液壓基本原理

液壓傳動根本知識北京市工業(yè)技師學院李兵郵箱：jsxyskx@126根本原理答復:液壓系統(tǒng)是以有壓液體作為工作介質進行能量轉換的系統(tǒng)，其可在動力源與工作點之間傳遞能量。問題:什么是液壓系統(tǒng)?能量需求燃氣輪機其它形式內燃機電動機動力源消耗能量?動力源與動力源連接直接驅動機械能傳遞液壓能傳遞停止啟動速度方向位置加速度控制液壓能傳遞液壓電梯時間距離液壓電梯時間加速度距離液壓電梯時間加速度速度距離液壓電梯時間加速度減速度速度距離液壓電梯時間位置加速度減速度速度距離液壓電梯機械式挖掘機液壓挖掘機液壓操作液壓操作液壓操作液壓操作液壓操作液壓操作一、液壓傳動的工作原理傳遞運動傳遞運動傳遞運動傳遞運動液壓泵執(zhí)行元件產生壓力液壓泵執(zhí)行元件產生壓力W液壓泵執(zhí)行元件產生壓力WP液壓泵執(zhí)行元件產生壓力面積壓力作用力壓力=作用力÷面積作用力=壓力x面積壓力定義1kg低壓力1kg高壓力1kg壓力定義PFA液壓泵執(zhí)行元件1000kg10cm2提升負載P=FAP=FAP=FAP=FA=100010=100kg/cm2P=FA100kg/cm2液壓泵執(zhí)行元件10cm210cm2?1000kg提升負載液壓泵執(zhí)行元件10cm210cm21000kg1000kg100kg/cm2提升負載A液壓泵執(zhí)行元件1000kg100cm2P=FA10cm210kg/cm2提升負載P=FA=1000100=10kg/cm2AF=PxA=10x10=100kg液壓泵執(zhí)行元件1000kg100cm210cm210kg/cm2100kg放大作用力A液壓泵執(zhí)行元件1000kg100cm210cm210kg/cm2100kg放大作用力=P=FAFAW液壓泵執(zhí)行元件能量守恒W液壓泵執(zhí)行元件能量守恒W液壓泵執(zhí)行元件能量守恒W液壓泵執(zhí)行元件能量守恒W液壓泵執(zhí)行元件能量守恒W10A10FAF101Ax10=體積=10Ax1液壓泵執(zhí)行元件能量守恒液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置液壓泵執(zhí)行元件液壓裝置1l流量1l1cm流量3l/min3cm/min3個行程/分鐘流量速度流量流量與速度面積速度流量速度=面積流量壓力壓力與負載負載壓力=面積面積負載流量速度=面積負載壓力=面積由液壓千斤頂?shù)倪^程可見：1、液壓傳動系統(tǒng)以液體為介質，實現(xiàn)了兩次能量轉換。機械能－－－液體的壓力能－－－－機械能2、液壓傳動的過程必須是在封閉的空間和管道內進行3、在液壓傳動系統(tǒng)中，傳動與控制同時存在。二、液壓傳開工作特性1、液壓傳動系統(tǒng)中，傳動與控制同時進行。2、液壓傳動中的液體壓力的大小取決于負載。即壓力只隨負載的變化而變化，與流量無關。3、執(zhí)行機構的運動速度的大小取決于輸入的流量而與壓力無關。三、流量與壓力流量=升/分鐘(l/min)1l=1000立方厘米(cm3)流量單位質量-公斤〔kg〕重量–牛頓〔N〕質量與重量1kg重力重力1s-9.81m/s0s-0m/s1kg重力1s-9.81m/s2s-19.62m/s0s-0m/s1kg重力1kg1s-9.81m/s2s-19.62m/s3s-29.43m/s0s-0m/s〔在小于3s內，速度為0-60哩/小時?！持亓铀俣?9.81m/s2重力牛頓第二定律作用力=質量x加速度1牛頓=1kgx1m/s29.81N=1kgx9.81m/s21kg質量:9.81N重量:牛頓第二定律〔1N約為0.1kg〕1m1m1m21N/m2=1帕斯卡〔Pa〕1千帕斯卡=1000Pa1兆帕斯卡=1000000Pa1bar=100000Pa1bar=1kg/cm2〔近似〕1N壓力單位壓力（Pa）=作用力（N）面積（m2）壓力（bar）=作用力（N）x10面積（mm2）壓力（bar）=作用力（N）面積（cm2）x10壓力計算無流阻壓力由外負載產生壓力由彈性負載產生壓力由壓縮空氣產生壓力由壓縮空氣產生壓力由單向閥〔帶彈簧〕產生壓力由阻尼孔產生P1P2QQP1-P2=PPAxQ2A即:為了獲得兩倍的流量，需要四倍壓降壓力由阻尼孔產生四、能量輸入機械能輸出液壓能液壓能=流量x壓力功率（kW）=壓力（bar）x流量（l/min）600能量P1P2QQ輸入功率=P1xQ輸出功率=P2xQ假設P2<P1，那么〔輸出功率〕<〔輸入功率〕功率差=發(fā)熱量對于礦物油-17.5bar〔P〕壓差對應于1oC能量五、液壓傳動系統(tǒng)的組成設備需求液壓缸手動液壓泵液壓泵，電動機驅動液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱液壓泵與油箱溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥溢流閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥換向閥流量控制閥過濾器液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖液壓系統(tǒng)原理圖M液壓系統(tǒng)原理圖M無論液壓設備規(guī)模大小、系統(tǒng)復雜與否，任何一個液壓系統(tǒng)都是由動力元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件、工作介質等幾局部組成的動力元件——把機械能轉換成油液液壓能的裝置。最常見的形式就是液壓泵，它給液壓系統(tǒng)提供壓力油。執(zhí)行元件——把油液的液壓能轉換成機械能的元件。有作直線運動的液壓缸，或作回轉運動的液壓馬達?？刂圃獙ο到y(tǒng)中油液壓力、流量或油液流動方向進行控制或調節(jié)的元件。這些元件的不同組合形成了不同功能的液壓系統(tǒng)。輔助元件——上述三局部以外的其他元件，例如油箱、過濾器、油管等。它們對保證系統(tǒng)正常工作有重要作用。工作介質——工作介質主要包括各種液壓油、乳化液和合成液壓液。液壓系統(tǒng)利用工作介質進行能量和信號的傳遞。六、油箱、液壓油和原動機冷卻油箱灌注油箱浸入液壓泵高位油箱出油回油油箱水水/油礦物油植物油合成油液壓油液壓油水水/油礦物油植物油合成油潤滑

