液压理论教程

1
二． 液压元件的结构与工作原理
三． 液压系统构成与功能
液压传动的基础知识
一、液压传动的优缺点
液压传动与机械传动及电气传动相比具有许多优点： 1）液压传动易获得很大的力或力矩，并易于控制； 2）在输出同等功率下采用液压传达动，体积小和重量轻，因此惯性小，动作灵敏，便于实现频 繁的换向； 3）液压传动可实现较宽的调速范围，而且较方便地实现无级调速； 4）液压传动易于实现过载保护； 5）液压传动因采用油液作为工作介质，它具有防锈性和自润滑能力，故使用寿命长； 6）液压传动便于布局，操纵力较小； 7）液压传动易于实现系列化、标准化、通用化及自动化。 但液压传动由于本身的特性，也存在一些缺点： 1）液压传动因油液作为工作介质，存在渗漏和管件的弹性变形等原因，不宜用于传动比要求较 严格的场合； 2）液压传动易产生渗漏，影响系统效率，而且污染环境； 3）液压系统混入空气后，产生爬行和噪声等； 4）油液污染后，机械杂质常会堵塞小孔、缝隙，影响运作的可靠性； 5）液压传动的能量损失大，系统效率较低，而且均转化为热量，引起热变形； 6）液压传动发生故障后不易寻找，分析故障的原因需要较丰富的经验；
面积大 重物
面积小
充满油
力＝压力×面积
3、液体的压力由外载荷建立。
液压传动的基础知识
4、液流的连续性
液体的可压缩性很小，一般可忽略不计，因此液体在管内作稳定流 动(流体中任一点的压力、速度和密度都不随时间而变地流动），则 在单位时间内管中每个横截面的液体质量一定是相等的。 Q=vA(L/min)
5、伯努利定律
切削磨损(3个物体) 一种主要的磨损形式 侵蚀磨损(2个物体) 冲击损害 粘着磨损 负载和粘度引起 疲劳磨损(应力) 由表面俘获的颗粒引起 气蚀磨损 产生爆破危害
污染的类型和来源
污染的类型和来源 切削磨损
负载
流向
一种主要的磨损形式 产生的危害: 尺寸改变 效率降低 产生更多颗粒 除去间隙尺寸颗粒是 最重要的.
压力控制系统的特点及案例
压力控制回路：利用控制回路压力使之完成特定功能的 回路。通常有调压回路、增压回路、减压回路、卸荷回路。 调压回路是利用控制液压系统中油液的工作压力，使之 不超过压力阀调定值，从而保证系统在此调定值范围内正常 工作。 减压回路：当泵源供给高压，而某局部工作系统或执行 机构需要低压时。 增压回路：当泵源供给低压，而某局部工作系统或执行 机构需要高压时。 卸荷回路：当工作机构停止工作时，自动将泵源的油液 排回油箱，从而使泵卸荷。
磨损产生碎块
污染的类型和来源
污染的类型和来源 疲劳磨损; 有俘获的颗粒产生
颗粒被滞留 表面产生凹痕 并形成裂纹 在应力作用下 , 裂纹扩大
材料脱落
污染的类型和来源
污染的类型和来源 气蚀和腐蚀磨损
气蚀磨损 主要影响: 由于进口的绝对压力小于油液中的气体饱 和压力,油液中的气体逸出,形成气泡，当气 泡进入高压区时，就会发生爆裂，在金属 表面产生震动冲击、损害表面。 在轴向柱塞泵中，真空可能会引起柱塞从 滑靴中分离，产生灾难性故障。
方向控制阀——单向阀
液控换向阀
回位弹簧 先导泵 来油
先导泵 回油
电磁换向阀
电磁阀
液压蓄能器
原理： 气体被压缩后 储存能量。 作用： 吸收液压振动 和冲击并且可 以作为应急能 源使用。
膜片
充满氮气
基本液压系统的构成及要素
• 液压泵：将机械能转换为液体 压力能。 • 执行元件：将液体压力能转换 为机械能。例如油缸、油 马达 等。 • 控制调节装置：各种阀。大致 有压力控制阀、流量控制阀、 方向控制阀等。 • 辅助装置：油箱、过滤器、管 路、接头、密封、冷却器、蓄 能器等等。
污染的类型和来源
污染的类型和来源 含水油液的危害
左边的油液 - 1000 ppm (0.10%) 含有 游离水. 这个油不能使用. 右边的油液 - 300 ppm (0.03%) 含有 溶解水,肉眼不可见…但确实存在.这个油 也不能??使用! 新油通常含有大约300ppm (0.03%)的 水.
调压回路
减压回路
增加回路
卸荷回路
速度控制回路
速度回路
柳工装载机的液压系统特点
转向系统是用于控制 整机行车时转向的。主 要分为两部分：转向控 制油路和主工作油路。 主工作油路的动作是由 转向控制油路进行控 制，以实现小流量、低 压力控制大流量、高压 力。整个转向液压系统 的元件组成主要有：液 压油箱（带回油过滤 器）、转向+先导泵、 转向器、流量放大阀、 转向油缸、组合阀。
液压油污染的主要危害
1、系统油液污染所产生的主要危害
产生的危害 1、孔口堵塞 2、元件磨损 3、氧化 4、形成化合物 5、损耗添加剂 6、产生微生物 危害的结果 生产停机 更换元件 频繁的流体更换 增加流体处理成本 增加维护成本 加速污染.
2、污染的类型和来源 固体颗粒、水、空气 3、固体颗粒的磨损形式
间隙尺寸颗粒 产生切削磨损
碎块
污染的类型和来源
污染的类型和来源 侵蚀磨损; 冲击危害
侵蚀磨损影响: 尺寸改变 产生泄漏 产生更多颗粒 导致: 磨损加剧 系统可靠性降低.
