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液压传动思维导图
本思维导图为《液压传动》笔记，仅作为学习参考，快速梳理知识，有效学习、学会本门专业课，更有把握通过专业课考试，以及获得较好成绩。
编辑于2021-08-19 20:05:17- 液压传动
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液压传动
液压传动系统
千斤顶
机械千斤顶
剪叉式
螺旋式
液压式千斤顶
特点：结构简单，重量轻，便于携带，移动方便
应用：重型汽车轮胎更换，电力维护，桥梁维修重物顶升，静力压桩，基础沉降，桥梁及船舶修造
机床液压传动系统
液力传动：利用液体的动能传递能量
液压传动：利用液体压力能传递能量（液压传动是以液体在密封容腔内形成的压力能传递运动和动力的，其工作介质是在受控制受调节的状态下工作的）
机床液压传动工作原理
换向阀
控制活塞
节流阀
液压缸运动速度调节，
溢流阀
液压泵输出液压油压力调节，保压溢流
过滤器
滤去液压油中的杂质
换向阀
开停阀
液压系统卸荷
机床液压传动系统特点
液压系统是以液体作为工作介质来传递动力和运动
液压系统是以液体在密封容腔内所形成的压力能来传递动力和运动的
液压传动中的工作介质是在受控制，受调节的状态下工作的
液压传动系统中的能量转换和传递要能够满足生产需要
液压传动中压力取决于负载
液压传动系统的组成和图形符号
液压传动系统组成
液压动力元件（机械能-压力能）
液压泵
液压执行元件（压力能-机械能）
液压缸或液压马达
液压调节控制元件（控制方向，压力及流量）
各种液压阀类元件（开停阀，换向阀，溢流阀，节流阀）
液压系统辅助元件
液压蓄能器，油箱，过滤器，油管液，冷却器，加热器，管接头，压力计，流量计，密封装置
液压工作介质
液压油或液压液
图形符号（表示元件的功能，不表示元件的具体结构和参数）
半结构式图形
直观性强，易理解，绘制麻烦
国标规定
一般都使用国标规定的图形符号绘制
液压传动的特点及应用
特点
体积小，重量轻，结构紧凑，功率重量比大，运行平稳，可实现大范围无级调速，易于安全保护，换向频率高，能够自润滑，易于实现自动化
优点
大的功率密度或力密度
易做到对执行元件速度的无级调节
工作平稳，换向冲击小
易于实现过载保护，使用寿命长
易于实现自动化，实现复杂的运动和操作
易于实现标准化，系列化，和通用化
缺点
无法保证严格的传动比（液压油的可压缩性和泄漏）
传动效率相对较低（能量经过二次变换）
液压传动装置的工作性能对油温的变化比较敏感（主要是黏度，性能随温度变化而变化）
液压传动在出现故障时不易找出原因
应用
一般工业机械
机床（平面磨床，外圆磨床），塑料加工机械（注塑机），压力机械（压力机，锻压机），重型机械（废铁压块机）
行走机械
工程机械（挖掘机），超重机械（汽车吊），建筑机械（打桩机），农业机械（联合收割机），汽车（转向器，减振器）
钢铁工业机械
冶金机械（轧辊调整装置），提升装置（电极升降机），薄板轧机
土木工程机械
防洪闸门及提坝装置（浪潮防护挡板），河床升降装置，桥梁操纵机构和凿岩机
发电设备
涡轮机（调速装置）
特殊装备
巨形天线控制装置，测量浮标，飞机起落架的收放装置及方向舵控制装置，升降旋转舞台
船舶装备
甲板起重机械（绞车），船头门，舱壁阀，船尾推进器
军事装备
火炮操纵装置，舰船减摇装置，飞行仿真装置
液压传动工作介质
种类
