液壓傳動(dòng)黃朗寧前言

改革開放以來，我國液壓工業(yè)先后引進(jìn)技術(shù)近50項(xiàng)，為提高產(chǎn)品質(zhì)量和擴(kuò)大生產(chǎn)能力起到了重要作用。目前在我國液壓技術(shù)在各行各業(yè)蓬勃發(fā)展，已和美國、日本、德國、意大利以及臺(tái)灣地區(qū)的液壓公司建立了一些合資企業(yè)，生產(chǎn)大批各類現(xiàn)代元件和系統(tǒng)，使一些回路和系統(tǒng)各具特色，而且，近年來，我們的畢業(yè)生進(jìn)入道橋、工程、機(jī)械、企業(yè)各領(lǐng)域的愈來愈多，反饋的信息也很多，正因?yàn)槿绱?，借助液壓選修課給喜歡液壓技術(shù)的同學(xué)開設(shè)液壓傳動(dòng)及控制，目的是擴(kuò)大學(xué)生視野，拓寬探索思路.

液壓挖掘機(jī)裝載機(jī)鈕荷蘭拖拉機(jī)汽車起重機(jī)工程機(jī)械液壓缸驅(qū)動(dòng)馬達(dá)聯(lián)合收割機(jī)液壓主泵轉(zhuǎn)向及先導(dǎo)控制小松挖掘機(jī)主液壓泵液壓翻斗車鏟運(yùn)機(jī)數(shù)控機(jī)床液壓攤鋪機(jī)液壓輔件液壓平地機(jī)常見的液壓系統(tǒng)圖拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)符號圖懸掛裝置作用原理簡圖分配器剖開結(jié)構(gòu)圖分配器控制的四個(gè)工作位置提升、中立，壓降、浮動(dòng)四個(gè)位置的內(nèi)部油流走向分配器油流原理M160型拖拉機(jī)液壓系統(tǒng)液壓系統(tǒng)由以下油路組成CPQ－2型叉車CPQ－2型叉車液壓系統(tǒng)圖第一章概論本章介紹:1.液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況2.液壓傳動(dòng)的工作原理及組成部分3.液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)4.液壓傳動(dòng)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用引言一、傳動(dòng)（Transmission）概述1、傳動(dòng)：傳遞動(dòng)力——把動(dòng)力裝置的能量傳遞給工作裝置做功。所有機(jī)械一般都有原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和工作機(jī)三部分，原動(dòng)機(jī)一般為電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)或蒸汽機(jī)等，當(dāng)原動(dòng)機(jī)的動(dòng)力特性不能滿足工作機(jī)的要求時(shí)，就需要用傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間的合理匹配。

MM、ω

動(dòng)力裝置傳動(dòng)裝置工作裝置ωF、v例如汽車：其動(dòng)力裝置是發(fā)動(dòng)機(jī)（內(nèi)燃機(jī)），執(zhí)行裝置有汽車車輪，如何將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率轉(zhuǎn)化為驅(qū)動(dòng)車輪所需的動(dòng)力及車輪轉(zhuǎn)速？我們是通過傳動(dòng)軸、變速器、差速器、減速器等零部件來實(shí)現(xiàn)的。

