液壓基本原理

1、液壓傳動基本知識液壓傳動基本知識北京市工業(yè)技師學(xué)院 李兵郵箱：郵箱： 基本原理基本原理回答回答:液壓系統(tǒng)是以有壓液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換液壓系統(tǒng)是以有壓液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的系統(tǒng)，其可在動力源與工作點(diǎn)之間傳遞能量。的系統(tǒng)，其可在動力源與工作點(diǎn)之間傳遞能量。問題問題:什么是液壓系統(tǒng)什么是液壓系統(tǒng) ?能量需求能量需求燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)其它形式其它形式內(nèi)燃機(jī)內(nèi)燃機(jī) 電動機(jī)電動機(jī)動力源動力源消耗能量消耗能量?動力源動力源與動力源連接與動力源連接直接驅(qū)動直接驅(qū)動機(jī)械能傳遞機(jī)械能傳遞液壓能傳遞液壓能傳遞停止停止啟動啟動速度速度方向方向位置位置加速度加速度控制控制液壓能傳遞液壓能傳遞液壓電梯液壓電

2、梯時間時間距離距離液壓電梯液壓電梯時間時間加速度加速度距離距離液壓電梯液壓電梯時間時間加速度加速度速度速度距離距離液壓電梯液壓電梯時間時間加速度加速度減速度減速度速度速度距離距離液壓電梯液壓電梯時間時間位置位置加速度加速度減速度減速度速度速度距離距離液壓電梯液壓電梯機(jī)械式挖掘機(jī)機(jī)械式挖掘機(jī)液壓挖掘機(jī)液壓挖掘機(jī)液壓操作液壓操作液壓操作液壓操作液壓操作液壓操作液壓操作液壓操作液壓操作液壓操作液壓操作液壓操作一、液壓傳動的工作原理一、液壓傳動的工作原理傳遞運(yùn)動傳遞運(yùn)動傳遞運(yùn)動傳遞運(yùn)動傳遞運(yùn)動傳遞運(yùn)動傳遞運(yùn)動傳遞運(yùn)動液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件產(chǎn)生壓力產(chǎn)生壓力液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件產(chǎn)生壓力產(chǎn)生壓

3、力W液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件產(chǎn)生壓力產(chǎn)生壓力WP液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件產(chǎn)生壓力產(chǎn)生壓力面面積積壓壓力力作用力作用力壓力壓力 = 作用力作用力 面積面積作用力作用力 = 壓力壓力 x 面積面積壓力定義壓力定義壓力：液體單位面積上所受的垂直作用力。1 kg低壓力低壓力1 kg高壓力高壓力1 kg壓力定義壓力定義PFA液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件1000 kg 10 cm2提升負(fù)載提升負(fù)載P =FAP =FAP =FAP =FA=1000 10= 100 kg/cm2P =FA100 kg/cm2液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件 10 cm2 10 cm2?1000 kg提升負(fù)載提升負(fù)載液壓泵

4、液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件 10 cm2 10 cm21000 kg1000 kg100 kg/cm2提升負(fù)載提升負(fù)載A液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件1000 kg100 cm2P =FA 10 cm210 kg/cm2提升負(fù)載提升負(fù)載P =FA=1000100= 10 kg/cm2AF = P x A = 10 x 10 = 100 kg液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件1000 kg100 cm2 10 cm210 kg/cm2100 kg放大作用力放大作用力A液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件1000 kg100 cm2 10 cm210 kg/cm2100 kg放大作用力放大作用力= P =FAFAW液

5、壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件能量守恒能量守恒W液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件能量守恒能量守恒W液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件能量守恒能量守恒W液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件能量守恒能量守恒W液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件能量守恒能量守恒W10 A10 FAF101A x 10 = 體積體積 = 10 A x 1液壓泵液壓泵執(zhí)行元件執(zhí)行元件能量守恒能量守恒液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)

6、行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置液壓泵液壓泵 執(zhí)行元件執(zhí)行元件液壓裝置液壓裝置1 l流量流量1 l1 cm流量流量 3 l / min 3 cm / min3 個行程個行程 / 分鐘分鐘流量流量速

