液压系统基础知识

液压系统基础知识讲解：何兵2011年7月13日一、定义以油液作为工作介质，利用油液的压力能并通过控制阀门等附件操纵液压执行机构工作的整套装置。液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。二、液压系统结构三、液压系统的组成一个完整的液压系统由五个部分组成，即能源原件、执行原件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。1、能源元件把机械能转换成油液液压能的装置，最常的形式就是液压泵，它给液压系统提供压力油。1）液压泵液压泵是一种将机械能转换为液压能的能量转换装置。它为液压系统提供具有一定压力和流量的液压液，是液压系统的一个重要组成部分。所以说液压泵性能的好坏直接影响液压系统工作的可靠性和稳定性。液压泵工作原理液压系统中所有的各种液压泵，其工作原理都是依靠液压泵密封工作腔容积大小交替变化来实现吸油与压油。构成液压泵的基本条件是：①密封的工作腔。②密封工作腔容积大小交替变化，变大时与吸油口相通，变小时与压油口相通。③吸油口和压油口不能相通。液压泵的分类按泵的排量可否调节，可分为定量泵和变量泵。按结构形式，可分为齿轮泵、柱塞泵、叶片泵和螺杆泵等。齿轮泵柱塞泵叶片泵单作用叶片泵1、转子2、定子3、叶片双作用叶片泵螺杆泵2、控制元件在任何液压传动系统中最重要的条件之一是控制。如果控制元件选择不正确，整个系统起不到所需要的作用。液压传动主要是通过称为液压阀的控制元件来实现控制的。控制元件的选择不仅涉及到它的类型而且还要考虑其尺寸大小，操纵技术和远控能力。控制元件有三种基本类型：方向控制阀；压力控制阀；流量控制阀。1）方向控制阀一、单向阀功用：使液体只能单向通过。性能要求：压力损失小，反向截止密封性好。分类：普通单向阀，液控单向阀。1.普通单向阀⑴结构：由阀体、阀芯和复位弹簧等组成。⑵工作原理：⑶职能符号：⑷性能参数：开启压力：0.035～0.05MPa；压力损失：Δp＜0.1～0.3MPa；作背压阀时，其背压力为0.2～0.6MPa调节。2）.液控单向阀⑴结构：由阀体、阀芯、控制活塞、顶杆和复位弹簧等组成。（2）职能符号：（3）工作原理：二、换向阀功用：利用阀芯和阀体的相对运动来改变油液的方向，接通或关闭油路。性能要求：压力损失小；断开时，泄漏小；阀芯换位时，操纵力小和换位平稳。1.滑阀通过阀芯在阀体内轴向移动来实现油路启、闭和换向的方向阀，由主体和操纵定位机构两部分组成。⑴主体部分①结构：由阀体和滑动阀芯组成。阀体根据进、出油口的数目可分为二通、三通、四通、五通等。阀芯带凸肩的圆柱体，按阀芯的可变位置可分为二位、三位和多位。②工作原理换向阀都有两个或两个以上的工作位置，其中有一个常态位，即阀芯未受到操纵它的外部作用时所处的位置，这是阀的原始位置。在绘制液压系统图时，油路一般应连接在换向阀的常态位上。滑阀式换向阀主体部分的结构原理与职能符号名称结构原理图职能符号二位二通阀二位三通阀名称结构原理图职能符号二位四通阀二位五通阀三位四通阀三位五通阀⑵操纵定位机构①手动换向阀利用手动来推动阀芯实现换向。②机动（行程）换向阀它利用行程挡块或凸轮推动阀芯实现换向。③电磁换向阀电磁换向阀是借助于电磁铁吸力推动阀芯动作以实现液流通、断或改变流向的阀类。电磁阀操纵方便，布置灵活，易于实现动作转换的自动化，因此应用最为广泛。按电磁铁所用电源不同可分为交流电磁铁和直流电磁铁式；按电磁铁是否浸在油里又分为湿式和干式等。二位二通电磁阀三位四通电磁阀④液动换向阀液动换向阀利用控制油路的压力油来推动阀芯实现换向，它适用于流量较大的阀。⑤电液动换向阀3.转阀转阀是靠转动阀芯来实现油路的启、闭和换向的方向控制阀。其结构与工作原理如图所示。