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液压传动与控制河北工程大学机电学院参考书目1)液压传动与控制/张平格主编．北京：冶金工业出版社2)液压传动与控制/曹玉平主编．天津：天津大学出版社3)液压传动与控制/张利平主编．西安：西北工业大学出版社4)液压与气压传动/王积伟主编．北京：机械工业出版社第一章液压传动概述一部机器至少由3部分组成：原动机、传动机构和工作机构。原动机：为机器提供动力，如电动机、内燃机等。工作机构：机器完成工作任务的直接工作部分。传动机构：改变原动机输出的运动参数和动力参数，以适应机器工作性能的要求。传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。流体传动是以流体为工作介质的进行能量转换和能量控制的传动。它包括液体传动和气体传动。液体传动又包括液力传动和液压传动。液力传动主要是利用液体的动能进行能量转换、能量传递和能量控制的传动系统。液压传动主要是利用液体的压力进行能量转换、能量传递和能量控制的传动系统。流体传动液体传动气体传动液压传动液力传动电气传动机械传动传动机构1.1液压传动的基本工作原理及组成一、液压传动的基本工作原理以液压千斤顶为例，来说明液压传动的工作原理及系统组成。图1.1所示为液压千斤顶工作原理图。S2S1FA2A11243567G图1-1液压千斤顶工作原理图1—手柄；2—手动泵；3—排油单向阀；4—吸油单向阀；5—油箱；6—截止阀；7—液压缸(动画)液压千斤顶的工作原理吸油过程：当手柄1带动活塞↑，手动泵2的容积↑（形成局部真空），排油单向阀3关闭，油箱5中的液体油箱经管道及吸油单向阀4进入泵2。排油过程：当手柄1带动活塞↓，吸油单向阀4关闭，泵2中的液体推开排油单向阀3经管道进入液压缸7，使活塞克服外负载G向上运动从而对外做功。当手动泵2的活塞在手柄1的带动下不断上下往复运动时，负载G就不断上升；当需要液压缸7的活塞停止时，使手柄1停止运动，此时排油单向阀3在液压力作用下关闭，液压缸7的活塞就自锁不动。工作时截止阀6关闭，当需要液压缸7的活塞放下时，打开此阀，液体在重力作用下经此阀流回油箱5。S2S1FA2A11243567G图1-1液压千斤顶工作原理图1—手柄；2—手动泵；3—排油单向阀；4—吸油单向阀；5—油箱；6—截止阀；7—液压缸二、液压传动的主要工作特征1.液体压力实现力（或力矩）图1-1中，稳态时，液压泵2的活塞和液压缸7的活塞的静力平衡方程式分别为：F1=p1A1(1-1)G=p2A2如不考虑管道的压力损失，则p1=p2(1-2)输出力，即所能克服的外负载为：G=p2A2=p1A2(1-3)式（1-3）即为力传递的基本方程。由此可知：p1=G/A2=p2(1-4)结论：液压泵的工作压力p1取决于外负载（执行元件的结构尺寸一定）。S2S1FA2A11243567G图1-1液压千斤顶工作原理图1—手柄；2—手动泵；3—排油单向阀；4—吸油单向阀；5—油箱；6—截止阀；7—液压缸2.液压泵速度（或转速）的传递液压泵速度（或转速）传递是靠液体“容积变化相等”原则进行的。图1-1中，如不考虑泄露、液体的压缩、管路的变形，则：A1S1=A2S2(1-5)将式（1-5）两端同时除以时间：则A1S1/t=A2S2/t即A1v1=A2v2（1-6）即v2=A1/A2v1=Q1/A2式（1-6）即为动力速度的基本方程式。结论：执行元件的运动速度（转速）只与输入流量大小有关（执行元件的结构尺寸一定），理论上讲与外负载无关。1122ASAStt即1122AvAv112122AQvvAAS2S1FA2A11243567G图1-1液压千斤顶工作原理图1—手柄；2—手动泵；3—排油单向阀；4—吸油单向阀；5—油箱；6—截止阀；7—液压缸二、液压传动系统的组成图1.2为机床工作台液压传动系统图。工作台要求实现慢速向右进给，然后向左快速退回的动作循环。机床工作台一个完整的液压系统包括以下5个基本组成部分。1.液压动力元件将原动机所提供的机械能转变为工作液体的液压能的机械装置，通常称为液压泵或油泵。2.液压执行元件将液压泵所提供的工作液体的液压能转变为机械能的装置。做直线往复运动的执行元件称为液压缸或油缸；做连续旋转运动的执行元件称为液压马达或油马达。3.液压控制元件对液压系统中工作液体的压力、流量和流动方向进行调节控制的机械装置，通常称为液压控制阀或液压阀。4.液压辅助元件上述三个组成部分以外的其他元件，如油箱、管道、管接头、密封元件、滤油器、蓄能器、冷却器、加热器以及各种液体参数的监测仪表等。5.工作液体工作液体是液压传动中能量传递载体，也是液压系统中最本质的一个组成部分。三、液压传动系统图的图形符号图1-3所示的液压系统是一种半结构式的工作原理图它有直观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管路的国家标准，即“液压系统图图形符号(GB786—76)”。我国制订的液压系统图图形符号(GB786—76)中，对于这些图形符号有以下几条基本规定。