液压传动一、液压传动基本概念：液压传动是在流体力学、工程力学和机械制造技术基础上发展起来的一门较新的应用技术，它是现代基础技术之一，被广泛地应用于各工业部门。

液压传动和液力传动都是利用液体为工作介质传递能量的，总称液体传动。

但二者的根本区别在于：液压传动是以液体的压力能进行工作的；而液力传动是以液体的动能传递能量的，如液力联轴器。

二者的传动原理完全不同。

二、液压传动工作原理：液压传动是利用液体的压力能传递能量的传动方式。

其工作原理是：液压泵将输入的机械能变为液压能，经密封的管道传给液压缸（或液压马达），再转变为机械能输出．带动工作机构做功，通过对液体的方向、压力和流量的控制，可使工作机构获得所需的运动形式。

由于能量的转换是通过密封工作容积的变化实现的，故又称容积式液压传动。

图示的液压千斤顶为例说明液压传动的工作原理液压千斤顶是一个简单而又较完整的液压传动装置。

手柄1带动柱塞2做往复运动。

当柱塞上行时，液压泵3内的工作容积扩大，形成负压，油箱5中的液体在大气压作用下推开吸液阀4进入泵内，排液阀关闭；当柱塞下行时，吸液阀关闭，液体被挤压产生压力，当压力升高到足以克服重物10时，泵内工作容积缩小，排液阀6被推开，压力液体经管路进入液压缸．推动活塞8举起重物做功。

反复上下摇动手柄，则液体不断从油箱经液压泵输入液压缸，使重物逐渐上升。

当手柄不动时，排液阀关闭，重物稳定在上升位置。

工作时截止阀7应关闭，工作完毕打开截止阀，液压缸的液体便流回油箱。

三、液压传动系统的组成：液压传动系统简称液压系统。

它是由若干液压元件组合起来并能完成一定动作的整体。

液压元件是由若干零件构成的专门单元，一般是可以通用的、标准化的．如泵、马达、阀等。

不论是简单的液压千斤顶装置，还是复杂的液压系统，都可归纳为五个组成部分。

(一) 液压泵它将原动机供给的机械能转变为液压能输出，是系统的动力部分。

图示为液压泵原理图(二) 液动机（液压缸或液压马达）液动机又称液压执行机构。

它将液压能转变为机械能，驱动工作机构做功，是系统的执行部分。

图示为液压缸带动工作台原理图(三) 控制阀控制阀控制液体的方向、压力和流量。

不同种类的控制阀有不同的控制作用，以满足工作机构的运动要求，是系统的控制部分。

液压千斤顶的吸液阀、排液阀、截止阀都属于方向控制阀。

图示为充液阀及比例阀原理图(四) 辅助元件辅助元件包括油管、管接头、油箱、冷却器、滤油器、蓄能器和各种液体参数的监测仪表等，它们各具备不同的功能，保证系统正常工作。

(五) 工作液体工作液体是传递能量的介质，也是液压元件的润滑剂。

四、液压传动的基本工作特征：液压传动与其他传动方式相比较，主要有两个基本工作特征：(1)力（或转矩）的传递靠液体压力来进行，并按照帕斯卡原理来实现。

在液压千斤顶中，液压泵和液压缸之间无任何机械联系。

若柱塞和活塞的有效作用面积分别为1A 和2A ，柱塞在外力F 作用下，缸中液体将产生压力1/P F A =。

若不计各种阻力和液体自重，则这个压力便按帕斯卡原理等值地传递到密封容器中液体的各点，在活塞上产生作用力2W PA =，实现了力的传递。

若活塞面积2A 很大，柱塞面积1A 很小，则需很小的外力F 便能获得很大的作用力W ，向上举起重物，可知外力经液压传动后还能改变其大小和方向。

(2) 速度（或转速）的传递按容积变化相等的原则进行。

设液压千斤顶中柱塞和活塞的移动速度分别为1υ和2υ，并认为液体没有泄漏和体积不可压缩，根据液流连续性原理，可知单位时间液压泵输出的液体体积，一定等于液压缸接受的液体体积，单位时间液压泵和液压缸的容积变化必然相等，即1122A A υυ=，由于1A 和2A 不等，所以1υ和2υ必然不等。

此处21A A >，则21υυ<，可知液压传动不但能传递速度，也能改变其大小和方向。

五、液压传动中的两个墓本参数和两个重要概念：(一) 两个墓本参数它们是压力(P)和流量(Q)。

液压传动的工作性能、结构设计和液压元件的选择都取决于这两个参数。

其概念和单位已在流体力学一章中作了介绍。

液体压力在单位时间内所做的功为液压功率(P)，由图2-1可知222P W pA pQ υυ=== (2—1)即液压功率为压力和流量的乘积。

在液压传动中，通常将压力分为五级：低压(0＜ P ≤2.5 Mpa)，中压(2.5 MPa ＜ P ≤8 Mpa)，中高压(8 MPa ＜ P ≤16 Mpa)，高压(16 MPa ＜ P ≤32 Mpa ＝，超高压( p > 32 Mpa )。

(二) 两个重要概念1. 液体压力取决于负载由千斤顶的工作原理可知，若重物越重，即外负载越大，则阻止液体流动的阻力越大，液体压力必须相应升高才能使活塞运动；若外负载很小，则很小的液体压力就能推动活塞。

