第三章 液压传动

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1、 第三章第三章 液压传动液压传动 液压传动是以液体为工作介质，利用液体压力传递能量。具有输出功率大、传动平稳、动作灵敏、容易获得大的传动比和易于控制等优点.第一节第一节 液压传动基本知识液压传动基本知识一、液压传动的工作原理一、液压传动的工作原理（动画） 液压传动系统的基本参数：压力和流量。液压系统的压力是指液体静压力，即因外力作用而在单位面积上产生的推力。 p=F/A 式中 p液体的压力； A大活塞的有效作用面积； F作用在大活塞有效作用面积上的外力合力。由此可知，液压系统中的压力，决定于外界负载。 压力的单位是Pa（帕）（1Pa=1N/m2）、MPa（兆帕），1MPa=1106 Pa。 流

2、量Q为：Q=V/t 在上例中，设在某时间t内流入油腔6的油液体积为V，此时活塞7上移了一段距离l，活塞面积为A，则油腔6增大的体积为Al，由于液体几乎不可压缩。 Qt=Al 活塞的平均运动速度为 v=l/t=Q/A上式表明：活塞运动速度的大小由输入油缸的流量来确定。根据上式可得 p.Q=(F/A).v.A=F.v因此，流量Q与油液的压力p之积具有能量的单位，此即液体的压能.二、液压系统的组成二、液压系统的组成1.液压泵将原动机（电动机或内燃机）的机械能转换成液体的压能。2.控制调节装置各类液压阀，主要有方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀，其功能是对液压系统中油的流动方向、压力、流量进行调节和控

3、制。3.执行装置指液动机械，包括作直线运动的液压缸和作旋转运动的液压马达，其作用是将液体的液压能转换为工作装置需要的机械能，实现预定的工作目的。4.辅助装置包括油箱、蓄能器、密封圈、滤油器、管道、管接头、压力表等，其作用是保证液压系统持久、稳定、可靠地工作。5.工作介质液压油，主要是矿物油，其它还有高水基液压油和合成型液压油等。三、液压传动的优缺点三、液压传动的优缺点 1.功率密度（单位体积所具有的功率）大，结构紧凑,质量轻。2.可实现无级调速，且调速范围大，其传动速比可达到1000。3.运动平稳，冲击小，工作可靠。4.易于实现过载保护和自动控制。5.工作介质绝大多数采用矿物油，因此自润性好，

4、散热好，寿命较长。 缺点： 液压传动存在着传动效率较低（一般不超过80%），难于保证严格的传动比，工作性能受温度变化的影响较大，制造成本高，故障排除较困难等缺点。四四 液压油的选择液压油的选择液压油是液压系统中传递能量的介质，又能起到润滑、防锈、防腐和冷却等作用。液压系统能否可靠、有效地工作，在很大程度上取决于所选用的液压油。1.对液压油的要求1)合适的粘度，并有较好的粘温特性。 所谓粘性，是指液体分子间内聚力阻止分子相对运动的性质。粘度过高，液压元件中各部件的运动阻力增大，同时，管道压力降和功率损失增加；反之，粘度过低又会加大系统的泄漏。2) 润滑性能好，在压力和温度发生变化时，应有较厚的油

5、膜厚度。3) 质地纯净，杂质少。此外，对液压油的防蚀性、防锈性、抗泡沫性、相容性和稳定性等也有相应的要求 2.选用原则 先选择合适的液压油类型，再选择合适的液压油粘度。 (2)运动速度高或配合间隙小时宜采用粘度较低的油液以减小摩擦损失；工作压力高或温度高时宜采用粘度较高的油液以减小泄漏。五、五、液压系统的图形符号液压系统的图形符号图形符号只反映各元件的职能和在油路连接上的相互关系，而不表示元件的具体结构和空间安装位置。常用的图形符号如下:第二节第二节 液压元件液压元件一、液压泵一、液压泵液压泵是动力元件，它的作用是把外界输入的机械能转变为液压能，向系统提供具有一定压力和流量的液流。1.液压泵的

6、工作原理与分类(容积泵工作原理动画） 液压泵分类;按照转轴每转油液体积能否调节，可以分为定量泵和变量泵;按其输油方向能否改变分为单向泵和双向泵；按照结构形式的不同，可又分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵。最普遍的是齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。2. 齿轮泵（动画） 齿轮泵具有结构简单，体积小，工艺性好，工作可靠，维修方便和抗油污能力强等优点，应用广泛，特别是工作条件比较恶劣的工程机械。但由于齿轮泵的流量和压力脉动较大，噪声高，并且只能作定量泵，故应用范围受到了一定的限制。3. 叶片泵 （动画） 叶片泵具有结构紧凑、转动平稳、噪声小、输出流量均匀性好等优点。但存在着结构复杂、转速范围小、对油液的污染较

