1、传动机构传动机构传递运动和动力的机构传递运动和动力的机构液压传动液压传动 液压传动是以液体为工作介质，利用液压传动是以液体为工作介质，利用密闭系统中的受压液体来传递运动和动密闭系统中的受压液体来传递运动和动力的一种传动方式。力的一种传动方式。（利用液体的压力能传递能量）（利用液体的压力能传递能量）液力传动液力传动液力传动利用液体的动能传递能量。液力传动利用液体的动能传递能量。气体传动气体传动 气体传动主要是气压传动。气压传气体传动主要是气压传动。气压传动利用气体压力能传递能量。动利用气体压力能传递能量。复合传动复合传动4.1.1 4.1.1 液压传动基础知识液压传动基础知识1.液压传动装置的工
2、作原理液压传动装置的工作原理2.液压传动的组成及图形符号液压传动的组成及图形符号3.液压传动中的两个最重要参数液压传动中的两个最重要参数l压力压力l流量流量4.液体流动时的两种压力损失液体流动时的两种压力损失5.液压冲击及气穴现象液压冲击及气穴现象1.1.液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理1.1.液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理1 1杠杆手柄杠杆手柄 2 2小油缸小油缸 3 3小柱塞小柱塞 4 4、7 7单向阀单向阀 5 5、6 6、1010管道管道8 8大柱塞大柱塞 9 9大油缸大油缸 1111截止阀截止阀 1212油箱油箱123456789101112举升缸举升缸手动
3、液压泵手动液压泵1.1.液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W(1)(1)力比例关系力比例关系2AW大柱塞下腔的压力为大柱塞下腔的压力为11AF小柱塞下腔的压力为小柱塞下腔的压力为112112：FAAWpAFAW或或由帕斯卡原理有由帕斯卡原理有 由式可知，在液压传动中，力不但可以传递，而且通过作由式可知，在液压传动中，力不但可以传递，而且通过作用面积（用面积（A2 2A1 1）的不同，力可以放大或缩小）的不同，力可以放大或缩小.1.1.液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W(1)(1)力比例关系力比例关系112AFAWp
4、由式可知，在液压传动中，工作压力只取由式可知，在液压传动中，工作压力只取决于负载决于负载,而与流入的流体多少无关而与流入的流体多少无关.负载产生压力负载产生压力1.1.液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W(2)(2)运动关系运动关系2112221122112211：AAvvvAvAthAthAthAhA或或即即可得可得两端同除时间两端同除时间所以有所以有 由式可知，在液压传动中，速度不但可以传递，而且通过由式可知，在液压传动中，速度不但可以传递，而且通过作用面积（作用面积（A2 2A1 1）的不同，速度可以放大或缩小）的不同，速度可以放大或缩小.被小柱塞压
5、出的油液的体积必然等于大柱塞向上升起后大油缸中油液增加的体积。1.1.液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W(2)(2)运动关系运动关系22112211Aq，vAqvqthAthA或 由式可知，在液压传动中，活塞的运动速由式可知，在液压传动中，活塞的运动速度只取决于进入油缸的流量度只取决于进入油缸的流量,而与流体的压力而与流体的压力无关无关.1.1.液压传动装置的工作原理液压传动装置的工作原理A1，pA2，ph1h2F1W(3)(3)功率关系功率关系pqvpAvpAPWvvF2211211或 由式可知，在液压传动中的功率可以用压由式可知，在液压传动中的功率可
