液压系统基本知识.ppt

1 1. 液压系统的优点 F自行润滑； F易实现无级调速； F液体介质压缩性很小，工作平稳； F与电气结合，易实现各种自动工作循环； F相同功率下，重量轻，体积小； F实现高频换向，反应快，冲击小； F标准化和通用化程度高。 2 2. 液压系统的缺点 F液压元件制造精度高，成本也高； F液压系统维护成本高，故障较难修理； F因内、外泄漏，不能定比传动，还影响工作效率； F空气的影响：工作不平稳、腐蚀金属表面、噪音； F管路内的压力损失，造成系统发热； F需注意油液的防火。 3 3. 液压传动的基本工作原理 F液压传动分为容积式液压传动和动能式液压传动。 F我们经常用到的液压系统属于容积式液压传动。 联通器原理(容积式) h1A1=h2A2 P1=P2=P F1=P1A1 F2=P2A2 F1 F2 A1 A2 h1 h2 P1 P2 4 4. 液压传动系统的组成 液 压 系 统 动力系统 分配系统 工作系统 泵站：机械能液压能 液压缸、马达等执行元件 液压能机械能 各类控制元件组成的阀架 控制工作机构的方向、速 度、压力、顺序 5 4.1. 液压传动系统简单示意图 M W W 动力系统 分配系统 工作系统 6 4.2. 动力系统(液压泵站) F液压系统的流量与压力 F动力系统的心脏是泵装置 F油箱 F温度控制 F系统清洁度控制 F压力设定和过载保护 F蓄能器的作用 F液压站系统图实例 7 液压系统的流量与压力 液压系统的工作压力取决于以下因素： 载荷大小、设备结构、技术水平。 压力高，结构紧凑，降成本。 冶金行业一般选用：1621Pa。 确定系统压力必须考虑压力损失：管路、控制元件。 液压系统中泵的流量根据如下条件确定： 工作系统一周期的平均流量；某时最大流量。 按平均流量考虑，则需要蓄能器调节。 根据工作性质与状况来确定按哪种方式。 要考虑泵的容积效率和系统的泄漏量。 8 动力系统的心脏是泵装置 泵的分类： 按功能分：定量泵，变量泵。 按结构分：齿轮泵，叶片泵，柱塞泵，螺杆泵。 泵的主要参数：压力，排量，转速，效率。 根据系统的工况选择液压泵。 变量泵的常用变量方式： 手动变量 恒压变量 压力补偿变量(恒功率变量) 液控变量 9 泵的结构形式与特点 类型优点缺点 齿轮 泵 外啮合 结构简单，体积小，重量轻，维护方 便，使用寿命长。 工作压力较低，流量及压力脉动较 大，容积效率较低。 内啮合 结构更紧凑，体积小，吸油性能好， 流量均匀性好。 结构复杂，加工性差。 叶片 泵 单作用 1周完成1次吸排油 ，可变排量，低速 大流量。 结构紧凑， 外形尺寸小 ，运动平稳 ，流量均匀 ，噪音小， 寿命长。 对油液污染较敏感，结构复杂，转 子作用力不平衡。 双作用 1周完成2次吸排油 ，转子作用力平衡 。 对油液污染较敏感，结构复杂，排 量不可变。 柱塞 泵 轴向 精度高，密封性好，工作压力高。 制造精度高，价格贵，对油液污染 较敏感。 径向 螺杆 泵 两螺杆 三螺杆 结构简单，重量轻，流量及压力脉动 小，工作平稳可靠，噪音小，容积效 率高。 加工较难，不能变量。 10 油箱 油箱的用途： 储油；散热；分离油液中气体；沉淀污物。 油箱的种类： 开式油箱：油箱液面与大气相通。广泛应用。 闭式油箱：油箱液面不直接与大气相通，与一定压力 的惰性气体相通。 油箱的形状：矩形(开式油箱)；圆筒形(闭式油箱)。 油箱的容量：冶金行业一般为泵流量的710倍。 油液温度：一般3050；最高65，最低25。 油箱附件：液位计及液位控制器；油过滤器；空气滤清器 ；加热器；温度计及温度传感器；放油阀；人 孔。 11 温度控制 系统的加热： 通过设置在油箱内的加热器进行。 系统的冷却： 需要强制冷却时，通过设置在油路上的水(风)冷却器进 行。 对于较简单的定量泵系统，冷却器设置在主回油管路 上。 对于复杂或变量系统，则设置在专门的循环管路上。 通过油箱的温度控制器控制加热器和冷却器。 油液的工作温度控制在3050之间为宜。 12 系统清洁度控制 油的污染： 原始污染；侵入污染；内部生成污染。 过滤器的设置： 泵吸油口；回油口；循环管路；压力管路。 