1、液壓傳動與控制 機械學院： 韓 曉 明 電 話E-mail：第五節 液壓傳動在機械工業中的應用第一章 緒 論第四節 液壓傳動的優缺點第三節 液壓傳動的控制方式第二節 液壓傳動的工作原理及其 組成部分第一節 液壓傳動發展概況液壓傳動相對于機械傳動來說是一門新技術，但如從1650年帕斯卡提出靜壓傳遞原理、1850年英國開始將帕斯卡原理先后應用于液壓起重機、壓力機等算起，也已有二三百年歷史了。第一節 液壓傳動發展概況早期的液壓傳動以水作為傳動介質，近代液壓傳動是由19世紀崛起并蓬勃發展的石油工業推動起來的。當前，液壓技術在實現高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經久耐用、高

2、度集成化、微型化、智能化等各項要求方面都取得了重大的進展，在完善比例控制、伺服控制、數字控制等技術上也有許多新成就。圖一 液壓系統應用機械傳動機械傳動機械傳動機械傳動mechanical drive利用機械作用力傳遞動力和運動的傳動。利用機械作用力傳遞動力和運動的傳動。主要形式：主要形式：靠機件間的摩擦力傳遞動力和運動的摩擦傳動靠機件間的摩擦力傳遞動力和運動的摩擦傳動如：帶傳動、繩傳動和摩擦輪傳動等。如：帶傳動、繩傳動和摩擦輪傳動等。易實現無級變速、適應軸間距較大的傳動場合。過載打滑有緩沖和保護作用，易實現無級變速、適應軸間距較大的傳動場合。過載打滑有緩沖和保護作用，但一般不能用于大功率的場合

3、，也不能保證準確的傳動比。但一般不能用于大功率的場合，也不能保證準確的傳動比。靠主動件與從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運動的嚙合傳動靠主動件與從動件嚙合或借助中間件嚙合傳遞動力或運動的嚙合傳動如：齒輪傳動、鏈傳動、螺旋傳動和諧波傳動等。如：齒輪傳動、鏈傳動、螺旋傳動和諧波傳動等。能用于大功率的場合，傳動比準確，但一般要求較高的制造精度和安裝精度。能用于大功率的場合，傳動比準確，但一般要求較高的制造精度和安裝精度。典型產品：減速機、制動器、離合器、連軸器、無級變速機、絲杠、滑軌典型產品：減速機、制動器、離合器、連軸器、無級變速機、絲杠、滑軌牛頭刨床牛頭刨床 1.1 1.1 液壓傳動發展概況

4、液壓傳動發展概況電氣傳動電氣傳動電氣傳動電氣傳動electric drive利用電或磁作用力傳遞運動與動力的傳動。利用電或磁作用力傳遞運動與動力的傳動。 電或磁作用力：電場作用力、磁場作用力、電磁場作用力電或磁作用力：電場作用力、磁場作用力、電磁場作用力 典型產品：電動機、電磁鐵、磁懸浮列車典型產品：電動機、電磁鐵、磁懸浮列車1.1 1.1 液壓傳動發展概況液壓傳動發展概況流體傳動流體傳動臺風山洪風力發電水車利用流體動能傳遞能量液力傳動液力傳動1.1 1.1 液壓傳動發展概況液壓傳動發展概況流體傳流體傳動動利用流體壓力能傳遞能量液壓傳動液壓傳動氣壓傳動氣壓傳動1.1 1.1 液壓傳動發展概況液

5、壓傳動發展概況 帕斯卡定律： 在密閉容器內，施加于靜止液體上的壓力將以等值傳遞到液體中所有各點。圖圖1-1 1-1 液壓千斤頂工作原理圖液壓千斤頂工作原理圖動畫演示第二節 液壓傳動的工作原理及其組成部分一、液壓傳動的工作原理 （1-2）1. 1. 力的傳遞力的傳遞 據上式，系統壓力與外負載密切相關。 由此得出液壓傳動工作原理的第一個重要特征： 液壓與氣壓傳動中工作壓力取決于外負載。液壓與氣壓傳動中工作壓力取決于外負載。 222FpA221121111)(FAAAPAPAPF（1-1）液壓缸中所產生的液體壓力液壓缸中所產生的液體壓力P P2 2：作用在液壓缸活塞上的作用力作用在液壓缸活塞上的作用

