第1章液压传动概述

1、 ( (第四版第四版) )新世纪高职高专教材编审委员会 组编主编张宏友液压与气动技术液压与气动技术“十二五”职业教育国家规划教材经全国职业教育教材审定委员会审定( (第四版第四版) ) 1.1 液压传动的工作原理及组成 1.2 液压传动的特点 1.3 液压传动的应用与发展第第1 1章章 液压传动概述液压传动概述 1.1 液压传动的工作原理及组成1.1.1 液压传动的工作原理1杠杆2小活塞3小缸体4、5单向阀6大缸体7大活塞8重物9卸油阀10油箱动画演示液压千斤顶的工作原理，如图1-1（a）。图1-1(a) 液压千斤顶的工作原理 1.1 液压传动的工作原理及组成液压千斤顶的工作原理及简化模型（图

2、1-1） 1.1 液压传动的工作原理及组成液压千斤顶的简化模型（图1-1（b）1.力比例关系112FGpAA211AGFA（1-1）式中，A1、A2分别为小活塞和大塞的作用面积，G为大活塞及重物负载，F1为杠杆手柄作用在小活塞上的力。式(1-1）是液压传动中力传递的基本公式。由于p=G/A2，因此当重物负载G增大时，流体压力p也要随之增大，即F1要随之增大；反之若重物负载G很小，流体压力p就很低，F1也就很小。由此建立了一个很重要的基本概念，即在液压传动中，流体压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。图1-1(b) 液压千斤顶的简化模型 1.1 液压传动的工作原理及组成2.运动关系如果不考虑液

3、体的可压缩性、泄漏损失和缸体、油管的变形，则从图1-1(b)可以看出，被小活塞压出（小缸体体积减小）的油液的体积必然等于大活塞向上升起后大缸体增加的体积，即图1-1(b) 液压千斤顶的简化模型式中，h1、h2分别为小活塞和大活塞的位移。从式(1-2）可知，两活塞的位移和面积成反比，将A1h1=A2h2两端同除以活塞移动的时间t，得式中，v1、v2分别为小活塞和大活塞的运动速度。A1h1=A2h2 (1-3)(1-2) 1.1 液压传动的工作原理及组成从式(1-3）可以看出，活塞的运动速度和作用面积成反比。Ah/t 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q，即 q=A

4、v因此 A1v1=A2v2 (1-4)如果已知进入缸体的流量q，则活塞的运动速度为调节进入缸体的流量q，即可调节活塞的运动速度v，这就是液压传动能实现无级调速的基本原理。从式(1-5）可得到另一个重要的基本概念，即活塞的运动速度取决于进入液压缸（马达）的流量，而与流体压力大小无关。 (1-5) 1.1 液压传动的工作原理及组成3.功率关系由式(1-1）和式(1-3）可得 F1v1=Gv2 (1-6)式(1-6）左端为输入功率，右端为输出功率。这说明在不计损失的情况下，输入功率等于输出功率。由式(1-6）还可得出 P=pA1v1=pA2v2=pq (1-7)由式(1-7）可以看出，液压传动中的功

5、率P可以用压力p和流量q的乘积来表示。压力p和流量q是液压传动中最基本、最重要的两个参数，它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为功率。从液压千斤顶的工作过程可以归纳出液压传动的基本原理：（1）液压传动以液体(液压油)作为传递运动和动力的工作介质。（2）液压传动中经过两次能量转换，先把机械能转换为便于输送的液体的压力能，然后把液体的压力能转换为机械能对外做功。（3）液压传动是依靠密封的容器(或密闭系统)内密封容积的变化来传递能量的。 1.1 液压传动的工作原理及组成1.1.2 液压传动系统的组成1油箱2滤油器3液压泵4溢流阀5节流阀6换向阀7手柄8液压缸9工作台动画演示简化的机床往复运动

