1、液压基础知识液压基础知识 液压基础原理 研究本院液压所 2023-5-14品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍 动力元件：液压泵液压泵 执行元件：油缸、马达油缸、马达 控制元件：压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀 辅助元件：油箱、过滤器、管路、接头、密封、冷却器、油箱、过滤器、管路、接头、密封、冷却器、蓄能器等蓄能器等 工作介质：液压油液压油品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍1 1、动力装置、动力装置2 2、执行装置、执行装置3 3、控制装置、控制装置4 4、辅助装置、辅助装置液压泵品 质 改 变 世 界北京市三一重机
2、有限公司液压元件介绍液压泵液压泵吸油：封闭的容积总是处于不断增大的状态吸油：封闭的容积总是处于不断增大的状态排油：封闭的容积总是处于不断减小的状态排油：封闭的容积总是处于不断减小的状态液压泵与液压马达原理液压泵与液压马达原理上是可逆的，但结构略上是可逆的，但结构略有不同。有不同。品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍4/73品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍5/73最高额定工作压力最高额定工作压力 最高峰值压力最高峰值压力液压泵特性液压泵特性理论排量理论排量 （无泄漏的状态下，泵轴转一转排出的液体容积称（无泄漏的状态下，泵轴转一转排出的液体容积称理论几何
3、理论几何排量）排量）理论流量理论流量 （无泄漏的状态下，泵轴转一转排出的液体容积称（无泄漏的状态下，泵轴转一转排出的液体容积称理论理论流量）流量）容积效率容积效率 理论理论理论理论实际PVQQ1QQQQQ品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍6/73实际流量实际流量 Q Q实际实际 =Q=Q理论理论 -QQ内泄漏：指配油盘吸油腔和压油腔之间的泄漏内泄漏：指配油盘吸油腔和压油腔之间的泄漏外泄漏：指流向回转体外的泄漏外泄漏：指流向回转体外的泄漏机械效率机械效率/总效率总效率 实际实际理论理论PMPMM MM MPVPVPMPMP P*品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液
4、压元件介绍7/73额定转速额定转速 最高转速最高转速额定功率额定功率 极限吸油压力（允许真空度）极限吸油压力（允许真空度）品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍8/73叶片叶片螺杆泵螺杆泵摆线泵摆线泵外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵齿轮泵齿轮泵叶片泵叶片泵径向柱塞径向柱塞轴向柱塞轴向柱塞柱塞柱塞齿轮齿轮内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵螺杆泵螺杆泵单作用叶片泵单作用叶片泵双作用叶片泵双作用叶片泵活塞偏心式活塞偏心式轴偏心式轴偏心式斜轴式斜轴式斜盘式斜盘式定量泵定量泵定量泵定量泵定量泵定量泵定量泵定量泵定量定量/变量变量定量泵定量泵定量定量/变量变量定量定量/变量变量定量定量/变量变量定量定量/
5、变量变量液压泵分类液压泵分类品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍9/73 性性能能种类种类 额定压力额定压力barbar额定转速额定转速rpmrpm额定排量额定排量cccc变量变量齿轮泵齿轮泵最高最高300300500-6000500-60000.2-2000.2-200定量定量内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵最高最高300300500-3000500-30003-2503-250定量定量叶片泵叶片泵最高最高70701000-30001000-30000.5-1000.5-100变量变量径向柱塞泵径向柱塞泵最高最高1001001000-20001000-20005-1005-100
6、定量定量斜轴泵斜轴泵350350500-3000500-30005-10005-1000定量定量/变量变量斜盘泵斜盘泵450450500-3000500-300010-100010-1000定量定量 /变量变量液压泵的性能比较与选用品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍10/73液压泵的性能比较与选用品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍11/73轴向柱塞单元（泵马达）的分类 斜轴式轴向柱塞泵 斜盘式轴向柱塞泵品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍12/73缸体缸体柱塞滑履组柱塞滑履组配流盘配流盘品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司
7、液压元件介绍13/73结构特点n滑靴：降低接触应力，减小磨损。滑靴：降低接触应力，减小磨损。n柱塞的伸出：由弹簧压紧压盘，有自吸能力。柱塞的伸出：由弹簧压紧压盘，有自吸能力。n变量机构：手动变量机构。变量机构：手动变量机构。品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍14/73斜轴式柱塞单元泵（马达）原理结构原理：如图所示。锥形柱塞的球状端连在驱动轴上，另一端则插在缸体孔中，缸体的轴线与驱动轴的轴线成一角度。（参见示意图）用作泵用作泵：驱动轴通过柱塞带动缸体转动，柱塞则在缸体孔中来回移动，并通过与缸体配合的配油盘完成吸油和排油的过程。在变量泵中，缸体与驱动轴的夹角可以在特定的范围内
