液压传动的概述

液压传动的概述

一、什么是液压传动

液压传动是用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式。液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(液压油缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。

二、液压传动的应用及发展

液压传动开始于二十世纪初，德国研制出第一台液压传动装置。1906年美国首先在军舰炮塔的仰附装置上应用液压传动装置，其后不断推广应用在舰船的操舵、卷扬、提升等部位及港口设备上。到二十世纪三十年代，一些工业发达的国家开始用于机床上，并组织液压件的生产，液压传动被广泛应用。

二次世界大战期间，由于战争迫切需要一些反应迅速、准确、输出功率大的设备，因此液压传动应用于飞机、坦克、火炮等军事武备上，促进了液压技术的研究和发展。战后五十年代，液压技术很快转入民用工业，在机床、工程机械、农用机械、汽车、船舶等行业都有很大发展。

随着电子技术、伺服技术、空间技术及原子技术的发展，液压技术被推向更高的水平，应用更广泛的领域，尤其近二十年中，深入到各行各业中，在工程机械中，如挖掘机、起重机、推土机、压路机、路面铺筑机械、石油采钻机械等均已采用液压技术并形成系列化产品，同样在其他各行各业中，液压传动技术也得到广泛应用。

三、液压传动的原理

液压传动是利用密封工作容积内液体压力势能的变化来传递能量，进

行控制。

1、液压传动与液力传动的区别：二者均属于液体传动，工作介质为液体，靠液体来传递能量和进行控制，区别如下：

（1）液压传动是利用密封工作容积内液体压力能（既势能）的变化来传递能量，如：千斤顶。

（2）液力传动则是利用液体动能的变化来传递能量，如：偶合器、变矩器。

2、静压力：液压传动中所说的压力，都是指静压力。静压力指由于外力作用的结果，在液体内部产生的压力。它包括两个方面：(1)是液体本身的自重产生的压力γh（其中γ为液体比重，h为液体某点至液面的高度）；(2)液体表面所承受的外力作用P O。

即：静压力P=γh + P O

3、绝对压力、相对压力、大气压力、真空度

液压传动中所谓压力，在物理学中称为压强。压力有两种表示方法：一是以零气压为基准所表

示的压力，称为绝对压力；

另一是以当地大气压为基

准所表示的压力，称为相对

压力（也叫表压力）。

绝对压力、相对压力、

大气压力、真空度四者之间

的关系如下：

绝对压力=大气压力+相对压力（表压力）

当绝对压力低于大气压力时，相对压力为负值，此负值在工程机械上称为真空度，即：真空度=大气压力-绝对压力。

（1）液压泵从油箱吸油，就是利用液压泵运转时在吸油管内产生的真空，依靠油面的大气压力把油压进去的。一般液压油的重度为0.9x10-3kg/cm3,因此，若液压泵吸油口能达到完全真空（绝对压力等于零），并且吸油管路阻力为零，那么吸油最高可达11米；但实际中液压泵吸油口真空度为0.4-0.5kgf/cm2 ( 绝对压力不低于0.5-0.6kgf/cm2)，且吸油管且有一定的阻力，故液压泵吸油高度一般不超过1米（要求不超过0.5米）。

（2）液体的比重γ为常量，因此液体中某一点的表压力（相对压力）与它所在位置的深度h成正比，在流体力学中常用液柱高度来表示压力的大小，即：h=P/γ；则1标准大气压相当于10.336m水（γ为10-3kgf/cm3）柱高度的压力，相当于0.760m水银（γ为1.36x10-2kgf/cm3）柱高度的压力。

h水=1.013 x105 pa/10-3kgf/cm3=1.013x108 N/m2/9.8x10-6 N/m3=10.336 m h银=1.013 x105 pa/1.36x10-2kgf/cm3=0.760m

4、液压传动中常用的单位及换算关系

（1）力的单位：牛顿（N），1 N =1 kg.m/s2 , 1 kg f = 9.8 N

（2）压力的国际单位：帕（pa），1 pa= 1N/m2=10-5bar

1Mpa=106 pa=10 bar

压力的常用单位为：kg f/cm2,1kg f/cm2的压力可称为一个工程大气压，而1标准大气压值为1.034kgf/cm2。

标准大气压、工程大气压、Mpa三者间关系如下：

1标准大气压= 1.013 x 105 pa=1.034 kgf/cm2

1工程大气压= 1 kgf/cm2 = 9.8N/10-4m2

= 0.98 x 105 N/m2=0.98 x 105 pa

1Mpa=106pa=10.204 kgf/cm2=9.8692标准大气压

10个标准大气压 > 1Mpa > 10个工程大气压

（3）液体比重的单位：kg f/cm3,

（4）N/m2、bar、kg f均为沿用单位。

5、液压传动的原理

（1）液体静力学方程式：在密闭容器内液体表面施加压力P1，则容器内任意一点的液体的压力P值为：P=P1+γh

也即：液体内任意一点静压力等于自由面上的压力加液柱的压力。

（2）帕斯卡定理：在密闭容器内，处于平衡状态下的液体对施加于它表面的压力，在液体内各个方向等值传递。

四、液压传动的组成与作用（以千斤顶为例）

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、附件和液压油。

1、动力元件（液压泵）：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，它们的性能比较见：附表1所示。泵体

2、杠杆1、活塞3等组成的手油泵即为动力元件。

2、执行元件(如液压缸和液压

马达)：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。如图：缸

体12、活塞11组成的油缸。

3、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