第1章液壓傳動概述

1、 ( (第四版第四版) )新世紀高職高專教材編審委員會 組編主編張宏友液壓與氣動技術(shù)液壓與氣動技術(shù)“十二五”職業(yè)教育國家規(guī)劃教材經(jīng)全國職業(yè)教育教材審定委員會審定( (第四版第四版) ) 1.1 液壓傳動的工作原理及組成 1.2 液壓傳動的特點 1.3 液壓傳動的應用與發(fā)展第第1 1章章 液壓傳動概述液壓傳動概述 1.1 液壓傳動的工作原理及組成1.1.1 液壓傳動的工作原理1杠桿2小活塞3小缸體4、5單向閥6大缸體7大活塞8重物9卸油閥10油箱動畫演示液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?，如圖1-1（a）。圖1-1(a) 液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?1.1 液壓傳動的工作原理及組成液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砑昂喕Ｐ停▓D

2、1-1） 1.1 液壓傳動的工作原理及組成液壓千斤頂?shù)暮喕Ｐ停▓D1-1（b）1.力比例關系112FGpAA211AGFA（1-1）式中，A1、A2分別為小活塞和大塞的作用面積，G為大活塞及重物負載，F(xiàn)1為杠桿手柄作用在小活塞上的力。式(1-1）是液壓傳動中力傳遞的基本公式。由于p=G/A2，因此當重物負載G增大時，流體壓力p也要隨之增大，即F1要隨之增大；反之若重物負載G很小，流體壓力p就很低，F(xiàn)1也就很小。由此建立了一個很重要的基本概念，即在液壓傳動中，流體壓力取決于負載，而與流入的流體多少無關。圖1-1(b) 液壓千斤頂?shù)暮喕Ｐ?1.1 液壓傳動的工作原理及組成2.運動關系如果不考慮液

3、體的可壓縮性、泄漏損失和缸體、油管的變形，則從圖1-1(b)可以看出，被小活塞壓出（小缸體體積減?。┑挠鸵旱捏w積必然等于大活塞向上升起后大缸體增加的體積，即圖1-1(b) 液壓千斤頂?shù)暮喕Ｐ褪街校琱1、h2分別為小活塞和大活塞的位移。從式(1-2）可知，兩活塞的位移和面積成反比，將A1h1=A2h2兩端同除以活塞移動的時間t，得式中，v1、v2分別為小活塞和大活塞的運動速度。A1h1=A2h2 (1-3)(1-2) 1.1 液壓傳動的工作原理及組成從式(1-3）可以看出，活塞的運動速度和作用面積成反比。Ah/t 的物理意義是單位時間內(nèi)液體流過截面積為A的某一截面的體積，稱為流量q，即 q=A

4、v因此 A1v1=A2v2 (1-4)如果已知進入缸體的流量q，則活塞的運動速度為調(diào)節(jié)進入缸體的流量q，即可調(diào)節(jié)活塞的運動速度v，這就是液壓傳動能實現(xiàn)無級調(diào)速的基本原理。從式(1-5）可得到另一個重要的基本概念，即活塞的運動速度取決于進入液壓缸（馬達）的流量，而與流體壓力大小無關。 (1-5) 1.1 液壓傳動的工作原理及組成3.功率關系由式(1-1）和式(1-3）可得 F1v1=Gv2 (1-6)式(1-6）左端為輸入功率，右端為輸出功率。這說明在不計損失的情況下，輸入功率等于輸出功率。由式(1-6）還可得出 P=pA1v1=pA2v2=pq (1-7)由式(1-7）可以看出，液壓傳動中的功

5、率P可以用壓力p和流量q的乘積來表示。壓力p和流量q是液壓傳動中最基本、最重要的兩個參數(shù)，它們相當于機械傳動中的力和速度，它們的乘積即為功率。從液壓千斤頂?shù)墓ぷ鬟^程可以歸納出液壓傳動的基本原理：（1）液壓傳動以液體(液壓油)作為傳遞運動和動力的工作介質(zhì)。（2）液壓傳動中經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換，先把機械能轉(zhuǎn)換為便于輸送的液體的壓力能，然后把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能對外做功。（3）液壓傳動是依靠密封的容器(或密閉系統(tǒng))內(nèi)密封容積的變化來傳遞能量的。 1.1 液壓傳動的工作原理及組成1.1.2 液壓傳動系統(tǒng)的組成1油箱2濾油器3液壓泵4溢流閥5節(jié)流閥6換向閥7手柄8液壓缸9工作臺動畫演示簡化的機床往復運動

