1、液压传动技术液压传动技术认识液压传动认识液压传动液压传动以其能量传递和控制方式的灵活性和便捷性，广泛应用于各行各业：机床工业（液压冲床）、工程机械（挖掘机）、汽车行业（汽车起重机）、冶金行业（轧钢机、线材轧制生产线）、农业机械（联合收割机）等等那么什么是液压传动系统，它又是如何进行运动和动力传递和控制呢？认识液压传动系统认识液压传动系统认知液压传动原理认知液压传动原理任务一认识液压传动系统认识液压传动系统认识液压传动系统认识液压传动系统学习目标u掌握液压系统的组成及各组成部分的作用u理解液压传动工作原理任务描述观察由教师构建好的外圆磨床工作台工作过程，并通过调节各控制阀，观察其启动、停 止、运
2、动方向及运动速度的变化，熟悉液压系统的组成部分，并能分析各组成部分的作用，理解液压传动工作原理液压传动是以液体为工作介质，通过动力元件（液压泵），将原动机的机械能转换为液体的压力能，然后通过管道、控制元件把有压液体输往执行元件（液压缸或液压马达），将液体的压力能又转换为机械能，以驱动负载实现直线回转运动，完成动力传递。一、液压传动系统组成左图为万能外圆磨床，其主要用于磨削外圆柱面和圆锥面，还可以磨削内孔和台阶面等。机床工作台、砂轮架和尾座的运动均由液压驱动和控制。其中磨床工作台液压系统要驱动工作台实现慢速向右进给，然后向左快速退回的动作循环。一、液压传动系统组成磨床工作台液压系统组成如左图所示
3、。其工作原理：电动机驱动液压泵17从油箱19中吸油。油液经滤油器18进入液压泵，油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压，在图（a）所示状态下，通过开停阀10、节流阀7、换向阀5进入液压缸2左腔，推动活塞带动工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油液经换向阀和回油管6排回油箱。如果将换向阀5手柄转换成图（b）所示状态，则压力管中的油液将经过开停阀10、节流阀7和换向阀5进入液压缸右腔、推动活塞带动工作台向左移动，并使液压缸左腔的油液经换向阀和回油管排回油箱。工作台的移动速度是通过节流阀调节流量来实现，工作台的换向动作通过换向阀改变液压油流向来实现，推动液压缸所需油压力由溢流阀来调定。一、液压传动系统组成
4、由外圆磨床工作台液压系统可以看出，一个完整的液压传动系统应包括以下五个基本组成五个基本组成部分部分:1.1.动力装置动力装置液压泵液压泵 其功能是将原动机（常用的有人力机构、电动机和内燃机等）所提供的机械能转变为工作液体的液压能的机械装置，通常称为液压泵或油泵。2.2.执行装置执行装置液压缸和液压马达液压缸和液压马达 其功能是将液压泵所提供的工作液体的液压能转变为机械能的装置。作直线往复运动的执行元件称为液压缸或油缸;作连续旋转运动的执行元件称为液压马达或油马达。一、液压传动系统组成3.3.控制调节装置控制调节装置液压控制阀液压控制阀 其功能是对液压系统中工作液体的压力、流量和流动方向进行调节
5、控制的机械装置。通常简称为液压控制阀或液压阀，如压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等。4.4.辅助装置辅助装置 上述三个组成部分以外的其它元件，如油箱、管道、管接头、密封元件、滤油器、蓄能器、冷却器、加热器以及各种液体参数的监测仪表等。它们的功能是多方面的，各不相同。5.5.工作介质工作介质 工作介质是液压传动中能量传递载体，也是液压传动系统中最本质的一个组成部分。二、液压传动系统的特点1.单位功率的重量轻（比功率大），即在相同功率输出的条件下，体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、动态特性好。2.可在较大范围内实现无级调速。3.工作平稳、反应快、冲击小，能快速起动、制动和频繁换向。4.容易获得很
