old液压传动概述

1、1液压与液力传动Hydrostatic and Hydrodynamic Transmission主讲教师：吴海燕2考试说明n本课程期末考试采用闭卷考试形式，总本课程期末考试采用闭卷考试形式，总分数分数100分（含平时成绩分（含平时成绩30分）分） n平时成绩评定方法平时成绩评定方法 ： 出勤情况出勤情况(3次点名不到取消考试资格）次点名不到取消考试资格） 练习题完成情况练习题完成情况(50%没交取消考试资格）没交取消考试资格） 课堂表现课堂表现 实验实验3液压与液力传动（48学时）液压传动（34学时）液力传动（6学时）实验（8学时）4传动：传递运动和动力的方式传动：传递运动和动力的方式n机械

2、传动机械传动 （齿轮，轴，曲轴等）（齿轮，轴，曲轴等）n电力传动电力传动 （感应电动机，直线电动机等）（感应电动机，直线电动机等）n液体传动液体传动 （液压和液力传动）（液压和液力传动）n气体传动气体传动 （气压传动）（气压传动）n复合传动复合传动 （上述传动方式的组合）（上述传动方式的组合）常见传动方式常见传动方式5液体传动液体传动n定义：用定义：用液体液体作为工作介质来进行能量作为工作介质来进行能量传递的传递的传动方式传动方式。n分类：分类：n液压传动：利用液体的液压传动：利用液体的压力能压力能来传递能量，来传递能量，原理为原理为帕斯卡原理帕斯卡原理n液力传动：利用液体的液力传动：利用液体

3、的动能动能来传递能量，原来传递能量，原理为理为动量矩定理动量矩定理6第一部分第一部分 液压传动液压传动7液液压压传传动动第一章 概述 第二章 液压流体力学基础第三章 液压动力元件-液压泵第四章 液压执行元件-液压马达、液压缸 第五章 液压控制元件-液压阀 第六章 液压系统的辅助元件 第七章 液压系统的基本回路 第八章 车辆液压传动系统 第九章 液压系统的设计计算8第第1章章 概述概述9 1.1 液压传动的工作原理及工作特性液压传动的工作原理及工作特性F千斤顶千斤顶:2211AWpAFp=一一 液压传动的工作原理液压传动的工作原理动画演示210n1 .力的传递力的传递 从液压千斤顶的工作原理可知

4、，两个液压从液压千斤顶的工作原理可知，两个液压缸中的压力变化应该是相等的，从而缸中的压力变化应该是相等的，从而p1=F1/A1， p2=F2/A2p1=p2=pF1=p1A1=p2A1=pA1 从上式可知，在从上式可知，在A1和和A2一定时，负载一定时，负载F2越越大，工作压力大，工作压力p也越高，所需也越高，所需F1也越大；也越大；当当F2=0时，时，F1=0，即工作压力，即工作压力p=0，这，这说明工作压力与外负载密切相关。说明工作压力与外负载密切相关。液压传动工作特性一液压传动工作特性一：系统的工作压力取决于负载，而与流入的液体多少无关。系统的工作压力取决于负载，而与流入的液体多少无关。

5、11n 2. 运动的传递运动的传递 设液体不可压缩，没有泄露，缸体和管路无变设液体不可压缩，没有泄露，缸体和管路无变形，则流出小液压缸的体积等于进入大液压缸形，则流出小液压缸的体积等于进入大液压缸的体积，即的体积，即 h1A1=h2A1 上式两边除以运动时间上式两边除以运动时间t，h1A1=h2A1/t v1A1=v2A2 q1=q2=q 调节进入大液压缸流量调节进入大液压缸流量q2就可调节大活塞的运就可调节大活塞的运动速度动速度v2.液压传动工作特性二液压传动工作特性二：执行元件的运动速度由输入流量的大小决定，与外负载执行元件的运动速度由输入流量的大小决定，与外负载大小无关大小无关 12n3

