液压系统基础知识培训

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液压系统的组成及分类
液压传动与控制的机械设备或装置中,其液压系 统大部分使用具有连续流动性的液压油的工作介 质,通过液压泵将驱动泵的机械能转化成液体的 压力能,经过压力、流量、方向等各种控制阀, 送至执行机构(液压缸、液压马达)中,转换成 机械能去驱动负载。这样的液压系统一般都是由 动力源、执行机构、控制阀、液压辅助件和液压 工作介质等几部分组成,各部分的功能作用见下 表:
应该指出,传动系统和控制系统在具体结构上往 往是合在一起的。
按液压系统中油液的循环方式可分为开式系统和 闭式系统两类。
液压系统元件的作用及图形符号
1.液压泵
液压泵作为液压系统的动力元件,将原动机(电 动机或内燃机)输入的机械能(转矩和角速度) 转换为压力能(压力和流量)输出,为执行元件 提供压力油。只有液压泵满足以下几个条件才能 够正常工作: ①结构上,必须有若干个容积可变的密封工作腔;
内外泄漏。 ④ 消除和减少泄漏的方法
可在查明产生内外泄漏原因的基础上对症采取对应措施。
水分进入系统产生的故障和内部锈蚀
① 水分等进入液压系统的危害
a. 水分进入油中,会使液压油乳化,成为白浊状态。这种白浊的乳化油 进入液压系统内部,不仅使液压元件内部生锈,同时还降低摩擦运动 副的润滑性能,零件磨损加剧,降低系统效率。
3.液压控制阀
液压控制阀是液压系统中用来控制液流的压力、流量及方 向的控制元件,是影响液压系统性能和可靠性的重要元件。 按照液压阀在系统的功能作用可分为以下三类:
① 压力控制阀。用来控制和调节液压系统中液体压力的阀类, 如溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀、压力继电器等。
② 方向控制阀。用来控制液压系统中液流方向的阀类,如单 向阀、换向阀等。
控制调节液压系统中从泵到执行机构的油液的压 力、流量和方向,从而控制执行器输出的力(力 矩)、速度(转速)和方向,以保证执行器驱动 的主机工作机构完成预定的运动规律
油箱、油管、过滤 器、热交换器、蓄 能器及指示仪表等
用来存放、提供和回收液压介质,实现液压元件 之间的连接以及载能液压介质,滤清液压工作介 质中的杂质,保持系统工作过程中所需的介质清 洁度,系统加热或散热,储存和释放液压能或吸 收液压脉动和冲击,显示系统压力和油温等
液压缸是液压系统中的一种执行元件,是将液压 能转变成直线往复式的机械能的能量转换装置, 它使运动部件实现往复直线运动或摆动。
液压缸按其作用方式可分为单作用式和双作用两 大类;按其结构形式的不同可以分为活塞式液压 缸、柱塞式液压缸、摆动式液压缸、伸缩式液压 缸等形式,其中以活塞式液压缸应用最多。
三者的图形符号见以下列表:
组成部分
功能作用
动力源 执行机

控制阀
液压辅 助件
液压工 作介质
原动机(电动机和 将原动机产生的机械能转变为液体的压力能,输 内燃机)和液压泵 出具有一定压力的油液
将液体的压力能转变为机械能,用以驱动工作机 液压缸、液压马达 构的负载做功,实现往复直线运动、连续回转运
动或摆动
压力、流量、方向
控制阀和其他控制 元件
②工作中所有工作腔都能够由小到大,由大到小平 稳连续地变化;
③必须保证吸油和排油严格分开,即要有配油机构。
液压传动系统中使用的液压泵种类繁多, 基本分类是:
齿轮泵
外啮合式 内啮合式
定量泵
叶片泵
单作用式 双作用式
液压泵
柱塞泵

轴向柱塞式 径向柱塞式
变量泵
叶片泵 柱塞泵
单作用 轴向柱塞式 径向柱塞式
液压泵的优缺点:
① 漏油的危害
外漏造成工作环境污染、浪费资源;内漏造成油温升高、 效率下降、工作压力上不去、系统无力、运动速度减慢等 多种故障。
③ 漏油的原因 a. 密封件质量不好、装配不正确而破损、使用日久老化变质、
与工作介质不相容等原因造成密封失效。 b. 相对运动副磨损使配合间隙增大、内泄漏增大,或配合面
拉伤而产生内外泄漏。 c. 油温太高。 d. 系统使用压力过高。 e. 密封部件尺寸设计不正确、加工精度不良、装配不好产生
