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液压系统基础知识

一、液压的定义
一个完整的液压系统由五个部分组成,即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。
动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能,指液压系统中的油泵,它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。
执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能,驱动负载作直线往复运动或回转运动。
控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。
根据控制功能的不同,液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等;流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等;方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。
辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。
液压油是液压系统中传递能量的工作介质,有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。
二、液压元件的分类
1动力元件:齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵;2执行元件:液压缸、液压马达
3液压缸:活塞液压缸、柱塞液压缸、摆动液压缸、组合液压缸;4液压马达:齿轮式液压马达、叶片液压马达、柱塞液压马达;5控制元件:方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀
方向控制阀:单向阀、换向阀;压力控制阀:溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等;流量控制阀:节流阀、调速阀、分流阀;辅助元件:蓄能器、过滤器、冷却器、加热器、油管、管接头、油箱、压力计、流量计、密封装置等液压油:普通液压油(L-HL)、抗磨液压油(L-HM)、低温液压油和稠化液压油(L-HV)注:前L代表润滑剂类L代表防锈,抗氧化,M代表抗磨
三、液压的原理
    它是由两个大小不同的液缸组成的,在液缸里充满水或油。充水的叫“水压机”;充油的称“油压机”。两个液缸里各有一个可以滑动的活塞,如果在小活塞上加一定值的压力,根据帕斯卡定律,小活塞将这一压力通过液体的压强传递给大活塞,将大活塞顶上去。设小活塞的横截面积是S1,加在小活塞上的向下的压力是F1。于是,小活塞对液体的压强为P=F1/SI,能够大小不变地被液体向各个方向传递”。大活塞所受到的压强必然也等于P。若大活塞的横截面积是S2,压强P在大活塞上所产生的向上的压力F2=PxS2,截面积是小活塞横截面积的倍数。从上式知,在小活塞上加一较小的力,则在大活塞上会得到很大的力,为此用液压机来压制胶合板、榨油、提取重物、锻压钢材等。
四、 液压的优点:与机械传动、电气传动相比,液压传动具有以下优点:
  1、液压传动的各种元件,可以根据需要方便、灵活地来布置。2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快。
  3、操纵控制方便,可实现大范围的无级调速(调速范围达2000:1)。4、可自动实现过载保护。5、一般采用矿物油作为工作介质,相对运动面可自行润滑,使用寿命长;6、很容易实现直线运动/
7、很容易实现机器的自动化,当采用电液联合控制后,不仅可实现更高程度的自动控制过程,而且可以实现遥控。
液压的缺点:
  1、由于流体流动的阻力和泄露较大,所以效率较低。如果处理不当,泄露不仅污染场地,而且还可能引起火灾和爆炸事故。2、由于工作性能易受到温度变化的影响,因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。3、液压元件的制造精度要求较高,因而价格较贵。
4、由于液体介质的泄露及可压缩性影响,不能得到严格的传动比。5、液压传动出故障时不易找出原因;使用和维修要求有较高的技术水平。
五、液压系统的三大顽疾
     1、发热   由于传力介质(液压油)在流动过程中存在各部位流速的不同,导致液体内部存在一定的内摩擦,同时液体和管路内壁之间也存在摩擦,这些都是导致液压油温度升高的原因。温度升高将导致内外泄漏增大,降低其机械效率。同时由于较高的温度,液压油会发生膨胀,导致压缩性增大,使控制动作无法很好的传递。解决办法:发热是液压系统的固有特征,无法根除只能尽量减轻。使用质量好的液压油、液压管路的布置中应尽量避免弯头的出现、使用高质量的管路以及管接头、液压阀等。
  2、振动   液压系统的振动也是其痼疾之一。由于液压油在管路中的高速流动而产生的冲击以及控制阀打开关闭过程中产生的冲击都是系统发生振动的原因。强的振动会导致系统控制动作发生错误,也会使系统中一些较为精密的仪器发生错误,导致系统故障。解决办法:液压管路应尽量固定,避免出现急弯。避免频繁改变液流方向,无法避免时应做好减振措施。整个液压系统应有良好的减振措施,同时还要避免外来振源对系统的影响。
3、泄漏   液压系统的泄漏分为内泄漏和外泄漏。内泄漏指泄漏过程发生在系统内部,例如液压缸活塞两边的泄漏、控制阀阀芯与阀体之间的泄漏等。内泄漏虽然不会产生液压油的损失,但是由于发生泄漏,既定的控制动作可能会受到影响,直至引起系统故障。外泄漏是指发生在系统和外部环境之间的泄漏。液压油直接泄漏到环境中,除了会影响系统的工作环境外,还会导致系统压力不够引发故障。泄漏到环境中的液压油还有发生火灾的危险。解决办法:采用质量较好的密封件,提高设备的加工精度。
六液压系统中泄露的原因
1设计与制造的缺陷所造成的。
2冲击和振动造成管接头松动。
3密封件及配合件相互磨损。
4油温过高及橡胶与液压油不相溶而变质。

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