液压系统基本知识

其他限压装置：如恒压变量泵的调节装置，可稳定泵的出口压力。 系统的过载保护：在泵出口、某些工作机构管路处安装溢流阀保护 泵和系统的安全。
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蓄能器的作用
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液压系统中蓄能器有以下作用： 储存能量：作用类似于机械设备中的飞轮。 补充系统泄漏，稳定系统的工作压力。 吸收泵的脉动和回路上的液压冲击。 液压弹簧。
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经常使用的控制阀
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换向阀：通过改变阀芯的位置来改变管路中流体的方向。
换向阀种类：常用的有两位四通、三位四通等。
两位四通
三位四通
两位三通 三位阀中位机能举例
AB
AB
A
ABAB
PT
PT
PT
PTPT
换向阀控制方式：人工、液控、机械、电磁、复合控制。
单向阀
液控单向阀
液压锁
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经常使用的控制阀
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比例阀：主要分为比例压力控制阀、比例流量控制阀和比 例方向流量控制阀。
比例压力控制阀：通过调节输入电流的大小调节压力阀开 口度，使流量与输入电流成正比，实现对系统 输出力或转矩的比例控制。
比例溢流阀
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泵的结构形式与特点
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类型
齿轮 泵
外啮合 内啮合
优点
结构简单，体积小，重量轻，维护方 便，使用寿命长。
结构更紧凑，体积小，吸油性能好， 流量均匀性好。
缺点 工作压力较低，流量及压力脉动较 大，容积效率较低。
结构复杂，加工性差。
叶片 泵
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分配系统的功能
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分配系统通过控制油路的液流压力、方向、流量 的大小和时间顺序来控制液压工作机构动作的能力、 方向、速度、动作顺序。
分配系统是由一定数量的油路块组合而成的。每 个油路块对应一个(组)液压执行器(如液压缸)。
每个油路块由数量不等的液压控制阀组合而成。 控制阀分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀几 大类。常用的控制阀有换向阀、流量调节阀、压力控 制阀、单向阀、平衡阀、比例阀、伺服阀等。
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W W
M~ 动力系统
分配系统
工作系统
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4.2. 动力系统(液压泵站)
液压系统的流量与压力 动力系统的心脏是泵装置 油箱 温度控制 系统清洁度控制 压力设定和过载保护 蓄能器的作用 液压站系统图实例
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人工手柄 人工按钮 直接液控 先导液控 机械弹簧 机械滚轮
W
电磁控制 电液控制 带机械定位
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经常使用的控制阀
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节流阀：通过调节阀芯的开口度调节管路中液体流量，达
到控制工作机构速度的目的。
节流阀种类：节流阀、单向节流阀等。
通过节流阀的流量Q∝[A(通流面积)][ (ΔP)1/2(压差)]。
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单向阀：使管路中的油流从一个方向通过，而不能反向通 过的阀。
液控单向阀：当需要管路反向通油时，可用控制油压开启 单向阀，使油流在两个方向上自由流动。
单向阀反向密封性能很好，泄漏极小。 液压锁：两个液控单向阀组合在一起，装在执行机构的进
、出管路上，防止机构爬行。
节流阀特点：装置简单，调速范围大；节流损失大，易发
热，流量随负载变化，速度不固定。
节流阀 单向节流阀 调速阀原理
调速阀
W
压力补偿式 压力温度补偿式
调速阀：增加压力补偿，流量不受负载变化的影响。 调速阀种类：压力补偿式；压力温度补偿式。 调速阀只能单向调速，若双向调速，需配以桥式整流板。
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压力的设定： 压力由负载决定，但必须限定在安全值以内，以保证系统安全。 限压方式：溢流阀；减压阀；其他限压装置。
溢流阀的作用： 安全作用(过载保护)。工作中阀常闭，防止系统超负荷。 溢流：工作中阀常开，通过排出多余的油来稳定系统压力。
减压阀的作用： 当某工作机构需较低压力时，减压阀使阀出口压力降低并稳定。
柱塞 泵
螺杆 泵
单作用
双作用 轴向 径向 两螺杆 三螺杆
1周完成1次吸排油， 可变排量，低速大 流量。
结构紧凑， 外形尺寸小， 运动平稳，
对油液污染较敏感，结构复杂，转 子作用力不平衡。
流量均匀，
噪音小，寿
1周完成2次吸排油， 转子作用力平衡。
命长。
对油液污染较敏感，结构复杂，排 量不可变。
精度高，密封性好，工作压力高。
蓄能器的种类： 重锤式；弹簧式；活塞式；皮囊式等。 目前最常用的是皮囊式蓄能器。
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液压站系统图实例
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4.3. 分配系统(液压阀架)
分配系统的功能 经常使用的控制阀 几种典型的控制回路 实用回路举例
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比例减压阀
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经常使用的控制阀
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比例流量控制阀：通过调节输入电流的大小调节阀开口度 ，使流量与输入电流成正比。
比例节流阀
比例调速阀
单向比例调速阀
带桥式整流板的 比例调速阀组
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经常使用的控制阀
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冶金行业液压系统清洁度等级： 普通系统： 不得低于 19/16(NAS11) 比例系统： 不得低于 18/15(NAS9) 伺服系统： 不得低于 16/13(NAS7)
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压力设定与过载保护
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管路中压力的产生： 压力产生于阻力。阻力来自于负载和节流。
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2. 液压系统的缺点
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液压元件制造精度高，成本也高； 液压系统维护成本高，故障较难修理； 因内、外泄漏，不能定比传动，还影响工作效率； 空气的影响：工作不平稳、腐蚀金属表面、噪音； 管路内的压力损失，造成系统发热； 需注意油液的防火。
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系统清洁度控制
