1、1液体可看成是不可压缩的，可将封闭的受压液体看成刚体，封液体可看成是不可压缩的，可将封闭的受压液体看成刚体，封闭的受压液柱象固体一样，可对力、运动以及功率进行传递。闭的受压液柱象固体一样，可对力、运动以及功率进行传递。滑动滑动负载负载固体钢杆固体钢杆机械传动滑动滑动负载负载液压传动封闭油液封闭油液缸体缸体活塞活塞何谓液压传动何谓液压传动2流体传动与控制（液压与气动）流体传动与控制（液压与气动） Fluid Power 在密闭的回路（或系统）中，以受压流体为工作介质，进行能量转换、传递、控制和分配的技术。简称 “液压及气动” 液压传动技术液压传动技术 Hydraulics -以液体为工作介质的流
2、体传动及控制技术，简称以液体为工作介质的流体传动及控制技术，简称 “液压液压”。在液压传动中，能量通过管路系统以压力液流的形式被控制和传递到在液压传动中，能量通过管路系统以压力液流的形式被控制和传递到液压执行元件上进行做功。液压执行元件上进行做功。 气动技术气动技术 Pneumatics - 以压缩空气为工作介质的流体传动及控制技术，简称以压缩空气为工作介质的流体传动及控制技术，简称 “气动气动” 液力传动技术液力传动技术 Hydrodynamics -利用液体压力势能和动能的流体传动及控制技术。简称 “液力” 何谓液压传动何谓液压传动 - - 几个基本概念几个基本概念3封闭油液封闭油液l液压
3、系统将油液封闭；液压系统将油液封闭；l压力油以相同的压力，垂直地作用在任何与之接触的表面上；压力油以相同的压力，垂直地作用在任何与之接触的表面上；l压力油对固体表面的作用力等于压力乘以作用面积；压力油对固体表面的作用力等于压力乘以作用面积；l当力作用在自由物体上时，该物体将会产生一个加速度，并当力作用在自由物体上时，该物体将会产生一个加速度，并由此产生运动，引起作功。由此产生运动，引起作功。液压传动液压传动4优点l 结构紧凑，功率结构紧凑，功率-重量比大。输出功率重量比大。输出功率大而重量轻且安装尺寸小；大而重量轻且安装尺寸小；l 动力能轻易地通过管道进行传输，传动力能轻易地通过管道进行传输，
4、传递距离较长；递距离较长；l 元件安装灵活，可按实际需要选择最元件安装灵活，可按实际需要选择最恰当的位置；恰当的位置；l 生产率高，操作人员可利用手柄、脚生产率高，操作人员可利用手柄、脚踏板等先导控制元件，以遥控的方式踏板等先导控制元件，以遥控的方式轻松自在地同时控制多个功能。轻松自在地同时控制多个功能。l 易于实现自动化，能与现代电气和计易于实现自动化，能与现代电气和计算机控制技术紧密结合，对大功率的算机控制技术紧密结合，对大功率的传动系统进行控制；传动系统进行控制；l 易于实现过载保护，并不会损坏液压易于实现过载保护，并不会损坏液压元件和系统元件和系统液压传动的优缺点液压传动的优缺点5缺点
5、l 噪声；噪声；l 外部泄漏，会造成环境污染，即使是少量的矿物油漏泄，外部泄漏，会造成环境污染，即使是少量的矿物油漏泄，也会毁坏大片的地表水；不过现在已越来越普遍地使用可也会毁坏大片的地表水；不过现在已越来越普遍地使用可生物降解的液压油液；生物降解的液压油液；l 易受污染，液压工作介质中的污染物质会导致介质变质、易受污染，液压工作介质中的污染物质会导致介质变质、元件磨损、系统性能恶化；元件磨损、系统性能恶化；l 对环境温度较敏感，温度过高或过低均会影响甚至破坏元对环境温度较敏感，温度过高或过低均会影响甚至破坏元件的可靠性和系统的性能。件的可靠性和系统的性能。l 液压油液中的气体会破坏系统的刚性
