液压故障分析方法(2)

1、液压故障分析方法(2)6 比例复合阀比例复合阀 单参数(如压力或流量)比例阀互相组合，便可构成多参数的比例控制阀，通称比例复合阀。其实上述的比例方向流量阀可以对方向和流量两个参数进行控制所以便是比例复合阀。不同的组合方式可以构成多种形式的比例复合阀。(1)EFBG型比例压力流量型比例压力流量(PQ)阀阀 日本油研公司产的EFBG型比例压力流量阀(PQ阀)由比例先导式溢流阀+比例节流阀组合而成。其工作原理如图5472所示：EFBG一一06型比例压力流量阀的型比例压力流量阀的立体分解图立体分解图第五节第五节.伺服阀的使用与维修伺服阀的使用与维修1 简介简介 伺服阀通过改变输入信号，连续、成比例控制

2、液压系统的流量或压力。电液伺服阀输入信号功率很小(通常仅有几十毫瓦)，功率放大系数高，能够对输出流量和压力进行连续双向控制。其突出特点是：体积小、结构紧凑、直线性好、动态响应好、死区小、精度高，符合高精度伺服控制系统的要求。电液伺服阀是现代电液控制系统中的关键部件，它能用于位置控制、速度控制、加速度控制、力控制等各方面。因此，伺服阀在各种工业自动控制系统中得到了越来越多的应用。一、工作原理及组成一、工作原理及组成1基本组成与控制机理基本组成与控制机理 电液伺服阀是一种自动控制阀，它既是电液转换组件，又是功率放大组件，其功用是将小功率的模拟量电信号输入转换为随电信号大小和极性变化、且快速响应的大

3、功率液压能流量(或)和压力输出，从而实现对液压执行器位移(或转速)、速度(或角速度)、加速度(或角加速度)和力(或转矩)的控制。电液伺服阀通常是由电气机械转换器、液压放大器(先导级阀和功率级主阀)和检测反馈机构组成(见图21)。电液伺服阀的分类电液伺服阀的分类2 电一机械转换装置电一机械转换装置 电气一机械转换器包括电流一力转换和力一位移转换两个功能。 典型的电气一机械转换器为力马达或力矩马达。力马达是一种直线运动电气一机械转换器，而力矩马达则是旋转运动的电气一机械转换器。力马达和力矩马达的功用是将输入的控制电流信号转换为与电流成比例的输出力或力矩，再经弹性组件(弹簧管、弹簧片等)转换为驱动先

4、导级阀运动的直线位移或转角，使先导级阀定位、回零。通常力马达的输入电流为150300mA，输出力为35N。力矩马达的输入电流为1030mA，输出力矩为0.020.06Nm。 伺服阀中所用的电气一机械转换器有动圈式和动铁式两种结构。(1)动圈式电气一机械转换器动圈式电气一机械转换器 动圈式电气机械转换器产生运动的部分是线圈组成的控制绕组，故称为“动圈式”。输人电流信号后，产生相应大小和方向的力信号，再通过反馈弹簧(复位弹簧)转化为相应的位移量输出，故简称为动圈式“力马达”(平动式)或“力矩马达”(转动式)。动圈式力马达和力矩马达的工作原理是位于磁场中的载流导体(即动圈)受力作用。 动圈式力马达结

5、构原理如图22所示(2)动铁式力矩马达动铁式力矩马达 动铁式力矩马达输人为电信号，输出为力矩。图24所示为动铁式力矩马达的结构原理图。 它由左右两块永久磁铁、上下两块导磁体1及4、带扭轴(弹簧管)6的衔铁5及套在线圈上的两个控制线圈3组成，衔铁悬挂在弹簧管上，可以绕弹簧管在4个气隙中摆动。3 伺服阀的结构原理伺服阀的结构原理(1)前置级 喷嘴挡板式 喷嘴挡板式阀的结构原理如图5-390所示，分单喷嘴和双喷嘴两种形式。喷嘴挡板阀主要由喷嘴、挡板与固定节流口等组成。其工作原理是：当泵来的压力油ps经固定节流后压力降为pn，然后一路经喷嘴挡板之间的间隙x流出(压力降为pd)，一路从输出口输出，通往执

