液壓傳動(dòng)發(fā)展

自18世紀(jì)末英國(guó)制成世界上第一臺(tái)水壓機(jī)起，液壓傳動(dòng)技術(shù)已有二三百年的歷史。然而，直到20世紀(jì)30年代它才真正地推廣使用。

1650年帕斯卡提出靜壓傳遞原理，1850年英國(guó)將帕斯卡原理先后應(yīng)用于液壓起重機(jī)、壓力機(jī)，1795年英國(guó)約瑟夫·布拉曼在倫敦用水作為工作介質(zhì)，以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)；1905年工作介質(zhì)由水改為油，使液壓傳動(dòng)效果進(jìn)一步得到改善。第二次世界大戰(zhàn)期間，在一些兵器上用上了功率大、反應(yīng)快、動(dòng)作準(zhǔn)的液壓傳動(dòng)和控制裝置，大大提高了兵器的性能，也大大促進(jìn)了液壓技術(shù)的發(fā)展。戰(zhàn)后，液壓技術(shù)迅速轉(zhuǎn)向民用，并隨著各種標(biāo)準(zhǔn)的不斷制定和完善，各類(lèi)元件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)格化、系列化，在機(jī)械制造、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車(chē)制造等行業(yè)中推廣開(kāi)來(lái)。20世紀(jì)60年代后，原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)等的發(fā)展再次將液壓技術(shù)向前推進(jìn)，使它在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各方面都得到了應(yīng)用，已成為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等必不可少的重要手段之一。

我國(guó)的液壓工業(yè)開(kāi)始于20世紀(jì)50年代，其產(chǎn)品最初只用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備，后來(lái)才用到拖拉機(jī)和工程機(jī)械上。自從1964年從國(guó)外引進(jìn)一些液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，并自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來(lái)，我國(guó)的液壓件已在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的使用。20世紀(jì)80年代起更加速了對(duì)先進(jìn)液壓產(chǎn)品和技術(shù)的有計(jì)劃引進(jìn)、消化、吸收和國(guó)產(chǎn)化工作，以確保我國(guó)的液壓技術(shù)能在產(chǎn)品質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)效益、研究開(kāi)發(fā)等各個(gè)方面全方位地趕上世界水平。

當(dāng)前，液壓技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化等各項(xiàng)要求方面都取得了重大的進(jìn)展，在完善比例控制、伺服控制、數(shù)字控制等技術(shù)上也有許多新成就。此外，在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真和優(yōu)化以及微機(jī)控制等開(kāi)發(fā)性工作方面，日益顯示出顯著的優(yōu)勢(shì)。

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要由5部分組成。

1．動(dòng)力元件

動(dòng)力元件是把原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液壓力能的能量轉(zhuǎn)換裝置。其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油。動(dòng)力元件為各種液壓泵。

2．執(zhí)行元件

執(zhí)行元件是將油液的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。其作用是在壓力油的推動(dòng)下輸出力和速度（直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)），或力矩和轉(zhuǎn)速（回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）。這類(lèi)元件包括各類(lèi)液壓缸和液壓馬達(dá)。

3．控制調(diào)節(jié)元件

控制調(diào)節(jié)元件是用來(lái)控制或調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量和方向，以保證執(zhí)行元件完成預(yù)期工作的元件。這類(lèi)元件主要包括各種溢流閥、節(jié)流閥以及換向閥等。這些元件的不同組合便形成了不同功能的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。

4．輔助元件

輔助元件是指油箱、油管、油管接頭、蓄能器、濾油器、壓力表、流量表以及各種密封元件等。這些元件分別起散熱貯油、輸油、連接、蓄能、過(guò)濾、測(cè)量壓力、測(cè)量流量和密封等作用，以保證系統(tǒng)正常工作，是液壓系統(tǒng)不可缺少的組成部分。

5．工作介質(zhì)

工作介質(zhì)在液壓傳動(dòng)及控制中起傳遞運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力及信號(hào)的作用。T作介質(zhì)為液壓油或其他合成液體。

液壓傳動(dòng)優(yōu)點(diǎn)

與機(jī)械傳動(dòng)比較，液壓傳動(dòng)具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：

(1)由于一般采用油液作為傳動(dòng)介質(zhì)，因此液壓元件具有良好的潤(rùn)滑條件；工作液體可以用管路輸送到任何位置，允許液壓執(zhí)行元件和液壓泵保持一定距離；液壓傳動(dòng)能方便地將原動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)。這些特點(diǎn)十分適合各種工程機(jī)械、采礦設(shè)備的需要，其典型應(yīng)用實(shí)例就是煤礦井下使用的單體液壓支柱和液壓支架。

