液压传动与控制.docx

1、高 等 学 校 教 材液 压 传 动 与 控 制张 利 平 主 编【 内 容 简 介 】 本 书 共 分 十 章 , 内 容 包 括 : 液 压 流 体 力 学 基础 、 液 压 泵 、 液 压 执 行 器、 液 压 控 制 阀、 液 压 辅 助 元件 、 液 压 基本 回 路 、 典 型液 压 传 动 系 统 分 析 、 液 压 传 动 系 统 的 设 计 算 、 液 压控 制 系 统 等 。 书 后 附 录 部分 编 入 了 常 用 液 压气 动 图 形 符 号 ( GB 786 .11993 )、 液 压 技 术 中 常 用 物 理 量 单 位 及 换 算 和 部 分 国 产 液 压 泵

2、 及 常 规 液 压 阀 概 览 。本 书 在 体 系 上 按 照 基 础 理 论 液 压 元 件 基 本 回 路 液 压 传 动 系 统 液 压 控 制 系 统 的 顺 序 进 行 论 述 , 以 反 映学 科 发 展 状 况 并 适 应 读 者 的认 知 规 律 ; 在 内 容 上 深 入 浅 出 , 图 文 并 茂 、 资 料 丰 富 、 新 颖 详 实 , 力 图 反 映 液 压 传 动与 控 制 技 术 在 元 件 、 系 统 设 计 分 析 方 法 上的 一 些 新 发 展 和 新 成 果 , 并 特 别 注 意 加 强基 础 、 拓 宽专 业 口 径及 对 读 者 实 践 能 力

3、 的 培 养 。本 书 为 高 等 院 校 机 械 类 专 业 教 材 , 也 可 作 为各 类 成 人 高 校 、 自 学 考 试 等 机 械 类 学 生 的基 础 教 材 , 同 时 可 供 工 矿 企 业 及 科 研 院 所 液 压 传 动 与 控 制 技 术 的 工 程 技 术 人 员 参 考 。图 书 在 版 编 目 ( CIP ) 数 据液 压 传 动 与 控 制 / 张 利 平 主 编 . 西 安 : 西 北 工 业 大 学 出 版 社 , 2005. 8 ISBN 7 5612 1981 4 . 液 . 张 . 液 压 传 动 高 等 学 校 教 材 液 压 控 制 高 等 学

4、 校 教 材 . T H 137中 国 版 本 图 书 馆 CIP 数 据 核 字 (2005) 第 089904 号出 版 发 行 : 西 北 工 业 大 学 出 版 社通 信 地 址 : 西 安 市 友 谊 西 路 127 号 邮 编 : 710072 电 话 : (029 )88493844网 址 : w ww .nwpup .co m印 刷 者 : 陕 西 兴 平 市 印 刷 厂开 本 : 787 mm1 092 mm 1/ 16印 张 : 20 .875字 数 : 507 千 字版 次 : 2005 年 8 月 第 1 版 2005 年 8 月 第 1 次 印 刷定 价 : 28.

5、00 元前 言液 压 传 动 与 控 制 是 机 械 类 专 业 的 一 门 重 要 技 术 基 础 课 。 为 了 顺 应 高 等 院 校 专 业 及 课 程 调 整 的 趋 势 , 满 足 教 学 及 教 改 的 需 要 , 及 时 反 映 液 压 传 动 与 控 制 技 术 的 新 发 展 , 编 者 结 合 多 年 教 学 和 科 研 实 践 经 验 , 在 搜 集 并 参 考 国 内 外 相 关 资 料 的 基 础 上 , 编 写 了 液 压 传 动 与 控 制 一 书 。本 书 共 分 为 十 章 。 在 体 系 上 , 本 书 按 照 基 础 理 论 液 压 元 件 基 本 回

6、路 液 压 系 统 的 顺 序 进 行 论 述 , 其 中 液 压 传 动 系 统 与 液 压 控 制 系 统 均 单 独 成 章 , 以 突 出 和 强 调 液 压 控 制 的 重 要 性 ; 对 于 各 种 液 压 元 件 , 从 其 工 作 原 理 、 典 型 结 构 、 主 要 性 能 、 使 用 场 合 等 方 面 进 行 叙 述 , 其 中 将 电 液 控 制 阀 ( 含 电 液 伺 服 阀 、 比 例 阀 和 数 字 阀 ) 纳 入 液 压 控 制 系 统 一 章 中 进 行 叙 述 。 在 内 容 上 , 为 突 出 重 点 和 共 性 问 题 , 本 书 力 求 深 入 浅