6、大的力和转矩，可以使传动结构简单。5.操作控制方便，调节简单，易于实现自动化。当机、电、液配合使用时，易于实现较复杂的自动工作循环和较远距离操控。6.易于实现过载保护，安全性好。采用矿物油为工作介质，相对运动表面间能自行润滑，可以延长元件的使用寿命。7.液压元件已标准化、系列化和通用化，便于液压系统的设计、制造和使用。优点优点二、液压传动系统的特点1.液压传动以液压油为工作介质，在相对运动表面间会出现泄漏。2.由于液体不是绝对不可压缩的，所以液压传动不能保证严格的传动比。3.液压传动系统的成本比一般机械传动系统要高一些。4.液压传动在工作过程中有较多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等。故不宜远
7、距离传动。5.液压传动的故障诊断比较困难，因此对维修人员的要求很高，需要系统地掌握液压 传动知识并有一定的实践经验。6.随着高压、高速、高效率和大流量，液压元件和系统的噪声增大，泄漏增多，容易造成环境污染。缺点缺点三、液压系统的应用任务实施认识液压试验台和液压传动系统认识液压试验台和液压传动系统 1.熟悉液压试验台的组成模块，液压元件在实训台上的安放方法，管路的连接方法和液压元件的摆放、整理等。2.观察由教师构建好的外圆磨床工作台工作过程，并通过调节各控制阀，观察其启动、停止和运动方向及运动速度的变化，分析液压传动工作原理。3.对照外圆磨床液压传动回路，指出液压系统中各组成元件的名称、作用。知
8、识拓展纯水液压传动纯水液压传动矿物型液压油纯水工作介质：矿物型液压油作为液压传动介质，存在着严重的环境污染和易燃烧问题l纯水价格低廉、来源广泛、不用运输仓储l阻燃性与安全性好、温升小l纯水的压缩系数小l使用纯水的液压系统维修方便，维护成本低。l可避免或减少产品污染知识拓展纯水液压传动纯水液压传动纯水液压传动面临的主要技术难题纯水液压传动面临的主要技术难题泄漏与磨损；材料腐蚀与老化；液压冲击、振动和噪声；气蚀；设计理论国内外纯水液压传动技术的研究与应用国内外纯水液压传动技术的研究与应用 近年来世界各国特别是工业发达国家流体动力界围绕着纯水液压传动的材料、元件、液压器具等方面展开了理论及应用研究，
9、取得了引人注目的成果。任务二认知液压传动原理认知液压传动原理认知液压传动原理认知液压传动原理学习目标u理解压力和流量两个重要概念u掌握液压传动原理任务描述观察液压千斤顶的工作过程，分析其压力的形成和运动、动力的传递和变化原理，理解在液压系统中压力和流量两个参数的重要意义和液压传动原理一、压力与流量定义：液压力是指液体处于静止状态时，单位面积 A 上所承受的作用力 F，用符号 p 表示：p=F/A 静压力在液体传动中简称压力，在物理学中则称为压强单位：国际单位-牛顿/米2（N/m 2），即帕斯卡，简称帕（Pa）常用单位-牛顿/毫米2（N/mm 2），兆帕（MPa）1 Mpa=106 Pa1.压力
10、压力和流量是液压系统的两个重要概念压力和流量是液压系统的两个重要概念一、压力与流量绝对压力：以绝对真空为基准进行度量的液体压力。相对压力：以大气压为基准来度量的液体压力，也称为表压力。绝对压力=相对压力+大气压力（2 2）压力的表示方法）压力的表示方法一、压力与流量真空度：若度量的绝对压力小于大气压力，绝对压力不足于大气压力的那部分压力值，称为真空度。真空度=大气压力-绝对压力（2 2）压力的表示方法）压力的表示方法一、压力与流量流量是指单位时间 t 内流过管道某一通流截面的液体体积 V，用符号 q 表示。假设液压油在通流截面为 A 的管道内，在时间 t 内以流速 v 由1截面流到2截面，则液
