液压与气动传动第一章精.ppt

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1、液压与气动传动第一章第1页，本讲稿共64页本教材包括的主要内容为本教材包括的主要内容为：工程流体力学部分工程流体力学部分(第二章第二章)；液压传动部分液压传动部分(第三章到第九章第三章到第九章)；气压传动部分气压传动部分(第三章到第九章第三章到第九章,第十一章第十一章)；液液压压与与气气压压伺伺服服系系统统(又又称称为为液液压压与与气气压压随随动动系统或液压与气压系统或液压与气压控制控制系统系统)(第十章第十章)。重点讲述的内容重点讲述的内容:液压传动部分液压传动部分(第三章到第九章第三章到第九章)。重点章：重点章：第三章、第四章、第五章、第七章。第三章、第四章、第五章、第七章。第2页，本讲稿

2、共64页相关链接相关链接百思论坛百思论坛:http:/ 1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 一一部部完完整整的的机机器器是是由由原原动动机机、传传动动机机构构及及控控制制部部分分、工工作作机机（含辅助装置）组成。（含辅助装置）组成。传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。传动机构通常分为机械传动、电气传动和流体传动机构。流流体体传传动动是是以以流流体体为为工工作作介介质质进进行行能能量量转转换换、传传递递和和控控制制的的传传动。它包括动。它包括液压传动液压传动、液力传动液力传动和和气压传动气压传动。液液压压传传动动和和液液力力传传动动均均是是以以液液体体作作为为工工作作介介质质来

3、来进进行行能能量量传传递递的传动方式。的传动方式。液压传动液压传动主要是利用液体的主要是利用液体的压力能压力能来传递能量；来传递能量；液力传动液力传动则主要是利用液体的则主要是利用液体的动能动能来传递能量。来传递能量。5第5页，本讲稿共64页1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 液液压压传传动动（Hydraulics）是是以以液液体体为为工工作作介介质质，通通过过动动力力装装置置将将原原动动机机的的机机械械能能转转换换为为液液体体的的压压力力能能，然然后后通通过过管管道道、液液压压控控制制及及调调节节装装置置等等，借借助助执执行行装装置置，将将液液体体的的压压力力能能转转换换为为机机械械能能

4、，驱驱动动负负载载实实现现直直线线或或回转回转运动。运动。？那么，到底什么是那么，到底什么是液压传动液压传动呢呢？6第6页，本讲稿共64页1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 管道如图所示的系统中，有两个不同直径的液压缸如图所示的系统中，有两个不同直径的液压缸2和和4，且缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞，且缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞1和和5。假设活。假设活塞在缸内自由滑动（无摩擦力），且液体不会通过配合塞在缸内自由滑动（无摩擦力），且液体不会通过配合面产生泄漏。缸面产生泄漏。缸2、4下腔用一管道下腔用一管道3连通，其中充满液体。连通，其中充满液体。这些液体是密封在缸内壁、活塞和管道组成

5、的容积中的。这些液体是密封在缸内壁、活塞和管道组成的容积中的。缸2缸4活塞5活塞活塞17第7页，本讲稿共64页1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 这个系统传递力：这个系统传递力：如果活塞如果活塞5上有重物上有重物W，则当活塞，则当活塞1上施加的上施加的F力达力达到一定大小时，就能阻止重物到一定大小时，就能阻止重物W下降，这就是说可以下降，这就是说可以利用密封容积中的液体传递力。利用密封容积中的液体传递力。缸2缸4活塞5活塞18第8页，本讲稿共64页1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 这个系统传递运动：这个系统传递运动：由于作用在密封容器内平衡液体表面上的由于作用在密封容器内平衡液体表面

6、上的压强（液压强（液压力）压力）将均匀地传递到液体中所有各点上，且不改变将均匀地传递到液体中所有各点上，且不改变大小（帕斯卡定律），这样：当活塞大小（帕斯卡定律），这样：当活塞1在力在力F力作用下力作用下向下运动时，重物将随之上升，这说明密封容积中的向下运动时，重物将随之上升，这说明密封容积中的液体不仅可以传递力，还可以传递运动。液体不仅可以传递力，还可以传递运动。缸2缸4活塞5活塞19第9页，本讲稿共64页1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 为什么要用液压传动呢？为什么要用液压传动呢？为什么要用液压传动呢？为什么要用液压传动呢？将能量从机械能转换为液压能，而后又将液压能转换为机械能将能量

7、从机械能转换为液压能，而后又将液压能转换为机械能压能，何必多此一举呢？压能，何必多此一举呢？几乎所有的机械或机器都需要传动机构。这因为原动机一般很几乎所有的机械或机器都需要传动机构。这因为原动机一般很难直接满足执行机构在速度、力、转矩或运动方式等方面的要求，难直接满足执行机构在速度、力、转矩或运动方式等方面的要求，必须通过中间环节必须通过中间环节传动装置传动装置进行调节控制。液压传动就是这种进行调节控制。液压传动就是这种调节控制方式中的一种。调节控制方式中的一种。其它的传动方式有：其它的传动方式有：机械传动机械传动（mechanics）:常用零件为齿轮，曲轴，轴，皮带等。常用零件为齿轮，曲轴，

