液压传动 第一章

液压传动与控制机械学院：

韩晓明

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E-mail：hanxm@第五节液压传动在机械工业中的应用第一章绪论第四节液压传动的优缺点第三节液压传动的控制方式第二节液压传动的工作原理及其组成部分第一节液压传动发展概况液压传动相对于机械传动来说是一门新技术，但如从1650年帕斯卡提出静压传递原理、1850年英国开始将帕斯卡原理先后应用于液压起重机、压力机等算起，也已有二三百年历史了。第一节液压传动发展概况早期的液压传动以水作为传动介质，近代液压传动是由19世纪崛起并蓬勃发展的石油工业推动起来的。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化、微型化、智能化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制、伺服控制、数字控制等技术上也有许多新成就。图一液压系统应用机械传动机械传动mechanicaldrive

利用机械作用力传递动力和运动的传动。主要形式：①靠机件间的摩擦力传递动力和运动的摩擦传动如：带传动、绳传动和摩擦轮传动等。易实现无级变速、适应轴间距较大的传动场合。过载打滑有缓冲和保护作用，但一般不能用于大功率的场合，也不能保证准确的传动比。②靠主动件与从动件啮合或借助中间件啮合传递动力或运动的啮合传动如：齿轮传动、链传动、螺旋传动和谐波传动等。能用于大功率的场合，传动比准确，但一般要求较高的制造精度和安装精度。

典型产品：减速机、制动器、离合器、连轴器、无级变速机、丝杠、滑轨牛头刨床

1.1液压传动发展概况电气传动电气传动electricdrive利用电或磁作用力传递运动与动力的传动。电或磁作用力：电场作用力、磁场作用力、电磁场作用力

典型产品：电动机、电磁铁、磁悬浮列车1.1液压传动发展概况流体传动台风山洪

风力发电

水车利用流体动能传递能量液力传动1.1液压传动发展概况流体传动利用流体压力能传递能量液压传动气压传动1.1液压传动发展概况

帕斯卡定律：

在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值传递到液体中所有各点。图1-1液压千斤顶工作原理图动画演示第二节液压传动的工作原理及其组成部分一、液压传动的工作原理

（1-2）1.力的传递

据上式，系统压力与外负载密切相关。由此得出液压传动工作原理的第一个重要特征：

液压与气压传动中工作压力取决于外负载。（1-1）液压缸中所产生的液体压力P2：作用在液压缸活塞上的作用力F1

由此得出液压传动工作原理的第二个重要特征：活塞的运动速度只取决于输入流量的大小，而与外负载无关。从上面的讨论还可以看出，压力和流量是液压传动中两个最基本的参数。2.运动的传递液压泵排出的液体体积等于进入液压缸的液体体积，则有：（1-3）上式两边同除以运动时间t得：q1=v1A1=v2A2=q2

（1-4）图1-2典型液压系统原理图1-液压泵

2-流量控制阀3-换向阀4-液压缸5-工作台6-溢流阀7-过滤器8-油箱ab图1-1所示为一种驱动机床工作台的液压系统，它由油箱1、过滤器2、液压泵4、溢流阀7、开停阀9、节流阀13、换向阀15、液压缸18以及连接这些元件的油管组成。二、液压传动的组成部分液压传动装置主要由以下四部分组成：（1）能源装置（功率输入装置）：把机械能→油液液压能。如液压泵。（2）执行装置（功率输出装置）：把油液的液压能→机械能。如液压缸、液压马达。（3）控制调节装置：对系统中油液压力、流量和流动方向进行控制或调节的装置，如溢流阀、节流阀等，不同组合形成不同功能的液压系统。（4）辅助装置：保证系统正常工作所需的上述三种以外的装置。如油箱、过滤器等。

为了简化液压系统的表示方法，通常采用图形符号来绘制系统原理图。图1-2所示为同一个液压系统用液压图形符号绘制成的工作原理图。使用这些图形符号可以使液压系统图简单明了，便于绘制。三、液压系统图的图形符号GB/T786.1-2009所谓液压传动的“控制方式”有两种不同的含义：一种是指液压传动的操纵调节方式；另一种是指液压系统控制部分本身的结构组成形式。液压传动的操纵调节方式可以概略地归纳为手动式、半自动式和全自动式三种。液压系统控制部分的结构组成形式有开环式和闭环式两种，它们的概念和定义与“控制理论”中的描述完全相同。第三节液压传动的控制方式图1-1所示的液压系统就是开环式的（它的框图见图1-3）图1-4所示为一个简单的液压伺服系统的工作原理图，它是手动控制式闭环液压系统的例子。第四节液压传动的优缺点液压传动有以下一些优点：在同等的体积下，液压装置能比电气装置产生更大的动力。液压装置工作比较平稳。液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达2000），它还可以在运行的过程中进行调速。液压传动易于对液体压力、流量或流动方向进行调节或控制。液压装置易于实现过载保护。液压元件实现标准化、系列化和通用化。实现直线运动远比机械传动简单。液压传动的缺点是：液压传动在工作过程中常有较多的能量损失（摩擦损失、泄漏损失等），长距离传动时更是如此。液压传动对油温变化比较敏感，它的运动速度和系统工作稳定性很易受到温度的影响，因此它不宜在很高或很低的温度条件下工作。为了减少泄漏，液压元件在制造精度上的要求较高，因此它的造价较贵，而且对油液的污染比较敏感。液压传动出现故障时不易找出原因。第五节液压传动在机械工业中的应用不同精度要求的主机也会选用不同控制形式的液压传动装置，其概况如图1-6所示。

表1-1液压与气压传动在各类机械行业中的应用举例

行业名称应用举例工程机械挖掘机、装载机、推土机、铲运机等矿山机械凿岩机、开掘机、提升机、液压支架等建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机、建设机器人等冶金机械轧钢机、压力机等。机械制造机床、数控加工中心、气动扳手、压力机、模锻机、空气锤等。轻工机械打包机、注塑机、橡胶硫化机、食品包装机、真空镀膜机等汽车工业高空作业车、自卸式汽车、汽车起重机、转向器等。水利工程船闸水闸启闭机、船舵液压操纵等。发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等船舶