6、力F F1 1 由此得出液壓傳動工作原理的第二個重要特征：活塞的運動活塞的運動速度只取決于輸入流量的大小，速度只取決于輸入流量的大小， 而與外負載無關。而與外負載無關。 從上面的討論還可以看出，壓力和流量壓力和流量是液壓傳動中兩個最基本的參數。 1122S A =S A2. 2. 運動的傳遞運動的傳遞液壓泵排出的液體體積等于進入液壓缸的液體體積，則有：（1-3）上式兩邊同除以運動時間t得：q1=v1A1=v2A2=q2 （1-4）圖圖1-2 1-2 典型液壓系統原理圖典型液壓系統原理圖1- 1-液壓泵液壓泵 2 2-流量控制流量控制閥閥 3- 3- 換向閥換向閥4- 4-液壓缸液壓缸 5- 5

7、-工作臺工作臺6- 6-溢流閥溢流閥 7- 7-過濾器過濾器 8- 8-油箱油箱abF圖1-1所示為一種驅動機床工作臺的液壓系統，它由油箱1、過濾器2、液壓泵4、溢流閥7、開停閥9、節流閥13、換向閥15、液壓缸18以及連接這些元件的油管組成。二、液壓傳動的組成部分液壓傳動液壓傳動裝置裝置主要由以下主要由以下四四部分組成：部分組成：（1 1）能源裝置能源裝置（功率輸入裝置）：（功率輸入裝置）：把機械能油液液壓能。如液壓泵。 （2 2）執行裝置執行裝置（功率輸出裝置）：（功率輸出裝置）：把油液的液壓能機械能。如液壓缸、液壓馬達。 （3 3）控制調節裝置控制調節裝置：對系統中油液壓力、流量和流動方

8、向進行控制或調節的裝置，如溢流閥、節流閥等，不同組合形成不同功能的液壓系統。（4 4）輔助裝置輔助裝置：保證系統正常工作所需的上述三種以外的裝置。如油箱、過濾器等。 為了簡化液壓系統的表示方法，通常采用圖形符號來繪制系統原理圖。圖1-2所示為同一個液壓系統用液壓圖形符號繪制成的工作原理圖。使用這些圖形符號可以使液壓系統圖簡單明了，便于繪制。三、液壓系統圖的圖形符號GB/T786.1-2009所謂液壓傳動的“控制方式”有兩種不同的含義：一種是指液壓傳動的操縱調節方式；另一種是指液壓系統控制部分本身的結構組成形式。液壓傳動的操縱調節方式可以概略地歸納為手動式、半自動式和全自動式三種。液壓系統控制部

9、分的結構組成形式有開環式和閉環式兩種，它們的概念和定義與“控制理論”中的描述完全相同。第三節 液壓傳動的控制方式F圖1-1所示的液壓系統就是開環式的（它的框圖見圖1-3）F圖1-4所示為一個簡單的液壓伺服系統的工作原理圖，它是手動控制式閉環液壓系統的例子。第四節 液壓傳動的優缺點液壓傳動有以下一些優點：F在同等的體積下，液壓裝置能比電氣裝置產生更大的動力。F液壓裝置工作比較平穩。F液壓裝置能在大范圍內實現無級調速（調速范圍可達2000），它還可以在運行的過程中進行調速。F液壓傳動易于對液體壓力、流量或流動方向進行調節或控制。F液壓裝置易于實現過載保護。F液壓元件實現標準化、系列化和通用化。F實

10、現直線運動遠比機械傳動簡單。液壓傳動的缺點是：F液壓傳動在工作過程中常有較多的能量損失（摩擦損失、泄漏損失等），長距離傳動時更是如此。F液壓傳動對油溫變化比較敏感，它的運動速度和系統工作穩定性很易受到溫度的影響，因此它不宜在很高或很低的溫度條件下工作。F為了減少泄漏，液壓元件在制造精度上的要求較高，因此它的造價較貴，而且對油液的污染比較敏感。F液壓傳動出現故障時不易找出原因。第五節 液壓傳動在機械工業中的應用不同精度要求的主機也會選用不同控制形式的液壓傳動裝置，其概況如圖1-6所示。 表表1-1 1-1 液壓與氣壓傳動在各類機械行業中的應用液壓與氣壓傳動在各類機械行業中的應用舉例舉例 行業名稱行業名稱應用舉例應用舉例工程機械挖掘機、裝載機、推土機、鏟運機等礦山機械鑿巖機、開掘機、提升機、液壓支架等建筑機械打樁機、液壓千斤頂、平地機、建設機器人等 冶金機械軋鋼機、壓力機等。 機械制造機床、數控加工中心、氣動扳手、壓力機、模鍛機、空氣錘等。輕工機械打包機、注塑機 、橡膠硫化機、食品包裝機、真空鍍膜機等汽車工業高空作業車、自卸式汽車、汽車起重機、轉向器等。 水利工程船閘水閘啟閉機、船