外文翻译--工业液压系统环路 英文版

上海工 程技术大学毕业设计（论文） ZXH54 型铣槽机设计 立柱部件设计 -1- 液压系统 工业液压系统环路 泵的作用当然是给油液提供压力，从而为机器提供动力。而阀的作用是控制油液的流动，在需要的时间和地方提供动力。如图 11.1 和 11.2 所示，简单的说明“环路”是如何实现的：油从油箱出来，通过泵、阀、驱动部件，回到油箱。 图 11.1 典型液压回路 首先，大致的介绍一下图 11.1（省略输入机构）的回路，然后，通过上海工 程技术大学毕业设计（论文） ZXH54 型铣槽机设计 立柱部件设计 -2- 图 11.2 包括输入机构的简单的细节，详细的分析一下速度控制和换向阀的工作原理。 在图 11.1 中，速度控制阀是打开的（阀的柱塞被推开），它允许回油通过 V 型槽（ 9）回到油箱。当机床运 动的时候，油从油箱里被抽出，按箭头的方向通过 R1 到阀的进口（ 1），然后从（ 3）流出，进入液压缸右手边的末端，从而推动柱塞（和工作台）向左运动。柱塞左边受挤压的油液通过（ 4）流出液压缸，再通过滑阀上的槽（ 2）和 V 型槽（ 9）流回油箱。 当阀的状态发生改变的时候，流过阀的油的流向也发生了改变，同时柱塞也移到了相反的方向。 图 11.2 图 11.1 中控制阀的放大 如图 11.2a 所示（图 11.1 中阀的放大），油从油箱（或泵）通过 R1 经（ 1）（ 3）进入液压缸，推动柱塞向左运动；柱塞另一侧的油从液压缸流出，上海工 程技术大学毕业设计（论文） ZXH54 型铣槽机设计 立柱部件设计 -3- 经（ 4）（ 2）（ 9）和 R2流回油箱。注意油可以从（ 1）流入，但不能从（ 5）流入，因为它被台阶（ 8）挡住了，同样的油也不能从（ 10）（ 12）流入，因为他们分别被台阶（ 11）和（ 13）挡住了。 在图 11.2b 中，阀移位到了左边。这只不过关闭了（ 1）而打开了（ 5），现在油通过 R1（ 5）（ 4）流入液压缸的左侧，与此同时液压缸右侧的油通过（ 3）流出，经（ 2）（ 9） R2 流回油箱。注意，如图 11.2a 所示，油能像所述那样流动，而在别处，它是被阀的柱塞上的台阶关闭的。 V 型槽是开在速度控制阀柱塞上的一个简单的槽。轻微的旋转柱塞可以减 小槽的尺寸，同样也减少了流过槽的油液，因此可以改变液压缸里驱动柱塞的速度和滑动工作台的速度。当阀处在图示 11.2c 所在位置时，没有油从 V 型槽（ 9）流出，工作台保持静止，从泵中抽上来的油从回油槽（ 12）和空当（ 14）直接流回油箱。用这种方法停止工作台，代替了完全切断油路的做法，用卸荷的方法避免了油液的挤压。 值得注意的是，挡住塞处于图 11.2c 位置时，液压驱动的往复运动停止，在控制阀柱塞上的空当（ 15）使油路（ 10）打开，油可以通过（ 10）流到油箱的另一端，从而实现工作台的手动进给。也就是当工作台通过手动后退 和前进进给时，由于柱塞的前后移动，液压缸和管路里的油通过管路从一边被挤压到另一边。这是很容易理解的，首先参考图 11.2c，注意管路（ 10）和（ 15）是相通的，在参考图 11.2a，想象这条路和图 11.2c 一样是相通的。当工作台从右向左运动的时候，油液将从液压缸流出，通过（ 4）（ 10）（ 15）和（ 10）的剩余部分向上经（ 3）流回液压缸。当这一动作换向，工作台自左向右运动时，油的流向也将换向，由（ 3）流到（ 10）经过（ 15）和（ 10）上海工 程技术大学毕业设计（论文） ZXH54 型铣槽机设计 立柱部件设计 -4- 的剩余部分到（ 4），从那里流入液压缸的左端。 