液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)第一章

液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)第一章第一頁，共六十四頁，2022年，8月28日本教材包括的主要內(nèi)容為：①

工程流體力學(xué)部分(第二章)；②液壓傳動(dòng)部分(第三章到第九章)；③氣壓傳動(dòng)部分(第三章到第九章,第十一章)；

④液壓與氣壓伺服系統(tǒng)(又稱為液壓與氣壓隨動(dòng)系統(tǒng)或液壓與氣壓控制系統(tǒng))(第十章)

。重點(diǎn)講述的內(nèi)容:②液壓傳動(dòng)部分(第三章到第九章)。重點(diǎn)章：第三章、第四章、第五章、第七章。第二頁，共六十四頁，2022年，8月28日相關(guān)鏈接百思論壇:Festo公司:/

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SMC(中國)有限公司:期刊雜志:液壓與氣動(dòng)，機(jī)床與液壓，液壓氣動(dòng)與密封第三頁，共六十四頁，2022年，8月28日3第一章緒論

本章主要內(nèi)容為：①

液壓傳動(dòng)的定義；②液壓傳動(dòng)的工作原理及系統(tǒng)構(gòu)成；③液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)；

④液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)。第四頁，共六十四頁，2022年，8月28日1.1液壓傳動(dòng)定義與發(fā)展概況

1.1.1液壓傳動(dòng)的定義

一部完整的機(jī)器是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制部分、工作機(jī)（含輔助裝置）組成。

◆傳動(dòng)機(jī)構(gòu)通常分為機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

◆流體傳動(dòng)是以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動(dòng)。它包括液壓傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)?！粢簤簜鲃?dòng)和液力傳動(dòng)均是以液體作為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式。

◆液壓傳動(dòng)主要是利用液體的壓力能來傳遞能量；液力傳動(dòng)則主要是利用液體的動(dòng)能來傳遞能量。

第五頁，共六十四頁，2022年，8月28日51.1.1液壓傳動(dòng)的定義

液壓傳動(dòng)（Hydraulics）是以液體為工作介質(zhì)，通過動(dòng)力裝置將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，然后通過管道、液壓控制及調(diào)節(jié)裝置等，借助執(zhí)行裝置，將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。？

那么，到底什么是液壓傳動(dòng)呢？

第六頁，共六十四頁，2022年，8月28日61.1.1液壓傳動(dòng)的定義

管道如圖所示的系統(tǒng)中，有兩個(gè)不同直徑的液壓缸2和4，且缸內(nèi)各有一個(gè)與內(nèi)壁緊密配合的活塞1和5。假設(shè)活塞在缸內(nèi)自由滑動(dòng)（無摩擦力），且液體不會(huì)通過配合面產(chǎn)生泄漏。缸2、4下腔用一管道3連通，其中充滿液體。這些液體是密封在缸內(nèi)壁、活塞和管道組成的容積中的。缸2缸4活塞5活塞1第七頁，共六十四頁，2022年，8月28日71.1.1液壓傳動(dòng)的定義

這個(gè)系統(tǒng)傳遞力：

如果活塞5上有重物W，則當(dāng)活塞1上施加的F力達(dá)到一定大小時(shí)，就能阻止重物W下降，這就是說可以利用密封容積中的液體傳遞力。缸2缸4活塞5活塞1第八頁，共六十四頁，2022年，8月28日81.1.1液壓傳動(dòng)的定義

這個(gè)系統(tǒng)傳遞運(yùn)動(dòng)：

由于作用在密封容器內(nèi)平衡液體表面上的壓強(qiáng)（液壓力）將均勻地傳遞到液體中所有各點(diǎn)上，且不改變大小（帕斯卡定律），這樣：當(dāng)活塞1在力F力作用下向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，重物將隨之上升，這說明密封容積中的液體不僅可以傳遞力，還可以傳遞運(yùn)動(dòng)。缸2缸4活塞5活塞1第九頁，共六十四頁，2022年，8月28日91.1.1液壓傳動(dòng)的定義

