液压系统的初步了解.docx

液压系统的初步了解.docx

《液压系统的初步了解.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《液压系统的初步了解.docx（14页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

液压系统的初步了解

液压系统是根据液压设备的工作要求，选用适宜的基本液压回路构成的。

液压系统图一般用液压元件职能符号来表示，在系统图上反映了液压设备所要完成的动作要求、调速方式、油压控制、液压元件的型号、电机的规格。

液压传动是以液体作为工作介质，依靠密封系统对液体进行挤压所产生的液压能来传递、转换、控制、调节能量的一种传动方式。

液压传动系统，不论是简单的还是复杂的，都是由动力元件（液压泵）、执行元件（液压缸）、控制元件（各种控制阀）、辅助元件（油箱、滤油器）四大部分组成。

一、液压泵

二、液压缸、液压马达

三、液压控制阀

四、辅助液压元件

液压泵、液压缸、液压马达、液压辅助元件都好理解，其实在液压系统中，只针对于性能的使用面来说，液压控制阀的搭配才是重点。

液压控制阀分三大类：

1、方向控制阀；2、压力控制阀；3、流量控制阀。

方向控制阀分为单向阀（普通单向阀、液控单向阀）、换向阀。

压力控制阀分为溢流阀（直动式溢流阀、P-B型溢流阀、先导式溢流阀、Y型溢流阀）、减压阀、顺序阀、压力继电器。

流量控制阀分为1、节流阀；2、调速阀。

控制阀是根据系统的最高工作压力和通过该阀的最大实际流量来选择的一些定型产品。

溢流阀按液压泵的额定压力和额定流量选择；选择流量阀时，要考虑最小稳定流量应满足执行元件最低稳定速度的要求；阀的型式，按安装和操作方式选择；更换液压阀时，应选择结构尺寸相同、技术参数相同的同类型号的液压阀。

控制阀的连接分为板式、集成块式、管式等几种。

由于板式和集成块式液压元件布置集中、结构紧凑、安装维护方便，寻找故障也较容易、外形整齐美观，因此得到广泛的应用。

为了缩短管路连接和减少元件的数目，常将两个或两个以上的阀组成一体，成为组合阀，如单向减压阀、单向顺序阀、单向节流阀、单向调速阀、单向行程节流阀以及电磁阀与溢流阀组合而成的卸荷阀。

此外，有的液压系统为了进一步缩小体积和减少通道，满足液压设备性能及精度要求，往往把各种单个阀组合成液压操纵箱。

二、基本液压回路

无论多么复杂的液压系统，总是由若干个基本液压回路组成的。

所谓基本液压回路，就是由若干个液压元件组成的，用于完成某个特定功能的简单回路。

按其功能可分为压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、多缸顺序动作回路。

压力控制回路是利用压力控制阀控制液压系统压力的回路，可实现调压、限压、减压、卸荷、平衡等控制。

压力控制回路分为1、调压回路；2、减压回路；3、卸荷回路；4、平衡回路；5、背压回路。

速度控制回路是指控制液压系统中执行元件的运动速度的回路，常用的有调速、增速、速度换接等回路。

调速回路又分为：

1、定量泵节流调速（1、进油路节流调速；2、回油路节流调速；3、旁油路节流调速）；2、变量泵节流调速；3、变量泵调速。

这三种调速回路的应用，首先考虑的是液压缸的运动速度和负载性质。

一般来说，速度低的用节流阀调速回路；速度稳定性要求高的用调速阀的调速回路；负载小、负载变化小的用节流调速回路，反之则用变量泵节流调速或变量泵调速回路。

其次考虑的是功率大小，一般来说，功率在3kW以下的用定量泵节流调速；3至5kW的变量泵节流调速或变量泵调速；5kW以上的则用变量泵调速。

再次，从设备费用上考虑，要求费用低廉时用定量泵节流调速；允许费用高些时则用变量泵节流调速或变量泵调速。

增速回路的作用是使液压缸在空行程时获得尽可能快的运动速度，以提高生产率和功率的利用率。

这方面细分为1、差动连接的增速回路；2、双泵供油增速回路。

速度换接回路的作用是实现液压缸运动速度的切换，常有快速转换成慢速、第一慢速转换成第二慢速（二次进给回路）两大类。

顺序动作回路是指当用一个液压泵驱动几个液压缸，而这些液压缸的运动又需要按照一定的顺序依次动作时，应采用顺序动作回路。

1、顺序阀控制的顺序动作回路；2、压力继电器控制的顺序动作回路；3、电气行程开关控制的顺序动作回路

其他控制回路还有1、方向控制回路（1、换向回路；2、锁紧回路、行程制动控制的方向回路）；2、同步回路。

方向控制回路用于控制液压缸的启动、停止、换向。

换向回路用来改变液压缸的运动方向，可用电动、电液动、机动等各种类型换向阀来实现，尤其是电磁换向阀在自动化程度要求较高的机床液压系统中被普遍采用，在大流量液压系统中，电液动换向阀应用很广泛。