6、以用压力力p和流量和流量q的乘积来表示，压力的乘积来表示，压力p和流量和流量q是液是液压传动中最基本、最重要的两个参数。压传动中最基本、最重要的两个参数。2.2.液压传动系统的组成液压传动系统的组成 我们以机床工作台的液我们以机床工作台的液压系统为例来介绍液压系统压系统为例来介绍液压系统的组成。的组成。机床工作台液压系机床工作台液压系统统 活塞左移活塞左移 液压泵由电动液压泵由电动机驱动旋转，从油机驱动旋转，从油箱中吸油。油液经箱中吸油。油液经液压泵输出，进入液压泵输出，进入压力管后，通过开压力管后，通过开停（换向）阀、节停（换向）阀、节流阀、换向阀进入流阀、换向阀进入液压缸的右腔，推液压缸的
7、右腔，推动活塞向左运动。动活塞向左运动。2.2.液压传动系统的组成液压传动系统的组成 活塞右移活塞右移 液压泵由电动液压泵由电动机驱动旋转，从油机驱动旋转，从油箱中吸油。油液经箱中吸油。油液经液压泵输出，进入液压泵输出，进入压力管后，通过开压力管后，通过开停（换向）阀、节停（换向）阀、节流阀、换向阀进入流阀、换向阀进入液压缸的左腔，推液压缸的左腔，推动活塞向右运动。动活塞向右运动。2.2.液压传动系统的组成液压传动系统的组成2.2.液压传动系统的组成液压传动系统的组成 溢流阀溢流溢流阀溢流把开停阀手柄转换到把开停阀手柄转换到中间竖直位置，泵出中间竖直位置，泵出口压力管中的油液将口压力管中的油液
8、将经溢流阀和回油管排经溢流阀和回油管排回油箱，不输出到液回油箱，不输出到液压缸中去，此时系统压缸中去，此时系统保持溢流阀的调定压保持溢流阀的调定压力。力。2.2.液压传动系统的组成液压传动系统的组成泵卸荷泵卸荷将开停手柄转换到右将开停手柄转换到右侧位置，压力管中的侧位置，压力管中的油液将经开停（换向）油液将经开停（换向）阀和回油管排回油箱，阀和回油管排回油箱，不输出到液压缸中去，不输出到液压缸中去，此时液压泵输出的油此时液压泵输出的油液在无阻力下直接流液在无阻力下直接流回油箱，使液压系统回油箱，使液压系统卸荷。卸荷。2.2.液压传动系统的组成液压传动系统的组成名 称作 用另 件动力元件机械能转
9、化成液压能泵泵执行元件液压能转化成机械能缸、马达缸、马达控制元件控制油液的流动方向、调节压力和流量各种阀各种阀辅助元件辅助作用滤油器、油箱、滤油器、油箱、密封件、管件等密封件、管件等工作介质传递运动与动力、润滑、密封、冷却液压油液压油用国家标准图形符号绘制用国家标准图形符号绘制 液压传动系统回路图液压传动系统回路图半结构式液压传动系统回路图半结构式液压传动系统回路图2.2.液压传动装置的图形符号液压传动装置的图形符号1.流量和压力具有良好的可流量和压力具有良好的可控性，可实现较宽的调速控性，可实现较宽的调速范围，能较方便地实现无范围，能较方便地实现无级调速；级调速；2.易于实现过载保护；易于实
10、现过载保护；3.具有防锈和自润滑能力，具有防锈和自润滑能力，使用寿命长；使用寿命长；4.在输出同等功率条件下，在输出同等功率条件下，液压传动体积小，重量轻，液压传动体积小，重量轻，即动力密度大；即动力密度大；5.便于布局，适宜中距离传便于布局，适宜中距离传输和分配动力；输和分配动力；6.易于实现系列化、标准化、易于实现系列化、标准化、通用化及自动化等。通用化及自动化等。1.由于泄漏和管道的弹性变由于泄漏和管道的弹性变形等原因，液压传动不宜形等原因，液压传动不宜用于传动比要求严格的场用于传动比要求严格的场合；合；2.液压传动如密封不严或零液压传动如密封不严或零件磨损后产生渗漏，影响件磨损后产生渗
11、漏，影响工作机构运动的平稳性和工作机构运动的平稳性和系统效率，而且污染境；系统效率，而且污染境；3.液压系统混入空气后，会液压系统混入空气后，会产生爬行和噪声等；产生爬行和噪声等；4.液压传动的能量损失较大，液压传动的能量损失较大，系统效率较低；系统效率较低；5.故障不易查找等。故障不易查找等。液压传动的特点液压传动的特点挖掘机 液压传动应用举例液压传动应用举例翻斗车液液 压压 传传 动动 应应 用用 举举 例例汽车吊液液 压压 传传 动动 应应 用用 举举 例例液压与气动装置在数控机床中的辅助功能液压与气动装置在数控机床中的辅助功能1 1、自动换刀所需要的动作。、自动换刀所需要的动作。2 2
