液压系统知识

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液压系统知识
hydraulic pressure

　　yèyā 什么是液压　　一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。 控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。 液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。

　　液压元件分类
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　　动力元件- 齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵......


5 n. D# x- T" M7 \2 T: u6 y　　执行元件-液压缸：活塞液压缸、柱塞液压缸、摆动液压缸、组合液压缸

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* ~/ E% Z8 Z" ^( C　　液压马达：齿轮式液压马达、叶片液压马达、柱塞液压马达

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　　控制元件-方向控制阀：单向阀、换向阀
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　　压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等


: Z1 Q: I0 I6 Z) b. l( A: V　　流量控制阀：节流阀、调速阀、分流阀


　　辅助元件-蓄能器、过滤器、冷却器、加热器、油管、管接头、油箱、压力计、流量计、密封装置等


　　液压系统主要由：


) @3 L" C' w5 M* K: U- t) e7 J　　动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。

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　　1、动力元件（油泵） 它的作用是把液体利用原动机的机械能转换成液压力能；是液压传动中的动力部分。

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, n" \: K9 }9 S1 `* @) ~3 B　　2、执行元件（油缸、液压马达） 它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。

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　　3、控制元件 包括压力阀、流量阀和方向阀等。它们的作用是根据需要无级调节液动机的速度，并对液压系统中工作液体的压力、流量和流向进行调节控制。


, ^# U- Y/ h4 z. h: w! L　　4、辅助元件 除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件{主要包括: 各种管接头(扩口式、焊接式、卡套式,sae法兰）、高压球阀、快换接头、软管总成、测压接头、管夹等}及油箱等，它们同样十分重要。

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9 ^% R( \2 G1 [5 ]　　5、工作介质 工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。 液压的原理　　它是由两个大小不同的液缸组成的，在液缸里充满水或油。充水的叫“水压机”；充油的称“油压机”。两个液缸里各有一个可以滑动的活塞，如果在小活塞上加一定值的压力，根据帕斯卡定律，小活塞将这一压力通过液体的压强传递给大活塞，将大活塞顶上去。设小活塞的横截面积是S1，加在小活塞上的向下的压力是F1。于是，小活塞对液体的压强为P=F1/SI,

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% \1 C( Q9 R; Z. R4 m　　能够大小不变地被液体向各个方向传递”。大活塞所受到的压强必然也等于P。若大活塞的横截面积是S2，压强P在大活塞上所产生的向上的压力F2=PxS2


0 M5 s1 i7 `5 N! t* g% M4 \, Q　　截面积是小活塞横截面积的倍数。从上式知，在小活塞上加一较小的力，则在大活塞上会得到很大的力，为此用液压机来压制胶合板、榨油、提取重物、锻压钢材等。 液压传动的发展史　　液压传动和气压传动称为流体传动，是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，1795年英国约瑟夫•布拉曼(Joseph Braman,1749-1814)，在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油,又进一步得到改善。

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　　第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用,特别是1920年以后,发展更为迅速。液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。1925 年维克斯(F.Vikers)发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动 的逐步建立奠定了基础。20 世纪初康斯坦丁•尼斯克(G•Constantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的贡献，使这两方面领域得到了发展。
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　　第二次世界大战(1941-1945)期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出,日本液压传动的发展较欧美等国家晚了近 20 多年。在 1955 年前后 , 日本迅速发展液压传动,1956 年成立了“液压工业会”。近20~30 年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。


　　液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工。业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。 液压的优缺点　　 优点
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; l, K. ]* O5 a; D　　与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：

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　　1、液压传动的各种元件，可以根据需要方便、灵活地来布置。
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; L' h+ ]5 k# w5 k# s6 W- l# F% G　　2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。


  I1 F# v) R* ]; c　　3、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速（调速范围达2000：1）。

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　　4、可自动实现过载保护。

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" k, h# `) y$ E: ?# }　　5、一般采用矿物油作为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；
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4 x0 a9 o  X1 s　　6、很容易实现直线运动/
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' R  Y/ y3 n. Q　　7、很容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。

　　 缺点
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　　当然，液压传动也存在着一些缺点：


　　1、由于流体流动的阻力和泄露较大，所以效率较低。如果处理不当，泄露不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。


" I1 R$ \6 B# N( n! z& a　　2、由于工作性能易受到温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。

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: L4 F0 i3 [# L　　3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。


　　4、由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的传动比。


　　5、液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。 液压系统的组成及其作用　　一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、无件和液压油。
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　　动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵，它们的性能比较如1-1所示


/ C5 E1 e8 c- \' Q  M9 q$ P( C( K* W　　执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。

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　　控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。
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. q1 f) b- l/ f　　辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。

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　　液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。 液压系统的三大顽疾　　1、发热 由于传力介质（液压油）在流动过程中存在各部位流速的不同，导致液体内部存在一定的内摩擦，同时液体和管路内壁之间也存在摩擦，这些都是导致液压油温度升高的原因。温度升高将导致内外泄漏增大，降低其机械效率。同时由于较高的温度，液压油会发生膨胀，导致压缩性增大，使控制动作无法很好的传递。解决办法：发热是液压系统的固有特征，无法根除只能尽量减轻。使用质量好的液压油、液压管路的布置中应尽量避免弯头的出现、使用高质量的管路以及管接头、液压阀等。
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' N/ Z/ B  v( _5 ~# _" B　　2、振动 液压系统的振动也是其痼疾之一。由于液压油在管路中的高速流动而产生的冲击以及控制阀打开关闭过程中产生的冲击都是系统发生振动的原因。强的振动会导致系统控制动作发生错误，也会使系统中一些较为精密的仪器发生错误，导致系统故障。解决办法：液压管路应尽量固定，避免出现急弯。避免频繁改变液流方向，无法避免时应做好减振措施。整个液压系统应有良好的减振措施，同时还要避免外来振源对系统的影响。


　　3、泄漏 液压系统的泄漏分为内泄漏和外泄漏。内泄漏指泄漏过程发生在系统内部，例如液压缸活塞两边的泄漏、控制阀阀芯与阀体之间的泄漏等。内泄漏虽然不会产生液压油的损失，但是由于发生泄漏，既定的控制动作可能会受到影响，直至引起系统故障。外泄漏是指发生在系统和外部环境之间的泄漏。液压油直接泄漏到环境中，除了会影响系统的工作环境外，还会导致系统压力不够引发故障。泄漏到环境中的液压油还有发生火灾的危险。解决办法：采用质量较好的密封件，提高设备的加工精度。

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9 u0 D3 n+ H4 a7 g　　另：对于液压系统这三大顽疾，有人进行了总结：“发烧、拉稀带得瑟”（这位总结者是东北人）
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　　液压系统

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" h6 D! N6 v. I6 M! s　　用于升降机，挖掘机，泵站，强夯机，起重机，等等大型工业，建筑，工厂，企业，还有升降机，升降平台，登车桥等等行业。
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