1、液壓傳動的工作原理及系統(tǒng)組成液壓傳動的工作原理及系統(tǒng)組成7.1液壓傳動的工作介質(zhì)液壓傳動的工作介質(zhì)7.2液壓泵和液壓馬達液壓泵和液壓馬達7.3【學(xué)習(xí)目標】【學(xué)習(xí)目標】1了解液壓傳動的特點及應(yīng)用了解液壓傳動的特點及應(yīng)用 2掌握液壓傳動系統(tǒng)的組成及工作原理掌握液壓傳動系統(tǒng)的組成及工作原理 3了解液壓工作介質(zhì)的類型及物理特性了解液壓工作介質(zhì)的類型及物理特性，掌握液壓工作介質(zhì)的選擇方法，掌握液壓工作介質(zhì)的選擇方法 4理解液壓泵、液壓馬達及液壓缸的工理解液壓泵、液壓馬達及液壓缸的工作原理作原理5掌握常用液壓泵，液壓馬達及液壓缸掌握常用液壓泵，液壓馬達及液壓缸的基本設(shè)計方法。的基本設(shè)計方法。7.1.1 液

2、壓傳動系統(tǒng)的工作原理液壓傳動系統(tǒng)的工作原理 如圖如圖7-1所示為機床工作平臺的液壓所示為機床工作平臺的液壓系統(tǒng)。系統(tǒng)。 它由油箱、過濾器、液壓泵、溢流它由油箱、過濾器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸閥、開停閥、節(jié)流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭組成。以及連接這些元件的油管、接頭組成。 其工作原理如下：液壓泵由電動機其工作原理如下：液壓泵由電動機驅(qū)動后，從油箱中吸油。油液經(jīng)過濾器驅(qū)動后，從油箱中吸油。油液經(jīng)過濾器進入液壓泵，油液在泵腔中從入口低壓進入液壓泵，油液在泵腔中從入口低壓到泵出口高壓，在圖到泵出口高壓，在圖7-1（a）所示狀態(tài)）所示狀態(tài)下，通過開停閥、節(jié)流

3、閥、換向閥進入下，通過開停閥、節(jié)流閥、換向閥進入液壓缸左腔，推動活塞使工作臺向右移液壓缸左腔，推動活塞使工作臺向右移動。動。 這時，液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥和這時，液壓缸右腔的油經(jīng)換向閥和回油管回油管6排回油箱。排回油箱。圖圖7-1 機床工作臺液壓系統(tǒng)工作原理圖機床工作臺液壓系統(tǒng)工作原理圖1工作臺工作臺 2液壓缸液壓缸 3活塞活塞 4換向手柄換向手柄 5換向閥換向閥 6、8、16回油管回油管 7節(jié)流閥節(jié)流閥 9開停手柄開停手柄 10開停閥開停閥 11壓力管壓力管 7壓力支管壓力支管 13溢流閥溢流閥 14鋼球鋼球 15彈簧彈簧 17液壓泵液壓泵 18過濾器過濾器 19油箱油箱 從機床工作臺液壓系

4、統(tǒng)的工作過程從機床工作臺液壓系統(tǒng)的工作過程可以看出，一個完整的、能夠正常工作可以看出，一個完整的、能夠正常工作的液壓系統(tǒng)，應(yīng)該由以下五個主要部分的液壓系統(tǒng)，應(yīng)該由以下五個主要部分組成。組成。（1）動力元件）動力元件（2）執(zhí)行元件）執(zhí)行元件（3）控制元件）控制元件（4）輔助元件）輔助元件（5）工作介質(zhì)）工作介質(zhì) 圖圖7-1所示的液壓系統(tǒng)是一種半結(jié)構(gòu)所示的液壓系統(tǒng)是一種半結(jié)構(gòu)式的工作原理圖，它有直觀性強、容易式的工作原理圖，它有直觀性強、容易理解的優(yōu)點，當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，理解的優(yōu)點，當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，根據(jù)原理圖檢查十分方便，但圖形比較根據(jù)原理圖檢查十分方便，但圖形比較復(fù)雜，繪制比較麻煩。復(fù)