液压传动是以液体作为工作介质传递能量
作用：液压油液（工作介质）用来传递动力，运动和信号，并起到润滑，冷却和防锈等作用
分类：石油基液压油，难燃液压油
种类细分：GB 11118.1-2011,ISO12922:1999
两类添加剂：改善油液化学性质，改善油液物理性质
种类
机械油，汽轮机油
用于一般循环润滑系统
抗氧防锈油
加有抗氧化，防锈等添加剂，低压传动系统，使用最广
抗磨液压油
改善了抗磨性，低中高压传动系统
高黏度指数液压油
改善了黏温性，适用于温度变化较大和工作条件恶劣的低压传动系统
低温液压油
温度变化较大和工作条件恶劣的低中高传动系统
液压导轨油
改善了黏-滑性，适用于液压系统和导轨润滑系统合用的设备
水包油
低温性，黏温性和润滑性差，但难燃性好，价格便宜
油包水
低温性差，难燃性比磷酸酯无水合成液差
水-乙二醇液
低温性，黏温性和橡胶适应性好，难燃性好，适用于冶金和煤矿等行业的低中压传动系统
磷酸酯无水合成液
适用于冶金，火力发电，燃气轮机等高温高压下操作的液压传动系统
特性
密度
单位体积内液体质量 L表示润滑剂类液压油液
重度
单位体积内的液体重量
可压缩性
在受力的作用而使液体体积发生变化的性质
体积压缩系数：受压液体的单位压力P分之一变化时所发生体积相对变化量值的负数
对动态性能影响较大，对静态下不予考虑
体积弹性模量（体积模量）
体积压缩系数的倒数，液体抵抗压缩能力的大小
工程计算中常取液压油的体积弹性模量。 K=0.7*10^3MPa
温度升高时，K减小；压力增大时，K增大
K越大，被压缩越小，抗压缩能力越大
液压弹簧刚度
黏性
液体在外力作用下流动或有流动趋势时，液体内分子间的内聚力要阻止液体分子的相对运动，由此产生的一种内摩擦力
动力粘度（绝对黏度）
运动粘度
动力粘度与其密度的比值
相对黏度（条件黏度）
温度升高，黏度显著下降
黏度指数
VI表示液体的黏度随温度变化的程度与标准液的黏度变化程度之比。黏度指数高，黏温曲线平缓，表示黏度随温度变化小，其黏温特性好。一般液压系统要求工作介质的黏度指数应在90以上
要求及选择
要求
合适的黏度，润滑性能好，具有较好的年温特性
质地纯净，杂质少，对金属和密封件有良好的相容性
对热，氧化，水解和剪切有良好的稳定性
抗泡沫性，抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小
体积膨胀系数小，比热容大，流动点和凝固点低，闪点和燃点高
对人体无害，对环境污染小，成本低，价格便宜
选择
首先根据液压传动系统的工作环境和工作条件来选择合适的液压油液类型，一般选用矿物油
主要考虑液压传动系统的工作环境和工作条件
再选择液压油液的黏度
使系统能正常，高效和可靠工作的油液黏度
一般根据液压泵的要求来确定液压油液的黏度
应根据具体情况控制油温
考虑因素
工作环境
工作条件
液压油液质量
经济性
污染及控制
污染
液压油液的污染是液压传动系统产生故障的主因
原因
残留物污染
侵入物污染
生成物污染
污染物等级
单位体积液压油液中固体颗粒污染物的含量
危害
堵塞过滤器
堵塞阀类元件的孔或缝隙
加速有相对滑动零件表面的磨损
划伤密封件
水分和空气降低液压油液的润滑性加速氧化变质
产生气蚀，使液压元件加速损坏
使液压传动系统出现振动，爬行现象
控制
减少外来的污染
滤去系统产生的杂质
控制液压油液的工作温度
定期检查更换液压油液
液压泵和液压马达
液压泵基本工作原理
容积式液压泵三要素
密封容腔（密闭的容积）
