液压传动系统设计中的一些方法和注意问题

第一篇：液压传动系统设计中的一些方法和注意问题

液压传动系统设计

本文列举了液压系统在机床运用的例子来讲解液压系统设计中的一些方法和注意问题。

液压技术被引入工业领域已经有一百多年的历史了，随着工业的迅猛发展，液压技术更日新月异。伴随着数学、控制理论、计算机、电子器件和液压流体学的发展，出现了液压伺服系统，并作为一门应用科学已经发展成熟，形成自己的体系和一套行之有效的分析和设计方法。好了，不多说了，现在我和大家来说说液压系统设计的方法和注意问题。举个液压系统在机床运用的例子来和大家聊，并欢迎大家提出意见。

设计机床液压传动系统的依据

（1）机床的总体布局和工艺要求，包括采用液压传动所完成的机床运动种类、机械设计时提出可能用的液压执行元件的种类和型号、执行元件的位置及其空间的尺寸范围、要求的自动化程度等。

（2）机床的工作循环、执行机构的运动方式（移动、转动或摆动），以及完成的工作范围。

（3）液压执行元件的运动速度、调速范围、工作行程、载荷性质和变化范围。

（4）机床各部件的动作顺序和互锁要求，以及各部件的工作环境与占地面积等。

（5）液压系统的工作性能，如工作平稳性、可靠性、换向精度、停留时间和冲出量等方面的要求。

（6）其它要求，如污染、腐蚀性、易燃性以及液压装置的质量、外形尺寸和经济性等。

设计液压传动系统的步骤

1、明确对液压传动系统的工作要求，是设计液压传动系统的依据，由使用部门以技术任务书的形式提出。

2、拟定液压传动系统图。（1）根据工作部件的运动形式，合理地选择液压执行元件；（2）根据工作部件的性能要求和动作顺序，列出可能实现的各种基本回路。此时应注意选择合适的调速方案、速度换接方案，确定安全措施和卸荷措施，保证自动工作循环的完成和顺序动作和可靠。

液压传动方案拟定后，应按国家标准规定的图形符号绘制正式原理图。图中应标注出各液压元件的型号规格，还应有执行元件的动作循环图和电气元件的动作循环表，同时要列出标准（或通用）元件及辅助元件一览表。

3、计算液压系统的主要参数和选择液压元件。（1）计算液压缸的主要参数；（2）计算液压缸所需的流量并选用液压泵；（3）选用油管；（4）选取元件规格；（5）计算系统实际工作压力；（6）计算功率，选用电动机；（7）发热和油箱容积计算；

4、进行必要的液压系统验算。

5、液压装置的结构设计。

6、绘制液压系统工作图，编制技术文件。

设计液压传动系统时应注意问题

1、在组合基本回路时，要注意防止回路间相互干扰，保证正常的工作循环。

2、提高系统的工作效率，防止系统过热。例如功率小，可用节流调速系统；功率大，最好用容积调速系统；经常停车制动，应使泵能够及时地卸荷；在每一工作循环中耗油率差别很大的系统，应考虑用蓄能器或压力补偿变量泵等效率高的回路。

3、防止液压冲击，对于高压大流量的系统，应考虑用液压换向阀代替电磁换向阀，减慢换向速度；采用蓄能器或增设缓冲回路，消除液压冲击。

4、系统在满足工作循环和生产率的前提下，应力求简单，系统越复杂，产生故障的机会就越多。系统要安全可靠，对于做垂直运动提升重物的执行元件应设有平衡回路；对有严格顺序动作要求的执行元件应采用行程控制的顺序动作回路。此外，还应具有互锁装置和一些安全措施。

5、尽量做到标准化、系列化设计，减少专用件设计。

使用液压系统要注意的问题

1）使用者应明白液压系统的工作原理，熟悉各种操作和调整手柄的位置及旋向等。

2）开车前应检查系统上各调整手柄、手轮是否被无关人员动过，电气开关和行程开关的位置是否正常，主机上工具的安装是否正确和牢固等，再对导轨和活塞杆的外露部分进行擦拭，而后才可开车。

3）开车时，首先启动控制油路的液压泵，无专用的控制油路液压泵时，可直接启动主液压泵。

4）液压油要定期检查更换，对于新投入使用的液压设备，使用3 个月左右即应清洗油箱，更换新油。以后每隔半年至1 年进行清洗和换油一次。

5）工作中应随时注意油液，正常工作时，油箱中油液温度应不超过60℃。油温过高应设法冷却，并使用粘度较高的液压油。温度过低时，应进行预热，或在运转前进行间歇运转，使油温逐步升高后，再进入正式工作运转状态。

6）检查油面，保证系统有足够的油量。

7）有排气装置的系统应进行排气，无排气装置的系统应往复运转多次，使之自然排出气体。

8）油箱应加盖密封，油箱上面的通气孔处应设置空气过滤器，防止污物和水分的侵入。加油时应进行过滤，使油液清洁。

9）系统中应根据需要配置粗、精过滤器，对过滤器应经常地检查、清洗和更换。

10）对压力控制元件的调整，一般首先调整系统压力控制阀----溢流阀，从压力为零时开调，逐步提高压力，使之达到规定压力值；然后依次调整各回路的压力控制阀。主油路液压泵的安全溢流阀的调整压力一般要大于执行元件所需工作压力的10%--25%。快速运动液压泵的压力阀，其调整压力一般大于所需压力10%--20%。如果用卸荷压力供给控制油路和润滑油路时，压力应保持在0.3--0.6MPa范围内。压力继电器的调整压力一般应低于供油压力0.3--0.5MPa。

