這可能是最全的,有關液壓系統的乾貨內容!

【每日學機械】第165期，這次我們說說有關液壓系統的內容！

01 液壓傳動

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液壓傳動是用液體作為工作介質來傳遞能量和進行控制的傳動方式。

液壓傳動的基本原理

利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能，通過液體壓力能的變化來傳遞能量，經過各種控制閥和管路的傳遞，藉助於液壓執行元件(液壓缸或馬達)把液體壓力能轉換為機械能，從而驅動工作機構，實現直線往復運動和迴轉運動。其中的液體稱為工作介質，一般為礦物油，它的作用和機械傳動中的皮帶、鏈條和齒輪等傳動元件相類似。

液壓傳動系統

由液壓泵、液壓控制閥、液壓執行元件(液壓缸和液壓馬達等)和液壓輔件(管道和蓄能器等)組成的液壓系統。

液壓傳動系統組成元件

• 動力元件，即液壓泵，其職能是將原動機的機械能轉換為液體的壓力動能(表現為壓力、流量)，其作用是為液壓系統提供壓力油，是系統的動力源；

• 執行元件，指液壓缸或液壓馬達，其職能是將液壓能轉換為機械能而對外做功，液壓缸可驅動工作機構實現往復直線運動(或擺動)，液壓馬達可完成迴轉運動；

• 控制元件，指各種閥利用這些元件可以控制和調節液壓系統中液體的壓力、流量和方向等，以保證執行元件能按照人們預期的要求進行工作；

• 輔助元件，包括油箱、濾油器、管路及接頭、冷卻器、壓力表等。它們的作用是提供必要的條件使系統正常工作並便於監測控制；

• 工作介質，即傳動液體，通常稱液壓油。液壓系統就是通過工作介質實現運動和動力傳遞的，另外液壓油還可以對液壓元件中相互運動的零件起潤滑作用；

液壓傳動系統的工作原理

以下圖簡單磨床為例。電動機帶動液壓泵從油箱吸油，液壓泵把電動機的機械能轉換為液體的壓力能。液壓介質通過管道經節流閥和換向閥進入液壓缸左腔，推動活塞帶動工作檯右移，液壓缸右腔排出的液壓介質經換向閥流回油箱。換向閥換向之後液壓介質進入液壓缸右腔，使活塞左移，推動工作檯反向移動。改變節流閥的開口可調節液壓缸的運動速度。液壓系統的壓力可通過溢流閥調節。在繪製液壓系統圖時，為了簡化起見都採用規定的符號代表液壓元件，這種符號稱為職能符號。

基本迴路

由有關液壓元件組成，用來完成特定功能的典型油路。任何一個液壓傳動系統都是由幾個基本迴路組成的，每一基本迴路都具有一定的控制功能。幾個基本迴路組合在一起，可按一定要求對執行元件的運動方向、工作壓力和運動速度進行控制。根據控制功能不同，基本迴路分為壓力控制迴路、速度控制迴路和方向控制迴路。

壓力控制迴路

用壓力控制閥來控制整個系統或局部範圍壓力的迴路。根據功能不同，壓力控制迴路又可分為調壓、變壓、卸壓和穩壓 4種迴路。

速度控制迴路

通過控制介質的流量來控制執行元件運動速度的迴路。按功能不同分為調速迴路和同步迴路。

方向控制迴路

控制液壓介質流動方向的迴路。用方向控制閥控制單個執行元件的運動方向，使之能正反方向運動或停止的迴路，稱為換向迴路。在執行元件停止時，防止因載荷等外因引起洩漏導致執行元件移動的迴路，稱為鎖緊迴路。

02 液壓缸

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液壓缸是將液壓能轉變為機械能的、做直線往復運動(或擺動運動)的液壓執行元件。它結構簡單、工作可靠。用它來實現往復運動時，可免去減速裝置，並且沒有傳動間隙，運動平穩，因此在各種機械的液壓系統中得到廣泛應用。

液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比;液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞杆、密封裝置、緩衝裝置與排氣裝置組成。緩衝裝置與排氣裝置視具體應用場合而定，其他裝置則必不可少。

液壓缸通常由後端蓋、缸筒、活塞杆、活塞組件、前端蓋等主要部分組成；為防止油液向液壓缸外洩漏或由高壓腔向低壓腔洩漏，在缸筒與端蓋、活塞與活塞杆、活塞與缸筒、活塞杆與前端蓋之間均設置有密封裝置，在前端蓋外側，還裝有防塵裝置；為防止活塞快速退回到行程終端時撞擊缸蓋，液壓缸端部還設置緩衝裝置；有時還需設置排氣裝置。

液壓傳動原理

以油液作為工作介質，通過密封容積的變化來傳遞運動，通過油液內部的壓力來傳遞動力。

• 動力部分：將原動機的機械能轉換為油液的壓力能（液壓能）。例如：液壓泵。

• 執行部分：將液壓泵輸入的油液壓力能轉換為帶動工作機構的機械能。例如：液壓缸、液壓馬達。

• 控制部分：用來控制和調節油液的壓力、流量和流動方向。例如：壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。

• 輔助部分：將前面三部分連接在一起，組成一個系統，起貯油、過濾、測量和密封等作用。例如：管路和接頭、油箱、過濾器、蓄能器、密封件和控制儀表等。 
  

液壓缸的結構形式可分為以下幾種：

活塞式：單活塞杆液壓缸只有一端有活塞杆。其兩端進出口油口A和B都可通壓力油或回油，以實現雙向運動，故稱為雙作用缸。

伸縮式液壓缸具有二級或多級活塞，伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序式從大到小，而空載縮回的順序則一般是從小到大。伸縮缸可實現較長的行程，而縮回時長度較短，結構較為緊湊。此種液壓缸常用於工程機械和農業機械上。

擺動式液壓缸是輸出扭矩並實現往復運動的執行元件，也稱擺動式液壓馬達。有單葉片和雙葉片兩種形式。定子塊固定在缸體上，而葉片和轉子連接在一起。根據進油方向， 葉片將帶動轉子作往復擺動。

液壓缸內部結構設計需要注意的幾點：

設計宗旨：依據現場工作溫度、工作介質及本廠加工情況而定。以機械設計手冊為依據，計算出內部結構的尺寸。

• 密封的選用必須根據現場工作溫度、環境汙染情況、工作介質來選用。水-乙二醇介質不能使用聚氨酯密封。　

• 油缸的缸頭儘量採用V型組合密封，這樣可以彌補溝槽加工光潔度的誤差。　

• 密封溝槽尺寸嚴格依據設計手冊進行設計。　

• 油缸活塞密封一般選用格萊圈加導向帶，格萊圈的耐高溫和抗汙染性比較好。　

• 氣缸密封一般選用日本NOK系列，一定不要使用國產油缸密封，否則氣缸啟動阻力太大，動作不平穩甚至不工作。

• 油缸缸頭缸底和缸筒之間的O型圈密封，最好加擋圈，這樣可以彌補加工製作的誤差。

• 缸筒和缸頭缸底以及中擺的聯接儘量不採用焊接的方式，因為焊接會造成缸筒變形，可用螺紋聯接或其他連接方式。

03 液壓圖形符號

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一個完整的液壓系統由五個部分組成，即動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。下面是常用液壓元件圖形符號（摘自GB/T786.1--1993）