6、，引起气穴，导致液液压油液中的气体会破坏系统的刚性，引起气穴，导致液压泵和其它液压元件的损坏。压泵和其它液压元件的损坏。液压传动的优缺点液压传动的优缺点61 力学基本定律 牛顿第一定律，静力平衡公式：牛顿第一定律，静力平衡公式：如果一个物体所受的所有作用力的合力为零，则该物体将保持其如果一个物体所受的所有作用力的合力为零，则该物体将保持其原来的运动状态。换言之，如果一个物体处于平衡状态，则其所原来的运动状态。换言之，如果一个物体处于平衡状态，则其所受全部作用力的合力为零。受全部作用力的合力为零。 牛顿第二定律，动力学公式：牛顿第二定律，动力学公式：dtvdmF液压技术的基础理论液压技术的基础理
7、论0FY0F0FZ0FX7液压技术的基础理论液压技术的基础理论2 压力 - 单位面积上所受的作用力单位面积上所受的作用力压力单位：压力单位： 公制：公制：Pa (帕帕 N/m2), MPa (兆帕兆帕 106 Pa) 或或 bar (巴巴 10-1 MPa)英制：英制：psi (lbs/in2), 1 psi = 0.07 bar 液体自身重量所产生的压力液体自身重量所产生的压力p = h右图中，右图中，管容器的外形如何，只要所盛管容器的外形如何，只要所盛液体的高液体的高(h)相等，则容器底面积处的压相等，则容器底面积处的压相等，即：相等，即：p1 = p2 = p3。若底面积相等若底面积相等
8、 (A1=A2=A3)，则底面处的则底面处的作用力亦相等，即：作用力亦相等，即：F1 = F2 = F3APp 8液压技术的基础理论液压技术的基础理论 外部作用力产生的压力外部作用力产生的压力 液体不能抵抗切力，液体不能抵抗切力，故液体的压力垂直于故液体的压力垂直于受压表面。受压表面。AFp 9液压技术的基础理论液压技术的基础理论l 大气压力大气压力包围地球的大气是有重量的，也会产包围地球的大气是有重量的，也会产生压力，这种由大气产生的压力即称生压力，这种由大气产生的压力即称为大气压力。为大气压力。大气压力常用汞柱高度表示大气压力常用汞柱高度表示(mmHg)。l 表压表压 (压力压力)以大气压
9、为基点以大气压为基点 (零零) 计量的压力值。计量的压力值。l 绝对压力绝对压力以绝对零压力为基点以绝对零压力为基点 (零零) 计量的压力计量的压力值。值。(barA)l 真空度真空度低于大气压力的绝对压力与大气压力低于大气压力的绝对压力与大气压力的差值。的差值。10液压技术的基础理论液压技术的基础理论3 帕斯卡原理在密闭容器内的平衡液体中，任意一点的压力如有变化，在密闭容器内的平衡液体中，任意一点的压力如有变化，该压力变化值将传递给液体中的所有各点，且其值不变。该压力变化值将传递给液体中的所有各点，且其值不变。l 压力及力的传递压力及力的传递F2 = pA2 F1l F1与与F2的做功相等的
10、做功相等V = A1S1 = A2S2W1 = F1S1 = pA1S1W2 = F2S2 = pA2S2 W1 = W22211AFAFp 11液压技术的基础理论液压技术的基础理论4 流体的能量守恒 - 柏努利 (Bernoulli) 方程ttanconshg2vp2 ttanconsh2vp2 水头水头(比势能比势能 -单位重量的势能单位重量的势能)压力头压力头(比压能比压能 -单位重量的压力能单位重量的压力能)速度头速度头(比动能比动能 -单位重量的动能单位重量的动能)或或液体重量产生的压力液体重量产生的压力压力压力背压背压 - 速度对应的压力值速度对应的压力值12高高 压压 区区低低