為什么要用液壓傳動(dòng)呢？

將能量從機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，而后又將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能壓能，何必多此一舉呢？

幾乎所有的機(jī)械或機(jī)器都需要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這因?yàn)樵瓌?dòng)機(jī)一般很難直接滿足執(zhí)行機(jī)構(gòu)在速度、力、轉(zhuǎn)矩或運(yùn)動(dòng)方式等方面的要求，必須通過中間環(huán)節(jié)——傳動(dòng)裝置進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。液壓傳動(dòng)就是這種調(diào)節(jié)控制方式中的一種。其它的傳動(dòng)方式有：

機(jī)械傳動(dòng)（mechanics）:常用零件為齒輪，曲軸，軸，皮帶等。

氣壓傳動(dòng)（pneumatics）:常用空氣或其它氣體為傳輸介質(zhì)。

電器傳動(dòng)（electrics）:常用元件是直流電機(jī),可控硅,交流電機(jī)變頻器等.第十頁，共六十四頁，2022年，8月28日101.1.1液壓傳動(dòng)的定義

壓力取決于負(fù)載

仍回到前面的簡化模型為了能提升重物W，必須在活塞1上施加主動(dòng)力F1,這時(shí)，重物W就是工作的負(fù)載。如果活塞5上作用的W為0…如果工作負(fù)載為W…如果液壓缸4和活塞5被一容器取代…活塞5上作用的W為0…在不計(jì)活塞磨擦力和活塞自重的情況下，此時(shí)系統(tǒng)的液壓力會(huì)是多少呢？很明顯在活塞5下的壓力這時(shí)活塞1下的壓力，主動(dòng)力F1只能為0，也就是說主動(dòng)力是加不上去的。缸缸1234A15A2第十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日111.1.1液壓傳動(dòng)的定義

壓力取決于負(fù)載

仍回到前面的簡化模型為了能提升重物W，必須在活塞1上施加主動(dòng)力F1,這時(shí)，重物W就是工作的負(fù)載。如果活塞5上作用的W為0…如果工作負(fù)載為W…如果液壓缸4和活塞5被一容器取代…缸缸1234A15A2第十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日121.1.1液壓傳動(dòng)的定義

如果簡化模型中液壓缸4和活塞5被一容器取代：如圖所示。在活塞1上施加F1的力后，如果容器4、管路3、液壓缸2及活塞1有足夠的壓強(qiáng)，就可以認(rèn)為工作負(fù)載是無窮大的，那么，系統(tǒng)中的液體壓力將為：根據(jù)帕斯卡原理，該壓力P1將在這個(gè)封閉的液體間等值傳遞，管道3和容器4內(nèi)各點(diǎn)都將產(chǎn)生大小和P1相等的液體壓力。1缸2A1A234第十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日131.1.1液壓傳動(dòng)的定義

壓力取決于負(fù)載

仍回到前面的簡化模型為了能提升重物W，必須在活塞1上施加主動(dòng)力F1,這時(shí)，重物W就是工作的負(fù)載。如果活塞5上作用的W為0…如果工作負(fù)載為W…如果液壓缸4和活塞5被一容器取代…缸缸1234A15A2第十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日141.1.1液壓傳動(dòng)的定義

Q運(yùn)動(dòng)速度取決于流量請看右下圖，由圖可知：活塞1向下移動(dòng)h1，通過液體的能量傳輸，將使活塞5上升一段距離h2，很顯然h1≠h2。由于不存在泄露及忽略液體的可壓縮性，所以在Δt時(shí)間里從液壓缸2中擠出的液體體積，將等于通過管道3擠入液壓缸4的體積。即：兩邊同除：則v2缸2A1A234h1h21第十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日151.1.1液壓傳動(dòng)的定義

下面介紹一個(gè)概念：流量Q(Flow)。單位時(shí)間內(nèi)從液壓缸2中排出的液體體積或擠入液壓缸4的體積稱為流量Q(Flow)。那么，上式（

）實(shí)質(zhì)上就是說排出液壓缸2的流量等于擠入液壓缸4的流量。由上式可得負(fù)載的運(yùn)動(dòng)速度。則：活塞5的運(yùn)動(dòng)速度只取決于液壓缸4的流量。即：在液壓系統(tǒng)中執(zhí)行機(jī)構(gòu)的速度只取決于流量。v2缸42A1A234h1h2活塞5第十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日161.1.1液壓傳動(dòng)的定義

