三、液压传动

液压传动是利用液体作为传动介质（一般为油液）来传递动力和运动的，目前在高效率的自动化和半自动化机械中应用更为广泛。磨床的工作和传动也是以液压传动为主的。液压技术已成为机械工业发展的一个重要方面。

（一）液压传动的基本概念

1．液压传动的工作原理

图1-48是简化的磨床工作台液压传动系统工作原理图。电动机带动液压泵从油箱吸油，并将有压力的油送入管路。压力油就是推动工作台动作的能源。在压力油输出的地方，通常要装一个溢流阀。当工作台低速移动时，进入液压缸的油将减少，这时由液压泵（定量液压泵）输出的油过剩，会使压力升高。装上溢流阀后，过剩的油便会由溢流阀溢出，流回油箱，并使压力保持在原来的数值上。相反，当工作台移动加快时，用油量增加，使压力下降。这时溢流阀可自动减少通过它溢出的油量，油压又可保持原来的数值。一旦工作台因超载等原因而停止时，油压便升高，这时，从液压泵输出的油，便全部从溢流阀溢出，流回油箱。这时的溢流阀又起到保护系统安全的作用。

为调节工作台的运动速度，系统中装有调速用的节流阀，改变节流阀开口大小，就能调节输入液压缸的油量。输入液压缸的油量多，工作台移动速度快，反之则慢。工作台的运动是一种往复直线运动，需要经常换向，在系统中还装置换向阀。它可以控制压力油从左腔输入（图示位置）或从右腔输入，从而改变工作台的运动方向。

液压系统基本由四个部分组成。

（1）动力元件——液压泵。是将电动机输出的机械能转换为油液的压力能，是能量转换装置。它供给液压系统压力油。

（2）执行机构——液压缸或液压电动机。它将液压泵输出的油液压力能转变为工作部件运动的机械能而做功。是一种能量转换装置。

（3）控制元件——各种阀类。是控制和调节油液的压力、流量（速度）及流动方向，以满足液压系统的各种工作需要。

（4）辅助元件——油箱、油管、管接头、滤油器和压力表等。其作用是贮存油液，保证油液的清洁度等。

2．液压传动的特点

（1）液压传动的优点。

①传动平稳，便于实现频繁的换向。这是机床中直线往复运动常用液压传动的一个重要原因。它可在较大范围内实现无级调速。

②液压传动装置与机械、电力传动装置相比，在同等功率的条件下，它体积小、重量轻。

③操作简单，便于实现自动化且能过载保护。特别是电、液联合应用时，易于实现复杂的自动工作循环。

④液压元件易于实现系列化、通用化、标准化，便于设计制造和推广使用。

（2）液压传动的缺点。液压传动采用油液为工作介质，在相对运动表面间不可避免地要产生的泄漏（漏油），同时油液也不是绝对不可压缩的，因此不宜用在传动比要求严格的场合。当油温或载荷变化时，往往不易保持运动速度的稳定。其维修、保养、故障分析和排除，要求有较高的技术水平。

3．液压系统中常用的图形符号

图1-48所示的各元件图形，称为结构式原理图。这种图直观性强，但绘制麻烦。因此，采用职能符号代替，可使系统图显得简单明确。

图1-49为用职能符号表示的液压系统，图中元件编号和图1-48是一致的。图1-49a中，换向阀处于中间位置，工作台不动，如操纵手柄将换向阀向右推，油路接通，情况如图1-49b所示，这时管路通压力油，管路通油箱，液压缸活塞带动工作台向右移动。若将换向阀推到左边位置，如图1-49c所示，就实现了换向，工作台向左移动。溢流阀上的虚线表示控制油路。当油泵输出的油压力升高，控制油路的作用力能够克服弹簧力，推动溢流阀的阀芯，使液压泵输出油路和管路相连通，实现了溢流作用。表1-8为常用的液压图形符号。

（二）液压泵及液压控制元件

1．液压泵

液压泵在液压系统中，是液压系统的压力油源。液压泵正常工作的必备条件是：应具有密封腔，密封空腔的容积大小能交替变化，应具有配流装置，油箱必须与大气相通。

（1）液压泵的分类：常用的液压泵分为齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。齿轮泵和叶片泵用于中、低压系统中，柱塞泵用于高压系统中，都属于容积式泵，机床基本上都是采用这种泵。

（2）液压元件的压力等级及代号：液压系统液压元件的压力等级及代号，见表1-9。

标准化生产的液压元件都是按公称压力标准系列设计制造的。公称压力表示的是液压系统和液压元件在额定工作条件下的名义压力。液压元件铭牌上标出的压力与公称压力系列相吻合，铭牌上标出的压力又称为额定压力。

（3）齿轮泵：齿轮泵是液压传动中常用的一种液压泵。齿轮泵的工作原理及图形符号如图1-50所示。由于齿轮泵具有很多优点，因而获得了广泛的应用。

齿轮泵的型号即液压元件的型号，一般由元件类型和规格两部分组成。类型一般用元件名称的汉语拼音字母表示，规格内容包括额定压力、额定流量以及其他结构和性能等。型号与规格之间用短线划开。