2、傳動(dòng)裝置：用來實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)作用的一整套裝置稱為傳動(dòng)裝置。1)三個(gè)功能①傳遞：可傳遞能量②變換：如高速→低速，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)→直線運(yùn)動(dòng)③控制：如汽車變速箱可實(shí)現(xiàn)對車速的控制2)四種主要類型：①機(jī)械傳動(dòng)：通過機(jī)械零件直接進(jìn)行力和運(yùn)動(dòng)的傳遞。特點(diǎn)：傳動(dòng)準(zhǔn)確可靠，操作簡單，效率高，制造容易，維護(hù)簡單。但難以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，遠(yuǎn)距離操作困難，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。②電氣傳動(dòng)：通過電來進(jìn)行傳動(dòng)及控制。特點(diǎn)：能量傳遞方便，信號傳遞迅速，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；但運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性差（易受外界負(fù)載的影響），電機(jī)慣性大，換向慢，成本高。③氣壓傳動(dòng)：以壓縮空氣為傳動(dòng)介質(zhì)的一種傳動(dòng)方式。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，易于實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，可獲得高速運(yùn)動(dòng)（空氣粘性小→流速大）；但空氣易壓縮，無法獲得勻速穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)，且空氣不易密封，只適用于小功率傳動(dòng)。④液體傳動(dòng)：以液體作為工作介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)能量的傳輸。按工作原理的不同主要可分為液壓傳動(dòng)與液力傳動(dòng)兩種主要形式。液力傳動(dòng)：借助于液體的動(dòng)能來實(shí)現(xiàn)動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞。液壓傳動(dòng)：借助于處在密封系統(tǒng)中的液體的壓力能來傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)。第一節(jié)液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況一、什么是液體傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)和液力傳動(dòng)?1、液體傳動(dòng)：以液體為工作介質(zhì)傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動(dòng)方式稱為液體傳動(dòng)；2、液壓傳動(dòng)：利用液體壓力能傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)方式稱為液壓傳動(dòng)；3、液力傳動(dòng)：要利用液體動(dòng)能的傳動(dòng)方式稱為液力傳動(dòng)。二、液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況近代液壓傳動(dòng)在工業(yè)上的真正推廣應(yīng)用是在20世紀(jì)中葉。60年代后，液壓傳動(dòng)發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)，在國民經(jīng)濟(jì)的各方面都得到應(yīng)用，采用液壓傳動(dòng)的程度現(xiàn)在已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志。我國的液壓工業(yè)開始于20世紀(jì)50年代，液壓件生產(chǎn)已從低壓到高壓形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。

第二節(jié)液壓傳動(dòng)的工作原理及組成部分一、液壓傳動(dòng)的工作原理1、簡化模型在液壓傳動(dòng)中，人們利用沒有固定形狀但具有確定體積的液體來傳遞力的運(yùn)動(dòng)。下圖是一個(gè)經(jīng)過簡化的液壓傳動(dòng)模型。圖中有兩個(gè)直徑不同的液壓缸2和4，缸內(nèi)各有一個(gè)與內(nèi)壁緊密配合的活塞。如圖活塞5上有重物W則當(dāng)活塞1上施加的力F達(dá)到一定大小時(shí)，就能阻止重物W下降。密閉容器主動(dòng)柱塞從動(dòng)柱塞流體介質(zhì)負(fù)載

F2面積A2面積A1壓力p主動(dòng)力

F1

v1

v2q運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)密閉容器主動(dòng)柱塞從動(dòng)柱塞流體介質(zhì)負(fù)載

F2面積A2面積A1壓力p主動(dòng)力

F1

v1

v2qL1L2

2、液壓千斤頂液壓千斤頂原理見下圖。當(dāng)向下壓杠桿1時(shí)，小活塞3使缸2內(nèi)的液體經(jīng)管道6、閥7進(jìn)入大缸9，并使活塞8上升，頂起重物W。適當(dāng)?shù)剡x擇大、小活塞面積和杠桿比，就可以人力升起很重的負(fù)載W。液壓傳動(dòng)的基本特點(diǎn)：1）以液體（多為液壓油）作為傳動(dòng)介質(zhì)；2）液體處于密封容積中，受擠壓傳遞力；3）力的傳遞遵循壓力相等原則，速度傳遞遵循容積相等原則。注：本課程中壓力均指壓強(qiáng)。因此，密封容積中具有壓力能的液體可傳遞能量——液壓傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)的工作原理：以液體作為工作介質(zhì)利用液體的壓力能來傳遞動(dòng)力的；利用執(zhí)行元件將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)工作部件運(yùn)動(dòng)，它與利用液體動(dòng)能的液力傳動(dòng)是不相同的。液壓系統(tǒng)工作時(shí)，必須對油液進(jìn)行壓力、流量和方向的控制與調(diào)節(jié)，滿足工作部件在力、速度和方向上的要求。液壓傳動(dòng)中的工作介質(zhì)是在受控制、受調(diào)節(jié)的狀態(tài)下進(jìn)行工作的，因此液壓傳動(dòng)和液壓控制常常難以截然分開。3、兩個(gè)重要概念