在高速液流中的污染物冲蚀元件边缘
污染的类型和来源
污染的类型和来源 粘着磨损;负载和粘度引起
减少保护油膜小于到所允许的 厚度:金属和金属表面接触 “冷 焊”在一起 表面材料形成颗粒脱落.
液压传动是借助于有压力的流动液体来传递能量的，液体能量的表 现形式有三种：压力能、势能和动能，它们之间可以互相转化，而且 液体在管道内任一处的三种能量之和为常数。
p
• 速度＝流量÷面积 • 功率＝速度×力

h
2
2g
C
工作介质—液压油的特性
1、粘度：液体在外力作用下流动时，液体内部各流层之间产生内剪切摩擦 阻力。 所有液体的粘度都随温度变化而变化，当温度升高时，油的粘度降低；粘 度指数越高，表示粘度随温度的变化越小。 油的粘度随着压力的增加而加大。 当油中混有空气时，可压缩性将显著增加，常使液压系统产生噪声，降低 系统的传动刚性和工作可靠性。 2、液压油的选用 工作压力高，宜选用粘度较高的油液，降低液压系统泄漏； 液压系统油温度或环境温度高，宜选用粘度较低??的油液； 当液压系统中工作机构的速度（转速）高时，油流速度高，压力损失大， 系统效率低，还可能导致进油不畅，甚至卡住零件，因此宜用粘度较低的 油液。
齿轮泵的结构与工作原理
齿轮泵的结构 齿轮泵的困油现象
Q=n×q P=Q×p
解决的方法： 采用卸荷槽
1、随着齿轮的旋转，封闭容积的体积由大 变小，然后又由小变大； 2、液体不可压缩或膨胀； 3、封闭容积的体积由大变小，油液受挤压， 压力急剧增高，作用于齿轮、轴承等零件上 的附加载荷增大，引起振动； 4、封闭容积的体积由小变大，出现局部真 空，使溶入油液中的空气分解出来，产生噪 声，影响了泵的平稳性和寿命；
液压油缸的结构与特性
液压油缸的结构与特性
油缸分类： 单作用式油缸:液压油只供入液压缸的一侧,驱动活塞或柱塞作单方向运动。 它的反向运动则依靠活塞或柱塞的自重、外部载荷、弹簧力等外力来实现。 双作用式油缸：液压油交替供入液压缸活塞两侧，驱动活塞在正反两个方 向作往复运动。 油缸的主要参数计算： 推力：F=pA=4/pπD^2 速度：v=Q/A=4Q/(πD^2)
液压传动的基础知识
二、液压传动的基本原理 1、液体的压力 p=F/A (MPa) 1MPa=106Pa=10bar 用普通压力表测量的液压系统压力为相 对压力（大于大气压力）； 液体的压力（绝对压力）低于大气压力 为真空度； 2、静压力的传递---帕斯卡定律 处于密闭容器内的液体对施加于它表 面的压力向各个方向等值传递(见右图 的水压机工作原理)。
含水油液的危害 1、腐蚀金属表面 2、加速切削磨损 3、引起轴承疲劳 4、损坏液体添加剂 5、引起粘度变化 6、增加电传导性
液压泵的结构与工作原理
一、液压泵的结构与工作原理—容积变化
吸油：封闭的容积总是处于不断增大的状态 排油：封闭的容积总是处于不断减小的状态
液压泵与液压马达 原理上是可逆的， 但结构略有不同。
叶片泵的结构与工作原理
柱塞泵的结构与工作原理
由活塞3和缸体以及单向阀组 成一个可以示为单活塞泵原理简 图。 当活塞向缸体外侧（图中左侧） 移动时，工作腔室的容积逐渐增 大，中的液体（形成真空，油箱 液压油）在大气压的作用下，经 单向阀进入工作腔，使工作腔增 大部分充满液压油，这就是泵的 吸油过程。 当活塞向内（图中向右）移动 时，工作腔容积变小，油液因受 到压缩而使其压力升高，这时单 向阀因腔内的压力升高而处于关 闭状态，当工作腔内的压力升高 到系统的压力时，单向阀被打开， 泵向液压系统供给压力油，这就 是压油过程。
节流阀
压力控制阀
安全阀——限制系统最高压力， 保护系统元件不被高压损 坏。 直动式：中低压系统 先导式：高压系统 过载阀：限制封闭管路最高压 力。 减压阀——一个泵同时供给两 个以上压力不同的回路。 直动式：中低压系统 先导式：高压系统
先导式安全阀
直动式减压阀
方向控制阀
主要控制方向，还可以利用阀的开度适度控制回路的 流量和压力。 单向阀：只允许液压油单方向通过。 选择阀：根据回路中压力的高低自动选择液压油通过 的方向。 截止阀：一个位置封闭，另一个位置通过。 液压控制换向（液压先导控制） 电磁阀控制换向 二通插装阀
油缸管路的不同接法
液压油缸的结构与特性
液压控制阀
液压控制阀包括： 压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。 压力控制阀有安全阀、溢流阀、减压阀、顺序阀。 流量控制阀有节流阀、调速阀、分流阀。 方向控制阀有单向阀、换向阀、截止阀。
流量控制阀
主要控制流过管路的流量， 通过对流量的控制还可以 对回路的压力产生一定影 响。注意节流会产生损失。 节流阀（阻尼孔） 使液压油通过小孔、缝隙 、窄槽等结构元素后流量 减小并产生压力降△P（ 阻尼） 。注意流动的液 压油才具有上述性质。如 果液压油是静止状态，则 根据连通器原理，前后的 压力是相等的。