6、. 功率关系功率关系 不计损失不计损失,大小液压缸的功率为：大小液压缸的功率为： P=F1v1=F2v2 =p1A1v1=p2A2v2即即 p1q1=p2q2=pq 上式说明压力与流量的乘积就是液压功率。上式说明压力与流量的乘积就是液压功率。压力压力p和流量和流量q是液压传动中最基本、最重要是液压传动中最基本、最重要的两个参数的两个参数。13n液压传动是以液压传动是以液体为工作介质，基于帕斯液体为工作介质，基于帕斯卡原理卡原理，利用液体的，利用液体的压力能压力能传递传递动力动力的一的一种传动形式。种传动形式。机械能机械能 机械能机械能 压力能压力能 二二 液压传动的概念液压传动的概念n液压传动

7、是一个不同能量形式之间的转换过程液压传动是一个不同能量形式之间的转换过程 14三三 液压传动的工作特性液压传动的工作特性1.压力决定与负载压力决定与负载2.速度决定于流量速度决定于流量151.2 液压传动系统的组成液压传动系统的组成以机床工作台液压传动系统为例以机床工作台液压传动系统为例图图1-2 机床工作台液压传动系统机床工作台液压传动系统工作原理图工作原理图动画演示16n一一 工作过程工作过程n1.压力油的提供压力油的提供 由液压泵经过滤器对整个系统供油。由液压泵经过滤器对整个系统供油。n2.工作台运动方向的控制工作台运动方向的控制 由换向阀控制由换向阀控制n3.最大推力控制最大推力控制

8、由溢流阀控制系统最大工作压力，从而控制由溢流阀控制系统最大工作压力，从而控制液压缸最大推力。液压缸最大推力。n4. 速度控制速度控制 由节流阀控制由节流阀控制17n1、动力元件动力元件： 它是把机械能转换成液压能，供给液压系统压力油的它是把机械能转换成液压能，供给液压系统压力油的装置。最常见的形式是液压泵。也称动力装置、能源装置。最常见的形式是液压泵。也称动力装置、能源装置、动力部分或能源部分。装置、动力部分或能源部分。二二 液压传动系统的组成液压传动系统的组成从机床工作台工作过程可以看出，一个完整的液压系统从机床工作台工作过程可以看出，一个完整的液压系统应由以下五个部分组成：应由以下五个部分

9、组成：18n2、 执行元件执行元件： 它是把液压能转换成机械能以驱动工作机构的装置。它是把液压能转换成机械能以驱动工作机构的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达。压马达。 也称执行装置或执行部分。也称执行装置或执行部分。二二 液压传动系统的组成液压传动系统的组成19n3、 控制调节元件控制调节元件： 它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀和手动开调节的装置。如溢流阀、节流阀、换向阀和手动开关等。也称控制装置或控制部分。关等。也称控制装置或控制部分

10、。二二 液压传动系统的组成液压传动系统的组成204、 辅助元件辅助元件： 上述三部分之外的其他装置，例如密封件、油上述三部分之外的其他装置，例如密封件、油箱，滤油器、油管等。它们对保证系统正常工箱，滤油器、油管等。它们对保证系统正常工作是必不可少的。也称辅助装置或辅助部分。作是必不可少的。也称辅助装置或辅助部分。二二 液压传动系统的组成液压传动系统的组成212223245、 工作介质工作介质： 传递能量的流体，即液压油等。传递能量的流体，即液压油等。 二二 液压传动系统的组成液压传动系统的组成25（1）能源元件能量转换，提供压力油，如：）能源元件能量转换，提供压力油，如：液压泵液压泵（2）执行

11、元件能量转换，带动机构做功，如：）执行元件能量转换，带动机构做功，如：液压马达、液压缸液压马达、液压缸（3）控制调节元件控制压力、方向、流量，）控制调节元件控制压力、方向、流量，如：换向阀、溢流阀如：换向阀、溢流阀（4）辅助元件各种液压附件，如：油管）辅助元件各种液压附件，如：油管（5）工作介质液压油、液压液）工作介质液压油、液压液二二 液压传动系统的组成液压传动系统的组成26三三 液压传动系统的表示方法液压传动系统的表示方法图示的液压系统是一种半结图示的液压系统是一种半结构式的工作原理图。它有直构式的工作原理图。它有直观性强、容易理解的优点，观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，根当

