第1章　绪论

1.1　液压传动的定义、工作原理及组成

1.1.1　液压传动的定义

通常一部完整的机器是由原动机部分、传动机构部分、工作机部分以及控制和辅助部分组成的。原动机部分的功能是将其他形式的能量转换为机械能（如内燃机和电动机分别将热能及电能转换为机械能）。工作机部分即完成该机器的工作任务的直接工作部分，如挖掘机的铲斗、卷扬机的卷筒等。由于原动机部分的功率和转速变化范围有限，为了适应工作机部分对载荷和速度变化的要求，在原动机和工作机之间设置了传动及控制部分，对原动机部分输出的动力进行传递与控制。

传动机构部分通常分为机械传动、电气传动和流体传动。

机械传动是通过齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆等机件直接把动力传送到执行机构的传递方式。

电气传动是利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式。

流体传动包括液压传动、液力传动和气压传动。

液压传动是以液体为工作介质，利用液体的压力能进行能量的传递、转换及控制的传动方式。

液力传动也是以液体为工作介质，但主要是利用液体的动能进行能量的传递、转换及控制的传动方式。

气压传动是以压缩空气为工作介质实现动力的传递、转换和控制的传动方式。

一部机器选用何种传动方式需要根据实际情况具体问题具体分析。

1.1.2　液压传动的工作原理

首先介绍简单的液压传动装置——液压千斤顶的工作原理，再介绍稍微复杂一些的磨床工作台液压系统的工作原理。

1.1.2.1　液压千斤顶的工作原理

液压千斤顶又称油压千斤顶，是一种采用柱塞或液压缸为刚性顶举件的便携式轻小起重设备，广泛应用在电力维护、桥梁维修、重物顶升、静力压桩、基础沉降、桥梁及船舶修造，特别在公路、铁路建设中及机械校调、设备拆卸等方面。

如图1-1所示是液压千斤顶实物，如图1-2所示是液压千斤顶半结构形式的工作原理。

当需要举起重物时，首先关闭截止阀11，再向上提起手柄1，小活塞3向上移动，小活塞3下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀7关闭，单向阀4打开，通过吸油管5从油箱13中吸油；当用力向下压手柄1时，小活塞3下移向外排挤油液，小活塞3下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6压入举升大油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。如此往复提起和压下手柄1，就可以持续地将油箱13中的液压油输入到举升大油缸9下腔，使重物逐渐升起，直至到达指定位置为止。如果工作完毕收回液压千斤顶，只需要打开截止阀11，举升大油缸9下腔的油液就会在大活塞8本身的重力（有时还有外力，如重物）的作用下，通过管道10、截止阀11流回油箱，大活塞8缩回，这就是液压千斤顶的工作原理。由于机械（杠杆）和液压的双重放大作用，使得人们可以借助于施加在手柄1上的手动力F，通过大油缸9的大活塞8举升起比手动力F力大几倍（放大倍数取决于杠杆的放大比以及大活塞8与小活塞3的面积比）的重物。

1.1.2.2　磨床工作台液压系统的工作原理

如图1-3是磨床工作台及液压系统实物。如图1-4所示是磨床工作台液压系统半结构形式的工作原理。

如图1-4（a）所示，此时换向阀10的阀芯在两端对中弹簧的作用下处于图示的中间位置。系统开始工作的过程如下：启动驱动液压泵6的原动机（如内燃机或电动机等，图中没有画出），液压泵6通过吸油滤油器3及吸油管道4从油箱吸油，排出的液压油通过压力油管道9以及换向阀10阀芯上的孔道按图中箭头所示的流向通过回油管道5流回油箱1，液压泵6处于空载启动的卸荷状态。由于此时换向阀10的阀芯处于中位，阀口处于封闭状态，液压油不能进入液压缸13的左腔或右腔，因此工作台14仍处于静止不动的状态。

如图1-4（b）所示，此时换向阀10的左端电磁铁得电，产生的电磁推力使阀芯移动到右端的位置。液压泵6排出的一部分液压油按图中所示箭头方向经过压油管道9、换向阀10左腔、单向节流阀12中的单向阀（因为此时单向阀正向开启的压力小于节流阀的流通阻力，所以液压油打开单向阀流动而不通过节流阀流动），进入液压缸13的左端有杆腔，在活塞上产生向右的液压力，带动工作台14克服负载向右运动。液压缸13右端有杆腔排出的液压油按图中箭头所示的方向通过单向节流阀11中的节流阀（此时其中的单向阀处于关闭状态，液压油不能通过其流动）、换向阀10的右腔流回油箱1。此时可以通过调节单向节流阀11中节流阀的阀口开度来调节液压缸13右端有杆腔中排油流量，从而实现对液压缸13以及工作台14向右运动速度的调节，属于回油节流调速。溢流阀8用来根据工作负载的大小调定液压泵6出口的工作压力，在液压缸13克服负载的正常工作状态下，溢流阀8开启溢流，液压泵6排出的液压油，还有一部分通过溢流阀8，按图中箭头所示方向溢流回油箱1中。

如图1-4（c）所示，此时换向阀10的右端电磁铁得电，阀芯被推到右端工作位置，从而改变了液压油进入液压缸的方向，实现液压缸和工作台向左运动。油路走向如图中箭头方向所示，在此不再赘述。

1.1.3　液压传动系统的组成

从上述液压千斤顶及磨床工作台液压系统的工作过程可以看出，一个完整的、能够正常工作的液压系统，主要由以下四个部分组成。

（1）能源装置（动力元件）　其作用是将原动机的机械能转换成液体的液压能，为液压系统提供压力油。最常见的能源装置有各种形式的液压泵。

（2）执行装置（执行元件）　其作用是将液压泵输出的液压能转换成机械能，并带动负载实现直线往复运动或回转运动或往复摆动。最常见的执行装置有做直线往复运动的液压缸、做回转运动的液压马达、做往复摆动的摆动液压缸或摆动液压马达。

（3）控制装置（控制元件）　其作用是对系统中液压油的压力、流量或流动方向进行控制或调节。最常见的控制装置包括压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等。

（4）辅助装置（辅助元件）　上述三种装置（元件）之外的其他装置，例如油箱、滤油器、油管等。它们是保证液压系统正常工作必不可少的部分。

另外，液压传动系统离不开传递能量的工作介质——液体。目前液压系统最常用的工作介质是矿物基液压油。

1.1.4　液压系统的图形符号

如图1-2所示的液压千斤顶及图1-4所示的磨床工作台液压系统是一种半结构形式的工作原理图，它具有直观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便。但图形结构庞杂，绘制比较麻烦，特别是对于复杂的液压系统更是如此。我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接管路的国家标准，即GB/T 786—2009《流体传动系统及元件图形符号和回路图》。在该国家标准中，对图形符号和回路图有以下几条基本规定。

①符号只表示元件的职能和连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。

②元件符号内的箭头表示油路处于接通状态，但箭头的方向不一定表示液体的实际流动方向。

③符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。

液压千斤顶半结构形式的工作原理图（图1-2）按GB/T 786—2009国家标准用图形符号绘制的液压系统工作原理如图1-5所示；磨床工作台液压系统半结构形式的工作原理图（图1-4）按GB/T 786—2009国家标准用图形符号绘制的液压系统工作原理如图1-6所示。可以看出应用图形符号使液压系统图简单明了，且便于绘制。