液压传动基础知识01

1、教材教材主编主编邹建华邹建华 吴定智吴定智 许小明许小明课件课件制作制作邹邹 建建 华华传动传动传递运动和动力的方式传递运动和动力的方式常见传动类型常见传动类型液压传动液压传动液力传动液力传动气体传动气体传动 液体传动液体传动复合传动复合传动机械传动机械传动电力电力传动传动流体传动流体传动传动传动机械传动机械传动 机械传动是由齿轮、轴、丝杠螺母、机械传动是由齿轮、轴、丝杠螺母、曲柄连杆、带等传动件组成的传动。曲柄连杆、带等传动件组成的传动。电力传动电力传动 电力传动是利用电能来进行能量传递电力传动是利用电能来进行能量传递的工作方式。的工作方式。气体传动气体传动 气体传动主要是气压传动。气压传气

2、体传动主要是气压传动。气压传动利用气体压力能传递能量。动利用气体压力能传递能量。液压传动液压传动液压传动利用液体的压力能传递能量。液压传动利用液体的压力能传递能量。液力传动液力传动液力传动利用液体的动能传递能量。液力传动利用液体的动能传递能量。复合传动复合传动第一章第一章 液压传动基础知识液压传动基础知识l液压传动装置的工作原理及组成液压传动装置的工作原理及组成l液压油液压油l液体静力学液体静力学l液体动力学液体动力学l液体流动时的压力损失液体流动时的压力损失l液体流经小孔及隙缝的流量液体流经小孔及隙缝的流量l液压冲击及气穴现象液压冲击及气穴现象1.1.1 1.1.1 液压传动装置的工作原理液

3、压传动装置的工作原理1.1.2 1.1.2 液压传动系统的组成液压传动系统的组成1.1.3 1.1.3 液压传动装置的图形符号液压传动装置的图形符号1.1.4 1.1.4 液压传动的特点液压传动的特点1.1 1.1 液压传动装置的工作原理及组成液压传动装置的工作原理及组成1.1.1 1.1.1 液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理1.1.1 1.1.1 液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理1.1.1 1.1.1 液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理1 1杠杆手柄杠杆手柄 2 2小油缸小油缸 3 3小柱塞小柱塞 4 4、7 7单向阀单向阀 5 5、6 6、1010管道管道

4、8 8大柱塞大柱塞 9 9大油缸大油缸 1111截止阀截止阀 1212油箱油箱1234567891011121.1.1 1.1.1 液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W1 1、力比例关系、力比例关系 由式可知，在液压传动中，力不但可以传递，而且通过作由式可知，在液压传动中，力不但可以传递，而且通过作用面积（用面积（A2 2A1 1）的不同，力可以放大或缩小）的不同，力可以放大或缩小. . 1.1.1 1.1.1 液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W1 1、力比例关系、力比例关系 由式可知，在液压传动中，工作压力只取由式

5、可知，在液压传动中，工作压力只取决于负载决于负载, ,而与流入的流体多少无关而与流入的流体多少无关. .1.1.1 1.1.1 液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W2 2、运动关系、运动关系 由式可知，在液压传动中，速度不但可以传递，而且通过由式可知，在液压传动中，速度不但可以传递，而且通过作用面积（作用面积（A2 2A1 1）的不同，速度可以放大或缩小）的不同，速度可以放大或缩小. . 被小柱塞压出的油液的体积必然等于大柱塞向上升起后大油缸中油液增加的体积。 1.1.1 1.1.1 液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1

6、W2 2、运动关系、运动关系 由式可知，在液压传动中，活塞的运动速由式可知，在液压传动中，活塞的运动速度只取决于进入油缸的流量度只取决于进入油缸的流量, ,而与流体的压力而与流体的压力无关无关. .1.1.1 1.1.1 液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W3 3、功率关系、功率关系 由式可知，在液压传动中的功率可以用压由式可知，在液压传动中的功率可以用压力力p和流量和流量q的乘积来表示，压力的乘积来表示，压力p和流量和流量q是液是液压传动中最基本、最重要的两个参数。压传动中最基本、最重要的两个参数。1.1.2 1.1.2 液压传动系统的组成液压传动系统的

