场车液压系统

第一节基本知识

一、基本知识一液压传动原理

在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值传递到液体中所有各点。这就是帕斯卡原理，或称静压传递原理。帕斯卡原理

是液压传动的一个基本原理。

1一杠杆手柄：2一小油缸；3一小活塞；4,7一单向阀：5—吸油管

6,10—管道:8-大活塞；9一大油缸：11—截止阀；12—油箱

二、液压系统组成

一个完整的液压系统由四个部分组成：

・动力元件

•执行元件

,控制兀件

•辅助元件

液压系统组成一一动力元件

作用：

将原动机的机械能转换成液体的压力能，向整个液压系统提供动力。

主要形式：

•液压泵

液压系统组成一一执行元件

作用：

将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往受运动或回转运动。

主要形式：

•液压缸

•液压马达

液压系统组成一一控制元件

作用：

在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。

主要形式：

•压力控制阀

•流量控制网

•方向控制阀

液压系统组成一一辅助元件

•油箱

•滤油器

•油管及管接头

•密封圈

•压力表

♦油位油温计

•其他

第二节液压泵

一、概述

液压泵是液压系统的动力元件，将原动机输入的机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。

液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的工作性能和可靠性。

概述一一基本工作原理

液压泵一股是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故也称为容积式液压泵。

组成：

・偏心轮

­柱塞

•弗黄

,缸体

・两个单向阀

图2T单柱富系的工作族理困

1一偏心轮2-tt«4一缸体

5.6-单向富|7-油=

柱塞与缸体孔之间形成密闭容枳。柱塞直径为d,偏心轮偏心距为e。

偏心轮旋转一周，柱塞上下往复运动一次，向下运动吸油，向上运动排油。

泵每转一转排出的油液体积称为排量，排量只与泵的结构参数有关。

V=Snd2/4=end2/2

液压泵工作的基本条件：

1.具有若干个密封且又可以周期性变化空间

•由运动件和非运动件所构成的密闭容积

•密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大一一吸油，由大变小——压油

液压泵输出流量与此空间的容积变化量和单位时间内的变化次数成正比，与其他因素无关。

这是容积式液压泵的一个重要特性。

2.油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。

这是容积式液压泵能够吸入油液的外部条件。因此，为保证液压泵正常吸油，油箱必须与大气相通，或采用密闭的充压油箱。

3.具有相应的配流机构，将吸油腔和排液腔隔开，保证液压泵有规律地、连续地吸、排液体。

密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。

单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。

082-1球柱塞系的工作原理图

I一0心轮2一柱塞3-WW4一版体

5.6一单向横7-油舞

概述一一主要性能参数

1.转速

额定转速ns：额定压力下能连续长时间壬常运转的最高转速。

最高转速nmax：额定压力下允许短时I可运行的最高转速。

最低转速nmin：正常运转允许的最低转速。

转速范围：最低转速和最高转速之间的转速.

2.压力

<1）工作压力P：液压泵实际工作时的输出压力。工作压力的大小取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵

的流量无关。

（2）额定压力ps:液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力。

（3）最高允许压力：在超过额定压力的条件卜.，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值。

3.排量V

液压泵每转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的排出液体的体积。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。

变量泵：排量可调节的液压泵

定量泵：排量为常数的液压泵

4.流量

<1）理论流量qi

指在不考虑液压泵的泄漏流量的情况卜，在单位时间内所排出的液体体积的平均值。则，如果液压泵的排量为V,其主轴转速为n,

则该液压泵的理论流量为：

qi=Vn

（2）实际流量q

液压泵在某一具体工况下，单位时间内所排出的液体体积称为实际流量，它等于理论流量减去泄漏流量：

q=qi-Aq

（3）额定流量qn

液压泵在正常工作条件卜，按试验标准规定（如在额定压力和额定转速卜）必须保证的流量。

5.效率

液压泵的功率损失：容积损失、机械损失。

容积损失：指液压泵流量上的损失。液压泵的实际输出流量总是小于其理论流量，其主要原因是由于液压泵内部高压腔的泄漏、

油液的压缩以及在吸油过程中由于吸油阻力太大、油液粘度大以及液压泵转速高等原因而导致油液不能全部充满密封工作腔。

容枳损失：液压泵的容积损失用容积效率来表示，它等于液压泵的实际输出流量与其理论流量之比：

%=宜=会这一"辿

液压泵的实际输出流量q为

夕=条%=%

式中：

V为液压泵的排量（m3/r）：n为液压泵的转速（r/s）

容积损失：液压泵的容积效率随着液压泵工作压力的增大而减小，且随液压泵的结构类型不同而异，但恒小于U

机械损失：指液压泵在转矩上的损失。液压泵的实际输入转矩TO总是大于理论上所需要的转矩Ti,其主要原因是由于液压泵体

内相对运动部件之间因机械摩擦而引起的摩擦转矩损失以及液体的粘性而引起的摩擦损失。

机械损失：液压泵的机械损失用机械效率表示，它等于液压泵的理论转矩Ti与实际输入转矩TO之比：

工*

M---=----1--

6.功率

（1）输入功率Pi

指作用在液压泵主轴上的机械功率，当输入转矩为TO,角速度为3时,：

名=3

（2）输出功率P0

指液压泵在工作过程中的熨际吸、压油口间的压差和输出流量q的乘积:

