【液压基础】液压系统的组成、功能及有优缺点介绍

一、工程机械液压系统各组成部分及功能

1原动机（电动机、发动机）： 向液压系统提供机械能

2液压泵（齿轮泵、叶片泵、柱塞泵）：把原动机所提供的机械能转变成油液的压力能，输出高压油液

3执行器（液压缸、液压马达、摆动马达）：把油液的压力能转变成机械能去驱动负载作功，实现往复直线运动、连续转动或摆动

4控制阀（压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀）：控制从液压泵到执行器的油液的压力、流量和流动方向，从而控制执行器的力、速度和方向

5油箱：盛放液压油，向液压泵供应液压油，回收来自执行器的完成了能量传递任务之后的低压油液

6管路：输送油液

7过滤器：滤除油液中的杂质，保持系统正常工作所需的油液清洁度

8密封：在固定连接或运动连接处防止油液泄漏，以保证工作压力的建立

9蓄能器：储存高压油液，并在需要时释放之

10热交换器（散热器）：控制油液温度

11液压油：是传递能量的工作介质，也起润滑和冷却作用一个系统中不一定包含以上所有的组成部分,但是液压泵、执行器、控制阀、液压油是必须有的。

二、液压系统的分类

1、开式系统和闭式系统：

按照液压回路的基本构成可以把液压系统划分为开式系统和闭式系统。

开式系统：

泵所输出的压力油在完成做功任务后从执行驶器返回油箱。应用普遍，但油箱要足够的大。有油缸的系统肯定是开式系统

闭式系统：

泵输出的压力油从执行器再返回泵，从而形成闭式回路。多用于车辆的行走驱动，用升压泵补油，并且用冲洗阀局部换油。

与开式回路相比，闭式回路效率高（特别是制动时有功率回收的效果），发热量少，执行器的前进、后退平稳；但是泵必须是双流向变量泵。

2、传动系统和控制系统：

按照液压系统的主要功用可分为传动系统和控制系统。传动系统以传递动力为主；比如挖机的大臂油缸动作系统，而控制系统以传递信息为主，比如挖掘机先导控制系统

3、阀控制系统和泵控制系统：

按实现速度控制的方式可分为阀控制系统和泵控制系统。阀控制是通过改变节流口的开度来控制流量，从而控制速度。按节流口与执行器的相对位置可分为进口节流、出口节流和旁通节流。比如压路机、装载机的转向系统。

泵控系统是通过改变泵的排量来控制流量，从而控制速度，效率较高。

三、液压系统的技术特点

液压系统作为一种传动技术，有其突出的优点：

1、能产生很大的力，而且控制容易。

可以用泵很容易地得到很高的压力（20~30MPa)的液压油，把此压力油送入液压缸后即可产生很大的力。例如令缸径为30CM、压力为20MPa,由缸产生的力可达1413KN。液压技术之所以广泛地应用于压力机、压铸机、注塑机上，就是因为可以简单地得到这样大的力。

2、能在很宽范围内无级调速。

用控制阀对供给液压马达或液压缸的流量进行无级调整，即可随意控制其旋转或直线运动的速度。

3、很容易防止过载，安全性大。

机械设备如果承受许用界限以上的负载时是很危险的。液压系统中通过使用安全阀（溢流阀）可以很容易的防止过载，即使在工程机械等可能发生预想不到的负载变动的场合，也可以确保安全。

4、尺寸小出力大，安装位置可自由选择。

无论把控制阀、执行器装在什么位置，只要把管子或软管接过去就可以了，所以设计上的自由度很大。这一点在必须减轻重量、提高功率密度、充分利用空间的工业车辆、机床上等发挥了作用。

5、输出力的调整简单准确，可远程控制。

如果用压力控制阀来控制压力，则很容易控制执行器的输出力。如果使用比例电磁阀，还可用电信号来控制压力，从而实现远程控制然而，液压技术也有其自身存在的缺点，我们必须有所了解，在今后的运用中多加防范。

液压系统限制因素：

1、配管技术：

配管技术决定了系统的工作压力和元件布置方式必须遵循一定的规律，而管路元件的损坏则将导致系统功能的损失并带来其他危险

2、污染物、灰尘的侵入;系统污染将导致系统工作不稳定，元件寿命急剧下降等问题。

3、故障诊断难。

4、液压油的温度变化。

油温变化带来的油液黏度的变化将降低系统的效率，同时加剧系统元件的老化

5、漏油

总之，在机械及装置的传动中，要综合的运用液压、气动、电气，使其能更充分的发挥应有的作用。

四、液压系统的元件组成

1、油箱：

每个液压设备都应该有它自己的油箱。油箱要实现盛放油液、散发热量、逸出空气、沉淀杂质、分离水分、安装元件等各种功能。

2、过滤器：

过滤器的功能是从油液中清除固体污染物。液压系统中的所有故障的80%左右是由污染的油液引起的。保持油液清洁是液压系统可靠工作的关键，而过滤器则是保持油液清洁的主要手段。