液压泵 每一个液动系统使用一个或多 个泵增加油液的压力。油液的压力依次作用在液动系统的输出部分。因此，常用压力油来推动液压缸内的柱塞和驱动液压马达的轴。 液动系统里泵的作用是增加油液的压力，从而进行工作。一些液动系统使用低压泵来工作 100 磅 /英寸 2或者更低。还有一些要求大功率输出的场合，常常使用高压泵 10000 磅 /英寸 2或者更高的。所以，我们可以看到每一个现代的液动系统至少使用一个泵来提高油液的压力。 1 泵的种类 液动系统常用的三种泵： 1）回转泵， 2）往复式泵， 3）离心泵。 简单的液动系统可能仅仅只使用一种类型的泵。 因此，泵的选择应该发挥它 最好的特性曲线以适应不同的特殊工作。有时为了和液动系统所需的泵的特性曲线相匹配，经常可以看见两种类型的泵串联。例如：离心泵可能用于给往复式的泵加压，回转泵则提供压力油以控制变排量往复式泵的换向。 2 回转泵 回转泵有许多不同的样式，是液压系统中用的最为普遍的泵。目前，用的最普遍的回转泵的形式有外啮合齿轮泵、内啮合齿轮泵、转子泵、滑动叶片泵和螺杆泵。每一种泵都有各自适当的应用。 外啮合齿轮泵（图 11.3），他由在密封的壳体内相互啮合的两个齿轮组成。主动轮旋转带动从动轮的旋转，主轴与上级泵的齿轮相联接。当泵开上海工 程技术大学毕业设计（论文） ZXH54 型铣槽机设计 立柱部件设计 -5- 始工作 时，齿轮的转动把壳体内的空气挤出，挤入出油管。泵壳体内空气的减少，在泵的吸油口处形成一个局部的真空。油液在大气压的作用下从外部油箱吸入泵的进油口，在那里油被密封在两个啮合齿轮和外壳之间。齿轮继续转动将油挤出泵体。 图 11.3 外啮合齿轮泵 1 出口 2 主动轮 3 工作腔，油被密封和带动 4 进口 5 齿轮脱开区域，油从油箱 被吸入 6 齿轮啮合区域，油被压出 齿轮泵中压力的升高是由于对油液的挤压作用而产生的。因此，油液在齿轮进入啮合的部分被排出泵体。在齿轮脱开啮合的空间，形 成局部真空，使更多的油液被吸入泵体。外啮合齿轮泵是一个定量泵，它的排量在给定的转速下是个常数。而要控制图 11.3 所示的齿轮泵的排量，唯一的方法就是改变轴的转速。现在的齿轮泵可以提升的压力大概是 3000 磅 /英寸 2。 3 滑动式叶片泵 这种类型的泵有许多叶片，在泵转动的时候叶片可以在叶片槽中任意的滑动。电机带动泵转动，叶片在离心力、弹力和叶片底部压力油的作用下，向外伸出，其顶部紧贴定子椭圆形的内表面上。在转动的过程中，当上海工 程技术大学毕业设计（论文） ZXH54 型铣槽机设计 立柱部件设计 -6- 工作腔经过吸油口时，油液进入两个叶片形成的腔内。并且被密封在工作腔内随叶片转动，直到达到出油口， 在那里油被压出泵体进入出油管。 控制阀 压力控制阀是用来保持液压回路中各部分调定压力的阀。压力控制阀保持调定压力的方法有下面两种（ 1）转移高压油到低压区域，从而限制高压区的压力。（ 2）限制流量。用于转移油液的阀的类型有安全阀、溢流阀、单向阀、顺序阀和卸荷阀。调节流量到另一区域的阀类可能是减压型的。 压力阀也可以定义为常闭式或常开式二通阀。溢流阀、顺序阀、卸荷阀和单向阀是常闭式的二通阀，当它们在执行设定的功能时才部分或完全打开。减压阀是常开式的二通阀，它的作用是限制和阻碍油液流入下一个区域。任何一种形式阀的动 作，可以看作是通过开启一个自动的控制口来实现调定压力的控制。当阀是由外部控制时，控制口往往是关闭的。卸荷阀就是一个这种类型的阀 它不是自动控制的，它需要一个外部的信号来控制。而溢流阀、减压阀、单向阀和顺序阀则可以通过内部的控制信号实现自动控制。 1 压力控制阀的类型 一些常用的压力控制阀有： 安全阀。