12、、机床运动部件的平衡。、机床运动部件的平衡。3 3、机床运动部件的制动、离合器的控制、齿轮拨叉挂档等。、机床运动部件的制动、离合器的控制、齿轮拨叉挂档等。4 4、机床的润滑冷却、机床的润滑冷却、5 5、机床防护罩、板、门的自动开关。、机床防护罩、板、门的自动开关。6 6、工作台的松开、夹紧，交换工作台的自动交换动作。、工作台的松开、夹紧，交换工作台的自动交换动作。7 7、夹具的自动松开、夹紧。、夹具的自动松开、夹紧。1)1)压力：液体静压力（压强）压力：液体静压力（压强）液体单位面积上所受的压力。液体单位面积上所受的压力。（1）压力单位：压力单位：国际国际 Pa 1 N/m/m2 2工程工程
13、MPa 106 Pa 1 at（大气压）（大气压）1.013 105 Pa 1 bar 1 Kg f/cm2 2换算换算：1MPa 106 Pa 10 bar=10 Kg f/cm2 23.3.液压传动中两个重要参数液压传动中两个重要参数测压两基准测压两基准绝对压力绝对压力以绝对零压（绝对真空）为基准以绝对零压（绝对真空）为基准相对压力相对压力以大气压力为基准以大气压力为基准关系关系：绝对压力绝对压力 =大气压力大气压力 +相对压力相对压力相对压力（表压）相对压力（表压）=绝对压力绝对压力 大气压力大气压力真空度真空度 =大气压力大气压力 绝对压力绝对压力（2 2）压力的表示方法压力的表示方法
14、2)2)流量：流量：单位时间内通过通流截面液体的体积。单位时间内通过通流截面液体的体积。流量单位：流量单位：国际国际 m m3 3/s/s（米米3 3/秒）秒）工程工程 L/min（升升/分钟）分钟）3.3.液压传动中两个重要参数液压传动中两个重要参数Aqv/1.1.密度密度(1)(1)密度密度单位体积液体的质量单位体积液体的质量液压油一般取液压油一般取=900kg/m 3 (水的密度：水的密度：1000 kg/m 3 即即 1g/cm 3）4.4.液压油的物理特性液压油的物理特性Vm (2)(2)可压缩性可压缩性液体受压力作用而发生体积缩小性液体受压力作用而发生体积缩小性质质 4.4.液压油
15、的物理特性液压油的物理特性 一般认为油液不可压缩（因压缩性很小），一般认为油液不可压缩（因压缩性很小），若分析动态特性或高压系统，则必须考虑。若分析动态特性或高压系统，则必须考虑。(3)(3)粘性粘性 (1)(1)液体在外力作用下液体在外力作用下流动或有流动趋势流动或有流动趋势时，液体内分子间的内聚力要阻止液体分子时，液体内分子间的内聚力要阻止液体分子间的相对运动，由此产生一种内摩擦力，这间的相对运动，由此产生一种内摩擦力，这种特性称为粘性。种特性称为粘性。注：静止液体不呈现粘性注：静止液体不呈现粘性 粘性示意图粘性示意图 4.4.液压油的物理特性液压油的物理特性 粘性示意图粘性示意图Home
16、液压装置中使用的液压油，需要一定的液压装置中使用的液压油，需要一定的“黏度黏度”。4 4 液压油的物理特性液压油的物理特性如果黏度过大，泵如果黏度过大，泵“吸入吸入“困难，会困难，会造成造成”空穴空穴“现象。现象。（2 2）粘度）粘度粘性大小的衡量粘性大小的衡量粘度大，油液就粘度大，油液就“稠稠”，反之就，反之就“稀稀”。(a)(a)动力粘度动力粘度（又称为绝对粘度又称为绝对粘度）物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，其单物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，其单位面积上所产生的内摩擦力。位面积上所产生的内摩擦力。单位：单位：Pa.s(Pa.s(帕帕.秒）秒）4.4.液压油的物理特性液压油的物