密封容腔变化
配油机构（配流装置）
液压泵按结构分类
齿轮泵
叶片泵
柱塞泵
螺杆泵
按排量是否可调分
定量泵
变量泵
液压泵的职能符号
液压泵性能参数
压力
工作压力P
泵出油口处的压力值，也称系统压力。其大小取决于负载
额定压力P n
正常工作下能连续运转的最高压力
最高压力Pmax
流量
排量
每转一周排除液体的体积，取决于结构尺寸
理论流量qt
单位时间内排出液体的体积
等于排量V和转速n的乘积，qt=nV
实际流量q
工作时的输出流量，理论流量减去泄漏流量
额定流量qn
在额定转速和额定压力下输出的流量
功率
输入功率Pi
Pi=ωT=2πnT
输出功率Po
Pο=Fv=pAv=pq（压力和功率的乘积）
理论输入功率Pt
Pt =Fv=pAv=pq t=ωTt=2πnTt（机械摩擦）
理论输出功率Pt
Pt=pqt（泄漏）
效率
容积效率（容积损失）
实际输出流量q=qt-q1
ηv=q/qt=（qt-q1）/qt=1-q1/qt=1-q1/Vn
机械效率（摩擦损失）
ηm=Tt/Ti=pV/2πTi（Tt=pV/2π)
总效率
η=Po/Pi=pq/2πnTi=（q/Vn）•（pV/2πTi）=ηv•ηm
特性曲线
液压泵在转速、油温保持不变的条件下，参数随工作压力不同而变化的曲线。ηv降低，ηm增高
齿轮泵（定量泵）
外啮合齿轮泵
排量
近似V=πdhb=(6.66~7)zm^2b
输出流量
q=(6.66~7)zm^2bn(ηv)
流量脉动率
σ=（qmax-qmin）/q
齿数愈少，脉动率愈大
结构特点
成本低，吸油特性好，抗污染能力强
困油现象
如要稳定工作，重合度ε>1。有一部分油液困在两对轮齿所形成的封闭容腔之内
封闭容腔先变小后变大。油液发热；受到附加的不平衡负载作用；造成局部真空，产生气穴。
消除困油的方法
在两端盖板上开卸荷槽
径向力不平衡
液体作用在齿轮外缘的压力是不平衡的
措施
缩小压油孔
开压力平衡槽
端面泄漏及端面间隙自动补偿法
齿轮啮合线处的间隙
泵体内孔和齿顶间的径向间隙
齿轮两端面和盖板间的端面间隙（占70～80%最大）
防泄措施
压力越高，间隙泄漏的液压油就愈多，一般齿轮泵用于低压系统
为提高齿轮泵的压力和容积效率，需对结构上采取措施，对端面进行自动补偿
减小轴向间隙
轴向间隙补偿装置
内啮合齿轮泵
叶片泵
单作用叶片泵的工作原理
单作用叶片泵由定子，转子，叶片，配油盘组成
单作用叶片泵每转一周，吸、压油各一次
单作用叶片泵的特性
排量
泵每旋转一圈所排出的体积
V=（V1-V2）*z=2πbeD
流量
几何流量：qt=nV=2πbeDn
实际流量：q=2πbeDn(ηv）
特点
每转吸排油各一次
变量泵
径向力不平衡
叶片根部在压油区和压力油相通，在吸油区和低压油相通
叶片后倾便于吸油
奇数叶片减少脉动
叶片个数多为13或15
限压式变量叶片泵
结构
外反馈限压式变量液压泵
叶片泵的定子是可以左右移动的
p-q关系
压力推力等于弹簧预紧力
临界点Pc
Pc=kx/A
动平衡
输出流量q=kq•e-kl•p
p-q曲线
弹簧预压缩量影响临界点Pc和最高压力（x0）
弹簧刚度影响临界点Pc和Pmax
限位螺钉位置只能影响最大流量（emax）
双作用式叶片泵
形成密封的工作容腔
密封的工作容腔发生变化
具有配油功能
液压泵三要素
每转一周吸排油两次
工作特点
排量和流量
配油盘
卸荷三角槽
定子曲线
四段圆弧与四段过渡曲线
特点
每转吸排油各两次
非变量泵（定量泵）
