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液压传动及典型应用
摘要：液压传动相对于机械传动是一门新兴技术。 液压传动和控制广泛应用了
电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技术及新工艺、新材料的新成果，
已成为工业机械，工程建筑机械及国防尖端产品不可缺少的重要技术。液压传动
的应用深入各个领域，国外生产的95%的工业机械、90%的数控加工中心、95%以
上的自动化生产线都采用了液压传动技术。因此，采用液压传动的程度已成为衡
量一个国家工业水平的重要标志之一。而其向自动化、高精度、高效率、高速度、
高功率、小型化、轻量化方向发展，是不断提高它与电传动、机械传动竞争能力
的关键，随着液压自动化程度的不断提高，液压元件应用数量的急剧增加，原件
小型化、系统集成化是未来的发展趋势，在未来加工中应用前景十分广阔。
关键词：液体静压力、特点、TEL30、
绪论
液压传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的
一门新兴技术，是工农业生产中广为应用的一门技术。如今，流体传动技术水平
高低已成为一个国家工业发展水平的重要标志。
图1-1液压技术的基本原理
在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界
上第一台水压机。905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。第一次世界
大战 (1914 -- 1918) 后液压传动广泛应用，特别是 1920 年以后，发展更为 迅
速。液压元件大约在 19 世纪末20世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生
产阶段。1925 年维克斯发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压
传动的逐步建立奠定了基础。20世纪初康斯坦丁·尼斯克对能量波动传递所进
行的理论及实际研究；1910 年对液力传动 ( 液力联轴节、液力变矩器等 ) 方
面的贡献，使这两方面领域得到了发展。 液压传动有许多突出的优点，因此它
的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械
中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装
置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、
桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等国；船舶用的甲板起重机
械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、
测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行
器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。
目前，它们分别在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声、长寿命、高
度集成化、小型化与轻量化、一体化和执行件柔性化等方面取得了很大的进展。
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同时，由于与微电子技术密切配合，能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率
并加以准确的控制，从而更使得它们在各行各业中发挥出了巨大作用。应该特别
提及的是，近年来，世界科学技术不断迅速发展，各部门对液压传动提出 了更
高的要求。液压传动与电子技术配合在一起，广泛应用于智能机器人、海洋开发、
宇宙航行、地震予测及各种电液伺服系统，使液压传动的应用提高到一个崭新的
高度。
一、液压传动的工作原理和组成
1、工作原理
液压传动是以液体为工作介质，利用压力能来驱动执行机构的传动方式。驱
动机床工作台的液压系统是由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、
换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成。
(1)工作原理如下：电动机驱动液压泵经滤油器从油箱中吸油，油液被加压后从
泵的输出口输入管路。油液经开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸，推动活塞而
使工作台左右移动。液压缸里面的油液经换向阀回油管流回油箱。
(2)工作台的移动速度是通过节流阀来调节的，当节流阀开大时，进入液压缸的
油量多，工作台的移动速度增大。当节流阀开小时，进入液压缸的油量减少，工
作台移动速度减少。由此可见，工作台移动速度与油量有关。
图1-1液压系统的基本组成元件
2、液压系统的基本组成
(1)能源装置——液压泵。它将动力部分（电机或其他原动机）所输出的机械能
