第七章：液压传动

第七章液压传动本章重点掌握液压传动的原理及系统的组成与功用；掌握柱塞泵、齿轮泵、叶片泵的组成、工作原理、应用特点及泵的图形符号；掌握活塞式液压缸的结构、工作原理及有关计算和应用特点以及密封、缓冲和排气；掌握单向阀、换向阀、溢流阀的工作原理，会识别其图形符号；会识别减压阀、顺序阀、节流阀、调速阀的图形符号；掌握液压基本回路的工作原理。

本章内容提要(一) 1、液压传动特点与机械传动，电气传动等传动相比，液压传动具有结构紧凑、传动力大、定位精确、运动平稳、易于实现自动控制，机件润滑良好，寿命长等优点，因此，液压传动广泛应用于机械工业、冶金工业、石油工业、工程建筑，船舶、航空、军事、宇航等工业部门。

其不足之处在于传动效率较低，不宜作远距离传递，不宜于高温或低温条件下工作，以及液压元件精度要求高，成本高等缺点。

（二）液压传动的工作原理及液压系统的组成1、液压系统的组成任何一个简单而完整的液压系统，均由以下四个部分组成：(1）动力元件（油泵）：其作用是向液压系统提供压力油，是系统的动力源。

（2）执行元件（油缸或马达）：其作用是在压力油的作用下，完成对外作功。

（3）控制元件：如溢流阀、节流阀、换向阀等，分别控制系统的压力、流量和流向，以满足执行元件对力，速度和运动方向的要求。

（4）辅助元件：如油箱、油管、管接头、滤油器、蓄能器等。

2、液压传动的基本原理：液压传动是以油液为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力的一种传动方式3、液压传动的应用特点1) 易于获得很大的力和力矩2) 调速范围大，易实现无级调速3) 质量轻，体积小，动作灵敏4) 传动平稳，易于频繁换向5) 易于实现过载保护6) 便于采用电液联合控制以实现自动化7) 液压元件能够自动润滑，元件的使用寿命长8) 液压元件易于实现系列化、标准化、通用化9) 传动效率较低10) 液压系统产生故障时，不易找到原因，维修困难11) 为减少泄漏，液压元件的制造精度要求较高5、静压传递原理（帕斯卡原理）：静止油液中任意一点所受到的各个方向的压力都相等，这个压力称为静压力，油液静压力的作用方向总是垂直指向承压表面。

课时授课计划教学过程：复习： 1、滤油器的结构及功能2、蓄能器的功能3、油箱的结构4、管路、接头、热交换器的种类。

新课：第七章液压基本回路第一节能量回路一、定量泵—溢流阀组成的液压能源回路图7-1所示的能源回路的优点是：结构简单，反应迅速，压力波动比较小。

缺点是：由于定量泵不能改变输出流量，在负载不需要全流量工作时，多余的流量通过溢流阀流回油箱，所以效率较低，尤其当负载流量为零时，泵的流量几乎全部由溢流阀溢流，泵的输出功率绝大部分消耗在溢流阀的节流口上，这将产生大量的热，使油温很快升高。

因此，这种能源一般用在供油压力较低的液压系统中。

能源系统的流量按系统的峰值流量设计，如果伺服所需要的峰值流量的持续时间很短，并且允许供油压力有一定变动，则可以用蓄能器贮存足够的能量以适应短期峰值流量的要求，以减小泵的容量，并使功率损失和油温升高小些。

蓄能器还可起到减小泵的压力脉动和冲击的作用，使系统工作更加平稳。

二、定量泵—蓄能器—自动卸荷阀组成的液压能源回路图7-2所示的液压能源回路克服了图7-1所示回路溢流损失大的缺点，其特点是结构比较简单，功率损失小，适用于高压，但压力波动较大，并且由于供油压力在一定范围内缓慢变化，对伺服系统将引起伺服放大系数的变化，因而对某些要求较高的系统不合适。

另外，所用元件较多，为了使泵有较长时间的卸荷，蓄能器的容量较大，整个能源装置的体积、重量都较大。

这种能源回路一般用在峰值流量系统只有很微小的运动的间歇工作系统中。

三、恒压力变量泵式（自动调压泵）液压能源回路图7-3所示为恒压力变量泵式（自动调压栗〉液压能源回路。

这种能源回路的优点是输出流量取决于系统的需要，因而效率高，经济效果好，适用于高压和大功率系统，既适用于流量变化很大的系统，也适用于间歇工作的系统，为目前航空液压伺服系统所广泛采用。