锁紧回路用来使液压缸停在规定位置而不因外力而发生漂移或窜动。

在液压设备上有两个以上液压缸需要同速同位移时，可采用同步回路。

换向阀

换向阀是利用阀芯和阀体间相对位置的不同来变换不同管路间的通断关系，实现接通、切断，或改变液流方向的阀类。

它的用途很广，种类也很多。

对换向阀性能的主要要求是：

①油液流经换向阀时的压力损失要小（一般0.3MPa）；②互不相通的油口间的泄漏要小;③换向可靠、迅速且平稳无冲击。

换向阀按阀的结构形式、操纵方式、工作位置数和控制的通道数的不同，可分为各种不同的类型。

按阀的结构形式有：

滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式。

按阀的操纵方式有：

手动式、机动式、电磁式、液动式、电液动式、气动式。

按阀的工作位置数和控制的通道数有：

二位二通阀、二位三通阀、二位四通阀、三位四通阀、三位五通阀等。

换向机能

换向阀的“通”和“位”

“通”和“位”是换向阀的重要概念。

“几通”即所通油路个数；“几位”即工作位置个数。

不同的“通”和“位”构成了不同类型的换向阀。

通常所说的“二位阀”、“三位阀”是指换向阀的阀芯有两个或三个不同的工作位置。

所谓“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”是指换向阀的阀体上有两个、三个、四个各不相通且可与系统中不同油管相连的油道接口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通。

滑阀机能

滑阀式换向阀处于中间位置或原始位置时，阀中各油口的连通方式称为换向阀的滑阀机能。

滑阀机能直接影响执行元件的工作状态，不同的滑阀机能可满足系统的不同要求。

正确选择滑阀机能是十分重要的。

这里介绍二位二通和三位四通换向阀的滑阀机能。

图形符号的含义如下：

（1）用方框表示阀的工作位置，有几个方框就表示有几“位”；

（2）方框内的箭头表示油路处于接通状态，但箭头方向不一定表示液流的实际方向;

（3）方框内符号“┻”或“┳’”表示该油路不通；

（4）方框外部连接的接口数有几个，就表示几“通”;

（5）一般，阀与系统供油路连接的进油口用字母P表示，阀与系统回油路连通的回油口用T（有时用O）表示；而阀与执行元件连接的油口用A、B等表示。

有时在图形符号上用L表示泄漏油口；

（6）换向阀都有两个或两个以上的工作位置，其中一个为常态位，即阀芯未受到操纵力时所处的位置。

图形符号中的中位是三位阀的常态位。

利用弹簧复位的二位阀则以靠近弹簧的方框内的通路状态为其常态位。

绘制系统图时，油路一般应连接在换向阀的常态位上。

换向回路

简单换向回路

简单换向回路，只需在泵与执行元件之间采用标准的普通换向阀即可。

当需要频繁、连续自动地作往复运动且对换向过程有很多附加要求时，则需采用复杂换向回路。

对于换向要求高的主机（如各类磨床），若用手动换向阀就不能实现自动往复运动。

采用机动换向阀，利用工作台上的行程块推动（联接在换向阀杆上的）拨杆来实现自动换向，但工作台慢速运动时，当换向阀移至中间位置时，工作台会因失去动力而停止运动（称“换向死点”），不能实现自动换向；当工作台高速运动时，又会因换向阀芯移动过快而引起换向冲击。

若采用电磁换向阀由行程挡块推动行程开关发出换向信号，使电磁阀动作推动换向，可避免“死点”，但电磁阀动作一般较快，存在换向冲击，而且电磁阀还有换向频率不高、寿命低、易出故障等缺陷。