液壓系統(tǒng)中，功率表達(dá)式N=pQ，壓力p和流量Q是液壓傳動(dòng)中最基本也是最重要的參數(shù)。由于N1=N2=pQ（不考慮任何損失），因此液壓系統(tǒng)中的能量傳輸和轉(zhuǎn)換是守恒的，滿足能量守恒定律。能量的表示方法由于（帕斯卡原理）及活塞1的輸入功率：活塞5的輸入功率：v2缸2A1A234h1h21第十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日171.1.2液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況

■從17世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓傳動(dòng)原理，18世紀(jì)末英國制成第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓傳動(dòng)已有2～3百年的歷史。

■第二次世界大戰(zhàn)前后，成功地將液壓傳動(dòng)裝置用于艦艇炮塔轉(zhuǎn)向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機(jī)床到本世紀(jì)30年代才用上了液壓傳動(dòng)。

缸缸第十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日181.1.2液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況

■近30年來，由于原子能技術(shù)、航空航天技術(shù)、控制技術(shù)、材料科學(xué)、微電子技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，再次將液壓技術(shù)推向前進(jìn)，使它發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)，在國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門都得到了應(yīng)用，如工程機(jī)械、數(shù)控加工中心、冶金自動(dòng)線等。

★采用液壓傳動(dòng)的程度已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。

液壓與氣壓技術(shù)發(fā)展的趨勢:

機(jī)械+電氣+液壓和氣壓+計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的結(jié)合。第十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日191.2液壓傳動(dòng)的工作原理及系統(tǒng)構(gòu)成

1.2.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

液壓千斤頂

液壓千斤頂常用于頂升重物，如頂起汽車以便拆換輪胎……第二十頁，共六十四頁，2022年，8月28日201.2.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

液壓千斤頂在杠桿上沒有作用力時(shí),負(fù)載可以停止在任意位置;在液壓缸行程范圍內(nèi),可以將負(fù)載提升到任意位置。

其實(shí)液壓千斤頂是前面討論過的簡化模型的進(jìn)一步完善，它具有以下一些簡化摸型所不具備的功能：第二十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日211.2.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

第二十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日221.2.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

油缸（執(zhí)行元件）手動(dòng)油泵（油源）液壓千斤頂?shù)南到y(tǒng)中，小缸、小活塞以及單向閥4和7組合在一起，就可以不斷從油箱中吸油和將油壓入大缸，這個(gè)組合體的作用是向系統(tǒng)中提供一定量的壓力油液，稱為液壓泵。大活塞和缸用于帶動(dòng)負(fù)載，使之獲得所需運(yùn)動(dòng)及輸出力，這個(gè)部分稱為執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

放油閥門11的啟閉決定執(zhí)行元件是否向下運(yùn)動(dòng)，是一個(gè)方向控制閥。另外，要進(jìn)行動(dòng)力傳輸必須借助液壓傳動(dòng)介質(zhì)。第二十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日231.2.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)

磨床工作臺(tái)磨床工作時(shí)，要求其工作臺(tái)水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)控制的是一套液壓控制系統(tǒng)，如圖所示是一臺(tái)磨床的液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖。第二十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日24磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)

液壓缸液壓泵節(jié)流閥換向閥油箱磨床工作臺(tái)第二十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日25磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)

磨床的液壓系統(tǒng)工作時(shí)，液壓泵4的動(dòng)力是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的,其作用是向系統(tǒng)提供一定流量的壓力油。該泵是由一對相互嚙合的齒輪來完成吸油和排油過程的，是一種齒輪泵。雖然，它的結(jié)構(gòu)和千斤頂?shù)氖謩?dòng)泵不同，且動(dòng)力是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，但其功能都相同，都是向系統(tǒng)提供具有一定流量和壓力的油液。1-油箱；2-過濾器；3,12,14-回油管；4-液壓泵；5-彈簧；6-鋼球；7-溢流閥；8,10-壓力油管；9-手動(dòng)換向閥；11,16-換向手柄；13-節(jié)流閥；15-換向閥；17-活塞；18-液壓缸；19-工作臺(tái)

