液壓基礎(chǔ)知識(shí)
引言
當(dāng)今建筑機(jī)械中使用液壓系統(tǒng)十分廣泛。盡管還
有電氣、氣動(dòng)或機(jī)械系統(tǒng)可供選擇利用，但是液
壓系統(tǒng)已越來(lái)越多地得到應(yīng)用。
例如在許多挖掘機(jī)上，利用液壓系統(tǒng)提升和降下
動(dòng)臂，移動(dòng)鏟斗，以及機(jī)器上部結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)動(dòng)作
的完成。
為什么使用液壓系統(tǒng)？
原因很多，部分原因是由于液壓系統(tǒng)在動(dòng)力
傳遞中具有用途廣、效率高和簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。
液壓系統(tǒng)的任務(wù)就是將動(dòng)力從一種形式轉(zhuǎn)變
成另一種形式。
我們希望本書能幫助您理解液壓系統(tǒng)的
基本工作原理。
2
流體動(dòng)力學(xué)
流體靜力學(xué)
液壓發(fā)展的歷史
我們已經(jīng)說過，液壓系統(tǒng)將動(dòng)力從一種形式轉(zhuǎn)變成另
一種形式。這一過程通過利用密閉液體作為媒介而完
成。通過密閉液體處理
傳遞力或傳遞運(yùn)動(dòng)的
科學(xué)叫做
“液壓學(xué)”，液
壓學(xué)一詞源
于希臘語(yǔ)
“hydros”，它
的意思為水。
液壓學(xué)科學(xué)是一門
年輕的科學(xué)—僅有數(shù)
百年歷史。它開始于一位
名叫布萊斯·帕斯卡的人發(fā)現(xiàn)的液
壓杠桿傳動(dòng)原理。這一原理后來(lái)被稱為帕斯卡定律。
雖然帕斯卡作出了這一發(fā)現(xiàn)，但卻是另一位名叫約
瑟·布拉姆的人，在他于1795 年制造的水壓機(jī)中首
次使液壓得到了實(shí)際使用。在這一水壓機(jī)中作為媒介
利用的液體就是水。
流體動(dòng)力學(xué)和流體靜力學(xué)
水力學(xué)科學(xué)自帕斯卡發(fā)現(xiàn)以來(lái)得到了長(zhǎng)足發(fā)展。事實(shí)
上，它現(xiàn)在已劃分成兩門科學(xué)。
流體動(dòng)力學(xué)就是我們所說的運(yùn)動(dòng)液體科學(xué)。
液體靜力學(xué)就是我們所說的壓力液體科學(xué)。
水輪就是流體動(dòng)力工具的一個(gè)很好的例子。所使用的
能量就是水的運(yùn)動(dòng)能量。在流體靜力裝置中，則使用
不同的能量。液體作為能量的媒介使用。液體流動(dòng)產(chǎn)
生運(yùn)動(dòng)，但是它們不是這種運(yùn)動(dòng)的源泉。由于密閉液
體處于壓力之下，能量得到了轉(zhuǎn)移。
當(dāng)今使用的大部分液壓機(jī)械以流體靜力方式運(yùn)行。
3
4
第 1 部分
液壓原理
第1 節(jié)
5
壓力和流動(dòng)
壓力和流動(dòng)的作用
在液壓基礎(chǔ)研究中，我們將談及以下內(nèi)容：力，能
量轉(zhuǎn)移，功和動(dòng)力，所有這些參數(shù)將在與之相關(guān)的
壓力和流動(dòng)中談到。壓力和流動(dòng)是每一個(gè)液壓系統(tǒng)
中的兩種主要參量。壓力和流動(dòng)互相關(guān)連，但是各
自完成任務(wù)不同。
壓力推動(dòng)或施加力或扭矩。流動(dòng)使事物移
動(dòng)。
水槍是壓力和流動(dòng)在實(shí)際使用中的
很好例子�？蹌�(dòng)扳機(jī)在水槍內(nèi)形
成壓力，產(chǎn)生的壓力使水從水槍
前面射出，從而使木制士兵移動(dòng)。
什么是壓力？
讓我們考慮一下壓力是為什么和如何形成的。流體(氣
體或液體)受擠壓時(shí)會(huì)膨脹并產(chǎn)生作用力。這就是壓力。
當(dāng)你把空氣注入輪胎時(shí)，則產(chǎn)生了壓力。你連續(xù)將越來(lái)
越多的空氣注入輪胎，當(dāng)輪胎充滿氣體時(shí)，內(nèi)部不再需
要空氣，而氣體仍不斷進(jìn)入，氣體將向外推動(dòng)輪胎壁，
這種推力就是壓力的一種形式。然而，空氣是一種氣體，
因此它可以被壓縮。
壓縮空氣以各點(diǎn)相等的力向外推動(dòng)輪胎壁，當(dāng)所有流體
處于壓力之下時(shí)，情況也是如此。主要差別是，氣體可
作較大的壓縮，液體則只能作微量壓縮。
各點(diǎn)的力相等
6
氣體
液體
氣體可以壓縮
液體幾乎不可壓縮
帕斯卡定律說：“施加在密閉液體上
的壓力絲毫不減地向各個(gè)方向傳遞，
其作用于各個(gè)部位的力相等”。
密閉流體的壓力
如果您推動(dòng)密閉的液體，則產(chǎn)生壓力。
