大，单向阀单向阀2 2关闭，单向关闭，单向阀阀1 1打开，液压油从打开，液压油从小液压缸中被压向大小液压缸中被压向大液压缸内，大液压缸液压缸内，大液压缸活塞上移，重物被提活塞上移，重物被提升。升。在重物提升过程中，截止阀是始终关闭的；若让重物下降，只在重物提升过程中，截止阀是始终关闭的；若让重物下降，只需要打开截止阀即可。需要打开截止阀即可。注意注意 第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社当小液压缸活塞当小液压缸活塞上行上行时，缸中产生一定的时，缸中产生一定的真空度，使得单向阀真

14、空度，使得单向阀2 2打开、单向阀打开、单向阀1 1关闭，关闭，液压油从油箱中被吸液压油从油箱中被吸入小液压缸内；入小液压缸内；当小液压缸活塞当小液压缸活塞下行下行时，缸内油压增大，时，缸内油压增大，单向阀单向阀2 2关闭，单向关闭，单向阀阀1 1打开，液压油从打开，液压油从小液压缸中被压向大小液压缸中被压向大液压缸内，大液压缸液压缸内，大液压缸活塞上移，重物被提活塞上移，重物被提升。升。小液压缸的作用是将手动的机械能转换为油液的压力能；小液压缸的作用是将手动的机械能转换为油液的压力能；大液压缸则将油液的压力能转换为顶起重物的机械能。大液压缸则将油液的压力能转换为顶起重物的机械能。第1部分液压

15、传动基础电子工业出版社电子工业出版社齿轮泵齿轮泵柱塞泵柱塞泵液压缸液压缸液压马达液压马达动力元件动力元件：作用可将机械能转化成液压能，是一个能量转化装置。：作用可将机械能转化成液压能，是一个能量转化装置。如齿轮泵、柱塞泵。如齿轮泵、柱塞泵。执行元件执行元件：作用是将液压能重新转化成机械能，克服负载，带动机：作用是将液压能重新转化成机械能，克服负载，带动机器完成所需的运动。如液压缸、液压马达。器完成所需的运动。如液压缸、液压马达。第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社换向阀换向阀溢流阀溢流阀辅助元件辅助元件：作用是保证系统正常工作所需要的辅助装置。如滤油器、：作用是保证系统正常工作所需

16、要的辅助装置。如滤油器、油管等。油管等。控制元件控制元件：作用是控制系统所需要的压力、方向和流量，以满足机：作用是控制系统所需要的压力、方向和流量，以满足机械的工作要求。如换向阀和溢流阀等。械的工作要求。如换向阀和溢流阀等。滤油器滤油器油管油管传动介质传动介质：作用是传动、润滑、冷却、去污和防锈。：作用是传动、润滑、冷却、去污和防锈。液压油液压油第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社图形符号可以使液压系图形符号可以使液压系统图简单明了，便于绘统图简单明了，便于绘制。制。用各元件的结构图来表达的整个液用各元件的结构图来表达的整个液压系统，绘制复杂，难以看清原理。压系统，绘制复杂，难以看

17、清原理。图图1.41.4用图用图形符形符号表号表示的示的磨床磨床工作工作台液台液压系压系统图统图图图1.3 1.3 磨床磨床工作工作台液台液压传压传动系动系统图统图第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社1 1、液压传动的主要优点、液压传动的主要优点(1) (1) 在同等功率情况下，液压执行元件体积小、重量轻、结构紧凑。例如同在同等功率情况下，液压执行元件体积小、重量轻、结构紧凑。例如同功率液压马达的重量约只有电动机的功率液压马达的重量约只有电动机的1/61/6左右；左右；(2) (2) 液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置；液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置

18、；(3) (3) 液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向；实现快速启动、制动和频繁的换向；(4) (4) 操纵控制方便，可实现大范围的无级调速操纵控制方便，可实现大范围的无级调速( (调速范围达调速范围达2000:1)2000:1)，它还可，它还可以在运行的过程中进行调速；以在运行的过程中进行调速；(5) (5) 一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；(6) (6) 容易实现直线运动；容易实现直线运

19、动；(7) (7) 既易实现机器的自动化，又易于实现过载保护，当采用电液联合控制甚既易实现机器的自动化，又易于实现过载保护，当采用电液联合控制甚至计算机控制后，可实现大负载、高精度、远程自动控制；至计算机控制后，可实现大负载、高精度、远程自动控制；(8) (8) 液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。第1部分液压传动基础电子工业出版社电子工业出版社2 2、液压传动系统的主要缺点、液压传动系统的主要缺点(1) (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造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造成的。成的。(2) (2) 工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。作。(3) (3) 由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地