第二节基本回路一、顺序动作回路顺序动作回路是实现多个并联液压缸顺序动作的控制回路。

按控制方式不同，可分为压力控制、行程控制和时间控制三类。

思考题与习题7-1试说明由行程阀与液动阀组成的自动换向回路的工作原理。

泵压p p、溢流功率损失ΔP y和回路效率η。

⑵当A T=0.01㎝2和0.02㎝2时，若负载F=0，则泵压和缸的两腔压力p1和p2多大？⑶当F=10kN时，若节流阀最小稳定流量为50×10-3 L/min，对应的A T和缸速νmin多大？若将回路改为进油节流调速回路，则A T和νmin多大？232两项比较说明什么问题？7-6能否用普通的定值减压阀后面串联节流阀来代替调速阀工作？在三种节流调速回路中试用，其结果会有什么差别？为什么？q=30L/min。

不计管道和换向阀压力损失。

试问：⑴欲使缸速恒定。

不计调压偏差，溢流阀最小调定压力p y多大？⑵卸荷时能量损失多大？⑶背压若增加了Δp b，溢流阀定压力的增量Δp y应有多大？7-9如图所示，双泵供油、差动快进—工进速度换接回路有关数据如下：泵的输出流量q1=16L/min，q2=16L/min，所输油液的密度ρ=900㎏/m3，运动粘度υ=20×10-6㎡/s；缸的大小腔面积A1=100cm2，A2=60 cm2；快进时的负载F=1kN；油液流过方向阀时的压力损233失Δpυ=0.25MPa，连接缸两腔的油管ABCD的内径d=1.8㎝,其中ABC段因较长(L=3m),计算时需计其沿程压力损失,其它损失及由速度、高度变化形成的影响皆可忽略。

试求：⑴快进时缸速v和压力表读数。

⑵工进时若压力表读数为8MPa，此时回路承载能力多大（因流量小，不计损失）？液控顺序阀的调定压力宜选多大？7-10图示调速回路中，泵的排量V P=105ml/r，转速n P=1000r/min，容积效率ηvp=0.95。

溢流阀调定压力p y=7MPa。

液压马达排量V M=160ml/r，容积效率ηvM=0.95，机械效率ηmM=0.8，负载扭矩T=16N·m。

节流阀最大开度A Tmax=0.2㎝²(可视为薄刃孔口),其流量系数C q=0.62,油液密度ρ=900㎏/m³.不计其它损失.试求: ⑴通过节流阀的流量和液压缸⑴缸的左腔压力p1；⑵当负载F=0和F=9000N时的右腔压力p2；⑶设泵的总效率为0.75，求系统的总效率。

第7章液压基本回路•液压基本回路是为了实现特定的功能把有关的液压元件组合起来的典型油路结构；•液压基本回路是组成液压系统的基础。

液压基本回路包括：*压力控制回路*速度控制回路*方向控制回路*多执行元件回路7.1 压力控制回路功能：控制液压系统整体或局部的压力，主要包括：▪调压回路▪减压回路▪增压回路▪卸荷回路▪平衡回路▪保压回路1、调压回路•功能：调定和限制液压系统的压力恒定或不超过某个数值。

•一般用溢流阀来实现这一功能。

•调压回路的分类：•单级调压回路•多级调压回路•无级调压回路先导式溢流阀电液比例溢流阀2、减压回路•功能：使液压系统中某一部分油路的压力低于主油路的压力设定值。

•一般用减压阀来实现这一功能。

•减压回路的分类：•单级减压回路•多级减压回路•无级减压回路3、增压回路•功能：提高系统中局部油路中的压力，使局部压力远高于系统油源的压力。

•单作用增压回路：只能间歇增压。

4、卸荷回路•功能：在执行元件短时间不工作时，不需要频繁启、停原动机，而是使泵源在很小的输出功率下运转。

•卸荷的实质：使液压泵的输出流量或者压力接近于零，分别称为流量卸荷与压力卸荷。

•卸荷方式：•用换向阀中位机能的卸荷回路（压力卸荷）•用先导型溢流阀的卸荷回路（压力卸荷）•限压式变量泵的卸荷回路（流量卸荷）•采用蓄能器的保压卸荷回路换向阀M、H、K型中位机能均可实现压力卸荷限压式变量泵可实现保压卸荷用先导型溢流阀实现的压力卸荷卸荷时采用蓄能器补充泄漏保持液压缸大腔的压力限压式变量泵工作原理及特性曲线5、平衡回路•功能：使承受重力作用的执行元件的回油路保持一定背压，以防止运动部件在悬空停止期间因自重而自行下落，或因自重而超速失控。