7、出 , 条 理 清 楚 并 便 于 自 学 。 在 选 材 上 , 本 书 力 图 少 而 精 , 并 注 意 反 映 当 代 液 压传 动 与 控 制 技 术 在 元 件 、 系 统 设 计 分 析 方 法 上 的 一 些 新 发 展 和 新 成 就 , 同 时 , 加 入 较 多 的 传 动 系 统 与 控 制 系 统 实 例 , 以 满 足 机 械 类 不 同 行 业 的 需 要 。 书 中 的 名 词 术 语 和 图 形 符 号 均 采 用 最 新 国 家 标 准 , 书 后 附 有 现 行 液 压 系 统 图 形 符 号 国 家 标 准 、 液 压 技 术 中 常 用 物 理 量 单

8、 位 及 换 算 、 部 分 国 产 液 压 泵 及 常 规 液 压 阀 概 览 , 以 便 于 读 者 查 阅 使 用 。本 书 主 要 作 为 普 通 高 等 院 校 机 械 类 专 业 的 教 科 书 ( 40 60 学 时 ) , 也 可 作 为 各类 成 人 高 校 、 自 学 考 试 等 机 械 类 学 生 的 基 础 教 材 , 同 时 可 供 工 矿 企 业 及 科 研 院 所 液 压 传 动 与 控 制 技 术 的 工 程 技 术 人 员 参 考 。本 书 由 张 利 平 主 编 , 并 撰 写 第 一 章 、 第 二 章 、 第 五 章 至 第 十 章 及 附 录 ; 宁

9、辰 校 撰 写 第 三 章 和 第 四 章 的 初 稿 ; 张 利 平 负 责 全 书 的 统 稿 及 定 稿 工 作 。 张 津 、 张 秀 敏 、 黄 涛 等 参 加 了 本 书 的 资 料 搜 集 、 文 稿 录 入 整 理 及 部 分 插 图 的 绘 制 工 作 。 对 于 在 本 书编 写 出 版 过 程 中 , 给 予 大 力 支 持 与 帮 助 的 个 人 和 单 位 及 参 考 文 献 的 各 位 作 者 , 编 者 在 此 一 并 表 示 衷 心 感 谢 。对 于 本 教 材 存 在 的 错 漏 及 不 当 之 处 , 欢 迎 选 用 本 书 的 广 大 师 生 和 读 者

10、批 评 指 正 。张 利 平2005 年 5 月目 录第 一 章 概 论 1第 一 节 液 压 传 动 的 定 义 1第 二 节 液 压 传 动 的 工 作 原 理 及 组 成 部 分 1第 三 节 液 压 系 统 的 类 型 5第 四 节 液 压 传 动 与 控 制 技 术 的 特 点 及 应 用 6第 五 节 液 压 技 术 的 发 展 概 况 9思 考 题 与 习 题 11第 二 章 液 压 流 体 力 学 基 础 12第 一 节 液 压 系 统 的 工 作 液 体 12第 二 节 液 体 静 力 学 19第 三 节 液 体 动 力 学 23第 四 节 管 道 中 液 流 的 能 量 损

11、 失 30第 五 节 液 体 流 经 孔 口 及 缝 隙 的 压 力 流 量 特 性 34第 六 节 液 压 冲 击 及 气 穴 现 象 41思 考 题 与 习 题 44第 三 章 液 压 泵 47第 一 节 液 压 泵 的 功 用 与 基 本 原 理 47第 二 节 液 压 泵 的 主 要 性 能 参 数 48第 三 节 齿 轮 泵 50第 四 节 叶 片 泵 54第 五 节 柱 塞 泵 60第 六 节 液 压 泵 的 选 用 64思 考 题 与 习 题 65第 四 章 液 压 执 行 器 67第 一 节 液 压 缸 67 液 压 传 动 与 控 制第 二 节 液 压 马 达 76第 三 节

12、 摆 动 液 压 马 达 80思 考 题 与 习 题 81第 五 章 液 压 控 制 阀 82第 一 节 液 压 阀 概 述 82第 二 节 方 向 控 制 阀 86第 三 节 压 力 控 制 阀 113第 四 节 流 量 控 制 阀 136第 五 节 叠 加 阀 与 插 装 阀 146思 考 题 与 习 题 154第 六 章 液 压 辅 助 元 件 158第 一 节 蓄 能 器 158第 二 节 过 滤 器 161第 三 节 液 压 油 箱 165第 四 节 热 交 换 器 170第 五 节 管 件 172第 六 节 压 力 表 及 压 力 表 开 关 176第 七 节 密 封 装 置 17