6、行元件。改变喷嘴与挡板之间的间隙工的大小，可改变输出口压力(流量)大小，从而控制执行元件的运动方向和距离。单喷嘴挡板阀是三通阀，只能用来控制差动缸图5390(a)。 双喷嘴挡板阀图5-390(b)是由两个结构相同的单喷嘴挡板阀组合而成，按压力差动原理工作的。在挡板1偏离零位时，一个喷嘴腔的压力升高(如p1)，另一个喷嘴腔的压力降低(如p2)，形成输出压力差p=p1p2，而使执行元件工作。喷嘴挡板阀的优点喷嘴挡板阀的优点 双喷嘴挡块阀为四(五)通阀，因此可以用来控制双作用液压缸。单喷嘴挡板阀对缸的控制见图5391。 喷嘴挡板阀结构简单，制造容易，价格低，运动部件(挡板)惯性小，无摩擦，所需驱动力

7、小，灵敏度高。但泄漏损失大，负载刚性差，输出流量小，只能用在小功率系统中。由于它特别适应于小信号工作，所以，当前普遍将其用作两级电液伺服阀的前置放大级。射流管式射流管式 如图5-392所示，它由射流管3、接受器2组成。射流管3由枢轴4支承，并可绕枢轴摆动。压力油p。通过枢轴引入射流管，从射流管射出的射流冲到接收器2的两个接收孔a、b上，a、b分别与液压缸的两腔相连。喷射流的动能被接收孔接收后，又将其动量转变为压力能，使液压缸能产生向 左或向右的运动。射流管式阀分类和特点射流管式阀分类和特点 射流管阀有湿式和干式两种。湿式阀射流管浸在油中，射流也在油中，可避免空气进入液压缸，同时也可增加射流管本

8、身的阻尼作用，从而可得到较好的特性，而干式射流管阀的射流经过空气后才进入接收孔，性能不如湿式。 射流管阀由于射流喷嘴与接收器间有一段距离，不易堵塞，抗污染力强，从而提高了工作可靠性。所需操作力小，有失效对中能力。缺点是加工调试困难，运动件(射流管)惯量较大，刚性较低，易振动。 它的单级功率比喷嘴挡板式高，可直接用于小功率伺服系统中，也可用作两级伺服阀的前置放大级。偏转板射流式偏转板射流式(偏导杆射流式偏导杆射流式) 如图5393所示，其工作原理与上述射流管式基本类似，而结构上有差异：射流盘件取代了上述的射流管，偏转板的移动代替了上述射流管的摆动来决定流人接收孔a、b的油液压力大小。(2)功率级

9、功率级(主阀主阀)滑阀式 伺服阀的功率级主阀都为滑阀式，当然滑阀式也可作为放大级用于三级伺服阀的前置级中。 滑阀式具有压力增益和流量增益高、内泄漏量小的优点，这是它为何用于伺服阀功率级的原因。缺点是需要有较大的拖动力，即需要前置放大级的拖动。 滑阀上的控制边数有单边、双边和四边滑阀的控制方式。如图所示滑阀式伺服阀的开口滑阀式伺服阀的开口 滑阀式伺服阀的零位开口(预开口)有负开口、零开口和正开口三种预开口形式。如图5395所示，正开口的阀，阀芯上凸肩宽度t小于阀套(或阀体)沉割槽的宽度h；零开口的阀，阀芯上凸肩宽度t等于阀套沉割槽的宽度h；负开口则是th正开口的滑阀线性较好，灵敏度高，但刚性和稳

10、定性较低，且在中立位置时，内泄漏量大；负开口的阀存在死区和不灵敏区，但其刚性和稳定性最好；零开口的阀，其特性虽是非线性的，但其综合控制性能是最好的，但要做到绝对零开口加工困难。一般为了提高灵敏度和降低加工难度，常采用13m的正遮盖量(负开口)。转阀式转阀式 转阀式一般作单级主级伺服阀用，而不作前置级用。如图5396所示，转阀式伺服阀由十字形阀芯和阀体2等组成。阀芯一般由步进电机带动，步进电机将输入的电脉冲信号转化为角位移，阀套2与所控液压马达的输出轴之间用联轴器连接。十字形阀芯与阀套上对应的四孔形成八条控制边，它的上半部或下半部都相当于一个四边控制式滑阀。 4 伺服阀的结构例伺服阀的结构例 伺