12、液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便，但据原理图检查十分方便，但图形比较复杂，绘制比较麻图形比较复杂，绘制比较麻烦。我国已经制定了一种用烦。我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管原理图中的各元件和连接管路的国家标准，即路的国家标准，即“液压系液压系统图图形符号统图图形符号(GB/T 786.1-1993)”。27三三 液压传动系统的表示方法液压传动系统的表示方法28五五 液压传动系统图的图形符号液压传动系统图的图形符号液压系统图图形符号(GB/T786.1-1993) 图1-2自卸车车厢举倾机构工作原理图1油箱 2滤油器 3限压阀 4

13、换向阀芯 5换向阀6液压缸 7单向阀 8液压泵 a，b油道1油箱 2液压泵 3单向阀 4换向阀 5限压阀6滤油器 7液压缸29三三 液压传动系统图的图形符号液压传动系统图的图形符号机床工作台液压系统工作原理图机床工作台液压系统工作原理图1工作台工作台2液压缸液压缸3活塞活塞4换向手柄换向手柄5换向阀换向阀6，8，16回油管回油管7节流阀节流阀9开停手柄开停手柄10开停阀开停阀11压力管压力管12压力支管压力支管13溢流阀溢流阀14钢球钢球15弹簧弹簧17液压泵液压泵18滤油器滤油器19油箱油箱机床工作台液压系统的图形符号图机床工作台液压系统的图形符号图1工作台工作台2液压缸液压缸3油塞油塞4换

14、向阀换向阀5节流阀节流阀6开停阀开停阀7溢流阀溢流阀8液压泵液压泵9滤油器滤油器10油箱油箱液压系统图图形符号(GB/T786.1-1993) 30 1.3 液压传动的优缺点液压传动的优缺点n一、优点一、优点 (1)(1)功率密度大。功率密度大。在同等输出功率下，液压传动装置的体积小、在同等输出功率下，液压传动装置的体积小、 重量轻、运动惯量小、动态性能好。重量轻、运动惯量小、动态性能好。(2)(2)可以在运行过程中实现大范围的无级调速，调速范围可达可以在运行过程中实现大范围的无级调速，调速范围可达20002000：1 1。易实现直线运动，传递运动平稳，易实现快速。易实现直线运动，传递运动平稳

15、，易实现快速启动、制动和频繁换向。启动、制动和频繁换向。(3)(3)传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。(4)(4)空间布置灵活。空间布置灵活。(5)(5)很容易实现过载保护。同时能自行润滑，使用寿命长。操很容易实现过载保护。同时能自行润滑，使用寿命长。操作省力、控制方便，作省力、控制方便，(6)(6)易实现自动控制、中远程控制。易实现自动控制、中远程控制。(7)液压元件都是标准化、系列化的产品，便于设计、制造和液压元件都是标准化、系列化的产品，便于设计、制造和推广应用。推广应用。31二、缺点二、缺点:1.传动比不准确传动比不准确-液压油的可压缩性和

16、泄漏等液压油的可压缩性和泄漏等.2.效率低效率低-机械摩擦机械摩擦,液体摩擦液体摩擦,泄漏损失泄漏损失.3.受环境影响大受环境影响大-油温的变化油温的变化.4.为减少泄漏为减少泄漏,零件制造精度高零件制造精度高,成本高成本高.5.要求有单独的能源要求有单独的能源.6.发生故障后发生故障后,不易检查和排除不易检查和排除.32 1.4、液压传动的发展概况及应用、液压传动的发展概况及应用布莱士布莱士-帕斯卡帕斯卡1623-1662丹尼尔丹尼尔-伯努利伯努利1700-1782一 、液压传动发展概况、液压传动发展概况33 一 、液压传动发展概况、液压传动发展概况1717世纪中叶（世纪中叶（1650165