8、轴，皮带等。气压传动气压传动（pneumatics）:常用空气或其它气体为传输介质。常用空气或其它气体为传输介质。电器传动电器传动（electrics）:常用元件是直流电机常用元件是直流电机,可控硅可控硅,交流电机变交流电机变频器等频器等.10第10页，本讲稿共64页1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 压力取决于负载压力取决于负载 仍回到前面的简化模型仍回到前面的简化模型为为了了能能提提升升重重物物W W，必必须须在在活活塞塞1 1上上施施加加主主动动力力F F1 1,这这时时，重重物物W W就是工作的负载就是工作的负载。如果活塞活塞5 5上作用的上作用的W W为为0 0如果工作负载为工作

9、负载为W W如果液液压压缸缸4 4和和活活塞塞5 5被被一一容容器器取取代代活塞活塞5 5上作用的上作用的W W为为0 0 在在不不计计活活塞塞磨磨擦擦力力和和活活塞塞自自重重的的情情况况下下，此此时时系系统统的液压力会是多少呢？的液压力会是多少呢？很明显在活塞很明显在活塞5 5下的压力下的压力 这时活塞这时活塞1 1下下的压力的压力 ，主动力主动力F F1 1只能为只能为0 0，也就是，也就是说主动力是加不上去的。说主动力是加不上去的。缸缸1234A15A211第11页，本讲稿共64页1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 压力取决于负载压力取决于负载 仍回到前面的简化模型仍回到前面的简化模

10、型为为了了能能提提升升重重物物W W，必必须须在在活活塞塞1 1上上施施加加主主动动力力F1,F1,这这时时，重物重物W W就是工作的负载。就是工作的负载。如果如果活塞活塞5 5上作用的上作用的W W为为0 0如果如果工作负载为工作负载为W W如果如果液液压压缸缸4 4和和活活塞塞5 5被被一一容容器器取取代代缸缸1234A15A212第12页，本讲稿共64页1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 如果简化模型中液压缸如果简化模型中液压缸4 4和和活塞活塞5 5被一容器取代：被一容器取代：如图所示。如图所示。在活塞在活塞1 1上施加上施加F F1 1的力后，的力后，如果容器如果容器4 4、管路

11、、管路3 3、液压缸、液压缸2 2及及活塞活塞1 1有足够的压强，就可以认有足够的压强，就可以认为工作负载是无穷大的，那么，为工作负载是无穷大的，那么，系统中的液体压力将为：系统中的液体压力将为：根据根据帕斯卡原理帕斯卡原理帕斯卡原理帕斯卡原理，该压力，该压力P P1 1将将在这个封闭的液体间等值传在这个封闭的液体间等值传递，管道递，管道3和容器和容器4内各点都将内各点都将产生大小和产生大小和P1相等的液体压力。相等的液体压力。1缸2A1A23413第13页，本讲稿共64页1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 压力取决于负载压力取决于负载 仍仍回回到到前前面面的的简简化化模模型型为为了了能能

12、提提升升重重物物W W，必必须须在在活活塞塞1 1上上施施加加主主动动力力F1,F1,这这时时，重物重物W W就是工作的负载。就是工作的负载。如果如果活塞活塞5 5上作用的上作用的W W为为0 0如果如果工作负载为工作负载为W W如果如果液液压压缸缸4 4和和活活塞塞5 5被被一一容容器器取取代代缸缸1234A15A214第14页，本讲稿共64页1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 Q运动速度取决于流量运动速度取决于流量请看右下图，由图可知：请看右下图，由图可知：活塞活塞1向下移动向下移动h1，通过液体的能量传输，将使活塞，通过液体的能量传输，将使活塞5上升上升一段距离一段距离h2，很显然，

13、很显然h1h2。由于不存在泄露及忽略液体的可压缩性，所以在由于不存在泄露及忽略液体的可压缩性，所以在t时间里时间里从液压缸从液压缸2中挤出的液体体积中挤出的液体体积，将等于通过管道，将等于通过管道3挤入液压缸挤入液压缸4的体积的体积。即：。即：两边同除：两边同除：则则v2缸2A1A234h1h2115第15页，本讲稿共64页1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 下面介绍一个概念：流量下面介绍一个概念：流量Q(Flow)。单位时间内从液压缸单位时间内从液压缸2中排出的液体体积或挤入液压缸中排出的液体体积或挤入液压缸4的体积称的体积称为流量为流量Q(Flow)。那么，上式。那么，上式（）实质上就

