第五章 液压传动概述第一节 液压传动的原理和组成一,液压传动原理液压传动原理可通过 图 5-1说明 。
可知,液压传动是以液体作为工作介质来传动的一种传动方式,
它依靠密封容积的变化传递运动,依靠液体内部的压力 (由外界负载所引起 )传递动力 。
图 5-1 液压千斤顶的工作原理
1－杠杆 2－小活塞 3－小液压缸 4,5－钢球 6－大液压缸
7－大活塞 8－重物 9－放油阀 10－油池二、液压传动系统的组成由图 5-2可见，液压传动系统由以下四部分组成：
(1) 动力元件
(2) 执行元件
(3) 控制调节元件
(4) 辅助元件对于图 5-2a所示的液压系统，若用国家标准 GB786.1-93液压图形符号绘制时，其系统原理如图 5-2c所示。使用这些图形符号，可使液压系统图简单明了，便于绘制。
图 5-2 机床工作台液压传动系统
1－油箱 2－滤油器 3－液压泵 4－溢流阀
5－节流阀 6－换向阀 7－工作台 8－液压缸第二节 液压传动的优缺点
1,优点
1) 易于获得很大的力或力矩 。
2) 易于在较大范围内实现无级变速 。
3) 传动平稳,便于实现频繁换向和自动防止过载 。
4) 便于采用电液联合控制以实现自动化 。
5) 机件在油中工作,润滑好,寿命长 。
6) 液压元件易于实现系统化,标准化,通用化 。
2,缺点
1) 传动速比不恒定,不适于作定比传动 。
2) 液压传动的能量损失较大,效率较低 。
3) 液压系统产生故障时,不易找到原因 。
第三节 液压传动的两个基本参数 —— 压力、流量一,压力对液压千斤顶提升重物的工作情况 (见图 5-1)进行分析,可得下列关系式：
P = F /A
式中，力 F 的单位是 N,面积 A 的单位是 m2,压力 p 的单位是 Pa。
液压千斤顶工作时,作用在活塞下端面积 A上的液压推力 F 至少应该等于被提升物体的重力 G,于是有
P = G /A
由此可知,液压缸的工作压力决定于外界负载 。
在液压传动中，通常把工作压力分为几个等级，列于表 5-1中。
表 5-1 压力分级压 力分 级低 压 中 压 中 高 压 高 压 超 高 压压力范围
P / MPa
0～ 2.5 >2.5～ 8 >8～ 16 >16～ 32 >32
二,流量单位时间内流过通道某一截面的液体体积称为流量 。 若在时间 t
内流过的液体体积为 V,则流量为
q =V /t
流量的单位是 m3/s,cm3/s 或 L/min,它们的换算关系是
1 m3/s ＝ 106 cm3/s ＝ 6× 104 L/min
图 5-3所示为液体在一直管内流动,设管道的通流截面积为 A，
流过截面 I-I的液体经时间 t后到达截面 Ⅱ -Ⅱ 处,所流过的距离为 l，
则流过的液体体积为 V=Al,因此流量为
q =V / t = Al/ t = Av
上式中,v是液体在通流截面上的平均流速，而不是实际流速。
图 5-3 流量与平均流速在 液压缸中 （ 见图 5-4）,亦存在如下关系：
v ＝ q /A
式中 v—— 活塞运动的速度；
q —— 输入液压缸的流量；
A —— 活塞的有效作用面积 。
由式可知，当液压缸的活塞有效作用面积一定时，活塞运动速度的大小由输入液压缸的流量来决定。
图 5-4 活塞运动速度与流量的关系三,压力损失及其与流量的关系当液体流过一段较长的管道 (见图 5-5)或各种阀孔,弯管及管接头时,产生压力损失?p(压力差 ),存在如下关系式：
p = Rqn
式中 q—— 通过管道的流量；
R—— 管路中的液阻，与管道的截面形状、截面积大小、管路长度及油液性质等因素有关；
n—— 指数，由管道的结构形式所决定，通常 1≤ n ≤2 。
由式可知，在管路中流动的液体，其压力损失、流量与液阻之间的关系是：液阻增大，将引起压力损失增大，或使流量减小。
图 5-5 液体的压力损失第四节 液压传动用油的选择一,液压油的类型
1,可燃性液压油为石油型液压油,主要包括通用液压油,抗磨液压油,低温液压油等 。
2,难燃性液压油有合成型 （ 如磷酸酯液,水 -乙二醇液等 ） 和乳化型 （ 油包水液,水包油液 ） 两种 。 与石油型液压油相比较,其润滑,防锈性能较差,价格较贵,且含有不同程度的毒性,但却具有抗燃这一突出优点,在一些高温,易燃,易爆的工作场合,为了安全起见,还必须使用难燃性液压油 。
二,液压油的牌号在进行液压油的选择时,主要是选择适当的牌号 。 油液的牌号是根据它的粘度数值来划定的,因此选择液压油的牌号,实际上是选择液压油的粘度 。 显然,粘度较大的油液流动性较差 。 具体来说,在
40℃ 的实验条件下,32号液压油的平均运动粘度是 32mm,46号液压油的平均运动粘度是 46mm。
三,液压油的选择在不同的环境温度和工作压力条件下,应该选用不同粘度的油 。
为了减少漏损,在使用温度,压力较高或速度较低时,应采用粘度较大的油；为了减少管路内的摩擦损失,在使用温度,压力较低或速度较高时,应采用粘度较小的油 。