13、7思 考 题 与 习 题 180第 七 章 液 压 基 本 回 路 181第 一 节 压 力 控 制 回 路 181第 二 节 速 度 控 制 回 路 187第 三 节 方 向 控 制 回 路 200第 四 节 多 执 行 器 动 作 控 制 回 路 203思 考 题 与 习 题 208第 八 章 典 型 液 压 传 动 系 统 分 析 211第 一 节 Y T 4543 型 组 合 机 床 动 力 滑 台 液 压 系 统 211第 二 节 Y A32 - 200 型 四 柱 万 能 液 压 机 液 压 系 统 214第 三 节 高 速 公 路 钢 护 栏 冲 孔 切 断 机 液 压 系 统

14、218第 四 节 JS01 型 工 业 机 械 手 液 压 系 统 220第 五 节 油 田 采 油 单 螺 杆 泵 液 压 驱 动 系 统 223第 六 节 内 燃 平 衡 重 式 叉 车 液 压 系 统 225第 七 节 1m3 履 带 式 全 液 压 单 斗 挖 掘 机 液 压 系 统 227思 考 题 与 习 题 230第 一 节 液 压 传 动 系 统 的 设 计 流 程 232第 二 节 明 确 液 压 系 统 的 技 术 要 求 232第 三 节 液 压 系 统 的 功 能 设 计 233第 四 节 液 压 系 统 的 施 工 设 计 249第 五 节 液 压 传 动 系 统 设

15、 计 计 算 示 例 252思 考 题 与 习 题 260目 录 第 九 章 液 压 传 动 系 统 的 设 计 计 算 232第 十 章 液 压 控 制 系 统 262第 一 节 液 压 控 制 系 统 的 原 理 和 构 成 262第 二 节 液 压 控 制 系 统 的 类 型 264第 三 节 电 液 控 制 阀 265第 四 节 液 压 控 制 系 统 应 用 实 例 289第 五 节 液 压 控 制 系 统 的 动 态 特 性 分 析 304第 六 节 液 压 控 制 系 统 的 设 计 简 介 309思 考 题 与 习 题 311附 录 312附 录 常 用 液 压 气 动 元 件

16、 图 形 符 号 ( 附 表 1 ) 312附 录 液 压 技 术 常 用 物 理 量 单 位 及 换 算 ( 附 表 2 ) 319附 录 部 分 国 产 液 压 泵 及 常 规 液 压 阀 产 品 概 览 320参 考 文 献 325第 一 章 概 论第 一 节 液 压 传 动 的 定 义一 部 完 备 的 机 器 都 是 由 原 动 机 、 传 动 装 置 和 工 作 机 三 部 分 组 成 。 原 动 机 ( 电 动 机 或 内 燃 机 )是 机 器 的 动 力 源 ; 工 作 机 是 机 器 直 接 对 外 做 功 的 部 分 ; 传 动 装 置 则 是 设 置 在 原 动 机 和

17、工 作 机 之 间 的 部 分 , 用 于 实 现 动 力 ( 或 能 量 ) 的 传 递 、 转 换 与 控 制 , 以 满 足 工 作 机 对 力 ( 或 转 矩 ) 、 工 作 速 度 ( 或 转 速 ) 及 位 置 的 要 求 。按 照 传 动 件 ( 或 工 作 介 质 ) 的 不 同 , 传 动 分 为 机 械 传 动 、 电 气 传 动 、 流 体 传 动 ( 液 体 传 动 和 气 压 传 动 ) 及 复 合 传 动 等 类 型 。 液 体 传 动 又 包 括 液 力 传 动 和 液 压 传 动 。 液 力 传 动 是 以 动 能 进 行工 作 的 液 体 传 动 ; 液 压

18、传 动 则 是 以 液 体 作 为 工 作 介 质 , 并 以 压 力 能 进 行 动 力 ( 或 能 量 ) 的 传 递 、 转 换 与 控 制 的 液 体 传 动 , 它 是 本 书 主 要 介 绍 的 内 容 。第 二 节 液 压 传 动 的 工 作 原 理 及 组 成 部 分本 节 首 先 以 液 压 千 斤 顶 为 例 , 说 明 液 压 传 动 的 工 作 原 理 及 其 两 个 主 要 特 征 , 然 后 介 绍 液 压 系 统 的 组 成 部 分 及 液 压 系 统 的 图 形 符 号 。一 、 工 作 原 理如 图 1 1 所 示 , 液 压 缸 1 与 单 向 阀 3 ,

19、4 一 起 构 成 手 动 液 压 泵 , 用 以 完 成 吸 油 与 排 油 。 当 向 上 抬 起 杠 杆 时 , 手 动 液 压 泵 的 活 塞 2 向 上 运 动 , 活 塞 2 的 下 部 容 腔 a 的 容 积 增 大 形 成 局 部 真 空 , 致 使 排 油 单 向 阀 3 关 闭 , 油 箱 8 中 的 油 液 在 大 气 压 作 用 下 经 油 管 5 顶 开 吸 油 单 向 阀 4 , 进 入 a 腔 。 当 活 塞 2 在 力 F1 作 用 下 向 下 运 动 时 , a 腔 的 容 积 减 小 , 油 液 因 受 挤 压 , 故 压 力 升 高 。 于 是 , 被 挤