7、组成 我们以机床工作台的液我们以机床工作台的液压系统为例来介绍液压系统压系统为例来介绍液压系统的组成。的组成。 活塞左移活塞左移 液压泵由电动液压泵由电动机驱动旋转，从油机驱动旋转，从油箱中吸油。油液经箱中吸油。油液经液压泵输出，进入液压泵输出，进入压力管后，通过开压力管后，通过开停（换向）阀、节停（换向）阀、节流阀、换向阀进入流阀、换向阀进入液压缸的右腔，推液压缸的右腔，推动活塞向左运动。动活塞向左运动。 1.1.2 1.1.2 液压传动系统的组成液压传动系统的组成 活塞右移活塞右移 液压泵由电动液压泵由电动机驱动旋转，从油机驱动旋转，从油箱中吸油。油液经箱中吸油。油液经液压泵输出，进入液压

8、泵输出，进入压力管后，通过开压力管后，通过开停（换向）阀、节停（换向）阀、节流阀、换向阀进入流阀、换向阀进入液压缸的左腔，推液压缸的左腔，推动活塞向右运动。动活塞向右运动。 1.1.2 1.1.2 液压传动系统的组成液压传动系统的组成1.1.2 1.1.2 液压传动系统的组成液压传动系统的组成 溢流阀溢流溢流阀溢流把开停阀手柄转换把开停阀手柄转换到中间竖直位置，到中间竖直位置，泵出口压力管中的泵出口压力管中的油液将经溢流阀和油液将经溢流阀和回油管排回油箱，回油管排回油箱，不输出到液压缸中不输出到液压缸中去，此时系统保持去，此时系统保持溢流阀的调定压力。溢流阀的调定压力。 1.1.2 1.1.2

9、 液压传动系统的组成液压传动系统的组成泵卸荷泵卸荷将开停手柄转换到右将开停手柄转换到右侧位置，压力管中的侧位置，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此时液压泵输出的油液在无阻力下直接流液在无阻力下直接流回油箱，使液压系统回油箱，使液压系统卸荷。卸荷。 1.1.2 1.1.2 液压传动系统的组成液压传动系统的组成名 称作 用另 件动力元件机械能转化成液压能泵泵执行元件液压能转化成机械能缸、马达缸、马达控制元件控制油液的流动方向、调节压力和流量各种阀各种阀辅助元件辅助作用滤油器、油箱、滤

10、油器、油箱、密封件、管件等密封件、管件等工作介质传递运动与动力、润滑、密封、冷却液压油液压油用国家标准图形符号绘制用国家标准图形符号绘制 液压传动系统回路图液压传动系统回路图半结构式液压传动系统回路图半结构式液压传动系统回路图1.1.3 1.1.3 液压传动装置的图形符号液压传动装置的图形符号1.流量和压力具有良好的可流量和压力具有良好的可控性，可实现较宽的调速控性，可实现较宽的调速范围，能较方便地实现无范围，能较方便地实现无级调速；级调速；2.易于实现过载保护；易于实现过载保护；3.具有防锈和自润滑能力，具有防锈和自润滑能力，使用寿命长；使用寿命长；4.在输出同等功率条件下，在输出同等功率条

11、件下，液压传动体积小，重量轻，液压传动体积小，重量轻，即动力密度大；即动力密度大；5.便于布局，适宜中距离传便于布局，适宜中距离传输和分配动力；输和分配动力；6.易于实现系列化、标准化、易于实现系列化、标准化、通用化及自动化等。通用化及自动化等。1.由于泄漏和管道的弹性变由于泄漏和管道的弹性变形等原因，液压传动不宜形等原因，液压传动不宜用于传动比要求严格的场用于传动比要求严格的场合；合；2.液压传动如密封不严或零液压传动如密封不严或零件磨损后产生渗漏，影响件磨损后产生渗漏，影响工作机构运动的平稳性和工作机构运动的平稳性和系统效率，而且污染境；系统效率，而且污染境；3.液压系统混入空气后，会液压