11）流量控制阀要从小流量调到大流量，并且应逐步调整。同步运动执行元件的流量控制阀应同时调整，要保证运动的平稳性

1）系统产生噪声和振动；

2）运动部件爬行；

3）系统中压力不足；

4）运动部件速度不正常；

5）油温太高；

6）换向或启动不正常；

工作部件产生爬行的原因及排除方法

1）因为空气的压缩性较大，当含有气泡的液体到达高压区而受到剧烈压缩时，会使油液体积变小，使工作部件产生爬行。

采取措施：在系统回路的高处部位设置排气装置，将空气排除。

2）由于相对运动部件间的磨擦阻力太大或磨擦阻力变化，致使工作部件在运动时产生爬行。

采取措施：对液压缸、活塞和活塞杆等零件的形位公差和表面粗糙度有一定的要求；并应保证液压系统和液压油的清洁，以免脏物夹入相对运动件的表面间，从而增大磨擦阻力。

3）运动件表面间润滑不良，形成干磨擦或半磨擦，也容易导致爬行。

采取措施：经常检查有相对运动零件的表面间润滑情况，使其保持良好。

4）若液压缸的活塞和活塞杆的密封定心不良，也会出现爬行。

采取措施：应卸除载荷，使液压缸单独动作，测定出磨擦阻力后，校正定心。

5）因液压缸泄漏严重，导致爬行。

采取措施：减少泄漏损失，或加大液压泵容量。

6）在工作过程中由于负载变化，引起系统供油波动，导致工作部件爬行。

采取措施：注意选用小流量下保持性能稳定的调速阀，并且在液压缸和调速阀间尽量不用软管联接，否则会因软管变形大，容易引起爬行现象。

液压系统油温升高的原因、后果及解决措施

液压系统在工作中有能量损失，包括压力损失、容积损失和机械损失三方面，这些损失转化为热能，使液压系统的油温升高。一般液压系统的油温应控制在（30-60）℃范围内，最高不超过（60-70）℃。

油温升高会引起一系列不良后果：（1）使油液粘度下降，泄漏增加，降低了容积效率，甚至影响工作机构的正常运动；（2）使油液变质，产生氧化物杂质，堵塞液压元件中的小孔或缝隙，使之不能正常工作；（3）引起热膨胀系数不同的相对运动零件之间的间隙变小，甚至卡死，无法运动；（4）引起机床或机械的热变形，破坏原有的精度。

保证液压系统正常工作温度的措施：

1、当压力控制阀的调定值偏高时，应降低工作压力，以减少能量损耗；

2、由于液压泵及其连接处的泄漏造成容积损失而发热时，应紧固各连接处，加强密封；

3、当油箱容积小、散热条件差时，应适当加大油箱容积，必要时设置冷却器；

4、由于油液粘度太高，使内磨擦增大而发热时，应选用粘度低的液压油；

5、当油管过于细长并弯曲，使油液的沿程阻力损失增大、油温升高时，应加大管径，缩短管路，使油液通畅；

6、由于周围环境温度过高使油温升高时，要利用隔热材料和反射板等，使系统和外界隔绝；

7、高压油长时间不必要地从溢流阀回油箱，使油温升高时，应改进回路设计，采用变量泵或卸荷措施

空气侵入到液压系统的不良后果及解决措施

空气侵入到液压系统的不良后果主要有：（1）使油液具有一定的压缩性，致使系统产生噪声、振动和引起运动部件的爬行，破坏了工作的平稳性；（2）易使油液氧化变质，降低油液的使用寿命。

解决措施：

1、空气由油箱进入系统的机会较多，如油箱的油量不足；液压泵吸油管侵入油中太短；吸油管和回油管在油箱中距离太近或没有用隔板隔开；回油飞溅，搅成泡沫；液压泵吸入空气；回油管没有插入油箱，使回油冲出油面和箱壁，在油面上会产生大量气泡，使空气与油一起吸入系统。因此，油箱的油面要经常保持足够的高度；吸油管和回油管应保证在最低油面以下，两者要用隔板隔开；

2、由于密封不严或管接头处和液压元件接合面处的螺钉拧得不紧，外界空气就会从这些地方侵入；系统中低于大气压部分，如液压泵的吸油腔、吸油管和压油管中油流速度较高（压力低）的局部区域；在系统停止工作，系统中回油腔的油液经回油管返回油箱时，也会形成局部真空的区域，在这些区域空气最容易侵入。因此，要尽量防止各处的压力低于大气压力；各个密封部件均应使用良好的密封装置，管接头和各接合面处的螺钉应拧紧；经常清洗液压泵吸油口处的过滤器，以防止吸油阻力增大而把溶解在油中的空气游离出来进入系统；

3、对于主要的液压设备，液压缸上最好设有排气装置，以排除系统中的空气。

系统中流量不足的原因及解决措施

1、由于液压泵流量不足，致使系统中流量不足时，应检查液压泵零件是否有损坏情况，及时地更换或修复损坏超差件；如果因泵内吸入空气影响了液压泵的流量，则要采取措施，防止空气吸入，变量泵由于变量机构工作不良影响泵的流量，应对变量机构拆卸、清洗或修理、更换；