齿轮泵的型号，如CB—B25。其含义：CB是齿轮泵，B为压力等级，25为额定流量。

（4）叶片泵：叶片泵在液压传动中应用最多。按其结构形式和工作方式不同，可分为单作用式和双作用式叶片泵。叶片泵运转平稳、压力脉动小、噪声小、制造容易，在液压系统中应用广泛。特别是在组合机床液压系统中多采用叶片泵。

叶片泵的缺点是结构构件多，制造要求高，造价高，对污油较敏感，须在吸油口前配置滤油装置，自吸能力比齿轮泵差。

2．液压缸

液压缸是液压传动系统中的执行部分（执行元件）。它在液压系统中的作用与液压泵刚好相反，它是将液压能转变为机械能的装置。

液压缸的种类很多，按运动方式不同可分为往复式液压缸和回转式液压缸。往复式液压缸中按压力作用方式不同又有双作用式和单作用式两种；按其结构不同又可分为双活塞杆式、单活塞杆式、复合式、伸缩套筒式、柱塞式等。

活塞式液压缸利用油推动活塞（或缸体）作正反两个方向的直线运动。正反两个方向运动都是依靠液压油实现的，称为双作用活塞式液压缸。

3．液压阀

液压阀是液压系统中的控制元件。按其功用可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀三大类。它们分别用来控制液压系统油液的流动方向、压力和流量。所有液压阀，一般都由阀体、阀芯、弹簧和操纵机构等组成。在原理上，都是通过改变通流面积或通流方向来工作的。液压阀在系统中不做功，只对执行元件起控制作用。

为了缩短管路和减少元件数目，有时把两个或两个以上的阀类元件装在一个阀体内而形成复合阀。根据应用不同，其类别很多，常见的有单向顺序阀、单向行程节流阀等。

阀类与管路的连接形式有三种：管式连接，它是将管接头直接拧紧在阀体上；板式连接，阀用螺钉固定在钻有通油孔道的油路板上，管接头也拧紧在油路板上；法兰连接，阀体与管路直接用法兰连接，法兰连接多用于流量很大的情况，在机床上用得不多。目前板式连接的应用愈来愈广。

（1）方向控制阀：液压系统中用来控制液流流动方向的阀类统称方向控制阀。它包括单向阀和换向阀。

（2）压力控制阀：在液压系统中，由于工作负载不同，系统的工作压力也不同。用以控制液压泵的供油压力或控制系统中某一局部油路压力值的液压阀，称为压力控制阀。常用的压力控制阀，按用途可分为：溢流阀、减压阀和压力继电器等。它们都是利用油液的压力在阀芯上的作用和弹簧力相平衡的原理，实现压力控制的。

（3）流量控制阀：流量控制阀是利用改变通流截面来控制系统工作原理的，从而控制执行元件运动速度的液压阀。它一般串联在需要控制执行元件运动速度的系统中，并必须与溢流阀联合使用。

常用的流量控制阀有普通节流阀、调速阀以及其他组合流量控制复杂等。改变流量阀的通流面积，就可以改变通过流量阀的流量。这种可以调节大小的截面称为节流口。

（三）液压辅助装置

液压系统的辅助装置包括：油箱、油管、管接头、空气滤清器、滤油器、压力表、压力表开关、蓄能器的密封装置等。

（1）油箱：油箱的主要作用是贮存油液，使油散热，分离油中的杂质和空气。

（2）油管：液压系统中常用的油管有钢管、铜管、橡胶软管、尼龙管及塑料管等。

（3）管接头：管接头是用作油管之间或油管与液压元件之间的联接件。其种类很多，可分为固定联接和活动联接，按联接的方式又可分为法兰联接和螺纹联接。

（4）滤油器：滤油器的作用是使混入油中的杂质从油中分离出来，把杂质的颗粒大小限制在能保证系统正常工作的范围以内，防止阀孔堵塞和运动机件的磨损、划伤或卡死。

滤油器一般安装在液压泵吸油管的端部或油管路上以及其他重要元件的前面。

（四）密封装置

（1）密封：密封是指采用适当措施以防止两个零件接触处的液体、气体的泄漏。用于密封的完整的密封组合件结构，称为密封装置。

（2）液压缸的密封：对于液压缸的密封主要是防止泄漏。容积式液压传动，主要是靠密封的工作容积的变化来工作的。因此液压系统的密封状况，会直接影响到系统的工作效率和性能。

（3）密封圈的形状：密封圈的形状很多，属于无间隙密封。密封圈是用耐油橡胶压制而成的，近年来有用尼龙或其他材料制成的，以提高密封圈的耐磨性。密封圈按其截面形状分为O形密封圈及V形、Y形、U形（也称皮碗式密封环）等多种。密封圈一般都已标准化，其规格可参阅有关资料。