14、是说排出液压缸实质上就是说排出液压缸2的流量等于挤入液压缸的流量等于挤入液压缸4的流量。的流量。由上式可得负载的运动由上式可得负载的运动速度速度。则：则：活塞活塞5的运动速度只取决于的运动速度只取决于液压缸液压缸4的流量。即：的流量。即：在液在液压系统中执行机构的速度只压系统中执行机构的速度只取决于流量取决于流量。v2缸42A1A234h1h2活塞516第16页，本讲稿共64页1.1.1液压传动的定义液压传动的定义 液液压压系系统统中中，功功率率表表达达式式N N=pQpQ，压压力力p p和和流流量量Q Q是是液液压压传传动动中中最最基基本也是最重要的参数。本也是最重要的参数。由由于于N N1

15、 1=N=N2 2=pQ=pQ（不不考考虑虑任任何何损损失失），因因此此液液压压系系统统中中的的能能量量传传输输和和转转换是守恒的换是守恒的，满足能量守恒定律。，满足能量守恒定律。能量的表示方法能量的表示方法由于由于（帕斯卡原理）（帕斯卡原理）及及活塞活塞1的输入功率：的输入功率：活塞活塞5的输入功率：的输入功率：v2缸2A1A234h1h2117第17页，本讲稿共64页1.1.2液压传动的发展概况液压传动的发展概况 从从17世世纪纪中中叶叶帕帕斯斯卡卡提提出出静静压压传传动动原原理理，18世世纪纪末末英英国国制制成成第第一台水压机算起，液压传动已有一台水压机算起，液压传动已有23百年的历史。

16、百年的历史。第第二二次次世世界界大大战战前前后后，成成功功地地将将液液压压传传动动装装置置用用于于舰舰艇艇炮炮塔塔转转向向器器，其其后后出出现现了了液液压压六六角角车车床床和和磨磨床床，一一些些通通用用机机床床到到本本世世纪纪30年年代代才才用用上上了了液液压压传动。传动。缸缸18第18页，本讲稿共64页1.1.2液压传动的发展概况液压传动的发展概况 近近30年年来来，由由于于原原子子能能技技术术、航航空空航航天天技技术术、控控制制技技术术、材材料料科科学学、微微电电子子技技术术等等学学科科的的发发展展，再再次次将将液液压压技技术术推推向向前前进进，使使它它发发展展成成为为包包括括传传动动、控

17、控制制、检检测测在在内内的的一一门门完完整整的的自自动动化化技技术术，在在国国民民经经济济的的各各个个部部门门都都得得到到了了应应用用，如如工工程程机机械械、数数控控加加工工中中心心、冶冶金自动线等。金自动线等。采采用用液液压压传传动动的的程程度度已已成成为为衡衡量量一一个个国国家家工工业业水平的重要标志之一。水平的重要标志之一。液压与气压技术发展的趋势液压与气压技术发展的趋势:机械机械+电气电气+液压和气压液压和气压+计算机控制技术的结合。计算机控制技术的结合。19第19页，本讲稿共64页1.2液压传动的工作原理及系统构成液压传动的工作原理及系统构成 1.2.1液压传动系统的工作原理液压传动

18、系统的工作原理 液压千斤顶液压千斤顶常用于顶升液压千斤顶常用于顶升重物，如顶起汽车以便拆换重物，如顶起汽车以便拆换轮胎轮胎20第20页，本讲稿共64页1.2.1液压传动系统的工作原理液压传动系统的工作原理液压千斤顶在杠杆上没有作用力时在杠杆上没有作用力时,负载可以停止在任意位置负载可以停止在任意位置;在液压缸行程范围在液压缸行程范围内内,可以将负载提升到任意位置。可以将负载提升到任意位置。其实液压千斤顶是前面讨论过的简化模型的进一步完善，它具有以下其实液压千斤顶是前面讨论过的简化模型的进一步完善，它具有以下一些简化摸型所不具备的功能：一些简化摸型所不具备的功能：21第21页，本讲稿共64页1.

19、2.1液压传动系统的工作原理液压传动系统的工作原理22第22页，本讲稿共64页1.2.1液压传动系统的工作原理液压传动系统的工作原理油缸油缸（执行元件）（执行元件）手动油泵手动油泵（油源）（油源）液液压压千千斤斤顶顶的的系系统统中中，小小缸缸、小小活活塞塞以以及及单单向向阀阀4和和7组组合合在在一一起起，就就可可以以不不断断从从油油箱箱中中吸吸油油和和将将油油压压入入大大缸缸，这这个个组组合合体体的的作作用用是是向向系系统统中中提提供供一一定定量量的的压压力力油油液液，称称为为液液液液压压压压泵泵泵泵。大大活活塞塞和和缸缸用用于于带带动动负负载载，使使之之获获得得所所需需运运动动及及输输出出力

20、力，这这个部分称为个部分称为执行机构执行机构执行机构执行机构。放放油油阀阀门门11的的启启闭闭决决定定执执行行元元件件是是否否向向下下运运动动，是是一一个个方方方方向向向向控制阀控制阀控制阀控制阀。另另外外，要要进进行行动动力力传传输输必必须借助液压须借助液压传动介质传动介质传动介质传动介质。23第23页，本讲稿共64页1.2.1液压传动系统的工作原理液压传动系统的工作原理磨床工作台液压系统磨床工作台液压系统 磨床工作台磨床工作台 磨磨床床工工作作时时，要要求求其其工工作作台水平往复运动。台水平往复运动。实实现现工工作作台台水水平平往往复复运运动动控控制制的的是是一一套套液液压压控控制制系系统

