液压与驱动 第一章

液压传动概述

液压传动概述

本章主要内容为 ： ① 液压传动的定义 ； ②液压传动的工作原理及系统构成 ； ③液压传动的优缺点； ④液压传动的工作介质 。

液压传动概述

1.1液压传动定义与发展概况1.1.1 液压传动的定义

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。◆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。 ◆液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量 传递的传动方式。 ◆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。3

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1.1.1 液压传动的定义

那么，到底什么是液压传动呢？

?

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。

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1.1.1 液压传动的定义

如图所示的系统中，有两个不同直径的液压 缸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。

泵管道 缸5

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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

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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

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1.1.1 液压传动的定义

为什么要用液压传动呢？将能量从机械能转换为液压能，而后又将液压能转换为液 压能，何必多此一举呢？ 几乎所有的机械或机器都需要传动机构。这因为原动机一 般很难直接满足执行机构在速度、力、转矩或运动方式等方面 的要求，必须通过中间环节——传动装置进行调节控制。液压 传动就是这种调节控制方式中的一种。

其它的传动方式有：机械传动(mechanics):常用零件为齿轮，曲轴。轴，皮带等。 气压传动(pneumatics):常用空气或其它气体为传输介质。 电器传动(electrics):常用零件是直流电机,可控硅,交流电机 变频器等.8

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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。

活塞5上作用的W为0… 在不计活塞磨擦力和活 塞自重的情况下，此时系统 的液压力回是多少呢？ 很明显在活塞5下的压力 W P2 0 这时活塞1下 A2 的压力 P P 0 , 1 2 主动力F1只能为0,也就是 说主动力是加不上去的。

如果 活塞5上作用的W为0… 如果 工作负载为W… 泵 如果 A1 液压缸4和活塞5被一容器取 代…

1 23

54A2

缸9

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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… 泵 如果 A1 工作负载为W… 如果 液压缸4和活塞5被一容器取 代…

1 2 3 4A2

5

缸

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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。

1A1 A2

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。11

F1 P 1 A1

23

4

缸

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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… 泵 如果 A1 工作负载为W… 如果 液压缸4和活塞5被一容器取 代…

1

5

2 43A2

缸12

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1.1.1 液压传动的定义

请看右下图，由图可知：

运动速度取决于流量

活塞1向下移动h1,通过液体的能量传输，将使活塞5上升一 段距离h2,很显然h1≠h2。 由于不存在泄露及忽略液体的可压缩性，所以在Δt时间里 从液压缸2中挤出的液体体积V1 A1h1 ,将等于通过管道3 挤入液压缸4的体积V2 A2 h2 。即： h A h A1 1 2 2

两边同除： 则

A1h1 A2 h2 t t

1 A1 A2 h1 2 h2 4 3 Q 缸

v2

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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(A h A h ) t t 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。1 1 2 2

由上式可得负载的运动 速度 v Q 。 2 A2 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。

A1 A2 h1 2 h2 4 3

v2

缸14

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1.1.1 液压传动的定义 1 A1 A2 h1 2 h2 4 3 缸

能量的表示方法 由于 F1 W (帕斯卡原理)

v2 及 A1v1 A2 v2 活塞1的输入功率：活塞5的

输入功率：N 2 F2 v2

A1

A2

pA Q 1 N1 F1v1 pQ A1

pA2Q pQ A2

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 N1=N2=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。15

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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2~3百年的历史。 ■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 泵 床，一些通用机床到本世 纪30年代才用上了液压传 动。

缸

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1.1.2 液压传动的发展概况■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。

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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

液压千斤顶液压千斤顶常用于顶升重物,如顶起汽车以便拆换轮胎……

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