液压基本原理

液压传动基本知识北京市工业技师学院李兵邮箱：[e-mail]基本原理回答:液压系统是以有压液体作为工作介质进行能量转换的系统，其可在动力源与工作点之间传递能量。问题:什么是液压系统?能量需求燃气轮机其它形式内燃机电动机动力源消耗能量?动力源与动力源连接直接驱动机械能传递液压能传递停止启动速度方向位置加速度控制液压能传递液压电梯时间距离液压电梯时间加速度距离液压电梯时间加速度速度距离液压电梯时间加速度减速度速度距离液压电梯时间位置加速度减速度速度距离液压电梯机械式挖掘机液压挖掘机液压操作液压操作液压操作液压操作液压操作液压操作一、液压传动的工作原理传递运动传递运动传递运动传递运动液压泵执行元件产生压力液压泵执行元件产生压力W液压泵执行元件产生压力WP液压泵执行元件产生压力面积压力作用力压力=作用力÷面积作用力=压力x面积压力定义1kg低压力1kg高压力1kg压力定义PFA液压泵执行元件1000kg10cm2提升负载P=FAP=FAP=FAP=FA=100010=100kg/cm2P=FA100kg/cm2液压泵执行元件10cm210cm2?1000kg提升负载液压泵执行元件10cm210cm21000kg1000kg100kg/cm2提升负载A液压泵执行元件1000kg100cm2P=FA10cm210kg/cm2提升负载P=FA=1000100=10kg/cm2AF=PxA=10x10=100kg液压泵执行元件1000kg100cm210cm210kg/cm2100kg放大作用力A液压泵执行元件1000kg100cm210cm210kg/cm2100kg放大作用力=P=FAFAW液压泵执行元件能量守恒W液压泵执行元件能量守恒W液压泵执行元件能量守恒W液压泵执行元件能量守恒W液压泵执行元件能量守恒W10A10FAF101Ax10=体积=10Ax1液压泵执行元件能量守恒液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置液压泵执行元件液压装置1l流量1l1cm流量3l/min3cm/min3个行程/分钟流量速度流量流量与速度面积速度流量速度=面积流量压力压力与负载负载压力=面积面积负载流量速度=面积负载压力=面积由液压千斤顶的过程可见：1、液压传动系统以液体为介质，实现了两次能量转换。机械能－－－液体的压力能－－－－机械能2、液压传动的过程必须是在封闭的空间和管道内进行3、在液压传动系统中，传动与控制同时存在。二、液压传动工作特性1、液压传动系统中，传动与控制同时进行。2、液压传动中的液体压力的大小取决于负载。即压力只随负载的变化而变化，与流量无关。3、执行机构的运动速度的大小取决于输入的流量而与压力无关。三、流量与压力流量=升/分钟(l/min)1l=1000立方厘米(cm3)流量单位质量-公斤（kg）重量–牛顿（N）质量与重量1kg重力1s-9.81m/s0s-0m/s1kg重力1s-9.81m/s2s-19.62m/s0s-0m/s1kg重力1kg1s-9.81m/s2s-19.62m/s3s-29.43m/s0s-0m/s（在小于3s内，速度为0-60哩/小时。）重力加速度=9.81m/s2重力牛顿第二定律作用力=质量x加速度1牛顿=1kgx1m/s29.81N=1kgx9.81m/s21kg质量:9.81N重量:牛顿第二定律（1N约为0.1kg）1m1m21N/m2=1帕斯卡（Pa）1千帕斯卡=1000Pa1兆帕斯卡=1000000Pa1bar=100000Pa1bar=1kg/cm2（近似）1N压力单位压力（Pa）=作用力（N）面积（m2）压力（bar）=作用力（N）x10面积（mm2）压力（bar）=作用力（N）面积（cm2）x10压力计算无流阻压力由外负载产生压力由弹性负载产生压力由压缩空气产生压力由压缩空气产生压力由单向阀（带弹簧）产生压力由阻尼孔产生P1P2QQP1-P2=PPAxQ2A即:为了获得两倍的流量，需要四倍压降压力由阻尼孔产生四、能量输入机械能输出液压能液压能=流量x压力功率（kW）=压力（bar）x流量（l/min）600能量P1P2QQ输入功率=P1xQ输出功率=P2xQ若P2P1，则（输出功率）（输入功率）功率差=发热量对于矿物油-17.5bar（P）压差对应于1ºC能量五、液压传动系统的组成设备需求液压缸手动液压泵液压泵，电动机驱动液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱液压泵与油箱溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀溢流阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀换向阀流量控制阀过滤器液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图液压系统原理图M液压系统原理图M无论液压设备规模大小、系统复杂与否，任何一个液压系统都是由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件、工作介质等几部分组成的动力元件——把机械能转换成油液液压能的装置。最常见的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。执行元件——把油液的液压能转换成机械能的元件。有作直线运动的液压缸，或作回转运动的液压马达。控制元件——对系统中油液压力、流量或油液流动方向进行控制或调节的元件。这些元件的不同组合形成了不同功能的液压系统。辅助元件——上述三部分以外的其他元件，例如油箱、过滤器、油管等。它们对保证系统正常工作有重要作用。工作介质——工作介质主要包括各种液压油、乳化液和合成液压液。液压系统利用工作介质进行能量和信号的传递。六、油箱、液压油和原动机冷却油箱灌注油箱浸入液压泵高位油箱出油回油油箱水水/油矿物油植物油合成油液压油液压油水水/油矿物油植物油合成油润滑液压油液压油水水/油矿物油植物油合成油温度范围液压油液压油水水/油矿物油植物油合成油无腐蚀液压油液压油水水/油矿物油植物油合成油可燃性液压油液压油水水/油矿物油植物油合成油环境友好性液压油液压油水水/油矿物油植物油合成油液压油成本液压油水水/油矿物油植物油合成油液压油润滑温度范围腐蚀性可燃性环境友好性成本液压油基本液压系统欧洲：1000RPM1500RPM美国：1200RPM1800RPM400V3phAC汽油机柴油机12002400RPM原动机100KW原动机柴油机电动机液压大小比较七、液压控制阀液压控制阀简称液压阀，是液压系统的控制元件。其功用是用来控制液压系统中工作油液的流动方向、压力和流量，从而满足液压执行元件对运动方向、力、运动速度、动作顺序等方面的要求。液压阀包括方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。液压阀是由阀体、阀芯和操纵机构三部分组成；液压阀是利用阀芯在阀体内的相对运动来控制阀口的通断及开口大小来工作的。液压控制阀在系统中不做工功，也不进行能量转换，只是对液压系统起控制作用。截止阀控制阀结构通常采用开关阀工作原理，或者采用滑阀工作原理。对于开关阀来说，球形、锥形或圆盘形阀芯由弹簧紧压在阀座上，由于其单位面积上压力很高，因此，这种阀的阀口密封性能好。该图示阀芯为锥形。在开关阀中，球形、锥形或者圆盘形阀芯紧压在阀座上，因此，这种阀具有良好密封。1、方向控制阀方向控制阀是用来改变液压系统中各油路之间液流通断关系的阀类。(1)普通单向阀普通单向阀的作用是使液体只能沿一个方向流动，不许它反向倒流(2)液控单向阀当控制口无压力油通入时，它和普通单向阀一样，不能反向倒流。当控制口接通控制油压时，即可推动控制活塞，顶开单向阀的阀芯，使反向截止作用得到解除，液体即可在两个方向自由通流。