圖1.1磨床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理

磨床工作臺(tái)液壓泵油箱第二十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日26磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)

圖1.1磨床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理

磨床工作臺(tái)1-油箱；2-過濾器；3,12,14-回油管；4-液壓泵；5-彈簧；6-鋼球；7-溢流閥；8,10-壓力油管；9-手動(dòng)換向閥；11,16-換向手柄；13-節(jié)流閥；15-換向閥；17-活塞；18-液壓缸；19-工作臺(tái)

液壓缸由液壓泵輸入的壓力油通過手動(dòng)換向閥11，節(jié)流閥13、換向閥15進(jìn)入液壓缸18的左腔，推動(dòng)活塞17和工作臺(tái)19向右移動(dòng)，液壓缸18右腔的油液經(jīng)換向閥15排回油箱。

節(jié)流閥換向閥第二十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日27磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)

液壓缸

當(dāng)手動(dòng)換向閥15換向后，液壓油進(jìn)入液壓缸18的右腔，推動(dòng)活塞17和工作臺(tái)19向左移動(dòng)。

磨床工作臺(tái)換向閥

當(dāng)節(jié)流閥開大時(shí)，進(jìn)入液壓缸18的油液增多，工作臺(tái)的移動(dòng)速度增大；當(dāng)節(jié)流閥關(guān)小時(shí)，工作臺(tái)的移動(dòng)速度減小。

節(jié)流閥第二十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日28磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)

磨床工作臺(tái)換向閥

如果將手動(dòng)換向閥9轉(zhuǎn)換成如圖1．1（C）所示的狀態(tài)，液壓泵輸出的油液經(jīng)手動(dòng)換向閥9流回油箱，這時(shí)工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，液壓系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。第二十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日29磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)

磨床工作臺(tái)溢流閥

液壓系統(tǒng)中工作的零部件都有一定的承載范圍，當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力超過這個(gè)承載范圍時(shí)，就可能會(huì)出現(xiàn)安全事故，如管道爆裂、電機(jī)過熱奈至燒毀等。液壓系統(tǒng)一般采用設(shè)置安全閥的方法，來限制系統(tǒng)的最大工作壓力，保護(hù)人生設(shè)備的安全。第三十頁，共六十四頁，2022年，8月28日30磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)

磨床工作臺(tái)溢流閥

除了前面討論的各個(gè)環(huán)節(jié)外，液壓系統(tǒng)要能正常工作，還必須有儲(chǔ)存油的容器——油箱，有連接各元器件的管道，還得有過濾系統(tǒng)的油液，防止雜質(zhì)進(jìn)入泵和液壓系統(tǒng)的過濾器，另外還有蓄能器，壓力表等。第三十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日311.2.2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

從千斤頂和磨床的液壓系統(tǒng)組成和工作原理可以看出，液壓系統(tǒng)一般有以下幾個(gè)部分組成：動(dòng)力元件傳動(dòng)介質(zhì)控制元件輔助元件執(zhí)行元件第三十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日321.2.2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

從圖1.1可以看出，液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)來進(jìn)行工作的，一個(gè)完整的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由以下幾部分組成：

（l）液壓泵（動(dòng)力元件）：是將原動(dòng)機(jī)所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的元件，其作用是向液壓系統(tǒng)提供壓力油，液壓泵是液壓系統(tǒng)的心臟。

（2）執(zhí)行元件：把液體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)的元件，執(zhí)行元件包括液壓缸和液壓馬達(dá)。

（3）控制元件：包括壓力、方向、流量控制閥，是對系統(tǒng)中油液壓力、流量、方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的元件。如換向閥15即屬控制元件。