H=胸

7.总效率

指液压泵的实际输出功率与其输入功率的比值：

概述一一分类和选用

按运动部件的形状和运动方式分为：

齿轮泵：分外啮合齿轮泵和内增合齿轮泵

叶片泵：双作用叶片泵，单作用叶片泵和凸轮转子泵

柱塞泵：径向柱塞泵和轴向柱塞泵

螺杆泵：

按排量能否变量：

定量泵

变量泵

单作用叶片泵，径向柱塞泵和轴向柱寒泵可以作变量泵

选用原则：

是否要求变量：要求变量选用变量泵

工作压力：柱塞泵的额定压力最高

工作环境：齿轮泵的抗污能力最好

噪声指标：双作用叶片泉和螺杆泵属低噪声泵

效率：轴向柱塞泵的总效率最高

二、齿轮泵一一工作原理

齿轮索是利用齿轮啮合原理工作的。

齿轮泵是依靠泵缸与哂合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。山两个齿轮、泵体与前后盖组成

两个封闭空间，当齿轮转动时，齿轮脱开侧的空间的体枳从小变大，形成真空，将液体吸入，齿轮啮合侧的空间的体枳从大变小，而

将液体挤入管路中去。吸入腔与排出腔是靠两个齿轮的啮合线来隔开的。

齿轮泵的排出口的压力完全取决于泵出口处阻力的大小。

齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵，它一般做成定量泵。

按结构不同，齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵，而以外啮合齿轮泵应用最广。

齿轮泵一一齿轮泵的困油现象

齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重密系数必须大于1,也就是说在一对齿轮即将脱开啮合之前，后面的一对轮齿要进入啮合，这

