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  • 液壓系統的組成及形式

    發(fā)布時(shí)間:2015-04-14

    一個(gè)完整的液壓系統由五個(gè)部分組成,動(dòng)力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和工作介質(zhì)。

    動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)機的機械能轉換成液體的壓力能。動(dòng)力元件指液壓系統中的液壓泵,它向整個(gè)液壓系統提供動(dòng)力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵。

    執行元件的作用是將液體的壓力能轉換為機械能,驅動(dòng)負載作直線(xiàn)往復運動(dòng)或回轉運動(dòng)。執行元件有液壓缸和液壓馬達。

    控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向。

    根據控制功能的不同,液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等;流量控制閥包括節流閥、調整閥、分流集流閥等;方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同,液壓閥可分為開(kāi)關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。


    輔助元件包括蓄能器、過(guò)濾器、冷卻器、加熱器、油管、管接頭、油箱、壓力計、流量計、密封裝置等,它們起連接、儲油、過(guò)濾和測量油液壓力等輔助作用,可參考《液壓傳動(dòng)》《液壓系統設計叢書(shū)》。

    工作介質(zhì)是指各類(lèi)液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液,有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類(lèi)。液壓系統就是通過(guò)其實(shí)現運動(dòng)和動(dòng)力傳遞的。

    液壓元件可分為動(dòng)力元件和控制元件以及執行元件三大類(lèi)。盡管都是液壓元件,它們的自身功能和安裝使用的技術(shù)要求也不盡相同,現分別介紹如下:

    動(dòng)力元件:指的是各種液壓泵,齒輪泵、葉片泵、柱塞泵、螺桿泵。

    1、齒輪油泵和串聯(lián)泵(包括外嚙合與內嚙合)兩種結構型式。

    2、葉片油泵(包括單級泵、變量泵、雙級泵、雙聯(lián)泵)。

    3、柱塞油泵,又分為軸向柱塞油泵和徑向柱塞油泵,軸向柱塞泵有定量泵、變量泵、(變量泵又分為手動(dòng)變量與壓力補償變量、伺服變量等多種)從結構上又分為端面配油和閥式配油兩種配油方式,而徑向柱塞泵的配油型式,基本上為閥式配油。);

    執行元件:液壓缸和液壓馬達,液壓缸有活塞液壓缸、柱塞液壓缸、擺動(dòng)液壓缸、組合液壓缸;液壓馬達有齒輪式液壓馬達、葉片液壓馬達、柱塞液壓馬達;

    控制元件:方向控制閥、單向閥、換向閥;

    壓力控制閥:溢流閥、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等;

    流量控制閥:節流閥、調速閥、分流閥;

    輔助元件:除上述三部分以外的其它元件,包括壓力表、濾油器、蓄能裝置、冷卻器、管件{主要包括: 各種管接頭(擴口式、焊接式、卡套式,sae法蘭)、高壓球閥、快換接頭、軟管總成、測壓接頭、管夾等}及油箱等,它們同樣十分重要。

    優(yōu)點(diǎn)

    機械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)相比,液壓傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn):

    1、液壓傳動(dòng)的各種元件,可以根據需要方便、靈活地來(lái)布置。

    2、重量輕、體積小、運動(dòng)慣性小、反應速度快。

    3、操縱控制方便,可實(shí)現大范圍的無(wú)級調速(調速范圍達20001)。

    4、可自動(dòng)實(shí)現過(guò)載保護。

    5、一般采用礦物油作為工作介質(zhì),相對運動(dòng)面可自行潤滑,使用壽命長(cháng)。

    6、很容易實(shí)現直線(xiàn)運動(dòng)。

    7、很容易實(shí)現機器的自動(dòng)化,當采用電液聯(lián)合控制后,不僅可實(shí)現更高程度的自動(dòng)控制過(guò)程,而且可以實(shí)現遙控。

    缺點(diǎn)

