工程機(jī)械液壓系統(tǒng)各組成部分及功能介紹
一、工程機(jī)械液壓系統(tǒng)各組成部分及功能:
1、原動(dòng)機(jī)(電動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)):向液壓系統(tǒng)提供機(jī)械能
2、液壓泵(齒輪泵、葉片泵、柱塞泵):把原動(dòng)機(jī)所提供的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成油液的壓力能,輸出高壓油液
3、執(zhí)行器(液壓缸、液壓馬達(dá)、擺動(dòng)馬達(dá)):把油液的壓力能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能去驅(qū)動(dòng)負(fù)載作功,實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)、連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)
4、控制閥(壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥):控制從液壓泵到執(zhí)行器的油液的壓力、流量和流動(dòng)方向,從而控制執(zhí)行器的力、速度和方向
5、油箱:盛放液壓油,向液壓泵供應(yīng)液壓油,回收來自執(zhí)行器的完成了能量傳遞任務(wù)之后的低壓油液
6、管路:輸送油液
7、過濾器:濾除油液中的雜質(zhì),保持系統(tǒng)正常工作所需的油液清潔度
8、密封:在固定連接或運(yùn)動(dòng)連接處防止油液泄漏,以保證工作壓力的建立
9、蓄能器:儲(chǔ)存高壓油液,并在需要時(shí)釋放之
10、熱交換器(散熱器):控制油液溫度
11、液壓油:是傳遞能量的工作介質(zhì),也起潤(rùn)滑和冷卻作用一個(gè)系統(tǒng)中不一定包含以上所有的組成部分,但是液壓泵、執(zhí)行器、控制閥、液壓油是必須有的。
二、液壓系統(tǒng)的分類:
1、開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng):
按照液壓回路的基本構(gòu)成可以把液壓系統(tǒng)劃分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。
開式系統(tǒng):
泵所輸出的壓力油在完成做功任務(wù)后從執(zhí)行駛器返回油箱。應(yīng)用普遍,但油箱要足夠的大。有油缸的系統(tǒng)肯定是開式系統(tǒng)
閉式系統(tǒng):
泵輸出的壓力油從執(zhí)行器再返回泵,從而形成閉式回路。多用于車輛的行走驅(qū)動(dòng),用升壓泵補(bǔ)油,并且用沖洗閥局部換油。
與開式回路相比,閉式回路效率高(特別是制動(dòng)時(shí)有功率回收的效果),發(fā)熱量少,執(zhí)行器的前進(jìn)、后退平穩(wěn);但是泵必須是雙流向變量泵。
2、傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng):
按照液壓系統(tǒng)的主要功用可分為傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)以傳遞動(dòng)力為主;比如挖機(jī)的大臂油缸動(dòng)作系統(tǒng),而控制系統(tǒng)以傳遞信息為主,比如挖掘機(jī)先導(dǎo)控制系統(tǒng)
3、閥控制系統(tǒng)和泵控制系統(tǒng):
按實(shí)現(xiàn)速度控制的方式可分為閥控制系統(tǒng)和泵控制系統(tǒng)。閥控制是通過改變節(jié)流口的開度來控制流量,從而控制速度。按節(jié)流口與執(zhí)行器的相對(duì)位置可分為進(jìn)口節(jié)流、出口節(jié)流和旁通節(jié)流。比如壓路機(jī)、裝載機(jī)的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
泵控系統(tǒng)是通過改變泵的排量來控制流量,從而控制速度,效率較高。
三、液壓系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn):
液壓系統(tǒng)作為一種傳動(dòng)技術(shù),有其突出的優(yōu)點(diǎn):
1、能產(chǎn)生很大的力,而且控制容易。
可以用泵很容易地得到很高的壓力(20~30MPa)的液壓油,把此壓力油送入液壓缸后即可產(chǎn)生很大的力。例如令缸徑為30CM、壓力為20MPa,由缸產(chǎn)生的力可達(dá)1413KN。液壓技術(shù)之所以廣泛地應(yīng)用于壓力機(jī)、壓鑄機(jī)、注塑機(jī)上,就是因?yàn)榭梢院?jiǎn)單地得到這樣大的力。
2、能在很寬范圍內(nèi)無級(jí)調(diào)速。