8、无级变化，从而改变泵的排量。而在定量泵中，这个倾角是固定不变的。用作马达用作马达：是个逆向过程。压力油推动柱塞在缸体孔中运动，柱塞作用在轴法兰上的力分解后可以驱动轴产生旋转运动。品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍15/73斜轴式柱塞单元泵（马达）组件图结构：见右图。功能：用作泵时，改变倾角和转速可以改变泵的流量；用作马达时，输出转速和转矩则分别与输入流量和进出压力差成正比。这种斜轴式的设计中，柱塞作用在缸体上的径向力非常小，而缸体与配流盘之间的球面配合也使得在转动过程中的泄漏很小。即使在高压下，缸体和配流盘之间的压力油膜也能保证最小的泄漏量。所以能够保证很高的容积效率。品
9、 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍16/73斜盘式柱塞机构原理示意图品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍17/73*缸体转动*斜盘、配油盘不动缸体、柱塞、配油盘、斜盘*柱塞伸出低压油机械装置典型结构品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍18/73斜盘式柱塞单元泵（马达）传动轴1，柱塞2柱塞面3,柱塞行程4斜盘5，斜盘倾角6缸体7，通轴式驱动8配流盘9，上死点10下死点11，压力油口12吸油口13。功能原理：用作泵时，柱塞的位移通过配流盘完成吸油和排油的过程，改变斜盘的倾角和转速可以改变泵的流量；用作马达时，输出转速和转矩则分别与输入流量
10、和进出压力差成正比。品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍19/73斜盘式柱塞泵举例变量泵A4VG，用于闭式回路中。工作压力高过450 bar。变量泵A10VO，用于开式回路中。工作压力可达315 bar。品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍20/73特点及应用特点：特点：n容积效率高，压力高。（容积效率高，压力高。（v v=0.98,p=32 Mpa=0.98,p=32 Mpa）（柱塞和缸体均为圆柱表面（柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工易加工,精度高，内泄小）精度高，内泄小）n结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;n易于实现变量
11、；易于实现变量；n构造复杂构造复杂,成本高；成本高；n对油液污染敏感。对油液污染敏感。应用：应用：n用于高压、高转速的场合用于高压、高转速的场合。品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍21/73选择油泵需要考虑的因素选择油泵需要考虑的因素 工作介质工作介质 所需要的工作压力范围所需要的工作压力范围 期望的速度范围期望的速度范围 最低最高工作温度最低最高工作温度 最低最高工作介质粘度最低最高工作介质粘度 安装要求（配管方式等）安装要求（配管方式等）驱动方式（连轴器等）驱动方式（连轴器等）期望的使用寿命期望的使用寿命 最大允许噪音值最大允许噪音值 维护维护容易度容易度 最高造价最
12、高造价品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍22/73液压缸结构品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍流量控制阀流量控制阀-主要控制流过管路的流量，通过对流量的控制还可以对回路的压力产生一定影响主要控制流过管路的流量，通过对流量的控制还可以对回路的压力产生一定影响。注意节流会产生损失。注意节流会产生损失。压力控制阀压力控制阀安全阀安全阀限制系统最高压力，保护系统元件不被高压损坏。限制系统最高压力，保护系统元件不被高压损坏。直动式：中低压系统直动式：中低压系统先导式：高压系统先导式：高压系统过载阀：限制封闭管路最高压力。过载阀：限制封闭管路最高压力。减压阀减压
13、阀一个泵同时供给两个以上压力不同的回路。一个泵同时供给两个以上压力不同的回路。方向控制阀方向控制阀-主要控制方向，还可以利用阀的开度适度控制回路的流量和压力。主要控制方向，还可以利用阀的开度适度控制回路的流量和压力。单向阀：只允许液压油单方向通过。单向阀：只允许液压油单方向通过。选择阀：根据回路中压力的高低自动选择液压油通过的方向。选择阀：根据回路中压力的高低自动选择液压油通过的方向。截止阀：一个位置封闭，另一个位置通过。截止阀：一个位置封闭，另一个位置通过。液压控制换向（液压先导控制）液压控制换向（液压先导控制）电磁阀控制换向电磁阀控制换向品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件
14、介绍流量控制阀流量控制阀-节流阀节流阀使液压油通过小孔、缝隙、使液压油通过小孔、缝隙、窄槽等结构元素后流量减窄槽等结构元素后流量减小并产生压力降小并产生压力降P P（阻（阻尼）尼）。注意流动的液压。注意流动的液压油才具有上述性质。如果油才具有上述性质。如果液压油是静止状态，则根液压油是静止状态，则根据连通器原理，前后的压据连通器原理，前后的压力是相等的。力是相等的。P P前前P P后后品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍压力控制阀压力控制阀-直动式安全阀直动式安全阀弹簧比较硬品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍液压油通过节流孔时，在节液压油通过节流孔时，
