第四章 液压传动控制技术

液压传动与控制1.液压传动的工作原理以液体作为工作介质,并以其压力能进行能量传递的方式,即为液压传动;2.液压传动的特征⑴力或力矩的传递是按照帕斯卡原理静压传递定律进行的⑵速度或转速的传递按容积变化相等的原则进行;“液压传动”也称“容积式传动”;3.液压传动装置的组成⑴动力元件即各种泵,其功能是把机械能转化成压力能;⑵执行元件即液压缸直线运动和马达旋转运动,其主要功能是把液体压力能转化成机械能;⑶控制元件即各种控制阀,其主要作用是通过对流体的压力、流量及流动方向的控制,来实现对执行元件的作用力、运动速度及运动方向等的控制；也用于实现过载保护、程序控制等;⑷辅助元件上述三个组成部分以外的其他元件,如管道、接头、油箱、过滤器等,它们对保证系统正常工作是必不可少的;⑸工作介质是用来传递能量的流体,即液压油;4.液压油的物理性质⑴密度⑵可压缩性表示液体在温度不变的情况下,压力增加后体积会缩小、密度会增大的特性;⑶液体的膨胀性液体在压力不变的情况下,温度升高后其体积会增大、密度会减小的特性;⑷粘性液体受外力作用而流动或有流动趋势时,液体内分子间的内聚力要阻止液体分子的相对运动,由此产生一种内摩擦力;液体内部产生摩擦力或切应力的性质,称为液体的粘性;①动力粘度绝对粘度根据牛顿摩擦定理见流体力学而导出的粘度称为动力粘度,通常以μ表示;②运动粘度同一温度下动力粘度μ与密度ρ的比值为运动粘度,用v表示;③相对粘度条件粘度粘压特性在一般情况下压力对粘度的影响比较小,在工程中当压力低于5Mpa时,粘度值的变化很小,可以不考虑;粘温特性液压油粘度对温度的变化是十分敏感的,当温度升高时,其分子之间的内聚力减小,粘度就随之降低;5.液压泵的主要性能参数⑴压力①工作压力P 液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力;②额定压力Ps 液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力;③峰值压力Pmax 在超过额定压力的条件下,根据试验标准规定,允许液压泵短暂运行的最高压力值,称为液压泵的峰值压力;⑵排量和流量①排量V 液压泵每转一周,由其密封容积几何尺寸变化计算而得出的排出液体的体积称为液压泵的排量;②理论流量qt 在不考虑液压泵泄漏的情况下,在单位时间内所排出的液体体积的平均值称为理论流量;③实际流量q 液压泵在某一具体工况下单位时间内所排出的液体体积称为实际流量;④额定流量qn 液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定必须保证的流量,亦即在额定转速和额定压力下泵输出的流量称为额定流量;⑶功率和效率①液压泵的功率损失容积损失液压泵流量上的损失机械损失液压泵在转矩上的损失②液压泵的功率输入功率Pi 作用在液压泵主轴上的机械功率输出功率Po 液压泵在工作过程中的实际吸、压油口间的压差Δp和输出流量q的乘积③液压泵的总效率液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值;6.齿轮泵的工作原理当齿轮泵的主动齿轮由电动机带动不断旋转时轮齿脱开啮合的一侧,由密封容积变大则不断从油箱中吸油,轮齿进入啮合的一侧,由于密封容积减小则不断地排油,这就是齿轮泵的工作原理;7.齿轮泵的困油现像当齿轮啮合后,啮合的两齿间的液压油由于齿的封闭无法排出而形成的现象;危害当容积有大变小时,油液受到挤压,造成油液发热,产生振动噪声,功耗增大,轴与轴承受到一附加负荷;当容积由小变大时,封闭空间的压力降低,造成气穴或气蚀,并使容积效率下降;措施在齿轮泵啮合部位侧面的泵盖上铣出两个困油卸荷凹槽;8.内泄漏三条途径泄漏①通过齿轮啮合处的间隙②通过泵体内孔和齿顶圆的径向间隙③通过齿轮两侧面和侧盖板间的端面间隙9.径向力不平衡现象齿轮泵是吸油,压油区对称的非平衡式液压油泵;从吸油腔到压油腔,压力沿齿轮旋转的方向逐齿递减,因此,齿轮和轴受到径向不平衡力的作用;危害径向不平衡力很大时能使轴弯曲,齿顶与壳体接触扫膛现象,同时加速轴承的磨损,降低了轴承的寿命;措施①采用压缩压油口的办法,以减少液压力对齿顶部分的作用面积来减小径向不平衡力；②采用开油槽的办法;10.高压齿轮泵的特点⑴浮动轴套式⑵浮动侧板式⑶挠性侧板式11.叶片泵⑴单作用叶片泵多为变量泵在转子转一周的过程中,每个工作腔完成一次吸油和压油;⑵双作用叶片泵均为定量泵在转子转一周的过程中,每个工作腔完成两次吸油和压油;12.液压缸的分类按结构形式的不同可分为活塞泵、柱塞泵、摆动式、伸缩式等;⑴活塞式液压泵①单活塞杆式②双活塞杆式③无活塞杆式差动连接当单活塞杆液压缸无杆腔和有杆腔同时接通压力油时,称为“差动连接;”差动连接时的推力比非差动连接时小,但速度比非差动连接时大;因此,差动连接是一种减小推力而获得高速的方法;⑵柱塞式液压缸⑶伸缩式液压缸⑷摆动式液压缸⑸增压缸⑹齿轮齿条式液压缸13.