11、压油流过管道的流量为:q=V/t=Avt/t=Av 2.流量q式中：q-流量，在液压传动中，流量常用单位为L/min;V-液体体积;t-通过体积 V所需要的时间;A-通流截面积;v-平均流速。二、液压传动的基本原理由原理图可知，该系统由举升液压举升液压缸缸（大油缸6、大活塞7、单向阀5和卸油阀9）和手动液压泵手动液压泵（杠杆手柄1、小活塞2、小油缸3、单向阀4和5）两部分组成。活塞和缸体之间既保持良好的 配合关系，又能实现可靠的密封。以液压千斤顶为例进行说明：以液压千斤顶为例进行说明：二、液压传动的基本原理 提起手柄1使小活塞2向上移动，小活塞2下端密封的油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀
12、5关闭并阻断其所在的油路，而单向阀4打开使其所在油路畅通，油箱10中的液压油就在大气压的作用下，通过吸油管道进入并充满小缸体3，完成一次吸油动作;用力压下手柄1，小活塞2下移，小活塞2下腔容积减小，腔内压力升高，这时单向阀4关闭，同时阻断其所在的油路，当压力升高到一定值时单向阀5打开，小油缸3中的油液经管道输入大油缸6的下腔，由于卸油阀9处于关闭状态，大油缸6中的液压油增多，迫使大活塞7向上移动，顶起重物。再次提起手柄吸油时，单向阀5自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入大油缸6下腔，使重物8逐渐地升起。如果打开卸油阀9，大活塞7在其自重
13、和重物8的作用下下移，大油缸6下腔的油液便通过管道流回油箱10中，重物8就向下运动。液压千斤顶工作过程：液压千斤顶工作过程：二、液压传动的基本原理1.液压传动是利用有压力的液体（液压油有压力的液体（液压油）作为传递运动和动力的工作介质工作介质;2.液压传动中要经过两次能量转换能量转换，先将机械能转换成油液的压力能，再将油液的压力能转换成机械能;3.液压传动是依靠密封容器或密闭系统中密封容积的变化密封容积的变化来实现运动和动力的传递运动和动力的传递。由以上分析可得由以上分析可得液压传动基本工作原理液压传动基本工作原理如下：如下：三、液压传动的主要工作特征图（a）中，假设小油缸3的活塞面积为 A1
14、，驱动力为 F1，液体压力为 p1，大油缸6的活塞面积为 A2，负载力为 G，液压力为 p2。稳态时，小油缸3的活塞和大油缸6的活塞的静力平衡方程式分别为:1.1.力的传递是靠液体压力来实现的力的传递是靠液体压力来实现的F1=p1A1G=p2A2三、液压传动的主要工作特征1.1.力的传递是靠液体压力来实现的力的传递是靠液体压力来实现的由流体力学中的帕斯卡原理知，平衡液体内某一点的压力等值的传递到液体各点，则有:p p1 1=p=p2 2=p=F/A=p=F/A1 1=G/A=G/A2 2 -动力传递的基本方程式动力传递的基本方程式由此得出:液压系统的工作压力取决于外负载。由上式整理得到:F/G
15、=A1/A2说明:输出端、输入端的力与活塞面积成正比三、液压传动的主要工作特征2.2.速度的传递是靠液体速度的传递是靠液体“容积变化相等容积变化相等”的原则进行的原则进行图（a）中，假设小活塞2的行程为 S1，大活塞7的行程为 S2。如不考虑泄漏、液体的压缩、管路的变形，则:小活塞下行时从小油缸挤出的液体体积应等于进入大油缸推动大活塞7上行的液体体积。即:A1S1=A2S2两式同除以时间：A1S1/t=A2S2/t A1v1=A2v2 或 v1/v2=A2/A1说明:输出、输入的位移和速度与活塞面积成反比三、液压传动的主要工作特征2.2.速度的传递是靠液体速度的传递是靠液体“容积变化相等容积变