20、 出 的 液 体 将 使 吸 油 单 向 阀 4 关 闭 , 而 使 排 油 单 向 阀 3 被 顶 开 , 经 油 管 6 进 入 液 压 缸 10 的 b 腔 , 推 动 活 塞 11 , 使 其 上 移 顶 起 重 物 ( 重 力 为 F2 ) 。 手 摇 泵 的 活 塞 2 不 断 上 下 作 往 复 运 动 , 重 物 逐 渐 被 抬 高 。 重 物 上 升 到 所 需 高 度 后 , 停 止 活 塞 2 的 运 动 , 则 液 压 缸 10 的 b 腔 内 的 油 液 压 力 将 使 排 油 单 向 阀 3 关 闭 , b 腔 内 的 液 体 被 封 死 , 活 塞 11 连 同

21、重 物 一 起 被 闭 锁 不 动 。 此 时 , 截 止 阀 9 关 闭 。 如 打 开 截 止 阀 9 , 则 液 压 缸 10 的 b 腔 内 液 体 便 经 油 管 7 流 回 油 箱 8 , 于 是 活 塞 11 将 在 自 重 作 用 下 下 移 回 复 到 原 始 位 置 。2 液 压 传 动 与 控 制图 1 1 液 压千 斤 顶 工 作 原 理 图1 , 10 液 压 缸 ; 2 , 11 活 塞 ; 3 排 油 单 向 阀 ;4 吸 油 单 向 阀 ; 5 , 6 , 7 油 管 ; 8 油 箱 ; 9 截 止 阀二 、 工 作 特 征由 上 述 液 压 千 斤 顶 的 工

22、 作 原 理 可 知 , 由 液 压 缸 1 与 单 向 阀 3 , 4 一 起 构 成 的 手 动 液 压 泵 将杠 杆 的 机 械 能 转 换 为 油 液 的 压 力 能 输 出 , 从 而 完 成 吸 油 与 排 油 ; 液 压 缸 10 将 油 液 的 压 力 能 转换 为 机 械 能 输 出 , 以 举 起 重 物 。 手 动 液 压 泵 和 举 升 重 物 的 液 压 缸 ( 简 称 举 升 液 压 缸 ) 组 成 了 最简 单 的 液 压 传 动 系 统 , 实 现 了 动 力 ( 力 和 运 动 ) 的 传 递 与 转 换 。 其 工 作 特 征 如 下 :(1 ) 力 的 传

23、 递 靠 液 体 压 力 实 现 , 系 统 工 作 压 力 取 决 于 负 载 。 现 以 F2 表 示 作 用 在 活 塞 11 上的 负 载 力 ( 其 大 小 与 输 出 力 相 等 ) , A2 表 示 活 塞 11 的 面 积 , p2 表 示 力 F2 在 b 腔 中 产 生 的 液 体 压 力 ; 以 F1 表 示 作 用 在 活 塞 2 上 的 输 入 力 , A1 表 示 活 塞 2 的 面 积 , p1 表 示 力 F1 在 a 腔 中 产 生 的 液 体 压 力 ( 液 压 泵 的 排 油 压 力 ) , 则 活 塞 11 与 2 的 静 力 平 衡 方 程 可 分 别

24、 表 示 为F2 = p2 A2F1 = p1 A1(1 1)如 果 不 考 虑 管 路 的 压 力 损 失 , 则 液 压 泵 的 排 油 压 力 ( 即 油 腔 a 内 的 液 体 压 力 ) p1 与 油 腔 b内 的 液 体 压 力 p2 相 等 , 即p2 = p1 = p (1 2)于 是 , 系 统 的 输 出 力 ( 即 所 能 克 服 的 负 载 ) 为F2 = p2 A2 = p1 A2 = p A2 (1 3)由 式 (1 2 ) 可 引 出 液 压 传 动 的 第 一 个 工 作 特 征 : 在 系 统 结 构 参 数 ( 此 处 为 活 塞 面 积 A1 和A2 )