抓换成液压能，给系统提供压力油液。
(2)执行装置——液压机（液压缸、液压马达）。通过它将液压能转化成机械能，
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推动负载做功。
(3)控制装置——液压阀（流量阀，压力阀、方向阀）。通过它的控制和调节，使
液流的压力、流速方向得以改变，从而改变执行元件的力（或力矩）压力和方向。
(4)辅助装置——油箱、油管蓄能器、滤油器管接头、压力表开关等。通过这些
元件把系统连接起来，以实现各种工作循环。
(5)工作介质——液压油。绝大多数液压油采用矿物油，系统用它来传递能量和
信息。
二、液压传动的特点
1、液压传动的优点
与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：
(1)液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置；
(2)重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；
(3)操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000：1)；
(4)可自动实现过载保护；
(5)一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；
(6)很容易实现直线运动；
(7)容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自
动控制过程，而且可以实现遥控
2、液压传动的缺点
虽然液压传动这种新兴的传动方式比较其他几种有很多的优点，但任何一件
东西都不是完美无缺的，液压传动技术也有它的缺点。液压传动的缺点有以下几
点
(1)液压系统中的漏油等因素，影响运动的平稳性和正确性，使得液压传动不
能保证严格的传动比。
(2)液压传动对油温的变化比较敏感，温度变化时，液体粘性变化，引起运动
特性的变化，使得工作的稳定性受到影响，所以它不宜在温度变化很大的环境条
件下工作。
(3)为了减少泄漏，以及为了满足某些性能上的要求，液压元件的配合件制造
精度要求较高，加工工艺较复杂。
(4)液压传动要求有单独的能源，不像电源那样使用方便。
(5)液压系统发生故障不易检查和排除。
总之，液压传动的优点是主要的，随着设计制造和使用水平的不断提高，有
些缺点正在逐步加以克服。液压传动有着广泛的发展前景。
四、液压传动技术在矿井提升系统中的应用
1. TEl30型液压站的主要作用
(1)可以为盘形制动器提供不同油压值的压力油，以获得不同的制动力矩。
(2)在事故状态下，可以使制动器的油压迅速降到预先调定的某一值，经过
延时后，制动器的全部油压迅速回到零，使制动器达到全制动状态。
(3)TEl30型液压站可以供给控制单绳双筒矿井提升机调绳装置所需要的压
力油。
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图1-1 TEl30液压站原理图
l、油箱；2、网式过滤器；3、电机；4、油泵；5、纸质过滤器；6、电液调
压装置；7、电磁换向阀；8、溢流阀；9、减压阀；10、单向阀；11、电磁换向
阀；12、弹簧蓄力器；13、液动换向阀；14、压力表开关；15、压力表；16、电
磁换向阀；17、电磁换向阀；18、电磁换向阀；19、电接点压力式温度计；2O、
电接点压力表；21、截止阀。
2. 液压站工作原理介绍
为了确保提升机的正常工作，液压站油箱中间用钢板隔开，相当于2个独立
油箱，并带有2台叶片泵装置，一台工作、一台备用。二泵替换工作时，同液动
换向阀13自动换向，2台叶片泵装置放在油箱侧面地面上，便于维修。安全制
动部分由电磁阀G3、G4、G5、G6，减压阀9、溢流阀8、蓄力器12等件组成。
对单绳双筒提升机来说又在此基础上增加了电磁阀18(G1、G2)以供词绳使用，
液压站为盘形制动器提供了不同油压的油，油压的变化，由电液调压装置b来调
节，这时安全制动部分的电磁阀G3、G4、G5带电，油路通，压力油通过管路分
别进入盘形制动器。油压的变化，通过提升机司机控制电液调压装置的电流大小
来实现，从而达到调节制动力矩的目的。
2．3液压站的安全制动中的原理应用系统正常工作时，电磁铁G3、G4、G5
通电，G1、G2、G6断电，压力油通过电磁阀11、17分别进入制动器，开闸，保
证提升机正常运转。同
时压力油经过减压阀9、单向阀10进入弹簧储力器l2，达到某一指定的一
级制动油压Pl级，当提升机实现安全制动时(其中包括全矿停电)电机3断电，
油泵停止供油，电磁铁G3、G4断电。TEl30型液压站固定卷筒制动器的压力油
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迅速回油箱，油压降到零。TEl30游动卷筒制动器的压力油经电磁阀l 1，一部
分压力油流到弹簧储力器12内，另一部分由溢流阀8流回油箱，使这局部系统
内油压值，保持一级制动油压值P1级，再经过延时继电器延时，电磁铁G5延时
断电，G6延时通电，使油压迅速降到零，达到全制动状态。
3.液压站常见故障分析及处理办法
(1)漏油及油压不稳长期使用后，安全制动装置中的各集油路之间，以及阀与集
