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1、液压系统组成及优缺点,液压传动,液压传动 一.基本知识 (一)概论 以液体作为工作介质，以静压力和流量作为特性参量，实现能量的转换，传递分配和控制的技术叫“液压技术”，又称“液压传动”。 液压传动是只利用密闭工作容积内液体压力能的传动。油压千斤顶就是一个简单的液压传动的实例。,油压千斤顶的柱塞泵1、油缸2、储油腔3以及它们之间的连接通道构成一个密闭的容器，里面充满着液压油。在溢流阀6关闭的情况下，当提起手柄时，柱塞泵1的柱塞上移使其工作容积增大形成真空，油箱3里的油便在大气压作用下通过进油阀4进入柱塞泵，压下手柄时，柱塞泵的柱塞下移，挤压其下腔的油液，这部分压力油便顶开油缸进油阀5进入油缸2，
2、推动大柱塞从而顶起重物。,再提起手柄时，油缸的压力油将力图倒流入柱塞泵，此时油缸进油阀5自动关闭，使油不致倒流，这就保证了重物不致自动落下；压下手柄时，进油阀4自动关闭，使液压油不致倒流入油箱，而只能进入油缸以将重物顶起。这样，当手柄被反复提起和压下时，柱塞泵不断交替进行吸油和排油过程,压力油不断进入油缸，将重物一点点地顶起。,当需放下重物时，打开溢流阀6，油缸的柱塞便在重物作用下下移，将油缸中的油液挤回储油腔3。可见，油压千斤顶工作需要有两个条件：一是处于密闭容积内的液体由于柱塞泵与油缸工作容积的变化而能够流动；二是这些液体具有压力。能流动并具有一定压力的液体能做功，我们说它有压力能。油压千
3、斤顶就是利用油液的压力能将手柄上的力和手柄的移动转变为顶起重物的力和重物在此力作用下的升起。柱塞泵1的作用是将手动的机械能转换为油液的压力能；油缸2则将油液的压力能转换为顶起重物的机械能。,液压系统按照液压回路的基本构成分为开式系统和闭式系统： 开式系统：泵从油箱吸油，系统回油返回油箱。 闭式系统：马达排出的油液返回马达的进油口。,(二)液压系统的组成 从油压千斤顶的工作原理可知，液压系统由五部分组成： 1.能源部分(动力元件)-即液压泵，其职能是将机械能转换为液体的压力能，向系统供给压力油，它是液压系统的动力元件。油压千斤顶的柱塞泵1即起泵的作用。,2.执行元件-其职能是将液体的压力能转换为
4、机械能。执行元件包括液压缸和液压马达，液压缸带动负荷做往复直线运动；液压马达带动负荷做旋转运动，也就是在压力油的作用下驱动工作机构对外做工。油压千斤顶的油缸2 就是油压千斤顶的执行元件。,3.控制调节装置(控制元件)-即各种阀。在液压系统中各种阀用以控制和调节各部分液体的压力。流量和方向，以满足液压系统的工作要求，完成一定的工作循环。油压千斤顶的进油阀4、5和溢流阀6就是控制液流方向的。溢流阀6还可控制液流流量，从而控制重物下降的快慢。 4.辅助装置-包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封件、冷却器、 蓄能器等。它们的作用是储油、滤清油液、输送油液以及冷却。 5.工作介质-液压系统的工作介质是液
5、压油。,压力和流量是液压系统最重要的两个参数。 压力就是液体在单位面积上所承受的垂直作用力，也称为压力强度（压强）。在实际系统中，系统的压力决定于泵的工作能力和执行机构负载的大小。系统的压力使液压执行机构产生一定的力或力矩。 压力单位是兆帕(MPa) 压力旧单位Kgf/cm2(公斤力/平方厘米)已停止使用 1公斤力/平方厘米约等于0.1兆帕,流量是指油液在单位时间内进出液压缸(液压马达)或通过管道某一截面的液体的体积。系统的流量大小决定于泵的排油能力。 流量的单位是L/min(升/分)。 油泵的排油量的单位是ml/r(毫升/转)。 油泵每分钟的流量为ml/r乘以n/min。(每转的排量乘以每分
6、钟的转数) 1升等于1000毫升。 以油压千斤顶为例:压力越大，顶起的重物就越重。流量越大， 顶起重物的速度就越快。,1、动力元件：50吨以下汽车起重机的液压系统采用的液压泵为外啮合齿轮式液压泵(齿轮泵)；并将多个齿轮泵组合在一起进行工作；我们称之为多联齿轮泵。齿轮泵为定量泵。齿轮泵具有结构简单、体积小、重量轻、工作可靠、低成本以及对液压油的污染不太敏感、便于维修等优点。,65吨汽车起重机主泵采用的是柱塞式变量油泵，它以调整斜盘的角度来改变油泵的排量。它与其它齿轮油泵组成多联油泵。,100K起重机的油泵除采用变量油泵和齿轮油泵组合，它又增加了用于回转的闭式系统柱塞式变量油泵，它以改变斜盘的倾斜