15、在节流孔的前后产生压力差流孔的前后产生压力差P P P=PP=PPP弹簧很软弹簧很软弹簧比较硬弹簧比较硬压力控制阀压力控制阀-先导式安全阀先导式安全阀品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍压力控制阀压力控制阀-直动式减压阀直动式减压阀液压油通过缝隙产生压力降液压油通过缝隙产生压力降P PC=PAP PC=PA P P保持出口压力稳定的措保持出口压力稳定的措施施品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍先导式减压阀先导式减压阀原理与先导式安全阀类似，用于高压系统。原理与先导式安全阀类似，用于高压系统。缝隙缝隙品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍
16、方向控制阀方向控制阀-单向阀单向阀品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍方向控制阀方向控制阀-选择阀（梭阀）选择阀（梭阀）A1A2品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍方向控制阀方向控制阀-液控换向阀液控换向阀先导泵来油先导泵来油先导泵回油先导泵回油回位弹簧回位弹簧品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍方向控制阀方向控制阀-电磁阀电磁阀品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍液压蓄能器液压蓄能器膜片充满氮气原理：气体被压缩后储存能量。原理：气体被压缩后储存能量。作用：吸收液压振动和冲击并且作用：吸收液压振动和冲击并且可以作为
17、应急能源使用。可以作为应急能源使用。品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍液压回路的串联液压回路的串联串联：多路换向阀中上一串联：多路换向阀中上一个阀的回油为下一个阀的个阀的回油为下一个阀的进油。液压泵的工作压力进油。液压泵的工作压力是同时工作的执行元件的是同时工作的执行元件的总和，这种油路可以做复总和，这种油路可以做复合动作，但是克服外载荷合动作，但是克服外载荷的能力比较差。的能力比较差。品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍液压回路的并联液压回路的并联并联：多路换向阀中各换向并联：多路换向阀中各换向阀的进油口都与泵的出油路阀的进油口都与泵的出油路相连，各
18、回油口都与油箱相相连，各回油口都与油箱相连。这种油路克服外载荷的连。这种油路克服外载荷的能力比较强，但是几个执行能力比较强，但是几个执行元件同时工作时负载小的先元件同时工作时负载小的先动，负载大的后动，复合动动，负载大的后动，复合动作不协调。作不协调。品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍液压回路的合流液压回路的合流合流：一般用于双泵和多合流：一般用于双泵和多泵系统中。用合流阀或者泵系统中。用合流阀或者使两个回路中相应的换向使两个回路中相应的换向阀同时动作，让两个泵同阀同时动作，让两个泵同时向一个执行元件供油以时向一个执行元件供油以提高该执行元件的运动速提高该执行元件的运动速
19、度。度。品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍旋挖钻机旋挖钻机的液压系统的液压系统品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍液压系统的伺服控制液压系统的伺服控制是一个位置跟踪装置，液压缸缸体位置始终跟随阀杆。所是一个位置跟踪装置，液压缸缸体位置始终跟随阀杆。所以伺服控制系统又叫随动系统、跟踪系统。以伺服控制系统又叫随动系统、跟踪系统。是一个力的放大装置。移动阀杆的力很小，液压缸的推力是一个力的放大装置。移动阀杆的力很小，液压缸的推力却可以很大。必须有外部能源（液压泵）。却可以很大。必须有外部能源（液压泵）。系统工作时阀杆必须先有一定的开口度，就是说缸体的移动必须
20、落后系统工作时阀杆必须先有一定的开口度，就是说缸体的移动必须落后于阀杆，或者说输出始终落后于输入，这个称为系统的误差。没有误于阀杆，或者说输出始终落后于输入，这个称为系统的误差。没有误差就没有动作，而动作又力图消除误差。伺服控制系统就是这样由不差就没有动作，而动作又力图消除误差。伺服控制系统就是这样由不平衡（有误差）到平衡（消除误差），再由平衡到不平衡地连续工作平衡（有误差）到平衡（消除误差），再由平衡到不平衡地连续工作品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍泵的负流量控制泵的负流量控制换向阀中位回油换向阀中位回油道上有节流孔，道上有节流孔，油通过这个节流油通过这个节流孔产生压差。将孔产生压差。将节流孔前的压力节流孔前的压力引到泵变量机构引到泵变量机构来控制泵的排量。来控制泵的排量。品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍品 质 改 变 世 界北京市三一重机有限公司液压元件介绍41/73