① 泄露的分类
泄露分内泄漏和外泄漏两种。根据泄漏的程度有油膜刮漏、 渗漏、滴漏和喷漏等多种表现形式。油膜刮漏发生在相对 运动部位之间,例如回转体的滑动副、往复运动(如液压 缸的活塞杆、手动换向阀的阀芯外伸部位等);渗漏发生 在端盖阀板结合等处;滴漏多发生在管接头等处;喷漏多 发生在管子破裂、漏装密封件等处。
① 内啮合齿轮泵结构紧凑、运转平稳、噪声小、有良好的高 速性能,但加工复杂、流量脉动大、高压低速时容积效率 低;外啮合齿轮工艺简单、加工方便;
② 叶片泵具有结构紧凑、体积小、流量均匀、运动平稳、噪 声小、使用寿命长、容积效率高等优点。叶片泵广泛用于 完成各种中等负荷的工作。
③ 柱塞泵的泄漏小,容积效率高,流量能调节,一般做为高 压泵,但它具有自吸能力差、对油污染敏感和噪声大的缺 陷,同时由于高标准的配合精度而造成加工难度大,造价 高。
④蓄能器
蓄能器又称蓄压器、贮能器,它是一种能把压力油的液压 能贮存在耐压容器里,待需要时又将其释放出来的装置。 它在液压系统中能起到调节能量、均衡压力、减少设备容 积、降低功能消耗及减少系统发热等作用。
⑤油箱及冷却器
a. 油箱
油箱是用来贮油、散热、分离油中所含空气和杂 质的。
b. 冷却器
建筑机械液压系统油箱中的温度最高不超过80OC。 如果油箱靠自然散热作用,其最高油温超过允许 值,就应采取冷却措施。液压传动系统根据冷却 介质的不同,可分为风冷式和水冷式两种。
④ 电液控制阀。采用电动控制(普通电磁铁)和液压控制的 组合方式进行控制。
⑤ 电动控制阀。用普通电磁铁。比例电磁铁。力马达、力矩 马达、步进电动机等进行控制。 综上,液压控制阀的基本参数认为额定流量和额定压力。 阀的油口通径D表示其过流能力,因而也代表额定流量。
压力控制阀
方向控制阀
流量控制阀
4.液压辅助元件
2.液压执行元件
2.1 液压马达
液压马达是将液压能转换为机械能的能量转换装置,可以实现连续的 旋转运动,它是靠封闭容积变化来工作的。液压马达工作的必须条件 和液压泵的工作条件相同,从原理上讲,泵可以作为马达用,马达也 可以作为泵用。但是由于两者的功能不同,因此在结构上存在一些差 异。例如:
① 液压泵在结构上必须保证具有自吸能力,而液压马达无这一要求;
液压工作介质使用要点 ①日常维护 a)保持环境整洁,正常操作,防止水分、杂
物或空气混入。 b)含水型液压油的使用温度不要超过规定值,
以免水分过分蒸发。 ②及时更换 ③安全
液压系统常见故障的分析与排除
• 液压系统的泄露 • 水分进入系统产生的故障和内部锈蚀 • 液压系统的压力失常
液压系统的泄漏
液压系统基础知识培训
液压系统概述
液压传动的工作原理 液压系统的组成及分类 液压系统元件的作用及图形符号 液压系统常见故障的分析与排除 钻机液压回路分析
液压传动的工作原理
1.传动类型及液压传动的定义
一部完整的机器都是由原动机、传动装置和工作机组成。原动机(电 动机或内燃机)是机器的动力源;工作机是机器直接对外做功的部分; 而传动装置则是设置在原动机和和工作机之间的部分,用于实现动力 (或能量)的传递、转换与控制,以满足工作机对力(或转矩)、工 作速度(或转速)及位置的要求。 按照传动件(或工作介质)的不同,有机械传动、电气传动、流体传 动(液体传动和气体传动)及复合传动等。 液体传动有包括液力传动和液压传动。液力传动是以动能进行工作的 液体传动。液压传动则是以受压液体作为工作介质进行动力(或能量) 的转换、传递、控制和分配的液体传动。
液压系统的辅助元件包括密封件、油管及接头、 过滤器、蓄能器、油箱、冷却器、加热器等。
① 密封
限制或防止液压油(或其他流体)泄漏的措施称为密封。在液压系统 中,密封的作用不仅是防止液压油的泄漏,还要防止空气和尘埃进入 液压系统。液压油的泄漏分内泄和外泄两种。内泄指油液从高压腔向 低压腔的泄漏,所泄漏的油液并没有对外做功,其压力能绝大部分转 化为热能,使油温升高,油黏度降低,又进一步增加泄漏量,从而降 低系统的容积效率,损耗功率。外泄是指油液泄漏于元件外部,会弄 脏周围物件,污染环境,外泄一般是不允许的。
