液壓氣動(dòng)技術(shù)基礎(chǔ)第一篇液壓傳動(dòng)2010年8月30日（一）

本節(jié)內(nèi)容第一章液壓傳動(dòng)概論1.1液壓傳動(dòng)概論和原理1.2液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用1.3液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展簡史及其趨勢(shì)（重點(diǎn)內(nèi)容）（了解內(nèi)容）（了解內(nèi)容）一部完整的機(jī)器主要由三部分組成：控制調(diào)節(jié)裝置1.1液壓傳動(dòng)概論和原理傳動(dòng)裝置的作用：把動(dòng)力裝置（電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等）的輸出功率傳送給工作裝置。

1.1液壓傳動(dòng)概論和原理傳動(dòng)的分類：1、機(jī)械傳動(dòng)（齒輪、軸、曲軸等）；2、電力傳動(dòng)（感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、直線電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)等）；3、液體傳動(dòng)；4、氣體傳動(dòng)；5、復(fù)合傳動(dòng)。1.1液壓傳動(dòng)概論和原理液體傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞、轉(zhuǎn)換和控制的一種傳動(dòng)形式。在液體傳動(dòng)中，按其工作原理不同可分為液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)：是利用液體的壓力能傳遞力和對(duì)外做功的傳動(dòng)方式。液力傳動(dòng)：主要是利用液體的動(dòng)力能來傳遞、轉(zhuǎn)換和控制力的一種傳動(dòng)方式。本書主要研究以液體為工作介質(zhì)的液壓傳動(dòng)和控制。1.1液壓傳動(dòng)概論和原理一、液壓傳動(dòng)的工作原理液壓千斤頂常用于頂升重物,如頂起汽車以便拆換輪胎。液壓千斤頂1.1液壓傳動(dòng)概論和原理一、液壓傳動(dòng)的工作原理

1、液壓傳動(dòng)的工作原理：以油液作為工作介質(zhì)，依靠密封容積的變化來傳遞運(yùn)動(dòng)，依靠油液內(nèi)部的壓力來傳遞動(dòng)力。其他說法：1）液壓傳動(dòng)是利用液體的壓力能來傳遞動(dòng)力的一種傳動(dòng)形式。2）液壓傳動(dòng)是以流體作為工作介質(zhì)對(duì)能量進(jìn)行傳遞和轉(zhuǎn)換的一種傳動(dòng)形式。1.1液壓傳動(dòng)概論和原理一、液壓傳動(dòng)的工作原理

2、液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)：（1）通過具有一定壓力的液體來傳動(dòng)；（2）傳動(dòng)過程中須經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換；（3）傳動(dòng)必須在密封容積內(nèi)進(jìn)行，而且容積要進(jìn)行變化。

1.1液壓傳動(dòng)概論和原理一、液壓傳動(dòng)的工作原理

3、液壓傳動(dòng)的本質(zhì)：

液壓傳動(dòng)裝置是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它先將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，后將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。機(jī)械能液壓能機(jī)械能1.1液壓傳動(dòng)概論和原理二、液壓傳動(dòng)的組成

1、動(dòng)力裝置（液壓泵）——將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能的裝置。2、執(zhí)行裝置（液壓缸或液壓馬達(dá)）——將流體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的元件。3、控制調(diào)節(jié)裝置（控制閥）——控制液體壓力、流量和方向。4、輔助裝置（油箱、管路等）——保證系統(tǒng)正常工作除上述三種元件外的裝置。5、工作介質(zhì)（液壓油）——傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。1.1液壓傳動(dòng)概論和原理三、液壓傳動(dòng)的圖形符號(hào)

磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理圖1.1液壓傳動(dòng)概論和原理三、液壓傳動(dòng)的圖形符號(hào)

