液压与液力传动绪论-

《液压与液力传动》绪论【本章学习目标】★了解液压传动及其发展状况； ★掌握液压传动的工作原理及其组成；★了解液压传动的特点及其应用，激发学生学习该课程的积极性；【本章学习方法】

通过课堂学习和课下查阅图书资料或网络资料信息相结合的方法，对液压传动及其发展概况、液压传动的工作原理及其组成、液压传动的特点及其应用有更加深刻的了解和认识，意识到液压传动对国家工业化发展的重要性，从而对该课程产生浓厚的学习兴趣。【导入案例】千斤顶的工作原理图，如左图所示。

通过液压千斤顶的杠杆手柄带动小活塞上、下运动，将油箱中的油液通过吸油管进入小活塞缸体，然后通过压油管进入到大缸体，并推动活塞举起重物。千斤顶的小活塞、小缸体和单向阀相当于液压系统的液压泵，用于将低压油液转换成高压油液，而大活塞、大缸体则相当于液压系统的液压缸，通过高压油推动大活塞及重物W运动。2024/1/6

液力传动－是利用液体的动能来传递动力； 液压传动－是利用液体的静压能来传递动力； 气压传动－主要是指气压传动。其中，液压传动和气压传动的工作原理、元件原理和回路基本相同，只是工作介质不同。本课重点介绍液压技术与液力传动。2024/1/6第一节液压传动的发展液压传动技术是在流体力学、工程力学和机械制造技术的基础上，发展起来的一门应用技术，它广泛地应用于工、农业和国防部门。相对机械传动来说，是一门新技术。用液体作为工作介质，在密封的回路里，以液体的压力能进行能量传递的传动方式，称为液压传动。

2024/1/617世纪中叶：帕斯卡提出静压传递原理18世纪末：英国制成第一台水压机19世纪：炮塔转位器、六角车床和磨床第二次世界大战兵器（功率大、反应快）战后转向民用机械、工程、农业、汽车20世纪60年代后：发展为一门完整的自动化技术现在国外：95%工程机械，90%数控加工中心，95%以上的自动线，都采用液压传动因此可知：采用液压传动的程度成为衡量一个国家工业水平的重要标志。一、液压技术的发展2024/1/6（1）正向着高压、高速、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展；（2）与计算机科学相结合：新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、计算机直接控制（CDC）、计算机实时控制技术、机电液一体化技术、计算机仿真技术和优化技术；（3）与其他相关科学结合：如污染控制技术、可靠性技术等方面也是当前液压技术发展和研究的方向；（4）开辟新的应用领域。液压技术的发展方向2024/1/6我国液压技术的发展状况

我国液压工业始于20世纪50年代，其产品最初用于机床和锻压设备，后来才用于拖拉机和工程机械上。自1964年从国外引进一些液压元件生产技术、同时进行自行设计液压产品以来，我国的液压元件已从低压到高压形成系列，并在各种机械设备上得到广泛的使用。从80年代起，更加快了对西方先进液压产品和技术的有计划引进、消化、吸收和国产化，以确保我国的液压技术能在产品质量、经济效益、人才培训、研究开发等各个方面，全方位赶上世界先进水平。2024/1/6二、液压技术的应用蜘蛛的腿里没有肌肉，它是依靠调节液体的压力来控制8条腿的运动。人类仿照蜘蛛腿部的动作原理，发明了液压传动来操纵机器。2024/1/6工程机械：推土机、挖掘机、压路机起重运输：汽车吊、叉车、港口龙门吊矿山机械：凿岩机、提升机、液压支架建筑机械：打桩机、平地机、液压千斤顶农业机械：拖拉机、联合收割机冶金机械：压力机、轧钢机锻压机械：压力机、模锻机机械制造：组合机床、冲床、自动线轻工机械：打包机、注塑机汽车工业：汽车中的转向器、减振器、自卸汽车智能机械：模拟驾驶舱、机器人2024/1/6装载机2024/1/6钮荷兰拖拉机2024/1/6汽车起重机2024/1/6工程机械液压缸2024/1/6联合收割机2024/1/6液压翻斗车2024/1/6铲运机2024/1/6数控机床2024/1/6液压摊铺机2024/1/6液压平地机2024/1/6小松挖掘机主液压泵2024/1/6液压主泵2024/1/6驱动马达2024/1/6转向及先导控制2024/1/6液压辅件2024/1/6本课程学习的主要任务1、了解液压元件的结构和工作原理，以便正确、熟练地选用液压元器件。2、了解各种液压元器件的控制性能及特点，以及它们组成的回路的特性。3、在以上两点的基础上能够设计液压回路，解决使用及维修方面的问题。2024/1/6第二节液压传动的工作原理及组成

一、液压传动的工作原理、基本特征

一般来说，原动机的输出特性不能满足工作机械对力和速度(大小、方向)要求的，这就需要有一个中间装置，把原动机和工作机连结起来，使之满足要求，这个中间装置我们就称为传动装置。传动装置主要包括机械传动、电力传动和流体传动，或者是它们的组合；

流体传动包括液压传动、液力传动和气压传动。2024/1/6手动液压千斤顶的工作原理图WA1

p1A2

p2l1l2Pp12动画演示2024/1/6液压千斤顶工作原理吸油过程压油-重物举升过程卸荷-重物落下过程基本组成元件：1-杠杆手柄；2-小缸体；3-小活塞；4-单向阀；5-吸油管；6-管道；7-大活塞；8-大缸体；9-截止阀；10-油箱。2024/1/6工作台液压缸换向阀节流阀开停阀溢流阀液压泵滤油器油箱油管动画演示（outer）磨床工作台工作原理及组成2024/1/6工作状态及过程1）在图2a所示的状态下工作：进油路：电机旋转