用控制閥對(duì)供給液壓馬達(dá)或液壓缸的流量進(jìn)行無級(jí)調(diào)整,即可隨意控制其旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)的速度。
3、很容易防止過載,安全性大。
機(jī)械設(shè)備如果承受許用界限以上的負(fù)載時(shí)是很危險(xiǎn)的。液壓系統(tǒng)中通過使用安全閥(溢流閥)可以很容易的防止過載,即使在工程機(jī)械等可能發(fā)生預(yù)想不到的負(fù)載變動(dòng)的場(chǎng)合,也可以確保安全。
4、尺寸小出力大,安裝位置可自由選擇。
無論把控制閥、執(zhí)行器裝在什么位置,只要把管子或軟管接過去就可以了,所以設(shè)計(jì)上的自由度很大。這一點(diǎn)在必須減輕重量、提高功率密度、充分利用空間的工業(yè)車輛、機(jī)床上等發(fā)揮了作用。
5、 輸出力的調(diào)整簡(jiǎn)單準(zhǔn)確,可遠(yuǎn)程控制。
如果用壓力控制閥來控制壓力,則很容易控制執(zhí)行器的輸出力。如果使用比例電磁閥,還可用電信號(hào)來控制壓力,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制然而,液壓技術(shù)也有其自身存在的缺點(diǎn),我們必須有所了解,在今后的運(yùn)用中多加防范。
液壓系統(tǒng)限制因素:
1、配管技術(shù):
配管技術(shù)決定了系統(tǒng)的工作壓力和元件布置方式必須遵循一定的規(guī)律,而管路元件的損壞則將導(dǎo)致系統(tǒng)功能的損失并帶來其他危險(xiǎn)
2、污染物、灰塵的侵入;系統(tǒng)污染將導(dǎo)致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定,元件壽命急劇下降等問題。
3、故障診斷難。
4、液壓油的溫度變化。
油溫變化帶來的油液黏度的變化將降低系統(tǒng)的效率,同時(shí)加劇系統(tǒng)元件的老化
5、漏油
總之,在機(jī)械及裝置的傳動(dòng)中,要綜合的運(yùn)用液壓、氣動(dòng)、電氣,使其能更充分的發(fā)揮應(yīng)有的作用。
四、液壓系統(tǒng)的元件組成:
1、油箱:
每個(gè)液壓設(shè)備都應(yīng)該有它自己的油箱。油箱要實(shí)現(xiàn)盛放油液、散發(fā)熱量、逸出空氣、沉淀雜質(zhì)、分離水分、安裝元件等各種功能。
2、過濾器:
過濾器的功能是從油液中清除固體污染物。液壓系統(tǒng)中的所有故障的80%左右是由污染的油液引起的。保持油液清潔是液壓系統(tǒng)可靠工作的關(guān)鍵,而過濾器則是保持油液清潔的主要手段。
過濾器的種類:
過濾器可以裝在液壓系統(tǒng)的不同部位去完成不同的任務(wù),這也決定了過濾器的不同種類:
A、吸油過濾器,保護(hù)液壓泵
B、高壓過濾器,保護(hù)泵下游元件不受污染
C、回油過濾器,降低油液污染度
D、離線過濾器,連續(xù)過濾保持清潔度
E、泄油過濾器,防止生成污染物進(jìn)入油箱
F、安全過濾器,保護(hù)污染低抗力低的元件
G、通氣過濾器,保護(hù)污染物隨空氣侵入
H、注油過濾器,防止注油時(shí)侵入污染物
3、液壓泵:
液壓泵的分類:
A、定量泵:
齒輪泵、螺桿泵、定量葉片泵、定量徑向柱塞泵、定量軸向柱塞泵。
B、變量泵:
變量葉片泵、變量徑向柱塞泵、變量軸向柱塞泵。
C、齒輪泵:
齒輪泵,是一種依靠密封在一個(gè)殼體中的兩個(gè)或兩個(gè)以上齒輪,在相互嚙合過程中所產(chǎn)生的工作空間容積變化來輸送液體的泵。
液壓泵最基本形式就是兩個(gè)尺寸相同的齒輪在一個(gè)緊密配合的殼體內(nèi)相互嚙合旋轉(zhuǎn),這個(gè)殼體的內(nèi)部類似“8”字形,兩個(gè)齒輪裝在里面,齒輪的外徑及兩側(cè)與殼體緊密配合。液壓油從吸入口進(jìn)入兩個(gè)齒輪中間,并充滿這一空間,隨著齒的旋轉(zhuǎn)沿殼體運(yùn)動(dòng),最后在兩齒嚙合時(shí)排出。
因?yàn)橐后w是不可壓縮的,所以液體和齒就不能在同一時(shí)間占據(jù)同一空間,這樣,液體就被排除了。由于齒的不斷嚙合,這一現(xiàn)象就連續(xù)在發(fā)生,因而也就在泵的出口提供了一個(gè)連續(xù)排除量,泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn),排出的量是一樣的。隨著驅(qū)動(dòng)軸的不間斷地旋轉(zhuǎn),泵也就不間斷地排出流體。
4、液壓馬達(dá):
液壓馬達(dá)的分類:
1、高速液壓馬達(dá):
a. 定量液壓馬達(dá)(齒輪馬達(dá)、螺桿馬達(dá)、定量葉片馬達(dá)、定量徑向柱塞馬達(dá)、定量軸向柱塞馬達(dá))
b. 變量液壓馬達(dá)(變量葉片馬達(dá)、變量徑向柱塞馬達(dá)、變量軸向柱塞馬達(dá))