本 章 结 束
可知,液压传动是以液体作为工作介质来传动的一种传动方式,
它依靠密封容积的变化传递运动,依靠液体内部的压力 (由外界负载所引起 )传递动力 。
图 5-1 液压千斤顶的工作原理
1－杠杆 2－小活塞 3－小液压缸 4,5－钢球 6－大液压缸
7－大活塞 8－重物 9－放油阀 10－油池二、液压传动系统的组成由图 5-2可见，液压传动系统由以下四部分组成：
(1) 动力元件
(2) 执行元件
(3) 控制调节元件
(4) 辅助元件对于图 5-2a所示的液压系统，若用国家标准 GB786.1-93液压图形符号绘制时，其系统原理如图 5-2c所示。使用这些图形符号，可使液压系统图简单明了，便于绘制。
图 5-2 机床工作台液压传动系统
1－油箱 2－滤油器 3－液压泵 4－溢流阀
5－节流阀 6－换向阀 7－工作台 8－液压缸第二节 液压传动的优缺点
1,优点
1) 易于获得很大的力或力矩 。
2) 易于在较大范围内实现无级变速 。
3) 传动平稳,便于实现频繁换向和自动防止过载 。
4) 便于采用电液联合控制以实现自动化 。
5) 机件在油中工作,润滑好,寿命长 。
6) 液压元件易于实现系统化,标准化,通用化 。
2,缺点
1) 传动速比不恒定,不适于作定比传动 。
2) 液压传动的能量损失较大,效率较低 。
3) 液压系统产生故障时,不易找到原因 。
第三节 液压传动的两个基本参数 —— 压力、流量一,压力对液压千斤顶提升重物的工作情况 (见图 5-1)进行分析,可得下列关系式：
P = F /A
式中，力 F 的单位是 N,面积 A 的单位是 m2,压力 p 的单位是 Pa。
液压千斤顶工作时,作用在活塞下端面积 A上的液压推力 F 至少应该等于被提升物体的重力 G,于是有
P = G /A
由此可知,液压缸的工作压力决定于外界负载 。
在液压传动中，通常把工作压力分为几个等级，列于表 5-1中。
表 5-1 压力分级压 力分 级低 压 中 压 中 高 压 高 压 超 高 压压力范围
P / MPa
0～ 2.5 >2.5～ 8 >8～ 16 >16～ 32 >32
二,流量单位时间内流过通道某一截面的液体体积称为流量 。 若在时间 t
内流过的液体体积为 V,则流量为
q =V /t
流量的单位是 m3/s,cm3/s 或 L/min,它们的换算关系是
1 m3/s ＝ 106 cm3/s ＝ 6× 104 L/min
图 5-3所示为液体在一直管内流动,设管道的通流截面积为 A，
流过截面 I-I的液体经时间 t后到达截面 Ⅱ -Ⅱ 处,所流过的距离为 l，
则流过的液体体积为 V=Al,因此流量为
q =V / t = Al/ t = Av
上式中,v是液体在通流截面上的平均流速，而不是实际流速。
图 5-3 流量与平均流速在 液压缸中 （ 见图 5-4）,亦存在如下关系：
v ＝ q /A
式中 v—— 活塞运动的速度；
q —— 输入液压缸的流量；
A —— 活塞的有效作用面积 。
由式可知，当液压缸的活塞有效作用面积一定时，活塞运动速度的大小由输入液压缸的流量来决定。
图 5-4 活塞运动速度与流量的关系三,压力损失及其与流量的关系当液体流过一段较长的管道 (见图 5-5)或各种阀孔,弯管及管接头时,产生压力损失?p(压力差 ),存在如下关系式：
p = Rqn
式中 q—— 通过管道的流量；
R—— 管路中的液阻，与管道的截面形状、截面积大小、管路长度及油液性质等因素有关；
n—— 指数，由管道的结构形式所决定，通常 1≤ n ≤2 。
由式可知，在管路中流动的液体，其压力损失、流量与液阻之间的关系是：液阻增大，将引起压力损失增大，或使流量减小。
图 5-5 液体的压力损失第四节 液压传动用油的选择一,液压油的类型
1,可燃性液压油为石油型液压油,主要包括通用液压油,抗磨液压油,低温液压油等 。
2,难燃性液压油有合成型 （ 如磷酸酯液,水 -乙二醇液等 ） 和乳化型 （ 油包水液,水包油液 ） 两种 。 与石油型液压油相比较,其润滑,防锈性能较差,价格较贵,且含有不同程度的毒性,但却具有抗燃这一突出优点,在一些高温,易燃,易爆的工作场合,为了安全起见,还必须使用难燃性液压油 。
二,液压油的牌号在进行液压油的选择时,主要是选择适当的牌号 。 油液的牌号是根据它的粘度数值来划定的,因此选择液压油的牌号,实际上是选择液压油的粘度 。 显然,粘度较大的油液流动性较差 。 具体来说,在
40℃ 的实验条件下,32号液压油的平均运动粘度是 32mm,46号液压油的平均运动粘度是 46mm。
三,液压油的选择在不同的环境温度和工作压力条件下,应该选用不同粘度的油 。
为了减少漏损,在使用温度,压力较高或速度较低时,应采用粘度较大的油；为了减少管路内的摩擦损失,在使用温度,压力较低或速度较高时,应采用粘度较小的油 。
本 章 结 束
