液壓與液力傳動(dòng)緒論-

《液壓與液力傳動(dòng)》緒論【本章學(xué)習(xí)目標(biāo)】★了解液壓傳動(dòng)及其發(fā)展?fàn)顩r； ★掌握液壓傳動(dòng)的工作原理及其組成；★了解液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)該課程的積極性；【本章學(xué)習(xí)方法】

通過課堂學(xué)習(xí)和課下查閱圖書資料或網(wǎng)絡(luò)資料信息相結(jié)合的方法，對液壓傳動(dòng)及其發(fā)展概況、液壓傳動(dòng)的工作原理及其組成、液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)及其應(yīng)用有更加深刻的了解和認(rèn)識，意識到液壓傳動(dòng)對國家工業(yè)化發(fā)展的重要性，從而對該課程產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣?！緦?dǎo)入案例】千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D，如左圖所示。

通過液壓千斤頂?shù)母軛U手柄帶動(dòng)小活塞上、下運(yùn)動(dòng)，將油箱中的油液通過吸油管進(jìn)入小活塞缸體，然后通過壓油管進(jìn)入到大缸體，并推動(dòng)活塞舉起重物。千斤頂?shù)男』钊⑿「左w和單向閥相當(dāng)于液壓系統(tǒng)的液壓泵，用于將低壓油液轉(zhuǎn)換成高壓油液，而大活塞、大缸體則相當(dāng)于液壓系統(tǒng)的液壓缸，通過高壓油推動(dòng)大活塞及重物W運(yùn)動(dòng)。2024/1/6

液力傳動(dòng)－是利用液體的動(dòng)能來傳遞動(dòng)力； 液壓傳動(dòng)－是利用液體的靜壓能來傳遞動(dòng)力； 氣壓傳動(dòng)－主要是指氣壓傳動(dòng)。其中，液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)的工作原理、元件原理和回路基本相同，只是工作介質(zhì)不同。本課重點(diǎn)介紹液壓技術(shù)與液力傳動(dòng)。2024/1/6第一節(jié)液壓傳動(dòng)的發(fā)展液壓傳動(dòng)技術(shù)是在流體力學(xué)、工程力學(xué)和機(jī)械制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的一門應(yīng)用技術(shù)，它廣泛地應(yīng)用于工、農(nóng)業(yè)和國防部門。相對機(jī)械傳動(dòng)來說，是一門新技術(shù)。用液體作為工作介質(zhì)，在密封的回路里，以液體的壓力能進(jìn)行能量傳遞的傳動(dòng)方式，稱為液壓傳動(dòng)。

2024/1/617世紀(jì)中葉：帕斯卡提出靜壓傳遞原理18世紀(jì)末：英國制成第一臺水壓機(jī)19世紀(jì)：炮塔轉(zhuǎn)位器、六角車床和磨床第二次世界大戰(zhàn)兵器（功率大、反應(yīng)快）戰(zhàn)后轉(zhuǎn)向民用機(jī)械、工程、農(nóng)業(yè)、汽車20世紀(jì)60年代后：發(fā)展為一門完整的自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)在國外：95%工程機(jī)械，90%數(shù)控加工中心，95%以上的自動(dòng)線，都采用液壓傳動(dòng)因此可知：采用液壓傳動(dòng)的程度成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志。一、液壓技術(shù)的發(fā)展2024/1/6（1）正向著高壓、高速、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展；（2）與計(jì)算機(jī)科學(xué)相結(jié)合：新型液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）、計(jì)算機(jī)輔助測試（CAT）、計(jì)算機(jī)直接控制（CDC）、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制技術(shù)、機(jī)電液一體化技術(shù)、計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)和優(yōu)化技術(shù)；（3）與其他相關(guān)科學(xué)結(jié)合：如污染控制技術(shù)、可靠性技術(shù)等方面也是當(dāng)前液壓技術(shù)發(fā)展和研究的方向；（4）開辟新的應(yīng)用領(lǐng)域。液壓技術(shù)的發(fā)展方向2024/1/6我國液壓技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r