2、压力分配阀工作不良引起流量不足时，应修理或更换；

3、因油液粘度不合适而影响流量时，要更换粘度适当的油液，并注意油温对粘度的影响；

4、溢流阀工作不良影响流量时，应采取措施，使其工作正常；

5、由于液压缸、阀等元件泄漏严重，造成流量不足时，应针对不同情况采取相应的措施；

6、流量控制阀的调节机构工作不正常时，应根据零件损坏情况予以修复或更新、或拆开清洗，使调节机构动作灵活，工作正常。

液压系统中噪声产生原因及解决措施

1、空气侵入液压系统是产生噪声的主要原因。因为液压系统侵入空气时，在低压区其体积较大，当流到高压区时受压缩，体积突然缩小，而当它流入低压区时，体积突然增大，这种气泡体积的突然改变，产生“爆炸”现象，因而产生噪声，此现象通常称为“空穴”。针对这个原因，常常在液压缸上设置排气装置，以便排气。另外在开车后，使执行件以快速全行程往复几次排气，也是常用的方法；

液压泵或液压马达质量不好，通常是液压传动中产生噪声的主要部分。液压泵的制造质量不好，精度不符合技术要求，压力与流量波动大，困油现象未能很好消除，密封不好，以及轴承质量差等都是造成噪声的主要原因。在使用中，由于液压泵零件磨损，间隙过大，流量不足，压力易波动，同样也会引起噪声。面对上述原因，一是选择质量好的液压泵或液压马达，二是加强维修和保养，例如若齿轮的齿形精度低，则应对研齿轮，满足接触面要求；若叶片泵有困油现象，则应修正配油盘的三角槽，消除困油；若液压泵轴向间隙过大而输油量不足，则应修理，使轴向间隙在允许范围内；若液压泵选用不对，则应更换；

3、溢流阀不稳定，如由于滑阀与阀孔配合不当或锥阀与阀座接触处被污物卡住、阻尼孔堵塞、弹簧歪斜或失效等使阀芯卡住或在阀孔内移动不灵，引起系统压力波动和噪声。对此，应注意清洗、疏通阴尼孔；对溢流阀进行检查，如发现有损坏，或因磨损超过规定，则应及时修理或更换；

4、换向阀调整不当，使换向阀阀芯移动太快，造成换向冲击，因而产生噪声与振动。在这种情况下，若换向阀是液压换向阀，则应调整控制油路中的节流元件，使换向平稳无冲击。

在工作时，液压阀的阀芯支持在弹簧上，当其频率与液压泵输油率的脉动频率或与其它振源频率相近时，会引起振动，产生噪声。这时，通过改变管路系统的固有频率，变动控制阀的位置或适当地加蓄能器，则能防振降噪。

5、机械振动，如油管细长，弯头多而未加固定，在油流通过时，特别是当流速较高时，容易引起管子抖动；电动机和液压泵的旋转部分不平衡，或在安装时对中不好，或联轴节松动等，均能产生振动和噪声。对此应采取的措施有：较长油管应彼此分开，并与机床壁隔开，适当加设支承管夹；调整电动机和液压泵的安装精度；重新安装联轴节，保证同轴度小于0.1MM等。

在液压系统中安装油管、液压元件、液压泵的注意事项

在液压系统中安装油管的注意事项：

1、吸油管不应漏气，各接头要紧牢和密封好；

2、吸油管道上应设置过滤器；

3、回油管应插入油箱的油面以下，防止飞溅泡沫和混入空气；

4、电磁换向阀内的泄漏油液，必须单独设回油管，以防止泄漏回油时产生背压，避免阻碍阀芯运动；

5、溢流阀回油口不许与液压泵的入口相接；

6、全部管路应进行两次安装，第一次试装，第二次正式安装。试装后，拆下油管，用20%的硫酸或盐酸溶液酸洗，再用10%的苏打水中和，最后用温水清洗，待干燥后涂油进行二次安装。注意安装时不得有砂子和氧化皮等。

在液压系统中安装液压元件时的注意事项：

1、液压元件安装前，要用煤油清洗，自制的重要元件应进行密封和耐压试验，试验压力可取工作压力的2倍，或取最高使用压力的1.5倍。试验时要分级进行，不要一下子升到试验压力，每升一级检查一次；

2、方向控制阀应保证轴线呈水平位置安装；

3、板式元件安装时，要检查进出油口处的密封圈是否合乎要求，安装前密封圈应突出安装平面，保证安装后有一定的压缩量，以防泄漏；

4、板式元件安装时，固定螺钉的拧紧力要均匀，使元件的安装平面与元件底板平面能很好地接触。

在液压系统中安装液压泵时的注意事项：

1、液压泵传动轴与电动机驱动轴同轴度偏差小于0.1MM，一般采用挠性联轴节联结，不允许用V带直接带动泵轴转动，以防泵轴受径向力过大，影响泵的正常运转；

2、液压泵的旋转方向和进、出油口应按要求安装；

3、各类液压泵的吸油高度，一般要小于0.5M。

如何清洗液压系统

液压系统在制造、试验、使用和储存中都会受到污染，而清洗是清除污染，使液压油、液压元件和管道等保持清洁的重要手段。生产中，液压系统的清洗通常有主系统清洗和全系统清洗。全系统清洗是指对液压装置的整个回路进行清洗，在清洗前应将系统恢复到实际运转状态。清洗介质可用液压油，清洗时间一般为2-4小时，特殊情况下也不超过10小时，清洗效果以回路滤网上无杂质为标准。