7、方向而改变油泵的出油方向，调整斜盘的倾斜角度调整油泵的排量。,齿轮泵的工作原理： 齿轮泵的工作原理如下，8为壳体，5、6是端盖，1和2 是被封在壳体中的一对齿轮，采用渐开线作为齿轮的齿形，3为从动轴，原动机(发动机-取力器)通过主动齿轮轴4带动齿轮泵旋转。,设主动齿轮2依图示箭头，沿逆时针方向旋转，则与其啮合的从动齿轮1沿顺时针方向旋转。由于齿轮被封闭在壳体中，又因齿面接触，使泵形成互不相通的两腔a和b。在旋转过程中，a腔的容积周期性地不断由大变小，b腔的容积周期性地不断由小变大。在整个泵，包括a、b二腔都充满油的条件下，a腔形成排油腔，b腔形成吸油腔。当主动轮连续地旋转时，b腔不断吸油，a腔
8、不断排油，齿轮泵产生连续流量。如果主动齿轮反向旋转，则a腔为吸油腔，b腔为排油腔。 油泵的工作原理可以概括成三条：必须形成若干个密闭工作油腔；必须把这些油腔分隔成高、低压两腔；工作腔的密封容积必须连续变化。这是所有容积式泵（或马达）的共同的工作原理。 常见的故障及原因： 压力降低，是因为液压泵内泄量大所造成。,执行元件(液压马达和液压缸) 能够将液压能转换成机械能的液压元件叫液压执行元件。其中包括能输出转速和转矩的液压马达(简称马达),以及能输出力和直线速度的液压油缸(简称缸)。 液压马达 液压马达是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换为机械能输入的是液体的流量和压力，输出量是转速和转
9、矩。它输出的角位移是无限的。 液压马达按排量可分为定量马达和变量马达。,柱塞式液压马达 柱塞式液压马达又分为轴向柱塞马达和径向柱塞马达，汽车起重机采用的液压马达多为轴向柱塞马达。 轴向柱塞马达分为两大类，一类叫斜盘式轴向柱塞马达，另一类叫斜轴式轴向柱塞马达。,斜盘式柱塞马达的工作原理。当液压泵来的高压油进入马达的高压腔，进入缸体，压向柱塞，此时滑靴便受到压力的作用力压向斜盘，产生反作用力。反作用力分解成两个分力，一个分力沿柱塞轴线向右， 与柱塞所受液压力平衡，另一分力与柱塞轴线垂直向上，则这个力产生力矩， 驱动液压马达旋转做功，这就是液压马达的工作原理。,液压马达是用来拖动外负载作功的，只有当
10、外负载扭矩存在时，液压泵进入液压马达的压力才能建立起相应的压力值，液压马达才能产生相当的扭矩去克服它。所以液压马达的扭矩是随外负载扭矩而变化的。,斜轴式液压马达的工作原理与斜盘式液压马达的工作原理基本相同。只是取消了斜盘，而采用缸体与输出轴之间倾斜一定的角度进行工作的。改变缸体与输出轴之间的倾斜角度，可以改变液压马达的吸油量，从而改变了液压马达的转速和扭矩。液压马达的扭矩取决于液压马达的工作容积、输入压力及流量。输入压力一定时，工作容积越大，液压马达的扭矩就越大。输入流量一定时，工作容积越小，液压马达的转速就越高。这就是变量液压马达的基本工作原理。,常见故障及原因： 、液压马达无力：此时打开马
11、达的泄漏油管，检查马达泄漏量；无故障的马达泄漏量很小，如果泄漏量大，就会发生无力故障。 、系统压力正常，马达无泄漏，重物无法吊动： 原因：马达变量机构失灵，或变量调整螺栓调整错误。,液压缸 液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换为机械能。它输入量是液体 的流量和压力，输出量是直线速度和力，液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出的直线位移是有限的。,液压缸由缸筒、活塞、活塞杆、端盖(导向套)、活塞杆密封件等主要部件组成。这种带有活塞的液压缸称为活塞式液压缸。,若缸筒固定，左腔（大腔，又称无杆腔）连续地输入液力油，当油的压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞连续向右运动，活塞杆对外界做