7、敏感等缺点。叶片泵分为单作用式（每转吸、压油各一次）及双作用式（每转吸、压油两次）。工程机械上应用较多的是双作用叶片泵。4. 柱塞泵（动画） 柱塞泵 由于其主要构件是圆形的柱塞和柱塞孔，加工方便，容易达到较高的配合精度，因此具有密封性能好、效率高、工作压力大（可达35MPa）的特点，适用于高压、大流量、大功率的液压系统中。缺点是结构复杂，对油液的清洁度要求高，价格较贵。二、液压马二、液压马 达和液压缸达和液压缸液压马达和液压缸都是液压系统的执行元件，前者实现连续的旋转运动，后者实现直线往复运动，或小于360的回转摆动。1. 液压马达 液压马达在结构上与液压泵基本相同，也有齿轮式、叶片式和柱塞式

8、等几种主要形式。从原理上讲，向容积式泵中输入压力油，使其轴转动，就成为液压马达。 当液压马达的出口直通油箱时，如果不考虑泄漏和摩擦损失，马达所能输出的扭矩和转速计算公式为： 式中 M 马达输出的扭矩，单位：Nm； n马达输出的转速，单位：rpm； p马达的工作压力，单位：Pa； V马达的排量（每转可变容积的体积变化量），单位： m3/r； 由此可见，对于定量液压马达，排量为定值，在流量Q不变的情况下，其输出转速n不能改变，工作压力p可随负载扭矩M的变化而变化；对于变量液压马达, V的大小可调节，在Q和p不变的情况下，若使V增大，则n减小，M增大，即可起到减速增扭的作用。2VpMVQn 2. 液

9、压缸按其作用方式的不同分为单作用式和双作用式两种。根据结构特点可分为活塞式、柱塞式、伸缩套筒式和摆动式四种 . 单作用液压缸反向运动必须依靠外力（如重力、弹簧力等）来实现，工程机械常用它作为液压制动器和离合器的执行元件；双作用液压缸的两腔都可通压力油。下页 返回换向阀无 杆 腔 有 杆 腔 F1 F2 F3 D v1 d v2 v3 p1 Q p2 p2 p1 Q Q p1 Q (a) 输 出 推 力 (b) 输 出 拉 力 (c) 差 动 连 接 图3.2-6 单 杆 双 作 用 活 塞 缸 工 作 原 理 图 无杆腔进油时（图（a）牵引力大而速度慢，有杆腔进油时（图（b）牵引力小而速度快。

10、差动连接（图（c） 。推力差使活塞杆相对于缸体外伸，加速活塞移动。三、液压阀三、液压阀 方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀，它们分别简称为方向阀、压力阀和流量阀。1. 方向阀 方向阀主要用来控制液压油的通断或切换液压油流动的方向，以满足执行元件的启停和运动方向的要求。方向阀分为单向阀和换向阀两类。（1）单向阀 单向阀用来控制液压油的通或断。常用的单向阀有普通单向阀和液控单向阀。普通单向阀（动画）普通单向阀简称单向阀，是一种只允许液压油正向流动，不允许逆向倒流的阀液控单向阀液控单向阀由普通单向阀和液控装置两部分组成。液控单向阀因其反向密封性能好，又称为液压锁，多用于保压、锁紧及平衡回路中，如在汽

11、车起重机的支腿油路中便采用液控单向阀来实现长时间的保压。 方向控制阀方向控制阀n液控单向阀液控单向阀方向控制阀方向控制阀n液控单向阀液控单向阀方向控制阀：方向控制阀：单向阀液控单向阀方向控制阀方向控制阀n液控单向阀液控单向阀（2）换向阀（动画）换向阀是利用阀芯与阀体之间的相对运动来改变阀体上各油口的连通情况，从而改变油液的流动方向和油路的通断，实现运动换向、启停及速度换接等。如下图中(a) 、 (b) 之间运动换向根据阀芯的运动方式，换向阀可分为滑阀式和转阀式换向滑阀的结构及工作原理换向滑阀的结构及工作原理 返回换向阀的操纵方式 换向滑阀的换向原理换向滑阀的换向原理 返回返回滑阀中位机能 换向