7、度速度流量流量流量與速度流量與速度 面積面積 速度速度 流量流量 速度速度 = 面積面積 流量流量 流量流量 =速度速度面積面積 壓力壓力壓力與負(fù)載壓力與負(fù)載 負(fù)載負(fù)載 壓力壓力 = 面積面積 面積面積 負(fù)載負(fù)載 流量流量 速度速度 = 面積面積 負(fù)載負(fù)載 壓力壓力 = 面積面積 流量流量 =速度速度面積面積由液壓千斤頂?shù)倪^程可見：1、液壓傳動系統(tǒng)以液體為介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了兩次能量轉(zhuǎn)換。機(jī)械能液體的壓力能機(jī)械能2、液壓傳動的過程必須是在封閉的空間和管道內(nèi)進(jìn)行3、在液壓傳動系統(tǒng)中，傳動與控制同時存在。二、液壓傳動工作特性二、液壓傳動工作特性1、液壓傳動系統(tǒng)中，傳動與控制同時進(jìn)行。2、液壓傳動中的液體壓

8、力的大小取決于負(fù)載。即壓力只隨負(fù)載的變化而變化，與流量無關(guān)。3、執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動速度的大小取決于輸入的流量而與壓力無關(guān)。三、流量與壓力三、流量與壓力流量流量 = 升升/分鐘分鐘 ( l/min)1 l = 1000 立方厘米立方厘米 ( cm3 )流量單位流量單位質(zhì)量質(zhì)量 - 公斤（公斤（kg）重量重量 牛頓（牛頓（N）質(zhì)量與重量質(zhì)量與重量1 kg重力重力1 s - 9.81 m/s0 s - 0 m/s1 kg重力重力1 s - 9.81 m/s2 s - 19.62 m/s0 s - 0 m/s1 kg重力重力1 kg1 s - 9.81 m/s2 s - 19.62 m/s3 s - 29

9、.43 m/s0 s - 0 m/s（在小于（在小于 3 s 內(nèi)，內(nèi)， 速度為速度為0 - 60 哩哩/小時。）小時。）重力加速度重力加速度= 9.81 m / s2重力重力牛頓第二定律牛頓第二定律作用力作用力 = 質(zhì)量質(zhì)量 x 加速度加速度1 牛頓牛頓 = 1 kg x 1 m/s29.81 N = 1 kg x 9.81 m/s21 kg 質(zhì)量質(zhì)量:9.81 N 重量重量:牛頓第二定律牛頓第二定律（1 N 約為約為 0.1 kg）1 m1 m 1 m21 N/ m2 = 1 帕斯卡（帕斯卡（Pa）1 千帕斯卡千帕斯卡 = 1 000 Pa1 兆帕斯卡兆帕斯卡 = 1 000 000 Pa1

10、 bar = 100 000 Pa1 bar = 1 kg / cm2 （近似）近似） 1 N壓力單位壓力單位 壓力（壓力（Pa）= 作用力（作用力（N）面積（面積（m2） 壓力（壓力（bar）= 作用力（作用力（N）x 10面積（面積（mm2） 壓力（壓力（bar）= 作用力（作用力（N）面積（面積（cm2）x 10壓力計算壓力計算無流阻無流阻壓力由外負(fù)載產(chǎn)生壓力由外負(fù)載產(chǎn)生壓力由彈性負(fù)載產(chǎn)生壓力由彈性負(fù)載產(chǎn)生壓力由壓縮空氣產(chǎn)生壓力由壓縮空氣產(chǎn)生壓力由壓縮空氣產(chǎn)生壓力由壓縮空氣產(chǎn)生壓力由單向閥（帶彈簧）產(chǎn)生壓力由單向閥（帶彈簧）產(chǎn)生壓力由阻尼孔產(chǎn)生壓力由阻尼孔產(chǎn)生P1P2QQP1 - P2