液壓油液壓油水水/油礦物油植物油合成油溫度范圍

液壓油液壓油水水/油礦物油植物油合成油無腐蝕

液壓油液壓油水水/油礦物油植物油合成油可燃性

液壓油液壓油水水/油礦物油植物油合成油環(huán)境友好性

液壓油液壓油水水/油礦物油植物油合成油

液壓油本錢液壓油水水/油礦物油植物油合成油

液壓油潤滑溫度范圍腐蝕性可燃性環(huán)境友好性成本液壓油根本液壓系統(tǒng)歐洲：1000RPM1500RPM美國：1200RPM1800RPM400V3phAC汽油機柴油機12002400RPM原動機100KW原動機柴油機電動機液壓大小比較七、液壓控制閥液壓控制閥簡稱液壓閥，是液壓系統(tǒng)的控制元件。其功用是用來控制液壓系統(tǒng)中工作油液的流動方向、壓力和流量，從而滿足液壓執(zhí)行元件對運動方向、力、運動速度、動作順序等方面的要求。液壓閥包括方向控制閥、壓力控制閥和流量控制閥。液壓閥是由閥體、閥芯和操縱機構三局部組成；液壓閥是利用閥芯在閥體內的相對運動來控制閥口的通斷及開口大小來工作的。液壓控制閥在系統(tǒng)中不做工功，也不進行能量轉換，只是對液壓系統(tǒng)起控制作用。截止閥控制閥結構通常采用開關閥工作原理，或者采用滑閥工作原理。對于開關閥來說，球形、錐形或圓盤形閥芯由彈簧緊壓在閥座上，由于其單位面積上壓力很高，因此，這種閥的閥口密封性能好。該圖示閥芯為錐形。