叶片根部全部通压力油，为了保证叶片自由滑动且始终贴紧内表面
径向力平衡
叶片前倾以改善磨损
四倍数叶片减小脉动
叶片数一般取12或16
提高工作压力措施
叶片根部通高压油
现象
吸油区定子内表面的磨损严重；压力高时内表面的磨损严重
双叶片结构
采用子母叶片形式
采用阶梯叶片形式
柱塞泵
按柱塞方向分
轴向柱塞泵
斜盘式
倾角γ
常取z为7或9
自动补偿
滑靴
变量结构
改变倾角γ，以调节泵的排量
斜轴式
径向柱塞泵
可做成单向或双向变量泵
配流轴受到径向不平衡力作用
具有压力高、结构紧凑、效率高及流量调节方便等优点，常用于需要高压大流量和流量需要调节的液压传动系统中
液压泵的选择
负载小、功率小的机械设备
齿轮泵、双作用叶片泵
精度较高的机械设备（如磨床）
双作用叶片泵
负载较大并有快速和慢速工作行程的机械设备（如组合机床）
限压式变量叶片泵
负载大、功率大的机械设备（龙门刨床、拉床）
柱塞泵
机械设备的辅助装置（送料、夹紧等）
廉价的齿轮泵
液压马达的工作原理及性能参数
结构上与液压泵基本相同，并且靠密封容积的变化工作，但只有部分泵可作为马达
压力
近似认为工作压力p等于工作压差
正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压马达的额定压力pn
排量和流量
转速和容积效率
转矩和机械效率
液压马达的理论输出转矩大于实际输出转矩，和液压泵不同
功率和总效率
特性曲线
高速液压马达
额定转速高于500r/min
低速大扭矩液压马达
转矩大，低速稳定性好
基本结构是径向柱塞式
单作用曲轴式
多作用内曲线型
结构组成
为了使液压马达连续运转缸体每转一转，每个柱塞往复运动x与柱塞z的数目不等
马达能够正反转，具有结构上的对称性
液压缸
液压缸的种类和特点
活塞式液压缸
双杆活塞式液压缸
缸体固定，活塞杆移动
中小型设备
活塞杆固定，缸体移动
大中型设备
单杆活塞式液压缸
液压缸无杆腔进油
液压缸有杆腔进油
往复运动速度比
活塞杆越小时，速度比越接近于1，在两个方向上速度差值就愈小
差动连接
往复速度相等时D=2^0.5d
特点
差动连接是在不增加液压泵容量和功率的情况下，实现系统快速运动的有效方法
差动连接时活塞杆伸出速度比非差动连接速度快
差动连接时活塞推力比非差动连接时小
柱塞式液压缸
柱塞粗，重量大，稳定，空心柱塞，柱塞支撑套和支架
只能制成单作用缸，回程由外力或自重实现
柱塞与缸筒内壁不接触，因此缸筒内孔不需要精加工，工艺性好，成本低
柱塞缸常用于长行程机床
为保证柱塞缸有足够的推力和柱塞受压稳定，柱塞一般较粗
摆动式液压缸
计算
单叶片不超过280度
双叶片不超过150度
摆动液压缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般用于中低压系统，做往复摆动、转位或间隙运动的场合
组合式液压缸
增压液压缸
多级液压缸
齿条活塞液压缸
液压缸的结构
缸体组件
缸体组件的连接形式
法兰式
结构简单，连接可靠，但要求缸筒端部有足够的壁厚
半环式
外半环和内半环
工艺性好，连接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒的刚度。
外螺纹式
体积小，质量小，结构紧凑，但缸筒端部结构较复杂
内螺纹式
体积小，质量小，结构紧凑，但缸筒端部结构较复杂
拉杆式
