第一章液压传动概述

1、液压与气压传动 本课程是一门面向应用的、具有很强综合性的课程，是传动和控制技术的基本课程。液压、气压技术是机械设备中发展最快的技术之一。作为一种重要的传动和控制技术，液压、气压传动技术与机械、电子、计算机技术相结合，在机械制造、工程建筑、石油化工、交通运输、军事器械、矿山冶金、轻农机、渔业、林业等各方面的应用越来越广泛。液压与气压传动n 设置本课程的主要任务是：使学生了解和掌握液压与气压传动技术的基本知识，典型液压元件的结构特点和工作原理；掌握液压基本回路的组成，典型液压传动系统的工作原理；液压传动系统的设计计算及其在工程实际中的应用等；掌握气压传动的基本原理和特点，为后续专业课程的学习打下坚

2、实的基础；同时通过实验课使学生对液压与气动元件结构及液压与气压传动系统有更深刻的认识，并掌握必要的实验技能和一定的分析和解决问题的实际能力。参考教材参考教材 液压与气动技术液压与气动技术 主编主编 张宏友张宏友 大连理工大学出版社大连理工大学出版社 液压与气压传动液压与气压传动主编主编 陈奎生陈奎生 武汉理工大学出版社武汉理工大学出版社液压与气压传动液压与气压传动主编主编 陈延俊陈延俊 机械工业出版社机械工业出版社1.11.1液压传动的发展概况液压传动的发展概况1.1.1 液压传动的定义液压传动的定义 n液压与气压传动：以流体作为工作介质进液压与气压传动：以流体作为工作介质进行能量传递和控制的

3、一种传动方式。行能量传递和控制的一种传动方式。n用途用途:工程机械、冶金、军工、农机、汽车工程机械、冶金、军工、农机、汽车轻纺、船舶、石油、航空和机床等轻纺、船舶、石油、航空和机床等 n挖掘机挖掘机n液压翻斗车液压翻斗车n飞飞 机机n船舶船舶n船闸船闸n汽车制动系统汽车制动系统n汽车液压制动系统汽车液压制动系统n汽车气压制动系统汽车气压制动系统n磨床磨床n磨床工作台磨床工作台n机床机床n压床压床n液压辅件液压辅件车辆用系列液压缸车辆用系列液压缸 n汽车起重机工作过程汽车起重机工作过程n汽车起重机支腿汽车起重机支腿n铣床铣床n压力机压力机n气动机械手气动机械手FESTO 液压教学-前言视频液压传

4、动经过怎样的能量转换？液压驱动有哪些优点？1.11.1液压传动的发展概况液压传动的发展概况1.1.1 液压传动的定义液压传动的定义 对于一部机器，其工作机构一般很难与原动机直接相连，中间必须有传动机构，以达到对动力和运动传递的目的。传动传动传递运动和动力的方式传递运动和动力的方式 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； 液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。 传 动

5、（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压的压力能，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。 ？ 那么，到底什么是呢？ 1.1.1 液压传动的定义液压传动的定义 液压传动框图举举 例例液压千斤顶组成液压千斤顶组成1.2 1.2 液压传动的工作原理及系统构成液压传动的工作原理及系统构成1.2.1 液压传动系统的工作原理液压传动系统的工作原理 动画演示动画演示2/ AGp GAApAF2111/结论:压力取决于负载帕斯卡原理：在密闭器中，施加于静止液体上的压帕斯卡原理：在密闭器中，施加于静止液

6、体上的压力将以等值同时传到液体各点。力将以等值同时传到液体各点。1缸2A1A234Qv2缸2A1A234h1h21 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h1h2。 由于不存在泄露及忽略液体的可压缩性，所以在t时间里从液压缸2中挤出的液体体积 ，将等于通过管道3挤入液压缸4的体积 。即：两边同除：则thAthA2211111hAV 222hAV 2211hAhAQv2缸2A1A234h1h21下面介绍一个概念：流量Q(Flow)。 单位时间内从液压缸2中排出的液体体积或挤入液压缸4的体积称为流量Q(Flow)。那么，上式（ ）实质上就是说排出液压缸2的流量等

7、于挤入液压缸4的流量。thAthA2211由上式可得负载的运动速度。22AQv 液压系统中，功率表达式N N= =pQpQ，压力压力p p和流量流量Q Q是液压传动中最基本也是最重要的参数。由于N N1 1=N=N2 2=pQ=pQ（不考虑任何损失），因此液压系统中的能能量传输和转换是守恒的量传输和转换是守恒的，满足能量守恒定律。v2缸2A1A234h1h21能量的表示方法能量的表示方法由于 （帕斯卡原理）及 (流量相等）活塞1的输出功率：活塞5的输入功率：211AWAF2211vAvApQAQpAvFN11111pQAQpAvFN22222111,1AQvpAF211GvvFpqvpAvpA