清洗时注意事项：

1、一般液压系统清洗时，多采用工作用的液压油或试车油。不能用煤油、汽油、酒精、蒸气或其它液体，防止液压元件、管路、油箱和密封件等受腐蚀；

2、清洗过程中，液压泵运转和清洗介质加热同时进行。清洗油液的温度为（50-80）℃时，系统内的橡胶渣是容易除掉的；

3、清洗过程中，可用非金属锤棒敲击油管，可连续地敲击，也可不连续地敲击，以利清除管路内的附着物；

4、液压泵间歇运转有利于提高清洗效果，间歇时间一般为（10-30）min;

5、在清洗油路的回路上，应装过滤器或滤网。刚开始清洗时，因杂质较多，可采用80目滤网，清洗后期改用150目以上的滤网；

6、清洗时间一般为（48-60）小时，要根据系统的复杂程度、过滤精度要求和污染程度等因素决定；

7、为了防止外界湿气引起锈蚀，清洗结束时，液压泵还要连续运转，直到温度恢复正常为止；

8、清洗后要将回路内的清洗油排除干净。

第二篇：液压传动系统大作业液压动力滑台液压传动系统设计

题目：液压动力滑台液压传动系统设计

学院：机电工程学院

班级：

姓名：

学号：

液压动力滑台液压传动系统设计

一、设计要求

1.要求的工作循环：快进接近工件、工进加工、快退返回、原位停止。

2.给定的设计参数：快进、快退速度v1＝0.1m/s；工进速度v2＝0.1×10-3m/s；静摩擦力Fs＝1960N；动摩擦力Fd＝980N；启动和制动惯性负载Fi＝500N；工作负载Fe＝32000N；启动、制动时间t＝0.2s；快进行程L1＝100mm；工进行程：L2＝50mm。

二、工况分析

1．由给定的设计参数，计算各工况负载见表1，其中，取液压缸机械效率ηcm＝0.9。

表1液压缸负载的计算

工

况

计算公式

液压缸负载F/N

液压缸驱动力F0/N

启

动

加

速

快

进

工

进

反向启动

加

速

快

退

F＝Fs

F＝Fd＋Fi

F＝Fd

F＝Fe＋Fd

F＝Fs

F＝Fd＋Fi

F＝Fd

1960

1480

980

32000

1960

1480

980

2178

1645

1089

35556

2178

1645

1089

2．计算快进、工进时间和快退时间。

快进

t1＝L1/v1＝100×10-3/0.1＝1s

工进

t2＝L2/v2＝50×10-3/(0.1×10-3)

＝500s

快退

t3＝(L1＋L2)/v1＝(100＋50)×10-3/0.1＝1.5s

3．根据以上数据绘制液压缸F-t与v-t图，如图1所示。

图1

F-t与v-t图

三、确定液压缸参数

1．初选液压缸工作压力。由工况分析可知，工进阶段的负载最大，所以液压缸的工作压力按此负载计算。查找资料[1]表7-2，选p1=4MPa。为防止工进时突然发生前冲现象，液压缸回油箱应有背压，查找资料[1]表7-3，选背压p2=0.8MPa。为使快进快退速度相等，选用A1=2A2差动油缸。液压缸快进和快退时油管中压力损失设为Δp=0.5MPa。

2．计算液压缸尺寸。

则液压缸缸筒直径

查找[2]表42.4-2，取标准直径

D=110mm

因为A1=A2，所以

则液压缸有效面积为

3．液压缸工况计算。液压缸在工作循环中各阶段压力、流量和功率的计算结果见表2。绘制液压缸工况图，如图2所示。

表2

各工况下的主要参数值

工况

液压缸推力F0/N

回油腔压力p2/MPa

进油腔压力p1/MPa

输入流量q/L·s-1

输入功率P/kW

计算公式

快快进

启动

2178

——

0.88

——

——

p1＝

q＝Av1

P＝p1q

加速

1645

1.27

0.77

——

——

恒速

1089

1.16

0.66

0.5

0.33

工进

35556

0.8

4.12

9.5×10－4

3.9×10－3

p1＝

q＝A1v2

P＝p1q的快退

起动

2178

——

0.88

——

——

p1＝

q＝A2v1

P＝p1q

加速

1645

0.5

1.43

——

——

恒速

1089

0.5

1.30

0.45

0.59

图2

液压缸工况图

四、拟定液压系统图

1.调速方式。该液压系统功率较小，滑台运动速度低，工作负载为阻力负载且工作中变化小，故可选用进口节流调速回路。为防止负载突变，在回油路上加背压阀。

2．液压泵的选择。从液压缸工况图可以看出工作循环主要由快进、快退行程低压大流量和工进行程的高压小流量两个阶段组成，qmax/qmin=0.5/(9.5×10-4)=526.3；其相应的时间之比(t1+t3)/t2=(1+1.5)/500=0.005。因此在一个工作循环中的大部分时间都处于高压小流量工作。从提高系统效率、节省能量角度来看，选用单定量泵油源显然是不合理的，为此可选用限压式变量泵或双联叶片泵作为油源。考虑到前者系统较简单，经济性好，且无溢流损失，系统效率高，温升较小，故选择限压式变量泵。