在開關閥中，球形、錐形或者圓盤形閥芯緊壓在閥座上，因此，這種閥具有良好密封。

1、方向控制閥方向控制閥是用來改變液壓系統(tǒng)中各油路之間液流通斷關系的閥類。(1)普通單向閥普通單向閥的作用是使液體只能沿一個方向流動，不許它反向倒流(2)液控單向閥當控制口無壓力油通入時，它和普通單向閥一樣，不能反向倒流。當控制口接通控制油壓時，即可推動控制活塞，頂開單向閥的閥芯，使反向截止作用得到解除，液體即可在兩個方向自由通流。(3)換向閥換向閥是借助于閥芯與閥體之間的相對運動，使與閥體相連的各油路實現(xiàn)接通、切斷，或改變液流方向的閥類。單向閥只允許工作油液向一個方向流動。對于圖示流動方向，在復位彈簧和工作油液作用下，閥芯將閥口關閉。

單向閥中也可以不帶復位彈簧。由于在關閉位置不允許有泄漏，所以，單向閥通常為開關閥式結構。

對于圖示流動方向，在工作油液作用下，單向閥開啟該圖示說明了滑閥工作原理。為使閥芯移動，閥芯與閥體之間應有間隙。為減小液壓卡緊力，通常在閥芯上開均壓槽，以使壓力平衡，并形成油膜。這樣，可使閥芯移動時的摩擦損失最小。

這種閥的密封性能并不太理想，即總存在工作油液滲漏。

二位二通換向閥具有三個油口，即工作口A、進油口P和泄油口L。在此圖示中，換向閥處于靜止位置時，進油口P與工作油口A不接通。

在泄油口上可連接泄油管路，以泄掉復位彈簧和閥芯腔中的油液。

驅動二位二通換向閥動作時，那么進油口P與工作油口A接通。

二位二通換向閥也可以為常開式，即在靜止位置時，進油口P與工作口A接通。

二位三通換向閥具有三個油口，即工作油口A、進油口P和回油口T。工作油液可從進油口P流向工作油口A，或者從工作油口A流向回油口T，在上述兩種情況下，未接通的油口處于關閉狀態(tài)。在圖示靜止位置，進油口P關閉，而工作油口A與回油口T接通。

當驅動二位三通換向閥動作時，進油口P與工作油口接通，而回油口T關閉。

二位三通換向閥也可以為常開式，即在靜止位置時，進油口P與工作口A接通，而回油口T那么關閉。

二位四通換向閥具有四個油口，即工作油口A和B、進油口P及回油口T。進油口P總是與一個工作油口〔A或B〕接通，而另一個工作油口〔B或A〕那么與回油口T接通。在圖示靜止位置，進油口P與工作油口B接通，而工作油口A那么與回油口T接通。

與帶三臺肩的二位四通換向閥相反，帶二臺肩的二位四通換向閥無泄油口L驅動二位四通換向閥動作時，進油口P與工作口A接通，而工作口B那么與回油口T接通。

二位四通換向閥也可以為常開式，即在靜止位置時，進油口P與工作口A接通，而工作口B那么與回油口T接通。

二位四通換向閥具有四個油口，即工作油口A和B、進油口P及回油口T。進油口P總是與一個工作油口〔A或B〕接通，而另一個工作油口〔B或A〕那么與回油口T接通。在圖示靜止位置，進油口P與工作油口B接通，而工作油口A那么與回油口T接通。