（4）輔助元件：上述三個(gè)組成部分以外的其它元件，如：管道、管接頭、油箱、濾油器等為輔助元件。

第三十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日331.2.3液壓系統(tǒng)的圖形符號

圖1．1（a）所示的液壓系統(tǒng)圖是一種半結(jié)構(gòu)式的工作原理圖。它直觀性強(qiáng)，容易理解，但難于繪制。

在實(shí)際工作中，除少數(shù)特殊情況外，一般都采用液壓與氣動(dòng)圖形符號（參看附錄）來繪制，如圖1．2所示。

第三十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日34圖1.1磨床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作原理

圖1.2用圖形符號表示的磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)圖

l-油箱；2-過濾器；3-液壓泵；

4-溢流閥；5-手動(dòng)換向閥；6-節(jié)流閥；7-換向間；8-活塞；9-液壓缸

液壓缸液壓缸換向閥換向閥節(jié)流閥節(jié)流閥液壓泵液壓泵溢流閥溢流閥油箱油箱第三十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日35

圖形符號表示元件的功能，而不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)；反映各元件在油路連接上的相互關(guān)系，不反映其空間安裝位置；只反映靜止位置或初始位置的工作狀態(tài)，不反映其過渡過程。

液壓缸液壓泵節(jié)流閥換向閥油箱溢流閥第三十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日361.3液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)

1.3.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比有以下主要優(yōu)點(diǎn)：

（1）在同等功率情況下，液壓執(zhí)行元件體積小、結(jié)構(gòu)緊湊。（例如，相同功率的液壓馬達(dá)的體積為電動(dòng)機(jī)體積的12%～13%）；（2）由于液壓元件使用油管連接，所以液壓傳動(dòng)的各種元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置；

（3）液壓裝置工作比較平穩(wěn)，由于重量輕，慣性小，反應(yīng)快，液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向；

（4）操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無級調(diào)速（調(diào)速范圍達(dá)2000：1），它還可以在運(yùn)行的過程中進(jìn)行調(diào)速；指電機(jī)能提供的最大轉(zhuǎn)速與最小轉(zhuǎn)速之比。第三十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日371.3.1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)

（5）一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對運(yùn)動(dòng)面可自行潤滑，使用壽命長；

（6）容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)；

（7）既易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化，又易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，當(dāng)采用電液聯(lián)合控制甚至計(jì)算機(jī)控制后，可實(shí)現(xiàn)大負(fù)載、高精度、遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。

（8）液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和使用。

第三十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日381.3.2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的主要缺點(diǎn)

（1）液壓傳動(dòng)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比，這是由于液壓油的可壓縮性和泄漏造成的。

（2）工作性能易受溫度變化的影響，因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。

（3）由于流體流動(dòng)的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。如果處理不當(dāng)，泄漏不僅污染場地，而且還可能引起火災(zāi)和爆炸事故。

（4）為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上要求較高，因此它的造價(jià)高，且對油液的污染比較敏感。第三十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日391.4.1液壓介質(zhì)的種類

液壓傳動(dòng)介質(zhì)按照GB/T7631.2-87（等效采用ISO6743/4）進(jìn)行分類，主要有石油基液壓油和難燃液壓液兩大類。

石油基液壓油

（1）L-HL液壓油（又名普通液壓油）：采用精制礦物油作基礎(chǔ)油，加入抗氧、抗腐、抗泡、防銹等添加劑調(diào)合而成，是當(dāng)前我國供需量最大的主品種，用于一般液壓系統(tǒng)，但只適于0℃以上的工作環(huán)境。其牌號有：HL－32、HL－46、HL－68。在其代號L-HL中，L代表潤滑劑類，H代表液壓油，L代表防銹、抗氧化型，最后的數(shù)字代表運(yùn)動(dòng)粘度。

1.4液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)

第四十頁，共六十四頁，2022年，8月28日40（2）L-HM液壓油（抗磨液壓油，M代表抗磨型）：其基礎(chǔ)油與普通液壓油同，加有極壓抗磨劑，以減少液壓件的磨損。適用于-15℃以上的高壓、高速工程機(jī)械和車輛液壓系統(tǒng)。