11、压压 区区液压技术的基础理论液压技术的基础理论柏努利柏努利 (Bernoulli) 原理应用实例：原理应用实例：机翼的升力机翼的升力13 10000 N 100 bar液压系统中的压力由负载或元件对油液的阻力所产生。液压系统中的压力由负载或元件对油液的阻力所产生。液压泵泵出的是流量，而不是压力。液压泵泵出的是流量，而不是压力。液压技术的基础理论液压技术的基础理论14油液总是进入阻力最小的通路油液总是进入阻力最小的通路即：对于并联的负载，最轻即：对于并联的负载，最轻 (要求的工作压力最低要求的工作压力最低) 的负载的负载最先动作，动作完成后，其它负载再按轻重依次动作。最先动作，动作完成后，其它负
12、载再按轻重依次动作。5000 N10000 NAB液压技术的基础理论液压技术的基础理论155 流量l 流量为单位时间内通过封闭截面的流体体积流量为单位时间内通过封闭截面的流体体积 。液压液压系统中所用的流量是指容积流量系统中所用的流量是指容积流量流量单位：流量单位： 公制：公制：Lpm (L/min)英制：英制：gpm, 1 gpm = 3.78 L/min l 在液压系统中流量意味着负载速度的大小。在液压系统中流量意味着负载速度的大小。vAtVQ 液压技术的基础理论液压技术的基础理论16l 流量的连续性流量的连续性液体被看成是不可压缩的，在封闭的容积中既不能吸收液体被看成是不可压缩的，在封闭
13、的容积中既不能吸收流量，也不会生成流量，因此：流量，也不会生成流量，因此： 串联管道中流量处处相同；串联管道中流量处处相同；Q1 = Q2或或 A1v1 =A2v2 对于液压系统的一个部分，其输入流量之和等于输对于液压系统的一个部分，其输入流量之和等于输 出流量之和。出流量之和。QP = Q1+Q2+QT液压技术的基础理论液压技术的基础理论17l 液压缸活塞杆液压缸活塞杆 (执行机构，负载执行机构，负载) 的的速度速度 - 取决于流量取决于流量液压缸的活塞杆速度由活塞后的容积被油液充满的速度液压缸的活塞杆速度由活塞后的容积被油液充满的速度 (即即: 流量流量) 决定决定 液压技术的基础理论液压
14、技术的基础理论186 功率l 功率为单位时间内所做的功。功率为单位时间内所做的功。做功通常是在一定的时间做功通常是在一定的时间内完成的，功率反映了做功的速率，或做功的能力。内完成的，功率反映了做功的速率，或做功的能力。功率单位：功率单位：公制：公制：W (Nm/s), kW英制：英制：hp ( ftlbs/s), 1 hp = 0.746 kW l 液压功率：p bar Q L/minFVtFSN )kW(600pQP 液压技术的基础理论液压技术的基础理论197 油液流经节流孔的流量公式 薄壁小孔薄壁小孔（l/d 0.5) - 流量系数，当截面变化很大时可取为流量系数，当截面变化很大时可取为0
15、.62 细长孔（细长孔（l/d 4) 节流孔流量公式节流孔流量公式pg2AQ p60AQ (L/min)(cm3/s)pkApld144Q4 pkAQ (cm3/s) - 0.5 1液压技术的基础理论液压技术的基础理论208 液体的基本性质液体分子之间的引力可将它们互相紧密地吸引在一起，但液体分子之间的引力可将它们互相紧密地吸引在一起，但又不足以像固体那样能使分子处于固定的位置，由此：又不足以像固体那样能使分子处于固定的位置，由此： l 液体可以占据任何形状l 液体相对地不可压缩 由于液体分子间接触紧密，液体表现出固体的一种性质，即相对地不可压缩。 由于液体相对地不可压缩，并且能够占据任何容器