21、统，如如图图所所示示是一台磨床的液压系统结构原理图。是一台磨床的液压系统结构原理图。24第24页，本讲稿共64页磨磨床床工工作作台台液压系统液压系统 液压缸液压缸液压泵液压泵节流阀节流阀换向阀换向阀油箱油箱磨床工作台磨床工作台25第25页，本讲稿共64页磨床工作台液压系统磨床工作台液压系统 磨磨床床的的液液压压系系统统工工作作时时，液液压压泵泵4 4的的动动力力是是由由电电机机驱驱动动的的,其其作作用用是是向向系系统统提提供供一一定定流流量量的的压压力油。力油。该泵是由一对相互啮合的齿该泵是由一对相互啮合的齿轮来完成吸油和排油过程的，是轮来完成吸油和排油过程的，是一种一种齿轮泵齿轮泵。虽然，它

22、的结构和。虽然，它的结构和千斤顶的手动泵不同，且动力是千斤顶的手动泵不同，且动力是由电机驱动的，但其功能都相同，由电机驱动的，但其功能都相同，都是向系统提供具有一定都是向系统提供具有一定流量和流量和压力的油液压力的油液。1-油油箱箱；2-过过滤滤器器；3,12,14-回回油油管管；4-液液压压泵泵；5-弹弹簧簧；6-钢钢球球；7-溢溢流流阀阀；8,10-压压力力油油管管；9-手手动动换换向向阀阀；11,16-换换向向手手柄柄；13-节节流流阀阀；15-换换向向阀阀；17-活塞；活塞；18-液压缸；液压缸；19-工作台工作台 图1.1磨床工作台液压传动系统 工作原理 磨床工作台磨床工作台液压泵液

23、压泵油箱油箱26第26页，本讲稿共64页磨床工作台液压系统磨床工作台液压系统 图图1.1磨床工作台液压传动系统磨床工作台液压传动系统工作原理工作原理 磨床工作台磨床工作台1-油油箱箱；2-过过滤滤器器；3,12,14-回回油油管管；4-液液压压泵泵；5-弹弹簧簧；6-钢钢球球；7-溢溢流流阀阀；8,10-压压力力油油管管；9-手手动动换换向向阀阀；11,16-换换向向手手柄柄；13-节节流流阀阀；15-换换向向阀阀；17-活活塞塞；18-液液压压缸缸；19-工作台工作台液压缸液压缸由由液液压压泵泵输输入入的的压压力力油油通通过过手手动动换换向向阀阀11，节节流流阀阀13、换换向向阀阀15进进入

24、入液液压压缸缸18的的左左腔腔，推推动动活活塞塞17和和工工作作台台19向向右右移移动动，液液压压缸缸18右右腔腔的的油液经换向阀油液经换向阀15排回油箱。排回油箱。节流阀节流阀换向阀换向阀27第27页，本讲稿共64页磨床工作台液压系统磨床工作台液压系统 液压缸液压缸 当当手手动动换换向向阀阀15换换向向后后，液液压压油油进进入入液液压压缸缸18的的右右腔腔，推推动动活活塞塞17和工作台和工作台19向左移动向左移动。磨床工作台磨床工作台换向阀换向阀 当当节节流流阀阀开开大大时时，进进入入液液压压缸缸18的的油油液液增增多多，工工作作台台的的移移动动速速度度增增大大；当当节节流流阀阀关关小小时时

25、，工工作作台的移动速度减小。台的移动速度减小。节流阀节流阀28第28页，本讲稿共64页磨床工作台液压系统磨床工作台液压系统 磨床工作台磨床工作台换向阀换向阀 如如果果将将手手动动换换向向阀阀9 9转转换换成成如如图图1 11 1（C C）所所示示的的状状态态，液液压压泵泵输输出出的的油油液液经经手手动动换换向向阀阀9 9流流回回油油箱箱，这这时时工工作作台台停停止止运运动动，液液压系统处于卸荷状态。压系统处于卸荷状态。29第29页，本讲稿共64页磨床工作台液压系统磨床工作台液压系统 磨床工作台磨床工作台溢流阀溢流阀 液液压压系系统统中中工工作作的的零零部部件件都都有有一一定定的的承承载载范范围

26、围，当当系系统统的的工工作作压压力力超超过过这这个个承承载载范范围围时时，就就可可能能会会出出现现安安全全事事故故，如如管管道道爆爆裂裂、电电机机过热奈至烧毁等。过热奈至烧毁等。液液压压系系统统一一般般采采用用设设置置安安全全阀阀的的方方法法，来来限限制制系系统统的的最最大大工工作作压压力力，保保护护人生设备的安全。人生设备的安全。30第30页，本讲稿共64页磨床工作台液压系统磨床工作台液压系统 磨床工作台磨床工作台溢流阀溢流阀 除除了了前前面面讨讨论论的的各各个个环环节节外外，液液压压系系统统要要能能正正常常工工作作，还还必必须须有有储储存存油油的的容容器器油油箱箱，有有连连接接各各元元器器