过滤器的种类：

过滤器可以装在液压系统的不同部位去完成不同的任务，这也决定了过滤器的不同种类：

A、吸油过滤器，保护液压泵

B、高压过滤器，保护泵下游元件不受污染

C、回油过滤器，降低油液污染度

D、离线过滤器，连续过滤保持清洁度

E、泄油过滤器，防止生成污染物进入油箱

F、安全过滤器，保护污染低抗力低的元件

G、通气过滤器，保护污染物随空气侵入

H、注油过滤器，防止注油时侵入污染物

3、液压泵：

液压泵的分类：

A、定量泵：

齿轮泵、螺杆泵、定量叶片泵、定量径向柱塞泵、定量轴向柱塞泵。

B、变量泵：

变量叶片泵、变量径向柱塞泵、变量轴向柱塞泵。

C、齿轮泵：

齿轮泵，是一种依靠密封在一个壳体中的两个或两个以上齿轮，在相互啮合过程中所产生的工作空间容积变化来输送液体的泵。

液压泵最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。液压油从吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。

因为液体是不可压缩的，所以液体和齿就不能在同一时间占据同一空间，这样，液体就被排除了。由于齿的不断啮合，这一现象就连续在发生，因而也就在泵的出口提供了一个连续排除量，泵每转一转，排出的量是一样的。随着驱动轴的不间断地旋转，泵也就不间断地排出流体。

4、液压马达：

液压马达的分类：

1、高速液压马达：

a.定量液压马达（齿轮马达、螺杆马达、定量叶片马达、定量径向柱塞马达、定量轴向柱塞马达）

b.变量液压马达（变量叶片马达、变量径向柱塞马达、变量轴向柱塞马达）

2、低速液压马达：

a.单作用液压马达（径向柱塞式液压马达、轴向柱塞式液压马达）

b.多作用液压马达（径向柱塞式液压马达、叶片马达、摆线马达、轴向柱塞式液压马达）

5、液压缸：

液压缸的作用：液压缸即油缸，是将液压能转换为机械能的执行元件。

液压缸的输入量是流体的流量和压力，输出的是直线运动速度和力。液压缸的活塞能完成直线往复运动，输出的直线位移是有限的。液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。

液压缸的用途广泛，它是传承负载的主要执行器，而且能利用很小的空间得到很大的力，它在各个行业都得到了广泛的运用。

液压缸可分为三种类型：

①、螺纹式

②、卡键式

③、法兰式

6、压力控制阀：

压力控制阀按其用途可分为：溢流阀、安全阀、电磁溢流阀、卸荷溢流阀、顺序阀、卸荷阀、平衡阀、背压阀、减压阀、缓冲阀、手动遥控阀、压力继电器、压力表保护阀等。

溢流阀的工作原理：溢流阀主要有直动式溢流阀和先导式溢流阀，这里着重介绍直动式溢流阀的工作原理，因为它是各种溢流阀的基础。

直动式溢流阀中，作用在动阀心上的作用力直接与弹簧力相平衡，当液压力超过弹簧预调力时，阀心开启，压力油溢出，使入口压力维持稳定，压力降低时，弹簧力使阀关闭。直动溢流阀结构简单，灵敏度高，但静态调压偏差（调定压力与开启压力之差）较大，动态特性与结构形式有关，如锥、球阀反应较快，动作灵敏，但稳定性差，噪声大，常作安全阀及压力阀的先导阀。滑阀式溢流阀动作反应慢，压力超调大，但稳定性好。

溢流阀的功能及应用：溢流阀的主要作用是保持油路系统的压力恒定，防止系统过载，保护泵和油路系统的安全。

对溢流阀的主要性能要求是：调压范围大、调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过流能力大、压力损失小，噪声特性好。

7、流量控制阀：

流量控制阀，是一种在一定压力差下，通过控制节流口流量从而调节执行元件（液压缸或液压马达）运动速度的阀类。

流量控制阀主要包括节流阀、调速阀、溢流节流阀和分流集流阀等，此阀一般水平安装。

节流阀：

节流阀是通过改变节流截面或节流长度以控制流体流量的阀门。将节流阀和单向阀并联则可组合成单向节流阀。节流阀和单向节流阀是简易的流量控制阀，在工程机械的液压系统中，节流阀和溢流阀配合，可组成三种节流调速系统，即进油路节流调速系统、回油路节流调速系统和旁路节流调速系统。节流阀没有流量负反馈功能，不能补偿由负载变化所造成的速度不稳定，一般仅用于负载变化不大或对速度稳定性要求不高的场合。

8、方向控制阀：

方向控制阀主要用来通断油路或改变油流的方向，以实现执行元件的启动、停止，进行压力和速度变换。方向阀按其用途来分类，可分为单向阀和换向阀。

①、单向阀：只允许油液沿着一个方向流动，不能反向流动。

②、换向阀：换向阀是一种可以改变液压系统内液压油流向的控制阀。它通过借助于阀芯与阀体之间想位置的变换，达到改变油液流向的目的。