3．速度换接方式。采用二位二通电磁换向阀，控制由快进转为工进。与行程阀相比，管路较简单，行程大小容易调整。当滑台由工进转为快退时，回路流量较大，为保证换向平稳，可采用电液换向阀。

4.快速回路与工进转快退控制方式的选择。为使快进快退速度相等，选用差动回路作快速回路，换向阀选用三位五通阀。

5.综上所述，拟定液压系统图，如图3所示。

图3

液压系统图

1-限压式变量叶片泵；2-三位五通电液换向阀；3-二位二通电磁阀；4-调速阀；5、7、10-单向阀；6-压力继电器；8-液控顺序阀；9-背压阀；11-溢流阀；12-过滤器

其中，部分元件的作用如下：

压力继电器6：便于系统自动发出快速退回信号。

单向阀7：将工进时的进油路、回油路隔断，防止其相互接通，无法建立压力；

液控顺序阀8：防止滑台快进时回油路接通油箱，无法实现液压缸差动连接，阻止液压油在快进阶段返回油箱；

单向阀10：防止机床停止工作时系统中的液压油流回油箱，导致空气进入系统，影响滑台运动平稳性；

液压系统工作原理：三位五通电液换向阀处于左位，二位二通电磁阀处于右位时，液压缸实现快进；当二位二通电磁阀处于左位时，油液从调速阀4通过，液压缸实现工进；到达终点时，三位五通电液换向阀处于右位，二位二通电磁阀处于右位，液压缸快退。三位五通电液换向阀处于中位时，液压缸停止运动。

五、选择液压元、辅件

1．选择液压泵

由表2可知，工进阶段液压缸压力最大，取进油路总压力损失为0.8MPa，则液压泵最高工作压力

故泵的额定压力

由表2可知，工进时所需流量最小，为9.5×10－4L/s，则变量泵的最小流量为

快进时所需流量最大，为0.5L/s，则变量泵的最大流量为

根据以上计算，查资料[2]表42.3-68，选用YBX-25型限压式变量叶片泵，该泵技术规格如下：

表3

液压泵参数

型号

排量调节范围

mL/r

额定压力

MPa

压力调节范围MPa

额定转速

r/min

YBX-25

0～25

6.3

2.0～6.3

600～1500

2．选择电动机

由表2可知，最大功率出现在快退工况。快退时，取进油路压力损失为0.4MPa,则

取泵的最大流量为q＝35L/min＝5.8×10－4m3/s，查找资料[2]表42.3-68取泵的总效率ηP＝0.72，则

根据以上计算结果，查找资料[3]表16-2，选用与上述功率和液压泵转速相适应的Y90L－4三相异步电动机，额定功率为1.5kW，满载转速为1400r/min。

3．选择其他元、辅件

根据系统的工作压力以及通过阀的实际流量，查找液压技术手册[2]和[4]，选择其他液压元件和辅件，其型号和参数见下表：

表4

其他元、辅件的选择

序号

元件名称

通过阀的最大流量

规格

额定流量

额定压力

MPa

型号

三位五通电液换向阀

6.3

35D-100B

二位二通电磁阀

610

6.3

22D-100BH

调速阀

<1

6.3

Q-6B

单向阀

6.3

I-100B

压力继电器

——

——

0.6~6.3

DP-63B

单向阀

6.3

I-63B

液控顺序阀

<1

6.3

XY-25B

背压阀

<1

6.3

B-10B

单向阀

6.3

I-63B

溢流阀

YF3-E10B

过滤器

6.3

XU-100×100

4．选择油管

管道尺寸根据选定的液压阀的连接油口尺寸确定。液压缸的进出油管按输入、排出的最大流量计算。快进时流量最大，其实际流量为泵的最大供应量的两倍，达到66L/min，则进出油管可选用内径为15mm，外径为18mm的无缝钢管。

5．确定油箱容量

按经验公式计算油箱容量

V＝(5~7)qp＝6×1500r/min×25mL/r＝225L

参考资料

[1]官忠范主编.液压传动系统.北京:机械工业出版社，2004

[2]中国机械工程协会主编.中国机械设计大典.南昌:江西科学技术出版社，2002

[3]程志红，唐大方编著.机械设计课程上机与设计.南京:东南大学出版社，2006

[4]魏喜新主编.液压技术手册.上海:上海科学技术出版社,2013

第三篇：液压与气压传动系统认识心得

液压心得

每一门的学习我想每个人都有自己的心得体会。液压，当然也不例外。对于液压的学习，流体力学 及液压系统回路的组成 是入门，是对液压系统分析的基础，而这学期我们学的正是这些基础知识，为以后更深入的学习打下基础。下面就来介绍一下最主要的液压系统回路：

液压，顾名思义就是通过液压油（具体根据实际情况定）来传递压力的装置。一个完整的液压系统由五个部分：动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。液压由于其传动力量大，传递及配置都比较简单，在工业、民用行业应用广泛。液压系统的执行元件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，而获得需要的直线往复运动或回转运动。

一、液压系统结构

液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。

液压动力部分采用回路图方式表示，以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件；液压控制部分含有各种控制阀，其用于控制工作油液的流量、压力和方向；执行部分含有液压缸或液压马达，其可按实际要求来选择。

液压动力部分主要由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成：

1、动力元件：（油泵）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。

2、执行元件：（油缸、液压马达）它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。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。

3、控制元件 ：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，液压阀可分为村力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(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。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。