17、理特性(b)(b)运动粘度运动粘度:动力粘度与液体密度之比值。动力粘度与液体密度之比值。单位：单位：SISI制：制：m m2 2/S/S CGS CGS制：制：StSt（斯）、（斯）、cStcSt（厘斯）（厘斯）换算关系：换算关系：1m1m2 2/S=10/S=104 4St=10St=106 6cStcSt液压油牌号标注：液压油牌号标注：LHL2222号液压油，指这种油在号液压油，指这种油在40时的平均运时的平均运动粘度为动粘度为22cSt22cSt。1010机械油指机械油指运动粘度值为运动粘度值为10 cSt10 cSt。4.4.液压油的物理特性液压油的物理特性(3)(3)温度和压力对粘度
18、的影响温度和压力对粘度的影响(a)(a)粘度和压力的关系粘度和压力的关系 P，F，随随p而而，压力较小时忽略，压力较小时忽略，32Mpa32Mpa以以 上才考虑上才考虑(b)(b)粘度和温度的关系粘度和温度的关系 温度温度，内聚力，内聚力，粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好随温度的变化较小，即粘温特性较好。液压油对温度的变化非常敏感。液压油对温度的变化非常敏感。4.4.液压油的物理特性液压油的物理特性工作介质工作介质传递运动和动力传递运动和动力润滑剂润滑剂润滑运动部件润滑运动部件液压油的液压油的主要任务主要任务对液压油的要求
19、对液压油的要求（1）合适的粘度和良好的粘温特性；）合适的粘度和良好的粘温特性；（2）良好的润滑性；）良好的润滑性；（3）纯净度好，杂质少；）纯净度好，杂质少；（4）对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性。）对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性。液压系统对液压油的基本要求及选用液压系统对液压油的基本要求及选用液压油液压油石油型石油型乳化型乳化型合成型合成型L-HH:L-HH:无添加剂无添加剂其他液压油其他液压油:加入多种添加剂加入多种添加剂水包油乳化液水包油乳化液油包水乳化液油包水乳化液抗燃性好抗燃性好液压系统对液压油的基本要求及选用液压系统对液压油的基本要求及选用(1)(1)沿程压力损失
20、沿程压力损失(2)(2)局部压力损失局部压力损失(3)(3)管路系统的总压力损失管路系统的总压力损失5.5.液体流动时的压力损失液体流动时的压力损失 由于实际液体都具有粘性，所以在流动时必然由于实际液体都具有粘性，所以在流动时必然要损耗一部分能量，这种能量损耗表现为液体的压要损耗一部分能量，这种能量损耗表现为液体的压力损失，压力损失分两类，即沿程压力损失和局部力损失，压力损失分两类，即沿程压力损失和局部压力损失。压力损失。产生原因：产生原因：内摩擦内摩擦因粘性，液体分子间摩擦因粘性，液体分子间摩擦外摩擦外摩擦液体与管壁间液体与管壁间 定义：定义：液体沿等径直管流动时，由于液体的粘性摩液体沿等径
21、直管流动时，由于液体的粘性摩擦和质擦和质 点的相互扰动作用，而产生的压力损失。点的相互扰动作用，而产生的压力损失。(1)(1)沿程压力损失沿程压力损失压力损失与管路长度成正比，与管径成反比。压力损失与管路长度成正比，与管径成反比。22vdlp实际应用时的公式是 液体流经管道的液体流经管道的弯头、接头、突变截面能及阀口、滤网弯头、接头、突变截面能及阀口、滤网等等局部装置时，由于液流方向和流速均发生变化，因此液流会产局部装置时，由于液流方向和流速均发生变化，因此液流会产生旋涡，并发生强烈的紊动现象，由此而造成的压力损失称为生旋涡，并发生强烈的紊动现象，由此而造成的压力损失称为局部压力损失。局部压力
22、损失。局部压力损失的计算公式为局部压力损失的计算公式为 22vp式中，式中，为局部阻力系数，各种局部装置结构的为局部阻力系数，各种局部装置结构的值可查有关值可查有关手册。式中的手册。式中的v为流体的平均流速，一般情况下均指局部阻力为流体的平均流速，一般情况下均指局部阻力后部的速度后部的速度。(2)(2)局部压力损失局部压力损失突然扩大处的局部损失突然扩大处的局部损失 u管路系统中管路系统中总的压力损失总的压力损失等于所有等于所有沿程沿程压力损失压力损失和所有和所有局部压力局部压力损失的损失的和和。u考虑到存在着压力损失，一般液压系统中液压考虑到存在着压力损失，一般液压系统中液压泵的工作压力泵的
