1.1 液压传动概述

学习目标

1.了解液压传动的工作原理，能分析具体液压系统的工作过程，并能比较其与机械传动的异同，能对液压传动的工作原理从运动、力及介质进行总结。

2.理解液压系统的组成，能对各具体的液压传动系统进行分析，指出各元件的分类，同时能指出图形符号与结构符号所表达的重点内容。

3.熟悉油液的基本特性，会分析温度与压力的变化对其特性的影响。

内容摘要

液压传动是以油液为工作介质，以密封容积的变化传递运动，以油液内部的压力传递动力。液压传动除油液外，由动力部分、执行部分、控制部分、辅助部分组成。油液的两大特性——黏性和压缩性。

一、液压传动的工作原理

1.液压千斤顶的工作过程

图1-1-1所示是人们常见的液压千斤顶的工作原理图。它由手动柱塞液压泵和液压缸两大部分构成，大小活塞与缸体及泵体的接触面之间，要保持良好的配合，不仅使活塞能够移动，而且形成可靠的密封。液压千斤顶的工作过程如下。

工作时，关闭放油阀8，向上提起杠杆1时，活塞3就被带动上升（图1-1-1（b）），油腔4的密封容积增大（此时单向阀7因受油腔10中油液的作用力而关闭），形成局部真空。于是油箱6中的油液在大气的作用下，推开单向阀5的钢球并沿着吸油管道进入油腔4。接着用力压下杠杆1，活塞3下移（图1-1-1（c）），油腔的密封容积减小。油液受到外力作用而产生压力，迫使单向阀5关闭并使单向阀7的钢球受到一个向上的作用力。手压杠杆的力越大，油液压力越大，向上的作用力就越大。当这个作用力大于油腔10中的油液对钢球的作用力时，钢球被推开，油腔4中的油液的压力就传递到油腔10，油液就被压入油腔10，迫使它的密封容积变大，结果推动活塞11连同重物G一起上升。反复提压杠杆，就能不断地将油液压入油腔10，使活塞11和重物G不断上升，从而达到起重的目的。显然，如果提压杠杆的速度越快，则单位时间内压入油腔10中的油液越多，重物上升的速度就越快；重物越重，下压杠杆所需的力就越大，于是油液的压力就越大。

如果将放油阀8旋转90°，油腔10中的油液在重物G的作用下，流回油箱，活塞11下降并恢复到原位。

2.工作原理

液压千斤顶虽然是一个简单的液压传动装置，但是从对它的工作过程的简单介绍中，我们可以看出，液压传动的工作原理是以油液作为工作介质，依靠密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传递动力。液压传动装置实际上是一种能量转换装置，它是将机械能转换为便于输送的液压能，然后又将液压能转换为机械能，以驱动工作机构完成所要求的各种动作。

二、液压传动的组成及液压系统的图形符号

1.液压传动的组成

通过对图1-1-1所示液压千斤顶工作原理的分析，我们可以看出一般液压传动系统除油液外，各液压元件按功能可分为四个部分，即动力部分、执行部分、控制部分和辅助部分。各部分的名称、所包含的主要液压元件及作用如表1-1-1所示。

表1-1-1 液压传动的组成及作用

2.液压系统的图形符号

图1-1-1反映的是一种结构式的工作原理。它的直观性强，容易理解，但绘制比较复杂，特别是当系统中元件较多时更是如此。因此国家制定了一套液压系统的图形符号，并以GB/T786.1—2009做出明确规定，可以方便而清晰地表达各种类型的液压系统。由于符号表示的是元件的职能而不是结构，因此图形十分简洁。常见的液压元件图形符号，将在下文中逐一介绍。

三、油液的性质

油液是液压传动系统中最常用的工作介质，它不仅起传递能量的作用，而且是液压元件的润滑剂。油液有许多重要的性质，最重要的是压缩性和黏性。压缩性是表示油液产生压力后其体积减小的性质。在液压传动常用的压力范围内，油液的压缩量是极其微小的，一般可忽略不计，近似地看作不可压缩。黏性是油液流动时，内部产生摩擦力的性质。黏性的大小用黏度来度量。黏度大，内摩擦力就大，油液就不容易流动，显得比较“稠”；反之，油液就较“稀”。油液的黏度随着温度的变化而变化。油温升高，黏度变小，流动性就好。当压力不太高时，压力对黏度影响不大，一般不予考虑。大量事实表明，液压系统故障的75%是由工作介质引起的，因此对液压油的性能的了解十分重要。

四、液压传动的特点

液压传动与机械传动、电气传动相比较，具有以下特点：

（1）从结构上看，元件单位重量传递的功率大，结构简单，布局灵活，便于和其他传动方式联用，易实现远距离操纵和自动控制。

（2）从工作性能上看，速度、扭矩、功率均可做无级调节，能迅速换向和变速，高速范围宽，动作快速性好；工作比较平稳；缺点是速比不如机械传动准确，传动效率低。

（3）从维护使用上看，元件的自润滑性好，能实现系统的过载保护与保压；使用寿命长；元件易实现系列化、标准化、通用化；但对油液的质量、密封、冷却、过滤要求严格，对元件的制造精度、安装、调整和维护要求较高；受温度影响较大；对环境有污染。

例题解析

【例1-1-1】 液压元件的图形符号只表示元件的功能、操作方法及外部连接口，不表示元件的具体结构。（ ）

【要点解析】 本题要求学生理解图形符号所表示的内容及作用。液压系统结构原理图虽具有直观性，易理解，但绘制困难。液压元件平时在使用时，只关注元件的功能。因此国家标准对各元件图形符号做了具体规定。

【解】 √。

【例1-1-2】 温度越高，油液的黏度越大；温度越低，油液的黏度越小。（ ）

【要点解析】 液压传动的工作介质是油液，油液的两个主要性质是黏性和压缩性，压缩性在一定的压力范围内可以忽略不计，故对液压传动影响较小。而黏性受温度的影响较大，当温度升高时，黏性变小，摩擦降低，有利于传动，泄漏增加；当温度降低时，黏性增加，摩擦增大，不利于传动，泄漏减小。

【解】 ×。

巩固练习

一、单项选择题

1.液压缸属于（ ）。

A.动力部分 B.执行部分 C.控制部分 D.辅助部分

2.能实现能量转换的液压元件是（ ）。

A.油箱 B.过滤器 C.单向阀 D.液压泵

3.易于在较大范围内实现无级调速，元件单位重量传递功率大的传动为（ ）。

A.摩擦轮传动 B.齿轮传动 C.轮系传动 D.液压传动

4.下列属于液压传动特点的是（ ）。

A.不受温度影响 B.自润性好但不能实现过载保护

C.传动平稳，传递功率大 D.易于实现有级调速

二、判断题

5.液压元件的图形符号既能表示元件的功能，又能表示元件的具体结构。（ ）

6.辅助元件有管路和接头、油箱、过滤器、蓄能器、密封件、控制仪表等。（ ）

7.液压传动系统适用于传动比要求严格的场合。（ ）

8.液压传动传递功率大，易实现远距离操纵和自动控制。（ ）

9.液压缸属于液压传动系统的动力部分。（ ）

三、填空题

10.油液的两个最主要特性是_______和_______，受温度影响较大的是_______。

11.液压千斤顶主要由_______和_______两大部分组成，前者是把_______能转变为_______能。

12.液压传动的工作原理是以油液作为_______，通过_______来传递运动，通过_______来传递动力。

13.控制部分用来控制和调节油液的_______、_______和_______。

四、简答题

14.写出图1-1-2所示的机床工作台液压传动系统的工作过程。