样，在两对轮齿同时啮合的这一部分区域内，会有一部分油液滞留在两齿的重叠区之间。

随着齿轮的不断回转，后一对齿要不断地进入啮合，这就意味着刚进入啮合的齿耍与对面的齿槽发生对挤，而此时被哂合齿槽由

于两齿的齿厚相等的结构条件，基本上是处于封闭状态，如图（b）所示，所以，这部分被困在齿槽中的油液将由于齿的不断啮入运动

和齿槽密封空间的不断减小而受到强烈的挤R,如图（c）所示。

由于油液的可压缩性极小，被困油液的压力会急剧上升，这部分油液会寻或任何一处隙向外部拼命挤出，甚至阻碍齿轮的继续

转动，挤压的油液给齿轮带来了极大的径向力。在转过啮合节点P点后，如图（d）所示。

牙齿要逐渐脱出啮合，封闭的齿槽空间要不断地扩大，这会造成该封闭空间的真空负压，如果没有油液及时地补充进来，会使油

液中的空气分离析出，造成油液产生气穴，引起振动和噪声。

以上现象发生在每一对齿的啮合区内，这种由于齿厚相等而使被封闭在齿间的油液先挤压后真空负压的现象，称为齿轮泵的困油

现象。

齿轮泵的困油造成了油液的气穴，会引起传动振动和噪声，破坏了液压传动的稳定性，同时乂给泵的回转带来极大的附加径向动

我荷，对泵的正常工作造成极大的危害，所以，泵的困油现象需要设法消除。

解决办法：在泵盖上铳出两个困油卸荷凹槽（卸荷槽）

开的荷槽的原则是：当封闭空间的体积减小，油液受挤压时，要使这个封闭容积与压油腔相同，当封闭空间的体积增大，产生空

穴时，使其与吸油腔连通：当封闭空间体积达到最小时，能把吸油腔和压油腔隔开。

卸荷槽是任何一个齿轮泵都必须具备的，否则齿轮泵不能正常工作。

齿轮泵——径向不平衡力

齿轮泵工作时，在齿轮和轴承上承受径向液压力的作用。泵的右侧为吸油腔，左侧为压油腔。在压油腔内有液压力作用于齿轮上,

沿着齿顶的泄漏油，具有大小不等的压力，就是齿轮和轴承受到的径向不平衡力。

压油1p

液压力越高，这个不平衡力就越大，其结果：

加速了轴承的磨损

降低了轴承的寿命

甚至使轴变形，造成齿顶和泵体内壁的摩擦

为了解决径向力不平衡问题，在有些齿轮泵.匕采用开压力平衡槽的办法来消除径向不平衡力，但这将使泄漏增大，容积效率降

低等。

CB-B型齿轮泵则采用缩小压油腔，以减少液压力而齿顶部分的作用面积来减小径向不平衡力，所以泵的压油口孔径比吸油口孔

径要小。

齿轮泵一一泄露和补偿方法

齿轮泵工作时有三个主要泄漏途径：

1.齿轮两侧面与端盖间的轴向间隙：泄漏面积大，泄漏途径短，支泄漏量可占总泄漏量的75〜80%,影响最大。

2.径向间隙：泄漏量不大，约占整个齿轮泵泄漏量的15〜20机

3.两个齿轮的齿面啮合间隙：泄漏量是很小的，约占泵总泄漏量的4〜5以

端而间隙补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油,

让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。

齿轮泵一一特点及应用

齿轮泵的流量均匀，尺寸小而轻便，结构简单紧凑，坚固耐用，维护保养方便，流量小，压力高，适用于输送黏性较大的液体，

如润滑油、燃烧油，可作润滑油泵、削泵、输油泵和液压传动装置中的液压泵；

齿轮泵对油液污染不敏感，可以用在工程机械、矿山机械等外界条件差的地方齿；齿轮泵自吸性能好，转速低至300〜400r/min时

仍能稳定、可靠地实现自吸。

齿轮泵一一缺点

齿轮泉不宜输送黏性低财体，如水、汽油等，不宜输送含有固体颗粒的液体；

齿轮泵的流量和压力脉动以及噪声较大，而且加工工艺要求较高，不易获得精确的配合，一般不用于加工精度高的精密机床上。

叶片泵一一特点

叶片泵的结构较齿轮泵复杂，但其工作压力较高，且流量脉动小，工作平鬼，噪声较小，寿命较长。所以它被广泛应用于机械制

造中的专用机床、自动线等中低液压系统中，但其结构复杂，吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感。

三、叶片泵一分类

根据各密封工作容积在转f旋转一周吸、排油液次数的不同，叶片泵分为两类：

单作用叶片泵：完成一次吸、排油液：多为变量泵，工作压力最大为7.0Mpa：

双作用叶片泵：完成两次吸、排油液：均为定量泵，一般最大工作压力亦为7.0Mpa,结构经改进的高压叶片泵最大的工作压力可

达16.0-21.OMpa.

叶片泵——单作用叶片泵

工作原理

1一转子：2一定子；3一叶片

2.特点

（1）改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。偏心反向时，吸油压汕方向也相反；

（2）处在压油腔的叶片顶部受到压力汨的作用，该作用要把叶片推入转子槽内。为「使叶片顶部可靠地和定子内表面相接触，压

油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通。吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通，这里.的叶片仅靠离心力的作用顶在定

子内表面上；

（3）山丁转子受到不平衡的径向液压作用力，所以这种泵一般不宜用于高压。

（4）为了更有利于叶片在惯性力作用下向外伸出，而使叶片有一个与旋转方向相反的倾斜角，称后倾角，一般为24°。

叶片泵——双作用叶片泵

工作原理

1一定子：2一转子；3一叶片

四、柱塞泵一特点和应用

依靠柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。

柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点。

被广泛应用于高乐、大流量和流量需要调节的场合，诸如液压机、工程机械和船舶中。

柱塞泵一一分类

柱塞泵按柱塞的排列和运动方向不同：

径向柱塞泉：柱塞沿径向放置

配流轴式径向柱塞泵

阀配流径向柱塞泵

轴向柱塞泵：柱塞轴向布置

斜盘式轴向柱塞泵

斜轴式无较轴向柱塞泵

柱塞泉一一径向柱塞泉

工作原1:

L一柱塞：2一缸体；3—衬套：4—定子；5—配油轴

柱塞泵一一径向柱塞泵（特点）

配流轴配流，因配流轴上与吸、压油窗口对应的方向开有平衡油槽，使液压径向力得到平衡，容积效率较高。

柱塞头部装有滑履，滑履与定子内圆为面接触，接触面比压很小。

可以实现多泵同轴串联，液压装置结构紧凑。

改变定子相对缸体的偏心距可以改变排量，且变量方式多样。

柱塞泵一一轴向柱塞泵（工作原理）

1一缸体：2一配油盘：3一柱塞：4一斜盘；5—传动轴；6—弹簧

柱塞泉——轴向柱塞泵（熔点）

（1）改变倾斜元件的角度，就可以改变柱塞在泵缸内的行程长度，即可改变泵的流量。倾斜角度固定的称为定量泵，倾斜角度可

以改变的便称为变量泵。

（2）轴向柱塞泵与径向柱塞泵比较，推出压力高，效率也高，径向尺寸小、结构紧凑、体积小、重量轻。但结构较径向柱塞泵复

杂，加工制造要求高，价格较贵。

柱塞泵一一轴向柱塞泵（应用）

一般用于机床、冶金、锻压、矿山及起重机械的液压传动系统中，特别广泛地应用于大功率的液压传动系统中。为了提高效率，

在应用时还通常用齿轮泵或滑片泵作为辅助油泉，用来给油，弥补漏损及保持油路中有一定的压力。

第三节液压阀

液压阀是液压传动中控制和调节的元件。它们的功能是控制和调节流体的流动方向、压力和流量，以满足执行元件所需要的启动、

停止、运动方向、力和力矩、速度和转速、动作顺序和克服负载等要求，从而使系统按照指定的要求协调地工作。

一、概述一分类

按机能分类：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀

按结构分类：滑阀、座阀、射流管阀、喷嘴挡板阀

按操纵方法分类：手动阀、机/液/气动阀、电动阀

概述一一基本要求

1.动作刘敏，使用可靠，工作时冲击和振动小

2.油液流过时压力损失小

3.密封性能好

4.结构紧凑，安装、调整、使用、维于方便，通用性大

二、压力控制阀一一原理

控制油液压力高低的液压阀。

利用作用在阀芯上的液压力和抑簧力和平衡的原理工作。

使用最多的是溢流阀，

压力控制阀一一溢流阀（功能）

通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现稔压、调压或限压作用。

压力控制阀一一溢流阀（要求）

调压范围大，调压偏差小，压力振摆小，动作灵敏，过流能力大，噪声小。

压力控制阀一一溢流阀（工作原理）

直动式溢流阀

多用于压力低或者流量小的叉车液压系统中。

BB&23直动式海施网的工作U

1-««孔

STWUMT7THl

先导式溢流阀

多用在较高压力和大流量的叉车液压系统中。

H6-25先导式慢浪■的工作ma

・）MBb）用后冬兮

l-±R2-±«WW3-先导■KfiERU5-Mfl.

压力控制阀一一溢流阀（应用）

作溢流阀，溢流阀有溢流时，可维持系统压力恒定。

作安全阀，系统超载时，溢流阀才打开，对系统起过载保护作用，而平时溢流阀是关闭的。

作背压阀，装在系统的回油路上，产生一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。

用先导式溢流阀对系统实现远程调压或使系统卸荷。

三、流量控制阀一原理

液压系统中执行元件运动速度的大小，山输入执行元件的油液流量的大小来确定。

流量控制阀是依靠改变阀口通流面枳（节流口局部阻力）的大小或通流通道的长短来控制流量的液压阀。

流量控制阀一一节流阀

B6-35节谨州

•)玷杓用b)

l-#»2一■心3-Mff4-MUflB

节流阀结构简单、体积小、使用方便、成本低。但负载和温度的变化对流量稳定性的影响较大，因此只适用于负载和温度变化不

大或速度稳定性要求不高的液压系统。

化叉化起升油缸及倾斜油缸管路中一般均装々单向作用的节流阀。

流量控制阀一一调速阀

调速阀是进行了压力补偿的节流阀。

它由定差减压阀和节流阀串联而成。

节流阀用来调节通过的流量，定差减压阀则自动补偿负载变化的影响，使节流阀前后的压差为定值，消除了负载变化对流量的影

响。

B6-360建■的工作原理

•)nnb)HBIVt•)HWHMfq

四、方向控制阀一一单向阀

使油液只能沿一个方向流动，不许它反向倒流。

Vliiiiir-p,Pl----------p>

阳64单向陶

•）靖构Iflb）B!影符号

1-BI体2-l（心3fll

液控单向阀

图69普通R版控单向脚

I一匏制幅*2T杆3-同心4-#«

方向控制阀一一换向阀（功能）

换向阀利用阀芯相对于阀体的相对运动，使油路接通、关断，或变换油流的方向，从而使液压执行元件启动、停止或变换运动方

向。

方向控制阀——换向阀（要求）

流体流经阀时的压力损失要小：

互不相通的通口间的泄漏要小；

换向要平稳、迅速且可竟。

最常见的是滑阀式。

方向控制阀一一换向阀（原理）

图6-11常舞式换向&工作原理和圉形符号

•）示意用b）图形符号

方向控制阀一一换向阀（分类）

按照操纵方式：手动换向阀

按照操纵方式：机动换向阀

按照操纵方式：液动换向阀

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第四节液压缸和液压马达

一、液压缸----作用

液压缸也叫油缸，它是液压系统中的一种执行元件，其功能就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。

液压缸一一分类