(2)可以在運(yùn)行過(guò)程中實(shí)現(xiàn)大范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速，其傳動(dòng)比可高達(dá)1:1 000，且調(diào)速性能不受功率大小的限制。

(3)易于實(shí)現(xiàn)載荷控制、速度控制和方向控制，可以進(jìn)行集中控制、遙控和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

(4)液壓傳動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙傳動(dòng)，因此傳動(dòng)平穩(wěn)，操作省力，反應(yīng)快，并能高速啟動(dòng)和頻繁換向。

(5)液壓元件都是標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化產(chǎn)品，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣應(yīng)用。

與電力傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)有以下幾點(diǎn)：

(1)質(zhì)量小，體積小。這是由于電動(dòng)機(jī)受到磁飽和的限制，其單位面積上的切向力與液壓機(jī)械所能承受的液壓相差數(shù)十倍。

(2)運(yùn)動(dòng)慣性小，響應(yīng)速度快。液壓馬達(dá)的力矩慣量比(即驅(qū)動(dòng)力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比)較電動(dòng)機(jī)大得多，故其加速性能好。例如，加速一臺(tái)中等功率的電動(dòng)機(jī)通常需要一秒至幾秒鐘，而加速同樣功率的液壓馬達(dá)只需要0.1 s左右。這種良好的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)液壓控制系統(tǒng)更有其重要意義。

(3)低速液壓馬達(dá)的低速穩(wěn)定性要比電動(dòng)機(jī)好得多。

(4)液壓傳動(dòng)的應(yīng)用，可以簡(jiǎn)化機(jī)器設(shè)備的電氣系統(tǒng)。這對(duì)于具有爆炸危險(xiǎn)的煤礦井下工作大有好處。

液壓傳動(dòng)缺點(diǎn)

(1)在傳動(dòng)過(guò)程中，由于能量需要經(jīng)過(guò)兩次轉(zhuǎn)換，存在壓力損失、容積損失和機(jī)械摩擦損失，因此總效率通常僅為0.75～0.8。

(2)傳動(dòng)系統(tǒng)的工作性能和效率受溫度的影響較大，一般的液壓傳動(dòng)，在高溫或低溫環(huán)境下工作，存在一定困難。

(3)液體具有一定的可壓縮性，配合表面也不可避免地有泄漏存在，因此液壓傳動(dòng)無(wú)法保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。

(4)工作液體對(duì)污染很敏感，污染后的工作液體對(duì)液壓元件的危害很大，因此液壓系統(tǒng)的故障比較難查找，對(duì)操作、維修人員的技術(shù)水平有較高要求。

(5)液壓元件的制造精度、表面粗糙度以及材料的材質(zhì)和熱處理要求都比較高，因而其成本較高。

總的說(shuō)來(lái)，液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的。它的某些缺點(diǎn)隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，正在逐步得到克服。如果進(jìn)一步吸取其他傳動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)，采用電 液、氣，液等聯(lián)合傳動(dòng)，更能充分發(fā)揮其特點(diǎn)。

液壓傳動(dòng)主要應(yīng)用如下：

(1)一般工業(yè)用液壓系統(tǒng)塑料加工機(jī)械（注塑機(jī)）、壓力機(jī)械（鍛壓機(jī)）、重型機(jī)械（廢鋼壓塊機(jī)）、機(jī)床（全自動(dòng)六角車(chē)床、平面磨床）等；

(2)行走機(jī)械用液壓系統(tǒng)工程機(jī)械（挖掘機(jī)）、起重機(jī)械（汽車(chē)吊）、建筑機(jī)械（打樁機(jī)）、農(nóng)業(yè)機(jī)械（聯(lián)合收割機(jī)）、汽車(chē)（轉(zhuǎn)向器、減振器）等；

(3)鋼鐵工業(yè)用液壓系統(tǒng) 冶金機(jī)械（軋鋼機(jī)）、提升裝置（升降機(jī)）、軋輥調(diào)整裝置等；

(4)土木工程用液壓系統(tǒng) 防洪閘門(mén)及堤壩裝置（浪潮防護(hù)擋板）、河床升降裝置、橋梁操縱機(jī)構(gòu)和礦山機(jī)械(鑿巖機(jī))等；

(5)發(fā)電廠用液壓系統(tǒng)渦輪機(jī)（調(diào)速裝置）等；

(6)特殊技術(shù)用液壓系統(tǒng) 巨型天線(xiàn)控制裝置、測(cè)量浮標(biāo)、飛機(jī)起落架的收放裝置及方向舵控制裝置、升降旋轉(zhuǎn)舞臺(tái)等；

