第二章 液压和 PLC 介绍

2。1 液压系统技术简介

液压传动是以流体为介质，压力能与机械能相互转化，运动传递和控制的一种 传动形式。其中，通过不同的液压元件组成不同功能的基本回路，不同的基本回路 组合在一起形成能完成一个特定功能的液压控制系统。

2。1。1 液压传动的工作原理及特征

以千斤顶为例，如图 2-1 所示，对液压系统的工作原理进行了简单的说明。

图 2-1 液压千斤顶工作原理图

1-杠杆 2-小活塞 3、6-液压缸 4、5-钢球

7-大活塞 8-物体 9-放油阀 10-油箱

如图所示，当向上抬杠杆 1 时，活塞 2 向上运动，油箱 10 的油液在大气压的作

用下通过钢珠 4 进入小液压缸 3 的下部。当向下压杠杆 1 时，小液压缸 3 下腔容积 减小，里边的压力升高，油液受到挤压，腔内压力升高，通过钢球 5 进入大液压缸 6， 推动大活塞 7 向上运动，顶起重物。如此不断地上下扳动杠杆 1，则不断有油液进入 大液压缸 6，抬高重物 8。

由液压千斤顶的工作原理可知，小液压缸 3、小活塞 2 和钢珠 4、5 共同完成吸 油和排油过程，将杠杆 1 产生的机械能转换为油液的压力能进行输出，称为液压泵。 大活塞 7 将液压油的压力能转换为机械能输出，抬高物体 8，相当于液压缸，所以这

里就组成了最简单的液压工作原理的系统，实现了力和运动的转化和传递。

（1）力的传递

设液压缸活塞的面积是 A2 ，作用在活塞 A2 上的负载为 F2 ，所以负载在液压缸中

产生的压力为

p2  F2 / A2 。 （2-1）

帕斯卡原理 [3] ：在封闭的容器里，施加在整个液体上的压力会等量地分布在液 体里的各个点上，且都等于施加的压力。

由帕斯卡原理可得，液压泵的排油压力 p1 应该等于液压缸中的液体压力 p2 ，也 就是 p1 p2 p ，同时液压泵的排油压力又叫作系统压力。为了克服负载 F2 使活塞 运动起来，则作用在液压泵活塞上的力 F1 应为：

式中：

F1    p1 A1    p2 A1    pA1

A1  -------液压泵活塞面积

（2-2）

在液压泵活塞面积 A1 和液压缸活塞面积 A2 一定时，负载 F2 越大，则系统中的压 力 p 也越高，所需的作用力 F1 也就越大，也就是说系统压力和外负载密切相关。

（2）运动的传递 在不考虑液压系统中液体的泄露和可压缩性，缸体和管路的变形时，从液压泵

中排出的油液会等量的进入液压缸中，无任何损失。设液压缸的活塞位移距离为 s2 ， 液压泵的活塞位移距离为 s1 ，则有： s1 A1   s2 A2

对上式两边同时消去时间 t，则：

式中：

q1  v1 A1    v2 A2   q2

v1、v2    ------ 液压泵活塞和液压缸活塞的平均运动速度；

q1、q2   ------ 液压泵输出的平均流量和液压缸输入的平均流量。

（2-3）

由此可以看出，在密闭的空间中，可以通过调节进入液压缸的流量来调节液压 缸活塞的运动速度，即是通过密闭工作容积变化相等的原则来实现运动的传递的。 从以上分析中可以看出，液压系统的工作原理有两个重要的特征：工作压力取