采用单向顺序阀不可长时间定位采用液控单向阀定位可靠单向节流阀用于平稳下行6、保压回路•功能：使系统在执行元件不动或仅有微小位移的工况下保持稳定的压力。

•保压性能有两个指标：保压时间和压力稳定性。

电接触式压力表4监视预设压力的上下限值，控制换向阀2动作，液控单向阀3实现保压蓄能器保压卸荷回路7.2 速度控制回路控制与调节液压执行元件的速度。

绪论1、 液压系统的定义：液压传动是以液体为工作介质来进行能量传递的一种传动形式，它通过能量转换装置(如液压泵)，将原动机(如电动机)的机械能转变为液体的压力能，然后通过封闭管道、控制元件等，由另一能量装置(如液压缸、液压马达)将液体的压力能转变为机械能，以驱动负载和实现执行机构所需的直线或旋转运动。

2、 液压传动系统的组成：(1)能源装置 它把机械能转变成油液的压力能。

(2)执行装置 它将油液压力能转变成机械能，并对外做功。

(3)控制调节装置 它们是控制液压系统中油液的压力、流量和流动方向的装置。

(4)辅助装置 它们是除上述三项以外的其它装置，它们对保证液压系统可靠、稳定、持久地工作，有重要作用。

(5)工作介质 液压油或其它合成液体。

流体力学基础(重点)1、 液体的粘性：液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍其分子的相对运动，即具有一定的内摩擦力，这种性质称为液体的粘性。

2、 粘温特性：油液的粘度对温度的变化极为敏感，温度升高，油液的粘度显著降低。

油的粘度随温度变化的性质称为粘温特性。

液压油粘度与温度的关系为：)1(0)(00t e t t t ∆-≈=--λμμμλ。

3、 粘压特性：液体所受的压力增大时，其分子间的距离将减小，内摩擦力增大，粘度亦随之增大。

石油型液压油的粘度与压力的关系可表示为：)003.01(0p p +=νν。

4、 液体静力学基础：(1)液体的压力：AF p A ∆∆=→∆0lim 。

(2)重力作用下静止液体中的压力分布：A gh A p A p ∆+∆=∆ρ0，即gh p p ρ+=0。

(书中例题)5、 液体的流态：(1)层流：液流是分层的，层与层之间互不干扰。

(2)湍流：液流完全紊乱。

6、 雷诺数Re ：雷诺数是液流的惯性力对粘性力的纲量为1(无纲量)的比值。

当雷诺数较大时，液体的惯性力起主导作用，液体处于湍流状态；当雷诺数较小时，粘性力起主导作用，液体处于层流状态。

液压传动知识点总结一、液压传动概述液压传动是利用液体介质传递能量的一种动力传动方式。

它通过液压油泵将机械能转化为液压能，然后通过管道输送，最终由液压缸、液压马达等执行元件将液压能转化为机械能，从而驱动各种机械设备运动。

液压传动具有功率密度大、传动效率高、体积小、重量轻、动作平稳等优点，因此在工程机械、冶金设备、航空航天、军事装备等领域得到广泛应用。

二、液压传动的基本原理1. 液压传动基本原理液压传动的基本原理是利用液体在管道中传递流体压力来传递能量。

通过液压泵将机械能转化为液压能，然后利用管道输送并转换为机械能，最终驱动执行元件完成工作。

2. 液压传动的工作过程液压传动的工作过程包括液压泵的工作、液压缸/马达的工作和控制阀的工作。

当液压泵工作时，将液压油压力传递至液压缸/马达，从而驱动执行元件运动。

控制阀负责控制液压系统的工作状态，实现液压传动的正常运行。

三、液压传动的基本组成液压传动系统主要由液压泵、液压缸/马达、控制阀、液压油箱、管路和附件组成。

1. 液压泵液压泵主要用来将机械能转化为液压能，产生液压系统所需的压力和流量。

根据其工作原理和结构形式，液压泵有很多种类型，包括齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等。

2. 液压缸/马达液压缸是将液压能转化为机械能的执行元件，用来产生线性运动。

液压马达则是将液压能转化为机械能的执行元件，用来产生旋转运动。

3. 控制阀控制阀是液压系统中的一个重要部件，主要用来控制、调节液压系统的压力、流量和流向，以实现对液压系统的控制。

常见的控制阀有溢流阀、节流阀、换向阀等。

4. 液压油箱液压油箱是存放液压油的容器，其中设置有油位计、滤油器、散热器等液压系统所需的附件。

5. 管路管路用于输送液压油，将压力和流量传递至液压缸/马达等执行元件。

6. 附件液压传动系统还包括压力表、流量表、液位计、滤油器等辅助附件，用于监控和调节液压系统的运行状态。

四、液压传动的工作原理1. 液压传动的液压能转换液压传动中，液压泵将机械能转换为液体流动的压力能，然后利用控制阀调节流量和流向，最终将液压能传递至液压缸/马达等执行元件，从而转换成机械能，驱动机械设备运动。