液壓傳動(dòng)第1章 緒論

1、1同 學(xué) 們 好2教材：教材：王積偉、章宏甲、黃誼王積偉、章宏甲、黃誼 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)(第第2版版 )，機(jī)械工業(yè)出，機(jī)械工業(yè)出版社，版社，2006主講：主講：總學(xué)時(shí)：總學(xué)時(shí)：42理論教學(xué)：理論教學(xué)：36實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)：6 3第一章第一章 緒緒 論論41-11-1、液壓傳動(dòng)發(fā)展概況、液壓傳動(dòng)發(fā)展概況一、發(fā)展概況一、發(fā)展概況1、液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)是一門新技術(shù)液壓傳動(dòng)相對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)是一門新技術(shù)2、使用液壓傳動(dòng)在使用液壓傳動(dòng)在19世紀(jì)，但當(dāng)時(shí)沒有成世紀(jì)，但當(dāng)時(shí)沒有成熟的液壓元件，故未能真正使用、推廣。熟的液壓元件，故未能真正使用、推廣。3、真正使用、推廣液壓傳動(dòng)是在第二次世真正使用、推廣液壓傳動(dòng)是在

2、第二次世界大戰(zhàn)。界大戰(zhàn)。4、液壓傳動(dòng)在工業(yè)上的真正推廣使用是在液壓傳動(dòng)在工業(yè)上的真正推廣使用是在上世紀(jì)中葉以后。上世紀(jì)中葉以后。5二、目前的狀況二、目前的狀況1、一些一些工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家將液壓技術(shù)的發(fā)展，看將液壓技術(shù)的發(fā)展，看作是本國(guó)作是本國(guó)機(jī)械工業(yè)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一機(jī)械工業(yè)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。事實(shí)上它的發(fā)展速度往往明顯高于整個(gè)機(jī)械工事實(shí)上它的發(fā)展速度往往明顯高于整個(gè)機(jī)械工業(yè)發(fā)展的速度。業(yè)發(fā)展的速度。 1986年西德機(jī)器制造協(xié)會(huì)公布的資料表明：年西德機(jī)器制造協(xié)會(huì)公布的資料表明：與與1970年相比，年相比，1986年西德液壓氣動(dòng)元件銷年西德液壓氣動(dòng)元件銷售總額達(dá)售總額達(dá)4.8

3、倍倍(48億馬克億馬克)而同時(shí)機(jī)器制造業(yè)銷而同時(shí)機(jī)器制造業(yè)銷售總額達(dá)售總額達(dá)2.3倍倍(127億馬克億馬克)。所以液壓氣動(dòng)技。所以液壓氣動(dòng)技術(shù)成為德國(guó)機(jī)器制造工業(yè)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。術(shù)成為德國(guó)機(jī)器制造工業(yè)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。例如例如62、目前通用液壓元件主要以目前通用液壓元件主要以威格士系列威格士系列(Eaton Vickers)和和力士樂系列力士樂系列(Bosch Rexroth)世界兩世界兩大產(chǎn)品體系為目標(biāo)。大產(chǎn)品體系為目標(biāo)。3、液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，液壓技術(shù)與微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，才出現(xiàn)了屬于才出現(xiàn)了屬于高技術(shù)的液壓技術(shù)高技術(shù)的液壓技術(shù)。 電液伺服技術(shù)；電液伺服技術(shù)；

4、比例技術(shù)；比例技術(shù)； 電氣可編程序技術(shù)；電氣可編程序技術(shù)； 機(jī)電液一體化集成元器件等。機(jī)電液一體化集成元器件等。例例如如7 由于近年來微電子技術(shù)和控制技術(shù)由于近年來微電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，對(duì)液壓元件和液壓系統(tǒng)不斷地的發(fā)展，對(duì)液壓元件和液壓系統(tǒng)不斷地提出新的要求，所以新穎的提出新的要求，所以新穎的智能化智能化、數(shù)數(shù)字式字式、機(jī)電液一體化的產(chǎn)品機(jī)電液一體化的產(chǎn)品陸續(xù)問世。陸續(xù)問世。1)、數(shù)字閥、數(shù)字閥 為了能直接接受計(jì)算機(jī)的數(shù)字信息為了能直接接受計(jì)算機(jī)的數(shù)字信息而不需數(shù)而不需數(shù)/模模(D/A)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換，日本東京株式會(huì)日本東京株式會(huì)社社開發(fā)了用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開發(fā)了用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的數(shù)字壓力閥數(shù)字