4、辅助元件：除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等，它们同样十分重要。

5、工作介质：工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。

二、基本回路

由有关液压元件组成，用来完成特定功能的典型油路。任何一个液压传动系统都是由几个基本回路组成的，每一基本回路都具有一定的控制功能。几个基本回路组合在一起，可按一定要求对执行元件的运动方向、工作压力和运动速度进行控制。根据控制功能不同，基本回路分为压力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。

三、压力控制回路

用压力控制阀(见液压控制阀)来控制整个系统或局部范围压力的回路。根据功能不同，压力控制回路又可分为调压、变压、卸压和稳压 4种回路。

(1)调压回路：这种回路用溢流阀来调定液压源的最高恒定压力，溢流阀就起这一作用。当压力大於溢流阀的设定压力时，溢流阀开口就加大，以降低液压泵的输出压力，维持系统压力基本恒定。

(2)变压回路：用以改变系统局部范围的压力，如在回路上接一个减压阀则可使减压阀以后的压力降低；接一个升压器，则可使升压器以后的压力高於液压源压力。

(3)卸压回路：在系统不要压力或只要低压时，通过卸压回路使系统压力降为零压或低压。

(4)稳压回路：用以减小或吸收系统中局部范围内产生的压力波动，保持系统压力稳定，例如在回路中采用蓄能器。

四、速度控制回路

通过控制介质的流量来控制执行元件运动速度的回路。按功能不同分为调速回路和同步回路。

(1)调速回路：用来控制单个执行元件的运动速度，可以用节流阀或调速阀来控制流量，如图 简单磨床的液压传动系统原理图 中的节流阀就起这一作用。节流阀控制液压泵进入液压缸的流量(多余流量通过溢流阀流回油箱)，从而控制液压缸的运动速度，这种形式称为节流调速。也可用改变液压泵输出流量来调速，称为容积调速。

(2)同步回路：控制两个或两个以上执行元件同步运行的回路，例如采用把两个执行元件刚性连接的方法，以保证同步；用节流阀或调速阀分别调节两个执行元件的流量使之相等，以保证同步；把液压缸的管路串联，以保证进入两液压缸的流量相同，从而使两液压缸同步。

方向控制回路

控制液压介质流动方向的回路。用方向控制阀控制单个执行元件的运动方向，使之能正反方向运动或停止的回路，称为换向回路，图 简单磨床的液压传动系统原理图 中的换向阀即起这一作用。在执行元件停止时，防止因载荷等外因引起泄漏导致执行元件移动的回路，称为锁紧回路。

五、液压传动的优缺点

1、液压传动的优点

（1）体积小、重量轻，因此惯性力较小，当突然过载或停车时，不会发生大的冲击；

（2）能在给定范围内平稳的自动调节牵引速度，并可实现无极调速；（3）换向容易，在不改变电机旋转方向的情况下，可以较方便地实现工作机构旋转和直线往复运动的转换；

（4）液压泵和液压马达之间用油管连接，在空间布置上彼此不受严格限制；

（5）由于采用油液为工作介质，元件相对运动表面间能自行润滑，磨损小，使用寿命长；

（6）操纵控制简便，自动化程度高；

（7）容易实现过载保护。

2、液压传动的缺点

（1）使用液压传动对维护的要求高，工作油要始终保持清洁；（2）对液压元件制造精度要求高，工艺复杂，成本较高；

（3）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；

（4）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；

（5）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。六、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

七、空穴现象

在液压系统中，如果某处压力低于油液工作温度下的空气分离压时，油液中的空气就会分离出来而形成大量气泡；当压力进一步降低到油液工作温度下的饱和蒸汽压力时，油液会迅速汽化而产生大量气泡。这些气泡混杂在油液中，产生空穴，使原来充满管道或液压元件中的油液成为不连续状态，这种现象一般称为空穴现象。

空穴现象一般发生在阀口和液压泵的进油口处。油液流过阀口的狭窄通道时，液流速度增大，压力大幅度下降，就可能出现空穴现象。液压泵的安装高度过高，吸油管道内径过小，吸油阻力太大，或液压泵转速过高，吸油不充足等，均可能产生空穴现象。

液压系统中出现空穴现象后，气泡随油液流到高压区时，在高压作用下气泡会迅速破裂，周围液体质点以高速来填补这一空穴，液体质点间高速碰撞而形成局部液压冲击，使局部的压力和温度均急剧升高，产生强烈的振动和噪声。

在气泡凝聚处附近的管壁和元件表面，因长期承受液压冲击及高温作用，以及油液中逸出气体的较强腐蚀作用，使管壁和元件表面金属颗粒被剥落，这种因空穴现象而产生的表面腐蚀称为气蚀。

为了防止产生空穴现象和气蚀，一般可采取下列措施：

1、减小流径小孔和间隙处的压力降，一般希望小孔和间隙前后的压力比p1/p2<3.5。

2、正确确定液压泵吸油管内径，对管内液体的流速加以限制，降低液压泵的吸油高度，尽量减小吸油管路中的压力损失，管接头良好密封，对于高压泵可采用辅助泵供油。

3、整个系统管路应尽可能直，避免急弯和局部窄缝等。

4、提高元件抗气蚀能力。

第四篇：液压传动系统工作原理与优缺点是什么

液压传动系统工作原理与优缺点是什么

液压传动系统是由各种液压元件组成的一套液流循环系统。它先将电动机输入的机械能转变为液体的压力能，通过调节和控制各液压元件的液体流量用以传递压力和工作信号，再借助适当的执行机构将液压能重新转变机械能，碳硅分析仪以驱动工作机构，实现所要求的各种动作。