11、服阀是低能量电气信号(输入)与高水平液压功率(输出)之间的一种接口，伺服阀是电气操作比例输出的方向、流量和(或)压力控制阀，与通断式的电磁阀或电液阀不同。该阀芯的位置与所加电气信号成比例，于是能控制油液的流量和流动方向。 单级伺服阀无先导级，由电一机械转换器和一级阀所组成，适合对小流量系统的控制，在结构形式上以动铁式力矩马达和动圈式力矩马达型为比较常见；而双级伺服阀以喷嘴挡板式比较常见。(1)单级伺服阀单级伺服阀动铁式力矩马达型 如图5397所示，这种伺服阀在线圈2通电后衔铁1产生略微转动，通过连接杆4直接推动阀芯7移动并定位，扭力弹簧3作力矩反馈。这种伺服阀结构简单，但由于力矩马达功率一般较

12、小，摆动角度小，定位刚度也差，因而一般只适用于中低压(7MPa以下)、小流量和负载变化不大的场合。动圈式力矩马达型动圈式力矩马达型 如图5-398所示，永磁铁产生一磁场，动圈通电后在该磁场中产生力，驱动阀芯运动，阀芯承力弹簧作力反馈。阀芯右端设置的位移传感器，可提供控制所需的补偿信号。(2)两级和三级伺服阀两级和三级伺服阀 单级伺服阀用于流量较小的场合，流量较大、功率也较大时，要使用两级和三级伺服阀。两级伺服阀由电气机械转换器、先导阀(放大级)和主阀(功率级)三部分构成，三级伺服阀有两个放大级。 先导阀采用得最多的为喷嘴挡板式，也有采用力矩马达+滑阀式的结构；主阀多采用滑阀式。在内部结构上按反

13、馈方式分有：位置反馈、负载流量反馈和负载压力反馈等。位置反馈式伺服阀位置反馈式伺服阀 位置反馈最普遍，它又分为：弹簧平衡、机械反馈、位置直接反馈、位置力反馈、液压平衡式和电气反馈六种。其中以位置直接反馈和位置力反馈最为普遍。A弹簧半衡式。如图5399所示，主滑阀两端装有平衡弹簧，弹簧既起平衡两端压差作用，又起零位调整作用。这种形式应用最早，但目前已很少采用.日本的日本的4WS2EB型弹簧型弹簧平衡式伺服阀平衡式伺服阀位置反馈式伺服阀位置反馈式伺服阀B位置直接反馈式。如国产的DY系列电液伺服阀(图5401)。它是动圈式永磁力矩马达、两级滑阀、位置直接反馈式伺服阀。其工作原理为：当动圈绕组中输入控

14、制电流时，动圈产生一大小及方向和控制电流成正比的力。 该力通过弹簧转换成一级阀芯的位移。二级滑阀由一级滑阀控制其位置，由恒压能源P口来的压力油，经上、下固定节流孔到上、下控制腔，上、下控制腔经上、下可变节流口和回油腔相连。 这种阀结构简单，工作可靠，对油的过滤要求不太严，但灵敏度和动态响应较低。位置反馈式伺服阀位置反馈式伺服阀C位置力反馈式。图5402所示为北京机床研究所产的QDY型位置力反馈电液伺服阀的结构，它由干式力矩马达、喷嘴挡板先导级和四边滑阀式上级所构成，为位置力反馈式的流量型双级伺服阀。美国美国Parker公司的公司的BD型伺服阀型伺服阀美国美国Vickers公司的公司的SM4型伺

15、服阀型伺服阀位置反馈式伺服阀位置反馈式伺服阀 D机械反馈式。如图5407所示，这种阀前置级的阀芯和阀套都是可以滑动的，阀芯由力矩马达拖动，阀套则由功率级的主阀芯通过机械反馈杆反馈拖动，称为机械反馈式伺服阀。位置反馈式伺服阀位置反馈式伺服阀E液压平衡式。如图5408所示，其工作原理是：利用功率级主阀芯两端的液压力作用在左、右背压作用面上的力与前置放大级输出的压差产生的力，二者相平衡来实现定位的。主阀芯的位移只与两端油液压力产生的力相平衡来实现，无上述伺服阀的“弹簧”、“反馈”等结合件，存在主阀芯定位不准和易变化的缺点。位置反馈式伺服阀位置反馈式伺服阀F电气反馈式。在伺服阀功率级主阀的一端，安装位