像輪胎中空氣的例子一樣，這種壓力在裝有液體容器
的各點(diǎn)上是相等的。如果壓力太大，容器會(huì)破裂；
因?yàn)楦鼽c(diǎn)的壓力是相同的，所以容器會(huì)在其最薄弱之處
破裂，而不是在壓力最大之處破裂。
密閉液體可用于管路中沿著轉(zhuǎn)角，向上向下的傳遞動(dòng)
力，因?yàn)橐后w幾乎是不可壓縮的，動(dòng)力傳送可以立即
發(fā)生。
大部分液壓系統(tǒng)使用油，這是由于油幾乎是不可壓縮
的。同時(shí)，油可以在液壓系統(tǒng)中起潤(rùn)滑劑作用。
第2 節(jié)
7
壓力和力的關(guān)系
在帕斯卡定律中，壓力和力之間有兩個(gè)重要關(guān)系，它
們是以下兩項(xiàng)等式：
F=力
P=壓力
A=面積
液壓杠桿
在下圖所示的活塞模型中，你可以看到通過液壓杠桿
互相平衡重量的例子。帕斯卡類似這一例子的發(fā)現(xiàn)
是，只要活塞面積與重量成比例，小活塞上的小重量
就可以平衡大活塞上的大重量。他的這一發(fā)現(xiàn)可以利
用密閉液體證實(shí)。其原因是，液體在相同的面積上作
用著相同的力。
機(jī)械杠桿
可以利用以下插圖中的機(jī)械杠桿例子說明相同的情況。
1 公斤的貓坐在距杠桿支點(diǎn)5 米的位置，它與坐在距
杠桿支點(diǎn)一米位置的 5 公斤的貓可以使杠桿平衡，就
像液壓杠桿中的平衡重量一樣。
在插圖中，你看到的是2 公斤重量和100 公斤重量。2
公斤重量的作用面積是1 平方厘米，因此其壓力為2
公斤/平方厘米；另一重量是100 公斤，其作用面積是
50 平方厘米，因此它的壓力也是2 公斤/平方厘米；結(jié)
果是兩個(gè)重量平衡。這就是一種類型的液體杠桿。
kg
kg
1cm2 50cm2
8
輕
重
較長(zhǎng)杠桿
較短杠桿
1cm2 50cm2
液壓杠桿中的能量傳遞
務(wù)必牢記，流體在相同的作用面積上的作用力相同。
在工作狀態(tài)中，這一規(guī)律對(duì)我們大有幫助。
如果我們有兩只尺寸完全相同的油缸，因?yàn)槊恐换钊?
的面積相等，所以當(dāng)我們以10 公斤的力向下按動(dòng)一
只活塞時(shí)，它使另一只活塞產(chǎn)生10 公斤的上推力。
如果面積不相等，則力也不相等。
這種能量傳遞過程中十分重要的一點(diǎn)是力和距離之間
的關(guān)系。記住，在機(jī)械杠桿中，施加相等的力時(shí)，較輕
的重量需要更長(zhǎng)的杠桿。要使5 公斤的貓?zhí)岣?0 厘米，
1 公斤的貓必須向杠桿下方移動(dòng)50 厘米。
例如，假定系統(tǒng)另一端大活塞的表面面積為 50 平方
厘米，小活塞的面積為1 平方厘米，當(dāng)我們將10 公
斤的力作用于較小的活塞時(shí)，根據(jù)帕斯卡定律，它將
產(chǎn)生10 公斤/平方厘米的壓力作用于大活塞的每一個(gè)
部分，因此，大活塞接受總共為500 公斤的力。我們
以這種方式利用壓力傳遞能量，并使之為我們工作。
讓我們?cè)倏匆幌乱簤焊軛U插圖，并考慮較小活塞移動(dòng)的
距離。需要較小的油缸產(chǎn)生50 厘米的行程傳遞足夠的
液體使大油缸移動(dòng)1 厘米。
第3 節(jié)
9
速率：m/min
流量：liter/min
流動(dòng)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)
什么是流動(dòng)？
當(dāng)液壓系統(tǒng)的兩點(diǎn)上有不同的壓力時(shí)，流體流動(dòng)至壓
力較低的一點(diǎn)上。這種流體運(yùn)動(dòng)叫做流動(dòng)。
這里舉一些流動(dòng)的例子。
城市水廠在我們的水管中形成壓力或水位差。我們打
開龍頭時(shí)，壓力差異將水壓出。
速率和流量
速率和流量是測(cè)量流動(dòng)的兩個(gè)參數(shù)。
速率是液體通過規(guī)定點(diǎn)流動(dòng)的速度。
液壓系統(tǒng)中的泵產(chǎn)生流量。
這一裝置連續(xù)推出液壓油。
流量是指在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有多少液體流經(jīng)某一點(diǎn)。
10
流量和速度
在液壓油缸中，可以很容易地看到流量和速度之間
的關(guān)系。
我們必須首先考慮需要加注的油缸容量，然后再考
慮活塞的運(yùn)動(dòng)距離。
這里油缸 A 為兩米長(zhǎng)，容量10 升，油缸B 只有1
米長(zhǎng)，但是容量也是10 升。如果我們每分鐘將10
升液體泵入每一個(gè)油缸，兩活塞將在一分鐘內(nèi)完成
它們的全部行程；在這種情況下，油缸A 中的活塞
運(yùn)動(dòng)速度快是油缸B 的兩倍。這是因?yàn)樵谙嗤瑫r(shí)間
