单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,1,1,本章主要内容为：,液压传动的定义,；,液压传动的工作原理及系统构成,；,液压传动的优缺点；,液压传动的工作介质,。,2,本章主要内容为：液压传动的定义；液压传动的工作原,1.1液压传动定义与发展概况,1.1.1 液压传动的定义,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,进行,能量转换、传递和控制,的传动。它包括,液压传动,、,液力传动,和,气压传动,。,液压传动,主要是利用液体的,压力能,来传递能量；,液力传动,则主要是利用液体的,动能,来传递能量。,一部完整的机器是由,原动机,、,传动机构,及,控制部分,、,工作机,（含辅助装置）组成。,工作机构,能 源,人力,电能,热能,风能,笔,轧机,剪刀,起落架,桥 梁,传动机构,3,1.1液压传动定义与发展概况 1.1.1 液压传动的定义,1.1.1 液压传动的定义,液压传动,（Hydraulics）是以液体为工作介质，通过,驱动装置,将原动机的机械能转换为液压的压力能，然后通过管道、,液压控制及调节装置,等，借助,执行装置,，将液体的压力能转换为机械能，驱动负载实现,直线,或,回转,运动。,？,那么，到底什么是,液压传动,呢,？,4,1.1.1 液压传动的定义 液压传动（H,1.1.1 液压传动的定义,如图所示的系统中，有两个不同直径的缸筒2和4，且缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞1和5。假设活塞在缸内自由滑动（无摩擦力），且液体不会通过配合面产生泄漏。缸2、4下腔用一管道3连通，其中充满液体。这些液体是密封在缸内壁、活塞和管道组成的容积中的。,管道,泵,缸,5,1.1.1 液压传动的定义 如图所示的系统中,1.1.1 液压传动的定义,这个系统传递力：,如果活塞5上有重物W,则当活塞1上施加的F力达到一定大小时，就能阻止重物W下降，这就是说可以利用密封容积中的液体传递力。,泵,缸,6,1.1.1 液压传动的定义 这个系统传递力：,1.1.1 液压传动的定义,这个系统传递运动：,由于作用在密封容器内平衡液体表面上的压强（液压力）将均匀地传递到液体中所有各点上，且不改变大小（帕斯卡定律），这样：当活塞1在力F力作用下向下运动时，重物将随之上升，这说明密封容积中的液体不仅可以传递力，还可以传递运动。,泵,缸,7,1.1.1 液压传动的定义 这个系统传递运动：,1.1.1 液压传动的定义,压力取决于负载,仍回到前面的简化模型,为了能提升重物W，必须在活塞1上施加主动力F1,这时，重物W就是工作的负载。,如果,活塞5上作用的W为0,如果,工作负载为W,如果,液压缸4和活塞5被一容器取代,泵,缸,1,2,3,4,A,1,5,A,2,8,1.1.1 液压传动的定义 压力取决于负载 仍回到前,1.1.1 液压传动的定义,如果简化模型中液压缸4和活塞5被一容器取代：如图所示。,在活塞1上施加F1的力后，如果容器4、管路3、液压缸2及活塞1有足够的压强，就可以认为工作负载是无穷大的，那么，系统中的液体压力将为：,根据,帕斯卡原理,，该压力P1将,在这个封闭的液体间等值传递，管道3和容器4内各点都将产生大小和P1相等的液体压力。,1,1,A,F,P,=,1,2,A,1,A,2,3,4,容器,9,1.1.1 液压传动的定义 如果简化模型中液,1.1.1 液压传动的定义,压力取决于负载,泵,缸,1,2,3,4,A,1,5,A,2,10,1.1.1 液压传动的定义 压力取决于负载泵缸1234A1,1.1.1 液压传动的定义,Q,运动速度取决于流量,请看右下图，由图可知：,活塞1向下移动h,1,通过液体的能量传输，将使活塞5上升一段距离h,2,，很显然h,1,h,2,。,由于不存在泄露及忽略液体的可压缩性，所以在t时间里从液压缸2中挤出的液体体积 ，将等于通过管道3挤入液压缸4的体积 。