16、的形状，由于液体相对地不可压缩，并且能够占据任何容器的形状，所以它在力的传递方面具有一定的优势。所以它在力的传递方面具有一定的优势。 受压油液受压油液液压油液液压油液2110 液体粘度本质：实际流体的内摩擦力本质：实际流体的内摩擦力l 动力粘度：动力粘度：按牛顿液体内摩擦定律：按牛顿液体内摩擦定律： 动力粘度系数动力粘度系数dv 相邻油膜层间的相对滑动速度相邻油膜层间的相对滑动速度 dy 相邻油膜层的间隔距离相邻油膜层的间隔距离l 运动粘度：运动粘度：l 赛波特通用秒赛波特通用秒 - 液体粘度的一种计量方法液体粘度的一种计量方法 (简称赛氏秒简称赛氏秒 SUS或或SSU) 赛波特粘度计：赛波特
17、粘度计：在容器中倒入液体，加热至规定的温度。在保持该温度的在容器中倒入液体，加热至规定的温度。在保持该温度的状态下拔掉容器底部的塞子，同时按动秒表，纪录液体流入烧瓶的容积达状态下拔掉容器底部的塞子，同时按动秒表，纪录液体流入烧瓶的容积达到到60 mL时的时间，该时间即为赛氏粘度值表示为：时的时间，该时间即为赛氏粘度值表示为：150 SUS 100 。dydv 单位：单位：St (cm2/s), cSt (mm2/s)液压油液液压油液22液压油液液压油液l 粘度与润滑性粘度与润滑性油液对金属表面油液对金属表面的浸润性的浸润性粘度越大，形成粘度越大，形成的油膜越厚的油膜越厚良好的润滑要求良好的润滑
18、要求相对运动的金属相对运动的金属表面间形成适当表面间形成适当厚度的油膜厚度的油膜l 粘度随温度变化粘度随温度变化粘粘 - 温特性温特性23液压油液液压油液l 粘度随温度变化粘度随温度变化 - 粘温指数粘温指数 IV (Viscosity Index)249 液压系统对工作液体的基本要求l 润滑及抗磨损性润滑及抗磨损性 - 抗磨添加剂抗磨添加剂液体在两固体接触面之间形成不易被破坏的油膜的能力，防液体在两固体接触面之间形成不易被破坏的油膜的能力，防止固体表面的磨损破坏。止固体表面的磨损破坏。 液体自然油膜的厚度（与液体的粘度有关）；液体自然油膜的厚度（与液体的粘度有关）； 液体对固体表面的附着力（
19、液体的表面张力）。液体对固体表面的附着力（液体的表面张力）。l 对固体材料的相容性对固体材料的相容性 - 防锈剂防锈剂对金属及密封材料。对金属及密封材料。l 抗氧化及耐腐蚀性抗氧化及耐腐蚀性 - 氧化抑止剂氧化抑止剂不易变质及孳生细菌。不易变质及孳生细菌。l 抗气泡性抗气泡性 - 消泡添加剂消泡添加剂蒸汽压低，不易产生气泡。蒸汽压低，不易产生气泡。l 防火性防火性液压油液液压油液2510 油液清洁度控制油液清洁度要求油液清洁度要求 - - 固体颗粒污染度等级固体颗粒污染度等级油液污染控制油液污染控制26被试被试滤芯滤芯油液污染控制油液污染控制滤器的选择滤器的选择过滤精度过滤精度名义过滤精度，相
20、对于表面型名义过滤精度，相对于表面型滤器滤器以滤芯材料的滤孔尺寸作为过滤精度以滤芯材料的滤孔尺寸作为过滤精度绝对过滤精度，相对于深层型滤器绝对过滤精度，相对于深层型滤器滤芯的多次通过试验滤芯的多次通过试验 (ISO 4572) 和过滤比和过滤比10100, 滤器的过滤精度为滤器的过滤精度为10m流通能力流通能力 规格尺寸规格尺寸纳垢容量纳垢容量pninnout)X(out)X(inXnn 27滤器过滤精度的选择滤器过滤精度的选择油液污染控制油液污染控制28用于提升负载的系统l 方向控制阀由主阀和方向控制阀由主阀和小型远程控制先导阀小型远程控制先导阀组成；组成；l 先导阀设置在尽可能先导阀设置在
