液壓系統的工作原理及組成
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          液壓技術是以液體為工作介質,利用封閉系統中液體的靜壓能實現信息、運動和動力的傳遞及工程控制的技術。由于液壓技術在功率質量比、結構組成、響應速度、調速范圍、過載?;ぜ暗繅赫系確矯娑撈氐募際跤攀?,使其成為現代傳動與控制的重要技術手段和不可替代的關鍵基礎技術之一,其應用囊括了國民經濟各領域。
          一個完整的液壓傳動或控制系統(以下簡稱液壓系統)通常都是由能源元件(液壓泵)、執行器(液壓缸、火影忍者博人传日语中字和擺動液壓馬達)、控制元件(各類液壓控制閥)及輔助元件(油箱和管件等)四類液壓元件和工作介質所組成的。液壓傳動與控制的機械設備或裝置工作時,其液壓系統以具有連續流動性的液壓油或難燃液壓液或水(多使用液壓油)作為工作介質,通過液壓泵將驅動泵的原動機(電動機或內燃機)的機械能轉換成液體的壓力能,然后經過封閉管路及控制閥,送至執行器中,轉換為機械能驅動負載,實現工作機構所需的直線運動、回轉運動或擺動。
          液壓泵及液壓馬達的功用與基本原理
          功用及重要性
          液壓泵是任何一臺液壓設備不可缺少的能源元件,其功用是將原動機的機械能轉換為液壓能,即向液壓系統提供具有一定壓力和流量的液體;液壓馬達是任何需要回轉運動的液壓設備或工作機構(例如各類生產機械及軍用裝備的回轉工作機構和各類行走機械等設備)不可缺少的執行元件,其功用是將液壓能轉換為機械能,以轉矩和轉速的形式驅動與其相連的工作機構做功。
          液壓泵及液壓馬達的功用原理互逆,但結構相近,且二者在液壓技術中的使用量均占有相當大的比重。在各類液壓設備的開發及液壓系統的設計和使用中,正確合理地選擇、使用和維護液壓泵及液壓馬達,對于提高液壓系統乃至整個液壓設備的工作品質和可靠性,無疑具有非常重要的意義。因此,液壓技術的設計制造人員、安裝調試人員和現場使用維護人員必須掌握液壓泵及液壓馬達的原理、結構、特性及使用維護方法。
          基本原理
          在液壓傳動與控制系統中,液壓泵和液壓馬達的類型很多(如齒輪式、葉片式、柱塞式和螺桿式等)、結構各異,但都是容積式的,即都是基于容積的變化而進行工作的。
          (1)液壓泵的基本原理
          當圖1-1所示裝置作液壓泵使用時,原動機帶動傳動軸4(轉子)按圖示順時針方向旋轉,則三個凸輪隨傳動軸一起沿順時針方向旋轉,設泵從圖1-1 (a)所示位置開始轉動,此時柱塞6隨之下移,密封工作容腔12的容積變大,產生真空;與此同時,凸輪3將吸油單向閥7打開(而凸輪1正好將排油單向閥5關閉),油箱(圖中未畫出)中的油液在大氣壓作用下經進油口a、吸油單向閥7和流道b被吸人工作容腔12,為吸油過程。當轉子繼續旋轉到圖1-1 (b)所示位置時,柱塞6被凸輪2壓縮上移,工作容腔12的容積減小,腔內已吸入的油液受壓縮而壓力增大,欲將油液排出;與此同時,凸輪1恰好將排油單向閥5打開(而凸輪3正好將吸油單向閥7關閉),油液即通過流道c、排油單向閥5和排油口d輸出到系統,為排油過程。傳動軸轉動一周,泵吸、排油各一次。原動機驅動傳動軸連續旋轉,液壓泵就不斷由進油口a吸油,由排油口d向系統排油。若原動機帶動傳動軸或轉子逆時針方向轉動,則油流將反向,即泵就由油口d吸油,由油口a向系統排油。
          上述單柱塞液壓泵具有容積式液壓泵的基本結構原理特征。
          具有統稱為定子、轉子和擠子的三種零件,它們因液壓泵的結構不同而異。
          具有若干個密封且又可周期性變化的空間,此空間稱為工作腔。工作腔一般由定子、轉子和擠子這三種零件組成。工作腔起吸油作用時稱為吸油腔,起壓油作用時稱為排油腔,吸油腔和排油腔之間的過渡區被有關零件的表面所密封。為使工作腔的容積發生變化,在組成工作腔的零件中必須有一個可作相對運動的擠子。擠子能使工作腔容積周期性地由小變大而不斷吸人液體;能使工作腔容積周期性地由大變小,不斷排出液體。
          具有吸油口和排油口。吸油口和排油口分別與吸油腔和排油腔相連通。液壓泵吸油口的通流面積應足夠大,以免因油液在其內流速過大而產生氣蝕;而泵的排洫口的流速可適當大些,以減小管道尺寸和重量。