我國制定的液壓系統(tǒng)圖形符號(hào)（GB/T786.1—2001）在國標(biāo)中，幾條需要知道的基本規(guī)定：1、符號(hào)只表示元件的職能，連接系統(tǒng)的通路，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)，也不表示元件在機(jī)器中的實(shí)際安裝位置；2、元件符號(hào)內(nèi)的油液流動(dòng)方向用箭頭表示，線段兩端都有箭頭的，表示流動(dòng)方向可逆；3、符號(hào)均以元件的靜止位置或中間零位置表示，當(dāng)系統(tǒng)的動(dòng)作另有說明時(shí)，可作例外。一、液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：(1)體積小，輸出力大;(2)不會(huì)有過負(fù)載的危險(xiǎn);(3)輸出力調(diào)整容易;(4)速度調(diào)整容易;(5)易于自動(dòng)化。缺點(diǎn)：(1)不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比;(2)性能易受溫度變化影響;(3)較多能力損失;(4)造價(jià)較高?？傮w來看，優(yōu)點(diǎn)大于缺點(diǎn)，且隨著液壓技術(shù)的不斷更新和發(fā)展，很多缺點(diǎn)都已經(jīng)被改善，所以液壓技術(shù)還是可以得到廣泛應(yīng)用的。1.2液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用1.2液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)及其應(yīng)用二、液壓傳動(dòng)的應(yīng)用表1液壓傳動(dòng)在各類機(jī)型行業(yè)中的應(yīng)用

行業(yè)名稱應(yīng)用實(shí)例工程機(jī)械起重機(jī)、液壓挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、消防車、壓路機(jī)等機(jī)床工業(yè)磨床、銑床、刨床、組合機(jī)床、數(shù)控機(jī)床等土木水利工程防洪閘門及堤壩裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)等；發(fā)電廠渦輪機(jī)調(diào)速裝置、核發(fā)電廠等鋼鐵工業(yè)冶金機(jī)械、提升裝置、軋輥調(diào)整裝置等汽車裝備汽車助力轉(zhuǎn)向、液壓ABS、液力自動(dòng)變速等機(jī)電一體機(jī)械手、注塑機(jī)、各種大型游戲機(jī)等冶金機(jī)械電爐爐頂及電極升降機(jī)、軋鋼機(jī)、壓力機(jī)等船舶機(jī)械甲板起重機(jī)械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等軍工機(jī)械火炮操縱裝置、飛行器仿真、飛機(jī)起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等1.3液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展簡史及其趨勢(shì)一、液壓傳動(dòng)的發(fā)展簡史

液壓傳動(dòng)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段：液壓傳動(dòng)從17世紀(jì)帕斯卡提出靜壓傳遞原理、1795年世界上第一臺(tái)水壓機(jī)誕生，已有200多年的歷史，但由于沒有成熟的液壓傳動(dòng)技術(shù)和液壓元件，且工藝制造水平低下，發(fā)展緩慢，幾乎停滯。1.3液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展簡史及其趨勢(shì)一、液壓傳動(dòng)的發(fā)展簡史

第二階段：上世紀(jì)30年代，由于工藝制造水平提高，開始生產(chǎn)液壓元件，并首先應(yīng)用于機(jī)床。第三階段：上世紀(jì)50、60、70年代，工藝水平有了很大提高，液壓與氣動(dòng)技術(shù)也迅速發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域：從藍(lán)天到水下；從軍用到民用；從重工業(yè)到輕工業(yè)，到處都有流體傳動(dòng)與控制技術(shù)。1.3液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展簡史及其趨勢(shì)一、液壓傳動(dòng)的發(fā)展簡史

我國液壓傳動(dòng)的發(fā)展：我國液壓與氣動(dòng)技術(shù)從上世紀(jì)60年代開始發(fā)展較快，新產(chǎn)品研制開發(fā)和先進(jìn)國家不差上下，但其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于同期發(fā)展的日本，主要由于工藝制造水平跟不上去，制造比較困難，材料性能不能滿足設(shè)計(jì)需要，影響了我國流體傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。希望同學(xué)們能用自己所學(xué)為我國的流體傳動(dòng)技術(shù)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。1.3液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展簡史及其趨勢(shì)二、液壓傳動(dòng)的發(fā)展動(dòng)向

