液压传动

液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件(液压缸或马达)把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。

在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。

1795年英国约瑟夫·布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。

第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。液压元件大约在19 世纪末20 世纪初的20年间才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁·尼斯克(G·Constantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究；1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。

第二次世界大战(1941-1945)期间，在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出，日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近20 多年。在1955 年前后，日本迅速发展液压传动，1956 年成立了“液压工业会”。近20~30 年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。

液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。

液压机械系统主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。

油泵

齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵......

它的作用是利用液体把原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。

油缸、液压马达

液压缸：活塞液压缸、柱塞液压缸、摆动液压缸、组合液压缸

液压马达-齿轮式液压马达、叶片液压马达、柱塞液压马达

它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。

包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。

压力控制阀-溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等

流量控制阀-节流阀、调速阀、分流阀

除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹、加热器、油管、压力计、流量计、密封装置及油箱等，它们同样十分重要。

工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。

（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，并可实现无级调速，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。

（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；

（4）液压传动对油温变化较敏感，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，

一般工作温度在-15℃~60℃范围内较合适。

（5）液压传动在能量转化的过程中，特别是在节流调速系统中，其压力大，流量损失大，故系统效率较低。

（6）由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。

书名：液压传动

作　者：章宏甲，黄谊主编

出 版 社：机械工业出版社

出版时间： 1998-10-01

页　数： 205

I S B N ： 9787111037453^[4]

包　装： 胶版纸

定价：30.00

内容简介

近10年来，液压传动在防漏、治污、降噪、减震、节能和材质研究等各个方面都有长足的进步，它和电子技术的结合也由拼装、混和到整合，步步深入。时至今日，在尽可能小的空间内传出尽可能大的功率并加以精确控制这一点上，液压传动已稳居各种传动方式之首，无可替代。这种情况使液压传动的元件类型、油路结构、系统设计和制作工艺等都发生了深刻的变化，也改变了人们对它进行认识、分析和综合的方式方法。编者利用参加国际会议和旅居海外之便，收集了一些90年代的材料，并尽量把它引入到教材中去，以便更好地反映出这门技术的最新情况，避免对读者进行误导。但是考虑到这是一本教材，在教和学两方面都应该有它的连续性，而且不能脱离国内液压界的实际情况太远，因此在材料内容的选取和章节体系的变动上，反复斟酌，采取慎重的态度。

基本信息

书 名: 液压传动

作　者：张红俊，熊光荣，苏明

出版社：华中科技大学出版社

出版时间： 2009-9-1

ISBN: 9787560954653

开本： 16开

定价: 28.00元

内容简介

本书共分11章：第1章介绍液压传动的基本概念、工作原理、基本组成及应用；第2章介绍工作液体的性质、类型和流体力学的基本概念；第3章至第6章分别介绍液压动力元件、液压执行元件、液压控制元件和液压辅助装置的分类、作用、性能参数、原理及结构和应用等；第7章至第9章分别介绍液压基本回路的类型及原理、典型液压系统的功能及原理和液压传动系统的设计与计算；第10章介绍液压伺服系统的基本知识；第11章介绍液压系统的安装、调试、使用与维护等内容。^[5]

基本信息

内容简介

本书是普通高等学校机械工程及自动化专业本科生教材，也适用手机械类其他专业。

全书共分十二章：第一章～第三章介绍液压传动的基本理论，第四章～第七章介绍液压元件的作用原理、性能和用途，第八章～第十一章介绍典型回路、典型系统和一般液压系统的设计步骤和方法，第十二章介绍液压装置的动态特性。

本书在以下几点与同类型教材有所不同：专门设立了“液压油液”一章；把传统的“开关型”系统及其有关元件与“调节型”系统及其有关元件有机地综合在一起，揭示出它们之间的共性和本质；对液压技术中的降噪、防漏、治污等问题都有所阐述；全书在剪裁上注意传授知识和培养能力并重。

基本信息

图书内容

本书是由机械电子工业部教材编辑室与全国机械制造专业教学指导委员会和教材编审委员会联合组织编写的系列机械制造简明手册中的一本。本书着重介绍液压系统的计算和结构设计，通过具体实例叙述了液压系统设计的全过程，对液压缸、油路板、集成块和液压站的设计方法也作了详细说明，并提供实际图样作参考。同时也收集了常用的液压元件和辅助元件的产品和安装尺寸，以便读者在设计时选用。