6、工作臺的液壓傳動系統(tǒng)，如圖1-2。圖1-2 液壓傳動系統(tǒng)的工作原理及組成 1.1 液壓傳動的工作原理及組成（1）動力元件 是把原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其作用是為液壓傳動系統(tǒng)提供壓力油，最常見的形式為各種液壓泵。 （2）執(zhí)行元件 是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，其作用是在壓力油的推動下輸出力和速度或力矩和轉(zhuǎn)速。這類元件包括各類液壓缸和液壓馬達。 （3）控制元件 是用來控制或調(diào)節(jié)液壓傳動系統(tǒng)中油液的壓力、流量或方向，以保證執(zhí)行裝置完成預期工作的元件。這類元件主要包括各種液壓閥，如溢流閥、節(jié)流閥以及換向閥等。（4）輔助元件 是指油箱、蓄能器、油管、管接頭、濾油器

7、、壓力表以及流量計等。這些元件分別起散熱貯油、蓄能、輸油、連接、過濾、測量壓力和測量流量等作用。 （5）工作介質(zhì) 在液壓傳動及控制中起傳遞運動、動力及信號的作用，包括液壓油或其他合成液體。 液壓傳動系統(tǒng)由以下五部分組成: 1.1 液壓傳動的工作原理及組成1.1.3 液壓傳動系統(tǒng)的圖形符號圖1-3 液壓傳動系統(tǒng)工作原理圖(用圖形符號表達)1油箱2濾油器3液壓泵4溢流閥5節(jié)流閥6換向閥7手柄8液壓缸 1.1 液壓傳動的工作原理及組成職 能 符 號油 管液壓缸溢流閥過濾器液壓泵節(jié)流閥換向閥油 箱 1.2 液壓傳動的特點1.液壓傳動的優(yōu)點（1）液壓傳動裝置的體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，液壓傳動采用高壓時

8、，能輸出大的推力或大的轉(zhuǎn)矩，可實現(xiàn)低速大噸位傳動。 （2）液壓傳動能在大范圍內(nèi)方便地實現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速比范圍可達2000）。 （3）液壓元件之間可采用管道連接或集成式連接，其布局、安裝有很大的靈活性。 （4）液壓傳動能使執(zhí)行元件的運動即使在負載變化時仍均勻穩(wěn)定，可使運動部件換向時無沖擊。而且由于其反應速度快，可實現(xiàn)快速啟動、制動和頻繁換向。 （5）液壓傳動系統(tǒng)操作簡單，調(diào)節(jié)控制方便，特別是與機、電、氣聯(lián)合使用時，能方便地實現(xiàn)復雜的自動工作循環(huán)。 （6）液壓傳動系統(tǒng)便于實現(xiàn)過載保護，使用安全、可靠。能實現(xiàn)自潤滑，故使用壽命長。 （7）液壓元件已實現(xiàn)標準化、系列化和通用化，故液壓傳動系統(tǒng)的設計、制

9、造、維修過程都大大簡化，周期短。 1.2 液壓傳動的特點2.液壓傳動的缺點（1）液壓傳動中的泄漏和液體的可壓縮性會影響執(zhí)行元件運動的準確性，因此液壓傳動系統(tǒng)不宜在對傳動比要求嚴格的場合使用（如螺紋和齒輪加工機床的內(nèi)傳動鏈系統(tǒng)）。（2）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，其工作穩(wěn)定性很容易受到溫度的影響，因而不宜在高溫或低溫的條件下工作。（3）液壓傳動系統(tǒng)工作過程中的能量損失（泄漏損失、溢流損失、節(jié)流損失、摩擦損失等）較大，傳動效率較低，因而不適宜作遠距離傳動。（4）為減少泄漏，液壓元件的制造和裝配精度要求較高，因此液壓元件的制造成本較高。而且液壓傳動系統(tǒng)中相對運動的零部件間的配合間隙很小，對液壓油的

10、污染比較敏感，要求有較好的工作環(huán)境。（5）液壓傳動系統(tǒng)的故障診斷與排除比較困難，因此對使用和維修人員提出了更高的要求。 1.3液壓傳動的應用與發(fā)展從18世紀末英國制成世界上第一臺水壓機算起，液壓傳動技術(shù)已有200多年的歷史了，而液壓傳動技術(shù)應用于生產(chǎn)、生活中只是近幾十年的事。正是由于液壓傳動技術(shù)具有前述獨特優(yōu)點，使其廣泛應用于機床、工程機械、起重運輸機械、礦山機械、建筑機械、農(nóng)業(yè)機械、冶金機械、輕工機械和各種智能機械上。我國的液壓傳動技術(shù)是在新中國成立后發(fā)展起來的，最初只應用于鍛壓設備上。60多年來，我國的液壓傳動技術(shù)從無到有，發(fā)展很快，從最初的引進國外技術(shù)到現(xiàn)在進行產(chǎn)品自主設計，制成了一系列液壓產(chǎn)品，并在性能、種類和規(guī)格上與國際先進新產(chǎn)品水平接近。隨著世界工業(yè)水平的不斷提高，各類液壓產(chǎn)品的標準化、系列化和通用化也使液壓傳動技術(shù)得到了迅速發(fā)展