2、低速液壓馬達(dá):
a. 單作用液壓馬達(dá)(徑向柱塞式液壓馬達(dá)、軸向柱塞式液壓馬達(dá))
b. 多作用液壓馬達(dá)(徑向柱塞式液壓馬達(dá)、葉片馬達(dá)、擺線馬達(dá)、軸向柱塞式液壓馬達(dá))
5、液壓缸:
液壓缸的作用:液壓缸即油缸,是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的執(zhí)行元件。
液壓缸的輸入量是流體的流量和壓力,輸出的是直線運(yùn)動(dòng)速度和力。液壓缸的活塞能完成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng),輸出的直線位移是有限的。液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成。緩沖裝置與排氣裝置視具體應(yīng)用場(chǎng)合而定,其他裝置則必不可少。
液壓缸的用途廣泛,它是傳承負(fù)載的主要執(zhí)行器,而且能利用很小的空間得到很大的力,它在各個(gè)行業(yè)都得到了廣泛的運(yùn)用。
液壓缸可分為三種類型:
①、螺紋式
②、卡鍵式
③、法蘭式
6、壓力控制閥:
壓力控制閥按其用途可分為:溢流閥、安全閥、電磁溢流閥、卸荷溢流閥、順序閥、卸荷閥、平衡閥、背壓閥、減壓閥、緩沖閥、手動(dòng)遙控閥、壓力繼電器、壓力表保護(hù)閥等。
溢流閥的工作原理:溢流閥主要有直動(dòng)式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥,這里著重介紹直動(dòng)式溢流閥的工作原理,因?yàn)樗歉鞣N溢流閥的基礎(chǔ)。
直動(dòng)式溢流閥中,作用在動(dòng)閥心上的作用力直接與彈簧力相平衡,當(dāng)液壓力超過彈簧預(yù)調(diào)力時(shí),閥心開啟,壓力油溢出,使入口壓力維持穩(wěn)定,壓力降低時(shí),彈簧力使閥關(guān)閉。直動(dòng)溢流閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,靈敏度高,但靜態(tài)調(diào)壓偏差(調(diào)定壓力與開啟壓力之差)較大,動(dòng)態(tài)特性與結(jié)構(gòu)形式有關(guān),如錐、球閥反應(yīng)較快,動(dòng)作靈敏,但穩(wěn)定性差,噪聲大,常作安全閥及壓力閥的先導(dǎo)閥。滑閥式溢流閥動(dòng)作反應(yīng)慢,壓力超調(diào)大,但穩(wěn)定性好。
溢流閥的功能及應(yīng)用:溢流閥的主要作用是保持油路系統(tǒng)的壓力恒定,防止系統(tǒng)過載,保護(hù)泵和油路系統(tǒng)的安全。
對(duì)溢流閥的主要性能要求是:調(diào)壓范圍大、調(diào)壓偏差小,壓力振擺小,動(dòng)作靈敏,過流能力大、壓力損失小,噪聲特性好。
7、流量控制閥:
流量控制閥,是一種在一定壓力差下,通過控制節(jié)流口流量從而調(diào)節(jié)執(zhí)行元件(液壓缸或液壓馬達(dá))運(yùn)動(dòng)速度的閥類。
流量控制閥主要包括節(jié)流閥、調(diào)速閥、溢流節(jié)流閥和分流集流閥等,此閥一般水平安裝。
節(jié)流閥:
節(jié)流閥是通過改變節(jié)流截面或節(jié)流長(zhǎng)度以控制流體流量的閥門。將節(jié)流閥和單向閥并聯(lián)則可組合成單向節(jié)流閥。節(jié)流閥和單向節(jié)流閥是簡(jiǎn)易的流量控制閥,在工程機(jī)械的液壓系統(tǒng)中,節(jié)流閥和溢流閥配合,可組成三種節(jié)流調(diào)速系統(tǒng),即進(jìn)油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)、回油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和旁路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)。節(jié)流閥沒有流量負(fù)反饋功能,不能補(bǔ)償由負(fù)載變化所造成的速度不穩(wěn)定,一般僅用于負(fù)載變化不大或?qū)λ俣确€(wěn)定性要求不高的場(chǎng)合。
8、方向控制閥:
方向控制閥主要用來通斷油路或改變油流的方向,以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件的啟動(dòng)、停止,進(jìn)行壓力和速度變換。方向閥按其用途來分類,可分為單向閥和換向閥。
①、單向閥:只允許油液沿著一個(gè)方向流動(dòng),不能反向流動(dòng)。
②、換向閥:換向閥是一種可以改變液壓系統(tǒng)內(nèi)液壓油流向的控制閥。它通過借助于閥芯與閥體之間想位置的變換,達(dá)到改變油液流向的目的。