连接结构简单、工艺性好、通用性强，但端盖和体积和质量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响密封效果只适用于长度不大的中低压缸
焊接式
连接强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变形
缸筒、端盖和导向套
活塞组件
连接形式
螺纹式
结构简单，拆卸方便，一般需备有螺母防松装置
一般情况下采用
半环式
强度高，结构复杂，拆卸不便
高压和振动较大时
活塞和活塞杆
密封装置
间隙密封
依靠相对运动零件配合面的微小间隙防止泄漏
平衡槽
结构简单、摩擦力小和耐用，加工精度高
作用
活塞能够自动对中，减小了摩擦力，同时减小偏心量，减小了泄漏量
增大油液泄漏的阻力，提高了密封性能
储存油液，使活塞能自动润滑
活塞环密封
密封圈密封
O形密封圈
V形密封圈
开口应面向压力高的一侧
Y形密封圈
宽断面和窄断面
缓冲装置
圆柱形环隙式
圆锥形环隙式
可变节流槽式
可变节流孔式
排气装置
必须考虑空气的排出
排气塞
排气阀
液压缸的设计计算
主要尺寸的计算
一般选系统背压为0
杆径d
校核
缸筒壁厚δ
活塞杆的直径校核
活塞杆的稳定性验算
压力控制阀
溢流阀
直动式溢流阀
阀不溢流
非溢流状态，常态
溢流
溢流阀入口压力基本恒定
阻尼孔
减小阀芯振动
不适用于高压大流量的工况
先导式溢流阀
由先导阀和主阀两部分组成
调节先导阀弹簧，可调节溢流压力
可对系统溢流压力实行远程调节
作用
安全阀
限压
调压
背压阀
远程调压
使系统卸荷
顺序阀
顺序阀的应用
应用回路
顺序动作回路
双泵卸荷回路
平衡回路
减压阀
减压回路
流量控制阀
节流阀
节流阀的工作原理
改变节流口通流截面面积，这可调节流过此阀的液体流量
阀的节流通道呈轴向三角槽式
节流阀流量的影响因素
阀口面积
阀的结构形式
负载变化的影响
温度变化的影响
节流阀的阻塞和最小稳定流量
阻塞
最小稳定流量
薄闭孔节流阀比轴向三角槽式节流阀小
防止措施
油液要精确过滤
节流阀两端压差要适当
调速阀
子主题 1
液压控制阀
概述
分类
用途
方向
压力
流量
工作原理
开关阀
伺服阀
比例阀
阀芯结构
滑阀
锥阀
球阀
转阀
安装连接形式
螺纹式（管式）安装连接
板式安装连接
集成块式连接
叠加式安装连接
法兰式安装连接
插装式安装连接
多为大流量阀
性能参数
阀的规格大小
通径Dg
额定流量
额定压力
方向
单向阀
座阀（密封性好）
有无弹簧作用两种
防止液压缸从方向阀漏油
普通单向阀，液控单向阀
液控单向阀用在平衡回路，双向锁紧回路中
图形符号
滑向阀的工作原理和分类
能源单元和执行单元之间的单元
控制油路开关
控制油液流向
控制油液流量和油液压力
操作方式
手动式
板把和踏板
滚轮
弹簧
电动方式
操作方式分类
手动式
机动
电动
液动
电液动
阀芯在阀体工作位置数和换向阀所控制的油口通路数分类
22，23，24，34
箭头不表示液体流动方向，表示两个口流通
三位换向阀中位机能
P表示压油口，A、B表示工作油口，T或O表示回油口
O型
各通口全封闭，执行机构两腔被封闭，可停在任意位置上，泵不能卸荷
H型
各通口全连通，执行机构无法停驻，泵不能承受负载，泵卸荷
M型
执行机构两腔被封闭，可停在任意位置上，泵卸荷
P型
目的
构成差动连接回路，使单活塞杆压缸的活塞增速
考虑因素
系统保压
泵卸荷
执行机构在任意位置停止或“浮动”
换向平稳性和精度
启动平稳性
操纵方式
手动式
电磁换向阀
液动换向阀
电液换向阀
适用于高压大流量
压力
流量