液压-第1章 液压传动概述

第一章液压传动概述第三章液压泵第四章液压执行元件第五章压力控制阀第五章流量控制阀第五章方向控制阀第六章液压辅助元件第七章液压根本回路第八章典型液压系统第九章液压系统的设计计算第十章及以后气压传动总结复习液压传动教材：＜液压传动与气压传动＞杨曙东何存兴主编华中科技大学出版社课程内容1第1章液压传动概述材料科学与工程学院陈柏金液压传动2

本章主要内容为：①

液压传动的定义；②液压传动的工作原理及系统构成；③液压传动的优缺点；

④液压传动的工作介质。31.1液压传动定义与开展概况1.1.1液压传动的定义

一部完整的机器是由动力局部、传动局部及控制局部、执行局部〔含辅助装置〕组成。◆传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。

◆流体传动是以流体为工作介质进行能量转换、传递和控制的传动。它包括液压传动、液力传动和气压传动。◆液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量传递的传动方式。

◆液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；液力传动那么主要是利用液体的动能来传递能量。41.1.1液压传动的定义

液压传动〔Hydraulics〕是以液体为工作介质，通过驱动装置将原动机的机械能转换为液体的压力能，然后通过管道、液压控制及调节装置等，借助执行装置，将液体的压力能转换为机械能，驱动负载实现直线或回转运动。什么是液压传动？

手柄机械能小油缸压力能压力能大油缸直线运动机械能负载电机机械能油泵压力能压力能油缸马达机械能负载51.1.1液压传动的定义

为什么要用液压传动？

将能量从机械能转换为液压能，而后又将液压能转换为机械能，何必多此一举？

几乎所有的机械或机器都需要传动机构。这因为原动机一般很难直接满足执行机构在速度、力、转矩或运动方式等方面的要求，必须通过中间环节——传动装置进行调节控制。液压传动就是这种调节控制方式中的一种。其它的传动方式有：

机械传动〔mechanics〕:常用零件为齿轮，曲轴。轴，皮带等。

气压传动〔pneumatics〕:常用空气或其它气体为传输介质。

电气传动〔electrics〕:常用零件是直流电机,可控硅,交流电机，变频器等.61.1.1液压传动的定义

压力取决于负载1234A15A2当大、小活塞平衡时，大活塞下腔的介质将产生一定的压力p，p=W/A2。p在物理学中称为压强，液压传动中称为压力。根据帕斯卡原理“在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传递到液体各点〞。即：由上式可知：系统压力取决于外负载的大小，而与流入的流体多少无关。所以，只有大活塞上有负载，活塞才能施加作用力F，并且使液体受到压力p。就负载和液体二者来说，负载是第一性的，压力是第二性的。即有了负载并且有作用力后，液体才受到压力。

液压传动中的压力决定于负载71.1.1液压传动的定义

q运动速度取决于流量活塞1向下移动h1,通过液体的能量传输，将使活塞5上升一段距离h2，很显然h1≠h2。忽略液体的泄露及可压缩性，在Δt时间里从液压缸2中挤出的液体体积；通过管道3挤入液压缸4的体积。2A1A2341v2缸h1h25

的物理意义是单位时间内液体流过截面积为A的某一截面的体积，称为流量。则：两边同除，则：或即

活塞速度由上式可知：活塞移动的速度与输入流量成正比，而与负载无关。速度可以通过流量调节。b.活塞速度与面积成反比，控制活塞面积也可控制速度。81.1.1液压传动的定义

由于及活塞1功率：活塞5功率：2A1A2341v2缸h1h25说明不计损失的情况下，输入功率等于输出功率，且液压传动的功率等于压力与流量的乘积。压力与流量是液压传动中最重要、最根本的两个参数，相当于机械传动的力与速度。单位：p—单位为帕〔Pa〕，使用中MPa较多,1MPa=106Pa。q—单位为m3/s,常用ml/min或l/min。P—单位为W或KW。功率关系9液压技术自1795年英国制成世界上第一台水压机算起，已有二三百年的历史，但其真正的开展只是在第二次世界大战后的近50年的时间内，战后液压技术迅速转向民用工业，在机床、工程机械、农业机械、汽车等行业中逐步推广。20世纪60年代以来，随着原子能、空间技术、计算机技术的开展，液压技术得到了很大的开展，并渗透到各个工业领城中去。液压工业中的知名品牌有：博士-力士乐(Bosch-Rexroth)、威格士(Vickers)、派克Parker〕、ATOS、力源液压、榆次液压件厂、上海液压件厂。机械工业的各个部门应用液压与气压传动技术其出发点是不尽相同的。例如，工程机械、矿山机械、压力机械和航空工业中采用液压传动的主要原因是取其结构简单，体积小、重量轻，输出力大；机床上采用液压传动是取其能在工作过程中方便地实现无级变速、易于实现频繁的换向、易于实现自动化；在无线电工业、包装机械、印染机械等方面应用气压传动主要是取其操作方便，且无油、无污染的特点。1.1.2液压传动的开展概况101.1.2液压传动的开展概况液压新技术主要表达在两个方面：1.微电子技术和计算机技术在液压系统中的应用。微电子技术和计算机技术与液压技术相结合，可以形成机、电、液一体化的元件。如数控阀、数字液压缸。2.高压大流量小型化与液压系统的高度集成化。即液压元件模块化，减小通道距离。111.2液压传动的工作原理及系统构成

