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液壓系統(tǒng)（hydraulic system）是一種以油液作為工作介質(zhì)，利用油液的壓力能，并通過控制閥門等元件驅(qū)動(dòng)液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作的系統(tǒng)。

“液壓系統(tǒng)”的概念最先起源于18世紀(jì)末，1795年英國人約瑟夫布拉曼在倫敦用水作為工作介質(zhì)，以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。第一次世界大戰(zhàn)后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用，1925年維克斯發(fā)明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業(yè)和液壓傳動(dòng)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。

在液壓系統(tǒng)中，液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，通過油液在管道中的流動(dòng)來傳遞能量，再由執(zhí)行元件（如液壓缸或液壓馬達(dá)）將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，從而完成具體的工作任務(wù)。一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、液壓執(zhí)行元件、控制元件、檢測(cè)及輔助元件和液壓油液。液壓系統(tǒng)按照液壓回路的基本構(gòu)成可以把液壓系統(tǒng)劃分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。按照液壓系統(tǒng)的主要功用可分為傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。按實(shí)現(xiàn)速度控制的方式可分為閥控制系統(tǒng)和泵控制系統(tǒng)。

液壓系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于多領(lǐng)域，主要包括輕紡工業(yè)、汽車工業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、冶金工業(yè)、機(jī)床工業(yè)、船舶工業(yè)。

歷史沿革

1648年，法國B.Pascal提出靜?液體中流體傳動(dòng)定律，奠定了液體靜?學(xué)基礎(chǔ)。17世紀(jì)Newton針對(duì)粘性流體運(yùn)動(dòng)的內(nèi)摩擦?提出了?頓粘性定律。1738年瑞??長城歐拉(L.Euler)提出了連續(xù)介質(zhì)的概念，建?了?粘性流體運(yùn)動(dòng)的歐拉?程。同年，瑞??雅各布·伯努利(D.Bernoulli)從能量守恒定律出發(fā)，得到了流體定常運(yùn)動(dòng)下流速、壓?、?度之間的關(guān)系―伯努利?程。這兩個(gè)?程是流體動(dòng)?學(xué)作為?個(gè)學(xué)科分?建?的標(biāo)志。

“液壓系統(tǒng)”的概念最先起源于18世紀(jì)末，1795年英國人約瑟夫布拉曼在倫敦用水作為工作介質(zhì)，以水壓機(jī)的形式將其應(yīng)用于工業(yè)上，誕生了世界上第一臺(tái)水壓機(jī)。

1827年法國?納維(C.L.M.Navier)建?了粘性流體運(yùn)動(dòng)的基本?程;1845年英國?喬治·斯托克斯（G.G.Stokes)?以更合理的?式導(dǎo)出這組?程，N―S?程。1883年英國?雷諾(O.Reynolds)發(fā)現(xiàn)流體的層流和紊流兩種狀態(tài)，建?了湍流基本?程―雷諾?程。

第一次世界大戰(zhàn) (1914 - 1918) 后液壓傳動(dòng)廣泛應(yīng)用，特別是 1920 年以后，發(fā)展更為迅速。液壓站大約在 19 世紀(jì)末 20 世紀(jì)初的 20 年間，才開始進(jìn)入正規(guī)的工業(yè)生產(chǎn)階段。1925 年維克斯 (F.Vikers) 發(fā)明了壓力平衡式葉片泵，為近代液壓元件工業(yè)或液壓傳動(dòng)的逐步建立奠定了基礎(chǔ)。20 世紀(jì)初康斯坦丁?尼斯克 (G?Constantimsco) 對(duì)能量波動(dòng)傳遞所進(jìn)行的理論及實(shí)際研究；1910 年對(duì)液力傳動(dòng)（液力聯(lián)軸節(jié)、液力變矩器等) 方面的貢獻(xiàn)，使這兩方面領(lǐng)域得到了發(fā)展。

第二次世界大戰(zhàn) (1941 - 1945) 期間，在美國機(jī)床中有 30% 應(yīng)用了液壓傳動(dòng)。應(yīng)該指出，日本液壓傳動(dòng)的發(fā)展較歐美等國家晚了近 20 多年。在 1955 年前后，日本迅速發(fā)展液壓傳動(dòng)，1956 年成立了 “液壓工業(yè)會(huì)” 。近 20 - 30 年間，日本液壓傳動(dòng)發(fā)展之快，居世界領(lǐng)先地位。