5、壓力閥、數(shù)字流量閥數(shù)字流量閥和和數(shù)字方向控制閥數(shù)字方向控制閥。例如例如8 有很好的重復(fù)性和線性度，有很好的重復(fù)性和線性度， 滯環(huán)小，滯環(huán)小， 抗干擾和耐油液污染。抗干擾和耐油液污染。例如例如特點(diǎn)：特點(diǎn)： 將這種將這種數(shù)字壓力閥數(shù)字壓力閥用于各種用于各種注塑機(jī)注塑機(jī)尤其是精密注塑機(jī)則大大尤其是精密注塑機(jī)則大大提高提高了制品的了制品的質(zhì)量質(zhì)量。92)、出現(xiàn)了以高水基液體、出現(xiàn)了以高水基液體(HWBF)、水和海水為水和海水為工作介質(zhì)的液壓件工作介質(zhì)的液壓件為了適應(yīng)抗燃和海洋開發(fā)的需要，不少廠為了適應(yīng)抗燃和海洋開發(fā)的需要，不少廠商開發(fā)了能在商開發(fā)了能在5/95液體中液體中(5 %是添加劑是添加劑，95

6、 %是水是水)工作的液壓件和能在工作的液壓件和能在海水中海水中工作的液壓工作的液壓件。件。 美國(guó)美國(guó)oilgear Towler 公司通過多年的研究，公司通過多年的研究，開發(fā)了開發(fā)了用于用于HWBF高壓溢流閥高壓溢流閥和和高壓柱塞泵高壓柱塞泵，溢流閥的工作壓力已達(dá)溢流閥的工作壓力已達(dá)320bar ( 1bar = 0.1MPa 1atm (標(biāo)準(zhǔn)大氣壓標(biāo)準(zhǔn)大氣壓)。柱塞泵在。柱塞泵在300bar工作壓工作壓力下運(yùn)行力下運(yùn)行5000小時(shí)小時(shí)，磨損極小。，磨損極小。例如例如103)、便攜式液壓系統(tǒng)故障診斷儀、便攜式液壓系統(tǒng)故障診斷儀 西德的派克；西德的派克； 歐米托公司歐米托公司開發(fā)了便攜式測(cè)量?jī)x，

7、用該開發(fā)了便攜式測(cè)量?jī)x，用該儀器測(cè)量液壓系統(tǒng)的某幾個(gè)點(diǎn)，便可對(duì)儀器測(cè)量液壓系統(tǒng)的某幾個(gè)點(diǎn)，便可對(duì)系統(tǒng)作出故障診斷；系統(tǒng)作出故障診斷； 美國(guó)維克斯公司美國(guó)維克斯公司所開發(fā)的故障診斷儀，所開發(fā)的故障診斷儀，除測(cè)量溫度、壓力外，還能同時(shí)測(cè)出流除測(cè)量溫度、壓力外，還能同時(shí)測(cè)出流量。量。11三、我國(guó)目前的狀況三、我國(guó)目前的狀況1、液壓行業(yè)存在的主要問題，集中表現(xiàn)為液壓行業(yè)存在的主要問題，集中表現(xiàn)為“低、散、差低、散、差”(生產(chǎn)率低、規(guī)格品種不生產(chǎn)率低、規(guī)格品種不全、標(biāo)準(zhǔn)化程度差、質(zhì)量差全、標(biāo)準(zhǔn)化程度差、質(zhì)量差)。其原因是。其原因是液壓件廠普遍存在工藝水平和技術(shù)裝備液壓件廠普遍存在工藝水平和技術(shù)裝備水平落

8、后。水平落后。 例如例如 上海液壓泵廠上海液壓泵廠和和西德海卓西德海卓瑪?shù)倏斯粳數(shù)倏斯緦?duì)比可知：對(duì)比可知：12西德海卓瑪?shù)倏斯疚鞯潞Ｗ楷數(shù)倏斯?700名員工名員工，年產(chǎn)各種泵年產(chǎn)各種泵1112萬臺(tái)萬臺(tái)；上海液壓泵廠；上海液壓泵廠1100名員工名員工，年產(chǎn)各種泵，年產(chǎn)各種泵1萬臺(tái)左右萬臺(tái)左右，生，生產(chǎn)效率是西德的產(chǎn)效率是西德的1/10。且產(chǎn)品質(zhì)量差距。且產(chǎn)品質(zhì)量差距也大，主要原因在于工藝設(shè)備上要比西也大，主要原因在于工藝設(shè)備上要比西德落后德落后30 年年。2、長(zhǎng)期以來機(jī)械工業(yè)長(zhǎng)期以來機(jī)械工業(yè)重主機(jī)輕配套重主機(jī)輕配套的思想的思想一直未能從根本上改變，因而導(dǎo)致國(guó)家在人、一直未能從根本上改變，