过滤器精度选择：(系统压力越高，精度越高) 泵吸油口过滤器：0.1mm； 普通系统：1525(10MPa)； 1020(20MPa)； 比例系统：1015(10MPa)； 510(20MPa)； 伺服系统： 5(20MPa)；1(35MPa)； 冶金行业液压系统清洁度等级： 普通系统： 不得低于 19/16(NAS11) 比例系统： 不得低于 18/15(NAS9) 伺服系统： 不得低于 16/13(NAS7) 13 压力设定与过载保护 管路中压力的产生： 压力产生于阻力。阻力来自于负载和节流。 压力的设定： 压力由负载决定，但必须限定在安全值以内，以保证系统安全。 限压方式：溢流阀；减压阀；其他限压装置。 溢流阀的作用： 安全作用(过载保护)。工作中阀常闭，防止系统超负荷。 溢流：工作中阀常开，通过排出多余的油来稳定系统压力。 减压阀的作用： 当某工作机构需较低压力时，减压阀使阀出口压力降低并稳定。 其他限压装置：如恒压变量泵的调节装置，可稳定泵的出口压力。 系统的过载保护：在泵出口、某些工作机构管路处安装溢流阀保护 泵和系统的安全。 14 蓄能器的作用 液压系统中蓄能器有以下作用： 储存能量：作用类似于机械设备中的飞轮。 补充系统泄漏，稳定系统的工作压力。 吸收泵的脉动和回路上的液压冲击。 液压弹簧。 蓄能器的种类： 重锤式；弹簧式；活塞式；皮囊式等。 目前最常用的是皮囊式蓄能器。 15 液压站系统图实例 16 4.3. 分配系统(液压阀架) F分配系统的功能 F经常使用的控制阀 F几种典型的控制回路 F实用回路举例 17 分配系统的功能 分配系统通过控制油路的液流压力、方向、流量的 大小和时间顺序来控制液压工作机构动作的能力、方 向、速度、动作顺序。 分配系统是由一定数量的油路块组合而成的。每个 油路块对应一个(组)液压执行器(如液压缸)。 每个油路块由数量不等的液压控制阀组合而成。控 制阀分为压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀几大 类。常用的控制阀有换向阀、流量调节阀、压力控制 阀、单向阀、平衡阀、比例阀、伺服阀等。 18 经常使用的控制阀 换向阀：通过改变阀芯的位置来改变管路中流体的方向。 换向阀种类：常用的有两位四通、三位四通等。 PT BA 两位四通三位四通 换向阀控制方式：人工、液控、机械、电磁、复合控制。 两位三通 PT BA PT A 人工手柄人工按钮 W 直接液控先导液控机械弹簧机械滚轮 电磁控制电液控制 PT BA 三位阀中位机能举例 PT BA 带机械定位 19 经常使用的控制阀 节流阀：通过调节阀芯的开口度调节管路中液体流量，达 到控制工作机构速度的目的。 节流阀种类：节流阀、单向节流阀等。 通过节流阀的流量QA(通流面积) (P)1/2(压差)。 节流阀特点：装置简单，调速范围大；节流损失大，易发 热，流量随负载变化，速度不固定。 节流阀单向节流阀调速阀原理 调速阀：增加压力补偿，流量不受负载变化的影响。 调速阀种类：压力补偿式；压力温度补偿式。 调速阀只能单向调速，若双向调速，需配以桥式整流板。 调速阀 压力补偿式压力温度补偿式 W 20 经常使用的控制阀 分流集流阀：又称同步阀，可按固定比例自动分配或集中 两股油流，使执行元件同步运行，不论负载变化 与否，基本上能达到同步运行。 分流集流阀种类：分流阀、集流阀、分流集流阀、可调式 分流集流阀、自调式分流集流阀。 同步马达是一种精度较高的分流集流阀，可控制28个执 行机构的同步。分流比例不可调。 分流阀集流阀分流集流阀同步马达 21 经常使用的控制阀 压力控制阀：溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀等。 溢流阀：压力超过设定值时，阀立即打开，液流接通油箱 ，维持阀前压力为设定值。 溢流阀泄荷溢流阀 22 经常使用的控制阀 减压阀：使阀门出口压力(二次压力)低于进口压力(一次 压力)，并保持出口压力恒定的调节阀。 顺序阀：压力超过设定值的时候，阀打开，油路接通，执 行规定的动作。 平衡阀：用于平衡负载自重，防止管路损坏或制动失灵时 重物自由降落；保持运行稳定。 减压阀顺序阀平衡阀FD平衡阀 B A X 23 经常使用的控制阀 单向阀：使管路中的油流从一个方向通过，而不能反向通 过的阀。 液控单向阀：当需要管路反向通油时，可用控制油压开启 单向阀，使油流在两个方向上自由流动。 单向阀反向密封性能很好，泄漏极小。 液压锁：两个液控单向阀组合在一起，装在执行机构的进 、出管路上，防止机构爬行。 