(3)换向阀换向阀是借助于阀芯与阀体之间的相对运动，使与阀体相连的各油路实现接通、切断，或改变液流方向的阀类。BAXABPT单向阀只允许工作油液向一个方向流动。对于图示流动方向，在复位弹簧和工作油液作用下，阀芯将阀口关闭。单向阀中也可以不带复位弹簧。由于在关闭位置不允许有泄漏，所以，单向阀通常为开关阀式结构。对于图示流动方向，在工作油液作用下，单向阀开启该图示表明了滑阀工作原理。为使阀芯移动，阀芯与阀体之间应有间隙。为减小液压卡紧力，通常在阀芯上开均压槽，以使压力平衡，并形成油膜。这样，可使阀芯移动时的摩擦损失最小。这种阀的密封性能并不太理想，即总存在工作油液渗漏。二位二通换向阀具有三个油口，即工作口A、进油口P和泄油口L。在此图示中，换向阀处于静止位置时，进油口P与工作油口A不接通。在泄油口上可连接泄油管路，以泄掉复位弹簧和阀芯腔中的油液。驱动二位二通换向阀动作时，则进油口P与工作油口A接通。二位二通换向阀也可以为常开式，即在静止位置时，进油口P与工作口A接通。二位三通换向阀具有三个油口，即工作油口A、进油口P和回油口T。工作油液可从进油口P流向工作油口A，或者从工作油口A流向回油口T，在上述两种情况下，未接通的油口处于关闭状态。在图示静止位置，进油口P关闭，而工作油口A与回油口T接通。当驱动二位三通换向阀动作时，进油口P与工作油口接通，而回油口T关闭。二位三通换向阀也可以为常开式，即在静止位置时，进油口P与工作口A接通，而回油口T则关闭。二位四通换向阀具有四个油口，即工作油口A和B、进油口P及回油口T。进油口P总是与一个工作油口（A或B）接通，而另一个工作油口（B或A）则与回油口T接通。在图示静止位置，进油口P与工作油口B接通，而工作油口A则与回油口T接通。与带三台肩的二位四通换向阀相反，带二台肩的二位四通换向阀无泄油口L驱动二位四通换向阀动作时，进油口P与工作口A接通，而工作口B则与回油口T接通。二位四通换向阀也可以为常开式，即在静止位置时，进油口P与工作口A接通，而工作口B则与回油口T接通。二位四通换向阀具有四个油口，即工作油口A和B、进油口P及回油口T。进油口P总是与一个工作油口（A或B）接通，而另一个工作油口（B或A）则与回油口T接通。在图示静止位置，进油口P与工作油口B接通，而工作油口A则与回油口T接通。带三台肩的二位四通换向阀应有泄油口L，否则液压油将困在该阀内。当驱动二位四通换向阀动作时，进油口P与工作口A接通，而工作口B则与回油口T接通。从逻辑角度看，三位四通换向阀是由二位四通换向阀和一个静止位置组成。三位四通换向阀具有多种中位机能形式（如图示三位四通换向阀，其中位机能为O型）。在图示工作位置，进油口P与工作口B接通，而工作口A则与回油口T接通。三位四通换向阀处于静止位置时，除了泄油口外，其它所有油口都关闭。当三位四通换向阀处于静止位置时，液压泵出口压力为安全阀的设定压力。三位四通换向阀向右换向，则进油口P与工作油口A接通，而工作油口B则与回油口T接通。2、压力控制阀液压系统中控制油液压力高低的液压阀，统称为压力控制阀。它是利用阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理进行工作的。常用的压力控制阀有溢流阀、减压阀、顺序阀等。（1）、溢流阀溢流阀的主要作用是维持液压系统中的压力基本恒定，其结构有直动式和先导式两种。溢流阀的应用1)、溢流定压作用在定量泵节流调速系统中，溢流阀处于常开状态，保证了泵的工作压力基本不变。2、防止系统过载在变量泵调速系统中，系统正常工作时，溢流阀口处关闭状态，液压泵输出流量全部进入执行元件。当系统超载，系统的压力超过溢流阀调定值时，溢流阀迅速打开，油液流回油箱，系统压力不再升高，确保系统安全。此时的溢流阀称为安全阀。3)、背压作用在液压系统的回油路上串接一个溢流阀，造成可调的回油阻力,形成背压，以改善执行元件的运动平稳性。4)、远程调压和系统卸荷作用利用远