冷戰(zhàn)后，中國液壓系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)實(shí)力持續(xù)增強(qiáng)。中國液壓技術(shù)有很大的提高，相繼出現(xiàn)了如恒立液壓、太重集團(tuán)榆液、北京華德液壓工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司等眾多品牌。各液壓元件廠家在技術(shù)交流和打破國際液壓產(chǎn)品壟斷等方面作出了突出貢獻(xiàn)，中國產(chǎn)核心零部件產(chǎn)品市場(chǎng)占有率持續(xù)增大。“十三五”以來，中國液壓系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)規(guī)模、技術(shù)水平不斷提升，在從“中國制造”向“中國智造”的轉(zhuǎn)變升級(jí)中發(fā)揮了重要作用。

工作原理

液壓系統(tǒng)是利用流體靜力學(xué)中的帕斯卡定律，使用油或者其他液體，把壓力在液體中傳遞，從而實(shí)現(xiàn)小壓力控制大壓力，有點(diǎn)類似杠桿原理。液體的可壓縮性一般非常小，于是在流體靜力學(xué)中，均認(rèn)為液體是不可壓縮的；在不可壓縮的靜止液體中，任何一點(diǎn)受到外力產(chǎn)生的效果，會(huì)瞬間傳遞到流體的各點(diǎn)，這就是帕斯卡定律。從帕斯卡定價(jià)來看，上面兩個(gè)相連接的水缸，任何一個(gè)水平面的壓強(qiáng)都是相等的。那么兩個(gè)活塞所處的位置也是同一水平線。那么兩個(gè)活塞所承受的壓力之比就是等于活塞面積之比，而且與壓強(qiáng)的大小無關(guān)；利用這個(gè)原理，人們就可以使用較小的力，來產(chǎn)生較大的力，付出的代價(jià)就是較小的力位移更大，類似杠桿原理。

基本內(nèi)容

組成

一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即動(dòng)力元件、液壓執(zhí)行元件、控制元件、檢測(cè)及輔助元件和液壓油液。動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵、柱塞泵和螺桿泵。執(zhí)行元件（如液壓缸和液壓馬達(dá)）的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)負(fù)載做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。液壓控制元件（即各種液壓閥）在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。液壓輔助元件包括油箱、濾油器、冷卻器、加熱器、蓄能器、油管及管接頭、密封圈、快換接頭、高壓球閥、膠管總成、測(cè)壓接頭、壓力表、油位計(jì)、油溫計(jì)等。液壓油液是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。

特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)

（1）體積小、重量輕，因此慣性力較小，當(dāng)突然過載或停車時(shí)，不會(huì)發(fā)生大的沖擊；（2）能在給定范圍內(nèi)平穩(wěn)的自動(dòng)調(diào)節(jié)牽引速度，并可實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速；（3）換向容易，在不改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下，可以較方便地實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)和直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)換；（4）液壓泵和液壓馬達(dá)之間用油管連接，在空間布置上彼此不受嚴(yán)格限制；（5）由于采用油液為工作介質(zhì)，元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間能自行潤滑，磨損小，使用壽命長；（6）操縱控制簡便，自動(dòng)化程度高；（7）容易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。

缺點(diǎn)

（1）使用液壓傳動(dòng)對(duì)維護(hù)的要求高，工作油要始終保持清潔；（2）對(duì)液壓元件制造精度要求高，工藝復(fù)雜，成本較高；（3）液壓元件維修較復(fù)雜，且需有較高的技術(shù)水平；（4）用油做工作介質(zhì)，在工作面存在火災(zāi)隱患；（5）傳動(dòng)效率低。

分類

按照液壓回路構(gòu)成分類

按照液壓回路的基本構(gòu)成可以把液壓系統(tǒng)劃分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。（1）開式系統(tǒng)：泵所輸出的壓力油在完成做功任務(wù)后從執(zhí)行駛器返回油箱。應(yīng)用普遍，但油箱要足夠的大。有油缸的系統(tǒng)肯定是開式系統(tǒng)。（2）閉式系統(tǒng)：泵輸出的壓力油從執(zhí)行器再返回泵，從而形成閉式回路。多用于車輛的行走驅(qū)動(dòng)，用升壓泵補(bǔ)油，并且用沖洗閥局部換油。與開式回路相比，閉式回路效率高（特別是制動(dòng)時(shí)有功率回收的效果），發(fā)熱量少，執(zhí)行器的前進(jìn)、后退平穩(wěn)；但是泵必須是雙流向變量泵。

按照液壓系統(tǒng)功用分類

按照液壓系統(tǒng)的主要功用可分為傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。通常所說的液壓系統(tǒng)主要指液壓傳動(dòng)系統(tǒng)。（1）傳動(dòng)系統(tǒng)以傳遞動(dòng)力為主；比如挖機(jī)的大臂油缸動(dòng)作系統(tǒng)。（2）而控制系統(tǒng)以傳遞信息為主，且要使液壓系統(tǒng)輸出滿足特定的性能要求（特別是動(dòng)態(tài)性能），比如挖掘機(jī)先導(dǎo)控制系統(tǒng)。