12、功。反之，往右腔（小腔，又称有杆腔）输入压力油时，活塞向左运动，活塞杆也对外界做功。这样完成了一个往复运动。这种液压缸叫做缸筒固定缸。汽车起重机上的支腿油缸(水平、垂直油缸)、变幅油缸、底盘部分的转向助力油缸均属于这种缸。,若活塞杆固定，左腔连续地输入压力油时，则缸筒向左运动。当往右腔连续地输入压力油时，则缸筒右移。这种油缸叫做活塞杆固定缸。汽车起重机上的吊臂伸缩油缸便是这种缸。,伸缩油缸,伸缩油缸（局部）,输入缸的油必须具有压力和流量。压力用来克服负载，流量用来形成一定的一定速度。输入缸的压力和流量就是输入缸的液压能；活塞作用于负载的力和一定速度，就是油缸输出的机械能。 液压缸有多种类型。按
13、作用形式(供油方向)分，可分为单作用缸和双作用缸。 单作用油缸是指压力油只能向油缸中活塞的一侧供油来实现单向动作，而复位是靠外力(弹簧力等)来推动的液压油缸。 卷扬机构、回转机构的制动器缸属于这种。,双作用油缸是压力油能交替地向油缸中活塞两侧供油， 即活塞的往复直线运动是靠油液的压力来推动的。它的特点是往复行程两方向的速度都可以由输入油液流量的多少来控制。支腿油缸、变幅油缸和伸缩油缸属于这种油缸。 按机构形式分，可分为活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸。 按活塞杆的形式分，可分为单活塞杆缸和双活塞杆缸。 汽车起重机上的液压缸均为双作用单活塞杆活塞缸。,液压缸的结构 液压缸的缸筒采用无缝钢管加工制成，缸
14、筒内表面经过研磨或珩磨等加工工艺，使其有较高的光洁度。缸筒的外部焊有缸底、接头等部件。 活塞采用耐磨铸铁材料制成。活塞与活塞杆之间的连接多采用螺纹连接或卡键连接。(图)螺纹连接是用螺母将活塞锁紧。 卡键连接的卡键1由两个半环组成，套环2可防止卡环松开，弹簧挡圈3可挡住套环。 活塞和活塞杆之间的密封采用形密封圈。活塞和缸筒之间的密封采用形密封圈、 x形孔用密封圈或组合密封圈等。,活塞杆有的做成实心杆(垂直、水平缸活塞杆),有的用无缝钢管做成空心杆(变幅缸活塞杆),伸缩缸活塞杆不但是空心的， 而且利用空心的活塞杆并在内部再连接一根油管制成两个油路通道。活塞杆外表面采用镀铬，然后抛光的加工工艺。 使
15、其有加工的光洁度和耐磨的硬度。 活塞杆的头部有用于连接的耳环或球头(垂直缸)。,端盖(导向套)与缸筒的连接采用螺纹或内卡环连接(图)(液压传动P-95图4. 3-3)。卡环3由三个小半园组成，弹簧卡环1通过套筒2使卡环3定位。 与缸筒之间的密封多采用形密封圈，与活塞杆之间的密封采用形密封圈、 x形轴用密封圈或组合密封圈等。端盖(导向套)的内壁装有耐磨的尼龙支承环，以增加耐磨性。,油缸常见故障： 1、活塞密封件损坏，导致油缸两腔相通，形成油缸内泄。 系统压力下降或无法建立压力，油缸动作降低或无法动作。 油缸在重力作用下，自动回缩。,在液压系统中，任何执行机构都要求有一定的力或力矩、运动速度可以调
16、节，并能易于改变运动方向。操纵控制装置就是用来控制液压油的压力、流量及方向，以实现执行机构的这些要求，并使它实现各种不同的工作循环。这种操纵控制装置通称为控制阀。也就是说：能够控制液流的压力、流量和方向的液压元件叫做液压控制阀。,控制元件(液压控制阀) 汽车起重机各工作机构工作时，需要经常起动、制动和换向。有的机构运动速度也要在一定的范围内进行调节，同时各工作机构所承受的外负载也是经常变化的。为了适应这些工作特点，一个完整的液压系统，除了液压泵、液压马达和液压缸之外，还要有一套对机构控制和调节的液压元件-控制阀。液压系统中只有设置了各种控制阀，才能保证汽车起重机各工作机构具有完善的性能和准确的动作。,在液压系统中，任何执行机构都要求有一定的力或力矩、运动速度可以调节，并能易于改变运动方向。操纵控制装置就是用来控制液压油的压力、流量及方向，以实现执行机构的这些要求，并使它实现各种不同的工作循环。这种操纵控制装置通称为控制阀。也就是说：能够控制液流的压力、流量和方向的液压元件叫做液压控制阀。,所有的控制阀的共同特点是： 工作原理基本上都是相同