16、移传感器，便构成了位置电气反馈式伺服阀。通过对主阀芯位置的检测，并反馈到伺服放大器中构成位置一电反馈的伺服阀。从原理上讲与上述力反馈式相似，不同之处是用位移电反馈代替反馈弹簧杆的力反馈而已。 图5409为日本产的4WS2EE10型两级电气反馈式伺服阀结构例。前置级为双喷嘴挡板式，功率级(主级)为四边润滑式的结构。三级电气反馈式伺服阀三级电气反馈式伺服阀 图5410为三级电气反馈式伺服阀的结构例。一级为喷嘴挡板式，二级为滑阀式，三级(主级)为四边滑阀式。前两级为放大级，主级为功率级。负载流量反馈式伺服阀负载流量反馈式伺服阀 为使阀的输出流量不受负载压力的影响而保持输出恒定，采用了负载流量反馈式伺

17、服阀。图54 11为其结构原理图，其工作原理如下。 电流有输入信号使挡板左移，则p1p2，滑阀右移；高压油经左流量传感器的单向阀3(锥阀2关闭)流入液压缸左腔，使液压缸活塞右移，回油经右流量传感器锥阀2排出。不同的负载流量QL使锥阀2的开度不同。锥阀2右移时，反馈弹簧4受拉使挡板向右偏转，直至此反馈力矩与力矩马达控制力矩相平衡，挡板恢复到零位为止。负载压力反馈式伺服阀负载压力反馈式伺服阀 图5-412所示的压力控制阀，力矩马达带动两对喷嘴挡板控制的先导级和四边滑阀的主级所构成。反馈喷嘴3、4起负载压力反馈作用。 由于此阀压力反馈回路中没有阻尼，故不能把高频负载压力波动反馈过去，故称为静压反馈。

18、输出压力与输入电流成比例，此为二三级伺服阀。其他其他伺伺服阀服阀 A压力一流量控制伺服阀。如图5413所示，它是在弹簧对中(弹簧平衡)式流量控制阀的基础上，引入负载压力反馈回路而构成的伺服阀。在稳态情况下，弹簧力与反馈液压力的合力和控制液压力相平衡，使功率级滑阀取得一个相应的平衡位置。当负载压力增大时除阀的压降减小使输出流量减小外，还由于强烈的压力反馈使滑阀开口量很快减小也使输出流量进一步减小。因此这种介于流量控制阀和压力控制阀之间的PQ阀，其负载流量曲线的线性度比流量控制阀要好，曲线斜率比流量控制阀的大，即随着负载压力升高，输出流量减小得快。动压反馈伺服阀动压反馈伺服阀(DPF阀阀) 为克服

19、静压反馈的PQ阀静态刚度差的缺点，又出现图541 4所示的动压反馈伺服阀(DPF阀)。它在图5-413阀基础上加一液压高通滤波装置m。负载压力经此装置后反馈到反馈面。 此阀在低频时具有弹簧平衡式流量型伺服阀的特性，具有一定的静态刚度；而高频时具有PQ阀的特性，有良好的阻尼作用，提高了系统的稳定性。这种阀结构复杂，多用于军工系统。B射流管式伺服阀射流管式伺服阀 图5415为Abex400型射流管式伺服阀结构图。电一机械转换器为干式力矩马达(全部零件采用压配和焊接成一体)，前置级为射流管放大级，功率级为四边滑阀，为力反馈式二级电液伺服阀。C偏导杆射流盘式伺服阀偏导杆射流盘式伺服阀 如图5416所示

20、，与上述喷嘴一挡板式不同仅在于其前置级为偏导杆射流盘式。由开有V形导流窗口的偏导杆和开有一条射流槽道及两条对称相等的接收槽道的射流盘所组成。5 电液伺服阀的使用电液伺服阀的使用(1)选用 电液伺服阀须按使用要求正确选用其型号和规格。是用于流量控制、压力控制还是压力一流量控制，应相应选定流量阀、压力阀或是压力一流量阀，并按所要控制的功率(流量与压力)大小选择合适的规格。再根据性能要求选定是力矩马达式还是动圈式，是单级、两级还是二三级，并考虑价格、供货难易、用户服务和使用维护等因素。(2)安装安装安装前，切勿拆下保护板、防尘塞及力矩马达上盖等，严禁任意调拨调零机构，以免引起性能变化等故障；伺服阀应

