第一节 液压传动基本概念
液压传动是在流体力学、工程力学和机械制造技术基础上发展起来的一门较新的应用技术，它是现代基础技术之一，被广泛地应用于各工业部门。
液压传动和液力传动都是利用液体为工作介质传递能量的，总称液体传动。但二者的根本区别在于：液压传动是以液体的压力能进行工作的；而液力传动是以液体的动能传递能量的，如液力联轴器。二者的传动原理完全不同。 一、压传动工作原理
现以图2—1所示的液压千斤顶为例说明液压传动的工作原理。
液压千斤顶是一个简单而又较完整的液压传动装置。手柄1带动柱塞2做往复运动。当柱塞上行时，液压泵3内的工作容积扩大，形成负压，油箱5中的液体在大气压作用下推开吸液阀4进入泵内，排液阀关闭；当柱塞下行时，吸液阀关闭，液体被挤压产生压力，当压力升高到足以克服重物10时，泵内工作容积缩小，排液阀6被推开，压力液体经管路进入液压缸．推动活塞8举起重物做功。反复上下摇动手柄，则液体不断从油箱经液压泵输入液压缸，使重物逐渐上升。当手柄不动时，排液阀关闭，重物稳定在上升位置。工作时截止阀7应关闭，工作完毕打开截止阀，液压缸的液体便流回油箱。
由此可得出液压传动的定义：液压传动是利用液体的压力能传递能量的传动方式。其工作原理是：液压泵将输入的机械能变为液压能，经密封的管道传给液压缸（或液压马达），再转变为机械能输出．带动工作机构做功，通过对液体的方向、压力和流量的控制，可使工作机构获得所需的运动形式。由于能量的转换是通过密封工作容积的变化实现的，故又称容积式液压传动。
二、液压传动系统的组成
液压传动系统简称液压系统。它是由若干液压元件组合起来并能完成一定动作的整体。液压元件是由若干零件构成的专门单元，一般是可以通用的、标准化的．如泵、马达、阀等。不论是简单的液压千斤顶装置，还是复杂的液压系统，都可归纳为五个组成部分。
(一) 液压泵
它将原动机供给的机械能转变为液压能输出，是系统的动力部分。
(二) 液动机（液压缸或液压马达）
液动机又称液压执行机构。它将液压能转变为机械能，驱动工作机构做功，是系统的执行部分。
(三) 控制阀
控制阀控制液体的方向、压力和流量。不同种类的控制阀有不同的控制作用，以满足工作机构的运动要求，是系统的控制部分。液压千斤顶的吸液阀、排液阀、截止阀都属于方向控制阀。
(四) 辅助元件
辅助元件包括油管、管接头、油箱、冷却器、滤油器、蓄能器和各种液体参数的监测仪表等，它们各具备不同的功能，保证系统正常工作。
(五) 工作液体
工作液体是传递能量的介质，也是液压元件的润滑剂。
一、压传动的塞本工作特征
液压传动与其他传动方式相比较，主要有两个基本工作特征：
(1)力（或转矩）的传递靠液体压力来进行，并按照帕斯卡原理来实现。在图2—1中，液压泵和液压缸之间无任何机械联系。若柱塞和活塞的有效作用面积分别为和，柱塞在外力作用下，缸中液体将产生压力。若不计各种阻力和液体自重，则这个压力便按帕斯卡原理等值地传递到密封容器中液体的各点，在活塞上产生作用力，实现了力的传递。若活塞面积很大，柱塞面积很小，则需很小的外力便能获得很大的作用力，向上举起重物，可知外力经液压传动后还能改变其大小和方向。
(2) 速度（或转速）的传递按容积变化相等的原则进行。设图2—1中柱塞和活塞的移动速度分别为和，并认为液体没有泄漏和体积不可压缩，根据液流连续性原理，可知单位时间液压泵输出的液体体积，一定等于液压缸接受的液体体积，单位时间液压泵和液压缸的容积变化必然相等，即，由于和不等，所以和必然不等。此处，则，可知液压传动不但能传递速度，也能改变其大小和方向。
四、两个墓本参数和两个重要概念
(一) 两个墓本参数
它们是压力(P)和流量(Q)。液压传动的工作性能、结构设计和液压元件的选择都取决于这两个参数。其概念和单位已在流体力学一章中作了介绍。
液体压力在单位时间内所做的功为液压功率(P)，由图2-1可知
(2—1)
即液压功率为压力和流量的乘积。
在液压传动中，通常将压力分为五级：低压(0＜ P ≤2.5 Mpa)，中压(2.5 MPa＜ P ≤8 Mpa)，中高压(8 MPa＜ P ≤16 Mpa)，高压(16 MPa＜ P ≤32 Mpa＝，超高压( p > 32 Mpa )。
(二) 两个重要概念
1. 液体压力取决于负载
由千斤顶的工作原理可知，若重物越重，即外负载越大，则阻止液体流动的阻力越大，液体压力必须相应升高才能使活塞运动；若外负载很小，则很小的液体压力就能推动活塞。
这两种情况所需要的外加作用力F也不同。当活塞运动后，液体作用力与负载力相平衡，压力将不再增加。可知有了负载，液体才会产生压力，并且压力大小取决于负载大小。液压泵输出液体的压力并不等于铭牌压力，而是受负载的支配，工作压力将随负载而变化。负载应理解为综合阻力，它包括外负载和各种流动阻力。
2. 液压缸（或液压马达）的运动速度取决于输入流量