25、一 定 的 情 况 下 , 液 压 泵 的 排 油 压 力 即 系 统 工 作 压 力 p1 决 定 于 举 升 液 压 缸 的 压 力 p2 , 从 而 决 定 于 负 载 F2 。 负 载 越 大 , 压 力 越 大 。(2 ) 运 动 速 度 的 传 递 靠 容 积 变 化 相 等 的 原 则 实 现 , 运 动 速 度 取 决 于 流 量 。 如 果 不 考 虑 液 体 的 压 缩 性 和 泄 漏 损 失 等 因 素 , 则 液 压 泵 排 出 的 液 体 体 积 必 然 等 于 进 入 举 升 液 压 缸 的 液 体 体 积 , 即 容 积 变 化 相 等 , 可 表 示 为x1 A

26、1 = x2 A2 (1 4)第 一 章 概 论 3式 中 x1 液 压 泵 活 塞 位 移 ;x2 举 升 液 压 缸 活 塞 位 移 。式 (1 4 ) 两 边 同 除 以 运 动 时 间 t , 整 理 后 得q1 = A1 v1 = A2 v2 = q2 (1 5)式 中 v1 , v2 液 压 泵 活 塞 和 举 升 液 压 缸 活 塞 的 平 均 运 动 速 度 ;q1 , q2 液 压 泵 输 出 的 平 均 流 量 和 液 压 缸 输 入 的 平 均 流 量 。式 ( 1 5 ) 即 为 运 动 速 度 传 递 的 基 本 方 程 式 。 由 此 可 引 出 液 压 传 动 的

27、 第 二 个 工 作 特 征 : 在 系 统 结 构 参 数 一 定 的 情 况 下 , 运 动 速 度 的 传 递 是 靠 密 闭 工 作 容 积 变 化 相 等 的 原 则 实 现 的 。 活 塞 的 运 动 速 度 取 决 于 输 入 流 量 的 大 小 , 而 与 外 负 载 无 关 。 调 节 进 入 液 压 缸 的 流 量 q2 , 即 可 调 节 活 塞 的 运 动 速 度 v2 。综 上 所 述 可 看 出 两 点 : 与 外 负 载 相 对 应 的 液 体 参 数 是 液 体 压 力 , 与 运 动 速 度 相 对 应 的液 体 参 数 是 液 体 流 量 。 因 此 , 压

28、 力 和 流 量 是 液 压 传 动 中 两 个 最 基 本 的 参 数 。 如 果 忽 略 各 种 损 失 , 液 压 传 动 传 递 的 力 与 速 度 彼 此 无 关 , 所 以 液 压 传 动 既 可 实 现 与 负 载 无 关 的 任 何 运 动 规 律 , 也 可 借 助 各 种 控 制 机 构 实 现 与 负 载 有 关 的 各 种 运 动 规 律 。三 、 液 压 传 动 装 置 的 组 成 部 分工 程 实 际 应 用 中 的 液 压 传 动 装 置 , 在 液 压 泵 、 液 压 缸 的 基 础 上 尚 需 设 置 控 制 液 压 缸 运 动 方 向 、 速 度 和 最 大

29、 推 力 的 装 置 , 下 面 以 图 1 2 所 示 的 驱 动 机 床 工 作 台 的 液 压 系 统 为 例 , 介 绍 液 压传 动 的 各 个 组 成 部 分 。图 1 2 机 床 工 作 台 液 压 系 统 原 理 结 构 示 意 图1 油 箱 ; 2 过 滤 器 ; 3 液 压 泵 ; 4 , 6 , 8 , 11 , 13 , 14 , 15 , 1 7 管 路 ;5 流 量 控 制 阀 ; 7 换 向 阀 ; 9 液 压 缸 ; 10 工 作 台 ; 1 2 换 向 手 柄 ; 1 6 溢 流 阀4 液 压 传 动 与 控 制当 液 压 泵 3 由 电 动 机 驱 动 旋

30、转 时 , 从 油 箱 1 经 过 滤 器 2 吸 油 。 当 换 向 阀 7 ( 有 P , T ( T1 ) , A , B 四 个 油 口 和 三 个 工 作 位 置 ) 的 阀 芯 处 于 图 1 2 所 示 位 置 时 , 压 力 油 经 管 路 14、 阀 5、 阀 7 ( P A ) 和 管 路 11 进 入 液 压 缸 9 的 左 腔 , 推 动 活 塞 ( 杆 ) 及 工 作 台 10 向 右 运 动 。 液 压 缸 9 右 腔 的 油 液 经 管 路 8 , 阀 7 (B T ) 和 管 路 6 , 4 排 回 油 箱 ; 通 过 扳 动 换 向 手 柄 12 切 换 阀

