液压传动系统的工作原理

k油 = 100~150 k钢
在静态下工作时，不考虑液体的可压缩性。
3.黏性
• 附着力 液体与固体表面 • 内聚力 液体分子与分子之间
（1）.黏性
液体在外力作用下流动（或有流动 趋势）时，分子间的内聚力要阻止分 子相对运动而产生的一种内摩檫力， 它使液体各层间的运动速度不等，这 种现象叫做液体的粘性。 静止液体不呈现粘性。
黏性示意图
• 下板固定 • 上板以u0运动 • 附着力 A点：u = 0 B点：u = u0 • 内摩擦力 两板之间液流速 度逐渐减小
B
A
内摩擦力：
Ff du ——两液层的速度差 A dy ——两液层间的距离
式中：η—粘性系数(粘度) A —液层接触面积 du /dy—速度梯度
切应力:
p V0
压力变化
初始体积
即单位压力变化下的体积相对变化量
体积弹性模量K (体积压缩系数的倒数)
K 1 k pV 0 V
V0一定，在同样Δp下， K 越大, ΔV 越小
说明K 越大，液体的抗压能力越强 矿物油 K = (1.4~2.0)×10 9 N/m 2
钢 K = 2.06 ×10 11 N/m 2
• 当前液压技术正向着高压、高速、大功率、高 效率、低噪声、长寿命、高度集成化、复合化、 小型化以及轻量化等方向发展；同时，新型液 压元件和液压系统的计算机辅助测试（CAT）、 计算机直接控制（CDC）、机电一体化技术、 计算机仿真和优化设计技术、可靠性技术以及 污染控制方面，也是当前液压技术发展和研究 的方向。 • 我国的液压技术开始于20世纪50年代，液压元 件最初应用于机床和锻压设备，后来又用于拖 拉机和工程机械。
• 思考题 • 1、何谓液压传动？ • 2、液压传动系统由哪几部分组成？
§1-2
液压油
一、液压油的物理性质 二、液压油的污染、控制和选用
液压油的种类及代码
一、种类
石油型
{ {
机械油 汽轮机油 液压油
难燃型
乳化液 { 水包油 油包水 合成型 { 水-乙二醇液 磷酸酯液
二、液压油的代号
最常用的液压油名称及代号是： • 基础油（HH） • 普通液压油（HL） • 抗磨液压油（HM） • 低温液压油（HV） 例如：L-HM32
液压传动的发展
• 液压传动相对机械传动来说，是一门新的技术， 如果从世界上第一台水压机问世算起，至今已 有200余年的历史。然而，液压传动直到20世 纪30年代才真正推广应用。 • 在第二次世界大战期间，由于军事工业需要反 应快、精度高、功率大的液压传动装置而推动 了液压技术的发展；战后，液压技术迅速转向 民用，在机床、工程机械、农业机械、汽车等 行业中逐步得到推广。 • 20世纪60年代后，随着原子能、空间技术、计 算机技术的发展，液压技术也得到了很大发展， 并渗透到各个工业领域中去。
（5）在工作温度范围内，闪点燃点要高， 以满足防火要求，凝固点和流动温度较低， 以保证油液能在较低温度下使用。
（6）没有腐蚀性，有良好的相容性。
2.液压油的选用
• （1）选用规则
• 确定系统应选用液压油的类型。
• 确定系统应选用什么黏度级别的液压油。
• 了解所选用液压油的性能。 • 了解产品价格。
• 我国机械工业在认真消化、推广国外引 进的先进液压技术的同时，大力研制、 开发国产液压件新产品，加强产品质量 可靠性和新技术应用的研究，积极采用 国际标准，合理调整产品结构，对一些 性能差而且不符合国家标准的液压件产 品，采用逐步淘汰的措施。 • 由此可见，随着科学技术的迅猛发展 ， 液压技术将获得进一步发展，在各种机 械设备上的应用将更加广泛。
4、辅助元件：油箱、油管、管接头、压力表、过滤 器、蓄能器等。
5、工作介质：指各种类型的液压油。
液压传动系统的职能符号：
两种工作原理图：
• 1 、半结构式——直观，画法复杂。 • 2 、职能符号——画法简单，清晰。 • 注：在液压系统原理图中，职能符号只表 示液压元件的种类，不表示元件的实际安 装位置，即性能种类。 • 对于具有特殊性能的非标准液压元件，允 许用半结构图来表示其结构特征。
• 自1964年从国外引进一些液压元件生产 技术，同时自行设计液压产品，经过20 多年的艰苦探索和发展，特别是20世纪 80年代初期引进美国、日本、德国的先 进技术和设备，使我国的液压技术水平 有了很大的提高。 • 目前，我国的液压件已从低压到高压形 成系列，并生产出许多新型的元件，如 插装式锥阀、电液比例阀、电液数字控 制阀等。
液压千斤顶的工作原理
动画
二、液压传动的工作原理及组成部分
通过对上面系统的分析可见：
1）液压传动是依靠运动着的液体的压力能来传递动力 的。 2）从本质上说，液压传动装置是一种能量转换装置。 液压系统工作时，泵将原动机输入的机械能转变为压 力能；执行元件（液压缸）将压力能转变为机械能输 出。 3）液压传动系统中的油液是在受调节、控制的状态下 进行工作的，传动与控制难以截然分开。 4）液压传动系统必须满足它所驱动的运动部件（工作 台）在力和速度方面的要求。 5）液压传动系统必须有工作介质：液压油。
三、液压传动的优缺点
• 优点:
• 1）便于实现无级调速。 • 2）体积小，重量轻，惯性小，结构紧凑。 • 3）工作比较平稳，反应快，冲击小，能高速启 动，制动和换向。 • 4）易于实现自动化。 • 5）易于实现过载保护，元件能自行润滑，寿命长。
6）易于实现系列化、标准化、通用化。 7）液压传动易于实现回转、直线运动，且元件排
影响： η 大，阻力大，能耗↑ η 小，油变稀，泄漏↑ 限制油温：T↑↑，加冷却器 T↓↓，加热器
二、液压油的污染、控制和选用
1、对液压油的要求：
（1）合适的黏度。
பைடு நூலகம்
（2）良好的润滑性能，以减小元件之间 的磨损。 （3）质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水份 和水溶性酸碱等。 （4）良好的稳定性，长期在高温高压及高速下使 用，仍能保持原有的化学成分不变，不易老化。
结论：
• 工作介质——液压油液
• 利用密封容积的变化—传递—运动 • 利用油液内部的压力—传递—动力
• 实质：能量的转换
机械能→液压能→机械能
液压传动系统的组成
：
1、动力元件：指液压泵。 2、执行元件：指液压缸或液压马达。 3、控制元件：指各种类型的液压阀。 （1）压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀。 （2）方向控制阀：单向阀、换向阀。 （3）流量控制阀：节流阀、调速阀。
四、液压传动的应用与发展
• 液压传动的应用
• 1.进给运动传动装置 • 2.往复主运动传动装置 龙门刨床的工作台，牛头刨床或插床。 • 3.回转主体运动传动装置 • 4.仿形装置 车、铣、刨床的仿形加工可采用液压伺服系统来 实现，精度可达0.01~0.02mm。此外，磨床上的 成形砂轮修正装置和标准丝杆校正装置亦可采用 这种系统。
第一章
液压传动基本知识
• §1-1液压系统的组成和图形符号
•
一、液压传动的定义
•
• •
二、液压传动的工作原理及组成部分
三、液压传动的优缺点 四、液压传动的应用
一、液压传动的定义
• 常见的传动形式：机械传动 • 电气传动 • 液压传动 • 气压传动 • 液压传动的定义：以液体为工作介质，利 用密闭系统中流动液体的压力能来驱动执 行机构的传动方式。
（2）液压油品种的选择
• 根据液压系统的工作压力和温度选择液压 油品种。 • 根据液压系统的工作环境选择液压油品种。 • 根据特殊性能要求选择液压油品种。
（3）液压油黏度的选择
1）按液压泵的类型选用 2）按液压系统的工作压力选用 工作压力较高时——选黏度较大的液压油； 工作压力较低时——选黏度较小的液压油。 3）按液压系统工作元件的运动速度选用 速度较高时——选黏度较小的液压油； 速度较低时——选黏度较大的液压油。 4）根据环境温度选择液压油的黏度 温度高时——选黏度大的液压油； 温度低时——选黏度小的液压油。
Ff A