其牌號有：HM－32、HM－46、HM－68、HM－I00、HM－150（3）L-HG液壓油（又名液壓一導(dǎo)軌油）：除普通液壓油所具有的全部添加劑外，還加有油性劑，用于導(dǎo)軌潤滑時(shí)有良好的防爬性能。適用于機(jī)床液壓和導(dǎo)軌潤滑合用的系統(tǒng)。第四十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日41（4）L-HV液壓油（又名低溫液壓油、稠化液壓油、高粘度指數(shù)液壓油）：用深度脫蠟的精制礦物油，加抗氧、抗腐、抗磨、抗泡、防銹、降凝和增粘等添加劑調(diào)合而成。其粘溫特性好，有較好的潤滑性，以保證不發(fā)生低速爬行和低速不穩(wěn)定現(xiàn)象。適用于低溫地區(qū)的戶外高壓系統(tǒng)及數(shù)控精密機(jī)床液壓系統(tǒng)。

（5）其它專用液壓油：如航空液壓油（紅油）、炮用液壓油、艦用液壓油等。

第四十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日42難燃液壓液

難燃液壓液分為合成型、油水乳化型和高水基型三大類。

（1）合成型抗燃工作液

①水一乙二醇液（L-HFC液壓液）：這種液體含有35％～55％的水，其余為乙二醇及各種添加劑（增稠劑、抗磨劑、抗腐蝕劑等）。其優(yōu)點(diǎn)是凝點(diǎn)低（－50℃），有一定的粘性，而且粘度指數(shù)高，抗燃。適用于要求防火的液壓系統(tǒng)。其缺點(diǎn)是價(jià)格高，潤滑性差，只能用于中等壓力（20Mpa以下）。這種液體密度大，所以吸入困難。第四十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日43水一乙二醇液能使許多普通油漆和涂料軟化或脫離，可換用環(huán)氧樹脂或乙烯基涂料。②磷酸酯液（L-HFDR液壓液）這種液體的優(yōu)點(diǎn)是，使用的溫度范圍寬（-54～～135℃），抗燃性好，抗氧化安定性和潤滑性都很好。允許使用現(xiàn)有元件在高壓下工作。其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴（為液壓油的5～8倍）；有毒性；與多種密封材料（如丁氰橡膠）的相容性很差，而與丁基膠、乙丙膠、氟橡膠、硅橡膠、聚四氟乙烯等均可相容。第四十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日44

（2）油水乳化型抗燃工作液（L-HFB、L-HFAE液壓液）

油水乳化液是指互不相溶的油和水，使其中的一種液體以極小的液滴均勻地分散在另一種液體中所形成的抗燃液體。分水包油乳化液和油包水乳化液兩大類。

（3）高水基型抗燃工作液（L-HFAS液壓液）這種工作液不是油水乳化液。其主體為水，占95％，其余5％為各種添加劑（抗磨劑、防銹劑、抗腐劑、乳化劑、抗泡劑、極壓劑、增粘劑等）。其優(yōu)點(diǎn)是成本低，抗燃性好，不污染環(huán)境。其缺點(diǎn)是粘度低，潤滑性差。第四十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日451.4.2液壓油的主要物理性質(zhì)⑴密度ρ

單位體積的流體的質(zhì)量稱為密度，以ρ表示。即

ρ=m/V

式中m——流體的質(zhì)量(kg)

V——質(zhì)量為m的流體所占有的體積(m3)

流體的密度隨著溫度和壓力的變化也會(huì)發(fā)生變化，但變化量一般很小，通常忽略。一般液壓油的密度為900kg/m3。第四十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日46⑵可壓縮性流體受壓力作用而發(fā)生體積減小的性質(zhì)稱為流體的可壓縮性。體積為V的流體，當(dāng)壓力增大Δp時(shí)，體積減小ΔV，則流體在單位壓力變化下的體積相對變化量為

（1）

式中k——流體的體積壓縮系數(shù)(Pa-1)

V——流體的體積(m3)

ΔV——流體體積的變化量(m3)