9、因而導(dǎo)致國(guó)家在人、財(cái)、物的投資方面以主機(jī)為主。財(cái)、物的投資方面以主機(jī)為主。13保加利亞液壓件的生產(chǎn)僅有保加利亞液壓件的生產(chǎn)僅有20 年的歷史年的歷史(至至1988年年)。目前行。目前行業(yè)總職工業(yè)總職工1.5萬人萬人，每年產(chǎn)液壓件，每年產(chǎn)液壓件300萬件萬件(為我國(guó)機(jī)械行業(yè)液壓件產(chǎn)品的為我國(guó)機(jī)械行業(yè)液壓件產(chǎn)品的15%)，產(chǎn)，產(chǎn)值為值為1.9億美元億美元，勞動(dòng)生產(chǎn)率是我國(guó)的，勞動(dòng)生產(chǎn)率是我國(guó)的4 .5倍倍，產(chǎn)品，產(chǎn)品40%出口出口，從以上幾項(xiàng)指標(biāo)看，從以上幾項(xiàng)指標(biāo)看保加利亞液壓件的生產(chǎn)是有相當(dāng)水平的，保加利亞液壓件的生產(chǎn)是有相當(dāng)水平的，發(fā)展的速度也是快的。究其原因，大批發(fā)展的速度也是快的。究其原因

10、，大批量生產(chǎn)降低成本，質(zhì)量穩(wěn)定，引進(jìn)國(guó)外量生產(chǎn)降低成本，質(zhì)量穩(wěn)定，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)須在先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)須在18個(gè)月內(nèi)投入批量生個(gè)月內(nèi)投入批量生產(chǎn)，否則追究主管人員的責(zé)任。產(chǎn)，否則追究主管人員的責(zé)任。例如例如143、我國(guó)目前液壓元件主要產(chǎn)品我國(guó)目前液壓元件主要產(chǎn)品20%左右達(dá)左右達(dá)到到70年代末和年代末和80年代初的水平，其中年代初的水平，其中鑄造鑄造技術(shù)達(dá)到了國(guó)際水平。技術(shù)達(dá)到了國(guó)際水平。151-2 1-2 液壓傳動(dòng)的工作原理及其液壓傳動(dòng)的工作原理及其組成部分組成部分16一、液壓傳動(dòng)的工作一、液壓傳動(dòng)的工作原理原理171、工作過程：、工作過程：如圖如圖1-1所示所示:驅(qū)動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)驅(qū)

11、動(dòng)機(jī)床工作臺(tái)的液壓系統(tǒng)1)、在圖、在圖1-1a所示的狀態(tài)下工作：所示的狀態(tài)下工作：進(jìn)油路：進(jìn)油路：電機(jī)電機(jī)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn) 液壓泵旋轉(zhuǎn)液壓泵旋轉(zhuǎn) 從從油箱中吸油經(jīng)濾油器、泵，將油液壓入油箱中吸油經(jīng)濾油器、泵，將油液壓入壓力管壓力管 開停閥開停閥 節(jié)流閥節(jié)流閥 換向閥換向閥 液壓缸的左腔液壓缸的左腔 工作臺(tái)向右移動(dòng)。工作臺(tái)向右移動(dòng)?；赜吐罚夯赜吐罚阂簤焊子仪灰簤焊子仪?換向閥換向閥 油箱。油箱。182)、在圖、在圖1-1b所示的狀態(tài)下工作：所示的狀態(tài)下工作：進(jìn)油路：進(jìn)油路：液壓泵液壓泵開停閥開停閥節(jié)流閥節(jié)流閥換換向閥向閥液壓缸右腔液壓缸右腔工作臺(tái)向左移動(dòng)。工作臺(tái)向左移動(dòng)?；赜吐罚夯赜吐罚阂簤焊鬃笄灰簤焊?/p>