液压缸组件的构造一般来说,液压缸的结构主要包括缸体结构、活塞杆导向部分结构、活塞连接结构、密封装置、液压缸安装连接结构、缓冲装置及排气装置等;14.液压阀的分类⑴按功能分类①压力控制阀用来控制液压系统中液流压力的液压控制元件;②流量控制阀用来控制液压系统中液流流量的液压控制元件;③方向控制阀用来控制液压系统中液流的流动方向的液压控制元件;⑵按控制方式分类①定值或开关控制阀②比例控制阀③伺服控制阀⑶按连接方式分类①管式②板式③叠加阀④二通插装阀⑤螺纹插装阀15.方向控制阀⑴单向阀单向阀类似电路中的二极管,在液压系统中单向阀只允许液流沿一个方向流过,反向流动则被截止,因此也称为止回阀;作用保压、锁紧和消除油路干扰⑵换向阀换向阀借助于阀芯与阀体之间的相对运动来改变连接在阀体上各管道的通断关系,使油路接通、断开或改变油液的流动方向,从而实现液压执行元件及其驱动机构的起动、停止或变换运动方向;根据换向时的操纵方式不同,换向阀可分为电磁换向阀、手动换向阀、机动换向阀、液动换向阀、电液换向阀等;16.压力控制阀⑴溢流阀溢流阀在液压系统中主要起定压或安全保护的作用;直动式溢流阀先导式溢流阀⑵减压阀直动式减压阀先导式减压阀⑶顺序阀顺序阀在液压系统中的主要作用是控制执行机构的先后顺序动作,以实现系统的自动控制;直动式顺序阀先导式顺序阀⑷压力继电器压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的小型电液控制元件;17.流量控制阀⑴节流阀最基本的控制阀⑵调速阀⑶分流阀18.过滤器的作用液压传动系统中的液压油不可避免地含有各种杂质,杂质混入液压油后,随着液压油的循环作用,进入液压元件内部,严重妨碍液压系统的正常工作;清除混入液压油中的杂质的最有效办法,除利用油箱沉淀一部分大颗粒杂质外,主要是利用各种过滤器来滤除;19.过滤器的分类⑴表面型过滤器粗过滤①网式过滤器②线隙式过滤器⑵深度型过滤器精过滤①纸质过滤器②烧结式过滤器⑶吸附型过滤器20.过滤器在液压系统中的安装位置过滤器只能单向使用⑴安装在液压泵的吸油管路上保护液压泵免遭较大颗粒的杂质的直接伤害⑵安装在压油管路上保护液压泵以外的其他液压元件⑶安装在回油路上保证流回油箱的油液是清洁的⑷安装在辅助泵的输油路上保证杂质不会进入主油路的各液压元件中⑸安装在支流管路上滤除混入油液中的杂质⑹单独过滤滤除油液中的全部杂质21.油箱的作用油箱的作用主要是储存油液,此外还起着散热、分离油液中的气体及沉淀污染物等作用;22.蓄能器的工作原理与功用蓄能器是液压系统中的一种能量储存装置;其主要作用如下：⑴作辅助动力源⑵补偿泄漏和保持恒压用⑶作紧急动力源⑷消除脉动与降低噪声⑸吸收液压冲击23.蓄能器的使用和安装⑴充气式蓄能器应使用惰性气体一般为氮气,允许工作压力视蓄能器结构形式而定;⑵不同的蓄能器各有其适用的工作范围;⑶囊式蓄能器原则上应垂直安装油口向下,只有在空间位置受限制时才允许倾斜或水平安装;⑷装在管路上的蓄能器必须用支板或支架固定;⑸蓄能器与管路系统之间应安装截止阀,供充气、检修时使用;蓄能器与液压泵之间应安装单向阀,以防止液压泵停车时蓄能器内储存的压力油液倒流;24.密封装置密封装置的作用是用来防止压力工作介质的泄漏和阻止外界灰尘、污垢和异物的侵入,是解决液压系统泄漏问题的最关键、最有效的手段;液压系统如果密封不良,可能会出现不允许的内、外泄漏;25.基本液压回路⑴压力控制回路①调压回路使液压系统整体或一部分的压力保持恒定或不超过某个数值;②减压回路使系统中的某一部分油路具有较低的稳定压力;③增压回路通过增压缸来实现提高液压系统中的某一支路的工作压力;④卸荷回路⑤保压回路在执行元件停止运动,而油液需要保持一定的压力时,需要用到保压回路;⑥平衡回路为防止立式液压缸和垂直运动的工作部件因自重而自行下滑,或在下行运动中由于自重而造成失控、失速的不稳定运动,常采用平衡回路;⑦卸压回路对容量大的液压缸和高压系统,应在保压与换向之间采取卸压措施;⑵速度控制回路①节流调速回路效率低工作原理是通过改变回路中流量控制阀通流面积的大小来控制进去执行元件的流量,以调节其运动速度;②容积调速回路容积调速回路是通过改变泵或马达的排量来实现调速的;主要优点没有节流损失和溢流损失,因而效率高,油液温升小,适用于高速、大功率调速系统;缺点变量泵和变量马达的结构较复杂,成本较高;③增速回路使液压执行元件获得所需要的高速,缩短机械的空程运动时间,从而提高系统的工作效率;④速度换接回路使液压执行机构在一个工作循环中从一种运动速度换到另一种运动速度;⑶方向控制回路①换向回路②锁紧回路通过切断执行元件的进油、出油通道来使它停在规定的位置上;③缓冲回路防止执行元件起动、停止时的冲击;④回转回路提高工作效率和整机机动性;⑷多执行元件控制回路①顺序动作回路实现多个执行元件按预定的次序动作的液压回路;②同步动作回路实现多个元件以相同的位移或相等的速度运动的液压回路;③互不干扰回路防止液压系统中的几个液压执行元件因速度快慢的不同而在动作上互相干扰的液压回路;⑸液压马达控制回路①液压马达串、并联回路适应行走机械的不同工况;②液压马达制动回路使液压马达迅速停转;。

