中國勞動社會保障出版社第一章液壓傳動基本知識液壓傳動系統概述§1-1液壓油§1-2流體力學基礎§1-3第一章液壓傳動基本知識

液壓傳動是用液體作為工作介質來傳遞能量和進行控制的傳動方式，屬于流體傳動。液壓傳動技術在機床、工程機械、汽車、船舶等行業中得到了廣泛應用。§1-1液壓傳動系統概述一、液壓千斤頂的工作原理

液壓千斤頂利用柱塞、缸體等元件，通過壓力油將機械能轉換為液壓能，再轉換為機械能。1．小活塞吸油提起杠桿手柄1使小活塞3向上移動，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時單向閥4打開，通過吸油管5從油箱12中吸油。壓下手柄時，小活塞下移，小缸體的下腔壓力升高，單向閥4關閉，單向閥７打開，下腔的油液經管道６輸入大缸體９的下腔，迫使大活塞８向上移動。再次提起杠桿手柄１吸油時，單向閥７關閉，使大缸體９中的油液不能倒流。2．小活塞壓油打開截止閥11，大缸體下腔的油液通過管道10、截止閥11流回油箱，大活塞８在重物和自重的作用下向下移動。3．大活塞泄油二、液壓傳動系統的組成1．動力部分動力部分將原動機輸出的機械能轉換為油液的壓力能（液壓能）。2．執行部分執行部分將液壓泵輸入的油液壓力能轉換為帶動機構工作的機械能。液壓傳動系統中還包括工作介質，主要是指傳遞能量的液體介質，即各種液壓油。3．控制部分控制部分用來控制和調節油液的壓力、流量和流動方向。4．輔助部分輔助部分與動力部分、執行部分和控制部分一起組成一個系統，起儲油、過濾、測量和密封等作用，以保證系統正常工作。5．工作介質三、液壓元件的圖形符號液壓元件的圖形符號只表示元件的職能（即功能）、控制方式以及外部連接口，不表示元件的具體結構、參數以及連接口的實際位置和元件的安裝位置。用圖形符號表達或液壓傳動系統工作原理的示意圖稱為液壓傳動系統回路圖，又稱為液壓傳動系統圖或液壓回路圖。四、液壓傳動的應用特點1．液壓傳動的優點（1）傳動平穩（2）質量輕，體積小（3）承載能力大（4）易實現無級調速（5）易實現過載保護（6）能自潤滑（7）易實現復雜動作2．液壓傳動的缺點（1）制造精度要求高（2）定比傳動困難（3）油液受溫度的影響大（4）不宜遠距離輸送動力（5）油液中的空氣影響工作性能（6）油液容易污染（7）發生故障不容易排查與排除§1-2液壓油液壓油是液壓系統中用作傳動介質的液體，在液壓傳動系統中除了傳遞能量外，還起著潤滑、冷卻、防腐、防銹、清潔和減震等作用。一、液壓油的物理性能1．密度液體單位體積內的質量稱為密度。

液壓油的密度隨溫度的升高而減小，隨壓力的升高而加大，但變化幅度很小，通常可以忽略不計。液體受壓力作用而發生體積減小的性質稱為可壓縮性。2．可壓縮性一般液壓傳動系統，可以認為液壓油是不可壓縮的。3．黏性阻礙液體分子間相對運動的性質稱為液體的黏性。黏度分為動力黏度、運動黏度和相對黏度三種。我國液壓油的牌號是用溫度為40℃時的運動黏度的平均值來表示的。1．對液壓油液的要求二、液壓油的選用和污染控制（1）黏度合適，隨溫度的變化小（2）潤滑性能好（3）抗氧化性好（4）剪切穩定性好（5）防銹和不腐蝕金屬（6）同密封材料相容（7）消泡和抗泡沫性良好（8）抗乳化性好（9）清潔度符合要求2．液壓油的類型（1）L-HL液壓油具有一定的抗氧防銹和抗泡沫性，適用于系統壓力低于7MPa的液壓傳動系統和一些輕載荷的齒輪箱潤滑。（2）L-HM抗磨液壓油除了具有L-HL液壓油的性能外，其抗磨性能強，適用于系統壓力7～21MPa的液壓傳動系統。高壓抗磨液壓油能在系統壓力為35MPa的情況下正常工作。具有防爬性，適用于潤滑機床導軌及其液壓傳動系統。（3）L-HV低溫抗磨液壓油在L-HM抗磨液壓油的基礎上加強了黏溫性能和低溫流動性，適合在寒區或嚴寒區工程機械液壓傳動系統中使用。（4）L-HG液壓導軌油3．液壓油的選用1）根據系統的工況和工作環境，確定系統應選用液壓油的類型。2）確定系統應選用什么黏度級別的液壓油。3）了解所選用液壓油的性能，分析是否符合系統工作要求。4）了解產品的價格。（1）液壓油選用原則1）根據液壓傳動系統的工作壓力和溫度選擇液壓油品種。2）根據液壓傳動系統的工作環境選擇液壓油品種。3）根據特殊性能要求選擇液壓油品種。（2）液壓油品種的選擇（3）液壓油黏度的選擇1）按液壓泵的類型選用因為溫度對油液黏度的影響較大，故環境溫度高時，宜選用黏度大的液壓油，環境溫度低時，宜選用黏度小些的液壓油。2）按液壓傳動系統的工作壓力選用當系統的工作壓力較高時，應選用黏度較大的液壓油，以減少系統的泄漏；當系統的工作壓力較低時，宜選用黏度小些的液壓油，以減少流動損失。3）按液壓傳動系統執行元件的運動速度選用液壓傳動系統的執行元件運動速度高時，宜選用黏度較小的液壓油，以減少油液流動時的摩擦損失；當執行元件的速度較低時，宜選用黏度較大的液壓油。4）根據環境溫度選擇液壓油的黏度1）清除系統各元件在加工和裝配過程中殘留的污染物。2）防止污染物從外界侵入。3）采用過濾精度較高的過濾器。4）控制液壓傳動系統的溫度。5）定期檢查和更換液壓傳動系統的液壓油。4．液壓油的污染（1）液壓油污染的原因1）殘留物污染2）侵入物污染3）生成物污染（2）液壓油污染的控制§1-3流體力學基礎一、壓力1．壓力的概念液壓傳動系統的壓力是指液體在單位面積上所受的法向作用力。