內(nèi)它有兩倍于B 油缸的距離移動(dòng)。
這告訴我們，當(dāng)兩者流量相同時(shí)，小筒徑油缸運(yùn)動(dòng)速
度比大筒徑油缸更快。如果我們把流量提高到 20 升/
分鐘，將可以用一半的時(shí)間加注油缸室�；钊�速度也
將快兩倍。
因此，我們有兩種方法加快油缸速度。一是減小油缸
尺寸，二是增大油缸流量。
這樣，油缸速度和流量成正比例，而和活塞面積成反
比例。
提要
11
油從阻力最小的
部位泄漏
壓力和力
壓力的形式
如果你按動(dòng)一裝滿液體容器的塞頭，液體將止動(dòng)塞
頭。按動(dòng)塞頭受到液體的抵抗力與容器各邊受到的
力相同。如果繼續(xù)越發(fā)用力地按動(dòng)塞頭，則容器會(huì)
遭到破壞。
最小阻力通道
如果您有一充滿液體的容器，并且在容器一側(cè)開一孔口，
當(dāng)你按動(dòng)頂部，液體便會(huì)從此流出。這是因?yàn)榭卓谑俏?
一沒有阻力的點(diǎn)。
我們說當(dāng)力作用于密閉液體時(shí)，液體將從阻力最小的部
位流出。
油壓設(shè)備的故障
受壓液體的以上特點(diǎn)在液壓設(shè)備中十分有用，但是這也
是大部分液壓故障的根源。例如，如果你的系統(tǒng)中有泄
漏，受壓液體將從這里流出，因?yàn)橐后w始終在尋找最易
于流動(dòng)的方向。配合部位松動(dòng)或損壞之密封部位的油泄
漏即為典型例子。
12
油不是由泵“吸入”的。
自然壓力
我們談到了壓力和流動(dòng)，但是壓力常常在沒有流動(dòng)的
情況下存在。
重力就是很好的例子。如果我們有如下圖所示的三個(gè)
相連的不同水位的容器，重力使內(nèi)部液體處于同一水
平之上。這是我們可以在液壓系統(tǒng)中利用的另一條原
理。
液體的重量
液體重量也產(chǎn)生壓力。潛入海中的潛水員會(huì)告訴你，他
們不能潛得太深。如果他們潛得太深，壓力會(huì)使他們受
到傷害。這種壓力來(lái)自水的重量。因此，還存在一種來(lái)
自液體本身重量的壓力。
重力的作用
重力產(chǎn)生的壓力把油箱中的油壓入泵。油不是象許多
人想像的那樣被泵“吸入”的。泵工作把油推出。通
常所說的泵的吸油過程，意指重力將油推入泵。
壓力與深度成比例增大，我們可以精確計(jì)算任何深度
的壓力。插圖中，你可以看到高度為 10 米的一平方
米水柱。
大家知道，一立方米水重量
為1,000 公斤。用水柱高度
10 米乘以這一數(shù)量，得到
的總重量是10,000 公斤。
底部面積是一平方米。這
樣，重量分布在10,000 平
方厘米之上。如果我們把總
量10,000 公斤除以10,000
平方厘米，我們可以發(fā)現(xiàn)，
這一深度的壓力是每平方
厘米1 公斤。
水
柱
提要
13
巨大負(fù)載
大壓力
平行連接管路中的壓力
如果我們將三個(gè)不同負(fù)載以平行方式與下圖所
示的同一液壓系統(tǒng)連接，油將會(huì)找到最小阻力通
道，因?yàn)橛透譈 需要的壓力最低，也就是說最輕
負(fù)載將首先得到提升，提升最輕負(fù)載時(shí)，壓力將
上升到足夠大小以提升下一次輕負(fù)載；油缸A 到
達(dá)其行程終端時(shí)，壓力上升以提升最重負(fù)載。因
此油缸C 將在最后被提升。
什么引起壓力？
壓力與流量結(jié)合產(chǎn)生液壓力。液壓系統(tǒng)中這種壓力來(lái)自
何方？一些是重力的結(jié)果，但是其余的又來(lái)自何方？
負(fù)載產(chǎn)生壓力
大部分壓力來(lái)自負(fù)載本身。以下插圖中，泵每時(shí)每刻供
應(yīng)著油。泵出的油尋找使它得以通過軟管的最小阻力通
道，從而作用于油缸。負(fù)載重量產(chǎn)生壓力，壓力的量則
取決于負(fù)載大小。
第3 章
14
壓力表
泵
壓力增大
工作油缸中的液壓力
(1) 慣性定律告訴我們，事物有保持其靜止?fàn)顟B(tài)的趨
勢(shì)。這就是工作油缸中活塞不作運(yùn)動(dòng)的原因之一。
(3) 當(dāng)泵開始將油推入油缸時(shí)，工作活塞和負(fù)載阻止油
的流動(dòng)。因此抵抗這種阻力的油壓上升了，當(dāng)這一
壓力大于使活塞保持在本身位置的力時(shí)，活塞便產(chǎn)
生運(yùn)動(dòng)。
(2) 油缸不作運(yùn)動(dòng)的另一原因是在其上作用有負(fù)載。(4) 活塞向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，它提升了負(fù)載。作功時(shí)必須共同
利用壓力和流量。這就是液壓力的工作原理。
提要
15
流動(dòng)
流動(dòng)
我們?cè)��?jīng)說過，流動(dòng)的任務(wù)是使事物運(yùn)動(dòng)。記住另