    1、由于流體流動(dòng)的阻力和泄露較大,所以效率較低。如果處理不當,泄露不僅污染場(chǎng)地,而且還可能引起火災和爆炸事故。

    2、由于工作性能易受到溫度變化的影響,因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。

    3、液壓元件的制造精度要求較高,因而價(jià)格較貴。

    4、由于液體介質(zhì)的泄露及可壓縮性影響,不能得到嚴格的傳動(dòng)比。

    5、液壓傳動(dòng)出故障時(shí)不易找出原因;使用和維修要求有較高的技術(shù)水平。

    系統形式

    液壓元件逐步實(shí)現了標準化、系列化,其規格、品種、質(zhì)量、性能都有了很大提高,尤其是采用電子技術(shù)、伺服技術(shù)等新技術(shù)新工藝后,液壓系統的質(zhì)量得到了顯著(zhù)的提高,其在國民經(jīng)濟及軍事工業(yè)中發(fā)揮了重大作用。從不同的角度出發(fā),可以把液壓系統分成不同的形式。

    1)按油液的循環(huán)方式,液壓系統可分為開(kāi)式系統和閉式系統。開(kāi)式系統是指液壓泵從油箱吸油,油經(jīng)各種控制閥后,驅動(dòng)液壓執行元件,回油再經(jīng)過(guò)換向閥回油箱。這種系統結構較為簡(jiǎn)單,可以發(fā)揮油箱的散熱、沉淀雜質(zhì)作用,但因油液常與空氣接觸,使空氣易于滲入系統,導致機構運動(dòng)不平穩等后果。開(kāi)式系統油箱大,油泵自吸性能好。閉式系統中,液壓泵的進(jìn)油管直接與執行元件的回油管相連,工作液體在系統的管路中進(jìn)行封閉循環(huán)。其結構緊湊,與空氣接觸機會(huì )少,空氣不易滲入系統,故傳動(dòng)較平穩。工作機構的變速和換向靠調節泵或馬達的變量機構實(shí)現,避免了開(kāi)式系統換向過(guò)程中所出現的液壓沖擊和能量損失。但閉式系統較開(kāi)式系統復雜,因無(wú)油箱,油液的散熱和過(guò)濾條件較差。為補償系統中的泄漏,通常需要一個(gè)小流量的補油泵和油箱。由于單桿雙作用油缸大小腔流量不等,在工作過(guò)程中會(huì )使功率利用下降,所以閉式系統中的執行元件一般為液壓馬達。

    2)按系統中液壓泵的數目,可分為單泵系統,雙泵系統和多泵系統。

    3)按所用液壓泵形式的不同,可分為定量泵系統和變量泵系統。變量泵的優(yōu)點(diǎn)是在調節范圍之內,可以充分利用發(fā)動(dòng)機的功率,但其結構和制造工藝復雜,成本高,可分為手動(dòng)變量、盡可能控變量、伺服變量、壓力補償變量、恒壓變量、液壓變量等多種方式。

    4)按向執行元件供油方式的不同,可分為串聯(lián)系統和并聯(lián)系統。串聯(lián)系統中,上一個(gè)執行元件的回油即為下一個(gè)執行元件的進(jìn)油,每通過(guò)一個(gè)執行元件壓力就要降低一次。在串聯(lián)系統中,當主泵向多路閥控制的各執行元件供油時(shí),只要液壓泵的出口壓力足夠,便可以實(shí)現各執行元件的運動(dòng)的復合。但由于執行元件的壓力是疊加的,所以克服外載能力將隨執行元件數量的增加而降低。并聯(lián)系統中,當一臺液壓泵向一組執行元件供油時(shí),進(jìn)入各執行元件的流量只是液壓泵輸出流量的一部分。流量的分配隨各件上外載荷的不同而變化,首先進(jìn)入外載荷較小的執行元件,只有當各執行元件上外載荷相等時(shí),才能實(shí)現同時(shí)動(dòng)作。全液壓傳動(dòng)機械性能的優(yōu)劣,主要取決于液壓系統性能的好壞,包括所用元件質(zhì)量?jì)?yōu)劣,基本回路是否恰當等。系統性能的好壞,除滿(mǎn)足使用功能要求外,應從液壓系統的效率、功率利用、調速范圍和微調特性、振動(dòng)和噪聲以及系統的安裝和調試是否方便可靠等方面進(jìn)行?,F代工程機械幾乎都采用了液壓系統,并且與電子系統、計算機控制技術(shù)結合,成為現代工程機械的重要組成部分。


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