27、件件的的管管道道，还还得得有有过过滤滤系系统统的的油油液液，防防止止杂杂质质进进入入泵泵和和液液压压系系统统的的过过滤滤器器，另另外外还还有有蓄能器，压力表蓄能器，压力表等。等。31第31页，本讲稿共64页1.2.2液压传动系统的组成液压传动系统的组成 从从千千斤斤顶顶和和磨磨床床的的液液压压系系统统组组成成和和工工作作原原理理可可以以看出，液压系统一般有以下几个部分组成：看出，液压系统一般有以下几个部分组成：动力元件动力元件传动介质传动介质控制元件控制元件辅助元件辅助元件执行元件执行元件32第32页，本讲稿共64页1.2.2液压传动系统的组成液压传动系统的组成 从从图图1.1可可以以看看出出

28、，液液压压传传动动是是以以液液体体作作为为工工作作介介质质来来进进行行工工作作的，一个完整的液压传动系统由以下几部分组成：的，一个完整的液压传动系统由以下几部分组成：（l）液液压压泵泵（动动力力元元件件）：是是将将原原动动机机所所输输出出的的机机械械能能转转换换成成液液体体压压力力能能的的元元件件，其其作作用用是是向向液液压压系系统统提提供供压压力力油油，液液压压泵泵是液压系统的心脏。是液压系统的心脏。（2）执执行行元元件件：把把液液体体压压力力能能转转换换成成机机械械能能以以驱驱动动工工作作机机构构的的元件，执行元件包括液压缸和液压马达。元件，执行元件包括液压缸和液压马达。（3）控控制制元元

29、件件：包包括括压压力力、方方向向、流流量量控控制制阀阀，是是对对系系统统中中油油液液压压力、流量、方向进行控制和调节的元件。如换向阀力、流量、方向进行控制和调节的元件。如换向阀15即属控制元件。即属控制元件。（4）辅辅助助元元件件：上上述述三三个个组组成成部部分分以以外外的的其其它它元元件件，如如：管管道道、管接头、油箱、滤油器等为辅助元件。管接头、油箱、滤油器等为辅助元件。33第33页，本讲稿共64页1.2.3液压系统的图形符号液压系统的图形符号 图图11（a）所所示示的的液液压压系系统统图图是是一一种种半半结结构构式式的的工工作作原原理理图图。它它直直观观性性强强，容容易易理理解解，但但难

30、难于于绘制。绘制。在在实实际际工工作作中中，除除少少数数特特殊殊情情况况外外，一一般般都都采采用用液液压压与与气气动动图图形形符符号号（参参看看附附录录）来来绘绘制制，如如图图12所示。所示。34第34页，本讲稿共64页图图1.1磨床工作台液压传动系统磨床工作台液压传动系统工作原理工作原理图图1.2用图形符号表示的磨床工作台液压系统图用图形符号表示的磨床工作台液压系统图l-油箱；油箱；2-过滤器；过滤器；3-液压泵；液压泵；4-溢流阀；溢流阀；5-手动换向阀；手动换向阀；6-节流阀；节流阀；7-换向间；换向间；8-活塞；活塞；9-液压缸液压缸液压缸液压缸液压缸液压缸换向阀换向阀换向阀换向阀节流

31、阀节流阀节流阀节流阀液压泵液压泵液压泵液压泵溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀油箱油箱油箱油箱35第35页，本讲稿共64页 图图形形符符号号表表示示元元件件的的功功能能，而而不不表表示示元元件件的的具具体体结结构构和和参参数数；反反映映各各元元件件在在油油路路连连接接上上的的相相互互关关系系，不不反反映映其其空空间间安安装装位位置置；只只反反映映静静止止位位置置或或初初始始位位置置的的工工作作状状态态，不不反反映映其过渡过程。其过渡过程。液压缸液压缸液压泵液压泵节流阀节流阀换向阀换向阀油箱油箱溢流阀溢流阀36第36页，本讲稿共64页1.3液压传动的优缺点液压传动的优缺点 1.3.1液压传动系统的主要优点

32、液压传动系统的主要优点 液压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点：液压传动与机械传动、电气传动相比有以下主要优点：（1）在在同同等等功功率率情情况况下下，液液压压执执行行元元件件体体积积小小、结结构构紧紧凑凑。（例例如如，相同功率的液压马达的体积为电动机体积的相同功率的液压马达的体积为电动机体积的12%13%）；）；（2）由由于于液液压压元元件件使使用用油油管管连连接接，所所以以液液压压传传动动的的各各种种元元件件，可根据需要方便、灵活地来布置；可根据需要方便、灵活地来布置；（3）液液压压装装置置工工作作比比较较平平稳稳，由由于于重重量量轻轻，惯惯性性小小，反反应应快快，液压装置易于实现