Δp——流體壓強(qiáng)的變化量(Pa)

由于壓強(qiáng)增大時(shí)流體的體積縮小，為保證k為正值，上式右邊加一負(fù)號。并且從（1）式可以看出，當(dāng)壓強(qiáng)變化相同時(shí)，體積變化率越大，k也就越大，即流體越容易被壓縮，而k小的流體不易被壓縮。因此，k值標(biāo)志著可壓縮性的大小。第四十七頁，共六十四頁，2022年，8月28日47流體的體積彈性模量：流體壓縮系數(shù)k的倒數(shù)，以K表示。K物理意義：流體產(chǎn)生單位體積相對變化量時(shí)所需要的壓力增量。也表示流體抵抗壓縮能力的大小。

一般礦物油型液壓油的K=（1.4～2）×103MPa；工程計(jì)算中取K＝0.7×103MPa。由于K的數(shù)值大，即k很小，故對于一般的液壓系統(tǒng)，可認(rèn)為液體是不可壓縮的，液體的密度ρ是常量?？蓧嚎s流體與不可壓縮流體不可壓縮流體：k＝0的流體稱為不可壓縮流體。ρ隨T

和p變化量很小，ρ可視為常量?？蓧嚎s流體：k≠0的流體稱為可壓縮流體。ρ隨T

和p變化量很大，ρ不可視為常量，即ρ是變量第四十八頁，共六十四頁，2022年，8月28日48⑶粘性①、粘性的定義及牛頓內(nèi)摩擦定律粘性：流體流動(dòng)時(shí)，在流體內(nèi)部產(chǎn)生阻礙分子相對運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力的性質(zhì)叫流體的粘性。粘性產(chǎn)生機(jī)理：一是流體分子之間的吸引力產(chǎn)生阻力；二是流體分子作不規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量交換產(chǎn)生阻力。牛頓內(nèi)摩擦定律：液體：ρ隨p變化很小，一般當(dāng)ρ＝Const,可視為不可壓縮流體。氣體：比液體有較大的壓縮性，屬可壓縮，但當(dāng)p或t的變化率很小時(shí)，氣體通?？煽闯搔眩紺onst第四十九頁，共六十四頁，2022年，8月28日49實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)在兩平行平板之間充滿液體，當(dāng)上平板以速度0相對于靜止的下平板向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，與兩板相接觸的流體由于附著力的作用必粘附于兩平板上，具有與平板相同的運(yùn)動(dòng)速度。因此與上平板相接觸的一層流體將以速度0隨上平板一起向右運(yùn)動(dòng)，而緊貼下平板的一層流體將和下平板一樣靜止不動(dòng)。介于兩板之間的各層流體將以自上而下逐層遞減的速度向右運(yùn)動(dòng)。流動(dòng)較快的流體層帶動(dòng)較慢的流體層，同時(shí)流動(dòng)較慢的流體層又阻滯流動(dòng)較快的流體層，從而在流體層之間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力。

第五十頁，共六十四頁，2022年，8月28日50實(shí)驗(yàn)結(jié)果：流體運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力與沿接觸面法線方向的速度變化（即速度梯度）成正比，與接觸面的面積成正比，與流體的物理性質(zhì)有關(guān)，而與接觸面上的壓強(qiáng)無關(guān)。把這個(gè)結(jié)論稱為牛頓內(nèi)摩擦定律。式中F——流體層接觸面上的內(nèi)摩擦力（N）

A——流體層之間的接觸面積(m2)d/dn——速度梯度(1/s)

μ———表示流體物理性質(zhì)的一個(gè)比例常數(shù)(Pas)，稱為動(dòng)力粘度。第五十一頁，共六十四頁，2022年，8月28日51②粘性的表示方法及其單位