这两种情况所需要的外加作用力F 也不同。

当活塞运动后，液体作用力与负载力相平衡，压力将不再增加。

可知有了负载，液体才会产生压力，并且压力大小取决于负载大小。

液压泵输出液体的压力并不等于铭牌压力，而是受负载的支配，工作压力将随负载而变化。

负载应理解为综合阻力，它包括外负载和各种流动阻力。

2. 液压缸（或液压马达）的运动速度取决于输入流量若不考虑液体的压缩性和泄漏损失，根据1122Q A A υυ==，得22/Q A υ= （2—2）由此可知，当液压缸（或液压马达）几何参数不变时，其运动速度取决于输入流量的大小（2Q υ∞）。

理论上与压力无关，实际上压力通过对液体泄漏的影响，而对运动速度产生间接的作用。

液压系统图形符号：液压系统可用结构原理图和职能符号图表示(一) 结构原理图结构原理图近似于实物的剖面，能直观地表示元件的工作原理和功能，利于故障分析，其绘制较麻烦，尤其是对于复杂液压系统，故已趋于淘汰。

(二) 职能符号图采用国家规定的图形符号绘制，凡是功能相同的元件，尽管其结构和工作原理不同，均用同一种符号表示。

图形符号简洁标准，绘制方便，功能清楚，保密性强，是各国普遍采用的方法。

图示为一般液压元件符号图六、液压传动主要优缺点：1、液压传动的优点（1）体积小、重量轻，例如同功率液压马达的重量只有电动机的10％～20%。

因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速，且调速范围最大可达1：2000(一般为1：100）。

（3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；（5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；（6）操纵控制简便，自动化程度高；（7）容易实现过载保护。

（8)液压元件实现了标准化、系列化、通用化、便于设计、制造和使用。

2、液压传动的缺点（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；（2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；（3）液压元件维修较复杂，且需有较高的技术水平；变化较敏感，这会影响它的工作稳定性。

因此液压传动不宜在很高或很低的温度下工作。

七、液压传动形式：按液流循环方式的不同，液压传动系统可分为开式和闭式两种。

在开式系统中，液压泵从邮箱吸油，供入执行装置后，再排回邮箱。

其结构简单，散热良好，油液能在油箱内澄清，因而应用叫普遍。

禁忌：开式系统油箱较大，空气与油液的接触机会较多，故应避免渗入空气。

图示为混凝土机械开式原理图在闭式系统中，液压泵进油管直接与执行装置的排油管相通，形成一个闭合循环。

为了补偿系统的泄露损失，因而常需附设一只小型辅助补偿液压泵和油箱。

油箱体积很小，结构紧凑；空气进入油液的机会少，工作较平稳；同时液压泵能直接控制液流方向，并能允许能量反馈。

禁忌：闭式系统结构较复杂，散热条件较差，要求有较高的过滤精度，一般避免采用。

图示为闭式液压原理图工作液体：工作液体是液压传动的介质，其主要作用是传递能量和润滑元件。

液压系统运转的可靠性、准确性和灵活性，除了依赖于本身的设计和制造质量外，还依赖于所用的工作液体是否合适。

液体的压力、流速和温度往往变化较大，所以其质量的优劣，会直接影响系统的工作性能。

正确认识、选择和使用工作液体是相当重要的。

八、液压传动对工作液体的基本要求：(一) 适宜的粘度和良好的粘温特性粘度是工作液体的重要性质，粘度越大，液体流动阻力越大，压力损失也越大，严重时还会造成液压泵吸油困难；粘度过小，容易造成液体泄漏，降低系统的容积效率，所以必须具有适宜的粘度。

粘温特性是指粘度随温度变化的性质。

当温度升高时，分子运动加快，内聚力减少，粘度将显著下降。

例如，46号L 一HH 油；在40℃时运动粘度，40v ≈46 mm²/s, 50℃时50v ≈30 mm²/s, 60℃时60v ≈20 mm²/s 。

粘度随温度变化小，则称粘温特性好。

粘温特性可用粘度指数(V·Ι)表示，粘度指数是一个约定量值，是被试液体的粘度随温度变化的程度，同两种标准液体（V·I 分别为0和100）枯度变化程度比较的相对值。

V·I 是油品技术指标之一，国标GB 1995一88规定了V·I 的测定和计算方法。

粘度指数越大，粘温特性越好。

在液压系统工作时，希望粘度随温度的变化尽量小，以保证传动性能的稳定，一般要求V·I ≥90。

当前一些专用液压油的粘度指数已超过100。

(二) 良好的润滑性能润滑性是指液体在运动副表面作为分界层和润滑剂的能力。

润滑性好，即表明油膜对运动表面有牢固的附着能力，并且保证摩擦因数很小，从而增加元件的寿命。

(三) 良好的化学稳定性良好的化学稳定性主要体现在对氧化和热都有良好的抵抗能力。

(1) 抗氧化稳定性：是指工作液体抵抗与氧起化学反应引起永久变质的能力。

常温时矿物油类工作液体与空气或其他氧化物接触后会氧化，产生酸性物质使金属表面腐蚀，且易产生沉淀物，引起元件运动副间隙和工作小孔堵塞，使系统动作失灵。

影响氧化反应最大的外界因素是温度，研究表明，矿物油的温度超过55℃时，温度每升高10 °C ，反应速度约提高1倍。

(2) 热稳定性：是在不考虑氧存在的条件下，工作液体抵抗由热引起的永久变质能力。

矿物油是有机化合物的混合物，温度过高将引起裂化和聚合，产生胶状杂质。

当工作液体受热和氧化变质后，其性质要起变化，颜色逐渐变深，杂质增多，粘度增大，酸性值升高产生腐蚀，影响液压系统正常工作。

液压设备规定换油周期，就是考虑工作液体变质的影响。

为了减缓变质速度，液压系统的工作温度应限制在15℃ 60℃范围内，短时运转不超过80℃，比较理想的是30℃ 55℃。