12、左腔換向閥換向閥油箱。油箱。3)、在圖、在圖1-1c所示的狀態(tài)下工作：所示的狀態(tài)下工作：液壓泵液壓泵開停閥開停閥油箱油箱工作臺(tái)靜止不動(dòng)。工作臺(tái)靜止不動(dòng)。192、分析：、分析：1)、工作臺(tái)的移動(dòng)速度是通過節(jié)流閥來調(diào)、工作臺(tái)的移動(dòng)速度是通過節(jié)流閥來調(diào) 節(jié)的：節(jié)的： 當(dāng)節(jié)流閥開大當(dāng)節(jié)流閥開大進(jìn)入液壓缸的油液進(jìn)入液壓缸的油液 V 。 當(dāng)節(jié)流閥開小當(dāng)節(jié)流閥開小 進(jìn)入液壓缸的油液進(jìn)入液壓缸的油液 V 。結(jié)論：結(jié)論：工作臺(tái)的移動(dòng)速度取決于流量的大小。工作臺(tái)的移動(dòng)速度取決于流量的大小。2)、液壓缸必須產(chǎn)生一個(gè)足夠大的推力，以克服、液壓缸必須產(chǎn)生一個(gè)足夠大的推力，以克服工作臺(tái)移動(dòng)所受到的各種阻力，而這個(gè)推力是工

13、作臺(tái)移動(dòng)所受到的各種阻力，而這個(gè)推力是由缸中的油液壓力產(chǎn)生的，需克服的阻力越大，由缸中的油液壓力產(chǎn)生的，需克服的阻力越大，缸中油液壓力越高；反之壓力就降低。缸中油液壓力越高；反之壓力就降低。結(jié)論：結(jié)論：壓力的大小取決于負(fù)載。壓力的大小取決于負(fù)載。203)、液壓泵輸出的多余的油液經(jīng)溢流閥排、液壓泵輸出的多余的油液經(jīng)溢流閥排回油箱?；赜拖?。3、結(jié)論：、結(jié)論：1)、液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)來傳液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)來傳遞動(dòng)力的。遞動(dòng)力的。2)、液壓傳動(dòng)用液體的壓力能來傳遞動(dòng)力，液壓傳動(dòng)用液體的壓力能來傳遞動(dòng)力，它與利用液體的動(dòng)能的液力傳動(dòng)是不相它與利用液體的動(dòng)能的液力傳動(dòng)是不相同的。同的。

14、3)、液壓傳動(dòng)中的工作介質(zhì)是在受控制、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。傳動(dòng)和液壓控制常常難以截然分開。21二、液壓傳動(dòng)的組成部分二、液壓傳動(dòng)的組成部分1、能源裝置：、能源裝置：將機(jī)械能將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液的液壓轉(zhuǎn)換成油液的液壓能的裝置。能的裝置。 例如：例如：液壓泵液壓泵2、執(zhí)行裝置：、執(zhí)行裝置：把油液的液壓能把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。能的裝置。 例如：例如： 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá) 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)； 液壓缸液壓缸 作直線運(yùn)動(dòng)。作直線運(yùn)動(dòng)。223、控制調(diào)節(jié)裝置：、控制調(diào)節(jié)裝置：

15、對(duì)系統(tǒng)中油液的對(duì)系統(tǒng)中油液的壓力壓力、流量流量或或流動(dòng)方向流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。例如：例如：溢流閥、減壓閥、節(jié)流閥等。溢流閥、減壓閥、節(jié)流閥等。4、輔助裝置：、輔助裝置：上述三部分以外的其它裝置。上述三部分以外的其它裝置。例如：例如：油箱、過濾器、油管等。油箱、過濾器、油管等。三、液壓系統(tǒng)的圖形符號(hào)三、液壓系統(tǒng)的圖形符號(hào) 采用采用規(guī)定的符號(hào)繪規(guī)定的符號(hào)繪制工作原理圖，制工作原理圖，如圖如圖1-2所示所示。但有些液。但有些液壓元件的職能符號(hào)如果無法用這些符號(hào)壓元件的職能符號(hào)如果無法用這些符號(hào)表達(dá)時(shí)，仍可采用它的表達(dá)時(shí)，仍可采用它的半結(jié)構(gòu)示意半結(jié)構(gòu)示意形式。形式。23