目前，流體傳動(dòng)技術(shù)正在向著高壓、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪聲、低能耗、經(jīng)久耐用、高度集成化方向發(fā)展，向著用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)電一體化方向發(fā)展。1.3液壓傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展簡史及其趨勢(shì)二、液壓傳動(dòng)的發(fā)展動(dòng)向

1、節(jié)約能源，發(fā)展低能耗元件，提高元件效率；2、發(fā)展新型液壓介質(zhì)和相應(yīng)元件；3、注意環(huán)境保護(hù)，降低液壓元件噪聲；4、重視液壓油的污染控制；5、進(jìn)一步發(fā)展電氣—液壓控制，提高控制性能和操作性能；6、重視發(fā)展密封技術(shù)，防止漏油；7、其他方面。

課后小結(jié)1、液壓傳動(dòng)的工作原理重點(diǎn)：液壓傳動(dòng)的本質(zhì)2、液體傳動(dòng)的組成重點(diǎn)：五個(gè)部分的名稱、作用、代表元件。3、液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)了解：優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

思考題1、什么是液壓傳動(dòng)？液壓系統(tǒng)中的能量轉(zhuǎn)換與傳遞過程如何？答：（1）液壓傳動(dòng)是利用液體的壓力能傳遞力和對(duì)外做功的傳動(dòng)方式。（2）液壓傳動(dòng)裝置是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它先將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能，后將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。

思考題2、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由哪幾個(gè)基本部分組成？他們的基本功能是什么？答：(1)動(dòng)力裝置:將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體壓力能的裝置。(2)執(zhí)行裝置:將流體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的元件。(3)控制調(diào)節(jié)裝置:控制液體壓力了、流量和方向。（4）輔助裝置：保證系統(tǒng)正常工作除上述三種元件外的裝置，通過這些元件把系統(tǒng)聯(lián)結(jié)起來，以實(shí)現(xiàn)各種循環(huán)。（5）工作介質(zhì)：傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力。

思考題3、液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)是什么？答:（1）優(yōu)點(diǎn)：a.體積小，輸出力大;b.不會(huì)有過負(fù)載的危險(xiǎn);c.輸出力調(diào)整容易;d.速度調(diào)整容易;e.易于自動(dòng)化。

（2）缺點(diǎn)：

a.不能保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比;b.性能易受溫度變化影響;c.較多能力損失;d.造價(jià)較高。

本節(jié)內(nèi)容第二章液壓流體力學(xué)的特點(diǎn)2.1液壓油2.2流體靜力學(xué)2.3流體動(dòng)力學(xué)2.4管路中液體的壓力損失2.5液體流經(jīng)孔口及縫隙的流量—壓力特性2.6液壓沖擊及氣穴現(xiàn)象（重點(diǎn)內(nèi)容）（重點(diǎn)內(nèi)容）（重點(diǎn)內(nèi)容）（了解內(nèi)容）（了解內(nèi)容）（自學(xué)內(nèi)容）

2.1液壓油一、液壓油的作用1、傳遞能量或信息：將泵的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能并傳至各處。2、潤滑：液壓元件內(nèi)各移動(dòng)部位，都可以受到液壓油充分潤滑，從而減低元件磨耗。3、密封：油本身的粘性對(duì)細(xì)小的間隙有密封的作用。4、冷卻：系統(tǒng)損失的能量會(huì)變成熱，被油帶出。