5、雜，繪制比較麻煩。圖圖7-2 機床工作臺液壓系統(tǒng)的圖形符號圖機床工作臺液壓系統(tǒng)的圖形符號圖1工作臺工作臺 2液壓缸液壓缸 3油塞油塞 4換向閥換向閥 5節(jié)流閥節(jié)流閥 6開停閥開停閥 7溢流閥溢流閥 8液壓泵液壓泵9過濾器過濾器10油箱油箱 我國制訂的我國制訂的GB/T 786.11993液壓氣液壓氣動圖形符號動圖形符號有以下幾條基本規(guī)定。有以下幾條基本規(guī)定。 （1）元件符號只表示元件的職能，連接系統(tǒng)）元件符號只表示元件的職能，連接系統(tǒng)的通路，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)，也的通路，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)，也不表示元件在機器中的實際安裝位置。不表示元件在機器中的實際安裝位置。 （2）元件符號內(nèi)

6、的油液流動方向用箭頭）元件符號內(nèi)的油液流動方向用箭頭表示，線段兩端都有箭頭的，表示流動表示，線段兩端都有箭頭的，表示流動方向可逆。方向可逆。 （3）元件符號均以元件的靜止位置或中）元件符號均以元件的靜止位置或中間零位置表示，當(dāng)系統(tǒng)的動作另有說明間零位置表示，當(dāng)系統(tǒng)的動作另有說明時，可作例外。時，可作例外。 1液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點液壓傳動系統(tǒng)的主要優(yōu)點 液壓傳動之所以能得到廣泛的應(yīng)用，液壓傳動之所以能得到廣泛的應(yīng)用，是由于它與機械傳動、電氣傳動相比具有是由于它與機械傳動、電氣傳動相比具有以下的主要優(yōu)點。以下的主要優(yōu)點。 （1）由于液壓傳動是油管連接，所以借）由于液壓傳動是油管連接，所以借助油管

7、的連接可以方便靈活地布置傳動助油管的連接可以方便靈活地布置傳動機構(gòu)，這是比機械傳動優(yōu)越的地方。機構(gòu)，這是比機械傳動優(yōu)越的地方。 （2）液壓傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣）液壓傳動裝置的重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小。性小。 （3）可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。）可在大范圍內(nèi)實現(xiàn)無級調(diào)速。 （4）傳遞運動均勻平穩(wěn)，負載變化時速度較）傳遞運動均勻平穩(wěn)，負載變化時速度較穩(wěn)定。穩(wěn)定。 （5）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。）液壓裝置易于實現(xiàn)過載保護。 （6）液壓傳動容易實現(xiàn)自動化。）液壓傳動容易實現(xiàn)自動化。 （7）液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和）液壓元件已實現(xiàn)了標準化、系列化和通用化，便于設(shè)計、制造和推廣使用。通用

8、化，便于設(shè)計、制造和推廣使用。 （1）液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運）液壓系統(tǒng)中的漏油等因素，影響運動的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動不動的平穩(wěn)性和正確性，使得液壓傳動不能保證嚴格的傳動比。能保證嚴格的傳動比。 （2）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，溫度變化時，液體黏性變化，引起運動溫度變化時，液體黏性變化，引起運動特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影特性的變化，使得工作的穩(wěn)定性受到影響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境響，所以它不宜在溫度變化很大的環(huán)境條件下工作。條件下工作。 （3）為了減少泄漏，以及為了滿足某些）為了減少泄漏，以及為了滿足某些性能上的要求，液壓元件的

9、配合件制造性能上的要求，液壓元件的配合件制造精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。精度要求較高，加工工藝較復(fù)雜。 （4）液壓傳動要求有單獨的能源，不像電）液壓傳動要求有單獨的能源，不像電源那樣使用方便。源那樣使用方便。 （5）液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。）液壓系統(tǒng)發(fā)生故障不易檢查和排除。 總之，液壓傳動的優(yōu)點是主要的，總之，液壓傳動的優(yōu)點是主要的，隨著設(shè)計制造和使用水平的不斷提高，隨著設(shè)計制造和使用水平的不斷提高，有些缺點正在逐步加以克服。有些缺點正在逐步加以克服。 液壓傳動有著廣泛的發(fā)展前景。液壓傳動有著廣泛的發(fā)展前景。3液壓傳動系統(tǒng)的主要應(yīng)用液壓傳動系統(tǒng)的主要應(yīng)用7.2.1 液壓油的黏度液壓油

