第1章　緒論

1.1　液壓傳動(dòng)的定義、工作原理及組成

1.1.1　液壓傳動(dòng)的定義

通常一部完整的機(jī)器是由原動(dòng)機(jī)部分、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分、工作機(jī)部分以及控制和輔助部分組成的。原動(dòng)機(jī)部分的功能是將其他形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能（如內(nèi)燃機(jī)和電動(dòng)機(jī)分別將熱能及電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能）。工作機(jī)部分即完成該機(jī)器的工作任務(wù)的直接工作部分，如挖掘機(jī)的鏟斗、卷揚(yáng)機(jī)的卷筒等。由于原動(dòng)機(jī)部分的功率和轉(zhuǎn)速變化范圍有限，為了適應(yīng)工作機(jī)部分對(duì)載荷和速度變化的要求，在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間設(shè)置了傳動(dòng)及控制部分，對(duì)原動(dòng)機(jī)部分輸出的動(dòng)力進(jìn)行傳遞與控制。

傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部分通常分為機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)。

機(jī)械傳動(dòng)是通過齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿等機(jī)件直接把動(dòng)力傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳遞方式。

電氣傳動(dòng)是利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞或控制動(dòng)力的傳動(dòng)方式。

流體傳動(dòng)包括液壓傳動(dòng)、液力傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)。

液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，利用液體的壓力能進(jìn)行能量的傳遞、轉(zhuǎn)換及控制的傳動(dòng)方式。

液力傳動(dòng)也是以液體為工作介質(zhì)，但主要是利用液體的動(dòng)能進(jìn)行能量的傳遞、轉(zhuǎn)換及控制的傳動(dòng)方式。

氣壓傳動(dòng)是以壓縮空氣為工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞、轉(zhuǎn)換和控制的傳動(dòng)方式。

一部機(jī)器選用何種傳動(dòng)方式需要根據(jù)實(shí)際情況具體問題具體分析。

1.1.2　液壓傳動(dòng)的工作原理

首先介紹簡(jiǎn)單的液壓傳動(dòng)裝置——液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟恚俳榻B稍微復(fù)雜一些的磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作原理。

1.1.2.1　液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?/span>

液壓千斤頂又稱油壓千斤頂，是一種采用柱塞或液壓缸為剛性頂舉件的便攜式輕小起重設(shè)備，廣泛應(yīng)用在電力維護(hù)、橋梁維修、重物頂升、靜力壓樁、基礎(chǔ)沉降、橋梁及船舶修造，特別在公路、鐵路建設(shè)中及機(jī)械校調(diào)、設(shè)備拆卸等方面。

如圖1-1所示是液壓千斤頂實(shí)物，如圖1-2所示是液壓千斤頂半結(jié)構(gòu)形式的工作原理。

當(dāng)需要舉起重物時(shí)，首先關(guān)閉截止閥11，再向上提起手柄1，小活塞3向上移動(dòng)，小活塞3下端油腔容積增大，形成局部真空，這時(shí)單向閥7關(guān)閉，單向閥4打開，通過吸油管5從油箱13中吸油；當(dāng)用力向下壓手柄1時(shí)，小活塞3下移向外排擠油液，小活塞3下腔壓力升高，單向閥4關(guān)閉，單向閥7打開，下腔的油液經(jīng)管道6壓入舉升大油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移動(dòng)，頂起重物。如此往復(fù)提起和壓下手柄1，就可以持續(xù)地將油箱13中的液壓油輸入到舉升大油缸9下腔，使重物逐漸升起，直至到達(dá)指定位置為止。如果工作完畢收回液壓千斤頂，只需要打開截止閥11，舉升大油缸9下腔的油液就會(huì)在大活塞8本身的重力（有時(shí)還有外力，如重物）的作用下，通過管道10、截止閥11流回油箱，大活塞8縮回，這就是液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟怼Ｓ捎跈C(jī)械（杠桿）和液壓的雙重放大作用，使得人們可以借助于施加在手柄1上的手動(dòng)力F，通過大油缸9的大活塞8舉升起比手動(dòng)力F力大幾倍（放大倍數(shù)取決于杠桿的放大比以及大活塞8與小活塞3的面積比）的重物。

1.1.2.2　磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作原理

如圖1-3是磨床工作臺(tái)及液壓系統(tǒng)實(shí)物。如圖1-4所示是磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)半結(jié)構(gòu)形式的工作原理。

如圖1-4（a）所示，此時(shí)換向閥10的閥芯在兩端對(duì)中彈簧的作用下處于圖示的中間位置。系統(tǒng)開始工作的過程如下：?jiǎn)?dòng)驅(qū)動(dòng)液壓泵6的原動(dòng)機(jī)（如內(nèi)燃機(jī)或電動(dòng)機(jī)等，圖中沒有畫出），液壓泵6通過吸油濾油器3及吸油管道4從油箱吸油，排出的液壓油通過壓力油管道9以及換向閥10閥芯上的孔道按圖中箭頭所示的流向通過回油管道5流回油箱1，液壓泵6處于空載啟動(dòng)的卸荷狀態(tài)。由于此時(shí)換向閥10的閥芯處于中位，閥口處于封閉狀態(tài)，液壓油不能進(jìn)入液壓缸13的左腔或右腔，因此工作臺(tái)14仍處于靜止不動(dòng)的狀態(tài)。