17、0），法国人帕斯卡提出静压传递原理），法国人帕斯卡提出静压传递原理1818世纪末，英国人约瑟夫世纪末，英国人约瑟夫. .布拉默制成世界第一台水压机布拉默制成世界第一台水压机19051905年，美国人詹尼（年，美国人詹尼（JanneyJanney）设计了第一台轴向柱塞泵，）设计了第一台轴向柱塞泵，并于并于19061906年用于战舰炮塔的控制系统年用于战舰炮塔的控制系统1919世纪广泛应用于军事领域（雷达、飞机、舰船、装甲车世纪广泛应用于军事领域（雷达、飞机、舰船、装甲车辆辆）第二次世界大战期间，液压传动技术得到了迅速发展，并在第二次世界大战期间，液压传动技术得到了迅速发展，并在战后转为民用战后转

18、为民用当代液压技术，一方面向高速、高压、大功率方面发展，另当代液压技术，一方面向高速、高压、大功率方面发展，另一方面，与微电子、计算机技术结合，应用与控制领域一方面，与微电子、计算机技术结合，应用与控制领域341 1、德国、德国RexrothRexroth（力士乐）（力士乐）2 2、德国、德国LindeLinde公司公司3 3、德国、德国HaweHawe公司公司4 4、美国、美国ParkerParker公司公司5 5、美国、美国Sauer Sauer DanfossDanfoss公司公司6 6、美国、美国DenisonDenison公司公司7 7、美国美国MoogMoog公司公司8 8、美国、

19、美国EatonEaton公司公司9 9、法国、法国PoclainPoclain公司公司1010、意大利、意大利AtosAtos公司公司1111、瑞士、瑞士BucherBucher公司公司1212、日本、日本KawasakiKawasaki公司公司一 、液压传动发展概况、液压传动发展概况1 1、北京华德液压件厂、北京华德液压件厂2 2、贵州力源液压股份有、贵州力源液压股份有限公司限公司3 3、上海液压泵厂、上海液压泵厂4 4、宁波广天赛克思液压、宁波广天赛克思液压有限公司有限公司5 5、杭州精工液压、杭州精工液压6 6、深圳汉力士液压机电、深圳汉力士液压机电有限公司有限公司7 7、中船重工重庆液

20、压机、中船重工重庆液压机电有限公司电有限公司8 8、榆次液压集团有限公、榆次液压集团有限公司司 35行业名称行业名称应用场所举例应用场所举例工程机械挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等矿山机械凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机等农业机械联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等智能机械折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶

21、舱、机器人等二、液压技术的应用、液压技术的应用36二、液压技术的应用、液压技术的应用3738394041 1.5、液压传动的工作介质、液压传动的工作介质一 、工作介质的分类、工作介质的分类分分石油型液压油石油型液压油（简称液压油）、（简称液压油）、乳化型液压液乳化型液压液（简称（简称液压液）和液压液）和合成型液压液合成型液压液三类。三类。90液压设备采用液压液压设备采用液压油，故主要介绍液压油。油，故主要介绍液压油。42一 、工作介质的分类、工作介质的分类分类名称代号石油型普通液压油L-HL抗磨液压油L-HM低温液压油L-HV高粘度指数液压油L-HR液压导轨油L-HG乳化型水包油液压液L-HF

22、AE油包水液压液L-HFB合成型氯化烃无水合成液L-HFDS磷酸酯无水合成液L-HFDR43二、液压油的物理性质二、液压油的物理性质n1、密度密度n单位体积液体的质量是密度。单位体积液体的质量是密度。n单位单位kg/m3。n我国采用我国采用20时液压油的密度时液压油的密度20作为标作为标准密度。准密度。 20时，常用液压油的密度为时，常用液压油的密度为850900 kg/m344n2、粘度粘度n液体在外力作用下流动或有流动趋势时，分子液体在外力作用下流动或有流动趋势时，分子间的内聚力会阻碍分子间的相对运动而产生的间的内聚力会阻碍分子间的相对运动而产生的一种内摩擦力，液压油的这种性质成为一种内摩