p=F∕A液體的靜壓力有下面兩個特性：（1）液體的靜壓力垂直于其作用表面，其方向和該表面的內法線方向一致。（2）靜止液體內任意一點所受到的各個方向的壓力都相等。絕對壓力：以絕對真空作為基準所表示的壓力。相對壓力：以大氣壓力作為基準所表示的壓力。2．壓力的表示方法壓力的法定單位是Pa（帕），在工程上常采用kPa（千帕）和Mpa（兆帕）。絕對壓力＝大氣壓力＋相對壓力帕斯卡原理：置于密閉容器中的液體，其外加壓力發生變化時，只有液體仍然保持原來的靜止狀態不變，液體中任意一點的壓力都發生同樣大小的變化。3．壓力的傳遞

4．工作壓力的形成（1）外負載為零外負載為零時，油液的壓力為零。（2）外負載為Fp＝F/A（3）活塞被擋鐵阻擋壓力急劇升高，系統中薄弱環節的元件將損壞1．流量二、流量和流速流量：單位時間內流過某一通道截面的液體體積。qv=V∕t流量的單位為立方米每秒（m3∕s），工程中也常用升每分（L∕min），兩者的換算關系為1m3∕s=6×104L∕min。2．流速流速：液體流質點在單位時間內所移動的距離。平均流速和流量的關系：v=qv/A

液流連續性原理：液體在無分支管路中，通過每一截面的流量是相等的。qv1＝qv2A1v1＝A2v2三、管道中的壓力損失和流量損失1．壓力損失液體在等徑直管中流動時，因其黏性摩擦而產生的壓力損失。（1）沿程壓力損失液體流經管道的彎頭、接頭、突變截面以及閥口、濾網時，所引起的壓力損失。（2）局部壓力損失壓力損失降低了系統的效率，增加了能量消耗，使液壓油的溫度上升，泄漏量加大，影響了液壓傳動系統的性能，甚至可能使油液氧化變質，產生的雜質甚至會造成管道或閥口堵塞，造成系統故障。（3）壓力損失的利弊阻力效應是許多液壓控制元件的基礎。溢流閥、減壓閥、節流閥等都是利用小孔及縫隙的液壓阻力來進行工作的，液壓缸的緩沖裝置也是利用縫隙的阻力進行工作的。1）盡可能縮短管道長度，減少管道截面的突變和彎曲次數。2）提高管道內壁的表面結構質量。3）適當增大管路直徑以增大通流截面積，降低流速。4）選用適宜黏度的液壓油。（4）減小壓力損失的措施2．流量損失內泄漏：液壓元件內部高壓腔與低壓腔之間的泄漏。外泄漏：液壓傳動系統內部的油液泄漏到系統外部時的泄漏。泄漏不僅浪費油液，污染環境，還會降低系統的效率，影響系統的正常工作。減小泄漏的常用措施：采用合理的密封裝置和密封件，提高零件加工和裝配精度，正確布置管路，保持系統清潔等。四、液壓沖擊和空穴現象1．液壓沖擊液壓沖擊：在液壓傳動系統中，由于某些原因使液體壓力突然升高，形成很大的壓力峰值的現象。液壓沖擊不但會引起設備振動，產生噪聲，而且會損壞系統的密封裝置、管道和液壓元件，影響系統正常工作，縮短系統使用壽命，甚至造成事故。1）流動的液體突然停止（如突然關閉閥門）。2）靜止的液體突然流動和流動的液體突然變向。3）運動部件突然制動和換向。4）某些液壓元件動作不靈敏。（1）液壓傳動系統產生液壓沖擊的原因1）減慢閥的關閉速度和延長運動部件的換向時間。2）限制油液在管道中的流速，以減小油液的動能；減小系統中工作元件的運動速度，以減小其慣性。3）用橡膠軟管代替金屬管或在沖擊源處安裝蓄能器，以吸收液壓沖擊的能量。4）在易出現液壓沖擊的位置設置限壓閥和設置緩沖裝置。（2）防止和減少系統液壓沖擊的措施在流動的液體中，因某點處的壓力低于空氣分離壓力而形成氣泡的現象稱為空穴現象或氣穴現象。2．空穴現象出現氣穴現象時，大量的氣泡破壞了液流的連續性，造成流量和壓力脈沖。氣泡隨液流進入高壓區后又急劇破滅，引起局部液壓沖擊并引發噪聲和振動。當附著在管壁等金屬上的氣泡破滅時，它所產生的局部高溫會使金屬剝蝕，使液壓元件的工作性能變差，壽命縮短。減少和防止空穴現象的措施：（1）減小閥口前后的壓力差，一般使壓力比p1/p2＜3.5。