16、241-31-3、液壓傳動(dòng)、液壓傳動(dòng) 的控制方式的控制方式液壓傳動(dòng)的液壓傳動(dòng)的“控制方式控制方式”有兩種不同的涵有兩種不同的涵義：義： 一種是指對(duì)傳動(dòng)部分的操縱調(diào)節(jié)方式；一種是指對(duì)傳動(dòng)部分的操縱調(diào)節(jié)方式； 另一種是指控制部分本身的結(jié)構(gòu)組成形另一種是指控制部分本身的結(jié)構(gòu)組成形式。式。一、液壓傳動(dòng)的操縱調(diào)節(jié)方式一、液壓傳動(dòng)的操縱調(diào)節(jié)方式1、手動(dòng)式：、手動(dòng)式：凡須由人撥動(dòng)手柄或按下按凡須由人撥動(dòng)手柄或按下按鈕才能使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作或狀態(tài)的，便鈕才能使系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)其動(dòng)作或狀態(tài)的，便是手動(dòng)式的。例圖是手動(dòng)式的。例圖1-1252、半自動(dòng)式：、半自動(dòng)式：凡凡由由人啟動(dòng)之后人啟動(dòng)之后系統(tǒng)的系統(tǒng)的各種動(dòng)作或狀態(tài)都各種

17、動(dòng)作或狀態(tài)都能在機(jī)械的、電氣能在機(jī)械的、電氣的、電子的或其它的、電子的或其它機(jī)構(gòu)操縱下順序地機(jī)構(gòu)操縱下順序地實(shí)現(xiàn)出來，并在全實(shí)現(xiàn)出來，并在全部工作完成后自動(dòng)部工作完成后自動(dòng)停車的，便是半自停車的，便是半自動(dòng)化的。動(dòng)化的。例如：例如：圖圖10-1263、全自動(dòng)化式：、全自動(dòng)化式：如如果連啟動(dòng)這一步操果連啟動(dòng)這一步操縱也縱也不須由人來參不須由人來參與與，它便是全自動(dòng)，它便是全自動(dòng)式的。式的。27二、液壓系統(tǒng)中控制部分的結(jié)構(gòu)組成形式二、液壓系統(tǒng)中控制部分的結(jié)構(gòu)組成形式1、開環(huán)式：、開環(huán)式：圖圖1-1所示的液壓系統(tǒng)就是開環(huán)式所示的液壓系統(tǒng)就是開環(huán)式的，的，其方塊圖如下：其方塊圖如下：特點(diǎn)：特點(diǎn)：開環(huán)控

18、制的質(zhì)量受工作條件開環(huán)控制的質(zhì)量受工作條件(例油溫、例油溫、負(fù)載等負(fù)載等)變化的影響很大，嚴(yán)重時(shí)甚至無法達(dá)變化的影響很大，嚴(yán)重時(shí)甚至無法達(dá)到既定的目標(biāo)。到既定的目標(biāo)。282、閉環(huán)式：、閉環(huán)式：方塊圖如下：方塊圖如下：特點(diǎn)：特點(diǎn)：閉環(huán)控制的質(zhì)量受工作條件變化的閉環(huán)控制的質(zhì)量受工作條件變化的影響較小。因此它可用一般元件組成較精影響較小。因此它可用一般元件組成較精確的控制系統(tǒng)。確的控制系統(tǒng)。291-4 1-4 、液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)、液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)一、液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)一、液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)1、在同體積下：、在同體積下：液壓裝置比電氣裝置產(chǎn)生液壓裝置比電氣裝置產(chǎn)生 出更大的動(dòng)力，所以液壓系統(tǒng)的壓力比出更大的動(dòng)力，所以液壓系統(tǒng)的壓力比磁場(chǎng)中的磁力大磁場(chǎng)中的磁力大30 - 40倍。倍。 同功率下：同功率下：液壓裝置體積小，結(jié)構(gòu)緊液壓裝置體積小，結(jié)構(gòu)緊 湊，重量輕。湊，重量輕。例如：例如：液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等液壓馬達(dá)的體積和重量只有同等功率電動(dòng)機(jī)的功率電動(dòng)機(jī)的12%。302、液壓裝置工作比較平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)快速、液壓裝置工作比較平穩(wěn)，易于實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。啟動(dòng)、制動(dòng)和頻繁的換向。例如：例如：液壓裝置的換向頻率在實(shí)現(xiàn)往復(fù)