          液壓泵的輸人參數是機械參數(轉矩和轉速),輸出參數是液壓參數(壓力和流量)。
          液壓泵吸油腔的壓力取決于吸油高度和吸油管路壓力損失的大??;排油腔的壓力則取決于負載和排油管路的壓力損失大小。
          液壓泵的理論排油量與工作腔的容積變化量(或幾何尺寸)和單位時間內變化的次數(或轉速)成正比,而與排油壓力等其他因素無關。若泵的理論排油量不能改變,則為定量泵,反之則為變量泵。
          具有配流機構(也稱配流器)。液壓泵由吸油到排油或由排油到吸油的轉換稱為配流。為保證液壓泵有規律地吸排液體,應具有相應的配流機構,以將吸油腔和排油腔隔開。配流方式因液壓泵的結構不同而異,一般有確定式和閥式兩種配流方式:確定式配流依靠設置在泵內某個部件適當位置上的孔或槽實現配流,一般液壓泵都采用這種配流方式,一般具有作為液壓馬達的可逆性;閥式配流則依靠逆止閥實現配流(吸、排油閥在邏輯上互逆,不會同時開啟),多用于超高壓柱塞泵中,由于此類泵的液流方向有時不能改變,故失去了作為液壓馬達的可逆性。
          例如圖1-1所示單柱塞液壓泵中的配流機構為采用逆止閥(吸油閥7和壓油閥5)的閥式配流。
          油箱內液體的絕對壓力必須恒等于或大于大氣壓力。為保證泵正常吸油,油箱必須與大氣相通或采用密閉的充氣油箱。
          (2)液壓馬達的基本原理
          若連續從液壓馬達的進油口a輸入壓力油液,則可使馬達帶動與其傳動軸相連的工作機構實現順時針方向連續回轉運動,并將用過的油液不斷由排油閥5排出。與液壓泵的情況類似,若輸入油液的方向反向,即由油口d進油,由油口a向外排出,則傳動軸或轉子的回轉方向也必然反向,即按逆時針方向轉動。
          上述柱塞式液壓馬達具有容積式液壓馬達的基本結構原理特征。
          ①與液壓泵一樣,也具有統稱為定子、轉子和擠子的三種零件,它們因液壓馬達的結構不同而異。 
          ②與液壓泵一樣,也具有若干個密封且又可周期性變化的工作腔,工作腔一般也由定子、轉子和擠子這三種零件組成。與高壓油液相通的工作腔稱為進油腔或高壓腔,通向油箱的工作腔稱為排油腔或低壓腔,進油腔和排油腔之間的過渡區被有關零件的表面所密封。為使工作腔的容積發生變化,在組成工作腔的零件中必須有一個可作相對運動的擠子。擠子在壓力油作用下伸出從而使工作腔容積周期性地由小變大,在斜盤等零件作用下縮回從而使工作腔容積周期性地由大變小而不斷排出低壓液體。
          ③與液壓泵一樣,液壓馬達也具有進油口和排油口,但馬達的進油口和排油口分別與高壓腔和低壓腔相連通。由于液壓馬達的低壓腔壓力稍高于大氣壓,因此,與液壓泵不同,馬達的進油口和排油口尺寸可以相同。改變或交換液壓馬達的進油口和排油口,則可改變液壓馬達的旋轉方向。
          ④液壓馬達的輸入參數是液壓參數(壓力和流量),輸出參數是機械參數(轉矩和轉速)。
液壓馬達進油腔的壓力取決于輸入油液的壓力和吸油管路壓力損失的大??;而排油腔的壓力則取決于排油管路的壓力損失大小。
液壓馬達的理論排油量與工作腔的容積變化量(或幾何尺寸)有關,而與進油壓力等其他因素無關。若馬達的理論排油量不能改變,則為定量馬達,反之則為變量馬達。
液壓馬達的輸出轉速取決于馬達的輸入流量和排量;輸出轉矩取決于馬達的排量和進出口壓力差。
           ⑤與液壓泵一樣,液壓馬達也具有配流機構,其作用與液壓泵的配流機構基本類同。但由于馬達需要正反向旋轉,故液壓馬達的配流機構在結構上一般應具有對稱性。液壓馬達的配流方式也因馬達的結構不同而異,一般也有確定式和閥式兩種配流方式。例如圖1-1所示柱塞式液壓馬達中的配流機構為采用單向閥的閥式配流。
綜上所述可知,液壓泵和液壓馬達是兩種不同的能量轉換裝置,從原理而言,容積式液壓泵可以作液壓馬達使用,即向液壓泵中輸入壓力油,迫使其傳動軸轉動,就成為液壓馬達。但事實上,同類型的泵和馬達盡管在結構上相似,但在實際中由于使用目的、性能要求及結構對稱性等方面的差異,使得很多類型的液壓泵和液壓馬達不能互逆通用。


本文標題:液壓系統的工作原理及組成


分類:液壓行業知識
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