油路间大量泄漏，且油压下降导致松不开阀，原因是它们之间的螺钉松动，将螺
钉拧紧即可消除故障；油压不稳原因是液压系统中混入空气，应排除空气，或是
电液调压装置线圈的电流滤波不好，线圈上下振动，造成油压不稳，加装电解电
容器加强滤波即可。
(2)油压值不能保证原因是系统内有空气吸入，油箱内的油有好多泡沫，或者是
溢流阀、电磁换向阀内泄漏大，处理方法：检查油泵吸油口是否泄漏；油泵吸油
处管接头是否拧紧；吸油过滤器的螺钉是否拧紧；检查吸油过滤器到油泵吸油口
处的管路是否漏气；检查油泵端盖螺钉是否拧紧；清洗溢流阀阀芯，如果阀芯在
阀体内活动不灵活，可以用手拿住阀芯在体内来回研磨；清洗电磁换向阀阀芯，
要求阀芯在阀体内运动灵活，保证工作时阀芯到位。
(3)零油压制动器不松闸系统没有压力的原因：油泵旋转方向反了或油泵没有输
出液；电液比例装置上的溢流阀阀芯卡死，阻尼孔堵塞；油泵吸油口不畅通，吸
油过滤器堵塞；压力阀内有脏物，锥阀关不住。处理方法：纠正泵的旋转方向，
排除油泵故障；把溢流阀拆开清洗，要求做到阀芯在阀体内运动灵活，用压缩空
气把阻尼孔吹通；清洗过滤器滤芯，并检查吸油管路是否堵塞；拆开压力阀，把
锥阀芯取下来清洗。
(4)残压过大 残压过大会使制动器失去作用，其主要原因是：电液调压装置的控
制杆上的档板离喷嘴距离太小；溢流阀节流孔太大。处理方法：将控制杆上档板
调整或更换；将溢流阀节流孔更换直径小一些的节流孔。
4.液压站使用过程中应注意的问题
由于液压站各元件及管道在加工、运装过程中，各种杂物如铁屑、磨料、灰
尘等污垢在使用之前会进入系统，所以液压站在首次使用前，应将所有阀类、油
管、油箱精洗干净，油管应用酸洗法清洗。工作过程中要经常检查各种阀、泵等
元件的磨损情况，定期更换密封件，密封件不可有毛刺、飞边。油温应控制在
65℃以内。液压站用油必须定期更换，如果在使用过程中发现油面有大量气泡，
或油液很脏应立即更换，另外，液压站用油要从实际需要出发，要考虑液压油的
粘度，既不能过大，也不能过小。粘度过大，内摩擦阻力大，流动性小，散热性
差，启动困难，消耗功率多，还会加速磨损，易引起系统发热；粘度过小，则会
发生渗漏而降低工作压力。在实际使用中，应根据系统所选用油泵的类型选用合
适粘度的油液，油泵适用液压油推荐粘度。液压系统中如有空气存在，将影响系
统的正常工作。从液压站到盘式制动器连接的油管及制动油缸内都不能存有空
气。安装后第一次向制动油缸充油时，油压不宜过高，充油前，将所有油缸上的
排气螺塞备运转一定时间后，可能还会有少量空气侵入，所以，当发现松闸时间
较长时，应进行排气。液压站全部停止工作后，再重新开始工作时，应先开油泵
电动机，然后使安全阀电磁铁通电，否则将会有空气被挤入油缸。
五、现代液压技术发展的新方向
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液压传动和控制由于应用了电子技术、计算机技术、信息技术、自动控制技
术及新工艺、新材料等后取得了新的发展,使液压系统和元件在技术水平上有了
很大的提高。所以液压传动技术将会向自动化、高精度、高效率、高速化、高功
率、小型化、轻量化的方向发展。
液压传动技术有很多优点，是20世纪后半叶特别是近年来机械设备中应用最为
广泛和发展最快的技术之一。然而，油压传动存在着环境污染、易燃烧、浪费能
源的严重问题，固在一定程度上限制了其发展与应用。随着科学技术的进步和人
类环保、能源危机意识的提高，促使人们研究以无污染危害、阻燃性好、温升小、
介质经济性好、粘度小的纯水为工作介质的纯水液压传动技术，并在近20年来
使其无论在理论上还是在应用研究上，都得到了持续稳定的发展，正在逐渐成为
现代液压传动技术中的热点技术和新的发展放向之一。
液压传动技术是一种新兴的传动技术，它的应用前景非常广阔，主要发展动向可
以归纳为以下几点：
(1)正向着高压、高速、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向
发展；
(2)与计算机科学相结合，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计、计算机
辅助测试、计算机直接控制、计算机实时控制技术、机电一体化技术、计算机仿
真技术和优化技术；
(3)与其他相关科学结合，如污染控制技术、可靠性技术等方面也是当前液压技
术发展和研究的方向；
(4)节约能源，发展低能耗元件，提高元件效率；
(5)发展新型液压介质和相应元件，如发展高水基液压介质和元件，新型石油基
液压介质；
(6)注意环境保护，降低液压元件噪声；
(7)重视液压油的污染控制；
(8)进一步发展电气－液压控制，提高控制性能和操作性能；
(9)重视发展密封技术，防止漏油；
(10)其它方面，如元件微型化、复合化和系统集成化的趋势仍在继续发展，对液
压系统元件的可靠性设计、逻辑设计，与电子技术高度结合，对故障的早期诊断、
预测以及防止失效的早期警报等都越来越准确。
参考文献
1．左健民主编．液压与气压传动．北京：机械工业出版社，1996
2．方昌林主编．液压、气压传动与控制．北京：机械工业出版社，2000
3．何存兴主编．液压传动与气压传动．武汉：华中科技大学出版社，2000
4．章宏甲，黄谊，王积伟主编．液压与气压传动．北京：机械工业出版社，2000
