第7章液压传动基础

1、液压传动的工作原理及系统组成液压传动的工作原理及系统组成7.1液压传动的工作介质液压传动的工作介质7.2液压泵和液压马达液压泵和液压马达7.3【学习目标】【学习目标】1了解液压传动的特点及应用了解液压传动的特点及应用 2掌握液压传动系统的组成及工作原理掌握液压传动系统的组成及工作原理 3了解液压工作介质的类型及物理特性了解液压工作介质的类型及物理特性，掌握液压工作介质的选择方法，掌握液压工作介质的选择方法 4理解液压泵、液压马达及液压缸的工理解液压泵、液压马达及液压缸的工作原理作原理5掌握常用液压泵，液压马达及液压缸掌握常用液压泵，液压马达及液压缸的基本设计方法。的基本设计方法。7.1.1 液

2、压传动系统的工作原理液压传动系统的工作原理 如图如图7-1所示为机床工作平台的液压所示为机床工作平台的液压系统。系统。 它由油箱、过滤器、液压泵、溢流它由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。以及连接这些元件的油管、接头组成。 其工作原理如下：液压泵由电动机其工作原理如下：液压泵由电动机驱动后，从油箱中吸油。油液经过滤器驱动后，从油箱中吸油。油液经过滤器进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压，在图到泵出口高压，在图7-1（a）所示状态）所示状态下，通过开停阀、节流

3、阀、换向阀进入下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，推动活塞使工作台向右移液压缸左腔，推动活塞使工作台向右移动。动。 这时，液压缸右腔的油经换向阀和这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管回油管6排回油箱。排回油箱。图图7-1 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 7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过滤器过滤器 19油箱油箱 从机床工作台液压系

4、统的工作过程从机床工作台液压系统的工作过程可以看出，一个完整的、能够正常工作可以看出，一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分的液压系统，应该由以下五个主要部分组成。组成。（1）动力元件）动力元件（2）执行元件）执行元件（3）控制元件）控制元件（4）辅助元件）辅助元件（5）工作介质）工作介质 图图7-1所示的液压系统是一种半结构所示的液压系统是一种半结构式的工作原理图，它有直观性强、容易式的工作原理图，它有直观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，理解的优点，当液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便，但图形比较根据原理图检查十分方便，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。复

5、杂，绘制比较麻烦。图图7-2 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过滤器过滤器10油箱油箱 我国制订的我国制订的GB/T 786.11993液压气液压气动图形符号动图形符号有以下几条基本规定。有以下几条基本规定。 （1）元件符号只表示元件的职能，连接系统）元件符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。不表示元件在机器中的实际安装位置。 （2）元件符号内

6、的油液流动方向用箭头）元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。方向可逆。 （3）元件符号均以元件的静止位置或中）元件符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。时，可作例外。 1液压传动系统的主要优点液压传动系统的主要优点 液压传动之所以能得到广泛的应用，液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它与机械传动、电气传动相比具有是由于它与机械传动、电气传动相比具有以下的主要优点。以下的主要优点。 （1）由于液压传动是油管连接，所以借）由于液压传动是油管连接，所以借助油管

7、的连接可以方便灵活地布置传动助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构，这是比机械传动优越的地方。机构，这是比机械传动优越的地方。 （2）液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯）液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小。性小。 （3）可在大范围内实现无级调速。）可在大范围内实现无级调速。 （4）传递运动均匀平稳，负载变化时速度较）传递运动均匀平稳，负载变化时速度较稳定。稳定。 （5）液压装置易于实现过载保护。）液压装置易于实现过载保护。 （6）液压传动容易实现自动化。）液压传动容易实现自动化。 （7）液压元件已实现了标准化、系列化和）液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广使用。通用

8、化，便于设计、制造和推广使用。 （1）液压系统中的漏油等因素，影响运）液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不动的平稳性和正确性，使得液压传动不能保证严格的传动比。能保证严格的传动比。 （2）液压传动对油温的变化比较敏感，）液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体黏性变化，引起运动温度变化时，液体黏性变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境响，所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作。条件下工作。 （3）为了减少泄漏，以及为了满足某些）为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的