一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，—“流量和液壓系統(tǒng)作功之間是什么
關(guān)系？”
答案是，如果流量穩(wěn)定，液壓油缸直徑越小，活塞
運(yùn)動(dòng)速度越快。
關(guān)閉溢流閥不會(huì)提高速度
這里有一個(gè)例子是關(guān)于排除液壓系統(tǒng)故障中常見的錯(cuò)誤處
理方法。油缸速度變緩時(shí)，某些機(jī)械師會(huì)立即調(diào)整溢流閥，
他們認(rèn)為增大壓力可以提高工作速度；他們?cè)噲D加大溢流閥
設(shè)定，以此提高系統(tǒng)的最大壓力。但是這樣不會(huì)提高運(yùn)動(dòng)速
度。配備溢流閥的意義在于保護(hù)液壓系統(tǒng)，防止壓力過高。
不應(yīng)該在規(guī)定的壓力范圍內(nèi)加大壓力設(shè)定。機(jī)械師不應(yīng)該加
大壓力設(shè)定，而應(yīng)該從別處尋找系統(tǒng)故障。
流量增大導(dǎo)致速度加快
許多人認(rèn)為增大壓力將加快速度，但是這并不正
確。不能通過增大壓力來(lái)加快活塞運(yùn)動(dòng)速度。如果
你要使活塞運(yùn)動(dòng)加快，必須提高進(jìn)入油缸內(nèi)油的流
量。
16
結(jié)論
您現(xiàn)在已經(jīng)對(duì)液壓理論有了基本了解。您知道，帕斯卡定律告
訴我們，壓力作用于密閉液體時(shí)，施加的壓力絲毫不減地向各
個(gè)方向傳遞，其作用于各個(gè)部位的力相等。
您也知道，在受壓狀態(tài)下，受壓液體始終尋求最小阻力通道。
當(dāng)這一點(diǎn)能夠?yàn)槲宜�用時(shí)是好事，而它造成了系統(tǒng)的泄漏則是
壞事。你已經(jīng)明白，我們可以利用一個(gè)油缸上的較小重量推動(dòng)
另一個(gè)油缸上較大的重量。在這種情況下，較小的重量必須運(yùn)
動(dòng)較長(zhǎng)的距離�，F(xiàn)在你也對(duì)壓力和力，流量和速度以及壓力和
流動(dòng)之間的重要關(guān)系有了清楚的理解。
Q1 Q2
假定將同樣的液壓壓力作用于油缸A 腔和B 假定有如圖所示的兩個(gè)油缸A 和B，并以相同流量
腔，請(qǐng)問活塞的運(yùn)動(dòng)方向？ 向A 腔和B 腔供油。請(qǐng)問哪一個(gè)油缸的活塞運(yùn)動(dòng)速
度更快？（直徑和活塞行程完全相同。）
問題
17
A1 A2
由于面積不同，活塞將向右運(yùn)動(dòng)。A 腔的壓力 油缸B 中的活塞速度更快。這是因?yàn)锽 中的注油
作用面積大于 B 腔。因此，活塞的伸出力大于 容積小于A。B 的活塞桿使其空間小于A 的可比
縮回力。 空間。這實(shí)際上與油缸B 的直徑小于油缸A 的直
徑是一回事。
答案
18
第 2 部分
液壓設(shè)備
第1 節(jié)
19
機(jī)械能
壓力能
(動(dòng)能)
機(jī)械能
液壓系統(tǒng)和能量轉(zhuǎn)換
液壓系統(tǒng)
液壓系統(tǒng)可用于從一處向另一處傳遞機(jī)械能�？梢�
通過利用壓力能完成上述操作。液壓泵由機(jī)械能驅(qū)
動(dòng)。機(jī)械能在受壓液體中轉(zhuǎn)變成壓力能和動(dòng)能，然
后重新變成機(jī)械能作功。
轉(zhuǎn)變能量的手段
提供給液壓系統(tǒng)的原始能量是來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械
能，實(shí)際上是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)了液壓泵。泵利用這種能
量泵出液體，在此過程中，機(jī)械能變成了壓力能和
動(dòng)能。液體流經(jīng)液壓系統(tǒng)，并朝油缸和馬達(dá)等執(zhí)行
元件方向流動(dòng)。液體中的壓力能和動(dòng)能使執(zhí)行元件產(chǎn)生運(yùn)
動(dòng)。運(yùn)動(dòng)過程中，能量再一次轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。
液壓挖掘機(jī)是如何工作的？
在液壓挖掘機(jī)中，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生第一機(jī)械能，第一機(jī)械能帶
動(dòng)泵運(yùn)轉(zhuǎn)。泵使油流出并進(jìn)入系統(tǒng)。油到達(dá)執(zhí)行元件時(shí)，
重新在執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)過程中轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。挖掘機(jī)動(dòng)臂