2.1液壓油二、液壓油的物理性質(zhì)1、密度（ρ）

◎液壓油的密度隨壓力的增加而加大；◎液壓油的密度隨溫度的升高而減??；

一般情況下變化都很小，可將其近似地視為常數(shù)。

我國采用油溫為20℃時(shí)的液壓油密度為液壓油的標(biāo)準(zhǔn)密度，以ρ20表示。工程機(jī)械常用液壓油密度為880kg/m3。

2.1液壓油2、可壓縮性定義：液體受壓力作用而體積縮小的性質(zhì)。體積壓縮系數(shù)(k）：液體在單位壓力變化下的體積相對(duì)變化量?！后w壓力變化量；——增壓前液體的體積；——壓力變化時(shí)液體體積的變化量。

2.1液壓油2、可壓縮性體積彈性模數(shù)（K）：表示產(chǎn)生單位體積相對(duì)變化量所需的壓力增量。在實(shí)際應(yīng)用中，常用K值說明液體抗壓縮能力的大?。骸騅值越大，液體抗壓縮能力越強(qiáng)；◎K值越小，液體抗壓縮能力越弱。

2.1液壓油3、熱膨脹性定義：液體因溫度升高而體積增大的性質(zhì)。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的溫升不能超過允許值，所以在一般情況下，液壓油的熱膨脹性可以忽略不計(jì)。液體的熱膨脹性是非常微小的。

2.1液壓油4、粘性（1）粘性的意義定義：液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，由于液體分子間的內(nèi)聚力而產(chǎn)生的一種阻礙液體分子間進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦力?！ｎD液體內(nèi)摩擦定律

2.1液壓油（2）粘度粘度是衡量液體粘性的指標(biāo)。①動(dòng)力粘度（）：當(dāng)速度梯度等于1時(shí)，流動(dòng)液體液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力。②運(yùn)動(dòng)粘度（）：動(dòng)力粘度與液體密度之比。③相對(duì)粘度（）：又稱條件粘度。

2.1液壓油（3）粘度的其他性質(zhì)◎粘度與壓力的關(guān)系液體分子間的距離隨壓力增加而減小，內(nèi)聚力增大，其粘度也隨之增大。當(dāng)壓力不高且變化不大時(shí)，壓力對(duì)粘度的影響較小，一般可忽略不計(jì)。當(dāng)壓力較高（＞20MPa）或者壓力變化較大時(shí)，需要考慮這種影響?！蛘硿靥匦詼囟茸兓瘜?duì)液體粘度影響較大，液體的溫度升高其粘度下降。液體粘度隨溫度變化的性質(zhì)稱為粘溫特性。

2.1液壓油5、液壓油的其他性質(zhì)（1）閃點(diǎn)定義：是油液由加熱到蒸發(fā)的油氣與空氣混合后，接觸明火能發(fā)生閃光時(shí)油液的最低溫度。

閃點(diǎn)是油液防火性能的重要指標(biāo)?！蜷W點(diǎn)高，油液在高溫下的安全性好。◎閃點(diǎn)低，不適宜在高溫下使用。

2.1液壓油5、液壓油的其他性質(zhì)（2）凝點(diǎn)定義：是油液在試驗(yàn)條件下，冷卻到失去流動(dòng)性時(shí)的最高溫度。

液壓油的低溫流動(dòng)性與凝點(diǎn)有關(guān)。一般認(rèn)為，在凝點(diǎn)以上10℃時(shí)，液壓油的流動(dòng)性是較好的。

2.1液壓油（3）化學(xué)穩(wěn)定性定義：是油液抵抗與含氧物質(zhì)特別是與空氣起化學(xué)反應(yīng)的能力。★油液與空氣或其他氧化劑接觸會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)生成酸性物質(zhì)，使油質(zhì)變壞?！镉鸵哼€可能與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)：①油液溶解于橡膠密封圈中的某夜增塑劑使橡膠膨脹失去彈性，使密封失效；②與油漆作用產(chǎn)生懸浮物堵塞液壓元件小孔，影響系統(tǒng)正常工作；③如果油與混入的水起反應(yīng)，則可能生成油水浮濁液，使油的潤滑性能較低，并加速金屬表面生銹和其他腐蝕過程。