33、快速启动、制动和频繁的换向；液压装置易于实现快速启动、制动和频繁的换向；（4）操操纵纵控控制制方方便便，可可实实现现大大范范围围的的无无级级调调速速（调调速速范范围围达达2000：1），它还可以在运行的过程中进行调速；），它还可以在运行的过程中进行调速；指电机能提供的最大转速与最小转速之比。指电机能提供的最大转速与最小转速之比。37第37页，本讲稿共64页1.3.1液压传动系统的主要优点液压传动系统的主要优点（5）一一般般采采用用矿矿物物油油为为工工作作介介质质，相相对对运运动动面面可可自自行行润润滑滑，使用寿命长；使用寿命长；（6）容易实现直线运动；）容易实现直线运动；（7）既既易易实实现现

34、机机器器的的自自动动化化，又又易易于于实实现现过过载载保保护护，当当采采用用电电液液联联合合控控制制甚甚至至计计算算机机控控制制后后，可可实实现现大大负负载载、高高精精度度、远远程程自自动动控制。控制。（8）液液压压元元件件实实现现了了标标准准化化、系系列列化化、通通用用化化，便便于于设设计计、制制造造和使用。和使用。38第38页，本讲稿共64页1.3.2液压传动系统的主要缺点液压传动系统的主要缺点（1）液液压压传传动动不不能能保保证证严严格格的的传传动动比比，这这是是由由于于液液压压油油的的可可压压缩性和泄漏造成的。缩性和泄漏造成的。（2）工工作作性性能能易易受受温温度度变变化化的的影影响响

35、，因因此此不不宜宜在在很很高高或或很很低的温度条件下工作。低的温度条件下工作。（3）由由于于流流体体流流动动的的阻阻力力损损失失和和泄泄漏漏较较大大，所所以以效效率率较较低低。如如果果处处理理不不当当，泄泄漏漏不不仅仅污污染染场场地地，而而且且还还可可能能引引起起火火灾灾和和爆爆炸事故。炸事故。（4）为为了了减减少少泄泄漏漏，液液压压元元件件在在制制造造精精度度上上要要求求较较高高，因因此此它它的的造价高，且对油液的污染比较敏感。造价高，且对油液的污染比较敏感。39第39页，本讲稿共64页1.4.1 1.4.1 液压介质的种类液压介质的种类 液液压压传传动动介介质质按按照照GB/T7631.2

36、-87（等等效效采采用用ISO6743/4）进进行行分分类类，主要有主要有石油基液压油石油基液压油和和难燃液压液难燃液压液两大类。两大类。1.4.1.1 1.4.1.1 石油基液压油石油基液压油（1）L-HL液压油（又名普通液压油）：液压油（又名普通液压油）：采采用用精精制制矿矿物物油油作作基基础础油油，加加入入抗抗氧氧、抗抗腐腐、抗抗泡泡、防防锈锈等等添添加加剂剂调调合合而而成成，是是当当前前我我国国供供需需量量最最大大的的主主品品种种，用用于于一一般般液液压压系系统统，但只适于但只适于0以上的工作环境。以上的工作环境。其其牌牌号号有有：HL32、HL46、HL68。在在其其代代号号L-HL

37、中中，L代代表表润润滑滑剂剂类类，H代代表表液液压压油油，L代代表表防防锈锈、抗抗氧氧化化型型，最最后后的数字代表运动粘度。的数字代表运动粘度。1.4液压传动的工作介质液压传动的工作介质 40第40页，本讲稿共64页（2）L-HM液压油（抗磨液压油，液压油（抗磨液压油，M代表抗磨型）：代表抗磨型）：其其基基础础油油与与普普通通液液压压油油同同，加加有有极极压压抗抗磨磨剂剂，以以减减少少液液压压件件的的磨损。适用于磨损。适用于-15以上的高压、高速工程机械和车辆液压系统。以上的高压、高速工程机械和车辆液压系统。其其牌牌号号有有：HM32、HM46、HM68、HMI00、HM150（3）L-HG液

38、压油（又名液压一导轨油）：液压油（又名液压一导轨油）：除除普普通通液液压压油油所所具具有有的的全全部部添添加加剂剂外外，还还加加有有油油性性剂剂，用用于于导导轨润滑时有良好的防爬性能。轨润滑时有良好的防爬性能。适用于机床液压和导轨润滑合用的系统。适用于机床液压和导轨润滑合用的系统。41第41页，本讲稿共64页（4）L-HV液液压压油油（又又名名低低温温液液压压油油、稠稠化化液液压压油油、高高粘度指数液压油）：粘度指数液压油）：用用深深度度脱脱蜡蜡的的精精制制矿矿物物油油，加加抗抗氧氧、抗抗腐腐、抗抗磨磨、抗抗泡泡、防防锈锈、降凝和增粘等添加剂调合而成。降凝和增粘等添加剂调合而成。其其粘粘温温特