液压传动系统的工作原理

液压千斤顶

液压千斤顶常用于顶升重物,如顶起汽车以便拆换轮胎……12液压传动系统的工作原理

液压千斤顶在杠杆上没有作用力时,负载可以停止在任意位置;在液压缸行程范围内,可以将负载提升到任意位置。

其实液压千斤顶是前面讨论过的简化模型的进一步完善，它具有以下一些简化模型所不具备的功能：13液压传动系统的工作原理

h1截止阀单向阀缸体活塞重物G单向阀小油缸F1手柄FA2A1pph2v1v2由于G=F1·A2/A1，假设将A2/A1>>1时，即可利用一个较小F1的举起一个较重的重物G。14液压传动系统的工作原理

油缸（执行元件）手动油泵（油源）液压千斤顶的系统中，小缸、小活塞以及单向阀4和7组合在一起，就可以不断从油箱中吸油和将油压入大缸，这个组合体的作用是向系统中提供一定量的压力油液，称为液压泵。大活塞和缸用于带动负载，使之获得所需运动及输出力，这个局部称为执行元件。放油阀门11的启闭决定执行元件是否向下运动，是一个控制元件。另外，要进行动力传输必须借助辅助元件。15液压传动系统的组成

从千斤顶和磨床的液压系统组成和工作原理可以看出，液压系统一般有以下几个局部组成：动力元件传动介质控制元件辅助元件执行元件161.2.3液压系统的图形符号液压系统常用符号按国标执行GB/T786.1-93工作管路控制管路连接管路柔性管路油箱阀泵辅件执行元件〔油缸〕17液压缸液压缸换向阀换向阀节流阀节流阀液压泵液压泵溢流阀溢流阀油箱油箱1.2.3液压系统的图形符号18图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和参数；反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间安装位置；只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映其过渡过程。

液压缸液压泵节流阀换向阀油箱溢流阀191.3液压传动的优缺点

体积小重量轻、结构紧凑。从所能到达的最大功率看，液压系统远不如电力拖动系统，但液压传动最突出的优点是出力大、重量轻、惯性小以及输出刚度大，可用以下指标来表示：功率一质量比大这意味着同样功率的控制系统，液压系统体积小、重量轻。这是因为机电元件，例如电动机由于受到磁性材料饱和作用的限制，单位质量的设备所能输出的功率比较小，液压系统可以通过提高系统的压力来提高输出功率，这时仅受到机械强度和密封技术的限制。在典型情况下，发电机和电动机的功率一质量比仅为165W／kg左右，而液压泵和液压马达可达1650W／kg，是机电元件的10倍，在航空、航天技术领域应用的液压马达可达6600w／kg。作直线运动的动力装置将更加悬殊，从单位面积出力来看，液压缸的出力一般可到达(700一3000)N／cm2，而直流直线式电动机为30N／cm2左右。力一质量比大液压缸的力一质量比一般为13000N／kg，而直流直线式电动机仅为130N／kg。一般回转式液压马达的转矩一惯量比是同容量电动机的10倍至20倍，转矩一惯置比大，意味着按压系统能够产生大的加速度，也就是说时间常数小，响应速度快，具有优良的动态品质。1.液压传动的优点:液压传动同电气传动系统、机械系统相比有许多优异的特点。20便于无级调速、自动控制和过载保护，操作方便。液压传动在组成控制系统时，与机械装置相比，其主要优点是操作方便、省力、系统结构空间的自由度大，易于实现自动化，且能在很大朗范围内实现无级调速。无级调速可达100：1至2000：1。自动控制如与电气控制相配合，可较方便地实现复杂的程序动作和远程控制。传动平稳流体传动还具有传递运动均匀平稳，反响速度快，冲击小，能高速启动、制动和换向；过载保护易于实现过载保护c.易于实现控制元件的标准化、系列化和通用化。流体控制元件标推化、系列化和通用化程度高，有利于缩短机器的设计、制造周期和降低制造本钱。d.自行润滑，元件使用寿命长。2.液压传动的缺点:a.有泄漏、传动比不准确传动介质易泄漏和可压缩性会使传动比不能严格保证，传动效率低；

b.油液温度及污染对系统影响显著c.元件制造精度要求高d.发生故障不易诊断21不燃或难燃液压油系可分为合成型、油水乳化型和高水基型三大类。合成型是由多种磷酸脂和舔加剂用化学方法合成，其优点是润滑性能好、疑固点低、防火性能好，缺点是价格贵、且有毒。一般用于钢铁厂、压铸车间、火力发电厂和飞机等防火要求较高的场合。油水乳化型是指互不相溶的油和水，使其中的一种液体以极小的液滴均匀地分散在另一种液体中所形成的抗燃液体。分水包油乳化液和油包水乳化液两大类．高水基型的主要成分是水，参加某些防锈、润滑等添加剂。其优点是价格廉价、不怕火、不燃烧，缺点是润滑性能差、腐蚀性大、适用温度范围小，一般用于水压机、矿山机械和液压支架等特殊场合。

液压传动是以油液作为工作介质进行能量