1、第一章 绪论第二章 液压力学基础第三章 液压泵第四章 液压执行元件第五章 液压系统的辅助元件第六章 液压控制阀及液压回路第七章 典型液压系统应用与分析第八章 液压传动系统的设计与计算第九章 液压伺服系统第十章 气压传动基础第十一章 气源装置及气动辅助元件第十二章 气动执行元件第十三章 气动控制元件及其基本回路第十四章 气压传动系统及设计一、液压传动的工作原理与系统组成一、液压传动的工作原理与系统组成 1 1、液压传动的工作原理、液压传动的工作原理 2 2、液压传动系统的组成、液压传动系统的组成二、液压传动的系统的表示方法二、液压传动的系统的表示方法三三、液压传动的特点及应用、液压传动的特点及应
2、用 传动是指传递运动和动力的能量传递。常见的传动有机械传动、电气传动和流体传动机械传动、电气传动和流体传动。流体传动是指以流体为工作介质，在密闭容器中实现能量转换、传递和控制的装置。以气体为工作介质的为流体传动为气体传动；以液体为工作介质的流体传动为液体传动。液体传动又分为液压传动和液力传动。在密封的回路里，用液体作为工作介质，以液体的在密封的回路里，用液体作为工作介质，以液体的压力能进行能量传递的传动方式，称为液压传动，压力能进行能量传递的传动方式，称为液压传动，即利用液体压力能实现运动和动力的传动方式。而即利用液体压力能实现运动和动力的传动方式。而主要以液体流动的动能来传递动力的传动方式，
3、称主要以液体流动的动能来传递动力的传动方式，称为液力传动为液力传动。液压与气压传动的基本工作原理是相似的，以图1-1-1所示的液压千斤顶来简述液压传动的工作原理。当大活塞上有重物负载G时，大活塞下腔的油液就将产生一定的压力p，p=W/A2。根据帕斯卡原理“在密闭容腔内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液压各点”。因而要顶起大活塞及其重物负载W，在小活塞下腔就必须要产生一个等值的压力p，也就是说小活塞上必须施加力F1,F1=pA1,因而有 pF/A1=G/A2 或 G/F=A2/A1 （1-1-1）由式（1-1-1）可知，当负载G增大时，流体工作压力p也要随之增大，亦即F要随之增大；反之，
4、若负载G很小，流体压力就很低，F也就很小。由此建立了一个很重要的基本概念，即在液压和气压传动中工作压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。如果不考虑液体的可压缩性、漏损和缸体、油管的变形，从图1-1-1b可以看出，被小活塞压出的油液的体积必然等于大活塞向上升起后大缸扩大的体积。即 A1h1=A2h2 或 h2/h1=A1/A2 （1-1-2）从式（1-1-2）可知，两活塞的位移和两活塞的面积成反比，将A1h1A2h2两端同除以活塞移动的时间t得 A1h1/t=A2h2/t 即 v2/v1=A1/A2 （1-1-3）式中v1、v2分别为小活塞和大活塞的运动速度。从式（1-1-3）可以看出，活塞的
5、运动速度和活塞的作用面积成反比。Ah/t的物理意义是单位时间内液体流过截面积为的物理意义是单位时间内液体流过截面积为A的某一截面的体积，称的某一截面的体积，称为流量为流量q，即 q=Av因此，A1v1=A2v2 （1-1-4）如果已知进入缸体的流量q，则活塞的运动速度为 v=q/A 调节进入缸体的流量q，即可调节活塞的运动速度v，这就是液压与气压传动能实现无级调速的基本原理。从式（1-1-4）可得到另一个重要的基本概念。即活塞的运动速度取决于进入液压（气压）缸（马达）的流量，而与流体压力大小无关。由式（1-1-1）和式（1-1-5）可得 Fv1=Gv2 式左端为输入功率，右端为输出功率，这说明
6、在不计损失的情况下输入功率等于输出功率，由式可得出 P=pA1v1=pA2v2=pq （1-1-6）由式（1-1-6）可以看出，液压与气压传动中的功率P可以用压力p和流量q的乘积来表示，压力p和流量q式流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为功率。从以上分析可知，液压传动和气压传动是以流体的压力能来传递动力的。左图所示为机床工作台液压系统左图所示为机床工作台液压系统的工作原理图（慢速左移）。的工作原理图（慢速左移）。液压泵液压泵4在电动机在电动机(图中未画出图中未画出)的的带动下旋转，油液由油箱带动下旋转，油液由油箱1经过滤器经过滤器2被吸入液压泵，由
7、液压泵输入的压力被吸入液压泵，由液压泵输入的压力油通过手动换向阀油通过手动换向阀11，节流阀，节流阀13、换、换向阀向阀15进入液压缸进入液压缸18的左腔，推动活的左腔，推动活塞塞17和工作台和工作台19向右移动，液压缸向右移动，液压缸18右右腔的油液经换向阀腔的油液经换向阀15排回油箱。排回油箱。活塞的移动速度由节流阀来调节。活塞的移动速度由节流阀来调节。节流阀口开大，进入液压缸的油液增节流阀口开大，进入液压缸的油液增多，活塞的移动速度增大；节流阀口多，活塞的移动速度增大；节流阀口关小时，进入液压缸的油液减小，活关小时，进入液压缸的油液减小，活塞的移动速度减小。塞的移动速度减小。液压泵输出的