39、特性性好好，有有较较好好的的润润滑滑性性，以以保保证证不不发发生生低低速速爬爬行行和和低低速不稳定现象。速不稳定现象。适用于低温地区的户外高压系统及数控精密机床液压系统。适用于低温地区的户外高压系统及数控精密机床液压系统。（5）其其它它专专用用液液压压油油：如如航航空空液液压压油油（红红油油）、炮炮用用液液压压油、舰用液压油等。油、舰用液压油等。42第42页，本讲稿共64页1.4.1.2 1.4.1.2 难燃液压液难燃液压液 难燃液压液分为难燃液压液分为合成型合成型、油水乳化型油水乳化型和和高水基型高水基型三大类。三大类。（1）合成型抗燃工作液）合成型抗燃工作液 水一乙二醇液（水一乙二醇液（L

40、-HFC液压液）：液压液）：这这种种液液体体含含有有3555的的水水，其其余余为为乙乙二二醇醇及及各各种种添添加加剂（增稠剂、抗磨剂、抗腐蚀剂等）。剂（增稠剂、抗磨剂、抗腐蚀剂等）。其其优优点点是是凝凝点点低低（50），有有一一定定的的粘粘性性，而而且且粘粘度度指指数数高高，抗燃。适用于要求防火的液压系统。抗燃。适用于要求防火的液压系统。其其缺缺点点是是价价格格高高，润润滑滑性性差差，只只能能用用于于中中等等压压力力（20Mpa以下）。这种液体密度大，所以吸入困难。以下）。这种液体密度大，所以吸入困难。43第43页，本讲稿共64页水水一一乙乙二二醇醇液液能能使使许许多多普普通通油油漆漆和和涂涂

41、料料软软化化或或脱脱离离，可可换换用用环氧树脂或乙烯基涂料。环氧树脂或乙烯基涂料。磷酸酯液（磷酸酯液（L-HFDR液压液）液压液）这这种种液液体体的的优优点点是是，使使用用的的温温度度范范围围宽宽（-54135），抗抗燃燃性性好好，抗抗氧氧化化安安定定性性和和润润滑滑性性都都很很好好。允允许许使使用现有元件在高压下工作。用现有元件在高压下工作。其其缺缺点点是是价价格格昂昂贵贵（为为液液压压油油的的58倍倍）；有有毒毒性性；与与多多种种密密封封材材料料（如如丁丁氰氰橡橡胶胶）的的相相容容性性很很差差，而而与与丁丁基基胶胶、乙乙丙丙胶胶、氟氟橡橡胶胶、硅橡胶、聚四氟乙烯等均可相容。硅橡胶、聚四氟乙

42、烯等均可相容。44第44页，本讲稿共64页 （2）油水乳化型抗燃工作液（）油水乳化型抗燃工作液（L-HFB、L-HFAE液压液）液压液）油油水水乳乳化化液液是是指指互互不不相相溶溶的的油油和和水水，使使其其中中的的一一种种液液体体以以极极小小的的液液滴滴均均匀匀地地分分散散在在另另一一种种液液体体中中所所形形成成的的抗抗燃燃液液体体。分分水水包包油油乳乳化液化液和和油包水乳化液油包水乳化液两大类。两大类。（3）高水基型抗燃工作液（）高水基型抗燃工作液（L-HFAS液压液）液压液）这这种种工工作作液液不不是是油油水水乳乳化化液液。其其主主体体为为水水，占占95，其其余余5为为各各种种添添加加剂剂

43、（抗抗磨磨剂剂、防防锈锈剂剂、抗抗腐腐剂剂、乳乳化化剂剂、抗抗泡泡剂剂、极极压压剂剂、增增粘粘剂剂等等）。其其优优点点是是成成本本低低，抗抗燃燃性性好好，不不污污染染环环境境。其其缺点是粘度低，润滑性差。缺点是粘度低，润滑性差。45第45页，本讲稿共64页1.4.2液压油的主要物理性质液压油的主要物理性质密度 单位体积的流体的质量称为密度单位体积的流体的质量称为密度，以以表示表示。即 =m/V 式中 m流体的质量(kg)V质量为m的流体所占有的体积(m3)流流体体的的密密度度随随着着温温度度和和压压力力的的变变化化也也会会发发生生变变化化，但但变化量一般很小，通常忽略。一般变化量一般很小，通常

44、忽略。一般液压油的密度为液压油的密度为900kg/m3。46第46页，本讲稿共64页可压缩性可压缩性流体受压力作用而发生体积减小的性质称为流体的可流体受压力作用而发生体积减小的性质称为流体的可压缩性压缩性。体积为体积为V的流体，当压力增大的流体，当压力增大p时，体积减小时，体积减小V，则流体在单位压力变化下的体积相对变化量为，则流体在单位压力变化下的体积相对变化量为 （1）式中 k流体的体积压缩系数(Pa-1)V流体的体积(m3)V流体体积的变化量(m3)p流体压强的变化量(Pa)由于压强增大时流体的体积缩小，由于压强增大时流体的体积缩小，为保证为保证k为正值，为正值，上式右边加一负号。并且从

