液压系统基本原理

液压系统基本原理

图 YT4543型动力滑台液压系统图1—背压阀；2—顺序阀；3、6、13、15—单向阀；4、16—节流阀；5—压力继电器；7—液压缸；

8—行程阀；9—电磁阀；10—调速阀；11—先导阀；12—换向阀；14—液压泵

第一节液压传动的发展史

液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，1795年英国约瑟夫布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油,又进一步得到改善。

第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用,特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在19 世纪末20 世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。

第二次世界大战(1941-1945)期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出,日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近20 多年。在1955 年前后, 日本迅速发展液压传动,1956 年成立了“液压工业会”。近20~30 年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工。业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。

第二节液压系统地组成

一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。

一、动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指

液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结

构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。

二、执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换

为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。

三、控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、

流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、

流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调

速阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、

梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控

制阀、定值控制阀和比例控制阀。

四、辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、

油位油温计等。

五、液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳

化液和合成型液压油等几大类。

第三节液压的原理

一、它是由两个大小不同的液缸组成的，在液缸里充满水或油。充

水的叫“水压机”；充油的称“油压机”。两个液缸里各有一个可以

滑动的活塞，如果在小活塞上加一定值的压力，根据帕斯卡定

律，小活塞将这一压力通过液体的压强传递给大活塞，将大活塞顶上去。设小活塞的横截面积是S1，加在小活塞上的向下的压力是F1。于是，小活塞对液体的压强为P=F1/SI,能够大小不变地被液体向各个方向传递”。大活塞所受到的压强必然也等于P。若大活塞的横截面积是S2，压强P在大活塞上所产生的向上的压力F2=PxS2截面积是小活塞横截面积的倍数。从上式知，在小活塞上加一较小的力，则在大活塞上会得到很大的力，为此用液压机来压制胶合板、榨油、提取重物、锻压钢材等。

二、液压的优缺点

与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：

1、液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置。

2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。

3、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1）。

4、可自动实现过载保护。

5、一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；

6、很容易实现直线运动。

7、很容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。

液压传动也存在着一些缺点：

1、由于流体流动的阻力和泄露较大，所以效率较低。如果处理

不当，泄露不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。

2、由于工作性能易受到温度变化的影响，因此不宜在很高或

低的温度条件下工作。

3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。

4、由于液体介质的泄漏及可压缩性影响，不能得到严格的传动

比。

5、液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的

技术水平。

第四节液压系统的三大顽疾

一、发热由于传力介质（液压油）在流动过程中存在各部位流速

的不同，导致液体内部存在一定的内摩擦，同时液体和管路

内壁之间也存在摩擦，这些都是导致液压油温度升高的原因。

温度升高将导致内外泄漏增大，降低其机械效率。同时由于

较高的温度，液压油会发生膨胀，导致压缩性增大，使控制

动作无法很好的传递。解决办法：发热是液压系统的固有特

征，无法根除只能尽量减轻。使用质量好的液压油、液压管

路的布置中应尽量避免弯头的出现、使用高质量的管路以及

管接头、液压阀等。

二、振动液压系统的振动也是其痼疾之一。由于液压油在管路中的

高速流动而产生的冲击以及控制阀打开关闭过程中产生的

冲击都是系统发生振动的原因。强的振动会导致系统控制动