帶三臺肩的二位四通換向閥應有泄油口L，否那么液壓油將困在該閥內。

當驅動二位四通換向閥動作時，進油口P與工作口A接通，而工作口B那么與回油口T接通。

從邏輯角度看，三位四通換向閥是由二位四通換向閥和一個靜止位置組成。三位四通換向閥具有多種中位機能形式〔如圖示三位四通換向閥，其中位機能為O型〕。在圖示工作位置，進油口P與工作口B接通，而工作口A那么與回油口T接通。

三位四通換向閥處于靜止位置時，除了泄油口外，其它所有油口都關閉。

當三位四通換向閥處于靜止位置時，液壓泵出口壓力為平安閥的設定壓力。

三位四通換向閥向右換向，那么進油口P與工作油口A接通，而工作油口B那么與回油口T接通。

2、壓力控制閥液壓系統(tǒng)中控制油液壓力上下的液壓閥，統(tǒng)稱為壓力控制閥。它是利用閥芯上的液壓力和彈簧力相平衡的原理進行工作的。常用的壓力控制閥有溢流閥、減壓閥、順序閥等。〔1〕、溢流閥溢流閥的主要作用是維持液壓系統(tǒng)中的壓力根本恒定，其結構有直動式和先導式兩種。溢流閥的應用1)、溢流定壓作用在定量泵節(jié)流調速系統(tǒng)中，溢流閥處于常開狀態(tài)，保證了泵的工作壓力根本不變。2、防止系統(tǒng)過載在變量泵調速系統(tǒng)中，系統(tǒng)正常工作時，溢流閥口處關閉狀態(tài)，液壓泵輸出流量全部進入執(zhí)行元件。當系統(tǒng)超載，系統(tǒng)的壓力超過溢流閥調定值時，溢流閥迅速翻開，油液流回油箱，系統(tǒng)壓力不再升高，確保系統(tǒng)平安。此時的溢流閥稱為平安閥。3)、背壓作用在液壓系統(tǒng)的回油路上串接一個溢流閥，造成可調的回油阻力,形成背壓，以改善執(zhí)行元件的運動平穩(wěn)性。4)、遠程調壓和系統(tǒng)卸荷作用利用遠控口進行遠程調壓或系統(tǒng)卸荷該溢流閥采用開關閥式結構。當溢流閥處于靜止位置時，在調壓彈簧作用下，其溢流口關閉。

在這種情況中，對于未帶負載液壓缸，當活塞桿伸出時，液壓泵輸出流量全部流入液壓缸。

一旦進油口A上油壓所產生的作用力大于調壓彈簧的彈簧力，溢流閥那么開啟。

在這種情況中，液壓缸活塞桿完全伸出后，液壓泵輸出流量全部通過溢流口流回油箱?！?〕、減壓閥減壓閥是將閥的進口壓力(一次壓力)經過減壓后使出口壓力(二次壓力)降低并穩(wěn)定的一種閥，又叫定值輸出減壓閥。減壓閥有直動式和先導式兩種，先導式減壓閥最為常用。減壓閥是常開的，其出口壓力由調壓彈簧設定。

減壓閥可將進口壓力降至出口壓力。在液壓系統(tǒng)中，如果不同設備需要不同壓力，那么可以使用減壓閥。當出口壓力升高時，作用在控制活塞左端面上油壓力變大，控制活塞向右移動，閥口變小，壓降增大，從而使出口壓力降至設定值。

在滑閥式結構中，也可以采用控制邊結構，以緩慢增加開口量，從而使減壓閥具有較高調壓精度。

當出口壓力到達最大設定壓力時，閥口完全關閉。進口壓力由溢流閥設定在圖示回路中，液壓缸活塞桿伸出，減壓閥出口壓力小于系統(tǒng)壓力，且恒定。

液壓缸活塞桿現(xiàn)處于完全伸出狀態(tài)，此時出口壓力不斷升高，閥口完全關閉。

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