9、配合件制造性能上的要求，液压元件的配合件制造精度要求较高，加工工艺较复杂。精度要求较高，加工工艺较复杂。 （4）液压传动要求有单独的能源，不像电）液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。源那样使用方便。 （5）液压系统发生故障不易检查和排除。）液压系统发生故障不易检查和排除。 总之，液压传动的优点是主要的，总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，随着设计制造和使用水平的不断提高，有些缺点正在逐步加以克服。有些缺点正在逐步加以克服。 液压传动有着广泛的发展前景。液压传动有着广泛的发展前景。3液压传动系统的主要应用液压传动系统的主要应用7.2.1 液压油的黏度液压油

10、的黏度 流体黏性的大小可用黏度来衡量，流体黏性的大小可用黏度来衡量，黏度是选择液压用流体的主要指标，是黏度是选择液压用流体的主要指标，是影响流动流体的重要物理性质。影响流动流体的重要物理性质。 图图7-3 液体的黏性示意图液体的黏性示意图 流体的黏度通常有三种不同的测试单位。流体的黏度通常有三种不同的测试单位。 （1）绝对黏度）绝对黏度。绝对黏度又称为动力黏度，它。绝对黏度又称为动力黏度，它直接表示流体的黏性即内摩擦力的大小。动力黏直接表示流体的黏性即内摩擦力的大小。动力黏度度在物理意义上讲，是当速度梯度在物理意义上讲，是当速度梯度du/dz=1时，时，单位面积上的内摩擦力的大小。单位面积上的

11、内摩擦力的大小。 动力黏度的国际单位（动力黏度的国际单位（SI）为）为。Pa s （2） 运动黏度运动黏度。运动黏度是绝对黏度。运动黏度是绝对黏度与密与密度度的比值，即的比值，即=/ （7-2）式中式中 液体的运动黏度，单位为液体的运动黏度，单位为m2/s； 液体的密度，单位为液体的密度，单位为kg/m3。 运动黏度还可用运动黏度还可用CGS制单位厘斯来制单位厘斯来表示，符号为表示，符号为cSt，1cSt=10-6m2/s。 （3）相对黏度。）相对黏度。 正确而合理地选用液压油，是保证正确而合理地选用液压油，是保证液压设备高效率正常运转的前提。液压设备高效率正常运转的前提。7.3.1 液压泵和

12、液压马达的工作特点液压泵和液压马达的工作特点1液压泵的工作原理液压泵的工作原理 图图7-4所示的是一柱塞液压泵实物及其工作所示的是一柱塞液压泵实物及其工作原理图，图中柱塞原理图，图中柱塞2装在缸体装在缸体3中形成一个密封中形成一个密封容积容积a，柱塞在弹簧，柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心的作用下始终压紧在偏心轮轮1上。上。图图7-4 柱塞液压泵及工作原理柱塞液压泵及工作原理1偏心轮偏心轮 2柱塞柱塞 3缸体缸体 4复位弹簧复位弹簧 5，6单向阀单向阀 常用的液压马达的结构与同类型的常用的液压马达的结构与同类型的液压泵很相似，图液压泵很相似，图7-5所示为叶片式液压所示为叶片式液压马达实物及

13、其工作原理图。马达实物及其工作原理图。图图7-5 叶片式液压马达及工作原理叶片式液压马达及工作原理1压力、排量和流量压力、排量和流量 工作压力工作压力 液压泵的工作压力是指实际液压泵的工作压力是指实际工作时的输出压力，也就是油液为了克服阻工作时的输出压力，也就是油液为了克服阻力所必须建立起来的压力；而液压马达的工力所必须建立起来的压力；而液压马达的工作压力则是指它的输入压力。作压力则是指它的输入压力。 额定压力额定压力 液压泵（液压马达）的额定液压泵（液压马达）的额定压力是指泵（马达）在使用中按标准条件连压力是指泵（马达）在使用中按标准条件连续运转允许达到的最大工作压力，超过此值续运转允许达到

14、的最大工作压力，超过此值就是过载。就是过载。 除此之外还有最高允许压力，它是除此之外还有最高允许压力，它是指泵短时间内所允许超载使用的极限压指泵短时间内所允许超载使用的极限压力，它受泵本身密封性能和零件强度等力，它受泵本身密封性能和零件强度等因素的限制；吸入压力则是指泵吸入口因素的限制；吸入压力则是指泵吸入口处的压力。处的压力。 排量排量V 液压泵（液压马达）的排量液压泵（液压马达）的排量是指在不考虑泄漏的情况下，轴转过一是指在不考虑泄漏的情况下，轴转过一整转时所能输出（或所需输入）的油液整转时所能输出（或所需输入）的油液体积。体积。 理论流量理论流量 液压泵（液压马达）理液压泵（液压马达）理