8、P2211结论：液压传动的功率=液体压力p*流量q3.FESTO液压教学-压力和流量液体中系统的压力取决于什么？系统的工作速度取决于什么？液压传动的基本特征（1）以）以液体液体为工作介质，依靠处于密封工为工作介质，依靠处于密封工作容积内的作容积内的液体压力能液体压力能来传递能量；来传递能量；（2） 传动过程中必须经过传动过程中必须经过两次两次能量转换；能量转换；（3） 压力的高低取决于负载压力的高低取决于负载；（4）速度的大小取决于流量速度的大小取决于流量；（5）压力压力和和流量流量是液压传动中最基本、最是液压传动中最基本、最重要的两个参数。重要的两个参数。液压传动系统组成 动画演示图所示为图

9、所示为简化磨床简化磨床工作台液压工作台液压系统工作原系统工作原理图理图液压系统组成液压系统组成（1）动力元件）动力元件 泵（机械能泵（机械能 压力能）压力能）（2）执行元件）执行元件 缸、马达（压力能缸、马达（压力能 机械能）机械能）（3）控制元件）控制元件 阀（控制方向、压力及流量）阀（控制方向、压力及流量）（4）辅助元件）辅助元件 油箱、油管、滤油器油箱、油管、滤油器 （5）工作介质）工作介质液压油液压油将原动机输入的机械能转换为液将原动机输入的机械能转换为液 体或气体的压力能，作为系统供油体或气体的压力能，作为系统供油能源或气源装置能源或气源装置。 将流体压力能转换为机械能，将流体压力能

10、转换为机械能，而对负载作功。而对负载作功。 用以控制液体的方向、压力和用以控制液体的方向、压力和流量，以保证执行元件完成预期的流量，以保证执行元件完成预期的 工作任务。工作任务。各种液压控制阀油箱、油管、滤油器、压力表、油箱、油管、滤油器、压力表、管件、管接头和各种信号转换器等管件、管接头和各种信号转换器等 作为传递运动和动力的载体。作为传递运动和动力的载体。1.2.3 液压系统的图形符号液压系统的图形符号 图11（a）所示的液压系统图是一种半结构式的工作原理图。它直观性强，容易理解，但难于绘制。 在实际工作中，除少数特殊情况外，一般都采用国家标准，即“液压系统图图形符号(GB/T 786.1

11、2001 )”。液压与气动图形符号（参看附录）来绘制，如图12所示。 91087653214 结构或半结构式图形结构或半结构式图形表示结构原理直表示结构原理直 观性强，易理解，但结观性强，易理解，但结 构复杂构复杂 。 表示方法表示方法 图形符号图形符号*只表示元件功能，不表示只表示元件功能，不表示 元件结构和参数，元件结构和参数， 简单明了简单明了,易于易于 绘制。绘制。（GB/T786.12009）191817161415139112143657810121615911图1.1磨床工作台液压传动系统 工作原理91087653214 图1.2用图形符号表示的磨床工作台液压系统图 l-油箱；2

12、-过滤器；3-液压泵； 4-溢流阀； 5-手动换向阀；6-节流阀；7-换向间； 8-活塞；9-液压缸 液压缸液压缸液压缸液压缸换向阀换向阀换向阀换向阀节流阀节流阀节流阀节流阀液压泵液压泵液压泵液压泵溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀油箱油箱油箱油箱直直观观复复杂杂简简单，单，清清晰晰 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。 91 087653214液压缸液压缸液压泵液压泵节流阀节流阀换向阀换向阀油箱油箱溢流阀溢流阀1.3 液压传动的优缺点液压传动的优缺点 1.3.1液压传动系统的

13、主要优点液压传动系统的主要优点 1.体积小，重量轻，容量大。2.可灵活方便地布置传动机构。3.工作比较平稳，易于实现快速启动、制动和频繁的换向4.可方便的实现无级调速，调速范围大。5.工作介质为矿物油，相对运动面可自行润滑，使用寿命长6.容易实现直线运动。7.可实现过载保护8.易于实现系列化、标准化、通用化，易于设计、制造和推广使用。 不宜远距离传递不宜远距离传递 不宜保证严格的传动比不宜保证严格的传动比 污染地面污染地面 1.3.2液压传动系统的主要缺点液压传动系统的主要缺点 传动效率低传动效率低噪声较大噪声较大价格较贵价格较贵 液压传动的工作特点n液压传动液压传动是指将机械能转换为流体的压

