[科普中國]-液壓傳動系統(tǒng)

簡介

液壓泵把機械能轉換成液體的壓力能，液壓控制閥和液壓輔件控制液壓介質的壓力、流量和流動方向，將液壓泵輸出的壓力能傳給執(zhí)行元件，執(zhí)行元件將液體壓力能轉換為機械能，以完成要求的動作。

組成元件1）動力元件，即液壓泵，其職能是將原動機的機械能轉換為液體的壓力動能（表現為壓力、流量），其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油，是系統(tǒng)的動力源。

2）執(zhí)行元件，指液壓缸或液壓馬達，其職能是將液壓能轉換為機械能而對外做功，液壓缸可驅動工作機構實現往復直線運動（或擺動），液壓馬達可完成回轉運動。

3）控制元件，指各種閥利用這些元件可以控制和調節(jié)液壓系統(tǒng)中液體的壓力、流量和方向等，以保證執(zhí)行元件能按照人們預期的要求進行工作。

4）輔助元件，包括油箱、濾油器、管路及接頭、冷卻器、壓力表等。它們的作用是提供必要的條件使系統(tǒng)正常工作并便于監(jiān)測控制。

5）工作介質，即傳動液體，通常稱液壓油。液壓系統(tǒng)就是通過工作介質實現運動和動力傳遞的，另外液壓油還可以對液壓元件中相互運動的零件起潤滑作用。1

工作原理圖為簡單磨床的液壓傳動系統(tǒng)的組成和工作原理。電動機帶動液壓泵從油箱吸油，液壓泵把電動機的機械能轉換為液體的壓力能。液壓介質通過管道經節(jié)流閥和換向和閥進入液壓缸左腔，推動活塞帶動工作臺右移，液壓缸右腔排出的液壓介質經換向閥流回油箱。換向閥換向之后液壓介質進入液壓缸右腔，使活塞左移，推動工作臺反向移動。改變節(jié)流閥的開口可調節(jié)液壓缸的運動速度。液壓系統(tǒng)的壓力可通過溢流閥調節(jié)。在繪制液壓系統(tǒng)圖時，為了簡化起見都采用規(guī)定的符號代表液壓元件，這種符號稱為職能符號。

基本回路綜述由有關液壓元件組成，用來完成特定功能的典型油路。任何一個液壓傳動系統(tǒng)都是由幾個基本回路組成的，每一基本回路都具有一定的控制功能。幾個基本回路組合在一起，可按一定要求對執(zhí)行元件的運動方向、工作壓力和運動速度進行控制。根據控制功能不同，基本回路分為壓力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。

壓力控制回路用壓力控制閥(見液壓控制閥)來控制整個系統(tǒng)或局部范圍壓力的回路。根據功能不同，壓力控制回路又可分為調壓、變壓、卸壓和穩(wěn)壓 4種回路。

①調壓回路：這種回路用溢流閥來調定液壓源的最高恒定壓力，圖中的溢流閥就起這一作用。當壓力大于溢流閥的設定壓力時，溢流閥開口就加大，以降低液壓泵的輸出壓力，維持系統(tǒng)壓力基本恒定。

②變壓回路：用以改變系統(tǒng)局部范圍的壓力，如在回路上接一個減壓閥則可使減壓閥以后的壓力降低；接一個升壓器，則可使升壓器以后的壓力高于液壓源壓力。

③卸壓回路：在系統(tǒng)不要壓力或只要低壓時，通過卸壓回路使系統(tǒng)壓力降為零壓或低壓。

④穩(wěn)壓回路：用以減小或吸收系統(tǒng)中局部范圍內產生的壓力波動，保持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，例如在回路中采用蓄能器。

速度控制回路通過控制介質的流量來控制執(zhí)行元件運動速度的回路。按功能不同分為調速回路和同步回路。

①調速回路:用來控制單個執(zhí)行元件的運動速度,可以用節(jié)流閥或調速閥來控制流量，如圖中的節(jié)流閥就起這一作用。節(jié)流閥控制液壓泵進入液壓缸的流量（多余流量通過溢流閥流回油箱），從而控制液壓缸的運動速度，這種形式稱為節(jié)流調速。也可用改變液壓泵輸出流量來調速，稱為容積調速。

②同步回路：控制兩個或兩個以上執(zhí)行元件同步運行的回路，例如采用把兩個執(zhí)行元件剛性連接的方法，以保證同步；用節(jié)流閥或調速閥分別調節(jié)兩個執(zhí)行元件的流量使之相等,以保證同步；把液壓缸的管路串聯(lián),以保證進入兩液壓缸的流量相同，從而使兩液壓缸同步。

方向控制回路在液壓系統(tǒng)中, 起控制執(zhí)行元件的起動、停止及換向作用的回路, 稱方向控制回路。方向控制回路有換向回路和鎖緊回路。關于機動—液動換向回路的控制方式和換向精度等問題, 在磨床液壓系統(tǒng)中敘述。

圖1所示為手動轉閥(先導閥) 控制液動換向閥的換向回路。回路中用輔助泵2提供低壓控制油, 通過手動先導閥3(三位四通轉閥) 來控制液動換向閥4的閥芯移動, 實現主油路的換向, 當轉閥3在右位時, 控制油進入液動閥4的左端, 右端的油液經轉閥回油箱, 使液動換向閥4左位接入工件, 活塞下移。當轉閥3切換至左位時, 即控制油使液動換向閥4換向, 活塞向上退回。當轉閥3中位時, 液動換向閥4兩端的控制油通油箱, 在彈簧力的作用下, 其閥芯回復到中位、主泵1卸荷。這種換向回路, 常用于大型壓機上。

在液動換向閥的換向回路或電液動換向閥的換向回路中, 控制油液除了用輔助泵供給外, 在一般的系統(tǒng)中也可以把控制油路直接接入主油路。但是, 當主閥采用M 型或H 型中位機能時, 必須在回路中設置背壓閥, 保證控制油液有一定的壓力, 以控制換向閥閥芯的移動。 在機床夾具、油壓機和起重機等不需要自動換向的場合, 常常采用手動換向閥來進行換向。

為了使工作部件能在任意位置上停留, 以及在停止工作時, 防止在受力的情況下發(fā)生移動, 可以采用鎖緊回路。

采用O 型或M 型機能的三位換向閥, 當閥芯處于中位時, 液壓缸的進、出口都被封閉, 可以將活塞鎖緊, 這種鎖緊回路由于受到滑閥泄漏的影響, 鎖緊效果較差。

圖2是采用液控單向閥的鎖緊回路。在液壓缸的進、回油路中都串接液控單向閥(又稱液壓鎖), 活塞可以在行程的任何位置鎖緊。其鎖緊精度只受液壓缸內少量的內泄漏影響，因此，鎖緊精度較高。采用液控單向閥的鎖緊回路, 換向閥的中位機能應使液控單向閥的控制油液卸壓(換向閥采用H 型或Y 型), 此時, 液控單向閥便立即關閉, 活塞停止運動。假如采用O 型機能, 在換向閥中位時, 由于液控單向閥的控制腔壓力油被閉死而不能使其立即關閉3。

輔助裝置油箱，蓄能器，濾油器，熱交換器，管件等，對系統(tǒng)的動態(tài)性能，穩(wěn)定性能，工作壽命，噪聲等都有直接影響。