23、工作压力应比应比执行元件的工作压力执行元件的工作压力高高。(3)(3)管路系统的总压力损失管路系统的总压力损失 在液压系统中，由于某种原因使液体压力突在液压系统中，由于某种原因使液体压力突然产生很高的峰值，这种现象称为然产生很高的峰值，这种现象称为液压冲击液压冲击。液压冲击产生的原因液压冲击产生的原因n减小液压冲击的措施减小液压冲击的措施n液压冲击引起的后果液压冲击引起的后果Home1)1)液压冲击液压冲击6.6.液压冲击及气穴现象液压冲击及气穴现象(1)液压冲击产生的原因液压冲击产生的原因 当管道中的阀门突然关闭或开启时当管道中的阀门突然关闭或开启时n液压系统中运动着的工作部件突然制动液压系
24、统中运动着的工作部件突然制动或换向时或换向时n液压系统中某些元件的动作不够灵敏液压系统中某些元件的动作不够灵敏Home(2)液压冲击引起的后果液压冲击引起的后果 液压冲击峰值压力液压冲击峰值压力工作压力工作压力 引起振动、噪声，导致某些元件如密封装置、引起振动、噪声，导致某些元件如密封装置、管路等损坏；使某些元件（如压力继电器、顺序管路等损坏；使某些元件（如压力继电器、顺序阀等）产生误动作，影响系统正常工作。阀等）产生误动作，影响系统正常工作。Home(3)减小液压冲击的措施减小液压冲击的措施 尽量延长阀门关闭和运动部件制动换向的尽量延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间；时间；Homen用橡胶
25、软管或在冲击区附近安装卸荷阀、用橡胶软管或在冲击区附近安装卸荷阀、蓄能器等缓冲装置；蓄能器等缓冲装置；n限制管中油液的流速；限制管中油液的流速；n在容易出现液压冲击的地方，安装限制压在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。力升高的安全阀。名词解释名词解释空气分离压空气分离压在一定温度下，当油的压力低于某在一定温度下，当油的压力低于某个值时，溶油中的空气就会迅速地从油中分离出来，个值时，溶油中的空气就会迅速地从油中分离出来，产生大量气泡，这个压力称液压油在该温度下的空产生大量气泡，这个压力称液压油在该温度下的空气分离压。气分离压。饱和蒸汽压饱和蒸汽压当液压油在某温度下的压力低于一当液
26、压油在某温度下的压力低于一定数值时，油液本身迅速汽化，即油从液态变为气定数值时，油液本身迅速汽化，即油从液态变为气态，产生大量油的蒸气气泡，这时的压力称为液压态，产生大量油的蒸气气泡，这时的压力称为液压油在该温度下的饱和蒸气压。油在该温度下的饱和蒸气压。Home2)2)气穴现象气穴现象(1)节流口处的气穴现象节流口处的气穴现象气穴现象：气穴现象：液压系统中，由于某种原因（如速度液压系统中，由于某种原因（如速度突变），使压力降低而产生气泡的现象。突变），使压力降低而产生气泡的现象。气穴现象引起的结果：气穴现象引起的结果：1 1 液流不连续，流量、压力脉动液流不连续，流量、压力脉动 2 2 系统发生强烈的振动和噪声系统发生强烈的振动和噪声 3 3 发生气蚀发生气蚀 Home(2)减小气穴现象的措施减小气穴现象的措施Home除在设计上采取相应措施处，使用中也要注意以下除在设计上采取相应措施处，使用中也要注意以下几个方面：几个方面：（1 1）及时向液压油箱加油，使油面保持在规定的）及时向液压油箱加油，使油面保持在规定的平面上。平面上。（2 2）低压区要密封可靠，确保空气不能侵入。）低压区要密封可靠，确保空气不能侵入。（3 3）注意利用放气塞放气。）注意利用放气塞放气。（4 4）及时清洗及更换滤油网，避免油泵吸油腔产）及时清洗及更换滤油网，避免油泵吸油腔产生过大的阻力。生过大的阻力。