我國液壓工業(yè)始于20世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來才用于拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自1964年從國外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)、同時(shí)進(jìn)行自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓元件已從低壓到高壓形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到廣泛的使用。從80年代起，更加快了對西方先進(jìn)液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計(jì)劃引進(jìn)、消化、吸收和國產(chǎn)化，以確保我國的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、人才培訓(xùn)、研究開發(fā)等各個(gè)方面，全方位趕上世界先進(jìn)水平。2024/1/6二、液壓技術(shù)的應(yīng)用蜘蛛的腿里沒有肌肉，它是依靠調(diào)節(jié)液體的壓力來控制8條腿的運(yùn)動(dòng)。人類仿照蜘蛛腿部的動(dòng)作原理，發(fā)明了液壓傳動(dòng)來操縱機(jī)器。2024/1/6工程機(jī)械：推土機(jī)、挖掘機(jī)、壓路機(jī)起重運(yùn)輸：汽車吊、叉車、港口龍門吊礦山機(jī)械：鑿巖機(jī)、提升機(jī)、液壓支架建筑機(jī)械：打樁機(jī)、平地機(jī)、液壓千斤頂農(nóng)業(yè)機(jī)械：拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)冶金機(jī)械：壓力機(jī)、軋鋼機(jī)鍛壓機(jī)械：壓力機(jī)、模鍛機(jī)機(jī)械制造：組合機(jī)床、沖床、自動(dòng)線輕工機(jī)械：打包機(jī)、注塑機(jī)汽車工業(yè)：汽車中的轉(zhuǎn)向器、減振器、自卸汽車智能機(jī)械：模擬駕駛艙、機(jī)器人2024/1/6裝載機(jī)2024/1/6鈕荷蘭拖拉機(jī)2024/1/6汽車起重機(jī)2024/1/6工程機(jī)械液壓缸2024/1/6聯(lián)合收割機(jī)2024/1/6液壓翻斗車2024/1/6鏟運(yùn)機(jī)2024/1/6數(shù)控機(jī)床2024/1/6液壓攤鋪機(jī)2024/1/6液壓平地機(jī)2024/1/6小松挖掘機(jī)主液壓泵2024/1/6液壓主泵2024/1/6驅(qū)動(dòng)馬達(dá)2024/1/6轉(zhuǎn)向及先導(dǎo)控制2024/1/6液壓輔件2024/1/6本課程學(xué)習(xí)的主要任務(wù)1、了解液壓元件的結(jié)構(gòu)和工作原理，以便正確、熟練地選用液壓元器件。2、了解各種液壓元器件的控制性能及特點(diǎn)，以及它們組成的回路的特性。3、在以上兩點(diǎn)的基礎(chǔ)上能夠設(shè)計(jì)液壓回路，解決使用及維修方面的問題。2024/1/6第二節(jié)液壓傳動(dòng)的工作原理及組成

一、液壓傳動(dòng)的工作原理、基本特征

一般來說，原動(dòng)機(jī)的輸出特性不能滿足工作機(jī)械對力和速度(大小、方向)要求的，這就需要有一個(gè)中間裝置，把原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)連結(jié)起來，使之滿足要求，這個(gè)中間裝置我們就稱為傳動(dòng)裝置。傳動(dòng)裝置主要包括機(jī)械傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和流體傳動(dòng)，或者是它們的組合；

流體傳動(dòng)包括液壓傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)。2024/1/6手動(dòng)液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴DWA1

p1A2

p2l1l2Pp12動(dòng)畫演示2024/1/6液壓千斤頂工作原理吸油過程壓油-重物舉升過程卸荷-重物落下過程基本組成元件：1-杠桿手柄；2-小缸體；3-小活塞；4-單向閥；5-吸油管；6-管道；7-大活塞；8-大缸體；9-截止閥；10-油箱。2024/1/6工作臺液壓缸換向閥節(jié)流閥開停閥溢流閥液壓泵濾油器油箱油管動(dòng)畫演示（outer）磨床工作臺工作原理及組成2024/1/6工作狀態(tài)及過程1）在圖2a所示的狀態(tài)下工作：進(jìn)油路：電機(jī)旋轉(zhuǎn)

