1.2 液压传动的基本概念

1.2.1 液压传动的工作原理

所谓液压传动就是以液体作为工作介质，依靠液体的压力来传递动力，靠液体的体积来传递运动的装置。

图1.1是一个典型的升降式工作台液压系统原理图，其工作原理如下。

如图1.1所示，工件（未画出）放置在工作台1上，而工作台1可在主缸3的活塞杆的作用下上升或下降。辅助缸4的活塞杆上加有配重2，两缸的无杆腔由一个管路相连，该连接管路上装有两个相对设置的液控单向阀5、6，两液控单向阀5、6的控制油路分别来自两缸的有杆腔。这样，两缸反向串联起来。

三位四通换向阀7用来控制两缸的运动方向。如要使工作台1上升，则换向阀7置右位，液压泵10排出的液压油经过单向阀9、调速阀8和三位四通换向阀7向辅助缸4的有杆腔中供油，此时液控单向阀6被打开，使辅助缸4的无杆腔中的液压油经过液控单向阀6、5流进主缸3的无杆腔中，而主缸3的有杆腔中的液压油则经过三位四通换向阀7、二位二通换向阀14和节流阀15流回油箱18中，从而使辅助缸4的活塞杆带动着配重2下降，而主缸3的活塞杆则带动着工作台1上升。这一过程相当于将配重2的势能传给了工作台1。

如要使工作台1下降，则三位四通换向阀7置左位，液压泵10排出的液压油经过单向阀9、调速阀8和三位四通换向阀7向主缸3的有杆腔中供油，此时液控单向阀5被打开，使主缸3的无杆腔中的液压油经过液控单向阀5、6流进辅助缸4的无杆腔中，而辅助缸4的有杆腔中的液压油则经过三位四通换向阀7、二位二通换向阀14和节流阀15流回油箱18中，从而使主缸3的活塞杆带动着工作台1下降，而辅助缸4的活塞杆则带动着配重2上升。这一过程相当于将工作台1的势能传给配重2。

由此可见，3、4两缸的无杆腔中的液压油是一种互补关系，通过这种液压油间的互补交换。实现了工作台1与配重2之间的能量互补交换。这样，液压泵10的供给压力可明显低于无辅助缸的液压系统的供给压力，因而显著地降低了能耗。

二位二通换向阀14起保护作用，其工作原理如下所述：如果工作平台上升时所携带工件重量很小或未携带工件，或是平台下降时所携带工件重量很大，那么没有换向阀14，会有可能使主缸3和辅助缸4的活塞运动速度剧增而无法控制，甚至导致液压缸的损坏。加上换向阀14，就可以在出现上述情况时截断主缸或辅助缸的有杆腔与油箱之间的油路，从而起到保护作用。

由此可见，任何一种液压设备一般都由4部分组成，即动力装置（液压泵）、执行机构（液压缸或液压马达等）、传动与转换控制机构（各类液压阀）和辅助装置（如滤油器、蓄能器等）。

工作机构为了完成设备的任务，对力、速度等有一定的要求；而动力装置往往难以满足这些要求，因此需要传动机构将动力装置的能量传递给工作机构，并对其进行控制，以满足工作机构的要求。液压机械常以液压油为工作介质，利用液压传动来传递和控制能量。

1.2.2 液压系统的基本组成

液压传动系统除了以液体为传动介质外，通常由以下4部分组成。

1．动力元件

动力元件是将机械能转化为液体压力能的元件。如上述升降式工作台液压系统中的液压泵即起此种作用，它为液压系统提供压力油。液压泵按压力高低的不同可以分为叶片泵、齿轮泵和柱塞泵。其中叶片泵压力最低，柱塞泵压力最高。最常用的是齿轮泵，压力处于中高挡。

2．执行元件

执行元件是将液体的压力能转化为机械能的液压元件。升降式工作台液压系统的液压缸即起此种作用。在液压系统中常见的是作直线往复运动的液压缸或作回转运动的液压马达。

3．控制调节元件

控制调节元件是对液压系统的压力、流量和液流方向进行控制或调节的元件。升降式工作台液压系统中的溢流阀、手动换向阀和平衡阀即属于此类元件。液压系统中的液压控制阀均为控制调节元件。

4．辅助元件

上述3部分以外的其他元件即为辅助元件。升降式工作台液压系统中的油箱、进油过滤器、回油过滤器属于此类元件。液压系统中的油箱、油管、管接头、压力表、滤油器和冷却器等均为辅助元件，它们对保证系统的正常工作也有重要的作用。

1.2.3 液压传动系统的优势和不足

液压传动技术几乎渗透到所有的现代工业领域，特别是近二三十年来获得了广泛而迅速的应用和发展。和机械传动、电力传动相比，它具有独特的优点，概括起来有以下几个方面。

（1）在相等的体积下，液压传动装置比电气装置产生的动力更大；在同等功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、结构紧凑。

（2）液压传动装置能在很大的范围内实现无级调速，而且工作准确平稳、结构简单、成本低廉。

（3）液压传动装置易于实现自动化，可以完成各种复杂的动作，并且操作简便。

（4）液压传动装置容易实现过载保护。液压元件能自行润滑，因而磨损小、使用寿命长。

（5）液压元件已实现了标准化、系列化、通用化，液压系统的设计、制造和使用都非常方便。液压元件的排列布置具有较大的柔性。

液压传动的不足有以下几个方面。

（1）由于存在摩擦损失和泄漏损失，液压传动系统的能量损失较大。

（2）对油液的清洁度要求较高，并要求定期更换。

（3）液压传动系统对温度的变化比较敏感，它的工作性能易受温度的影响。

（4）液压系统与元件制造维护要求较高，价格较贵，且进行故障诊断较困难。

总而言之，由于液压传动系统的优势明显，因而在现代工业领域得到了广泛应用，它的一些不足也将随着科学技术的进步而逐步得到克服。

特别提示

液压传动的工作原理、液压传动系统的组成、液压传动的特点、液压传动技术的应用等内容是学习本课程的起点。液压传动的工作原理是重中之重，其他是该内容的延伸和深化。通过对其分析，可以对液压传动有一个概括的认识，为进一步学习液压传动技术建立基础。当学习了全部课程后，会对其赋予新的内涵。