因此得到提升或下降，鏟斗得以運(yùn)動(dòng)等等。
第2 節(jié)
20
壓力工作力
流量
工作速度
油流動(dòng)方向
工作方向
液壓和工作
工作的三大元素
需要工作時(shí)，為了使工作成為可能，必須滿足某些條
件。必須知道需要多大的力，必須確定完成工作所需
的時(shí)間，必須考慮工作方向。
工作力、速度和方向三大條件可以放入下圖的液壓術(shù)語(yǔ)
之中。
第3 節(jié)
21
液壓部件
基本部件
液壓系統(tǒng)中有許多部件。基本裝置是泵和執(zhí)行元
件。泵連續(xù)將油推出，并把機(jī)械能轉(zhuǎn)變成壓力能和
動(dòng)能。執(zhí)行元件是把液壓能重新轉(zhuǎn)換成工作所需機(jī)
械能的系統(tǒng)部件。
除了泵和執(zhí)行元件之外，液壓系統(tǒng)的連續(xù)操作當(dāng)需要以
下部件。
油 箱：貯存油
閥 ：控制油的流量和流動(dòng)方向，或限制壓力
連接管路：連接系統(tǒng)的各個(gè)部件
讓我們看一下兩種極為簡(jiǎn)易的液壓系統(tǒng)。
泵
油箱
控制閥
回轉(zhuǎn)馬達(dá)
鏟斗油缸
斗桿油缸
動(dòng)臂油缸
行走馬達(dá)
泵
油箱
22
輸入
單向
閥
停止
閥
輸出單向閥
例子 1，液壓千斤頂
這里你看到的是一臺(tái)液壓千斤頂。把力作用于杠桿
時(shí)，手動(dòng)泵使油進(jìn)入油缸。油壓作用在活塞上向上推
動(dòng)，并提升負(fù)載。液壓千斤頂很像帕斯卡液壓杠桿。
這里的油箱加了油。增加了單向閥，使油保持在油箱
中，使油缸在泵的行程轉(zhuǎn)換中位置不動(dòng)。
上圖中，負(fù)載壓力使輸出單向閥處于關(guān)閉狀態(tài)。泵手
柄向上拉動(dòng)時(shí)，輸入單向閥打開，允許油箱中的油注
入泵室。
接著，向下推動(dòng)泵手柄。油壓關(guān)閉輸入單向閥，而打開
輸出單向閥。這一運(yùn)動(dòng)過程中，有較多的油進(jìn)入油缸，
推動(dòng)活塞向上運(yùn)動(dòng)。
下圖顯示的是打開停止閥，它連接油箱和油缸，這樣油
可以流回油箱，使活塞降下。
23
例子 2，液壓油缸運(yùn)行
1．首先，你擁有一只含有液壓油的油箱，液壓油提
供給泵使用。
3．泵每次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，它將油推出。必須記住的重要一點(diǎn)
是泵僅僅移動(dòng)容量。容量決定液壓動(dòng)作的速度。負(fù)
載形成壓力，泵不產(chǎn)生壓力。
2．下一步，形成油的流動(dòng)必須有泵，但是泵不能從
油箱吸油。重力使油進(jìn)入泵。
4．泵與控制閥間管道相連接。泵出的油流至閥。閥的
任務(wù)是使油流向油缸或油箱。
24
5． 系統(tǒng)的下一步是油缸，油缸作實(shí)際工作�？刂崎y
有兩根油管連接油缸。
7．系統(tǒng)似乎很完整，事實(shí)上還不夠完整。它還需要一
種十分重要的零件。我們必須考慮在突然超載或其
它故障的情況下，如何保護(hù)所有部件免受損壞。即
使系統(tǒng)發(fā)生故障，泵仍繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)并向系統(tǒng)供油。
如果泵出的油無(wú)處可去，壓力便會(huì)累積，直至一些
零件受損。我們裝入一個(gè)溢流閥，防止產(chǎn)生損壞。
通常，它是關(guān)閉的，但是壓力達(dá)到設(shè)定量時(shí)，閥門
便會(huì)打開并允許油流回油箱。
6．泵出的油通過控制閥流向活塞底部大腔。負(fù)載產(chǎn)
生流動(dòng)阻力，并形生壓力。
8．油箱、泵、控制閥、油缸、連接管路和溢流閥組成
了基本液壓系統(tǒng)。所有這些零部件都是必需的。
現(xiàn)在，你已經(jīng)清楚地了解了液壓系統(tǒng)的工作過程。
溢流閥
第4 節(jié)
25
主動(dòng)式軸向柱塞泵徑向柱塞泵
被動(dòng)式
齒輪泵 葉輪泵
柱塞泵
泵的分類
什么是泵？
與你的心臟一樣，心臟輸送全身血液，泵則是液壓系
統(tǒng)的心臟。泵是使油運(yùn)動(dòng)并使油進(jìn)入工作狀態(tài)。像我
們?cè)��?jīng)說過的那樣，液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成受壓液體
的壓力能和動(dòng)能。
液壓泵的類型
當(dāng)今的大部分機(jī)器使用以下三種類型之一的液壓泵。
齒輪泵
葉輪泵
柱塞泵