液压传动技术与应用一．液压传动的工作原理液压传动是靠密封容器内的液体的压力能来进行能量转换、传递与控制的一种传动方式。

1一1．液压系统的组成：1．动力元件：如液压泵，它将发动机或发电机产生的机械能转化为液压能；2．执行元件：如液压油缸、液压马达，它将液压能转化为机械能，带动工作机构完成各项任务；3．控制元件：如压力控制阀、方向控制阀、流量控制阀等；4．辅助元件：如滤芯、油箱、蓄能器、油管、密封件等；5．工作介质：液压油。

1一2．液压传动的优缺点及其应用（1）优点1．液压传动易获得很大的力或力矩，易于控制；2．在输出同等功率下体积小重量轻，因此惯性小，动作灵敏，便于实现频繁的换向；3．可实现较宽的调速范围，方便实现无级调速；4．液压传动采用油液作为工作介质，具有防锈和自润滑功能，使用寿命长；5．液压传动便于布局，操纵力较小；6．液压传动易于实现系列化、标准化、通用化及自动化。

（2）缺点1．因液压传动釆用油液作为工作介质，由于渗漏和管件的弹性变形等原因，不宜用于传动比要求严格的场合；2．液压传动如密封不严或零件磨损产生渗漏，影响工作机构运动的平稳性和系统效率，且易污染环境；3．液压传动能量损失大，且均转化为热量，易引起热变形；4．液压传动发生故障不易查找，分析故障的原因需要有丰富的经验。

二．液压传动基础知识2----1．液体静力学1．液体的压力是液体在静止状态下单位面积上所受到的作用力。

P=F/A 式中P----压力（N／m2牛／平方米）F----作用力(N．牛）A----作用面积（平方米）1N／m2=1Pa 1Kgf／cm2=0．98x100000Pa =0．098MPa通常我们讲的液压系统压力是指大于大气压力的表压力（称相对压力、计算压力）液体所受到的包含大气压力在内的压力称为绝对压力。