为解决上述两个矛盾，采用特殊设计的机液换向阀，以行程挡块推动机动先导阀，由它控制一个可调式液动换向阀来实现工作台的换向，既可避免“换向死点”，又可消除换向冲击。

这种换向回路，按换向要求不同可分为时间控制制动式和行程控制制动式两种。

•

•图5.25时间控制制动式换向回路

•l-节流阀;2-先导阀;3-换向阀;4-溢流阀

如图5.25所示，这种回路中的主油路只受换向阀3控制。

图示位置油缸活塞向右运动。

挡块碰拨叉后，先导阀心移至最左边。

控制油路中的压力油经单向阀通向换向阀3右端，换向阀左端的油经节流阀J1流回油箱，换向阀芯向左移动，移动速度由节流阀J1开口大小来控制。

阀芯上的制动锥面逐渐关小回油通道，活塞速度逐渐减慢，并在换向

阀3的阀芯移动l距离后将回油通道封死，使活塞停止运动。

这段时间的长短由节流阀J1开口大小来控制。

阀3右端仍保持一定油压使阀芯继续左移，油缸换向。

换向阀阀芯上的制动锥半锥角一般为1.5º～3.5º，在换向要求不高的地方还可以取大一些。

制动锥长度可根据试验确定，一般取l=3～l2mm。

当节流阀J1和J2的开口大小调定之后，换向阀阀芯移动距离l所需的时间（即活塞制动所经历的时间）就确定不变（不考虑油液粘度变化的影响）。

因此，这种制动方式被称为时间控制制动式。

这种换向回路的主要优点是：

其制动时间可根据主机部件运动速度的快慢、惯性的大小通过节流阀J1和J2的开口量得到调节，以便控制换向冲击，提高工作效率，此外，换向阀中位机能采用H型，对减小冲击量和提高换向平稳性都有利。