11、= P P A x Q2A即即: 為了獲得為了獲得兩倍兩倍的流量，需要的流量，需要四倍四倍 壓降壓降壓力由阻尼孔產(chǎn)生壓力由阻尼孔產(chǎn)生四、能量四、能量輸入機(jī)械能輸入機(jī)械能輸出液壓能輸出液壓能液壓能液壓能 = 流量流量 x 壓力壓力 功率（功率（kW）= 壓力（壓力（bar）x 流量（流量（l/min）600能量能量P1P2QQ輸入功率輸入功率 = P1 x Q輸出功率輸出功率 = P2 x Q若若P2 P1，則（輸出功率）則（輸出功率）（輸入功率）（輸入功率）功率差功率差 = 發(fā)熱量發(fā)熱量對于礦物油對于礦物油 - 17.5 bar（ P）壓差對應(yīng)于壓差對應(yīng)于 1C能量能量五、液壓傳動系統(tǒng)的組成五

12、、液壓傳動系統(tǒng)的組成設(shè)備需求設(shè)備需求液壓缸液壓缸手動液壓泵手動液壓泵液壓泵，電動機(jī)驅(qū)動液壓泵，電動機(jī)驅(qū)動液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥流量控制閥流量控制閥過濾器過濾器液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原

13、理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖M液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖M 無論液壓設(shè)備規(guī)模大小、系統(tǒng)復(fù)雜與否，無論液壓設(shè)備規(guī)模大小、系統(tǒng)復(fù)雜與否，任何一個液壓系統(tǒng)都是由動力元件、執(zhí)行元任何一個液壓系統(tǒng)都是由動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件、工作介質(zhì)等幾部件、控制元件、輔助元件、工作介質(zhì)等幾部分組成的分組成的動力元件動力元件把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見的把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成油液液壓能的裝置。最常見的形形 式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。執(zhí)行

14、元件執(zhí)行元件把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的元件。有作直把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的元件。有作直線運(yùn)動的液壓缸，或作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的液壓馬達(dá)。線運(yùn)動的液壓缸，或作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的液壓馬達(dá)。控制元件控制元件對系統(tǒng)中油液壓力、流量或油液流動方向進(jìn)行對系統(tǒng)中油液壓力、流量或油液流動方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的元件。這些元件的不同組合形成了不同功能的控制或調(diào)節(jié)的元件。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。液壓系統(tǒng)。輔助元件輔助元件上述三部分以外的其他元件，例如油箱、過濾上述三部分以外的其他元件，例如油箱、過濾器、油管等。它們對保證系統(tǒng)正常工作有重要作用。器、油管等。它們對保證系統(tǒng)正常工作有重要作用。工作介質(zhì)工作介質(zhì)工作

15、介質(zhì)主要包括各種液壓油、乳化液和合成工作介質(zhì)主要包括各種液壓油、乳化液和合成液壓液。液壓系統(tǒng)利用工作介質(zhì)進(jìn)行能量和信號的傳遞。液壓液。液壓系統(tǒng)利用工作介質(zhì)進(jìn)行能量和信號的傳遞。六、油箱、液壓油和原動機(jī)六、油箱、液壓油和原動機(jī)冷卻油箱冷卻油箱灌注油箱灌注油箱浸入液壓泵浸入液壓泵高位油箱高位油箱出油出油回油回油油箱油箱水水水水 / 油油礦物油礦物油植物油植物油合成油合成油液壓油液壓油液壓油液壓油水水水水 / 油油礦物油礦物油植物油植物油合成油合成油潤滑潤滑液壓油液壓油液壓油液壓油水水水水 / 油油礦物油礦物油植物油植物油合成油合成油溫度范圍溫度范圍液壓油液壓油液壓油液壓油水水水水 / 油油礦物油礦物油植物油植物油合成油合成油無腐蝕無腐蝕液壓油液壓油液壓油液壓油水水水水 / 油油礦物油礦物油植物油植物油合成油合成油可燃性可燃性液壓油液壓油液壓油液壓油水水水水 / 油油礦物油礦物油植物油植物油合成油合成油環(huán)境友好性環(huán)境友好性液壓油液壓油液壓油液壓油水水水水 / 油油礦物