21、尽可能好的，安全的操作位好的，安全的操作位置上；置上；l 通过远程控制，保证通过远程控制，保证负载的运行平稳，控负载的运行平稳，控制精确。制精确。一个简单的液压系统一个简单的液压系统29原动机原动机 输入机械功率（电动机、柴油机等）输入机械功率（电动机、柴油机等）液压泵液压泵 输送压力液流输送压力液流液压控制阀液压控制阀 导控液流及限制压力导控液流及限制压力执行元件执行元件 将液压功率转换为机械功率（液压缸将液压功率转换为机械功率（液压缸 / / 液压马达）液压马达）油箱油箱 贮存油液并对油液工作状态进行调控贮存油液并对油液工作状态进行调控液压系统主要元件液压系统主要元件30在讨论液压元件和系
22、统的时候，采用图形符号来表达，这是一在讨论液压元件和系统的时候，采用图形符号来表达，这是一种通用、形象、简明、准确的技术语言。种通用、形象、简明、准确的技术语言。标准：标准：ISO 1219.1-1991, GB/T 786.1 - 931 线条l 实线实线 供油、工作管路 回油管路 电气线路l 虚线虚线 控制管路 泄油、放气管路 过滤材料 过渡位置液压图形符号液压图形符号 - - 基本元素基本元素31l 点划线 元件组合框l 双线 机械连接轴、操纵杆、活塞杆l 箭头线 表示可调节2 园园l 大园 能量转换元件（泵、马达、压缩机）l 中园 检测仪表l 小园 单向元件、旋转接头 机械铰链、滚轮液
23、压图形符号液压图形符号 - - 基本元素基本元素323 正方形l 水平控制元件除电动机外的原动机l 45o 放置调节器件（过滤器、热交换器等）4 长方形l 大长方形液压缸体、阀件等l 小长方形控制器等5 囊形压力油箱、蓄能器、贮气罐等液压图形符号液压图形符号 - - 基本元素基本元素331 原动机及泵原动机及泵2 执行元件执行元件电动机电动机除电动机外除电动机外的原动机的原动机定量液压泵定量液压泵变量泵变量泵双向液压泵双向液压泵气动泵气动泵空气压缩机空气压缩机单杆缸单杆缸液压缸液压缸双杆缸双杆缸简化简化简化简化液压马达液压马达双向变量双向变量马达马达单向定量单向定量马达马达液压图形符号液压图形
24、符号 基本符号基本符号343 液压控制阀液压控制阀l 单向阀单向阀l 方向控制阀方向控制阀液控单向阀液控单向阀单向阀单向阀3位位4通通电磁方向阀电磁方向阀2位位4通通电磁方向阀电磁方向阀直动式方向阀直动式方向阀机械定位机构机械定位机构机械滚轮驱动机械滚轮驱动手动手动液动液动气动气动液压图形符号液压图形符号 基本符号基本符号35详图详图3位位4通通电液方向阀电液方向阀先导式方向阀先导式方向阀简化图形简化图形l 比例方向控制阀比例方向控制阀电磁比例方向阀电磁比例方向阀电液比例方向阀电液比例方向阀详图详图简图简图液压图形符号液压图形符号 基本符号基本符号36l 压力控制阀压力控制阀直动式溢流阀直动式溢流阀先导式溢阀先导式溢阀详图详图简图简图l 流量控制阀流量控制阀节流阀节流阀单向节流阀单向节流阀调速阀调速阀溢流节流阀溢流节流阀液压图形符号液压图形符号 基本符号基本符号37l 辅件辅件蓄能器蓄能器滤油器滤油器冷却器冷却器加热器加热器l 管道交叉和连接管道交叉和连接交叉交叉交叉交叉连接连接连接连接油箱油箱液压图形符号液压图形符号 基本符号基本符号38压力补偿变量泵液压图形符号液压图形符号 回路图回路图39液压图形符号液压图形符号 回路图回路图40基本计算公式基本计算公式41单位换算单位换算