单向阀液控单向阀 液压锁 24 经常使用的控制阀 比例阀：主要分为比例压力控制阀、比例流量控制阀和比 例方向流量控制阀。 比例压力控制阀：通过调节输入电流的大小调节压力阀开 口度，使流量与输入电流成正比，实现对系统输 出力或转矩的比例控制。 比例溢流阀比例减压阀 25 经常使用的控制阀 比例流量控制阀：通过调节输入电流的大小调节阀开口度 ，使流量与输入电流成正比。 比例节流阀比例调速阀 单向比例调速阀 带桥式整流板的 比例调速阀组 26 经常使用的控制阀 比例方向控制阀：既要控制液流的方向，还要通过调节输 入电流的大小调节阀开口度，使流量与输入电流 大小成正比。 当用于负载变化较大的场合时，需配以专用的压力补偿器 。 两位四通电液比例 换向阀 PT BABA PT 三位四通电液比例 换向阀 27 经常使用的控制阀 伺服阀：分为电液伺服阀、气液伺服阀、机液伺服阀三大 类。电液伺服阀为最常见。 电液伺服阀：有电气-机械转换装置、液压放大器、反馈 装置三大部分组成。 伺服系统：利用传感器对被控制量进行检测和反馈，从而 实现位置、速度、力等各种物理量的自动控制的 液压控制系统。控制元件为伺服阀。 系统特点：除具有液压传动特点外，还具有： 响应速度高； 控制精度高； 稳定性容易保证。 28 经常使用的控制阀 插装阀：一种用小流量控制油控制大流量的开关式阀。主 控元件为锥阀，插入油路块，故称插装阀。多个 锥阀单元可实现普通液压阀的各种功能。 插装阀特点：流动阻力小；通流能力大；动作速度快；密 封性好；制造简单；工作可靠。 控制口C通油口A 通油口B 锥阀单元 29 几种典型的控制回路 调压回路：溢流阀调压；泵调压。 W W 溢流阀调压 溢流阀多级调压 泵调压 溢流阀远程调压 30 几种典型的控制回路 减压回路：使用减压阀是系统中部分油路得到比供油压力 低的稳定压力(二次压力)。伺服控制系统中一般 采用减压阀来稳定压力。 31 几种典型的控制回路 平衡回路：在下降机构中，为防止下降工况超速下降，并 使之在任何位置上锁紧。 单向顺序阀平衡回路单向节流阀平衡回路 负载负载 平衡阀平衡回路 负载 32 几种典型的控制回路 制动回路：液压马达驱动的运动部件，为克服惯性使之迅 速停下，需要采用制动回路。利用溢流阀等元件 在液压马达的回油路上产生背压，使液压马达受 阻力矩而被制动。同时防止管路超压。 33 几种典型的控制回路 节流调速回路：在油路中采用节流阀或调速阀、比例调速 阀。分为进口、出口、旁路节流调速。 节流调速系统装置简单，调速范围大。但节流损失大，效 率低，油液易发热。 出口节流回路上有节流背压，工作平稳，常用。 进口、旁路节流回路背压为零，稳定性差，一般不用。 进口节流调速出口节流调速旁路节流调速 34 几种典型的控制回路 增速回路：在不增加液压泵流量的前提下，使执行元件的 速度增加。 最常见的是差动回路。 差动回路 35 几种典型的控制回路 同步回路：使两个或多个液压执行元件以相同的位移、速 度(或固定的速度比)同步运行。 同步方式有机械同步、液压同步。常用液压同步回路主要 有： 串联同步回路调速阀同步回路 36 几种典型的控制回路 比例调速阀同步回路分流集流阀同步回路 37 几种典型的控制回路 同步马达同步回路分流集流阀三缸同步回路 2:1 适用于高 压系统 38 几种典型的控制回路 方向控制回路：在油路中采用换向阀控制油液的流动方向 ，从而控制液压执行机构的运动方向或旋向。 三位四通换向二位四通换向 PT AB PT AB ab 39 几种典型的控制回路 插装阀回路：在油路中采用插装阀组组成各种回路，实现 普通液压阀的各种功能。只需用小规格电磁阀， 就可实现大流量控制。 插装阀回路实例 P T AB T CD E F PT AB 40 实用回路举例 常用普通回路 PT AB 锁紧缸回路 PT AB 41 实用回路举例 单向负载回路 P T A B 负载 P T A B 负载 交变向负载回路 42 实用回路举例 单向负载同步回路 P T A B 负载负载 43 实用回路举例 比例阀控制变速回路 (集卷机双臂芯棒) BA PT P T ab ab 差动、变速复合回路 (压紧机压头) 44 4.4. 液压系统设计所需的基本资料 F每个执行机构的性能要求； F每个执行机构的结构特点及负载变化情