31、7 的 阀 芯 , 使 之 处 于 左 端 工 作 位 置 , 则 液 压 缸 活 塞 反 向 运 动 ; 切 换 阀 7 的 阀 芯 工 作 位 置 , 使 之 处 于 中 间 位 置 , 则 液 压 缸 9 在 任 意 位 置 停 止 运 动 。调 节 和 改 变 流 量 控 制 阀 5 的 开 度 大 小 , 可 以 调 节 进 入 液 压 缸 9 的 流 量 , 从 而 控 制 液 压 缸 活 塞 及 工 作 台 的 运 动 速 度 。 液 压 泵 3 排 出 的 多 余 油 液 经 管 路 15、 溢 流 阀 16 和 管 路 17 流 回 油 箱 。 液压 缸 9 的 工 作 压

32、力 取 决 于 负 载 。 液 压 泵 3 的 最 大 工 作 压 力 由 溢 流 阀 17 调 定 , 其 调 定 值 应 为 液 压 缸 的 最 大 工 作 压 力 及 系 统 中 油 液 流 经 各 类 阀 和 管 路 的 压 力 损 失 之 和 。 因 此 , 系 统 的 工 作 压 力 不 会 超 过 溢 流 阀 的 调 定 值 , 溢 流 阀 对 系 统 还 有 超 载 保 护 作 用 。从 上 例 可 看 出 , 由 于 液 压 传 动 中 的 工 作 介 质 是 在 受 控 制 和 受 调 节 的 状 态 下 进 行 工 作 , 所 以 液 压 传 动 不 仅 有 “传 动”

33、之 用 , 而 且 还 有 “控 制 ”之 用 , 二 者 很 难 完 全 分 开 。液 压 系 统 主 要 由 能 源 装 置 、 执 行 器 、 控 制 调 节 装 置 和 辅 助 装 置 等 四 个 部 分 组 成 , 各 部 分 的功 能 如 表 1 1 所 示 , 这 四 个 组 成 部 分 可 以 统 称 为 液 压 元 件 。 液 压 传 动 与 控 制 的 机 械 设 备 或 装 置 中 , 为 了 实 现 其 动 力 的 传 递 、 转 换 与 控 制 要 求 , 若 干 液 压 元 件 连 接 或 复 合 而 成 的 总 体 即 称 为 液压 系 统 。表 1 1 液 压

34、系 统 的 组 成 部 分 及 其 功 能组 成 部 分 功 能源 装 置 (液 压 泵 和 原 动 机 ) 将 原 动 机 ( 电 动 机 或 内 燃 机 ) 产 生 的 机 械 能 转 变 为 液 体 的 压 力 能 , 输 出 具 有 一 定 压 力 的 油 液执 行 器 部 分 ( 液 压 缸 、 液 压 马 达 和 摆 动 液 压 马 达 )将 液 体 的 压 力 能 转 变 为 机 械 能 , 驱 动 工 作 机 构 的 负 载 做 功 , 用 以 实 现 往 复 直 线 运 动 、 连 续 回 转 运 动或 摆 动控 制 调 节 装 置 ( 各 种 压 力 、 流 量 、 方 向

35、 控 制 阀 及 其 他 控 制 元 件 )控 制 调 节 液 压 系 统 中 从 泵 到 执 行 器 的 油 液 压 力 、 流 量 和 方 向 , 从 而 控 制 执 行 器 输 出的 力 ( 转 矩 ) 、 速 度 (转 速 ) 和 方 向 , 以 保 证 执 行 器 驱 动 的 主 机 工 作 机 构 完 成 预 定 的 运 动 规 律辅 助 装 置 ( 油 箱 、 管 件 、 过 滤 器 、 热 交 换 器 、 蓄 能 器 及 指 示 仪 表 等 )用 来 存 放 、 提 供 和 回 收 液 压 介 质 , 实 现 液 压 元 件 之 间 的 连 接 及 传 输 载 能 液 压 介

36、质 ; 滤 除 液 压 介 质 中 的 杂 质 、 保 持 系 统 正 常 工 作 所 需 的 介 质 清 洁 度 ; 系 统 加 热 或 散 热 , 储 存 、 释 放 液 压 能 或 吸 收 液 压 脉 动 及 冲 击 , 显 示 系 统 压 力 、 流 量 和 油 温 等四 、 液 压 系 统 的 图 形 符 号为 了 简 化 液 压 与 气 动 系 统 的 表 示 方 法 , 一 般 采 用 图 形 符 号 来 绘 制 系 统 原 理 图 , 而 不 采 用图 1 2 所 示 的 半 结 构 形 式 绘 制 。 由 于 图 形 符 号 脱 离 了 液 压 元 件 的 具 体 结 构 ,