45、（上式右边加一负号。并且从（1）式可以看出，当压强变）式可以看出，当压强变化相同时，体积变化率越大，化相同时，体积变化率越大，k也就越大，即流体越容也就越大，即流体越容易被压缩，而易被压缩，而k小的流体不易被压缩。小的流体不易被压缩。因此，因此，k值标志值标志着可压缩性的大小。着可压缩性的大小。47第47页，本讲稿共64页流体的体积弹性模量：流体压缩系数流体的体积弹性模量：流体压缩系数k的倒数的倒数，以以K表示表示。K物理意义：流体产生单位体积相对变化量时所需要的压力增量。也表示流体抵抗压缩能力的大小。一般矿物油型液压油的一般矿物油型液压油的K=（1.42）103MPa；工程计算中取工程计算中

46、取K0.7103MPa。由于。由于K的数值大，的数值大，即即k很小，很小，故对于一般的液压系统，可认为液体是不故对于一般的液压系统，可认为液体是不可压缩的，液体的密度可压缩的，液体的密度是常量。是常量。可压缩流体与不可压缩流体可压缩流体与不可压缩流体不可压缩流体：不可压缩流体：k0的流体称为不可压缩流体。的流体称为不可压缩流体。随随T T 和和p变化量很小，变化量很小，可视为常量。可视为常量。可压缩流体：可压缩流体：k0的流体称为可压缩流体。的流体称为可压缩流体。随随T T 和和p变化量很大，变化量很大，不可视为常量，即不可视为常量，即是变量是变量48第48页，本讲稿共64页粘性粘性、粘性的定

47、义及牛顿内摩擦定律粘性的定义及牛顿内摩擦定律粘性：粘性：流体流动时，在流体内部产生阻碍分子相流体流动时，在流体内部产生阻碍分子相对运动的内摩擦力的性质叫流体的粘性。对运动的内摩擦力的性质叫流体的粘性。粘性产生机理：粘性产生机理：一是流体分子之间的吸引力一是流体分子之间的吸引力产生阻力；二是流体分子作不规则的热运动的产生阻力；二是流体分子作不规则的热运动的动量交换产生阻力。动量交换产生阻力。牛顿内摩擦定律：牛顿内摩擦定律：液体液体：随随p变化很小，一般当变化很小，一般当Const,可视为不可可视为不可压缩流体。压缩流体。气体气体：比液体有较大的压缩性，属可压缩，但当：比液体有较大的压缩性，属可压

48、缩，但当p或或t的变的变化率很小时，气体通常可看成化率很小时，气体通常可看成Const49第49页，本讲稿共64页实验内容：实验内容：设在两平行平板之设在两平行平板之间充满液体，当上平间充满液体，当上平板以速度板以速度 0相对于静相对于静止的下平板止的下平板向右运动向右运动时，与两板相接触的时，与两板相接触的流体由于附着力的作流体由于附着力的作用必粘附于两平板上，用必粘附于两平板上，具具有与平板相同的运动速度。有与平板相同的运动速度。因此与上平板相接触的一层流体因此与上平板相接触的一层流体将以速度将以速度 0随上平板一起向右运动，而紧贴下平板的一层流体将随上平板一起向右运动，而紧贴下平板的一层

49、流体将和下平板一样静止不动。介于两板之间的各层流体将以自上而下和下平板一样静止不动。介于两板之间的各层流体将以自上而下逐层递减的速度向右运动。逐层递减的速度向右运动。流动较快的流体层带动较慢的流体层，流动较快的流体层带动较慢的流体层，同时流动较慢的流体层又阻滞流动较快的流体层，从而在流体层之同时流动较慢的流体层又阻滞流动较快的流体层，从而在流体层之间产生内摩擦力。间产生内摩擦力。50第50页，本讲稿共64页实验结果：实验结果：流体运动产生的内摩擦力与沿接触面法线流体运动产生的内摩擦力与沿接触面法线方向的速度变化（即速度梯度）成正比，与接方向的速度变化（即速度梯度）成正比，与接触面的面积成正比，

50、与流体的物理性质有关，触面的面积成正比，与流体的物理性质有关，而与接触面上的压强无关。而与接触面上的压强无关。把这个结论称为牛顿把这个结论称为牛顿内摩擦定律。内摩擦定律。式中 F流体层接触面上的内摩擦力（N）A流体层之间的接触面积(m2)d/dn速度梯度(1/s)表示流体物理性质的一个比例常数(Pa s)，称为动力粘度。称为动力粘度。51第51页，本讲稿共64页粘性的表示方法及其单位粘性的表示方法及其单位流体粘性的大小用粘度来表示，常用的粘度可有三种：流体粘性的大小用粘度来表示，常用的粘度可有三种：1、动力粘度、动力粘度（又称绝对粘度）：（又称绝对粘度）：表示液体在单位速度梯度下流动或有流动趋