液压泵旋转

从油箱中吸油经滤油器、泵，将油液压入压力管

开停阀

节流阀

换向阀

液压缸的左腔

工作台向右移动。回油路：液压缸右腔

换向阀

油箱。2）在图2b所示的状态下工作：进油路：液压泵

开停阀

节流阀

换向阀

液压缸右腔

工作台向左移动。回油路：液压缸左腔

换向阀

油箱。2024/1/63）在图2c所示的状态下工作：液压泵

开停阀

油箱

工作台静止不动。4）工作台的移动速度是通过节流阀来调节的：当节流阀开大

进入液压缸的油液

V

。当节流阀开小

进入液压缸的油液

V

。结论：工作台的移动速度取决于流量的大小。5）液压缸必须产生一个足够大的推力，以克服工作台移动所受到的各种阻力，而这个推力是由缸中的油液压力产生的，需克服的阻力越大，缸中油液压力越高；反之压力就降低。结论：压力的大小取决于负载。2024/1/6

液压传动所具有的特征:

就液压传动过程来说是能量转换的过程。即它将原动机的机械能（M，n)液压能(p，Q)机械能(M`，n`)。主要是靠液体的压力和流速(流量)来传递能量。

2024/1/6液压系统与其它传动形式比较有以下特征:1.以液体作为工作介质，实现传动。

2.在密闭容器内(油泵，管路，阀，油缸等组成)，以静压传递原理进行工作(忽略管路，阀处的损失)。系统压力由外载来建立，系统压力大小与外载大小有关（注意负载的含义很广泛）。

(静压传递原理--帕斯卡定律：在密闭容器内的平衡液体中，任一点压力若有变化，则该点压力的变化将传给系统内任一点，其值不变。)2024/1/6根据这一原理，上面的千斤顶A2>>A1，L1+L2>L2，P可以很小，就能顶起很重的重物。

2024/1/63.工作机(执行元件)的运动速度，通常由系统中的流量(动力元件容积变化)来决定的。设在△t时间内，活塞A1移动了距离S1，活塞A2移动了距离S2

，则由于液体不可压缩，有：

A1S1=A2S2→A1S1/△t=A2S2/△t→A1V1=A2V2

以Q为油缸1(或称为泵，看成一个手动泵)的流量，即系统的流量，Q=A2V2

所以V2=Q/A2

可见，V2∝Q

，Q变化时,V2也随之变化，因此，工作机构的运动速度是由流量Q来满足的，这是液压传动一个很重要的特点。2024/1/64.系统的功率决定于系统的流量和压力。

N=WV2=pA2V2=pQ

p-系统压力

Q-系统流量上式说明，对油泵来说，它把发动机（或手）的能量（机械能）转换为液体的能量；对工作机来说，把液体的能量转换为机械能。2024/1/6

综上所述，液压传动是靠密闭容器内受静压力的液体来传递运动的一种方式，它是由油泵把发动机的机械能转化为液体能，再由油缸等液动机，将液压能转化为机械能，以满足工作对运动和力的要求。两个最重要概念：

1.系统压力决定于外负载。如果W＝0，则p＝0。主动力是加不上去的。负载是第一性的，压力是第二性的。

2.运动速度决定于流量。

V2=Q/A22024/1/6

二、液压系统的组成上面我们讨论了液压系统的工作原理及其特征，可知：液压系统主要由以下几部分组成的:1.动力元件：泵。为系统提供动力液，将发动机的机械能转化为液体的压力能，即,

M,n→p,Q。齿轮泵柱塞泵

要满足工作对象对力和运动的要求，还必须有一定的装置，将液体能量变为机械能，这就是-执行元件。如，液压缸动画演示（outer2024/1/63.控制元件:

控制元件是用来控制系统的压力、流量和液流方向的各种控制阀，它包括压力控制阀、流量阀、方向阀等。2.执行元件：油缸，液马达等。即p,Q→M,n（液压能转化为机械能，带动负载运动）。液压缸马达

要满足工作机的工作要求，还必须有另外一些元件来调节、限定系统中的压力、流量，改变液流方向，这就是：控制元件动画演示（outer2024/1/6溢流阀4.辅助元件：管线、油箱、滤网、蓄能器等，改善液压系统的工作条件，保证液压系统的正常工作。换向阀5.工作介质：油液或液压液是液压传动中能量传递的载体。动画演示（outer2024/1/6第三节液压传动的优缺点

优点:(与机械传动相比较，液压传动具有如下优点)1.液压元件尺寸小，结构紧凑，重量轻（相对于电传动，同功率相比），与同功率电机相比，液压传动的泵的重量为电机的1/10~1/20,如：飞机上的泵:q=0.209kg/kw

现代电机:q=1.5~2kg/kw2.运动形式变化方便：液压传动可以很方便的将发动机的旋转运动变为执行机构的往复运动，也可以实现复杂的空间角转动。2024/1/63.易获得大的力矩:如油缸直径为d=30cm,推力为F=140吨时，所需要的液压力仅为p=200kg/cm2。

4.可在较大范围内调速，而且是无级调速，调速方便。

5.可获得复杂的动作(即运动形式多种多样),从而可以很容易地实现自动化控制、过载保护等。

6.由于用油作为工作介质，因此润滑性能良好，液压元件寿命长。

7.大部分液压元件是标准的，设计系统比较方便。2024/1/6

缺点:

1.不适于远距离传递(特别是动作要求精确的场合);2.制造精度要求高，使用和维修需要较高的技术水平，进入杂物会失灵，阀芯易卡住，弹簧易断，线性度不好，先导阀芯易磨损等。

3.由于工作介质为油，容易漏失，因此，不能实现定比传动（不如步进电机）。

4.油中易混入空气，