1）液壓傳動(dòng)中的液體壓力取決于負(fù)載

2）流量決定速度二、液壓傳動(dòng)的組成部分液壓傳動(dòng)裝置主要由以下四部分組成：1、能源裝置---把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見的就是液壓泵。2、執(zhí)行裝置---把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。液壓缸和液壓馬達(dá)。3、控制調(diào)節(jié)裝置---對系統(tǒng)中油液壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。各種閥類。4、輔助裝置---上述三部分以外的其他裝置。如油箱、濾油器、油管等。

流體傳動(dòng)系統(tǒng)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為流體壓力能,而后將流體能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。由于機(jī)械能經(jīng)過流體壓力能的轉(zhuǎn)換，得以充分發(fā)揮流體傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。下圖是流體傳動(dòng)系統(tǒng)的原理框圖：泵（能量轉(zhuǎn)換）控制元件執(zhí)行元件（能量轉(zhuǎn)換）機(jī)械能機(jī)械能壓力能壓力能TωTωFvpqpq流體傳動(dòng)系統(tǒng)的基本構(gòu)成三、液壓圖形符號工程實(shí)際中，為了表示系統(tǒng)的元件與工作原理，一般都用國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的液壓的簡單的圖形符號來繪制液壓系統(tǒng)原理圖。

如機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的圖形符號圖我國對液壓元件的圖形符號的規(guī)定和說明①標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的液壓元件圖形符號，主要用于繪制以液壓油為工作介質(zhì)的液壓系統(tǒng)原理圖。②液壓元件的圖形符號應(yīng)以元件的靜態(tài)或零位來表示；當(dāng)組成系統(tǒng)的動(dòng)作另有說明時(shí)，可作例外。③在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，液壓元件若無法采用圖形符號表達(dá)時(shí)，允許采用結(jié)構(gòu)簡圖表示。④元件符號只表示元件的職能和連接系統(tǒng)的通路，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)，也不表示系統(tǒng)管路的具體位置和元件的安裝位置。⑤元件的圖形符號在傳動(dòng)系統(tǒng)中的布置，除有方向性的元件符號(油箱和儀表等)外，可根據(jù)具體情況水平或垂直繪制。⑥元件的名稱、型號和參數(shù)(如壓力、流量、功率和管徑等)一般應(yīng)在系統(tǒng)圖的元件表中標(biāo)明，必要時(shí)可標(biāo)注在元件符號旁邊。⑦標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定的圖形符號，可根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)的原則和所列圖例的規(guī)律性進(jìn)行派生。當(dāng)無法直接引用和派生時(shí)，或有必要特別說明系統(tǒng)中某一重要元件的結(jié)構(gòu)及動(dòng)作原理時(shí)，均允許局部采用結(jié)構(gòu)簡圖表示。⑧元件符號的大小以清晰、美觀為原則，根據(jù)圖樣幅面的大小斟酌處理，但應(yīng)保證圖形符號本身的比例。第三節(jié)液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)一、優(yōu)點(diǎn)1)傳動(dòng)平穩(wěn)在液壓傳動(dòng)裝置中，由于油液的壓縮量非常小，在通常壓力下可以認(rèn)為不可壓縮，依靠油液的連續(xù)流動(dòng)進(jìn)行傳動(dòng)。油液有吸振能力，在油路中還可以設(shè)置液壓緩沖裝置，故不傷機(jī)械機(jī)構(gòu)因加工和裝配誤差會(huì)引起振動(dòng)和擅擊，使傳動(dòng)十分平穩(wěn)，便于實(shí)現(xiàn)頻繁的換向。因此它廣泛地應(yīng)用在要求傳動(dòng)乎穩(wěn)的機(jī)械上，例如磨床幾乎全部采用丁液壓傳動(dòng)。2)質(zhì)量輕體積小液壓傳動(dòng)與機(jī)械、電力等傳動(dòng)方式相比，在輸出同樣功率的條件下，體積和質(zhì)量可以減少很多，因此慣性小、動(dòng)作靈敏。這對液壓仿形、液壓自動(dòng)控制和要求減輕質(zhì)量的機(jī)器來說，是特別重要的。3)承載能力大液壓傳動(dòng)易于獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩，因此廣泛用于壓制機(jī)、隧道掘進(jìn)機(jī)、萬噸輪船操舵機(jī)和萬噸水壓機(jī)等。4)容易實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速在液壓傳動(dòng)中，調(diào)節(jié)液體的流量就可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，并且調(diào)速范圍很大，可達(dá)2000：1，很容易獲得極低的速度。5)易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)液壓系統(tǒng)中采取了很多安全保護(hù)措施，能夠自動(dòng)防止過載，避免發(fā)生事故。