本书主要用于高等院校、大中专学校、职业大学、电视大学机械制造专业液压传动课程设计和毕业设计。也可供工程技术人员在设计液压系统时使用。^[6]

本教材主要讲述液压传动的基础知识，液压元件，液压基本回路，典型液压系统，液压伺服系统，液压系统的主要设计方法及液压系统安装、维护和故障排除等知识。本教材内容深入浅出、图文并茂，注意拓宽专业口径，加强专业基础，体现高等职业教育特色，注意与生产实际相结合；力图反映本学科国内外最新成果及发展趋势。

前言

本教材立足于培养面向21世纪的人才目标，贯彻理论联系实际、学以致用的原则，是编者在多年教学和科研的基础上，总结同类教材的编写经验并汲取本课程领域内最新的教学和科研成就，精心组织编写而成。

本教材的特点是从目前教学改革的实际出发，强调知识的应用与能力的培养；在内容的选取和安排上，使相关知识有机融会贯通，相互交叉；体现高等职业教育特色，注意与生产实际相结合，处理好理论与实际的关系，在重点介绍理论知识的同时，强调基本训练，加强分析、解决实际问题的能力及工程应用素质的培养；为后续课程学习、设计训练和毕业后的工作奠定了基础。

本书由孙成通主编、刘国昌副主编。参加编写工作的有任好铃、刘玉慧、于爱武等。

本书由山东科技大学博士生导师曾庆良教授主审，并对本书编写提出了许多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。

本教材适合于高职高专机械类及近机类各专业的教学，如机械设计制造及其自动化、机电一体化、汽车工程、船舶及海洋工程、农业机械、模具设计与制造、冶金及建材工程等专业。也可以供有关科研、设计部门及工厂等单位的专业技术人员参考使用。