14、力能压力能，并依靠该压力能实现能量的传递。n液压传动的工作特征工作特征：n（1）运动速度速度的快慢，取决于流量流量的大小；n（2）执行机构输出力力的大小，取决于液体压力压力的高低。（即压力压力p取决于外负荷取决于外负荷P）n（3）系统的功率功率取决于流量和压力流量和压力。 总地说来，液压传动的优点较多，其缺点将随着生产技术的发展正逐步加以克服，因此液压传动在现代化的生产中有着广阔的发展前景。1.4 液压传动的工作介质（自学）液压传动的工作介质（自学） 1.4.1 液压系统对工作介质的要求液压系统对工作介质的要求 液压工作介质一般称为液压油。液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响，对液压系

15、统对工作介质的基本要求如下： （l）有适当的粘度和良好的粘温特性。 粘度是选择工作介质的首要因素。液压油的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封性能都起着重要作用。 液压介质粘度用运动粘度 表示。在国际单位制中的 单位是 ，而在实用上油的粘度用 （cSt，厘沲）表示。sm /2smm /2 粘度是液压油（液）划分牌号的依据。按国标GB/T3141-94所规定，液压油产品的牌号用粘度的等级表示，即用该液压油在40时的运动粘度中心值表示。（参见书：表1.1） 所有工作介质的粘度都随温度的升高而降低所有工作介质的粘度都随温度的升高而降低，粘温特性好是指工作介质的粘度随温度变化小，粘温特性通常用粘

16、度指数表示。 一般情况下，在高压或者高温条件下工作时，为了获得较高的容积效率，不使油的粘度过低，应采用高牌号液压油；低温时或泵的吸入条件不好时（压力低，阻力大），应采用低牌号液压油。 （2）氧化安定性和剪切安定性好。 （3）抗乳化性、抗泡沫性好。 （4）闪点、燃点要高，能防火、防爆。 （5）有良好的润滑性和防腐蚀性，不腐蚀金属和密封件。 （6）对人体无害，成本低。 1.4.2 1.4.2 液压介质的种类液压介质的种类 液压传动介质按照GB/T7631.2-87（等效采用ISO 6743/4）进行分类，主要有石油基液压油石油基液压油和难燃液压液难燃液压液两大类。 1.4.2.1 1.4.2.1

17、石油基液压油石油基液压油 （1）L-HL液压油液压油（又名普通液压油）：采用精制矿物油作基础油，加入抗氧、抗腐、抗泡、防锈等添加剂调合而成，是当前我国供需量最大的主品种，用于一般液压系统，但只适于0 以上的工作环境。其牌号有：HL32、HL46、HL68。在其代号L-HL中，L代表润滑剂类，H代表液压油，L代表防锈、抗氧化型，最后的数字代表运动粘度。 （2）L-HM液压油液压油（抗磨液压油，M代表抗磨型）：其基础油与普通液压油同，加有极压抗磨剂，以减少液压件的磨损。适用于-15以上的高压、高速工程机械和车辆液压系统。 其牌号有：HM32、HM46、HM68、HMI00、HM150 （3）L-H

18、G液压油液压油（又名液压一导轨油）：除普通液压油所具有的全部添加剂外，还加有油性剂，用于导轨润滑时有良好的防爬性能。适用于机床液压和导轨润滑合用的系统。 （4）L-HV液压油液压油（又名低温液压油、稠化液压油、高粘度指数液压油）：用深度脱蜡的精制矿物油，加抗氧、抗腐、抗磨、抗泡、防锈、降凝和增粘等添加剂调合而成。其粘温特性好，有较好的润滑性，以保证不发生低速爬行和低速不稳定现象。适用于低温地区的户外高压系统及数控精密机床液压系统。 （5）其它专用液压油：如航空液压油（红油）、炮用液压油、舰用液压油等。 1.4.2.2 1.4.2.2 难燃液压液难燃液压液 难燃液压液分为合成型、油水乳化型和高水基型三大类。 （1）合成型抗燃工作液）合成型抗燃工作液 水一乙二醇液水一乙二醇液（L-HFC液压液）：这种液体含有 3555的水，其余为乙二醇及各种添加剂（增稠剂、抗磨剂、抗腐蚀剂等）。其优点是凝点低（50），有一定的粘性，而且粘度指数高，抗燃。适用于要求防火的液压系统。其缺点是价格高，润滑性差，只能用于中等压力（20Mpa以