安全阀通常是一个二通式的提升阀，它的作用是当油液的压力接近于阀控制口调定压力时，释放一定得油也到别的地方，已达到控制压力的目的。这种阀可以在超压的情况下保护管路和液压设备。 溢流阀。溢流阀是回路中该阀所联结的区域 内限制可以施加的最大压力的阀。 单向阀。单向阀的作用是使油液只能向一个方向流动，而不能反向流上海工 程技术大学毕业设计（论文） ZXH54 型铣槽机设计 立柱部件设计 -7- 动。 顺序阀。顺序阀的作用是使油液可以按一定的顺序流入回路的多个部分。 卸荷阀。该阀允许压力升到某一可调的设定值，然后只要控制油源在控制口处保持事先调定的压力值，它就使液流旁路。 减压阀。其作用是不管进油口压力如何，保持出油口的一个降低了的稳定压力。 2 速度控制 调速阀是用来控制执行机构的速度。早期的设计，执行机构速度的控制是通过控制每秒钟抽取油液的多少来实现的。它需要一个变量泵来控制流量，但对于大多数的回路来说，使用 一个定量泵和速度控制阀来改变流速是比较实际的。 3 流量控制的方法 这里有三种基本的形式关于应用调速阀来控制执行机构速度的方法：进口节流调速，出口节流调速和旁路节流调速。 进口节流调速用于进油控制。流量控制阀安装在进油路上，串联在定量泵和执行元件之间，调节和控制进入执行元件的流量。而泵提供的多余的油液通过溢流阀流回油箱。 流量控制阀安装在进油管路里，控制一个方向的流量。控制阀必需在流量控制阀中或是与其并联。如果想要在两个方向上控制流速，流量控制阀就必需安装在泵的出口，方向阀之前。 进口节流调速较高的精度，它使用 于克服连续载荷作用下运动的执行元件，例如在负载作用下垂直提升液压缸或者以一个控制的速度推动负载。 出口节流调速使用在负载可能“失去控制”的场合。它调节和控制流上海工 程技术大学毕业设计（论文） ZXH54 型铣槽机设计 立柱部件设计 -8- 出执行元件的流量。 为了在两个方向上控制流速，控制阀应该安装在经过方向阀的出油管路上。但大多数的控制只要求单方向的，所以控制阀安装在执行元件和方向阀之间。为使油缸快速退回，这里要求配置一个旁路单向阀。 旁路节流调速，在旁路节流调速回路中，流速控制不是在油泵的供油管路里，确定执行元件速度的是有泵传递给油箱的那部分流量。这样泵可以在工作所需得的压力下运行， 因为多余的油液可以通过流量控制阀流回油箱而不是溢流阀。 采用旁路节流时，被控制流量是进入油箱的流量，而不是进入液压缸的流量，因而，由于工作载荷的变化，泵对液压缸的供液量也会发生变化，这是一个缺点。 旁路节流调速不能用于出油回路中。 4 流量控制的类型 流量控制可以归为两个基本的类型：压力补偿型和非压力补偿型，后者常用在负载压力相对稳定，进给率要求不太严格的地方。它们可能是一个简单控制口或是一个可调的针形阀，也可能是类似允许油液反向流动的单向阀似的复杂元件。使用非压力补偿型的阀在有些情况下受到限制，因为通过控制口 的流量从本质上讲与其两端的压力差（ P）的平方根成正比。这就意味着，工作负载的变化将会影响到进给率。 液压动力在机床中的应用 液压动力控制机床的这种应用并不是什么新鲜事，然而，液压像现在这样广泛的使用，还是比较近期的事。事实上，正是现代整体泵的出现，上海工 程技术大学毕业设计（论文） ZXH54 型铣槽机设计 立柱部件设计 -9- 促进了这种机床操作形式的发展。 液压机床具有许多的优点。第一，它可以提供相当宽范围的无级变速控制。另外，它们还可以轻易的改变驱动方向就像改变速度一样。因此，在许多其它类型的机床里，使用液压系统可以简化许多复杂的机械联结，甚至将它们整体删除。 液压动力的适应性和顺 应性是这种