由于编者水平和经验所限，教材中难免存在错误，恳请广大读者批评指正。

第一章液压传动概述1

第一节液压传动的发展概况1

一、液压传动的历史1

二、液压传动的现状及展望1

第二节液压传动的工作原理及其组成部分1

一、液压传动的工作原理1

二、液压传动系统的组成3

第三节液压传动系统的优缺点4

一、液压传动的优点4

二、液压传动的缺点4

思考题与习题4

第二章液压传动基础知识5

第一节液压传动的工作介质5

一、液压油的特性5

二、液压油的物理性质6

三、对液压油的要求12

四、液压油种类的选择12

五、液压油的正确使用及维护14

第二节液体静力学基本规律14

一、液体静力学及其特性14

二、重力作用下静力学基本规律16

三、静压力对固体壁面的总作用力18

第三节液体动力学基本规律19

一、基本概念19

二、流量连续性方程21

三、伯努利方程22

四、动量方程27

第四节流体流动时的能量损失28

一、流态及雷诺判据28

二、圆管层流29

三、圆管紊流31

四、压力损失31

第五节流体流经孔口及缝隙的力学特性35

一、流体流经孔口的力学特性35

二、流体流经缝隙的力学特性37

第六节液压冲击及气穴现象43

一、液压冲击43

二、气穴现象及气蚀45

本章小结45

思考题47

习题47

第三章液压泵及液压马达49

第一节液压泵概述49

一、液压泵的工作原理与分类49

二、液压泵的主要性能参数50

第二节齿轮泵52

一、外啮合齿轮泵52

二、内啮合齿轮泵56

三、螺杆泵57

第三节叶片泵57

一、双作用定量叶片泵58

二、单作用叶片泵61

三、叶片泵的使用要点65

第四节柱塞泵65

一、径向柱塞泵65

二、轴向柱塞泵66

第五节液压马达69

一、液压马达的特点及分类69

二、液压马达的工作原理69

三、液压马达的性能参数71

第六节液压泵的性能比较及选用原则72

本章小结73

思考题73

习题73

第四章液压缸75

第一节液压缸的类型及特点75

一、活塞式液压缸75

二、柱塞式液压缸77

三、摆动液压缸77

四、其他液压缸78

第二节液压缸的典型结构及组成80

一、液压缸的典型结构举例80

二、液压缸的组成81

第三节液压缸的设计与计算84

一、液压缸主要参数的确定85

二、液压缸主要零部件的强度校核86

本章小结89

思考题89

习题89

第五章液压控制阀91

第一节液压控制阀概述91

一、液压控制阀的作用及分类91

二、液压控制阀的基本要求93

第二节方向控制阀93

一、单向阀93

二、换向阀94

第三节压力控制阀101

一、溢流阀101

二、减压阀106

三、顺序阀108

四、压力继电器109

第四节流量控制阀109

一、流量控制原理及节流口形式110

二、普通节流阀111

三、调速阀和温度补偿调速阀112

四、溢流节流阀（旁通型调速阀）114

第五节电液比例控制阀114

一、比例电磁铁115

二、电液比例压力阀115

三、电液比例流量阀115

四、电液比例方向阀117

第六节电液数字阀117

一、电液数字阀的结构118

二、电液数字阀的使用118

第七节叠加阀及二通插装阀119

一、插装阀的结构和工作原理119

二、方向控制插装阀119

三、压力控制插装阀120

四、流量控制插装阀120

本章小结121

思考题122

习题122

第六章辅助装置124

第一节蓄能器124

一、功能和类型124

二、容量的计算125

三、使用安装127

第二节滤油器127

一、功能和分类127

二、滤油器的主要项目指标129

三、滤油器选用和安装130

第三节热交换器131

一、冷却器131

二、加热器131

第四节液压油箱132

一、功能和结构132

二、油箱的设计133

第五节管道和管接头134

一、管道的种类和选用134

二、管接头的种类和选用134

第六节密封装置135

一、密封件的作用和分类135

二、橡胶密封圈的作用和特点136

本章小结138

思考题138

习题138

第七章液压基本回路139

第一节压力控制回路139

一、调压回路139

二、减压回路140

三、增压回路141

四、卸荷回路141

五、保压回路143

六、平衡回路143

第二节速度控制回路145

一、调速回路145

二、快速运动回路153

三、速度换接回路155

第三节方向控制回路156

一、换向回路156

二、锁紧回路158

第四节多缸工作控制回路159

一、顺序动作回路159

二、同步动作回路161

三、多缸卸荷回路163

四、互不干涉回路163

本章小结164

思考题165

习题166

第八章典型液压系统169

第一节组合机床动力滑台液压系统169

一、概述169

二、组合机床动力滑台液压系统工作原理171

三、动力滑台液压系统的特点172

第二节外圆磨床液压系统173

一、概述173

二、M1432B万能外圆磨床液压系统工作原理173

三、M1432B万能外圆磨床液压系统的特点178

第三节挖掘机液压系统178

一、概述178

二、双泵双回路单斗液压挖掘机液压系统工作原理179

三、液压挖掘机液压系统的特点181

第四节汽车动力转向液压系统181

一、概述181

二、动力转向液压系统工作原理182

三、汽车动力转向液压系统的特点182

本章小结183

思考题183

习题184

第九章液压伺服系统185

第一节概述185

一、液压伺服系统的工作原理185

二、液压伺服系统的特点186

三、液压伺服系统的组成186

四、液压伺服系统的类型186

五、液压伺服系统的优缺点187

第二节液压伺服系统187

一、伺服阀187

二、典型液压伺服系统的分析192

本章小结194

思考题194

习题194

第十章液压传动系统的设计计算195

第一节概述195

第二节液压传动系统的设计195

一、液压系统的设计依据195

二、液压系统的工况分析196

三、液压系统主要参数的确定198

四、拟定液压系统草图200

五、计算和选择液压元件201

六、液压系统性能验算204

七、绘制正式工作图，编制技术文件204

第三节液压传动系统设计计算举例205

一、负载分析205

二、负载图和速度图绘制206

三、液压缸主要参数的确定206

四、液压系统图的拟定207

五、液压元件的选择208

六、液压系统的性能验算210

本章小结211

思考题211

习题211

第十一章液压系统的安装、使用和维护212

第一节液压系统的安装212

一、液压管路的安装212

二、液压元件的安装213

第二节液压系统的使用214

一、对液压系统的日常检查214

二、液压油的使用和维护214

三、液压系统的维修215

第三节液压系统的调整215

一、空载试车215

二、负载试车216

三、液压系统的调整216

第四节液压系统的故障和排除217

一、故障诊断的步骤及方法217

二、液压系统常见的故障诊断及排除方法218

本章小结220

思考题220

习题221

参考文献223

1 液压传动概论

1.1 液压传动的工作原理

液压传动设备多种多样，它们的液压传动系统虽然各不相同，但是液压传动的工作原理是相同的。为了了解液压传动系统的工作原理，现以液压举升机构为例加以说明。举升机构是液压起重机、液压挖掘机、液压推土机和液压装载机械所必需的工作机构，高炉炉顶的大、小料钟的启闭装置及电炉炉体的倾动装置也和举升机构类似。