(7)船舶用液壓系統(tǒng) 甲板起重機(jī)械（絞車(chē)）、船頭門(mén)、艙壁閥、船尾推進(jìn)器等；

(8)軍事工業(yè)用液壓系統(tǒng)火炮操縱裝置、艦船減搖裝置、飛行器仿真等。

第一章液壓傳動(dòng)概述1

第一節(jié)液壓傳動(dòng)的發(fā)展概況1

一、液壓傳動(dòng)的歷史1

二、液壓傳動(dòng)的現(xiàn)狀及展望1

第二節(jié)液壓傳動(dòng)的工作原理及其組成部分1

一、液壓傳動(dòng)的工作原理1

二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成3

第三節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)4

一、液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)4

二、液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)4

思考題與習(xí)題4

第二章液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)5

第一節(jié)液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)5

一、液壓油的特性5

二、液壓油的物理性質(zhì)6

三、對(duì)液壓油的要求12

四、液壓油種類(lèi)的選擇12

五、液壓油的正確使用及維護(hù)14

第二節(jié)液體靜力學(xué)基本規(guī)律14

一、液體靜力學(xué)及其特性14

二、重力作用下靜力學(xué)基本規(guī)律16

三、靜壓力對(duì)固體壁面的總作用力18

第三節(jié)液體動(dòng)力學(xué)基本規(guī)律19

一、基本概念19

二、流量連續(xù)性方程21

三、伯努利方程22

四、動(dòng)量方程27

第四節(jié)流體流動(dòng)時(shí)的能量損失28

一、流態(tài)及雷諾判據(jù)28

二、圓管層流29

三、圓管紊流31

四、壓力損失31

第五節(jié)流體流經(jīng)孔口及縫隙的力學(xué)特性35

一、流體流經(jīng)孔口的力學(xué)特性35

二、流體流經(jīng)縫隙的力學(xué)特性37

第六節(jié)液壓沖擊及氣穴現(xiàn)象43

一、液壓沖擊43

二、氣穴現(xiàn)象及氣蝕45

本章小結(jié)45

思考題47

習(xí)題47

第三章液壓泵及液壓馬達(dá)49

第一節(jié)液壓泵概述49

一、液壓泵的工作原理與分類(lèi)49

二、液壓泵的主要性能參數(shù)50

第二節(jié)齒輪泵52

一、外嚙合齒輪泵52

二、內(nèi)嚙合齒輪泵56

三、螺桿泵57

第三節(jié)葉片泵57

一、雙作用定量葉片泵58

二、單作用葉片泵61

三、葉片泵的使用要點(diǎn)65

第四節(jié)柱塞泵65

一、徑向柱塞泵65

二、軸向柱塞泵66

第五節(jié)液壓馬達(dá)69

一、液壓馬達(dá)的特點(diǎn)及分類(lèi)69

二、液壓馬達(dá)的工作原理69

三、液壓馬達(dá)的性能參數(shù)71

第六節(jié)液壓泵的性能比較及選用原則72

本章小結(jié)73

思考題73

習(xí)題73

第四章液壓缸75

第一節(jié)液壓缸的類(lèi)型及特點(diǎn)75

一、活塞式液壓缸75

二、柱塞式液壓缸77

三、擺動(dòng)液壓缸77

四、其他液壓缸78

第二節(jié)液壓缸的典型結(jié)構(gòu)及組成80

一、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)舉例80

二、液壓缸的組成81

第三節(jié)液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算84

一、液壓缸主要參數(shù)的確定85

二、液壓缸主要零部件的強(qiáng)度校核86

本章小結(jié)89

思考題89

習(xí)題89

第五章液壓控制閥91

第一節(jié)液壓控制閥概述91

一、液壓控制閥的作用及分類(lèi)91

二、液壓控制閥的基本要求93

第二節(jié)方向控制閥93

一、單向閥93

二、換向閥94

第三節(jié)壓力控制閥101

一、溢流閥101

二、減壓閥106

三、順序閥108

四、壓力繼電器109

第四節(jié)流量控制閥109

一、流量控制原理及節(jié)流口形式110

二、普通節(jié)流閥111

三、調(diào)速閥和溫度補(bǔ)償調(diào)速閥112

四、溢流節(jié)流閥（旁通型調(diào)速閥）114

第五節(jié)電液比例控制閥114

一、比例電磁鐵115

二、電液比例壓力閥115

三、電液比例流量閥115

四、電液比例方向閥117

第六節(jié)電液數(shù)字閥117

一、電液數(shù)字閥的結(jié)構(gòu)118

二、電液數(shù)字閥的使用118

第七節(jié)疊加閥及二通插裝閥119

一、插裝閥的結(jié)構(gòu)和工作原理119

二、方向控制插裝閥119

三、壓力控制插裝閥120

四、流量控制插裝閥120

本章小結(jié)121

思考題122

習(xí)題122

第六章輔助裝置124

第一節(jié)蓄能器124

一、功能和類(lèi)型124

二、容量的計(jì)算125

三、使用安裝127

第二節(jié)濾油器127

一、功能和分類(lèi)127

二、濾油器的主要項(xiàng)目指標(biāo)129

三、濾油器選用和安裝130

第三節(jié)熱交換器131

一、冷卻器131

二、加熱器131

第四節(jié)液壓油箱132

一、功能和結(jié)構(gòu)132

二、油箱的設(shè)計(jì)133