6)液壓元件能夠自動(dòng)潤滑由于采用液壓油作為工作介質(zhì)，使液壓傳動(dòng)裝置能自動(dòng)潤滑，因此元件的使用壽命較長。7)容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作采用液壓傳動(dòng)能獲得各種復(fù)雜的機(jī)械動(dòng)作，如仿形車床的液壓仿形刀架、數(shù)控銑床的液壓工作臺(tái)，可加工出不規(guī)則形狀的零件。8)簡化機(jī)構(gòu)采用液壓傳動(dòng)可大大地簡化機(jī)械結(jié)構(gòu)，從而減少了機(jī)械零部件數(shù)目。9)便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化液壓系統(tǒng)中，液體的壓力、流量和方向是非常容易控制的，再加上電氣裝置的配合，很容易實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)。目前，液壓傳動(dòng)在組合機(jī)床和自動(dòng)線上應(yīng)用得很普遍。10)便于實(shí)現(xiàn)“三化”液壓元件易于實(shí)現(xiàn)系列他、標(biāo)旺化和通用化，也易于設(shè)計(jì)和組織專業(yè)性大批量生產(chǎn)，從而可提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本。二、缺點(diǎn)1)液壓元件制造精度要求高由于元件的技術(shù)要求高和裝配比較困難，使用維護(hù)比較嚴(yán)格。2)實(shí)現(xiàn)定比傳動(dòng)困難液壓傳動(dòng)是以液壓油為工作介質(zhì)，在相對運(yùn)動(dòng)表面間不可避免的要有泄漏，同時(shí)油液又不是絕對不可壓縮的，因此不宜應(yīng)用在傳動(dòng)比要求嚴(yán)格的場合，例如螺紋和齒輪加工機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)。3)油液受溫度的影響由于油的粘度隨溫度的改變而改變，故不宜在高溫或低溫的環(huán)境下工作。4)不適宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力由于采用油管傳輸壓力泊，壓力損失較大，故不宜遠(yuǎn)距離輸送動(dòng)力。5)油液中混入空氣易影響工作性能油液中混入空氣后，容易引起爬行、振動(dòng)和噪聲，使系統(tǒng)的工作性能受到影響。6)油液容易污染油濃污染后，會(huì)影響系統(tǒng)工作的可靠性。7)發(fā)生故障不容易檢查與排除。第四節(jié)液壓傳動(dòng)在機(jī)械工業(yè)中的應(yīng)用由于液壓技術(shù)有許多突出的優(yōu)點(diǎn)，從民用到國防，由一般傳動(dòng)到精確度很高的控制系統(tǒng)，都得到了廣泛地應(yīng)用。國防工業(yè)

陸、海、空三軍的很多武器裝備都采用了液壓傳動(dòng)與控制，如飛機(jī)、坦克、艦艇、雷達(dá)、火炮、導(dǎo)彈和火箭等。機(jī)床工業(yè)

目前機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)有85％采用液壓傳動(dòng)與控制，如磨床、銑床、刨床、拉床、壓力機(jī)、剪床和組合機(jī)床等。冶金工業(yè)電爐控制系統(tǒng)、軋鋼機(jī)的控制系統(tǒng)、平爐裝料、轉(zhuǎn)爐控制、高爐控制、帶材跑偏和恒張力裝置等都采用了液壓技術(shù)。工程機(jī)械普遍采用了液壓傳動(dòng)，如挖掘機(jī)、輪胎裝載機(jī)、汽車起重機(jī)、履帶推土機(jī)、輪胎起重機(jī)、自行式鏟運(yùn)機(jī)、平地機(jī)和振動(dòng)式壓路機(jī)等。農(nóng)業(yè)機(jī)械采用液壓技術(shù)也很廣泛，如聯(lián)合收割機(jī)、拖拉機(jī)