23、擦力，液压油的这种性质成为粘性粘性。n常用的粘度表示方法有：常用的粘度表示方法有：动力粘度动力粘度、运动粘度运动粘度和和相对粘度相对粘度。二、液压油的物理性质二、液压油的物理性质45n（1）动力粘度）动力粘度 动画演示动画演示 根据根据牛顿内摩擦定理牛顿内摩擦定理，流体层间的内摩擦力与流体层，流体层间的内摩擦力与流体层的接触面积的接触面积A及流体层的速度梯度成正比，即及流体层的速度梯度成正比，即 式中：式中： 为衡量流体粘性的比例系数，称为绝对粘度为衡量流体粘性的比例系数，称为绝对粘度或或动力粘度动力粘度；单位单位PasPas 。 表示流体层间速度差异的程度，称为表示流体层间速度差异的程度，称

24、为速度梯度速度梯度。 fduFAdy=dudy46n（2）运动粘度）运动粘度 ： 单位单位m2/s，工程常用，工程常用mm2/s，称，称cSt（厘斯）（厘斯） 1 m2/s = 106 cSt。在我国，运动粘度是划分液压油牌号在我国，运动粘度是划分液压油牌号的依据。的依据。 国家标准国家标准GB/T 3141-1994GB/T 3141-1994中规定，液压油的牌号就是用它中规定，液压油的牌号就是用它在温度为在温度为4040时的运动粘度平均值时的运动粘度平均值( (单位单位mmmm2 2/s)/s)来表示的。来表示的。例如例如YA-N32YA-N32号液压油，就是指这种油在号液压油，就是指这种

25、油在4040时的运动粘度时的运动粘度平均值是平均值是32 mm32 mm2 2/s/s。=47n （3）相对粘度，又称条件粘度）相对粘度，又称条件粘度。n相对粘度是以相对于蒸馏水的粘性的大小来表示该液体的相对粘度是以相对于蒸馏水的粘性的大小来表示该液体的粘性的。各国采用的相对粘度单位有所不同。有的用粘性的。各国采用的相对粘度单位有所不同。有的用赛氏赛氏粘度（粘度（SSUSSU，美国），美国），有的用，有的用雷氏粘度雷氏粘度(R(R，英国，英国) )，我国采，我国采用用恩氏粘度恩氏粘度( (E E，中国，德国，中国，德国) )。n恩氏粘度的测定方法如下：在某特定温度恩氏粘度的测定方法如下：在某特

26、定温度tt下，测定下，测定200cm200cm3 3被测液体在自重作用下流过直径被测液体在自重作用下流过直径2.8mm2.8mm小孔所需的时小孔所需的时间间t t1 1，然后测出同体积的蒸馏水在，然后测出同体积的蒸馏水在2020时流过同一小孔所需时流过同一小孔所需时间时间t t2 2(t(t2 2=50=5052s)52s)，t t1 1与与t t2 2的比值即被测液体温度的比值即被测液体温度tt时的时的恩氏粘度用符号恩氏粘度用符号 表示。表示。 = t t1 1/t/t2 2oEtoEt48 一般以被测液体一般以被测液体20，40及及100作为测定其恩氏粘作为测定其恩氏粘度的标准温度，由此而

27、得到的恩氏粘度分别用度的标准温度，由此而得到的恩氏粘度分别用 ， 和和 来表示。来表示。恩氏粘度与运动粘度的换算关系恩氏粘度与运动粘度的换算关系626.317.31 E10 msE=oE20oE40oE100（3）相对粘度）相对粘度49 （4）温度对粘度的影响）温度对粘度的影响 液体粘度受温度的影响很大，它随液体粘度受温度的影响很大，它随温度的升高而显著温度的升高而显著减小减小。粘度的变化直接影响系统性能，造成泄漏增加，故。粘度的变化直接影响系统性能，造成泄漏增加，故希望粘度受温度的影响越小越好。液压油液的粘度随温度希望粘度受温度的影响越小越好。液压油液的粘度随温度变化的性质为变化的性质为粘温