第五節(jié)管道和管接頭134

一、管道的種類(lèi)和選用134

二、管接頭的種類(lèi)和選用134

第六節(jié)密封裝置135

一、密封件的作用和分類(lèi)135

二、橡膠密封圈的作用和特點(diǎn)136

本章小結(jié)138

思考題138

習(xí)題138

第七章液壓基本回路139

第一節(jié)壓力控制回路139

一、調(diào)壓回路139

二、減壓回路140

三、增壓回路141

四、卸荷回路141

五、保壓回路143

六、平衡回路143

第二節(jié)速度控制回路145

一、調(diào)速回路145

二、快速運(yùn)動(dòng)回路153

三、速度換接回路155

第三節(jié)方向控制回路156

一、換向回路156

二、鎖緊回路158

第四節(jié)多缸工作控制回路159

一、順序動(dòng)作回路159

二、同步動(dòng)作回路161

三、多缸卸荷回路163

四、互不干涉回路163

本章小結(jié)164

思考題165

習(xí)題166

第八章典型液壓系統(tǒng)169

第一節(jié)組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)169

一、概述169

二、組合機(jī)床動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)工作原理171

三、動(dòng)力滑臺(tái)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)172

第二節(jié)外圓磨床液壓系統(tǒng)173

一、概述173

二、M1432B萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)工作原理173

三、M1432B萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)178

第三節(jié)挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)178

一、概述178

二、雙泵雙回路單斗液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)工作原理179

三、液壓挖掘機(jī)液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)181

第四節(jié)汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)181

一、概述181

二、動(dòng)力轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)工作原理182

三、汽車(chē)動(dòng)力轉(zhuǎn)向液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)182

本章小結(jié)183

思考題183

習(xí)題184

第九章液壓伺服系統(tǒng)185

第一節(jié)概述185

一、液壓伺服系統(tǒng)的工作原理185

二、液壓伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)186

三、液壓伺服系統(tǒng)的組成186

四、液壓伺服系統(tǒng)的類(lèi)型186

五、液壓伺服系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)187

第二節(jié)液壓伺服系統(tǒng)187

一、伺服閥187

二、典型液壓伺服系統(tǒng)的分析192

本章小結(jié)194

思考題194

習(xí)題194

第十章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算195

第一節(jié)概述195

第二節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)195

一、液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)195

二、液壓系統(tǒng)的工況分析196

三、液壓系統(tǒng)主要參數(shù)的確定198

四、擬定液壓系統(tǒng)草圖200

五、計(jì)算和選擇液壓元件201

六、液壓系統(tǒng)性能驗(yàn)算204

七、繪制正式工作圖，編制技術(shù)文件204

第三節(jié)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算舉例205

一、負(fù)載分析205

二、負(fù)載圖和速度圖繪制206

三、液壓缸主要參數(shù)的確定206

四、液壓系統(tǒng)圖的擬定207

五、液壓元件的選擇208

六、液壓系統(tǒng)的性能驗(yàn)算210

本章小結(jié)211

思考題211

習(xí)題211

第十一章液壓系統(tǒng)的安裝、使用和維護(hù)212

第一節(jié)液壓系統(tǒng)的安裝212

一、液壓管路的安裝212

二、液壓元件的安裝213

第二節(jié)液壓系統(tǒng)的使用214

一、對(duì)液壓系統(tǒng)的日常檢查214

二、液壓油的使用和維護(hù)214

三、液壓系統(tǒng)的維修215

第三節(jié)液壓系統(tǒng)的調(diào)整215

一、空載試車(chē)215

二、負(fù)載試車(chē)216

三、液壓系統(tǒng)的調(diào)整216

第四節(jié)液壓系統(tǒng)的故障和排除217

一、故障診斷的步驟及方法217

二、液壓系統(tǒng)常見(jiàn)的故障診斷及排除方法218

本章小結(jié)220

思考題220

習(xí)題221

參考文獻(xiàn)223 2100433B