三種類型的泵均以轉(zhuǎn)動(dòng)原理運(yùn)行；泵內(nèi)部的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置推
動(dòng)液體流動(dòng)。
什么是液壓泵？
每臺(tái)泵都產(chǎn)生流量。泵吸收液體并使液體流至其它地
方。有兩種排量泵。
被動(dòng)排量泵
主動(dòng)排量泵
插圖中的水輪是被動(dòng)排量泵的一個(gè)例子。它所做的一
切就是吸收液體并使之流動(dòng)。
另一種泵是主動(dòng)排量泵。由于當(dāng)它推動(dòng)液體時(shí)，它使
液體隔離，防止液體回流，因此它被稱為主動(dòng)排量泵。
如果泵不能完成上述操作，將不能在液壓系統(tǒng)中積累
足夠的壓力移動(dòng)負(fù)載。當(dāng)今所有液壓系統(tǒng)均利用高壓
力，所以需要主動(dòng)排量泵。
柱塞泵有兩種類型：
軸向柱塞泵
徑向柱塞泵
之所以稱為軸向泵是因?yàn)楸玫闹�塞安裝在與泵的中心管
線（軸）平行的管線上。
之所以稱為徑向泵是因?yàn)樗鼈兊闹�塞從泵中心向外�?
展。兩種類型的泵均使用往復(fù)式活塞。柱塞前后運(yùn)動(dòng)，
但是它們由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
26
固定流量
壓力設(shè)定壓力 壓力 設(shè)定壓力
出口
出口
調(diào)節(jié)器
控制桿
閘瓦
流量
流量
液壓泵的排量
排量是指在每一次循環(huán)中泵可以移動(dòng)或轉(zhuǎn)移的油
的容量。液壓泵有兩種類型：
定量泵
變量泵
定量泵每一循環(huán)移動(dòng)相同量的油。想要改變這種泵
的排出容量，必須改變泵的轉(zhuǎn)速。
變量泵每一循環(huán)可改變它們推動(dòng)的油的容量。這一過
程甚至可以在不改變泵轉(zhuǎn)速的情況下完成。這種泵有
一可以改變油輸出的內(nèi)部機(jī)械結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)壓力下降，
排量增大，系統(tǒng)壓力上升，排量自動(dòng)減小。
類型
項(xiàng)目
定量泵 變量泵
液壓輸出
固定排量 流量隨壓力增加自動(dòng)調(diào)節(jié)
（壓力補(bǔ)償）
結(jié)構(gòu)
復(fù)雜
入口
驅(qū)動(dòng)
軸
油缸體 配流盤
入口
簡(jiǎn)單
第5 節(jié)
27
旋轉(zhuǎn)執(zhí)行元件
線性執(zhí)行元件
雙作用油缸
單作用油缸
負(fù)載
負(fù)載
執(zhí)行元件分類
什么是執(zhí)行元件？
執(zhí)行元件是輸出功率的液壓系統(tǒng)部件。執(zhí)行元件將液
壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，是實(shí)際工作的裝置。有線性和旋
轉(zhuǎn)兩種執(zhí)行元件。液壓油缸是線性執(zhí)行元件。它輸出
的是力和直線運(yùn)動(dòng)。液壓馬達(dá)是旋轉(zhuǎn)執(zhí)行元件。它輸
出的是扭矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
液壓油缸
液壓油缸就像手臂。有兩種類型的油缸。
單作用油缸。受壓液體只能進(jìn)入油缸一端。必須利用重
力這樣的外界力將活塞推動(dòng)到油缸中它原來(lái)的位置上。
雙作用油缸。受壓液體可以進(jìn)入油缸的任何一端，這樣
活塞可以在兩個(gè)方向工作。
在這兩種類型油缸中，活塞以受壓液體推動(dòng)它的方向在
油缸缸體中滑行。這些活塞利用不同種類的密封組件防
止油的泄漏。
28
泵
馬達(dá)
力 X 力臂
齒輪馬達(dá)
葉輪馬達(dá)
柱塞馬達(dá)
液壓馬達(dá)
像油缸一樣，液壓馬達(dá)是執(zhí)行元件，是一種旋轉(zhuǎn)執(zhí)行
元件。
液壓馬達(dá)的動(dòng)作與泵相反。泵輸出液體，而液壓馬達(dá)
則由這種液體驅(qū)動(dòng)。就像我們?cè)��?jīng)說過的，液壓泵將
機(jī)械能轉(zhuǎn)變成受壓液體壓力能和動(dòng)能。液壓馬達(dá)將這
種液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。
在液壓傳動(dòng)中，泵和馬達(dá)共同工作。泵受到機(jī)械驅(qū)動(dòng)
并將液體推至馬達(dá)。
來(lái)自泵的液體驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，馬達(dá)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)機(jī)械連桿工作。