(1)符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。(2)元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。(3)符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。图1-3机床工作台液压系统工作原理图1—工作台2—液压缸3—活塞4—换向手柄5—换向阀6，8，16—回油管7—节流阀9—开停手柄10—11—压力管12—压力支管13—溢流阀14—钢球15—弹簧17—液压泵18—滤油器19—油箱图1-4机床工作台液压系统的图形符号图1—工作台2—液压缸3—油塞4—换向阀5—节流阀6—开停阀7—溢流阀8—液压泵9—滤油器10—油箱1.2液压传动系统的工作特点一、液压传动的主要优点1.可实现大范围的无极调速（调速范围可达2000:1）；2.同功率比较时，液压传动具有质量轻、体积小、运动惯量小、反应速度快等特点；3.液压传动的各元件，可根据需要方便、灵活地来布置；4.操纵省力，控制方便，易于实现自动化或遥控；5.易于实现过载保护；6.工作介质一般采用矿物油，相对运动表面可自行润滑，因此可提高系统和元件的使用寿命；7.易于实现直线运动。相同功率液压马达的体积为电动机的12%～13%。液压泵和液压马达单位功率的重量指标，目前是发电机和电动机的十分之一，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W。二、液压传动的主要缺点1.液压传动系统同时存在压力损失、容积损失和机械损失，因此传动效率较低；2.工作性能易受温度变化的影响，因此不易在较高或较低温度条件下工作；3.液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵；4.由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的定传动比；5.系统的故障诊断比较困难，使用和维修要求有较高的技术水平；6.油液泄漏不仅污染场地，如处理不当，还可能引起火灾或爆炸事故。液压传动的发展概况液压传动是一门新的学科，虽然从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有二、三百年的历史。但直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，战后液压技术迅速转向民用工业，液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。本世纪60年代以后，液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。因此，液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。当前液压技术正向高速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。我国液压技术的发展我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上，后来又用于拖拉机和工程机械。现在，我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计，现已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。我国液压与气动技术从上世纪60年代开始发展较快，新产品研制开发和先进国家不差上下，但其发展速度远远落后于同期发展的日本，主要由于工艺制造水平跟不上去，制造比较困难，材料性能不能满足设计需要，影响了我国流体传动技术的发展。液压传动在各类机械行业中的应用实例行业名称应用场所举例工程机械挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等矿山机械凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机等农业机械联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等智能机械折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等飞机起落架动画工业机械手动作动画系统动画国内外著名液压元件生产厂家国外著名厂家:德国力士乐(REXROTH)美国威格仕(VICKERS)日本油研公司（YUKEN）意大利阿托斯(ATOS)国内著名厂家:山西榆次、上海立新液压、上海大众液压、上海长江液压、上海液压泵厂、大连液压、北京华德液压、沈阳液压本章主要内容1.1液压传动的基本工作原理及组成一、液压传动的基本工作原理二、液压传动的主要工作特征（重点掌握）三、液压传动系统的组成（重点掌握）1.2液压传动系统的工作特点一、液压传动的主要优点二、液压传动的主要缺点