液压系统基本原理

液压系统基本原理

图8.1 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(F.Vikers)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(G•Constantimsco)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，可实现大围的无级调速（调速围达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，导致液体部存在一定的摩擦，同时液体和管路壁之

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