12、系统混入空气后，会产生爬行和噪声等；产生爬行和噪声等；4.液压传动的能量损失较大，液压传动的能量损失较大，系统效率较低；系统效率较低；5.故障不易查找等。故障不易查找等。1.1.4 1.1.4 液压传动的特点液压传动的特点挖掘机液液 压压 传传 动动 应应 用用 举举 例例翻斗车液液 压压 传传 动动 应应 用用 举举 例例大坝液液 压压 传传 动动 应应 用用 举举 例例汽车汽车液液 压压 传传 动动 应应 用用 举举 例例发展趋势 向高压、高速、高效率的流量、大功向高压、高速、高效率的流量、大功率、微型化、低噪声、低能耗、经久耐用、率、微型化、低噪声、低能耗、经久耐用、高度集成化方向发展，

13、向用计算机控制的高度集成化方向发展，向用计算机控制的机电液一体化方向发展。机电液一体化方向发展。液液 压压 传传 动动 应应 用用 举举 例例1.2.1 1.2.1 液压油的物理特性液压油的物理特性1.2.2 1.2.2 液压系统对液压油的液压系统对液压油的基本要求及选用基本要求及选用1.2 1.2 液压油液压油1.1.密度密度1.1.密度密度单位体积液体的质量单位体积液体的质量液压油一般取液压油一般取=900kg/m 31.2.1 1.2.1 液压油的物理特性液压油的物理特性 2. 2.可压缩性可压缩性液体受压力作用而发生体积缩小性液体受压力作用而发生体积缩小性质质 (1)(1)液体的体积压

14、缩系数液体的体积压缩系数定义定义体积为体积为v v的液体，当压力增大的液体，当压力增大p时，体积减时，体积减小小V, ,则液体在单位压力变化下体积的相对变化量。则液体在单位压力变化下体积的相对变化量。 物理意义：物理意义：单位压力所引起液体体积的变化单位压力所引起液体体积的变化 1.2.1 1.2.1 液压油的物理特性液压油的物理特性(2)(2)液体的体积弹性模量液体的体积弹性模量液体体积压缩系数液体体积压缩系数的倒数的倒数 K=1/=1/k 物理意义：表示单位体积相对变化量所需要物理意义：表示单位体积相对变化量所需要的压力增量，也即液体抵抗压缩能力的大的压力增量，也即液体抵抗压缩能力的大小。

15、小。 一般认为油液不可压缩（因压缩一般认为油液不可压缩（因压缩性很小），若分析动态特性或高压系统，性很小），若分析动态特性或高压系统，则必须考虑。则必须考虑。1.2.1 1.2.1 液压油的物理特性液压油的物理特性3.3.粘性粘性 (1)(1)液体在外力作用下液体在外力作用下流动或有流动趋势流动或有流动趋势时，液时，液体内分子间的内聚力要阻止液体分子间的相对运动，体内分子间的内聚力要阻止液体分子间的相对运动，由此产生一种内摩擦力，这种特性称为粘性。由此产生一种内摩擦力，这种特性称为粘性。 注：静止液体不呈现粘性注：静止液体不呈现粘性 粘性示意图粘性示意图 牛顿液体内摩擦定律：牛顿液体内摩擦定律

16、：液层间的内摩擦力与液层接液层间的内摩擦力与液层接触面积及液层之间的速度成正比。触面积及液层之间的速度成正比。 F = A du/dy1.2.1 1.2.1 液压油的物理特性液压油的物理特性粘性示意图Home（2 2）粘度）粘度粘性大小的衡量粘性大小的衡量(a)(a)动力粘度动力粘度（又称为绝对粘度又称为绝对粘度） =dy/du （N Ns/ms/m2 2） 物理意义：物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，接触液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上内摩擦力。液层间单位面积上内摩擦力。 单位：单位：国际单位（国际单位（SISI制）中为帕制）中为帕秒（秒（Pas） 或牛顿或牛顿秒秒/ /