若不考虑液体的压缩性和泄漏损失，根据，得
（2—2）
由此可知，当液压缸（或液压马达）几何参数不变时，其运动
速度取决于输入流量的大小（）。理论上与压力无关，实际上压力通过对液体泄漏的影响，而对运动速度产生间接的作用。
五、液压系统图形符号
液压系统可用结构原理图和职能符号图表示
(一) 结构原理图
结构原理图近似于实物的剖面，能直观地表示元件的工作原理和功能，利于故障分析，其绘制较麻烦，尤其是对于复杂液压系统，故已趋于淘汰。
(二) 职能符号图
采用国家规定的图形符号绘制，凡是功能相同的元件，尽管其结构和工作原理不同，均用同一种符号表示。图形符号简洁标准，绘制方便，功能清楚，保密性强，是各国普遍采用的方法。常用的图形符号见附录。
在绘制和阅读符号图时应注意以下几点：
(1) 符号图只表示元件的职能作用和彼此的连接关系，不表示元件的具体结构和参数．也不表示具体安装位置；
(2) 符号若无特别说明，均表示元件处于静止位置或零位置；
(3) 符号在系统图中的布置，除有方向性元件符号（如油箱、仪表等）以外，均可根据具体
情况，水平或垂直绘制；
(4) 凡标准未列人的图形符号，可根据标准的原则和所列图例的规律性进行派生，当无法直接引用及派生时，或者有必要特别说明某一元件的结构和工作原理时，允许局部采用结构简图表示。
六、液压传动主要优缺点
(一) 液压传动主要优点
(1) 从结构上看，传递功率大，在相同输出功率条件下，重量轻，体积小。借助油管连接可灵活布局，便于和其他传动方式联用。易实现远距离传动（如液压支架）和操纵以及自动控制。
(2) 从工作性能上看，速度、转矩和功率均可无级调节，易于改变运动方向和变速，调速范围宽，可实现低速重载传动。
(3) 从使用维护上看，液压元件自行润滑性好，易于实现系统的过载保护和保压。元件易系列化、标准化、通用化。
(二) 液压传动的王要缺点
(1) 液压传动需经过两次能量转换，由于压力损失、容积损失和机械损失，因此传动效率较低，一般为0.6~0.8,噪声也较大。
(2) 由于液体泄漏和温度影响，传动速比不如机械传动准确。
(3) 液压元件制造精度、使用和维护要求较高。液体污染对工作性能影响大，故障不易查。油液泄漏也易造成环境污染。
第二节 工作液体
工作液体是液压传动的介质，其主要作用是传递能量和润滑元件。液压系统运转的可靠性、准确性和灵活性，除了依赖于本身的设计和制造质量外，还依赖于所用的工作液体是否合适。液体的压力、流速和温度往往变化较大，所以其质量的优劣，会直接影响系统的工作性能。正确认识、选择和使用工作液体是相当重要的。
一、 压传动对工作液体的基本要求
(一) 适宜的粘度和良好的粘温特性
粘度是工作液体的重要性质，粘度越大，液体流动阻力越大，压力损失也越大，严重时还会造成液压泵吸油困难；粘度过小，容易造成液体泄漏，降低系统的容积效率，所以必须具有适宜的粘度。
粘温特性是指粘度随温度变化的性质。当温度升高时，分子运动加快，内聚力减少，粘度将显著下降。例如，46号L一HH油；在40℃时运动粘度， 46 mm²/s, 50℃时30 mm²/s, 60℃时20 mm²/s。粘度随温度变化小，则称粘温特性好。
粘温特性可用粘度指数(V·Ι)表示，粘度指数是一个约定量值，是被试液体的粘度随温度变化的程度，同两种标准液体（V·I分别为0和100）枯度变化程度比较的相对值。V·I是油品技术指标之一，国标GB 1995一88规定了V·I的测定和计算方法。粘度指数越大，粘温特性越好。
在液压系统工作时，希望粘度随温度的变化尽量小，以保证传动性能的稳定，一般要求V·I≥90。当前一些专用液压油的粘度指数已超过100。
(二) 良好的润滑性能
润滑性是指液体在运动副表面作为分界层和润滑剂的能力。润滑性好，即表明油膜对运动表面有牢固的附着能力，并且保证摩擦因数很小，从而增加元件的寿命。
(三) 良好的化学稳定性
良好的化学稳定性主要体现在对氧化和热都有良好的抵抗能力。
(1) 抗氧化稳定性：是指工作液体抵抗与氧起化学反应引起永久变质的能力。常温时矿物油类工作液体与空气或其他氧化物接触后会氧化，产生酸性物质使金属表面腐蚀，且易产生沉淀物，引起元件运动副间隙和工作小孔堵塞，使系统动作失灵。影响氧化反应最大的外界因素是温度，研究表明，矿物油的温度超过55℃时，温度每升高10 °C，反应速度约提高1倍。
(2) 热稳定性：是在不考虑氧存在的条件下，工作液体抵抗由热引起的永久变质能力。矿物油是有机化合物的混合物，温度过高将引起裂化和聚合，产生胶状杂质。
当工作液体受热和氧化变质后，其性质要起变化，颜逐渐变深，杂质增多，粘度增大，酸性值升高产生腐蚀，影响液压系统正常工作。液压设备规定换油周期，就是考虑工作液体变质的影响。为了减缓变质速度，液压系统的工作温度应限制在15℃60℃范围内，短时运转不超过80℃，比较理想的是30℃55℃。