15、论流量（用论流量（用 表示）是指在不考虑泄漏的表示）是指在不考虑泄漏的情况下，单位时间内所能输出（或所需输情况下，单位时间内所能输出（或所需输入）的油液体积。如泵轴的转速为入）的油液体积。如泵轴的转速为n ，则，则泵的理论流量为泵的理论流量为（7-3）tqtqtqVn 实际流量实际流量q 它是液压泵（液压马达）它是液压泵（液压马达）工作时的输出流量，这时的流量必须考虑到工作时的输出流量，这时的流量必须考虑到泄漏，所以实际流量泄漏，所以实际流量 q小于（大于）理论流小于（大于）理论流量量 。tq 液压泵由电机驱动，输入量是转矩液压泵由电机驱动，输入量是转矩和转速（角速度），输出量是液体的压和转速

16、（角速度），输出量是液体的压力和流量；液压马达则刚好相反，输入力和流量；液压马达则刚好相反，输入量是液体的压力和流量，输出量是转矩量是液体的压力和流量，输出量是转矩和转速（角速度）。和转速（角速度）。 液压马达和液压缸都是液压系统的液压马达和液压缸都是液压系统的执行元件，液压马达能将液压泵提供的执行元件，液压马达能将液压泵提供的液压能转换成连续旋转式的机械运动，液压能转换成连续旋转式的机械运动，液压缸则能将液压能转换成往复直线式液压缸则能将液压能转换成往复直线式的机械运动。的机械运动。 液压缸的种类很多，常见的是活塞液压缸的种类很多，常见的是活塞式液压缸，活塞式液压缸根据其使用要式液压缸，活塞

17、式液压缸根据其使用要求不同可分为双杆式和单杆式两种。求不同可分为双杆式和单杆式两种。 图图7-6 液压缸液压缸图图7-7 双杆活塞缸双杆活塞缸图图7-8 单杆式活塞缸单杆式活塞缸（1）无杆腔进油，有杆腔回油，如图）无杆腔进油，有杆腔回油，如图7-8（a）所示。所示。（7-14）（2）有杆腔进油，无杆腔回油，如图）有杆腔进油，无杆腔回油，如图7-8（b）所示。所示。（7-16）222111221244Fp Ap ADpDdp222212211244Fp Ap ADdpD p可知，由于可知，由于A1A2，所以，所以F1F2，v1v2。2224qvDd （7-17） 液压系统中的液压辅件，是指动力液

18、压系统中的液压辅件，是指动力元件、执行元件和控制阀以外的其他配元件、执行元件和控制阀以外的其他配件，如管件、油箱、过滤器、密封件、件，如管件、油箱、过滤器、密封件、压力表、蓄能器等。压力表、蓄能器等。 在液压传动系统中，吸油管路和回在液压传动系统中，吸油管路和回油管路一般用低压的有缝钢管，也可以油管路一般用低压的有缝钢管，也可以使用橡胶和塑料软管；控制油路中流量使用橡胶和塑料软管；控制油路中流量小，多用小直径铜管，如图小，多用小直径铜管，如图7-11所示。所示。图图7-11 管路和管接头管路和管接头 在中、低压油路中常使用铜管，高在中、低压油路中常使用铜管，高压油路一般使用冷拔无缝钢管。压油路一般使用冷拔无缝钢管。 高压软管是由橡胶管中间加一层或高压软管是由橡胶管中间加一层或几层钢丝网编制而成。几层钢丝网编制而成。 管接头是连接油管与液压元件或阀板管接头是连接油管与液压元件或阀板的可拆卸的连接件，如图的可拆卸的连接件，如图7-11所示。所示。 液压系统中油液的泄漏多发生在管接液压系统中油液的泄漏多发生在管接头处，所以管接头的重要性不容忽视。头处，所以管接头的重要性不容忽视。 常用的管接头有焊接管接头、卡套管常用的管接头有焊接