液壓泵旋轉(zhuǎn)

從油箱中吸油經(jīng)濾油器、泵，將油液壓入壓力管

開停閥

節(jié)流閥

換向閥

液壓缸的左腔

工作臺向右移動(dòng)。回油路：液壓缸右腔

換向閥

油箱。2）在圖2b所示的狀態(tài)下工作：進(jìn)油路：液壓泵

開停閥

節(jié)流閥

換向閥

液壓缸右腔

工作臺向左移動(dòng)。回油路：液壓缸左腔

換向閥

油箱。2024/1/63）在圖2c所示的狀態(tài)下工作：液壓泵

開停閥

油箱

工作臺靜止不動(dòng)。4）工作臺的移動(dòng)速度是通過節(jié)流閥來調(diào)節(jié)的：當(dāng)節(jié)流閥開大

進(jìn)入液壓缸的油液

V

。當(dāng)節(jié)流閥開小

進(jìn)入液壓缸的油液

V

。結(jié)論：工作臺的移動(dòng)速度取決于流量的大小。5）液壓缸必須產(chǎn)生一個(gè)足夠大的推力，以克服工作臺移動(dòng)所受到的各種阻力，而這個(gè)推力是由缸中的油液壓力產(chǎn)生的，需克服的阻力越大，缸中油液壓力越高；反之壓力就降低。結(jié)論：壓力的大小取決于負(fù)載。2024/1/6

液壓傳動(dòng)所具有的特征:

就液壓傳動(dòng)過程來說是能量轉(zhuǎn)換的過程。即它將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能（M，n)液壓能(p，Q)機(jī)械能(M`，n`)。主要是靠液體的壓力和流速(流量)來傳遞能量。

2024/1/6液壓系統(tǒng)與其它傳動(dòng)形式比較有以下特征:1.以液體作為工作介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)。

2.在密閉容器內(nèi)(油泵，管路，閥，油缸等組成)，以靜壓傳遞原理進(jìn)行工作(忽略管路，閥處的損失)。系統(tǒng)壓力由外載來建立，系統(tǒng)壓力大小與外載大小有關(guān)（注意負(fù)載的含義很廣泛）。

(靜壓傳遞原理--帕斯卡定律：在密閉容器內(nèi)的平衡液體中，任一點(diǎn)壓力若有變化，則該點(diǎn)壓力的變化將傳給系統(tǒng)內(nèi)任一點(diǎn)，其值不變。)2024/1/6根據(jù)這一原理，上面的千斤頂A2>>A1，L1+L2>L2，P可以很小，就能頂起很重的重物。

2024/1/63.工作機(jī)(執(zhí)行元件)的運(yùn)動(dòng)速度，通常由系統(tǒng)中的流量(動(dòng)力元件容積變化)來決定的。設(shè)在△t時(shí)間內(nèi)，活塞A1移動(dòng)了距離S1，活塞A2移動(dòng)了距離S2

，則由于液體不可壓縮，有：

A1S1=A2S2→A1S1/△t=A2S2/△t→A1V1=A2V2

以Q為油缸1(或稱為泵，看成一個(gè)手動(dòng)泵)的流量，即系統(tǒng)的流量，Q=A2V2

所以V2=Q/A2

可見，V2∝Q

，Q變化時(shí),V2也隨之變化，因此，工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度是由流量Q來滿足的，這是液壓傳動(dòng)一個(gè)很重要的特點(diǎn)。2024/1/64.系統(tǒng)的功率決定于系統(tǒng)的流量和壓力。

N=WV2=pA2V2=pQ

p-系統(tǒng)壓力

Q-系統(tǒng)流量上式說明，對油泵來說，它把發(fā)動(dòng)機(jī)（或手）的能量（機(jī)械能）轉(zhuǎn)換為液體的能量；對工作機(jī)來說，把液體的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。2024/1/6

