[科普中国]-液压控制系统

液压控制系统是以电机提供动力基础，使用液压泵将机械能转化为压力，推动液压油。通过控制各种阀门改变液压油的流向，从而推动液压缸做出不同行程、不同方向的动作，完成各种设备不同的动作需要1。

分类开环液压控制和闭环液压控制是液压控制的两类基本控制方式

其中，液压闭环控制系统常常有多种分类方法。
1）按照控制系统完成的任务分类
按照控制系统完成的任务类型，液压控制系统可以分为液压伺服控制系统（简称，液压伺服系统）和液压调节控制系统。

2）按照控制系统各组成元件的线性情况分类
按照控制系统是否包含非线性组成元件，液压控制系统可以分为线性系统和非线性系统。

3）按照控制系统各组成元件中控制信号的连续情况分类
按照控制系统中控制信号是否均为连续信号，液压控制系统可以分为连续系统和离散系统。

4）按照被控物理量分类
按照被控物理量不同，液压反馈控制系统可以分为位置控制系统、速度控制系统、力控制系统和其他物理量控制系统。

5）按照液压控制元件或控制方式分类
按照液压控制元件类型或控制方式不同，液压反馈控制系统可以分为阀控系统（节流控制方式）和泵控系统（容积控制方式）。进一步按照液压执行元件分类，阀控系统可分为阀控液压缸系统和阀控液压马达系统；泵控系统可分为泵控液压缸系统和泵控液压马达系统。
6）按照信号传递介质分类
按照控制信号传递介质不同，液压控制系统可分为机械液压控制系统（简称，机液伺服系统或机液伺服机构）、电气液压控制系统等。

工作原理液压伺服控制系统是以液压动力元件作驱动装置所组成的反馈控制系统。在这种系统中，输出量(位移、速度、力等)能够自动地、快速而准确地复现输入量的变化规律。与此同时，还对输入信号进行功率放大，因此也是一个功率放大装置。

液压泵是系统的能源，它以恒定的压力向系统供油，供油压力由溢流阀调定。液压动力元件由四边滑阀和液压缸组成。滑阀是转换放大元件，它将输入的机械信号(阀芯位移)转换成液压信号(流量、压力)输出，并加以功率放大。液压缸是执行元件，输入是压力油的流量，输出是运动速度(或位移)。滑阀阀体与液压缸缸体刚性连结在一起，构成反馈回路。因此，这是个闭环控制系统。

优点1、可以在运行过程中实现大范围的无级调速。

2、在同等输出功率下，液压传动装置的体积小、重量轻、运动惯量小、动态性能好。

3、采用液压传动可实现无间隙传动，运动平稳。

4、便于实现自动工作循环和自动过载保护。

5、由于一般采用油作为传动介质，因此液压元件有自我润滑作用，有较长的使用寿命。

6、液压元件都是标准化、系列化的产品，便于设计、制造和推广应用。

缺点1、损失大、效率低、发热大。

2、不能得到定比传动。

3、当采用油作为传动介质时还需要注意防火问题。

4、液压元件加工精度要求高，造价高。

5、液压系统的故障比较难查找，对操作人员的技术水平要求高。

应用第一次世界大战后，液压控制技术开始应用于海军舰艇，到二次大战后已广泛的应用到陆海空各个领域， 由于航空航天技术的发展，特别要求有高精度高响应的液压伺服系统。不久，在军工产品上首先发展起来的液压控制系统就被推广应用到各个工业生产部门。 目前，大多数飞机的控制与操纵系统都采用液压系统。在导弹方面，除小型的空—空、地—空导弹及近距离的反坦克导弹等由于其本身重量轻、制导功率小，有不少采用气压控制外，中程、远程的导弹几乎全部用液压控制。在地面武器方面，早在二次大战前高射武器上就有采用液压伺服系统的，现在坦克火炮的稳定装置，重型车量的转向装置，雷达天线的搜索跟踪系统等也都采用了液压控制。在民用工业方面，机械制造业的自动化机床、加工中心，机械手、机器人，冶金工业的轧机，工程机械，化工机械以及其它各个工业部门都已大量应用液压控制。由于各行各业的自动化程度愈来愈高，机器设备的运转速度及功率也愈来愈大，所以液压控制技术也应用得愈来愈广泛2。

液压实例以WLYl00型液压挖掘机的液压系统为例，对其可能产生噪声的原因、排除方法介绍如下。

1．柱塞泵或马达的噪声

(1)吸空现象是造成液压泵噪声过高的主要原因之一。当油液中混入空气后，易在其高压区形成气穴现象，并以压力波的形式传播，造成油液振荡，导致系统产生气蚀噪声。其主要原因有：

①液压泵的滤油器、进油管堵塞或油液粘度过高，均可造成泵进油口处真空度过高，使空气渗入。

②液压泵、先导泵轴端油封损坏，或进油管密封不良，造成空气进入。

②油箱油位过低，使液压泵进油管直接吸空。

当液压泵工作中出现较高噪声时，应首先对上述部位进行检查，发现问题及时处理。

(2)液压泵内部元件过度磨损，如柱塞泵的缸体与配流盘、柱塞与柱塞孔等配合件的磨损、拉伤，使液压泵内泄漏严重，当液压泵输出高压、小流量油液时将产生流量脉动，引发较高噪声。此时可适当加大先导系统变量机构的偏角，以改善内泄漏对泵输出流量的影响。液压泵的伺服阀阀芯、控制流量的活塞也会因局部磨损、拉伤，使活塞在移动过程中脉动，造成液压泵输出流量和压力的波动，从而在泵出口处产生较大振动和噪声。此时可对磨损、拉伤严重的元件进行刷镀研配或更换处理。

(3)液压泵配流盘也是易引发噪声的重要元件之一。配流盘在使用中因表面磨损或油泥沉积在卸荷槽开启处，都会使卸荷槽变短而改变卸荷位置，产生困油现象，继而引发较高噪声。在正常修配过程中，经平磨修复的配流盘也会出现卸荷槽变短的后果，此时如不及时将其适当修长，也将产生较大噪声。在装配过程中，配流盘的大卸荷槽一定要装在泵的高压腔，并且其尖角方向与缸体的旋向须相对，否则也将给系统带来较大噪声。

2．溢流阀的噪声

溢流阀易产生高频噪声，主要是先导阀性能不稳定所致，即为先导阀前腔压力高频振荡引起空气振动而产生的噪声。其主要原因有：

(1)油液中混入空气，在先导阀前腔内形成气穴现象而引发高频噪声。此时，应及时排尽空气并防止外界空气重新进入。

(2)针阀在使用过程中因频繁开启而过度磨损，使针阀锥面与阀座不能密合，造成先导流量不稳定、产生压力波动而引发噪声，此时应及时修理或更换。

(3)先导阀因弹簧疲劳变形造成其调压功能不稳定，使得压力波动大而引发噪声，此时应更换弹簧。

3．液压缸的噪声

(1)油液中混有空气或液压缸中空气未完全排尽，在高压作用下产生气穴现象而引发较大噪声。此时，须及时排尽空气。

(2)缸头油封过紧或活塞杆弯曲，在运动过程中也会因别劲而产生噪声。此时，须及时更换油封或校直活塞杆。

4．管路噪声

管路死弯过多或固定卡子松脱也能产生振动和噪声。因此，在管路布置上应尽量避免死弯，对松脱的卡子须及时拧紧。

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 重庆师范大学