2.1液壓油5、液壓油的其他性質(zhì)（4）熱穩(wěn)定性定義：是油液在高溫時(shí)抵抗化學(xué)反應(yīng)的能力。

溫度升高時(shí)，油液的化學(xué)反應(yīng)將加快油分子裂化，并且可能產(chǎn)生瀝青、焦油等樹脂狀物質(zhì)。這些雜質(zhì)黏附在油路各處，堵塞液壓元件小孔并卡住閥芯，影響系統(tǒng)正常工作。

2.1液壓油5、液壓油的其他性質(zhì)（5）酸值定義：是中和1g液壓油中的全部酸性物質(zhì)所需氫氧化鉀的毫克數(shù)。

酸值是控制液壓油使用性能的重要指標(biāo)之一。酸值大的油液容易造成機(jī)件腐蝕，并加快油液變質(zhì)，增加機(jī)械磨損。根據(jù)設(shè)備的使用條件，規(guī)定了可用的最高酸值。

2.1液壓油5、液壓油的其他性質(zhì)（6）腐蝕定義：是液壓油在規(guī)定條件下對(duì)規(guī)定金屬試片的腐蝕作用。

對(duì)所選液壓油要求腐蝕試驗(yàn)合格。

2.1液壓油三、對(duì)液壓油的要求及選用1、對(duì)液壓油的要求（1）

適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼硿匦?；?）有良好的化學(xué)穩(wěn)定性（氧化安定性，熱安定性及不易氧化、變質(zhì)）；（3）良好的潤滑性，以減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)間的磨損；（4）良好的抗泡沫性（起泡少，消泡快）；（5）體積膨脹系數(shù)低，閃點(diǎn)及燃點(diǎn)高；（6）成分純凈，不含腐蝕性物質(zhì)，具有足夠的清潔度；（7）對(duì)人體無害，對(duì)環(huán)境污染小，價(jià)格便宜。

2.1液壓油2、液壓油的選用

液壓油有很多品種，可根據(jù)不同的使用場(chǎng)合選用合適的品種，在品種確定的情況下，最主要考慮的是油液的粘度，其選擇考慮的因素如下。（1）液壓系統(tǒng)的工作壓力：工作壓力較高的系統(tǒng)宜選用粘度較高的液壓油，以減少泄露；反之便選用粘度較低的油。（2）運(yùn)動(dòng)速度：執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，為了減小液流的功率損失，宜選用粘度較低的液壓油。（3）工作環(huán)境溫度：溫度高時(shí)選用粘度較高的液壓油，減少容積損失。

思考題1、液壓油有哪些作用？答：1）傳遞能量或信息：將泵的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能并傳至各處。2）潤滑：液壓元件內(nèi)各移動(dòng)部位，都可以受到液壓油充分潤滑，從而減低元件磨耗。3）密封：油本身的粘性對(duì)細(xì)小的間隙有密封的作用。4）冷卻：系統(tǒng)損失的能量會(huì)變成熱，被油帶出。

思考題2、液壓油的密度與壓力和溫度之間的關(guān)系？答：1）液壓油的密度隨壓力的增加而加大。

2）液壓油的密度隨溫度的升高而減小。

思考題3、什么是體積壓縮系數(shù)和體積彈性模數(shù)？答：1）體積壓縮系數(shù)(k）：液體在單位壓力變化下的體積相對(duì)變化量。

2）體積彈性模數(shù)（K）：表示產(chǎn)生單位體積相對(duì)變化量所需的壓力增量。

3）在實(shí)際應(yīng)用中，常用K值說明液體抗壓縮能力的大?。骸騅值越大，液體抗壓縮能力越強(qiáng)；◎K值越小，液體抗壓縮能力越弱。

思考題4、什么是液壓油的