按實(shí)現(xiàn)速度控制方式分類

按實(shí)現(xiàn)速度控制的方式可分為閥控制系統(tǒng)和泵控制系統(tǒng)。（1）閥控制是通過改變節(jié)流口的開度來控制流量，從而控制速度。按節(jié)流口與執(zhí)行器的相對(duì)位置可分為進(jìn)口節(jié)流、出口節(jié)流和旁通節(jié)流。比如壓路機(jī)、裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。（2）泵控系統(tǒng)是通過改變泵的排量來控制流量，從而控制速度，效率較高。

應(yīng)用

液壓系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于多領(lǐng)域，主要包括輕紡工業(yè)、汽車工業(yè)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、冶金工業(yè)、機(jī)床工業(yè)、船舶工業(yè)。（1）輕紡工業(yè)：塑料注塑機(jī)、橡膠硫化機(jī)、造紙機(jī)、印刷機(jī)和紡織機(jī)等；（2）汽車工業(yè)：消防車、液壓高空作業(yè)車、液壓自卸式汽車和液壓越野車等均采用了液壓技術(shù)；（3）農(nóng)業(yè)機(jī)械：采用液壓技術(shù)也很廣泛，如拖拉機(jī)、聯(lián)合收割機(jī)、犁等；（4）工程機(jī)械：普遍采用了液壓傳動(dòng)，如振動(dòng)式壓路機(jī)、平地機(jī)、自行式鏟運(yùn)機(jī)、輪胎起重機(jī)、履帶推土機(jī)、汽車起重機(jī)、輪胎裝載機(jī)、挖掘機(jī)等；（5）冶金工業(yè)：恒張力裝置、帶材跑偏、高爐控制、轉(zhuǎn)爐控制、平爐裝料、軋鋼機(jī)的控制系統(tǒng)、電爐控制系統(tǒng)等；（6）機(jī)床工業(yè)：目前機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)有85%采用了液壓傳動(dòng)與控制。如組合機(jī)床、剪床、壓力機(jī)、拉床、刨床、銑床、磨床等；（7）船舶工業(yè)：應(yīng)用液壓技術(shù)很普遍，如全液壓挖泥船、打撈船、打樁船、采油平臺(tái)、水翼船、氣墊船和船舶輔機(jī)等。

作用

（1）控制執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)，完成各種工藝操作。例如，用壓力機(jī)加工的機(jī)械手、汽車上的轉(zhuǎn)向助力器、壓鑄機(jī)的壓射缸等等（2）實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的動(dòng)力控制。例如，在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的各種泵類，它們將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的壓力能和動(dòng)能，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)流體的驅(qū)動(dòng)和控制。（3）實(shí)現(xiàn)對(duì)液體和氣體等介質(zhì)的控制。例如，利用高壓水槍清洗物體表面，利用油路來傳遞動(dòng)力，以及利用氣源產(chǎn)生壓縮空氣以進(jìn)行吹掃或噴洗。（4）作為檢測(cè)元件，用于測(cè)量參數(shù)。如用電磁閥代替人工調(diào)節(jié)溢流閥的開度，以監(jiān)測(cè)流量。（5）作為反饋元件，用來放大系統(tǒng)的輸出，并提高其工作性能，如采用比例積分（PID）控制器。（6）用于控制和保護(hù)。如采用過載保護(hù)裝置，當(dāng)負(fù)載過大時(shí)自動(dòng)切斷回路。（7）用作緩沖。例如，使用蓄能器吸收沖擊，防止損壞。（8）用于集中控制，組成綜合自動(dòng)化系統(tǒng)。（9）用于遠(yuǎn)程監(jiān)控。（10）為其他領(lǐng)域提供新的功能，包括機(jī)器人技術(shù)。液壓系統(tǒng)中，執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)形式有直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，曲線往復(fù)運(yùn)動(dòng)及擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而根據(jù)不同的要求，還可以組合成空間復(fù)雜軌跡的運(yùn)動(dòng)。因此，液壓傳動(dòng)具有較大的適應(yīng)性和靈活性。