流體粘性的大小用粘度來表示，常用的粘度可有三種：1、動(dòng)力粘度μ（又稱絕對粘度）：表示液體在單位速度梯度下流動(dòng)或有流動(dòng)趨勢時(shí)，相接觸的液層間單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦應(yīng)力，它直接反映了流體粘性的大小。μ的單位為Ns/m2或Pas（稱為帕秒）。過去沿用的動(dòng)力粘度單位還有泊（P）或厘泊（cP），它們的換算關(guān)系為1Pas=10P=1000cP。2、運(yùn)動(dòng)粘度ν：在流體力學(xué)中，動(dòng)力粘度與流體密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度，以ν表示。ν=μ/ρν的單位為m2/s。運(yùn)動(dòng)粘度的非法定單位還有cm2/s稱為斯（St），厘斯（cSt）1m2/s=104St=106cSt第五十二頁，共六十四頁，2022年，8月28日523、相對粘度（又稱條件粘度）：它是采用特定的粘度計(jì)在規(guī)定的條件下測量出來的流體粘度。根據(jù)測量條件的不同，各國采用的相對粘度的單位也不同。

恩氏度°E—中國、德國和前蘇聯(lián)塞氏秒SSU—美國、英國雷氏秒R1S—美國、英國巴氏度°B—法國工程中常用運(yùn)動(dòng)粘度來標(biāo)志液體的粘度，例如：L-AN32液壓油就是指這種液壓油在40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為32mm2/s。第五十三頁，共六十四頁，2022年，8月28日53③粘度的變化規(guī)律流體粘度隨溫度和壓強(qiáng)而變化，由于分子結(jié)構(gòu)及分子運(yùn)動(dòng)機(jī)理的不同，液體和氣體的變化規(guī)律是截然相反的。液體粘度大小取決于分子間的距離和分子引力。當(dāng)溫度升高或壓強(qiáng)降低時(shí)液體膨脹，分子間距增加，分子引力減小，粘度降低。反之，溫度降低，壓強(qiáng)升高時(shí)，液體粘度增大。氣體分子間距較大，內(nèi)聚力較小，但分子運(yùn)動(dòng)較劇烈，粘性主要來源于流層間分子的動(dòng)量交換。當(dāng)溫度升高時(shí)，分子運(yùn)動(dòng)加劇，所以粘性增大；而壓力對氣體粘度的影響可以忽略不計(jì)。第五十四頁，共六十四頁，2022年，8月28日541.4.3液壓系統(tǒng)對工作介質(zhì)的要求及選用

液壓工作介質(zhì)一般稱為液壓油。液壓介質(zhì)的性能對液壓系統(tǒng)的工作狀態(tài)有很大影響，對液壓系統(tǒng)對工作介質(zhì)的基本要求如下：

（l）有適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼硿靥匦浴?/p>

粘度是選擇工作介質(zhì)的首要因素。液壓油的粘性，對減少間隙的泄漏、保證液壓元件的密封性能都起著重要作用。

液壓系統(tǒng)對工作介質(zhì)的要求（2）氧化安定性和剪切安定性好。

（3）抗乳化性、抗泡沫性好。

（4）閃點(diǎn)、燃點(diǎn)要高，能防火、防爆。

（5）有良好的潤滑性和防腐蝕性，不腐蝕金屬和密封件。

（6）對人體無害，成本低。

第五十五頁，共六十四頁，2022年，8月28日55液壓工作介質(zhì)的選用

一般情況下，在高壓或者高溫條件下工作時(shí)，為了獲得較高的容積效率，不使油的粘度過低，應(yīng)采用高牌號液壓油；低溫時(shí)或泵的吸入條件不好時(shí)（壓力低，阻力大即快速），應(yīng)采用低牌號液壓油。

1.選擇液壓油的品種首先根據(jù)工作條件（V、P、T）和元件（液壓泵）類型，選擇油液品種。機(jī)械油精密機(jī)床液壓油氣輪機(jī)油2.根據(jù)粘度選擇牌號第五十六頁，共六十四頁，2022年，8月28日56本章小結(jié)1液壓傳動(dòng)的定義

液壓傳動(dòng)（Hydraulics）是以液體為工作介質(zhì)，通過動(dòng)力裝置將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓的壓力能，然后通過管道、液壓控制及調(diào)節(jié)裝置等，借助執(zhí)行裝置，將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第五十七頁，共六十四