8、多余油液需经溢流阀和回油管排回油箱，这只有在压力支管中的油液压力对溢流阀钢球的作用力等于或略大于溢流阀中弹簧的预紧力时，油液才能顶开溢流阀中的钢球流回油箱。为克服活塞所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力产生的。要克服的阻力越大，液压缸中的油液压力越高；反之压力就越低。这种现象正说明了液压传动的一个基本原理液液压系统中的压力取决于负载压系统中的压力取决于负载。从机床工作台液压系统的工作过程可以看出，一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：动力元件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装置，其作用是向液压系统提供压力
9、油。最常见的形式是液压泵。执行元件是把液体压力能转换成机械能以驱动工作机构的元件，执行元件包括作直线运动的液压缸和作旋转运动的液压马达。控制调节元件是对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节的元件。包括压力、方向、流量控制阀，如换向阀7、9、13、15属控制元件。辅助元件上述三部分之外的其他元件，例如油箱，滤油器，油管等。他们对保证系统正常工作是必不可少的。工作介质传递能量的流体物质，一般采用矿物质的液压油，作为传递运动和动力的载体。图1-1-2（a）是机床工作台液压传动系统的半结构式工作原理图，直观性强，容易理解，但绘图复杂和困难。图1-2-1所示为工作台液压传动系统图形符号图。它用图形符
10、号表示各类元件功能，但不表示元件结构和参数，使液压系统简单明了，易于绘制。图形符号图一般按照国家标准所规定的液压和气动图形符号来绘制。1、液压传动的优点液压传动之所以能得到广泛的应用，是由于它与机械传动、电气传动相比，具有以下的主要优点；(1)在同等功率情况下，液压执行元件体积小、重量轻、结构紧凑。例如同功率液压马达的重量约只有电动机的1/6左右。(2)液压传动的各种元件，可根据需要方便、灵活地来布置；(3)液压装置工作比较平稳，由于重量轻，惯性小，反应快，液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向；(4)操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000：1)，它还可以在运行的过程中进
11、行调速；(5)一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；(6)容易实现直线运动；(7)既易实现机器的自动化，又易于实现过载保护，当采用电液联合控制甚至计算机控制后，可实现大负载、高精度、远程自动控制。(8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。2 2、液压传动液压传动的缺点的缺点(1)液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间有缝隙很难避免漏油等现象，因此液压传动不能保证严格的传动比。(2)为了减少泄漏，液压元件的制造精度要求较高，加工工艺复杂，成本高。(3)由于采用油管传输压力油，传输距离越长，沿程压力损失越大，故不宜远距离输送动力。液压传动需要建
12、立液压站，要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。(4)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘度会发生变化，引起运动特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以不宜在温度变化大的条件下工作。(5)液压系统发生故障不易检查和排除。3、液压传动的应用注塑机械 机 床（全自动六角车床）桥梁检修机械 防洪闸门及堤坝装置 巨型天线 甲板起重机械 目前，液压传动分别在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高度集成化、小型化与轻量化、一体化、执行件柔性化等方面取得了很大的进展。同时，由于它与微电子技术密切配合，能在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以准确地控制，从而更使得它在各行各业中发挥出了巨大作用。