液壓馬達(dá)的類型
有三種類型的液壓馬達(dá)，它們內(nèi)部的轉(zhuǎn)動(dòng)部件由進(jìn)入的
液體驅(qū)動(dòng)。這三種類型的液壓馬達(dá)是：
齒輪馬達(dá)
葉輪馬達(dá)
柱塞馬達(dá)
排量和扭矩
馬達(dá)的工作輸出叫做扭矩。它是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)軸上的旋轉(zhuǎn)
力。扭矩用力和力臂的乘積來(lái)度量；它不含速度。可
提供的最大壓力和每一循環(huán)排出液體容積決定馬達(dá)
的扭矩輸出。輸入流量決定馬達(dá)速度。流量越大，速
度越快。
扭矩是馬達(dá)驅(qū)動(dòng)軸上的旋轉(zhuǎn)力。扭矩等于力 X 力臂
（kg/m）。
扭矩
第6 節(jié)
29
方向控制閥
流量控制閥
壓力控制閥
閥的分類
什么是閥？
閥在液壓系統(tǒng)中起控制作用。閥控制液壓系統(tǒng)中的壓
力、流動(dòng)方向和流量大小。
三種主要類型的閥為：
壓力控制閥
方向控制閥
流量控制閥
在以下插圖中，你可以清楚地看到這些閥的工作情
況。
壓力控制閥
這種閥用于限制液壓系統(tǒng)中的壓力、泵的卸載或調(diào)整
進(jìn)入管路的油壓。有多種類型的壓力控制閥；其中有
溢流閥、減壓閥和卸載閥。
方向控制閥
這種閥控制系統(tǒng)中油的流動(dòng)方向。典型的方向控制閥是單
向閥和滑閥。
流量控制閥
這種閥控制液壓系統(tǒng)中油的流量。它們通過限制流量或轉(zhuǎn)
移流向完成以上操作。是不同類型的流量控制閥、節(jié)流閥
和分流閥。
可以用幾種方式控制這些閥：手動(dòng)、液動(dòng)、電動(dòng)、或氣動(dòng)。
30
壓力控制閥
可利用壓力控制閥進(jìn)行以下操作：
限制系統(tǒng)內(nèi)部壓力
減壓
調(diào)整進(jìn)入管路的油壓
泵的卸載
溢流閥有時(shí)被叫做安全閥，因?yàn)樗鼈冊(cè)趬毫�達(dá)到設(shè)定
量時(shí)將釋放過量的油。它們防止系統(tǒng)部件由于過載而
損壞。
兩種類型的溢流閥是：
直動(dòng)式溢流閥，簡(jiǎn)單地打開和關(guān)閉。
先導(dǎo)式溢流閥，利用先導(dǎo)油路控制主溢流閥芯。
直動(dòng)式溢流閥通常用于流量較小、以及非經(jīng)常性開啟的
場(chǎng)合。先導(dǎo)式溢流閥在必須釋放大容量過量油的場(chǎng)合是
必需的。
排放
入口 出口
關(guān)閉 打開
入口出口
排放
關(guān)閉 打開
放油
直動(dòng)式溢流閥 先導(dǎo)式溢流閥
溢流閥
31
單向閥
滑閥
方向控制閥
像警察指揮交通一樣，這種閥控制油的流向。這種閥
的典型類型有：
單向閥
滑閥
上述閥門各自利用不同的閥元件控制油的流向。單向
閥利用提動(dòng)頭和彈簧允許油以單一方向流動(dòng)。滑閥利
用的是滑動(dòng)的閥柱。閥柱前后滑動(dòng)，打開和關(guān)閉油通
過的通道。
32
入口出口
軸向單向閥
單向閥
單向閥十分簡(jiǎn)單。它被稱為單路閥。這意指它被打開后
允許油以一個(gè)方向流動(dòng)，但是關(guān)閥后可防止油以相反方
向流動(dòng)。
你可以在以下插圖中看到它的工作情況。這是軸向單向
閥。它為直行管道連接設(shè)計(jì)，允許油直通流過。當(dāng)入口
一側(cè)壓力大于出口一側(cè)壓力時(shí)，閥門提動(dòng)頭打開。它打
開時(shí)，油可通過開口自由流過。入口一側(cè)壓力下降時(shí)，
提動(dòng)頭關(guān)閉。閥門截止回流并堵住出口一側(cè)的壓力油。
33
至執(zhí)行元件
至油箱
至執(zhí)行元件
來(lái)自泵
中位
換向閥
換向閥是典型方向控制閥，它可用于控制執(zhí)行元件的
操作。平時(shí)所說的控制閥即為換向閥。換向閥控制油
流，以啟動(dòng)、運(yùn)行和停止執(zhí)行元件。
閥柱從中間位置向右或向左移動(dòng)時(shí)，它打開一些油的
通道，關(guān)閉另一些通道。它以這種方式控制油從執(zhí)行
元件流進(jìn)和流出。閥柱處于密閉進(jìn)出油的位置。
閥柱通常質(zhì)地特硬并經(jīng)磨光，它具有光滑、精確、耐
用的表面。它們甚至經(jīng)過鍍鉻以便耐受磨損、生銹和
腐蝕。
本插圖中的滑閥顯示三種位置，中位、左位和右位。
我們稱之為4 通閥，因?yàn)樗鼡碛? 條可能的通道，這
些通道通向油缸兩端，以及油箱和泵。
把閥門向左移動(dòng)時(shí)，油從泵流向油缸左側(cè)，油缸右側(cè)
的油流向油箱。結(jié)果，活塞向右移動(dòng)。
如果將欄桿向右移動(dòng)，動(dòng)作相反，活塞向左移動(dòng)。