28、特性粘温特性。n（粘度指数（粘度指数VI表示液体的粘度随温度变化的程度与标准液表示液体的粘度随温度变化的程度与标准液的粘度变化程度之比。的粘度变化程度之比。粘度指数高，粘温曲线平缓，表示粘度指数高，粘温曲线平缓，表示粘度随温度变化小，粘温特性好粘度随温度变化小，粘温特性好。通常精制液压油，粘度。通常精制液压油，粘度指数大于指数大于100。）。）n各种液压油的粘温特性可参考教材各种液压油的粘温特性可参考教材p11 图图1-5。n一般液压系统要求工作介质的粘度指数应在一般液压系统要求工作介质的粘度指数应在90以上。以上。50 （5）压力对粘度的影响）压力对粘度的影响 压力对油液的粘度影响较小。压力

29、对油液的粘度影响较小。压力升压力升高，粘度变大高，粘度变大。油液粘度随压力的变化关。油液粘度随压力的变化关系叫油液的粘压特性。系叫油液的粘压特性。 一般系统压力不高或变化不大时，压力一般系统压力不高或变化不大时，压力对粘度的影响可以忽略。而压力较高或变对粘度的影响可以忽略。而压力较高或变化大时，则要考虑压力对粘度的影响。化大时，则要考虑压力对粘度的影响。513、可压缩性可压缩性： 当液体受压力作用而体积减小密度增大的特性称为液当液体受压力作用而体积减小密度增大的特性称为液体的可压缩性。液体压缩性的大小可用体积压缩率体的可压缩性。液体压缩性的大小可用体积压缩率来表示。来表示。 体积压缩率体积压缩

30、率 ，定义为增加单位压力时体积，定义为增加单位压力时体积的相对缩小量。单位的相对缩小量。单位1/Pa。 的倒数为液体的体积弹性模量用的倒数为液体的体积弹性模量用K表示，单位表示，单位Pa。K值表示液体抵抗压缩能力的大小。值表示液体抵抗压缩能力的大小。液压油的可压缩性液压油的可压缩性是钢的是钢的100-150100-150倍。倍。1Vp V= 524、其他特性、其他特性 液压油液还有其他的一些物理化学性液压油液还有其他的一些物理化学性质，如抗燃性、抗氧化性、抗凝性、抗质，如抗燃性、抗氧化性、抗凝性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、导热性和稳定性、对材料的不侵

31、蚀等，导热性和稳定性、对材料的不侵蚀等，这些性质影响液压系统的性能。具体查这些性质影响液压系统的性能。具体查阅相关资料。阅相关资料。53n 三、液压系统对液压油液的要求三、液压系统对液压油液的要求n对液压油液的要求：对液压油液的要求： 合适的粘度，较好的粘温特性，即粘度随温度变化小。合适的粘度，较好的粘温特性，即粘度随温度变化小。 润滑性好。润滑性好。 化学稳定性好，油液不易氧化和变质。化学稳定性好，油液不易氧化和变质。 成分纯净，杂质少。成分纯净，杂质少。 抗泡沫性好，抗乳化性好，对金属和密封件相容性好。抗泡沫性好，抗乳化性好，对金属和密封件相容性好。 流动点和凝固点低，闪点和燃点高。流动点和凝固点低，闪点和燃点高。 体积膨胀系数低，比热容和传热系数高。体积膨胀系数低，比热容和传热系数高。 对人体无害，成本低。对人体无害，成本低。 闪点又叫闪燃点，是指可燃性液体表面上的蒸汽和空气的混合物与闪点又叫闪燃点，是指可燃性液体