17、米米2 2（N NS/mS/m2 2）；）； 以前沿用的单位：泊（以前沿用的单位：泊（P P）、厘泊（）、厘泊（CPCP） 换算关系：换算关系： 1Pa1PaS = 10P =10S = 10P =103 3 CP CP1.2.1 1.2.1 液压油的物理特性液压油的物理特性（2 2）粘度）粘度粘性大小的衡量粘性大小的衡量(b)(b)运动粘度运动粘度: :动力粘度与液体密度之比值动力粘度与液体密度之比值 = = / /物理意义：物理意义：无（只是因为无（只是因为/ /在流体力学中经常在流体力学中经常 出现出现 用用代替（代替（/ /）单位：单位： SISI制：制： m m2 2/S/S CGS

18、 CGS制：制： StSt（斯）、（斯）、 cStcSt（厘斯）（厘斯） 换算关系：换算关系：1m1m2 2/S = 10/S = 104 4St =10St =106 6cStcSt液压油牌号标注：液压油牌号标注：LHL2222号液压油，指这种油在号液压油，指这种油在40 时的平均运动粘度为时的平均运动粘度为22cSt22cSt。1.2.1 1.2.1 液压油的物理特性液压油的物理特性（2 2）粘度）粘度粘性大小的衡量粘性大小的衡量(c)(c)相对粘度（条件粘度）相对粘度（条件粘度） 在一定条件下，利用某种规格的粘度计，通在一定条件下，利用某种规格的粘度计，通过测定润滑油穿过规定孔道的时间来

19、进行计量的过测定润滑油穿过规定孔道的时间来进行计量的粘度。粘度。恩氏度恩氏度0 0E E 中国、德国、前苏联等用中国、德国、前苏联等用赛氏秒赛氏秒SSU SSU 美国用美国用雷氏秒雷氏秒R R 英国用英国用巴氏度巴氏度0 0B B 法国用法国用用恩式粘度计测定液压油的恩氏粘度用恩式粘度计测定液压油的恩氏粘度恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系：恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系：=（7.317.310 0E-6.31/E-6.31/0 0E E）1010-6 -6 （m m2 2/s/s）1.2.1 1.2.1 液压油的物理特性液压油的物理特性用恩式粘度计测定液压油的恩氏粘度用恩式粘度计测定液压油的

20、恩氏粘度 把体积为把体积为200mL200mL、温度为、温度为t t的被测液体装入恩的被测液体装入恩氏粘度计的容器内，测出液体经容器底部直径为氏粘度计的容器内，测出液体经容器底部直径为2.8mm2.8mm的小孔流尽所需时间的小孔流尽所需时间t t1 1(s)(s)，并将它和同体积，并将它和同体积的蒸馏水在的蒸馏水在2020时流过同一小孔所需时间时流过同一小孔所需时间t2 2(s) (s) 相比，相比，其比值即是被测液体在温度其比值即是被测液体在温度t t下的恩氏粘度，即下的恩氏粘度，即 Et t= = t2 2/ /t1 1。一般以。一般以2020、4040和和100100作为测定液体作为测定

21、液体恩氏粘度的标准温度，由此而得到的恩氏粘度分别恩氏粘度的标准温度，由此而得到的恩氏粘度分别用用 E2020， E4040和和 E100100来标记。来标记。(4) (4) 温度和压力对粘度的影响温度和压力对粘度的影响(a)(a)粘度和压力的关系粘度和压力的关系 P，F，随随p而而，压力较小时忽略，压力较小时忽略，32Mpa32Mpa以以 上才考虑上才考虑(b)(b)粘度和温度的关系粘度和温度的关系 温度温度，内聚力，内聚力， 粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好随温度的变化较小，即粘温特性较好。1.2.1 1.2.1 液压油的物理特性液压油的物理特性工作介质工作介质传递运动和动力传递运动和动力润滑剂润滑剂润滑运动部件润滑运动部件液压油的液压油的主要任务主要任务对液压油的要求对液压油的要求 （1）合适的粘度和良好的粘温特性；）合适的粘度和良好的粘温特性；（2）良好的润滑性；）良好的润滑性；（3）纯净度好，杂质少；）纯净度好，杂质少；（4）对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性。）对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性。1.2.2 1.