其他相關(guān)概念

液壓機(jī)（hydraulic and oil press）是根據(jù)帕斯卡原理制成的利用液體靜壓力傳遞能量的壓力機(jī)。包括水壓機(jī)和油壓機(jī)。以水基液體（乳化液）為工作介質(zhì)的稱為水壓機(jī)，以油為工作介質(zhì)的稱為油壓機(jī)。液壓機(jī)能產(chǎn)生巨大的工作壓力，鍛造特大型鍛件，是重型制造業(yè)和飛機(jī)制造業(yè)不可缺少的鍛壓成形設(shè)備。液壓機(jī)利用液體壓強(qiáng)工作，其工作原理見圖1。在密閉液壓系統(tǒng)中，當(dāng)對(duì)小柱塞施加較小作用力時(shí)，大柱塞便能產(chǎn)生較大的作用力，施加于坯料使其變形，獲得所需工件。液壓機(jī)一般由本機(jī)（主機(jī)）、動(dòng)力系統(tǒng)及液壓控制系統(tǒng)3部分組成。本體結(jié)構(gòu)由上、下橫梁及立柱組成一個(gè)封閉框架，承受工作載荷。工作柱塞在上橫梁上，推動(dòng)活動(dòng)橫梁向下運(yùn)動(dòng)，鍛壓工件。向上回程由回程柱塞完成。當(dāng)工作介質(zhì)的壓強(qiáng)相同時(shí)，工作柱塞的面積越大，則得到的工作壓力就越大。液壓機(jī)的工作行程較大，并且在全行程中都可以對(duì)工件施加最大的工作壓力，故工藝范圍廣。液壓機(jī)的規(guī)格用公稱工作力（千牛或兆牛）表示。

按工藝用途，液壓機(jī)可分為：①鍛造液壓機(jī)，又稱自由鍛造液壓機(jī)，用于自由鍛造工藝。有整裝式、下拉式和單臂式。整裝式多為3個(gè)工作缸，可得3級(jí)壓力。下拉式多為雙柱式，工作缸置于地下，整機(jī)重心較低，行程次數(shù)較高，達(dá)100次/分鐘以上，適合快速鍛造。單臂式操作方便，適合鍛造中小型鍛件。②模鍛液壓機(jī)，大型模鍛液壓機(jī)主要用于模鍛大型鋁、鎂合金、鈦和鈦合金以及特殊合金鋼等模鍛件，廣泛用于航空航天工業(yè)。模鍛液壓機(jī)比鍛造液壓機(jī)具有更大的工作壓力，更大的工作臺(tái)面和更大的結(jié)構(gòu)剛度。全世界最大的模鍛液壓機(jī)是中國在2012年建成的8萬噸（800兆牛）模鍛液壓機(jī)，世界上有200兆牛以上的模鍛液壓機(jī)約20臺(tái)。用于多向模鍛液壓機(jī)除了有垂直形式的框架和工作缸外，還有水平形式的框架和工作缸，可以從不同方向?qū)ぜM(jìn)行加壓，鍛造出形狀復(fù)雜的有空腔的模鍛件。③沖壓液壓機(jī)，用于薄板或厚板在冷態(tài)或熱態(tài)下的沖裁、落料、折彎、拉深或矯正等工藝，在造船、鍋爐、化工、橋梁等行業(yè)中應(yīng)用較多。沖壓液壓機(jī)有單動(dòng)式和雙動(dòng)式。單動(dòng)式只有一個(gè)動(dòng)梁，雙動(dòng)式有兩個(gè)動(dòng)梁。雙動(dòng)式液壓機(jī)主要用于拉深成形，壓邊動(dòng)梁先將板料壓緊，拉深動(dòng)梁再將板料成形。能制造深度較深、形狀較復(fù)雜的工件。④擠壓液壓機(jī)，用于各種管材、棒材、型材、線材和類似零件的擠壓成形。分為臥式和立式，立式多為小型，大、中型多為臥式結(jié)構(gòu)。⑤通用液壓機(jī)，又稱萬能液壓機(jī)，多以油液作為工作介質(zhì)，適用于壓制、壓裝、擠壓和矯正等工藝。在各個(gè)行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。⑥等溫鍛造液壓機(jī)。等溫鍛造是一種將模具和坯料加熱到鍛造溫度，并維持此溫度而進(jìn)行的低應(yīng)變速率成形的塑性加工工藝。專門用來實(shí)現(xiàn)等溫鍛造工藝的液壓機(jī)稱為等溫鍛造液壓機(jī)，主要用于難變形材料的模鍛成形。配備有模具加熱及控溫裝置和相對(duì)速度較低以及控制精度較高的液壓控制系統(tǒng)。此外，考慮到高溫下的模具強(qiáng)度和使用壽命，有時(shí)也配備真空系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)在真空環(huán)境下的模具對(duì)鍛件的熱變形。等溫鍛造液壓機(jī)具有以下特點(diǎn)：有模具加熱裝置及溫控系統(tǒng)；橫梁速度較低，控制精度較高的液壓控制系統(tǒng)；可實(shí)現(xiàn)較長時(shí)間的等溫保壓過程；有足夠大的閉合高度和工作臺(tái)面尺寸，以滿足等溫鍛造模具及加熱裝置的安裝需求。

參考資料 >

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機(jī)械動(dòng)力源——液壓原理基礎(chǔ)知識(shí)與3D動(dòng)畫！.微信公眾平臺(tái).2025-05-06

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