10、的黏度 流體黏性的大小可用黏度來衡量，流體黏性的大小可用黏度來衡量，黏度是選擇液壓用流體的主要指標，是黏度是選擇液壓用流體的主要指標，是影響流動流體的重要物理性質(zhì)。影響流動流體的重要物理性質(zhì)。 圖圖7-3 液體的黏性示意圖液體的黏性示意圖 流體的黏度通常有三種不同的測試單位。流體的黏度通常有三種不同的測試單位。 （1）絕對黏度）絕對黏度。絕對黏度又稱為動力黏度，它。絕對黏度又稱為動力黏度，它直接表示流體的黏性即內(nèi)摩擦力的大小。動力黏直接表示流體的黏性即內(nèi)摩擦力的大小。動力黏度度在物理意義上講，是當(dāng)速度梯度在物理意義上講，是當(dāng)速度梯度du/dz=1時，時，單位面積上的內(nèi)摩擦力的大小。單位面積上的

11、內(nèi)摩擦力的大小。 動力黏度的國際單位（動力黏度的國際單位（SI）為）為。Pa s （2） 運動黏度運動黏度。運動黏度是絕對黏度。運動黏度是絕對黏度與密與密度度的比值，即的比值，即=/ （7-2）式中式中 液體的運動黏度，單位為液體的運動黏度，單位為m2/s； 液體的密度，單位為液體的密度，單位為kg/m3。 運動黏度還可用運動黏度還可用CGS制單位厘斯來制單位厘斯來表示，符號為表示，符號為cSt，1cSt=10-6m2/s。 （3）相對黏度。）相對黏度。 正確而合理地選用液壓油，是保證正確而合理地選用液壓油，是保證液壓設(shè)備高效率正常運轉(zhuǎn)的前提。液壓設(shè)備高效率正常運轉(zhuǎn)的前提。7.3.1 液壓泵和

12、液壓馬達的工作特點液壓泵和液壓馬達的工作特點1液壓泵的工作原理液壓泵的工作原理 圖圖7-4所示的是一柱塞液壓泵實物及其工作所示的是一柱塞液壓泵實物及其工作原理圖，圖中柱塞原理圖，圖中柱塞2裝在缸體裝在缸體3中形成一個密封中形成一個密封容積容積a，柱塞在彈簧，柱塞在彈簧4的作用下始終壓緊在偏心的作用下始終壓緊在偏心輪輪1上。上。圖圖7-4 柱塞液壓泵及工作原理柱塞液壓泵及工作原理1偏心輪偏心輪 2柱塞柱塞 3缸體缸體 4復(fù)位彈簧復(fù)位彈簧 5，6單向閥單向閥 常用的液壓馬達的結(jié)構(gòu)與同類型的常用的液壓馬達的結(jié)構(gòu)與同類型的液壓泵很相似，圖液壓泵很相似，圖7-5所示為葉片式液壓所示為葉片式液壓馬達實物及

13、其工作原理圖。馬達實物及其工作原理圖。圖圖7-5 葉片式液壓馬達及工作原理葉片式液壓馬達及工作原理1壓力、排量和流量壓力、排量和流量 工作壓力工作壓力 液壓泵的工作壓力是指實際液壓泵的工作壓力是指實際工作時的輸出壓力，也就是油液為了克服阻工作時的輸出壓力，也就是油液為了克服阻力所必須建立起來的壓力；而液壓馬達的工力所必須建立起來的壓力；而液壓馬達的工作壓力則是指它的輸入壓力。作壓力則是指它的輸入壓力。 額定壓力額定壓力 液壓泵（液壓馬達）的額定液壓泵（液壓馬達）的額定壓力是指泵（馬達）在使用中按標準條件連壓力是指泵（馬達）在使用中按標準條件連續(xù)運轉(zhuǎn)允許達到的最大工作壓力，超過此值續(xù)運轉(zhuǎn)允許達到

14、的最大工作壓力，超過此值就是過載。就是過載。 除此之外還有最高允許壓力，它是除此之外還有最高允許壓力，它是指泵短時間內(nèi)所允許超載使用的極限壓指泵短時間內(nèi)所允許超載使用的極限壓力，它受泵本身密封性能和零件強度等力，它受泵本身密封性能和零件強度等因素的限制；吸入壓力則是指泵吸入口因素的限制；吸入壓力則是指泵吸入口處的壓力。處的壓力。 排量排量V 液壓泵（液壓馬達）的排量液壓泵（液壓馬達）的排量是指在不考慮泄漏的情況下，軸轉(zhuǎn)過一是指在不考慮泄漏的情況下，軸轉(zhuǎn)過一整轉(zhuǎn)時所能輸出（或所需輸入）的油液整轉(zhuǎn)時所能輸出（或所需輸入）的油液體積。體積。 理論流量理論流量 液壓泵（液壓馬達）理液壓泵（液壓馬達）理

