液压元件与系统设计教案.pdf

液压元件与系统设计 第 1 章 绪论 第 1 章 绪论 1.1 液压系统的类型与特点 1.1.1 分类方式 液压系统可以按多种方式进行分类，见图 1-1。各种类型液压系统的特点、实例及应用场 合见 1.1.2 节所述。 图 1-1 液压系统的分类 1.1.2 各类液压系统的特点及应用 1.开式系统与闭式系统 (1)开式系统。这种系统液压泵从油箱吸油，执行器回油返回油箱。系统需要较大容积的 油箱。这种系统应用最为普遍。 开式系统示例如图 1-2(a)所示，液压泵 3 从油箱吸油，经节流阀 7、换向阀 8 进入液压缸 9(也可以是液压马达或摆动液压马达) ，液压缸或液压马达的回油经阀 8 排回油箱，工作液在 油箱中冷却及沉淀后再进行工作循环。 图 1-2 采用图形符号绘制的液压系统原理 1，10 一油箱，2 ，11 一过滤器；3，12 一单向定量液压泵；4 一压力表开关，5 一压力表，6，13 一溢流阀；7 一节流阀，8 一二位四通电磁换向阀；9 一活塞式单杆液压缸，14 一双向变量液压泵，15，16 一单向阀，17 一双向定量液压马达 - 1 - 液压元件与系统设计 第 1 章 绪论 (2) 闭式系统。闭式系统中，执行器排出的油液返回到泵的进口。系统效率较高，需用补 油泵补油，并用冲洗阀换油，进行热交换。这种系统多用于车辆、起重运输机械、船舶绞车、 造纸和纺织等机械设备中。 闭式系统示例如图 1-2(b)所示，双向变量液压泵 14 的吸油管路直接与液压马达 17 的回 油管路相连通，形成一个闭合回路，单向定量液压泵 12 经单向阀 15 或单向阀 16 补偿系统中 各液压元件的泄漏损失。 2.液压传动系统与液压控制系统 (1)液压传动系统。液压传动系统一般为不带反馈的开环系统( 图 1-3 为其原理方块图) ， 以传递动力为主，以信息传递为次，追求传动特性的完善。系统的工作特性由各组成液压元 件的特性和它们的相互作用来确定，其工作质量受工作条件变化的影响较大。液压传动系统 应用较为普遍。大多数工业设备液压系统属于此类。图 1-2 为液压传动系统的实例。 (2)液压控制系统。液压控制系统多为采用伺服阀等电液控制阀组成的带反馈的闭环系统 ( 图 1-4 为原理方块图) ，以传递信息为主，以传递动力为次，追求控制特性的完善。由于加入 了检测反馈，故系统可用一般元件组成精确的控制系统，其控制质量受工作条件变化的影响 较小。液压控制系统在高精数控机床、冶金、航空、航天等领域应用广泛。 图 1-3 开环控制的液压系统原理方块图 图 1-4 闭环控制的液压系统原理方块图 液压控制系统示例如图 1-5 所示，这是一个泵控式电液速度控制系统，通过改变双向变 量液压泵 5 的排量对双向定量液压马达 6 调速。而变量泵的排量调节通过电液伺服阀 2 和双 杆液压缸 3 组成的阀控式电液伺服机构(经常附设在变量泵的内部) 的位移调节来实现。负载 与指令机构间设有测速电动机(速度传感器)9 ，从而构成一个闭环速度控制系统。 图 1-5 泵控式电液伺服速度控制系统 1 一伺服放大器，2 一电液伺服阀；3 一双杆液压缸；4 一位置传感器；5 一双向变量液压泵，6 一双向定量液压马达，7 一 安全溢流阀组；8 一补油单向阀，9 一测速电动机 当系统输入指令信号后，控制液压源的压力油经电液伺服阀 2 向双杆液压缸 3 供油，使 液压缸驱动变量泵的变量机构在一定位置下工作；液压马达的输出速度由测速电机检测，转 换为反馈信号，与输入指令信号相比较，得出偏差信号控制电液伺服阀的阀口开度，从而使 变量泵的变量机构，即变量泵的排量保持在设定值附近，最终保证双向定量液压马达 6 在希 望的转速值附近工作。位置传感器 4 构成内部反馈环节，用以提高系统的控制精度。 随着科学技术的飞速发展和现代机械设备技术性能要求