21、尽可能安装在靠近执行元件控制油口的位置，以减少控制油管路长度，使控制油容腔的体积得以减小，以提高响应速度；安装伺服阀的连接板，其表面应光滑平直；管道中尽量避免焊接式管接头，以免焊渣脱离造成污染故障，如必须采用时，应彻底去除焊渣；一般在伺服阀进口处的管路上应安装10m过滤精度的精滤滤油器； 安装安装管路系统安装后，应先在安装伺服阀的位置上安装冲洗板进行管路清洗，至少应用高压热油液冲洗36h，冲洗后，更换滤芯再冲洗2h，并检查油液清洁度，一般双喷嘴一挡板式伺服阀要求油液的污染度为NAS1638标准的56级，射流管式为NAS1638标准的8级；油箱必须密封并加装有空气滤清器，更换新油时，仍需用5m的

22、滤油器过滤；安装伺服阀时，应检查安装面上是否有污物黏附，O形圈是否装好，定位销孔是否正确，进出油口是否对好等；伺服阀的安装连接螺钉应对角均匀拧紧，不可过紧和过松，以在工作压力下不漏油便可；在接通电路前，先检查插头、插座的接线柱是否牢靠，有无脱焊、短路等情况，并检查通电后的电路极性。(3)使用中应注意的事项使用中应注意的事项定期检查工作油液的污染度，并根据情况定期换油；应按伺服阀生产厂家的使用说明书规定使用伺服阀，例如输入电流的规定，需加颤振信号的大小等；当系统发生严重零漂或故障时，应首先检查和排除电路及伺服阀以外各环节的故障，例如电路不正常、阀前滤油器堵塞等，然后再确定是否拆修伺服阀。第六节第

23、六节. .伺服液压缸及其伺服液压缸及其位置控制系统位置控制系统 一、概述 伺服液压缸是指将步进电动机、液压滑阀、闭环位置反馈设计组合在液压缸内部，能实现精确的位移。伺服液压缸可内置活塞、外置缸体或端部不同检测传感器，集成伺服阀及放大器于一体，实现位置、力、速度闭环，安装方式可以有多种选择。 伺服缸与普通缸不同之处在于：伺服缸要满足伺服系统的静态精度、动态品质的要求，要求低摩擦、无爬行、无滞涩、高响应、无外漏、长寿命。因此，伺服缸的最低起动压力，泄漏量等指标与普通缸要求不同，除此之外，伺服缸在频率特性方面还有要求。 在液压伺服系统中，最常见的是电液位置伺服系统。由于它能充分发挥电子和液压两方面的

24、优点，既能产生很大的力和力矩，又具有很高的精度和快速响应性，还具有很好的灵活性和适应能力，因而得到了广泛的应用。二、带磁电阻位移传感器的二、带磁电阻位移传感器的电液伺服缸电液伺服缸 随着工业自动化水平的普遍提高和国内外液压技术的飞速发展，要求对液压缸进行位移检测的场合也越来越多，对传感器的抗干扰能力，抗污染能力等要求也越来越高。在这样的市场需求情况下，国外于20世纪90年代中期研制并生产出了一种新型位移传感器一一MR(磁电阻)位移传感器，同时在此基础上研制开发出了一系列带MR位移传感器的电液伺服缸(以下简称MR液压缸)。1 1MRMR传感器传感器 MR传感器由三部分组成：刻有凹凸槽的磁标记尺；

25、测量磁标记的磁阻敏感元件；信号处理电路板。 从具有这种特性的MR芯片中选出两个相同特性的芯片(MRl、MR2)串联连接，在两个MR芯片上用永久磁铁加以均等的偏磁场。将两个MR芯片的连接部分引出输出接头，输出电压为V，(见图232)。2 2MRMR液压缸液压缸(1)MR电液伺服液压缸结构简图如图234所示。从图234可以看出，MR液压缸在结构上与普通伺服缸的区别主要在于：MR液压缸的活塞杆是专用的；在液压缸端盖上外挂有MR传感器。(2)MR液压缸的工作原理。活塞杆在运动过程中，每经过一个凹凸槽，就会引起一次磁阻敏感元件电阻大小发生周期性的变化，经过传感器内部固有的集成电路处理后，就可直接输出周期