其主要缺点是：

换向过程中的冲出量受运动部件的速度和其它一些因素的影响，换向精度不高。

这种换向回路主要用于工作部件运动速度较高、要求换向平稳、无冲击、但换向精度要求不高的场合，如用于平面磨床和插、拉、刨床液压系统中。

行程控制制动式换向回路

图5.26行程控制制动式换向回路

1-节流阀;2-先导阀;3-换向阀;4-溢流阀

如图5.26所示，这种回路中的主油路除受换向阀3控制外，还受先导阀2控制。

图示位置油缸活塞向右运动。

挡块碰拨叉后，先导阀心向左移动，经过一小段时间移至最左边（由油缸行程决定）。

当先导阀2在换向过程中向左移动时，先导阀阀芯的右制动锥将液压缸右腔的回油通道逐渐关小，使活塞速度逐渐减慢，对活塞进行预制动。

当回油通道被关得很小（轴向开口量尚留约0.2～0.5mm）、活塞速度变得很慢时，换向阀3的控制油路才开始切换，换向阀芯向左移动。

切断主油路通道，使活塞停止运动，并随即使它在相反的方向启动。

反向运动到一定距离时，挡块又拨动拨叉，进行制动与换向。

这里，不论运动部件原来的速度快慢如何，先导阀总是要先移动一段固定的行程l，将工作部件先进行预制动后，再由换向阀来使它换向，所以这种制动方式被称为行程控制制动式。

先导阀制动锥一般取长度l=5~12mm，合理选择制动锥度能使制动平稳。

行程控制制动式换向回路的换向精度较高，冲出量较小，但由于先导阀的制动行程恒定不变，制动时间的长短和换向冲击的大小就将受运动部件速度快慢的影响。

所以这种换向回路宜用在主机工作部件运动速度不大，但换向精度要求较高的场合，如磨床液压系统中。

锁紧回路锁紧回路可使液压缸活塞在任一位置停止，并可防止其停止后窜动。

使执行元件锁紧的最简单的方法是利用三位换向阀的M型或O型中位机能封闭液压缸两腔，使执行元件在其行程的任意位置上锁紧。

但由于滑阀式换向阀不可避免地存在泄漏，这种锁紧方法不够可靠，只适用于锁紧时间短且要求不高的回路中。

最常用的方法是采用液控单向阀，其锁紧回路如图5.27所示。

由于液控单向阀有良好的密封性能，即使在外力作用下，也能使执行元件长期锁紧。

为了保证在三位换向阀中位时锁紧，换向阀应采用H型或Y型机能。

这种回路常用于汽车起重机的支腿油路中，也用于矿山采掘机械的液压支架的锁紧回路中。

图5．27锁紧回路

液压阀的连接方式

液压阀的连接方式有五种。

（1）螺纹连接

阀体油口上带螺纹的阀称为管式阀。

将管式阀的油口用螺纹管接头与管道连接，并由此固定在管路上。

这种连接方式适用于小流量的简单液压系统。

其优点是：

连接方式简单，布局方便，系统中各阀间油路一目了然。

其缺点是：

元件分散布置，所占空间较大，管路交错，接头繁多，不便于装卸维修。

（2）法兰连接

它是通过阀体上的螺钉孔（每油口多为4个螺钉孔）与管件端部的法兰，用螺钉连接在一起。

这种阀称为法兰连接式阀。

适用于通径32mm以上的大流量液压系统。

其优缺点与螺纹连接相同。

（3）板式连接

板式连接阀

阀的各油口均布置在同一安装平面上，并留有连接螺钉孔，这种阀称为板式阀，如电磁换向阀多为板式阀。

将板式阀用螺钉固定在与阀有对应油口的平板式或阀块式连接体上。

这种连接方式的优点是：

更换元件方便，不影响管路，并且有可能将阀集中布置。

与板式阀相连的连接体有连接板和集成块两种形式。

连接板。

将板式阀固定在连接板上面，阀间油路在板后用管接头与管子连接。

这种连接板简单，检查油路较方便，但板上油管多，装配极为麻烦，占空间也大。

集成块。

集成块是一个正六面连接体。

将板式阀用螺钉固定在集成块的三个侧面上，通常三个侧面各装一个阀，有时在阀与集成块间还可以用垫板安装一个简单的阀，如单向阀、节流阀等。

剩余的一个侧面则安装油管，连接执行元件。

集成块的上、下面是块与块的接合面，在各集成块的结合面上同一坐标位置的垂直方向钻有公共通油孔：

压力油孔P、回油孔T、泄漏油孔L以及安装螺栓孔，有时还有测压油路孔。

块与块之间及块与阀之间接合面上的各油口用O形密封圈密封。

在集成块内打孔，沟通各阀组成回路。

每个集成块与装在其周围的阀类元件构成一个集成块组，每个集成块组就是一个典型回路。

根据各种液压系统的不同要求，选择若干不同的集成块组叠加在一起（见图5.28），即可构成整个集成块式液压装置。

这种集成方式的优点是：

结构紧凑，占地面积小，便于装卸和维修，可把液压系统的设计简化为集成块组的选择，因而得到广泛应用。

但它也有设计工作量大，加工复杂，不能随意修改系统等特点。

•图5.28集成块式液压装置

•1-底板;2-集成块;3-阀;4-盖板

（4）叠加式连接

•图5.29叠加阀式液压装置

•1-底板;2-压力表开关;3-换向阀

将各种液压阀的上下面都做成像板式阀底面那样的连接面，相同规格的各种液压阀的连接面中，油口位置、螺钉孔位置、连接尺寸都相同（按相同规格的换向阀的连接尺寸确定），这种阀称为叠加阀。

按系统的要求，将相同规格的各种功能的叠加阀按一定次序叠加起来，即可组成叠加阀式液压装置，如图5.29所示。

叠加阀式液压装置的最下面一般为底板，底板上开有进油口P、回油口T及通往执行元件的油口A、B和压力表油口。

一个叠加阀组一般控制一个执行元件。

若系统中有几个执行元件需要集中控制，可将几个垂直叠加阀组并排安放在多联底板上。

用叠加阀组成的液压系统，元件间的连接不使用管子，也不使用其它形式的连接体，因而结构紧凑，体积小，系统的泄漏损失及压力损失较小，尤其是液压系统更改较方便、灵活。

叠加阀为标准化元件，设计中仅需绘出叠加阀式液压系统原理图，即可进行组装，因而设计工作量小，应用广泛。

（5）插装式连接

将阀制成（取消了阀体的）圆筒形专用元件——插装阀。

将插装阀直接插入布有孔道的阀块（集成块）的插座孔中，而构成液压系统，其结构十分紧凑。

各种压力阀、流量阀、方向阀、比例阀等均可制成插装阀形式。

小结

单向阀和换向阀是液压系统中控制液流方向的元件。

单向阀分成两类：

即普通单向阀（简称单向阀）和液控单向阀。

普通单向阀只允许液流向一个方向通过；

液控单向阀具有普通单向阀的功能，并且只要在控制口通入一定压力的控制油液，油流反向也能通过。

单向阀和液控单向阀用于回路需要单向导通的场合，也用于各种锁紧回路。

换向阀既可用来使执行元件换向，也可用来切换油路。

换向阀的各种结构形式中，滑阀式用得较多。

而各种操纵形式的换向阀中，则以电磁和电液换向阀用得较多，因为它易于实现自动化。

换向阀的图形符号明确地表示了阀的作用原理、工作位置数、通路数、通断状态以及操纵方式等，应予以足够的重视，并能熟练掌握。

习题

5.3说明O型、M型、P型和H型三位四通换向阀在中间位置时的特点。

5.5O型机能的三位四通电液换向阀中的先导电磁阀一般选用何种中位机能?

由双液控单向阀组成的锁紧回路中换向阀又选用什么机能?

为什么?

5.6在图5.22（a）所示液动换向阀和图5.23（a）所示电液换向阀中，主阀和先导阀各是几台肩式?

T、A、P、B、T所对应的阀体环形沟槽，何处为构成阀口节流边的工作槽?