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油的污染： 原始污染；侵入污染；内部生成污染。
过滤器的设置： 泵吸油口；回油口；循环管路；压力管路。
过滤器精度选择：(系统压力越高，精度越高) 泵吸油口过滤器：0.1mm； 普通系统：15~25μ(10MPa)； 10~20μ(20MPa)； 比例系统：10~15μ(10MPa)； 5~10μ(20MPa)； 伺服系统： ≤5μ(≤20MPa)；≤1μ(≤35MPa)；
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液压系统的流量与压力
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液压系统的工作压力取决于以下因素： 载荷大小、设备结构、技术水平。 压力高，结构紧凑，降成本。 冶金行业一般选用：16~21Pa。 确定系统压力必须考虑压力损失：管路、控制元件。
液压系统中泵的流量根据如下条件确定： 工作系统一周期的平均流量；某时最大流量。 按平均流量考虑，则需要蓄能器调节。 根据工作性质与状况来确定按哪种方式。 要考虑泵的容积效率和系统的泄漏量。
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伺服阀：分为电液伺服阀、气液伺服阀、机液伺服阀三大 类。电液伺服阀为最常见。
电液伺服阀：有电气-机械转换装置、液压放大器、反馈 装置三大部分组成。
伺服系统：利用传感器对被控制量进行检测和反馈，从而 实现位置、速度、力等各种物理量的自动控制 的液压控制系统。控制元件为伺服阀。
系统特点：除具有液压传动特点外，还具有： ✓ 响应速度高； ✓ 控制精度高； ✓ 稳定性容易保证。
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3. 液压传动的基本工作原理
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液压传动分为容积式液压传动和动能式液压传动。
我们经常用到的液压系统属于容积式液压传动。
联通器原理(容积式)
F1
A1
F2
P1
A2
P2
h1A1=h2A2 P1=P2=P F1=P1A1 F2=P2A2
h1 h2
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动力系统的心脏是泵装置
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泵的分类： 按功能分：定量泵，变量泵。 按结构分：齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，螺杆泵。 泵的主要参数：压力，排量，转速，效率。 根据系统的工况选择液压泵。 变量泵的常用变量方式： 手动变量 恒压变量 压力补偿变量(恒功率变量) 液控变量
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4. 液压传动系统的组成
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动力系统 泵站：机械能→液压能
液
压 系
分配系统
各类控制元件组成的阀架 控制工作机构的方向、速 度、压力、顺序
统
工作系统
液压缸、马达等执行元件 液压能→机械能
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4.1. 液压传动系统简单示意图
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温度控制
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系统的加热： 通过设置在油箱内的加热器进行。
系统的冷却： 需要强制冷却时，通过设置在油路上的水(风)冷却器 进行。
对于较简单的定量泵系统，冷却器设置在主回油管路 上。 对于复杂或变量系统，则设置在专门的循环管路上。 通过油箱的温度控制器控制加热器和冷却器。 油液的工作温度控制在30~50℃之间为宜。
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减压阀：使阀门出口压力(二次压力)低于进口压力(一次 压力)，并保持出口压力恒定的调节阀。
顺序阀：压力超过设定值的时候，阀打开，油路接通，执 行规定的动作。
平衡阀：用于平衡负载自重，防止管路损坏或制动失灵时 重物自由降落；保持运行稳定。
减压阀
顺序阀
平衡阀
FD平衡阀
B
X
A
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液压系统基本知 识
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1. 液压系统的优点
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自行润滑； 易实现无级调速； 液体介质压缩性很小，工作平稳； 与电气结合，易实现各种自动工作循环； 相同功率下，重量轻，体积小； 实现高频换向，反应快，冲击小； 标准化和通用化程度高。
结构简单，重量轻，流量及压力脉动 小，工作平稳可靠，噪音小，容积效 率高。
制造精度高，价格贵，对油液污染 较敏感。
加工较难，不能变量。
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油箱
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油箱的用途：
储油；散热；分离油液中气体；沉淀污物。
油箱的种类：
开式油箱：油箱液面与大气相通。广泛应用。
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比例方向控制阀：既要控制液流的方向，还要通过调节输 入电流的大小调节阀开口度，使流量与输入电 流大小成正比。
当用于负载变化较大的场合时，需配以专用的压力补偿器 。
两位四通电液比例 换向阀
三位四通电液比例 换向阀
AB
AB
PT
PT
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经常使用的控制阀
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闭式油箱：油箱液面不直接与大气相通，与一定压力 的惰性气体相通。
油箱的形状：矩形(开式油箱)；圆筒形(闭式油箱)。
油箱的容量：冶金行业一般为泵流量的7~10倍。
油液温度：一般30~50℃；最高＜65℃，最低＞25℃。
油箱附件：液位计及液位控制器；油过滤器；空气滤清器
；加热器；温度计及温度传感器；放油阀；人 孔。
分流阀
集流阀
分流集流阀
同步马达
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经常使用的控制阀
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压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀等。
溢流阀：压力超过设定值时，阀立即打开，液流接通油箱 ，维持阀前压力为设定值。
溢流阀
泄荷溢流阀
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经常使用的控制阀
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经常使用的控制阀
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插装阀：一种用小流量控制油控制大流量的开关式阀。主 控元件为锥阀，插入油路块，故称插装阀。多 个锥阀单元可实现普通液压阀的各种功能。
经常使用的控制阀
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分流集流阀：又称同步阀，可按固定比例自动分配或集中 两股油流，使执行元件同步运行，不论负载变 化与否，基本上能达到同步运行。
分流集流阀种类：分流阀、集流阀、分流集流阀、可调式 分流集流阀、自调式分流集流阀。
同步马达是一种精度较高的分流集流阀，可控制2~8个执 行机构的同步。分流比例不可调。