8.3压力控制阀功用：控制液压系统的压力或利用压力变化作为信号来控制其它元件动作。类型：溢流阀、减压阀、顺序阀和压力继电器等。一、溢流阀1.功用定压溢流：当液压系统的压力达到或超过调定压力值时，阀口自动开启（或自动调整开口大小），以实现油液溢流，使压力保持恒定。保护系统不过载：在液压系统正常工作时溢流阀处于关闭状态，只有在系统压力大于调定压力时溢流阀才打开，使系统压力不再增加。2.类型：直动式和先导式。⑴直动式结构：由调压螺帽、调压弹簧、阀芯与阀体组成。⑵先导式结构：由主阀（主阀体、主阀芯、主弹簧）和先导阀（先导阀体、锥阀芯、调压螺帽、调压弹簧）组成。二、减压阀1.功用：降低液压系统某一支油路的压力，以便得到比系统供油压力较低的稳定压力（出口压力低于进口压力）。2.类型：定值减压阀、定差减压阀。3.结构由主阀（主阀体、主阀芯、主弹簧）和先导阀（先导阀体、锥阀芯、调压螺帽、调压弹簧）组成。三、顺序阀1.功用：控制液压系统中各执行元件的先后顺序动作。2.类型：直控顺序阀（直动式和先导式）、液控顺序阀。四、压力继电器1.功用：将油液压力信号转换为电信号用来控制系统中的电气元件。3)流量控制阀功用：调节液压系统中流量的大小，以调节执行元件的运动速度。类型：节流阀、调速阀等。要求：流量调节范围大；前后压差变化时，通过的流量变化要小；温度变化时流量变化要小；不易堵塞等。一、节流阀二、调速阀1.结构：定差减压阀+节流阀。3、执行原件将液压能转换为机械能以实现往复运动或回转运动的执行元件，分为液压缸、摆动液压马达和旋转液压马达三类。液压执行元件的优点是单位重量和单位体积的功率很大，机械刚性好，动态响应快。因此它被广泛应用于精密控制系统、航空和航天等各部门。导弹舵机采用液压缸推动舵面，可以减轻导弹重量、提高舵系统的快速性和动态、静态刚度。它的缺点是制造工艺复杂、维护困难和效率低。1)液压缸实现直线往复机械运动，输出力和线速度。液压缸的种类很多，仅能向活塞一侧供高压油的为单作用液压缸，活塞反相靠弹簧或外力完成；能向活塞两侧交替供高压油的为双作用液压缸；活塞杆从缸体一端伸出的为单出杆液压缸，两个运动方向的力和线速度不相等；活塞杆从缸体两端伸出的为双出杆液压缸，两个运动方向具有相同的力和线速度。2)摆动液压马达实现有限往复回转机械运动，输出力矩和角速度。它的动作原理与双作用液压缸相同，只是高压油作用在叶片上的力对输出轴产生力矩，带动负载摆动做机械功。这种液压马达结构紧凑，效率高，能在两个方向产生很大的瞬时力矩。3)旋转液压马达实现无限回转机械运动，输出扭矩和角速度。它的特点是转动惯量小，换向平稳，便于启动和制动，对加速度、速度、位置具有极好的控制性能，可与旋转负载直接相联。旋转液压马达通常分为齿轮型、叶片型、柱塞型三种。3、辅助元件1）过滤器液压油液的污染是液压系统发生故障的主要原因，控制油液污染最主要的措施就是使用油液过滤器和过滤装置2）热交换器液压系统在工作时的能量损失转换为热量，一部分通过油箱和装置的表面向周围空间发散，而大部分使油液温度升高。液压系统的油箱一般保持在30~50℃范围内，最高不超过65℃；如果环境温度低时，油温最低不得低于15℃。因此，如液压系统靠自然冷却是不能使油温控制在上述范围内的，故系统须安装冷却器。反之，若油温过低而无法启动液压泵或系统不能正常工作时，就必须安装加热器。3）蓄能器作辅助动力源。在系统不需要大流量时，可以把液压泵输出的多余压力油液储存在液压蓄能器内，到需要时再由液压蓄能器和液压泵一起向系统输油，这样就可以使系统选用流量等于循环周期内平均流量较小的液压泵，而不必按最大流量来选用泵，以减小功率消耗，降低系统温升。另外，万一在驱动液压泵的原动机发生故障时，蓄能器作为应急动力源向系统输油，避免不必要的意外事故发生。