[科普中国]-液压传动系统

简介

液压泵把机械能转换成液体的压力能，液压控制阀和液压辅件控制液压介质的压力、流量和流动方向，将液压泵输出的压力能传给执行元件，执行元件将液体压力能转换为机械能，以完成要求的动作。

组成元件1）动力元件，即液压泵，其职能是将原动机的机械能转换为液体的压力动能（表现为压力、流量），其作用是为液压系统提供压力油，是系统的动力源。

2）执行元件，指液压缸或液压马达，其职能是将液压能转换为机械能而对外做功，液压缸可驱动工作机构实现往复直线运动（或摆动），液压马达可完成回转运动。

3）控制元件，指各种阀利用这些元件可以控制和调节液压系统中液体的压力、流量和方向等，以保证执行元件能按照人们预期的要求进行工作。

4）辅助元件，包括油箱、滤油器、管路及接头、冷却器、压力表等。它们的作用是提供必要的条件使系统正常工作并便于监测控制。

5）工作介质，即传动液体，通常称液压油。液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的，另外液压油还可以对液压元件中相互运动的零件起润滑作用。1

工作原理图为简单磨床的液压传动系统的组成和工作原理。电动机带动液压泵从油箱吸油，液压泵把电动机的机械能转换为液体的压力能。液压介质通过管道经节流阀和换向和阀进入液压缸左腔，推动活塞带动工作台右移，液压缸右腔排出的液压介质经换向阀流回油箱。换向阀换向之后液压介质进入液压缸右腔，使活塞左移，推动工作台反向移动。改变节流阀的开口可调节液压缸的运动速度。液压系统的压力可通过溢流阀调节。在绘制液压系统图时，为了简化起见都采用规定的符号代表液压元件，这种符号称为职能符号。

基本回路综述由有关液压元件组成，用来完成特定功能的典型油路。任何一个液压传动系统都是由几个基本回路组成的，每一基本回路都具有一定的控制功能。几个基本回路组合在一起，可按一定要求对执行元件的运动方向、工作压力和运动速度进行控制。根据控制功能不同，基本回路分为压力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。

压力控制回路用压力控制阀(见液压控制阀)来控制整个系统或局部范围压力的回路。根据功能不同，压力控制回路又可分为调压、变压、卸压和稳压 4种回路。

①调压回路：这种回路用溢流阀来调定液压源的最高恒定压力，图中的溢流阀就起这一作用。当压力大于溢流阀的设定压力时，溢流阀开口就加大，以降低液压泵的输出压力，维持系统压力基本恒定。

②变压回路：用以改变系统局部范围的压力，如在回路上接一个减压阀则可使减压阀以后的压力降低；接一个升压器，则可使升压器以后的压力高于液压源压力。

③卸压回路：在系统不要压力或只要低压时，通过卸压回路使系统压力降为零压或低压。

④稳压回路：用以减小或吸收系统中局部范围内产生的压力波动，保持系统压力稳定，例如在回路中采用蓄能器。

速度控制回路通过控制介质的流量来控制执行元件运动速度的回路。按功能不同分为调速回路和同步回路。

①调速回路:用来控制单个执行元件的运动速度,可以用节流阀或调速阀来控制流量，如图中的节流阀就起这一作用。节流阀控制液压泵进入液压缸的流量（多余流量通过溢流阀流回油箱），从而控制液压缸的运动速度，这种形式称为节流调速。也可用改变液压泵输出流量来调速，称为容积调速。

②同步回路：控制两个或两个以上执行元件同步运行的回路，例如采用把两个执行元件刚性连接的方法，以保证同步；用节流阀或调速阀分别调节两个执行元件的流量使之相等,以保证同步；把液压缸的管路串联,以保证进入两液压缸的流量相同，从而使两液压缸同步。

方向控制回路在液压系统中, 起控制执行元件的起动、停止及换向作用的回路, 称方向控制回路。方向控制回路有换向回路和锁紧回路。关于机动—液动换向回路的控制方式和换向精度等问题, 在磨床液压系统中叙述。

图1所示为手动转阀(先导阀) 控制液动换向阀的换向回路。回路中用辅助泵2提供低压控制油, 通过手动先导阀3(三位四通转阀) 来控制液动换向阀4的阀芯移动, 实现主油路的换向, 当转阀3在右位时, 控制油进入液动阀4的左端, 右端的油液经转阀回油箱, 使液动换向阀4左位接入工件, 活塞下移。当转阀3切换至左位时, 即控制油使液动换向阀4换向, 活塞向上退回。当转阀3中位时, 液动换向阀4两端的控制油通油箱, 在弹簧力的作用下, 其阀芯回复到中位、主泵1卸荷。这种换向回路, 常用于大型压机上。

在液动换向阀的换向回路或电液动换向阀的换向回路中, 控制油液除了用辅助泵供给外, 在一般的系统中也可以把控制油路直接接入主油路。但是, 当主阀采用M 型或H 型中位机能时, 必须在回路中设置背压阀, 保证控制油液有一定的压力, 以控制换向阀阀芯的移动。 在机床夹具、油压机和起重机等不需要自动换向的场合, 常常采用手动换向阀来进行换向。

为了使工作部件能在任意位置上停留, 以及在停止工作时, 防止在受力的情况下发生移动, 可以采用锁紧回路。

采用O 型或M 型机能的三位换向阀, 当阀芯处于中位时, 液压缸的进、出口都被封闭, 可以将活塞锁紧, 这种锁紧回路由于受到滑阀泄漏的影响, 锁紧效果较差。

图2是采用液控单向阀的锁紧回路。在液压缸的进、回油路中都串接液控单向阀(又称液压锁), 活塞可以在行程的任何位置锁紧。其锁紧精度只受液压缸内少量的内泄漏影响，因此，锁紧精度较高。采用液控单向阀的锁紧回路, 换向阀的中位机能应使液控单向阀的控制油液卸压(换向阀采用H 型或Y 型), 此时, 液控单向阀便立即关闭, 活塞停止运动。假如采用O 型机能, 在换向阀中位时, 由于液控单向阀的控制腔压力油被闭死而不能使其立即关闭3。

辅助装置油箱，蓄能器，滤油器，热交换器，管件等，对系统的动态性能，稳定性能，工作寿命，噪声等都有直接影响。