37、 只 表 示 其 职 能 , 因第 一 章 概 论 5此 用 来 表 达 系 统 中 各 液 压 元 件 的 作 用 和 整 个 系 统 的 组 成 、 油 路 联 系 和 工 作 原 理 , 简 单 明 了 , 便 于 绘 制 。 利 用 专 门 开 发 的 计 算 机 图 形 库 软 件 , 还 可 大 大 提 高 液 压 系 统 原 理 图 的 设 计 、 绘 制 效 率及 质 量 。我 国 现 行 液 压 系 统 图 形 符 号 标 准 为 GB 786 .11993 液 压 气 动 图 形 符 号 。 在 液 压 系 统 设计 中 , 必 须 严 格 执 行 这 一 标 准 。 图

38、1 3 即 为 按 该 标 准 绘 制 的 图 1 2 所 示 的 液 压 系 统 原 理 图 。图 1 3 机 床 工 作 台 液 压 系 统 原 理 结 构 示 意 图1 油 箱 ; 2 过 滤 器 ; 3 液 压 泵 ; 4 , 6 , 8 , 11 , 13 , 14 , 15 , 1 7 管 路 ;5 流 量 控 制 阀 ; 7 换 向 阀 ; 9 液 压 缸 ; 1 0 工 作 台 ; 1 2 换 向 手 柄 ; 1 6 溢 流 阀 ; 18 电 动 机第 三 节 液 压 系 统 的 类 型按 工 作 特 征 和 控 制 方 式 的 不 同 , 液 压 系 统 可 分 为 液 压

39、传 动 系 统 和 液 压 控 制 系 统 。 液 压 传 动 系 统 通 常 为 开 环 控 制 , 以 传 递 动 力 为 主 , 传 递 信 息 为 辅 , 追 求 传 动 特 性 的 完 善 ; 系 统 的 工 作 特 性 由 各 组 成 液 压 元 件 的 特 性 和 它 们 的 相 互 作 用 来 确 定 , 其 控 制 质 量 受 工 作 条 件 变 化 的 影 响 较 大 , 当 不 能 满 足 正 常 的 工 作 条 件 时 , 甚 至 无 法 达 到 既 定 的 目 标 。 图 1 2 所 示 的 系 统 即 为 开 环 控 制 的 液 压 传 动 系 统 , 其 原 理

40、方 块 图 如 图 1 4 所 示 , 系 统 中 的 流 量 控 制 阀 的 开 度 是 事 先 调 整 好 的 , 无 法 在 工 作 过 程 中 进 行 更 改 。液 压 控 制 系 统 通 常 要 采 用 伺 服 阀 等 控 制 阀 , 且 多 为 闭 环 控 制 ( 见 图 1 5) , 以 传 递 信 息 为主 , 传 递 动 力 为 辅 , 追 求 控 制 特 性 的 完 善 。 由 于 在 系 统 中 加 入 了 检 测 反 馈 元 件 , 故 可 用 一 般 元 件 组 成 精 确 的 控 制 系 统 , 其 控 制 质 量 受 工 作 条 件 变 化 的 影 响 较 小 。

41、6 液 压 传 动 与 控 制图 1 4 开 环 控 制 的 液 压 系 统 原 理 方 块 图图 1 5 闭 环 控 制 的 液 压 系 统 原 理 方 块 图但 是 应 当 指 出 , 随 着 科 学 技 术 的 飞 速 发 展 和 现 代 机 械 设 备 ( 如 兵 器 、 数 控 机 床 和 航 空 航 天 设 备 等 ) 技 术 性 能 要 求 的 不 断 提 高 , 现 代 机 械 设 备 的 动 力 传 递 和 控 制 指 标 都 很 重 要 , 其 液 压 传动 系 统 和 液 压 控 制 系 统 在 具 体 结 构 上 往 往 融 为 一 体 , 这 时 就 很 难 断 定

42、这 样 的 系 统 是 传 动 系 统还 是 控 制 系 统 ( 第 十 章 中 的 仿 形 刨 床 液 压 系 统 即 为 一 例 ) , 因 此 上 述 分 类 方 法 并 非 绝 对 。第 四 节 液 压 传 动 与 控 制 技 术 的 特 点 及 应 用一 、 液 压 技 术 的 特 点通 过 与 其 他 传 动 控 制 方 式 相 比 较 , 将 液 压 传 动 与 控 制 技 术 的 特 点 总 结 如 下 : 1. 优 点(1 ) 单 位 功 率 的 质 量 轻 。 统 计 资 料 表 明 , 液 压 泵 和 液 压 马 达 单 位 功 率 的 质 量 只 有 发 电 机 和电