26、性的一个或多个方波(方波数的多少，取决于内部的处理电路)，从而产生脉冲，触发外接触发电路和计数电路。三、闭环控制数字液压缸及其三、闭环控制数字液压缸及其控制系统控制系统 目前的数字液压缸主要有两种：是能够输出数字或者模拟信号的内反馈式数字液压缸；使用数字信号控制运行速度和位移的开环控制数字液压缸。1闭环控制数字液压缸的结构及工作原理 图235是一种闭环控制数字液压缸的结构原理图。四、数控液压伺服阀与伺服缸四、数控液压伺服阀与伺服缸 数控液压伺服控制系统是一种独具特色的数字控制系统。它集机械、电子、液压于一体，应用微电子技术，具有控制精确、应用范围广、可靠性高的优点。系统经过液压放大作用获得大的

27、动力，与其他类型的控制系统比较，它具有动力大、精度高、成本低等优点。1数控液压伺服阀的结构和工作原理 该系统由数控装置、数控伺服阀、数控液压缸或液压马达、液压泵站4大部分组成。图238是数控液压伺服控制系统框图。数控液压伺服阀的结构数控液压伺服阀的结构 数控液压伺服阀的结构如图239所示，数控液压缸的结构如图240所示。3 3小结小结 相对于传统液压执行系统，数字液压执行系统具有以下优点： (1)结构简单，环节少。实验当中使用一个数字缸，实现了需要三个滑阀、一个节流阀、一个普通液压缸所组成的一个液压回路系统才能实现的所有功能。 (2)运动规律易于改变。数字液压缸可以通过改变控制程序实现其运动速

28、度和位移的变化，而传统液压回路系统就不容易改变其速度和位移，需要增减液压阀，改变回路结构。 (3)控制精度高。滚珠丝杠的导程为10mm，步进电动机和光电编码器的脉冲周期为1024PlR，数字液压缸的精度可达到001mm。 (4)相对于开环控制数字液压缸，闭环控制数字液压缸能对系统温度、压力负载、内泄及死区等因素对速度和位移产生的影响进行补偿，并且控制精度进一步提高。第七节第七节.怎样看液压系统图怎样看液压系统图 机械设备的液压系统是根据该设备的工作要求，采用各种不同功能的基本回路构成的。液压系统图表示了系统内所有各类液压元件的连接和控制情况，以及执行元件实现各种运动的工作原理。本章通过对几个典

29、型液压系统的分析，进一步说明各种液压元件和回路的综合应用，为液压系统的调整、维护、使用打下基础。阅读和分析一个较复杂的液压系统图，一般可按以下步骤进行。 (1)了解液压设备的功用及其对液压系统的动作要求，了解在工作循环中的各个工艺对力、速度和方向这三个参数的质与量的要求。 (2)初步浏览整个液压系统图，了解系统中包含哪些元件，并以各个执行元件为中心，分清主油路与控制回路，将系统分解为若干个子系统。 (3)先分析每一个子系统，了解其执行元件与相应的阀、泵之间的关系，弄清系统所含的基本回路。参照电磁铁动作表和执行元件的动作要求，写出每个子系统的液流路线。 (4)根据系统中对各执行元件间的互锁、同步

30、、顺序动作或防干扰等要求，分析各子系统之间的联系以及如何实现这些要求。 (5)在全面读懂液压系统的基础上，根据系统所使用的基本回路的性能，对系统作全面分析，归纳总结整个液压系统的特点，以加深对系统的理解。1.了解系统了解系统 在对给定的液压系统原理图进行分析之前，对被分析系统的基本情况进行了解是十分必要的，例如了解系统要完成的工作任务、要达到的工作要求以及要实现的动作循环。了解系统的动作情况后，就能够按照系统的工作要求和动作循环，根据液压系统原理图去分析液压系统在工作原理上是如何满足液压设备的工作任务和动作循环的，从而分析清楚液压系统的工作原理。 如果阅读液压系统原理图时，只有原理图，而没有其

31、他的技术资料或说明文件，则需要查找参考书、液压技术手册、期刊文献或其他同类液压设备的技术资料，也可以向有关专家寻求帮助。此外，在网络技术发达的今天，如果从参考资料上无法得到帮助，也可以借助现代化网络技术，在互联网上寻求帮助。有时有些液压系统的原理图上会同时给出该液压系统要实现的动作循环，此时系统的分析就会相对容易，只要按照系统的动作循环，分析清楚不同动作情况下液压系统的工作原理即可。2. 了解系统的工作任务了解系统的工作任务 所有的液压设备都是为了完成不同的工作任务，液压设备的应用场合不同，所要完成的工作任务也不同。因此了解液压设备或系统的工作任务，最主要的是了解该液压设备的应用场合。对于常用

