液压系统及其组成

液压是机械行业、机电行业的一个名词。液压可以用动力传动方式 [1] ，成为液压传动。液压也可用作控制方式 [2] ， [3] 称为液压控制。

液压传动是以液体作为工作介质，利用液体的压力能来传递动力。 [1]

液压控制是以有压力液体作为控制信号传递方式的控制[2] 。用液压技术构成的控制系统称为液压控制系统。液压控制通常包括液压开环控制和液压闭环控制。液压闭环控制也就是液压伺服控制，它构成液压伺服系统，通常包括电气液压伺服系统(电液伺服系统)和机械液压伺服系统(机液伺服系统，或机液伺服机构)等 [2] 。

一个完整的液压系统由五个部分组成，即能源装置、执行装置、控制调节装置、辅助装置、液体介质。液压由于其传递动力大，易于传递及配置等特点，在工业、民用行业应用广泛。液压系统的执行元件（液压缸和液压马达）的作用是将液体的压力能转换为机械能，从而获得需要的直线往复运动或回转运动。液压系统的能源装置（液压泵）的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能。

液压系统组成

一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和工作介质。

动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能。动力元件指液压系统中的液压泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵。

执行元件的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。执行元件有液压缸和液压马达。

控制元件（即各种液压阀）在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。

根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀（安全阀）、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。

辅助元件包括蓄能器、过滤器、冷却器、加热器、油管、管接头、油箱、压力计、流量计、密封装置等,它们起连接、储油、过滤和测量油液压力等辅助作用，可参考《液压传动》《液压系统设计丛书》。

工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。液压系统就是通过其实现运动和动力传递的。

液压元件可分为动力元件和控制元件以及执行元件三大类。尽管都是液压元件，它们的自身功能和安装使用的技术要求也不尽相同，现分别介绍如下：

动力元件：指的是各种液压泵，齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵。

1、齿轮油泵和串联泵（包括外啮合与内啮合）两种结构型式。

2、叶片油泵（包括单级泵、变量泵、双级泵、双联泵）。

3、柱塞油泵，又分为轴向柱塞油泵和径向柱塞油泵，轴向柱塞泵有定量泵、变量泵、（变量泵又分为手动变量与压力补偿变量、伺服变量等多种）从结构上又分为端面配油和阀式配油两种配油方式，而径向柱塞泵的配油型式，基本上为阀式配油。）；

执行元件：液压缸和液压马达，液压缸有活塞液压缸、柱塞液压缸、摆动液压缸、组合液压缸；液压马达有齿轮式液压马达、叶片液压马达、柱塞液压马达；

控制元件：方向控制阀、单向阀、换向阀；

压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等；

流量控制阀：节流阀、调速阀、分流阀；

辅助元件：除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件{主要包括：各种管接头（扩口式、焊接式、卡套式，sae法兰）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等}及油箱等，它们同样十分重要。

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，可以根据需要方便、灵活地来布置。

2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快 [2] 。

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、一般采用矿物油作为工作介质，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、很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。

缺点

1、由于流体流动的阻力和泄露较大，所以效率较低。如果处理不当，泄露不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。

2、由于工作性能易受到温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。

3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。

4、由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的传动比。

5、液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。

原理

它是由两个大小不同的液缸组成的，在液缸里充满水或油。充水的叫“水压机”；充油的称“油压机”。两个液缸里各有一个可以滑动的活塞，如果在小活塞上加一定值的压力，根据帕斯卡定律，小活塞将这一压力通过液体的压力传递给大活塞，将大活塞顶上去。设小活塞的横截面积是S1，加在小活塞上的向下的压力是F1。于是，小活塞对液体的压强为P=F1/SI，

能够大小不变地被液体向各个方向传递”。大活塞所受到的压强必然也等于P。若大活塞的横截面积是S2，压强P在大活塞上所产生的向上的压力F2=PxS2，截面积是小活塞横截面积的倍数。从上式知，在小活塞上加一较小的力，则在大活塞上会得到很大的力，为此用液压机来压制胶合板、榨油、提取重物、锻压钢材等 [1] 。

液压原理在一定的机械、电子系统内，依靠液体介质的静压力，完成能量的积压、传递、放大，实现机械功能的轻巧化、科学化、最大化。

利用液压原理，可以构建液压传动系统，也可以构建液压控制系统。

清洗

对于小型润滑系统，可利用和设备规定的液压油相同的油品进行清洗工作。清洗过后的油不再符合润滑的要求，而且包含杂质太多，清洗完毕后必须彻底排除。经清洗后的润滑系统再加入规定的液压油。

有些液压设备维修后，用金属清洗剂或肥皂水清洗系统，再加液压油进行试机，发现泡沫大，油压不稳，认为该品牌的液压油质量差，把油排净后换另一品牌的油工作正常，就断定前一油差后一油好，其实这是冤案，前油替后油“受了过”，由于系统中残存的金属清洗剂中的表面活性剂组分污染了前油而使其抗泡性变差，使设备工作异常，前油排净时也同时把系统冲刷干净，后油也就正常了，类似情况经常发生。滤油就用油性滤纸，几块钱一张，将近半平方米。省事点就用汽车机油滤清器改装。做或买一个够大的油箱，侧面下部装滤纸或滤清器，箱上部装个气嘴接头，接上气泵加压，就能滤了。其他部分可以自己想了。

液压系统主要有以下缺点：

1、发热由于传力介质（液压油）在流动过程中存在各部位流速的不同，导致液体内部存在一定的内摩擦，同时液体和管路内壁之间也存在摩擦，这些都是导致液压油温度升高的原因。温度升高将导致内外泄漏增大，降低其机械效率。同时由于较高的温度，液压油会发生膨胀，导致压缩性增大，使控制动作无法很好的传递。解决办法：发热是液压系统的固有特征，无法根除只能尽量减轻。使用质量好的液压油、液压管路的布置中应尽量避免弯头的出现、使用高质量的管路以及管接头、液压阀等。

2、振动液压系统的振动也是其痼疾之一。由于液压油在管路中的高速流动而产生的冲击以及控制阀打开关闭过程中产生的冲击都是系统发生振动的原因。强的振动会导致系统控制动作发生错误，也会使系统中一些较为精密的仪器发生错误，导致系统故障。解决办法：液压管路应尽量固定，避免出现急弯。避免频繁改变液流方向，无法避免时应做好减振措施。整个液压系统应有良好的减振措施，同时还要避免外来振源对系统的影响。

3、泄漏液压系统的泄漏分为内泄漏和外泄漏。内泄漏指泄漏过程发生在系统内部，例如液压缸活塞两边的泄漏、控制阀阀芯与阀体之间的泄漏等。内泄漏虽然不会产生液压油的损失，但是由于发生泄漏，既定的控制动作可能会受到影响，直至引起系统故障。外泄漏是指发生在系统和外部环境之间的泄漏。液压油直接泄漏到环境中，除了会影响系统的工作环境外，还会导致系统压力不够引发故障。泄漏到环境中的液压油还有发生火灾的危险。解决办