43、动 机 的 1/ 10 , 液 压 泵 和 液 压 马 达 的 可 小 至 2 .55 10 - 4 kg/ W (0 .002 5 N/ W ) , 而 同 等 功 率 的发 电 机 和 电 动 机 的 则 约 为 3 .06 10 - 3 kg/ W (0 .03 N/ W ) ; 至 于 尺 寸 , 前 者 约 为 后 者 的 12 % 13 % 。 这 些 特 点 有 利 于 机 械 设 备 及 其 控 制 系 统 的 微 型 化 、 小 型 化 。(2 ) 布 局 灵 活 方 便 。 液 压 元 件 的 布 置 不 受 严 格 的 空 间 位 置 限 制 , 容 易 按 照 机 器

44、的 需 要 通 过管 道 实 现 系 统 中 各 部 分 的 连 接 , 且 其 布 局 安 装 具 有 很 大 的 柔 性 , 能 构 成 用 其 他 方 法 难 以 组 成 的 复 杂 系 统 。(3 ) 调 速 范 围 大 。 液 压 传 动 可 以 在 运 行 过 程 中 实 现 大 范 围 的 无 级 调 速 , 调 速 范 围 可 达 2 000。(4 ) 工 作 平 稳 、 快 速 。 由 于 油 液 具 有 弹 性 , 可 吸 收 冲 击 , 故 液 压 传 动 传 递 运 动 均 匀 平 稳 , 易 于 实 现 快 速 启 动 、 制 动 和 频 繁 换 向 。 往 复 回

45、转 运 动 的 换 向 频 率 可 达 500 次 / min , 往 复 直 线 运 动的 换 向 频 率 则 高 达 1 000 次 / min 。第 一 章 概 论 7(5 ) 易 于 操 纵 控 制 并 实 现 过 载 保 护 。 液 压 系 统 操 纵 控 制 方 便 , 易 于 实 现 自 动 控 制 、 远 距 离 遥 控 和 过 载 保 护 ; 运 转 时 可 自 行 润 滑 , 有 利 于 散 热 和 延 长 使 用 寿 命 。(6 ) 自 动 化 和 机 电 液 一 体 化 。 液 压 技 术 容 易 与 电 气 、 电 子 控 制 技 术 相 整 合 , 组 成 机 电

46、液 一体 化 的 复 合 系 统 , 实 现 自 动 工 作 循 环 。(7 ) 易 于 实 现 直 线 运 动 。 用 液 压 传 动 实 现 直 线 运 动 比 机 械 传 动 简 便 易 行 。(8 ) 液 压 系 统 设 计 、 制 造 和 使 用 维 护 方 便 。 液 压 元 件 属 于 机 械 工 业 基 础 件 , 已 实 现 了 标 准化 、 系 列 化 和 通 用 化 , 因 此 , 对 液 压 系 统 的 设 计 、 制 造 和 使 用 维 护 都 较 方 便 , 有 利 于 缩 短 机 器 设备 的 设 计 制 造 周 期 并 降 低 制 造 成 本 。2. 缺 点(1

47、 ) 不 能 保 证 定 比 传 动 。 由 于 液 体 的 压 缩 性 和 泄 漏 等 因 素 的 影 响 , 液 压 技 术 不 能 严 格 保 证定 比 传 动 。(2 ) 传 动 效 率 偏 低 。 传 动 过 程 中 , 需 经 两 次 转 换 , 常 有 较 多 的 能 量 损 失 , 因 此 传 动 效 率 偏 低 。(3 ) 工 作 稳 定 性 易 受 温 度 影 响 。 液 压 系 统 的 性 能 对 温 度 较 为 敏 感 , 不 宜 在 过 高 或 过 低 温 度下 工 作 , 在 采 用 石 油 基 液 压 油 作 传 动 介 质 时 还 需 注 意 防 火 问 题 。

48、(4 ) 造 价 较 高 。 液 压 元 件 制 造 精 度 要 求 较 高 , 为 防 止 和 减 少 泄 漏 造 价 相 应 的 也 就 较 高 。(5 ) 故 障 不 易 诊 断 。 液 压 元 件 与 系 统 容 易 由 液 压 油 液 污 染 等 原 因 造 成 系 统 故 障 , 且 出 现 的故 障 不 易 诊 断 。二 、 液 压 技 术 的 应 用液 压 传 动 与 控 制 以 其 独 特 的 技 术 优 势 , 成 为 现 代 机 械 工 程 的 基 本 技 术 构 成 和 现 代 控 制 工程 的 基 本 技 术 要 素 , 并 在 国 民 经 济 各 行 业 得 到 了 广 泛 应 用 , 表 1 2 列 举 了 近 年 来 液 压 传 动 与 控 制 技 术 的 大 量 应 用 实 例 。表 1 2 液 压 传 动 与 控 制 技 术 的 应 用 实 例应 用 领 域 应 用 实 例铸 造 机 械 ( 铸 造生 产 线 震 实 台 、 离