即：,两边同除：,则,v,2,缸,2,A,1,A,2,3,4,h1,h2,1,11,1.1.1 液压传动的定义 Q运动速度取决于流量请看右下图,1.1.1 液压传动的定义,下面介绍一个概念：流量Q(Flow)。,单位时间内从液压缸2中排出的液体体积或挤入液压缸4的体积称为流量Q(Flow)。那么，上式（）实质上就是说排出液压缸2的流量等于挤入液压缸4的流量。,由上式可得负载的运动速度 。,则：,活塞5的运动速度只取决于液压缸4的流量。即：,在液压系统中执行机构的速度只取决于流量,。,v,2,缸,2,A,1,A,2,3,4,h1,h2,12,1.1.1 液压传动的定义 下面介绍一个概念：流量Q(Fl,1.1.1 液压传动的定义,液压系统中，功率表达式,N,=,pQ,，,压力,p,和,流量,Q,是液压传动中最基本也是最重要的参数。,由于,N,1,=N,2,=pQ,（不考虑任何损失），因此液压系统中的,能量传输和转换是守恒的,，满足能量守恒定律。,能量的表示方法,由于 （帕斯卡原理）,及,活塞1的输入功率：,活塞5的输入功率：,v,2,缸,2,A,1,A,2,3,4,h1,h2,1,13,1.1.1 液压传动的定义 液压系统中，功率表达式N=pQ,1.1.2 液压传动的发展概况,从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理，18世纪末英国制成第一台水压机算起，液压传动已有23百年的历史。,第二次世界大战前后，成功地将液压传动装置用于舰艇炮塔转向器，其后出现了液压六角车床和磨床，一些通用机床到本世纪30年代才用上了液压传动。,近30年来，由于原子能技术、航空航天技术、控制技术、材料科学、微电子技术等学科的发展，再次将液压技术推向前进，使它发展成为包括传动、控制、检测在内的一门完整的自动化技术，在国民经济的各个部门都得到了应用，如工程机械、数控加工中心、冶金自动线等。,采用液压传动的程度已成为衡量一个国家工业水平的重要标志之一。,14,1.1.2 液压传动的发展概况 从17世纪中叶帕斯卡提,1.2液压传动的工作原理及系统构成,1.2.1液压传动系统的工作原理,以液压千斤顶为例说明,液压千斤顶常用于顶升重物,如顶起汽车以便拆换轮胎,15,1.2液压传动的工作原理及系统构成 1.2.1液压传动系统的,1.2.1液压传动系统的工作原理,液压千斤顶,在杠杆上没有作用力时,负载可以停止在任意位置;在液压缸行程范围内,可以将负载提升到任意位置。其实液压千斤顶是前面讨论过的简化模型的进一步完善，它具有以下一些简化摸型所不具备的功能：,16,1.2.1液压传动系统的工作原理 液压千斤顶 在杠杆,1.2.1液压传动系统的工作原理,油缸,（执行元件）,手动油泵,（油源）,液压千斤顶的系统中，小缸、小活塞以及单向阀4和7组合在一起，就可以不断从油箱中吸油和将油压入大缸，这个组合体的作用是向系统中提供一定量的压力油液，称为,液压泵,。,大活塞和缸用于带动负载，使之获得所需运动及输出力，这个部分称为,执行机构,。,放油阀门11的启闭决定执行元件是否向下运动，是一个,方向控制阀,。,另外，要进行动力传输必须借助液压,传动介质,。,17,1.2.1液压传动系统的工作原理 油缸手动油泵,1.2.1液压传动系统的工作原理,以磨床为例说明,液压系统的工作原理,磨床工作台,磨床工作时，要求其工作台水平往复运动。,实现工作台水平往复运动控制的是一套液压控制系统，如图所示是一台磨床的液压系统结构原理图。,18,1.2.1液压传动系统的工作原理 以磨床为例说明磨床工作,磨床工作台液压系统,液压缸,液压泵,节流阀,换向阀,油箱,磨床工作台,19,磨床工作台液压系统 液压缸液压泵节流阀换向阀油箱磨床工作台1,磨床工作台液压系统,磨床的液压系统工作时，,液压泵4,的动力是由电机驱动的,其作用是向系统提供一定流量的压力油。,该泵是由一对相互啮合的齿轮来完成吸油和排油过程的，是一种,齿轮泵,。虽然，它的结构和千斤顶的手动泵不同，且动力是由电机驱动的，但其功能都相同，都是向系统提供具有一定,流量和压力的油液,。