6、工作台的液压传动系统，如图1-2。图1-2 液压传动系统的工作原理及组成 1.1 液压传动的工作原理及组成（1）动力元件 是把原动机输入的机械能转换为液体压力能的能量转换装置，其作用是为液压传动系统提供压力油，最常见的形式为各种液压泵。 （2）执行元件 是将液体的压力能转换为机械能的能量转换装置，其作用是在压力油的推动下输出力和速度或力矩和转速。这类元件包括各类液压缸和液压马达。 （3）控制元件 是用来控制或调节液压传动系统中油液的压力、流量或方向，以保证执行装置完成预期工作的元件。这类元件主要包括各种液压阀，如溢流阀、节流阀以及换向阀等。（4）辅助元件 是指油箱、蓄能器、油管、管接头、滤油器

7、、压力表以及流量计等。这些元件分别起散热贮油、蓄能、输油、连接、过滤、测量压力和测量流量等作用。 （5）工作介质 在液压传动及控制中起传递运动、动力及信号的作用，包括液压油或其他合成液体。 液压传动系统由以下五部分组成: 1.1 液压传动的工作原理及组成1.1.3 液压传动系统的图形符号图1-3 液压传动系统工作原理图(用图形符号表达)1油箱2滤油器3液压泵4溢流阀5节流阀6换向阀7手柄8液压缸 1.1 液压传动的工作原理及组成职 能 符 号油 管液压缸溢流阀过滤器液压泵节流阀换向阀油 箱 1.2 液压传动的特点1.液压传动的优点（1）液压传动装置的体积小、重量轻、结构紧凑，液压传动采用高压时

8、，能输出大的推力或大的转矩，可实现低速大吨位传动。 （2）液压传动能在大范围内方便地实现无级调速（调速比范围可达2000）。 （3）液压元件之间可采用管道连接或集成式连接，其布局、安装有很大的灵活性。 （4）液压传动能使执行元件的运动即使在负载变化时仍均匀稳定，可使运动部件换向时无冲击。而且由于其反应速度快，可实现快速启动、制动和频繁换向。 （5）液压传动系统操作简单，调节控制方便，特别是与机、电、气联合使用时，能方便地实现复杂的自动工作循环。 （6）液压传动系统便于实现过载保护，使用安全、可靠。能实现自润滑，故使用寿命长。 （7）液压元件已实现标准化、系列化和通用化，故液压传动系统的设计、制

9、造、维修过程都大大简化，周期短。 1.2 液压传动的特点2.液压传动的缺点（1）液压传动中的泄漏和液体的可压缩性会影响执行元件运动的准确性，因此液压传动系统不宜在对传动比要求严格的场合使用（如螺纹和齿轮加工机床的内传动链系统）。（2）液压传动对油温的变化比较敏感，其工作稳定性很容易受到温度的影响，因而不宜在高温或低温的条件下工作。（3）液压传动系统工作过程中的能量损失（泄漏损失、溢流损失、节流损失、摩擦损失等）较大，传动效率较低，因而不适宜作远距离传动。（4）为减少泄漏，液压元件的制造和装配精度要求较高，因此液压元件的制造成本较高。而且液压传动系统中相对运动的零部件间的配合间隙很小，对液压油的

10、污染比较敏感，要求有较好的工作环境。（5）液压传动系统的故障诊断与排除比较困难，因此对使用和维修人员提出了更高的要求。 1.3液压传动的应用与发展从18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有200多年的历史了，而液压传动技术应用于生产、生活中只是近几十年的事。正是由于液压传动技术具有前述独特优点，使其广泛应用于机床、工程机械、起重运输机械、矿山机械、建筑机械、农业机械、冶金机械、轻工机械和各种智能机械上。我国的液压传动技术是在新中国成立后发展起来的，最初只应用于锻压设备上。60多年来，我国的液压传动技术从无到有，发展很快，从最初的引进国外技术到现在进行产品自主设计，制成了一系列液压产品，并在性能、种类和规格上与国际先进新产品水平接近。随着世界工业水平的不断提高，各类液压产品的标准化、系列化和通用化也使液压传动技术得到了迅速发展