低于大气压力称为真空度。

2．静压力的传递帕斯卡定律：加在密闭液体上的压力，能够大小不变地被液体向各个方向传递，在个规律叫帕斯卡定律，下图两个活塞大小不同，当F2大于一定值时，可以顶起左边活塞上的重物W.3．流速v和流通截面积A的乘积表示单位时间内流过管路的液体容积，即流量，用Q表示：Q=vA(L/min）两个重要概念1，压力取决于负载；P=F/A2，速度取决于流量。

液压传动工作原理液压传动是利用液体作为传动介质，通过压力传递能量和控制运动的一种传动方式。

液压传动系统由液压泵、执行元件、控制元件和辅助元件组成，通过液压传动系统可以实现各种复杂的运动控制和力的传递。

液压传动的工作原理主要包括压力传递、流量控制和方向控制。

在液压传动系统中，液压泵通过机械运动产生液体压力，将液体压力传递给执行元件，从而产生力和运动。

液压泵的工作原理是利用机械运动产生液体压力，通常采用齿轮泵、柱塞泵或涡轮泵等类型。

液压泵通过吸入液体和压缩液体的方式，将机械能转化为液体压力能，进而传递到液压系统中。

执行元件是液压传动系统中的核心部件，主要包括液压缸和液压马达。

液压缸是将液体能量转化为机械能的装置，通过液压缸可以实现直线运动或回转运动。

液压马达则是将液体能量转化为机械能的装置，通过液压马达可以实现旋转运动。

液压缸和液压马达是液压传动系统中的执行元件，其工作原理是利用液体压力产生机械运动，从而实现力的传递和运动控制。

控制元件是液压传动系统中的重要组成部分，主要包括液压阀和液压控制器。

液压阀通过控制液体的流动和压力，实现液压系统的流量控制和压力控制。

液压控制器则通过电气或机械方式控制液压系统的运动和力的传递。

控制元件的工作原理是通过控制液体的流动和压力，实现液压系统的运动控制和力的传递。

液压传动系统的工作原理是基于液体的不可压缩性和流体力学原理，通过液压泵产生液体压力，将液体压力传递给执行元件，通过控制元件实现流量控制和方向控制。

液压传动系统具有传动效率高、传动力矩大、传动速度可调、传动平稳等优点，广泛应用于工程机械、冶金设备、航空航天等领域。

总的来说，液压传动系统的工作原理是利用液体压力传递能量和控制运动，通过液压泵产生液体压力，将液体压力传递给执行元件，通过控制元件实现流量控制和方向控制。

液压传动系统具有传动效率高、传动力矩大、传动速度可调、传动平稳等优点，是一种重要的传动方式。

液压传动工作原理液压传动是利用液体作为传动介质，通过液压能量转换实现力和运动传递的一种传动方式。

液压传动具有体积小、动力密度大、可靠性高、输出速度平稳等优点，在机械制造、军工、航空航天等领域得到广泛应用。

本文将介绍液压传动的工作原理。

一、液压传动的基本结构液压传动由液压泵、液压控制阀、液压执行器、液压油路和附件等部分组成。

其中，液压泵是液压传动的动力源，控制阀是对液压系统进行流量和压力控制的组成部分，执行器包括油压缸和液压马达等，液压油路则负责液体的传输、积聚和释放，附件则包括各种液压元件。

二、液压传动的工作原理液压传动通过将液体作为传动介质，通过液压能量转换实现力和运动的传递。

液压传动的工作原理可以概括为压力流量控制和液动机作用。

1. 压力流量控制液压传动系统中的液体通过液压泵产生压力，随后通过液压控制阀分配压力和流量，并流向液压执行器。

液压系统中的压力和流量可以通过调整液压泵和液压控制阀的工作状态来控制。

控制阀调节液体经过系统的流量和压力大小，通过流量和压力的调控可以达到使液压执行器产生稳定的运动以及大约恒定的速度和位置，从而完成特定的工作。

2. 液动机作用液动机是液压传动中的一个重要部件。

与电机和发动机一样，液动机也是将能量转换为动力的机械。

在液压传动系统中，液压马达是一种重要的液动机。

液压马达的作用是将液压能转换为机械能，通过机械传动实现力和运动传递。

液压马达采用液体推动转动的转子进行液动转换，从而带动液压泵输出扭矩或完成特定的工作。

三、液压传动的优点与应用液压传动具有诸多优点，例如体积小、动力密度大、应用范围广、可靠性高、输出速度平稳等。

这些优点使得液压传动在重载、高精度和高速、长行程的执行器控制中得到广泛应用，如汽车、航空、机床、管道等领域。

此外，液压传动还具有满足其它特殊要求的性能优势，如可靠的远程控制、耐腐蚀性和耐高温等。

总之，液压传动作为一种现代机电一体化传动方式，具有许多优点和广泛的应用前景。