1液压传动系统的工作原理

液压传动系统是由各种液压元件组成的一套液流循环系统。它先将电动机输入的机械能转变为液体的压力能，通过调节和控制各液压元件的液体流量用以传递压力和工作信号，再借助适当的执行机构将液压能重新转变机械能，以驱动工作机构，实现所要求的各种动作。

2液压传动的优缺点

2.1优点

(1)便于在较大范围内实现无级调速。

(2)传动平衡均匀，易于实现自动过载保护，减少事故。

(3)操作集中、简便省力。

(4)液压元件易于实现系统列化、标准化和通用化。

(5)单位质量的输出功率大，碳硅分析仪容易获得很大的力和力矩，由于质量轻，因而惯性小，动作快速性好。

(6)用油液作为工作介质，具有自润滑性能及吸振能力。

2.2缺点

(1)对油液的质量，过滤、冷却和防漏密封及液压元件的加工质量(尺寸、精度、光洁度等)要求较高。

(2)油液中渗入空气，易产生振动，噪音和爬行现象。

(3)温度变化时，因油液粘性变化而引起运动特性变化。

(4)液压系统的调整，维护与保养以及检查、碳硅分析仪确定和排除故障等都需要较高的技术水平。

第五篇：第八章 典型液压与气压传动系统 5课时

第八章 典型的液压与气压传动系统

阅读和分析液压系统的大致步骤和方法是

1）了解设备的用途及对液压传动系统的要求。

（2）初步浏览各执行元件的工作循环过程，所含元件 的类型、规格、性能、功能和各元件之间的关系。

（3）对与每一执行元件有关的泵、阀所组成的子系统进行分析，搞清楚其中包含哪些基本回路，然后针对各执行元件的动作要求，参照动作顺序表读懂子系统.（4）根据液压传动系统中各执行元件的互锁、同步和 防干扰等要求，分析各子系统之间的联系，并进一步读懂在系统中是如何实现这些要求的。（5）在全面读懂系统的基础上，归纳总结整个系统有哪些特点，以便加深对系统的理解。

8.1 YT4543型组合机床动力滑台 8.1.1 概述

动力滑台是组合机床的一种通用部件，在滑台上可以配置各种工艺用途的切削头。

YT4543型组合机床液压动力滑台可以实现多种不同的工作循环，其中一种比较典型的工作循环是：

快进→ 一工进→二工进→死挡铁停留→快退→停止。8.1.2 液压系统的工作原理 液压系统组成：

该系统由限压式变量叶片泵、单杆活塞缸和液压元件等组成，在机、电、液配合下能实现“快进-I工进-II工进-死挡铁停留-快退-原位停止”的工作循环。

8.2 M1432A型万能外圆磨床液压系统

万能外圆磨床是工业生产中应用极为广泛的一种精加工机床。主要用来磨削圆柱表面，圆锥表面及阶梯轴肩等，利用内圈磨头附件还可以磨削内圆和内锥表面。万能外圆磨床工作台直线往复运动和抖动，砂轮架快速进退运动和周期进给运动，尾座顶尖的松开运动等都是用液压传动来实现的。加工参数：

最大磨削外圆直径320mm,因最大长度有1000mm, 1500mm,2000mm;最大磨削内圆直径100mm;磨削零件表面粗糙度可达到Ra0.63-Ra0.16。工作台的往复运动

进油路：过滤器→泵→换向阀2→工作台液压缸右腔

回油路：工作台液压缸左腔→换向阀2→先导阀1→开停 阀3右位→节流阀5→油箱

当工作台运动到预定位置，左挡块拨动先导阀，使它左移，最终处于左端位置。切换油路，使换向阀也处于左端，工作台向左运动。主油路变为：

进油路：过滤器→泵→换向阀2→工作抬液压缸左腔

回油路：工作台液压缸右腔→换向阀2→先导阀1→开停阀3右位→节流阀5→油箱

8.3 剪板机液压系统

剪板机主要用于剪裁金属板。大、中型剪板机主传动系统一般均采用液压传动。

剪板机的主要动作是:主液压缸带动剪刀片运动对板料进行剪切：其辅助动作有压料脚压住板料，防止剪切时产生的力矩使钢板翘起，剪切后托料球抬起，以减小送料时的摩擦力等。带动刀架运动的两个主液压缸的活塞杆均与刀架固结，或连接在有固定转轴的摆式刀架上，用机械的方法保证两液压缸运动的同步。

剪板机液压系统主要有以下几个基本回路：

（1）压力回路 由阀1、5、8、9、10、11组成，包括以下几个回路。调压回路 由阀1、8、10、11组成，当1YT通电时，阀8和11的进油口都和阀1控制腔相通，因阀11调定值低于阀8，故系统压力由阀11决定；2YT通电时，则由阀8调定系统压力。