在中間位置，中位的油流向油箱。油缸兩端的通道關(guān)
閉。
34
流量控制閥
緩慢回流閥
控制閥
出口 No.2 出口No.1
流量分配器
入口
流量控制閥
就像我們?cè)��?jīng)說過的，流量控制閥以兩種方式中的一
種方式工作。它們限制流量或者轉(zhuǎn)移流量。
流量控制閥用于通過計(jì)量流量控制執(zhí)行元件速度。
“計(jì)量”意指測(cè)量或調(diào)節(jié)從執(zhí)行元件進(jìn)出的流量。流
量分配閥控制流動(dòng)容量，還分配兩條或多條回路之間
的流量。
流量分配閥控制流動(dòng)容量，還分配兩條或多條回路之
間的流量。
比例流量分配器
此閥門的用途是分配單一來(lái)源的油流。
下圖流量分配器將兩出口的流量分成大約 75:25。因
為No.1 入口大于No.2 入口，使得這種分配成為可
能。
第7 節(jié)
35
中位
伸出
回路圖
回路圖
你已經(jīng)在本教材中看到許多簡(jiǎn)單的示意圖和插圖，它
們幫助你了解液壓系統(tǒng)及其零件和原理。我們已經(jīng)在
許多場(chǎng)合向你展示了結(jié)構(gòu)，但是，除了這些插圖之外，
我們幾乎始終在利用一種不同的示意圖。
我們利用的示意圖叫做系統(tǒng)圖。系統(tǒng)的每一個(gè)部分和
每一條管路都用符號(hào)表示。
你可以在以下系統(tǒng)圖中看到一些很好的例子。
必須牢記，當(dāng)你審視系統(tǒng)圖時(shí)，它們的目的不是向你顯
示零件結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)圖只用于顯示功能和連接。
第8 節(jié)
36
壓力管路
回油管線
吸油管路
縮回
管路的分類
管路的分類
在液壓系統(tǒng)的所有部件之間都有油路管路。由于各自
具備不同的功能，因此各自都有不同的名稱。這些管
路的主要名稱是：
工作管路
非工作管路
工作管路傳輸與能量轉(zhuǎn)換有關(guān)的油。吸油管路將油從油
箱傳送至泵；壓力管路將處于壓力下的油從泵傳輸至執(zhí)
行元件工作；回油管路是油中液壓能量于執(zhí)行元件處用
完之后將油從執(zhí)行元件送回油箱。
非工作管路是輔助管路，它不傳輸傳送油的主能量。泄
漏管路用于將泄漏油或排出的先導(dǎo)油送回油箱。另一方
面，先導(dǎo)管路傳輸控制部件操作所使用的油。
壓力管路
吸油管路
回油管路
泄漏管路
先導(dǎo)管路
第9 節(jié)
37
液壓系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)
我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了液壓系統(tǒng)工作的基本原理，了解了液
壓系統(tǒng)的工作過程。
結(jié)束本文之前，讓我們?cè)倏匆幌乱簤合到y(tǒng)與其它動(dòng)力
傳動(dòng)方法相比較的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
優(yōu)點(diǎn)
1．靈活—密閉液體是最靈活的動(dòng)力源，具有優(yōu)秀的
力轉(zhuǎn)移性能。利用管道和軟管取代機(jī)械部件可以
排除布局問題。
2．力放大—極小的力可以移動(dòng)和控制大得多的力。
3．平穩(wěn)—液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過程中平穩(wěn)和安靜。振動(dòng)保持
在最低程度。
4．簡(jiǎn)易—這種系統(tǒng)中幾乎沒有運(yùn)動(dòng)部件并且磨損點(diǎn)較
少，并且系統(tǒng)可自動(dòng)潤(rùn)滑。
5．簡(jiǎn)潔—與復(fù)雜的機(jī)械裝置相比，部件設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單。
例如，液壓馬達(dá)尺寸比產(chǎn)生相同功率的電動(dòng)機(jī)小得
多。
6． 經(jīng)濟(jì)—簡(jiǎn)易和緊湊，使系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)節(jié)能，系統(tǒng)在使用過
程中，幾乎不損耗功率。
7．安全—溢流閥保護(hù)系統(tǒng)，不致由于過載而受損。
38
缺點(diǎn)
需要良好的維護(hù)保養(yǎng)—由于液壓部件是精密部件并在
高壓力之下使用，因此需要良好的維護(hù)保養(yǎng)，以防止
生銹、腐蝕、污垢、油變質(zhì)等等，所以必須保持清潔
和使用適當(dāng)?shù)囊簤河?/p>
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