第2章 液压传动概述

2.1 液压传动的定义、系统组成及工作原理^【8】

2.1.1 液压传动的定义

以液体作为工作介质，在密封的回路里，用液体的压力能进行能量传递的传动方式，称之为液压传动。

2.1.2 液压传动的系统组成

液压传动系统由储能装置（蓄能器、液压泵、电动机）、执行装置（液压缸）、控制调节装置（阀系统）、监测装置（压力开关、压力表）、辅助装置（油箱、油标、管路接头等）和传动介质（液压油）组成。（见图2-1）。

1.储能装置（或称动力元件）

把电能或机械能转化成液体压力能的装置，在液压机构中常见的形式是电动机、液压泵和蓄能器。

2.执行装置（或称执行元件）

把液体压力能转化成机械能的装置，在液压机构中常见的形式是液压缸（或称工作缸）。

3.控制调节装置（或称控制元件）

对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置，在液压机构中常见的形式是压力开关中的控制接点、各类控制阀或者由各种阀构成的组合装置。这些元件的不同组合组成了不同功能的液压系统。

4.监测装置（或称监测元件）

对液体的压力值进行观测、报警和信号传递的装置，在液压机构中常见的形式是压力表和压力开关中的报警接点。

5.辅助装置（或称辅助元件）

是指上述四种系统组成以外的其他装置，如各种管路接头、油管、油箱和过滤器等，起连接、输油、贮油和过滤等作用。

6.传动介质

传递能量的液体介质，即各种液压工作介质。

2.1.3 工作原理

图2-1所示是一种363kVGIS中断路器所配用的液压操动机构的工作原理。简单说明如下。

1.分闸动作

图2-1a所示为合闸状态，接到分闸命令后，分闸电磁铁线圈1得电励磁，分闸电磁铁动作打开分闸电磁阀2泄放掉换向阀6右侧的压力，使换向阀6向右移动，封住分闸主阀7上侧的高压进油口，打开排油口使分闸主阀7上侧的高压油回到油箱，分闸主阀7开启。液压缸活塞9上侧的高压油快速排出，在下侧的高压油作用下使其向分闸方向快速运动，保持在分闸位置。防跳阀5向左移动，处于合闸等待状态。

2.合闸动作

图2-1b所示为分闸状态，接到合闸命令后，合闸电磁铁线圈3得电励磁，合闸电磁铁动作打开合闸电磁阀4泄放掉换向阀6左侧的压力，使换向阀6向左移动，打开合闸主阀8上侧的高压油进油口，封住排油口使合闸主阀8开启。液压缸活塞9上侧进入高压油，在其上下两侧面积差产生的差动力作用下完成合闸动作并保持在合闸位置。防跳阀5向左移动，合闸电磁阀4和换向阀6之间的流道被隔断。

图2-1 液压操动机构的工作原理

a）合闸状态 b）分闸状态

1—分闸线圈 2—分闸电磁阀 3—合闸电磁铁线圈 4—合闸电磁阀 5—防跳阀 6—换向阀 7—分闸主阀 8—合闸主阀 9—液压缸活塞 10—储压器 11—高纯氮气 12—电动机 13—液压泵 14—灭弧室断口

2.1.4 液压传动的基本特征

1.基本特征一（等压特性）

帕斯卡原理（即静压传递原理）：“在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点”。力（或力矩）的传递是按帕斯卡原理（即静压传递原理）进行的。因此，也把液压传动称为“静压传动”，如图2-2所示。

图2-2 力比例关系原理图

式（2-1）说明：在液压传动中，工作压力取决于负载，而与流入的液体多少无关。注意：负载包括有效负载、无效负载（如摩擦力）和液体的流动阻力。

2.基本特征二（等体积特性）

运动速度的传递是按照“容积变化相等”的原则进行的，因此也把液压传动称为“容积式液体传动”。在流体力学中，把单位时间内流过某一通流截面A的流体体积称为流量，则流量Q=vA，活塞移动速度由式（2-2）得出运动关系如下：

1）活塞移动速度正比于流入液压缸中油液流量Q，与负载无关。也就是说，活塞的运动速度可以通过改变流量的方式进行调节。基于这一点，液压传动可以实现无级调速。

2）活塞的运动速度反比于活塞面积，可以通过对活塞面积的控制来控制速度。

3.基本特征三（能量守恒特性）

功率关系：

由前述可得N=Fv=Wv=pQ （2-3）

式（2-3）说明：在不计各种功率损失的条件下，液压传动系统的输出功率Wv等于输入功率Fv，并且液压传动中的功率N可以用压力p和流量Q的乘积来表示。总结上述：在液压传动中，压力p和流量Q是最基本、最重要的两个参数。