卸荷回路 换向阀10处于中位时，阀8和11的进油口均通油箱，液压泵通过阀1卸荷。

背压回路 由阀15和5组成，在空行程下行和剪板结束时防止冲击，只有当回油压力（主缸）超过阀15的调定值时，阀5才能打开，这能起到缓冲作用。

（2）换向回路 由插装阀2、3、4、5和换向阀12、13组成一个三位五通换向阀，其动作如换向阀功能表所示。

（3）单向顺序回路 由插装阀

6、单向阀7及顺序阀16组成。当系统压力高于先导调压阀16的调定值时，阀6就开启，泵输出的压力油进入主缸上腔。回程时，主缸上腔的油液则通过单向阀7流回油箱。8.4 YB32-200型液压机液压系统（1）主缸运动：

快速下行----慢速接近工件加压----保压----泄压、快速回程----停止（2）顶出缸17只是在主阀停止运动时才能动作。由于压力油先经过电液阀6后才进入控制顶出缸运动的电液阀21，也即电液阀处于中位时，才有油通向顶出缸，实现了主缸和顶出缸的运动互锁。

顶出 按下顶出按钮。3YA通电吸合，压力油由泵1经阀6中位、阀21左位进入顶出缸下腔，上腔油液则经阀21回油，活塞上升。

退回 3YA断电，4YA通电吸合时，油路换向，顶出缸的活塞下降。

浮动压边 作薄板拉伸压边时，要求顶出缸即保持一定的压力，又能随主缸滑块下压而下降。这时3YA通电，使顶出缸上升到顶住被拉伸的工件，然后3YA断电，顶出缸下腔的油液被阀21封住。主缸滑块下压时，顶出缸活塞被迫随之下行，顶出缸下腔回油经节流器19和背压阀20流回油箱，使缸下腔保持所需的压边力。

YB32-200型四柱万能液压机液压系统特点: 1.采用高压大流量恒功率变量泵供油，即符合工艺要求，又节省能量。2.利用活塞滑块的自重作用实现快速下行，并用充液阀对主阀充液。这种快速运动回路结构简单，使用元件少。

3.本液压机采用单向阀13保压。为了减少由保压转换为快速回程时的液压冲击，采用了卸荷阀11和带卸荷阀小阀心的液控单向阀14组成的泄压回路。

4.顶出缸与主缸运动互锁。只有换向阀6处于中位，主缸不运动时，压力油才能进入阀21，使顶出缸运动。这是一种安全措施。8.5 Q2-8型汽车起重机液压系统

汽车起重机是将起重机安装在汽车底盘上的一种起重运输设备。它主要由起升、回转、变幅、伸缩和支腿等工作机构组成，这些动作的完成由液压系统来实现。对于汽车起重机的液压系统，一般要求输出力大、动作要平稳、耐冲击、操作要灵活、方便、可靠、安全。该液压系统的特点是

①因重物在下降时以及大臂收缩和变幅时，负载与液压力方向相同，执行元件会失控，为此，在其回油路上必须设置平衡阀。

②采用手动弹簧复位的多路换向阀来控制各动作。换向阀常用M型中位机能。当换向阀处于中位时，各执行元件的进油路均被切断，液压泵出口通油箱使泵卸荷，减少了功率损失。8.6 SZ-250A型塑料注射成型机 塑料注射成型机（简称注塑机），是将颗粒状塑料加热熔化到流动状态，以快速高压注入模腔，经过一定时间的保压，冷却凝固成为一定形状的塑料制品的设备。由于注塑机具有成型周期短，对各种塑料的加工适应性强，可以制造外形各异、复杂、尺寸较精确或带有金属镶嵌的制品以及自动化程度高等优点，所以注塑机得到了广泛地应用。

为了保证有足够的合模力，采用了液压—机械增力合模机构，使模具锁紧可靠和减少合模缸缸径尺寸。

本系统采用以行程控制为主实现顺序动作，通过电气行程开关与电磁阀来实现。

根据塑料注射成型工艺，注塑机工作循环中的各个阶段要求流量和压力各不相同并且经常是变化的。一般多采用若干定量泵（双泵供油）和节流阀的不同组合方式来调节流量；由多个远程调压阀并联来控制压力，以便满足工艺要求。但在这种情况下，系统所用元件较多，能量利用不够合理，系统发热较大（为此有时需设置冷却系统），压力与速度变换过程中冲击和噪声较大，系统稳定性差。

随着液压技术的发展和自动化水平的提高，近年来，注塑机（特别是大型注塑机）采用数控或微机控制插装阀、电液比例液压系统，简化了液压系统，液压元件减少了，优化了注塑工艺，降低了压力及速度变换过程中的冲击和噪声。液压能源采用负载适应泵代替定量泵，使之进一步提高系统效率，减少了功率损耗。

气压传动特点 优点：

（1）工作介质是空气，来源方便，取之不尽，使用后直接排入大气而无污染，不需要设置专门的回气装置。

（2）空气的黏度很小，所以流动时压力损失较小，节能、高效，适用于集中供应和远距离输送。

（3）动作迅速，反应快，维护简单，调节方便，特别适合于一般设备的控制。

（4）工作环境适应性好。特别适合在易燃、易爆、潮湿、多尘、强磁、振动、辐射等恶劣条件下工作，外泄漏不污染环境，在食品、轻工、纺织、印刷、精密检测等环境中采用最为适宜。（5）成本低，过载能自动保护。缺点：

（1）空气具有可压缩性，不易实现准确的速度控制和很高的定位精度，负载变化时对系统的稳定性影响较大

（2）空气的压力较低，只适用于压力较小的场合。（3）排气噪声较大。

（4）因空气无润滑性能，故在气路中应设置给油润滑装置。