② 液压马达需要较大的启动扭矩;
③ 液压泵的吸油腔一般为真空,为改善吸油性能和抗气蚀能力,通常进 口做得比出口大;而液压马达的排油腔的压力稍高于大气压力,所以 没有上述要求,进、出油口的尺寸相同;
④ 液压马达需要正、反转,所以在内部结构上具有对称性;而液压泵一 般是单向旋转,其内部结构可以不对称。
2.2 液压缸
2.液压传动的工作原理及特征 2.1 工作原理
如图所示,小液压缸10与排油单向阀3、吸油单向阀4一起构成手动液 压泵,完成吸油与排油。当向上抬起杠杆时,手动液压泵的小活塞1 向上运动,小活塞的下部容腔a的容积增大形成局部真空,致使排油 单向阀3关闭,油箱8中的油液在大气压的作用下经吸油管5顶开吸油 单向阀4进入a腔。当大活塞2在力F1作用下向下运动时,a腔的容积 减小,油液因受挤压,压力升高,于是,被挤出的油液将吸油单向阀 4关闭,而将排油单向阀3顶开,经排油管6进入大液压缸11的容腔b, 推动大活塞2上移挤压工件(负载F2)。手摇泵的小活塞1不断上下往 复运动,工件逐渐被挤扁。当工件被加工成型后,停止小活塞1的运 动,则大液压缸11的b腔内油液压力将使排油单向阀3关闭,b腔内的 油液被封死,大活塞2连同工件一同被闭锁不动,此时,截止阀9关闭。
③ 流量控制阀。通过改变节流阀口开度来调节通过它的流量, 以实现对系统某负载流量控制的阀类,如节流阀、调速阀、 分(集)流阀等。
按照阀的操纵方式可分为以下几类:
① 手动控制阀。用手柄及手轮、踏板、杠杆等进行控制。 ② 机械控制阀。用挡块及碰块、弹簧等进行控制。 ③ 液压控制阀。利用液体压力所产生的力进行控制。
各类液压油(液)
作为系统的载能介质,在传递能量的同时并且润 滑、冷却作用
一般而言,能够实现某种特定功能的液压元件的 组合,称为液压回路。为了实现对某一机器或装 置的工作要求,将若干特定的基本功能回路连接 或复合而成的总体叫液压系统。
以传递动力为主,以传递信息为辅,在液压技术 中称为液压传动系统;以传递信息为主,以传递 动力为辅,在液压技术中称为液压控制系统。
② 油管和管接头
油管的作用是保证液压系统工作液体的循环和能量的传输;管接头用 于把油管与油管或油管与元件连接起来而构成管路系统。油管和管接 头应有足够的强度、良好的密封、较小的压力损失和装拆方便。 油管的种类有以下几种:无缝钢管、橡胶软管、纯铜管、棉纶管。
③过滤器
保持液压油的清洁是保障液压系统能正常工作的重要条件。 由于外界尘埃、赃物、装配时元件内的残留物(沙子、铁 屑、氧化皮)及油液变质析出物的混入,会使元件相对运 动的表面加速磨损、划伤甚至卡死或堵塞细小通道(如阻 尼孔),影响工作稳定性,使控制元件失灵。因此,对工 作液体进行过滤是十分必要的,这一任务由过滤器来完成。
5.液压工作介质
在液压系统中,液压油液是传递动力和信号的工 作介质。同时,它还起到润滑、冷却和防锈的作 用,液压系统能否有效、可靠地运行,在很大程 度上取决于系统中所用的液压油液的性能。
对液压工作介质的主要要求: ① 黏度合适,随温度的变化小。 ② 润滑性良好。 ③ 抗氧化。 ④ 防锈和不腐蚀金属。 ⑤ 同密封材料相容。 ⑥ 消泡抗泡性好。
如打开截止阀9,则大液压缸11的b腔油液经排油管7排回油箱8,于是 大活塞2将在自重的作用下下移回复到起始位置。
2.2 工作特征
归纳上述液压模型的工作原理可知,由液压缸10与排油单 向阀3、吸油单向阀4一起组成的手动液压泵,将杠杆的机 械能转化为油液的压力能输出,完成吸油和排油;大液压 缸11将油液的压力能转化为机械能输出,举起重物,手动 液压泵和举起重物的液压缸(简称挤压液压缸)组成了简 单的液压传动系统,实现了动力(包括力和运动)的传递 和转换。其工作特征如下: ① 力的传递靠液体压力实现,系统的工作压力取决于负载; ② 运动速度的传递靠容积变化相等原则实现,运动速度取决 于流量; ③ 系统的动力传递符合能量守恒定律,压力和流量的乘积等 于功率。
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