如圖1-4（b）所示，此時(shí)換向閥10的左端電磁鐵得電，產(chǎn)生的電磁推力使閥芯移動(dòng)到右端的位置。液壓泵6排出的一部分液壓油按圖中所示箭頭方向經(jīng)過壓油管道9、換向閥10左腔、單向節(jié)流閥12中的單向閥（因?yàn)榇藭r(shí)單向閥正向開啟的壓力小于節(jié)流閥的流通阻力，所以液壓油打開單向閥流動(dòng)而不通過節(jié)流閥流動(dòng)），進(jìn)入液壓缸13的左端有桿腔，在活塞上產(chǎn)生向右的液壓力，帶動(dòng)工作臺(tái)14克服負(fù)載向右運(yùn)動(dòng)。液壓缸13右端有桿腔排出的液壓油按圖中箭頭所示的方向通過單向節(jié)流閥11中的節(jié)流閥（此時(shí)其中的單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)，液壓油不能通過其流動(dòng)）、換向閥10的右腔流回油箱1。此時(shí)可以通過調(diào)節(jié)單向節(jié)流閥11中節(jié)流閥的閥口開度來調(diào)節(jié)液壓缸13右端有桿腔中排油流量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓缸13以及工作臺(tái)14向右運(yùn)動(dòng)速度的調(diào)節(jié)，屬于回油節(jié)流調(diào)速。溢流閥8用來根據(jù)工作負(fù)載的大小調(diào)定液壓泵6出口的工作壓力，在液壓缸13克服負(fù)載的正常工作狀態(tài)下，溢流閥8開啟溢流，液壓泵6排出的液壓油，還有一部分通過溢流閥8，按圖中箭頭所示方向溢流回油箱1中。

如圖1-4（c）所示，此時(shí)換向閥10的右端電磁鐵得電，閥芯被推到右端工作位置，從而改變了液壓油進(jìn)入液壓缸的方向，實(shí)現(xiàn)液壓缸和工作臺(tái)向左運(yùn)動(dòng)。油路走向如圖中箭頭方向所示，在此不再贅述。

1.1.3　液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成

從上述液壓千斤頂及磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作過程可以看出，一個(gè)完整的、能夠正常工作的液壓系統(tǒng)，主要由以下四個(gè)部分組成。

（1）能源裝置（動(dòng)力元件）　其作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的液壓能，為液壓系統(tǒng)提供壓力油。最常見的能源裝置有各種形式的液壓泵。

（2）執(zhí)行裝置（執(zhí)行元件）　其作用是將液壓泵輸出的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，并帶動(dòng)負(fù)載實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)。最常見的執(zhí)行裝置有做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液壓缸、做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)、做往復(fù)擺動(dòng)的擺動(dòng)液壓缸或擺動(dòng)液壓馬達(dá)。

（3）控制裝置（控制元件）　其作用是對(duì)系統(tǒng)中液壓油的壓力、流量或流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)。最常見的控制裝置包括壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥等。

（4）輔助裝置（輔助元件）　上述三種裝置（元件）之外的其他裝置，例如油箱、濾油器、油管等。它們是保證液壓系統(tǒng)正常工作必不可少的部分。

另外，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)離不開傳遞能量的工作介質(zhì)——液體。目前液壓系統(tǒng)最常用的工作介質(zhì)是礦物基液壓油。

1.1.4　液壓系統(tǒng)的圖形符號(hào)

如圖1-2所示的液壓千斤頂及圖1-4所示的磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)是一種半結(jié)構(gòu)形式的工作原理圖，它具有直觀性強(qiáng)、容易理解的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，根據(jù)原理圖檢查十分方便。但圖形結(jié)構(gòu)龐雜，繪制比較麻煩，特別是對(duì)于復(fù)雜的液壓系統(tǒng)更是如此。我國已經(jīng)制定了一種用規(guī)定的圖形符號(hào)來表示液壓原理圖中的各元件和連接管路的國家標(biāo)準(zhǔn)，即GB/T 786—2009《流體傳動(dòng)系統(tǒng)及元件圖形符號(hào)和回路圖》。在該國家標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)圖形符號(hào)和回路圖有以下幾條基本規(guī)定。

①符號(hào)只表示元件的職能和連接系統(tǒng)的通路，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)，也不表示元件在機(jī)器中的實(shí)際安裝位置。

②元件符號(hào)內(nèi)的箭頭表示油路處于接通狀態(tài)，但箭頭的方向不一定表示液體的實(shí)際流動(dòng)方向。

③符號(hào)均以元件的靜止位置或中間零位置表示，當(dāng)系統(tǒng)的動(dòng)作另有說明時(shí)，可作例外。

液壓千斤頂半結(jié)構(gòu)形式的工作原理圖（圖1-2）按GB/T 786—2009國家標(biāo)準(zhǔn)用圖形符號(hào)繪制的液壓系統(tǒng)工作原理如圖1-5所示；磨床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)半結(jié)構(gòu)形式的工作原理圖（圖1-4）按GB/T 786—2009國家標(biāo)準(zhǔn)用圖形符號(hào)繪制的液壓系統(tǒng)工作原理如圖1-6所示。可以看出應(yīng)用圖形符號(hào)使液壓系統(tǒng)圖簡(jiǎn)單明了，且便于繪制。