綜上所述，液壓傳動(dòng)是靠密閉容器內(nèi)受靜壓力的液體來傳遞運(yùn)動(dòng)的一種方式，它是由油泵把發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體能，再由油缸等液動(dòng)機(jī)，將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，以滿足工作對運(yùn)動(dòng)和力的要求。兩個(gè)最重要概念：

1.系統(tǒng)壓力決定于外負(fù)載。如果W＝0，則p＝0。主動(dòng)力是加不上去的。負(fù)載是第一性的，壓力是第二性的。

2.運(yùn)動(dòng)速度決定于流量。

V2=Q/A22024/1/6

二、液壓系統(tǒng)的組成上面我們討論了液壓系統(tǒng)的工作原理及其特征，可知：液壓系統(tǒng)主要由以下幾部分組成的:1.動(dòng)力元件：泵。為系統(tǒng)提供動(dòng)力液，將發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液體的壓力能，即,

M,n→p,Q。齒輪泵柱塞泵

要滿足工作對象對力和運(yùn)動(dòng)的要求，還必須有一定的裝置，將液體能量變?yōu)闄C(jī)械能，這就是-執(zhí)行元件。如，液壓缸動(dòng)畫演示（outer2024/1/63.控制元件:

控制元件是用來控制系統(tǒng)的壓力、流量和液流方向的各種控制閥，它包括壓力控制閥、流量閥、方向閥等。2.執(zhí)行元件：油缸，液馬達(dá)等。即p,Q→M,n（液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)）。液壓缸馬達(dá)

要滿足工作機(jī)的工作要求，還必須有另外一些元件來調(diào)節(jié)、限定系統(tǒng)中的壓力、流量，改變液流方向，這就是：控制元件動(dòng)畫演示（outer2024/1/6溢流閥4.輔助元件：管線、油箱、濾網(wǎng)、蓄能器等，改善液壓系統(tǒng)的工作條件，保證液壓系統(tǒng)的正常工作。換向閥5.工作介質(zhì)：油液或液壓液是液壓傳動(dòng)中能量傳遞的載體。動(dòng)畫演示（outer2024/1/6第三節(jié)液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn):(與機(jī)械傳動(dòng)相比較，液壓傳動(dòng)具有如下優(yōu)點(diǎn))1.液壓元件尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕（相對于電傳動(dòng)，同功率相比），與同功率電機(jī)相比，液壓傳動(dòng)的泵的重量為電機(jī)的1/10~1/20,如：飛機(jī)上的泵:q=0.209kg/kw

現(xiàn)代電機(jī):q=1.5~2kg/kw2.運(yùn)動(dòng)形式變化方便：液壓傳動(dòng)可以很方便的將發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)閳?zhí)行機(jī)構(gòu)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的空間角轉(zhuǎn)動(dòng)。2024/1/63.易獲得大的力矩:如油缸直徑為d=30cm,推力為F=140噸時(shí)，所需要的液壓力僅為p=200kg/cm2。

4.可在較大范圍內(nèi)調(diào)速，而且是無級調(diào)速，調(diào)速方便。

5.可獲得復(fù)雜的動(dòng)作(即運(yùn)動(dòng)形式多種多樣),從而可以很容易地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制、過載保護(hù)等。

6.由于用油作為工作介質(zhì)，因此潤滑性能良好，液壓元件壽命長。

7.大部分液壓元件是標(biāo)準(zhǔn)的，設(shè)計(jì)系統(tǒng)比較方便。2024/1/6

缺點(diǎn):

1.不適于遠(yuǎn)距離傳遞(特別是動(dòng)作要求精確的場合);2.制造精度要求高，使用和維修需要較高的技術(shù)水平，進(jìn)入雜物會(huì)失靈，閥芯易卡住，彈簧易斷，線性度不好，先導(dǎo)閥芯易磨損等。

3.由于工作介質(zhì)為油，容易漏失，因此，不能實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)（不如步進(jìn)電機(jī)）。

4.油中易混入空氣，