15、論流量（用論流量（用 表示）是指在不考慮泄漏的表示）是指在不考慮泄漏的情況下，單位時間內(nèi)所能輸出（或所需輸情況下，單位時間內(nèi)所能輸出（或所需輸入）的油液體積。如泵軸的轉(zhuǎn)速為入）的油液體積。如泵軸的轉(zhuǎn)速為n ，則，則泵的理論流量為泵的理論流量為（7-3）tqtqtqVn 實際流量實際流量q 它是液壓泵（液壓馬達）它是液壓泵（液壓馬達）工作時的輸出流量，這時的流量必須考慮到工作時的輸出流量，這時的流量必須考慮到泄漏，所以實際流量泄漏，所以實際流量 q小于（大于）理論流小于（大于）理論流量量 。tq 液壓泵由電機驅(qū)動，輸入量是轉(zhuǎn)矩液壓泵由電機驅(qū)動，輸入量是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速（角速度），輸出量是液體的壓和轉(zhuǎn)速

16、（角速度），輸出量是液體的壓力和流量；液壓馬達則剛好相反，輸入力和流量；液壓馬達則剛好相反，輸入量是液體的壓力和流量，輸出量是轉(zhuǎn)矩量是液體的壓力和流量，輸出量是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速（角速度）。和轉(zhuǎn)速（角速度）。 液壓馬達和液壓缸都是液壓系統(tǒng)的液壓馬達和液壓缸都是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，液壓馬達能將液壓泵提供的執(zhí)行元件，液壓馬達能將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)旋轉(zhuǎn)式的機械運動，液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)旋轉(zhuǎn)式的機械運動，液壓缸則能將液壓能轉(zhuǎn)換成往復(fù)直線式液壓缸則能將液壓能轉(zhuǎn)換成往復(fù)直線式的機械運動。的機械運動。 液壓缸的種類很多，常見的是活塞液壓缸的種類很多，常見的是活塞式液壓缸，活塞式液壓缸根據(jù)其使用要式液壓缸，活塞

17、式液壓缸根據(jù)其使用要求不同可分為雙桿式和單桿式兩種。求不同可分為雙桿式和單桿式兩種。 圖圖7-6 液壓缸液壓缸圖圖7-7 雙桿活塞缸雙桿活塞缸圖圖7-8 單桿式活塞缸單桿式活塞缸（1）無桿腔進油，有桿腔回油，如圖）無桿腔進油，有桿腔回油，如圖7-8（a）所示。所示。（7-14）（2）有桿腔進油，無桿腔回油，如圖）有桿腔進油，無桿腔回油，如圖7-8（b）所示。所示。（7-16）222111221244Fp Ap ADpDdp222212211244Fp Ap ADdpD p可知，由于可知，由于A1A2，所以，所以F1F2，v1v2。2224qvDd （7-17） 液壓系統(tǒng)中的液壓輔件，是指動力液

18、壓系統(tǒng)中的液壓輔件，是指動力元件、執(zhí)行元件和控制閥以外的其他配元件、執(zhí)行元件和控制閥以外的其他配件，如管件、油箱、過濾器、密封件、件，如管件、油箱、過濾器、密封件、壓力表、蓄能器等。壓力表、蓄能器等。 在液壓傳動系統(tǒng)中，吸油管路和回在液壓傳動系統(tǒng)中，吸油管路和回油管路一般用低壓的有縫鋼管，也可以油管路一般用低壓的有縫鋼管，也可以使用橡膠和塑料軟管；控制油路中流量使用橡膠和塑料軟管；控制油路中流量小，多用小直徑銅管，如圖小，多用小直徑銅管，如圖7-11所示。所示。圖圖7-11 管路和管接頭管路和管接頭 在中、低壓油路中常使用銅管，高在中、低壓油路中常使用銅管，高壓油路一般使用冷拔無縫鋼管。壓油路一般使用冷拔無縫鋼管。 高壓軟管是由橡膠管中間加一層或高壓軟管是由橡膠管中間加一層或幾層鋼絲網(wǎng)編制而成。幾層鋼絲網(wǎng)編制而成。 管接頭是連接油管與液壓元件或閥板管接頭是連接油管與液壓元件或閥板的可拆卸的連接件，如圖的可拆卸的連接件，如圖7-11所示。所示。 液壓系統(tǒng)中油液的泄漏多發(fā)生在管接液壓系統(tǒng)中油液的泄漏多發(fā)生在管接頭處，所以管接頭的重要性不容忽視。頭處，所以管接頭的重要性不容忽視。 常用的管接頭有焊接管接頭、卡套管常用的管接頭有焊接