du dy
— 牛顿内摩擦定律
（2）.黏度
三种表示方法：
1) 动力黏度 2) 运动黏度

Ff A du dy
单位：Pa.S（帕秒）
单位：m2/s
3)相对黏度(恩氏粘度)

Et
t1 t2
3. 粘度与压力的关系
p↑ η ↑
应用时忽略影响
4. 粘度与温度的关系 T ↑ η↓
3.液压油的污染
• （1）液压油污染的原因
• • • 残留物污染 侵入物污染 生成物污染
（2）液压油污染的控制
• • • • • 清除污染物； 防止污染物从外界侵入； 采用过滤精度较高的过滤器； 控制系统的工作温度； 定期检查和更换液压系统中的液压油。
列布置灵活。
8）产生的热量可由流动着的油带走，所以可避免
在系统某些局部位置产生过度温升。
缺点：
1）无法保证严格的传动比。 2）液压传动中有机械损失、压力损失、泄漏损失，
效率低，不宜作远距离传动。
• 3）液压传动对油温和负载变化敏感，不宜于 在低、高温度下使用，对污染很敏感。 • 4 ） 液 压 传 动 需 要 有 单 独 的 能 源 （ 例 液 压泵 站），液压能不能像电能那样从远处传来，液 压元件制造精度高，造价高，所以须组织专业 生产。 • 5）液压传动装置出现故障时不易查找原因， 不易迅速排除。 总的来说，液压传动优点较多，缺点正随着生 产技术的发展逐步加以克服，因此，液压传动 在现代化生产中有着广阔的发展前景。
二、液压油的某些物理性质
1、密度ρ和重度γ ρ=M/V (M-液体的质量,V-液体的体积） γ=G/V (G-液体的重量) 液压油的密度和重度因油的牌号而异， 并且随着温度的上升而减小，随着压力的提 高而稍有增加。
2.可压缩性 液压油的体积将随压力的增高而减小。 体积压缩系数
1 V
k
体积变化
• 5.辅助装置 机床上的夹紧装置，变速操纵装置，丝杠螺母 间隙消除装置，垂直移动部件的平衡装置，分 度装置，工件和刀具的装卸，输送，贮存装置 等。 • 6.步进传动装置 数控机床上工作台的直线或回转步进运动，可 根据电气信号迅速而准确地由电液伺服系统来 实现。
• 7.静压支承 重型机床，高速机床，高精度机床上的轴承， 导轨和丝杠螺母机构，如果采用液压系统来作 静压支撑，可得到很高的工作平稳性和运动精 度，这是近年来的一项新技术。