,1-油箱；2-过滤器；3,12,14-回油管；4-液压泵；5-弹簧；6-钢球；7-溢流阀；8,10-压力油管；9-手动换向阀；11,16-换向手柄；13-节流阀；15-换向阀；17-活塞；18-液压缸；19-工作台,图1.1磨床工作台液压传动系统 工作原理,磨床工作台,液压泵,油箱,20,磨床工作台液压系统 磨床的液压系统工作时，液压泵4的,磨床工作台液压系统,图1.1磨床工作台液压传动系统 工作原理,磨床工作台,1-油箱；2-过滤器；3,12,14-回油管；4-液压泵；5-弹簧；6-钢球；7-溢流阀；8,10-压力油管；9-手动换向阀；11,16-换向手柄；13-节流阀；15-换向阀；17-活塞；18-液压缸；19-工作台,液压缸,由液压泵输入的压力油通过手动换向阀11，节流阀13、换向阀15进入液压缸18的左腔，推动活塞17和工作台19,向右移动,，液压缸18右腔的油液经换向阀15排回油箱。,节流阀,换向阀,21,磨床工作台液压系统 图1.1磨床工作台液压传动系统 工作原理,磨床工作台液压系统,液压缸,当手动换向阀15换向后，液压油进入液压缸18的右腔，推动活塞17和工作台19,向左移动,。,磨床工作台,换向阀,当节流阀开大时，进入液压缸18的油液增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，工作台的移动速度减小。,节流阀,22,磨床工作台液压系统 液压缸 当手动换向阀15换,磨床工作台液压系统,磨床工作台,换向阀,如果将手动换向阀9转换成如图11（C）所示的状态，液压泵输出的油液经手动换向阀9流回油箱，这时工作台停止运动，液压系统处卸荷状态。,23,磨床工作台液压系统 磨床工作台换向阀 如果将手动,磨床工作台液压系统,磨床工作台,溢流阀,液压系统中工作的零部件都有一定的承载范围，当系统的工作压力超过这个承载范围时，就可能会出现安全事故，如管道爆裂、电机过热奈至烧毁等。,液压系统一般采用设置,安全阀,的方法，来限制系统的最大工作压力，保护人生设备的安全。,24,磨床工作台液压系统 磨床工作台溢流阀 液压系统中工作的,磨床工作台液压系统,磨床工作台,溢流阀,除了前面讨论的各个环节外，液压系统要能正常工作，还必须有储存油的容器,油箱,，有连接各元器件的,管道,，还得有过滤系统的油液，防止杂质进入泵和液压系统的,过滤器,，另外还有,蓄能器,，,压力表,等。,25,磨床工作台液压系统 磨床工作台溢流阀 除了前面讨论的各,1.2.2液压传动系统的组成,从千斤顶和磨床的液压系统组成,和工作原理可以看出，液压系统一般有以下几个部分组成：,动力元件,传动介质,控制元件,辅助元件,执行元件,26,1.2.2液压传动系统的组成 从千斤顶和磨床的,1.2.2液压传动系统的组成,从图1.1可以看出，液压传动是以,液体作为工作介质,来进行工作的，一个完整的液压传动系统由以下几部分组成：,（l）,液压泵（动力元件）：,是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的元件，其作用是向液压系统提供压力油，液压泵是液压系统的心脏。,（2）,执行元件：,把液体压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件，执行元件包括液压缸和液压马达。,（3,）控制元件：,包括压力、方向、流量控制阀，是对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件。如换向阀15即属控制元件。,（4）,辅助元件：,上述三个组成部分以外的其它元件，如：管道、管接头、油箱、滤油器等为辅助元件。,27,1.2.2液压传动系统的组成 从图1.1可以,1.2.3 液压系统的图形符号,图11（a）所示的液压系统图是一种半结构式的工作原理图。它直观性强，容易理解，但难于绘制。,在实际工作中，除少数特殊情况外，一般都采用液压与气动图形符号（参看附录）来绘制，如图12所示。,28,1.2.3 液压系统的图形符号 图11（,图1.1磨床工作台液压传动系统 工作原理,图1.2用图形符号表示的磨床工作台液压系统图,l-油箱；2-过