16、化相等”的原则进行的原则进行整理上式可得出：v v2 2=A=A1 1v v2 2/A/A2 2=A=A1 1/A/A2 2SS1 1/t=/t=V V1 1/(/(A A 2 2t)=t)=q q1 1/A/A2 2 -运动速度传递的基本方程式运动速度传递的基本方程式由此可得出:执行元件的运动速度（或转速）只与输入流量大小有关，即速度取决于流量。在实际工作中，泄漏是不可避免的，泄漏量与液体压力有关，压力越大，泄漏越多，因此，当负载发生变化时，由于泄漏量的变化，使实际流量发生变化，从而影响执行元件运动速度的变化。任务实施液压传动原理的认知液压传动原理的认知由教师在试验台上连接好压力和流量测试回
17、路，改变液压缸的负载，观察和记录压力表变化;调节节流阀的开度，观察和记录速度和流量表的变化，通过分析，理解液压系统中压力取决于负载，速度取决于流量的液压传递原理。知识拓展液压传动工作介质液压传动工作介质液压油是液压传动系统中的传动介质，而且还对液压装置的机构、零件起着润滑、冷却和防锈作用。液压传动系统的压力、温度和流速在很大的范围内变化，因此液压油的质量优劣直接影响液压系统的工作性能。故此，合理的选用液压油是很重要的。知识拓展（1 1）矿物油系液压油）矿物油系液压油主要由石腊基的原油精制而成，再添加抗氧化剂和防锈剂，为用途最广的一种。其缺点为耐火性差。（2 2）耐火性液压油）耐火性液压油 耐火
18、性液压油是专用于防止有引起火灾危险的乳化型液压油，有水中油滴型和油中水滴型两种。水中油滴型的润滑性差，会侵蚀油封和金属;油中水滴型化学稳定性很差。1.1.液压油的种类液压油的种类 知识拓展（1 1）密度）密度 单位体积液体的质量称为液体的密度。液压油的密度随压力的提高而稍有增加，随温度的升高而减小，一般情况下，由压力和温度引起的这种变化都较小，可将其近似地认为是常数。液体的密度越大，泵吸入性越差。（2 2）闪火点）闪火点 油温升高时，部分油会蒸发而与空气混合成油气，此油气所能点火的最低温度称为闪火点，如继续加热，则会连续燃烧，此温度称为燃烧点。.液压油的性质液压油的性质 知识拓展（3 3）黏性
19、）黏性 液压油流动时液体分子间存在内摩擦力的性质，称为黏性。黏性的大小用黏度来表示。常用的黏度指标有动力黏度、运动黏度和恩氏黏度。习惯上使用运动黏度标志液体的黏度，例如机械油的牌号就是用其在40时的平均运动黏度（m 2/s）来标号的。（4 4）压缩性）压缩性 液压油在低、中压时可视为非压缩性液体，但在高压时压缩性就不可忽视了，纯油的可压缩性是钢的100150倍。压缩性会降低运动的精度，增大压力损失而使油温上升，压力信号传递时，会有时间延迟、响应不良的现象。.液压油的性质液压油的性质 知识拓展在品种确定的情况下，最主要考虑的是油液的粘度油液的粘度，其选择主要考虑如下因素:（1 1）液压系统的工作
20、压力）液压系统的工作压力 工作压力较高的系统宜选用黏度较高的液压油，以减少泄露;反之便选用黏度较低的液压油。例如，当压力 p=7.020.0MPa时，宜选用N46N100的液压油;当压力 p 7.0 MPa时，宜选用N32N68 的液压油。（2 2）运动速度）运动速度 执行机构运动速度较高时，为了减小液流的功率损失，宜选用粘度较低的液压油。（3 3）液压泵的类型）液压泵的类型 在液压系统中，对液压泵的润滑要求苛刻，不同类型的泵对油的粘度有不同的要求，具体可参见有关资料。.液压油的选用液压油的选用 知识拓展l污染污染液压油使用一段时间后会受到污染，常使阀内的阀芯卡死，并使油封加速磨耗及液压缸内壁磨损。造成液压油污染的原因有如下三个方面：污染、恶化、泄露。4.4.液压油的污染与保养液压油的污染与保养 l保养保养液压油经长期使用，油质必会恶化，一般采用目视法判定油质是否恶化，当油的颜色浑浊并有异味时，须立即更换。液压油的保养方法有两种:一种是定期更换;另一种是使用过 滤器定期过滤。谢谢