32、液压设备的液压系统，例如汽车起重机或组合机床液压系统，其应用场合和所要完成的工作任务往往是阅读者所熟悉的；但对于某些专用设备或不常用的设备，则需要通过查找参考书或咨询有关专家，了解其所要完成的工作任务。 不同应用场合液压设备的工作任务如下： 农牧渔业液压设备，完成农牧渔业操纵机构的升降、折叠、回转动作，自行式机械的转向和行走驱动动作； 冶金和建材行业液压设备，完成轧制、锻打、挤压、送料等工作任务； 交通运输行业液压设备，完成行走驱动、转向、摆舵、减振等工作任务； 金属加工液压设备，完成铸造、焊接以及车、铣、刨、磨等机械加工任务； 工程机械液压设备，完成搬运、吊装、挖掘、清理等工作任务以及实现行

33、走驱动和转向动作； 国防军事液压设备，完成跟踪目标、转向、定位、行走驱动等工作任务。3.了解系统的工作要求了解系统的工作要求 对于所有的液压系统，设计或使用过程中应该能够满足一些共同的工作要求，例如系统效率高、节能、安全等要求。同时不同的应用场合对液压设备或系统也提出了不同的工作要求，液压系统原理图的设计就是为了使液压系统在工作原理上满足不同应用场合对液压系统的工作要求。例如组合机床液压系统要完成工件的高精度、高效率的加工，因此就要求液压系统能够以稳定的速度进给、实现循环往复的动作。了解组合机床的这些工作要求后，才能够进一步分析组合机床的液压系统原理图。 从液压系统的操纵控制方式，可以把液压系

34、统划分为液压传动系统和液压控制系统两类，液压传动系统和液压控制系统有各自不同的工作要求。此外，不同的应用场合又要求液压系统能够满足某些特殊的工作要求。 对于液压传动系统，通常有如下工作要求： 能够实现过载保护； 液压泵卸荷； 工作平稳、换向冲击小； 自动化程度高、实现自动循环； 系统效率高、损失小，能够实现能源元件输出的能量与执行元件所需要能量的匹配。4.了解系统的动作循环了解系统的动作循环 不同的工作任务要求液压系统能够完成不同的工作循环，了解液压系统要完成的动作循环是分析液压系统原理图的关键，只有了解液压系统的动作循环才能够依据动作循环，分析动作循环中各个动作过程液压系统的工作原理。5.粗

35、略分析粗略分析 粗略分析整个液压系统的步骤首先是浏览待分析的液压系统原理图，根据液压系统原理图的复杂程度和组成元件的多少，决定是否对原理图进行进一步的划分；如果组成元件多、系统复杂，则首先把复杂系统划分为多个单元、模块或元件组；然后明确整个液压系统或各个单元的组成元件，判断哪些元件是熟悉的常规元件，哪些元件是不熟悉的特殊元件。其次，尽量弄清所有元件的功能及工作原理，以便根据系统的组成元件对复杂的液压系统进行分解，把复杂液压系统分解为多个子系统；其次是对液压系统原理图中的所有元件进行编号，以便根据元件编号给出液压系统原理图的分析说明及各个工作阶段中液压子系统的进油和回油路线。6.粗略浏览整个系统

36、粗略浏览整个系统 粗略浏览整个液压系统的目的是确定液压系统的组成元件，根据液压系统的组成元件初步确定组成液压系统的基本回路。浏览整个液压系统原理图后，可以把组成液压系统的所有元件按照能源元件、执行元件、控制调节元件以及辅助元件的顺序和分类列写出来。如果液压系统的组成元件个数和种类较多，可以先把整个系统原理图分解成若干个模块或元件组，然后再按照元件的种类分别列写各个模块的组成元件。分解的原则是尽可能把同一类元件划分在一个元件组中，例如可以把变量泵变量控制系统中的所有元件与变量泵化为一个元件组。有时复杂的液压系统原理图中有可能已经把元件划分成不同的模块，此时也可按照已经划分好的模块列写各个模块的组

37、成元件。 列写组成元件的目的是明确待分析的液压系统原理图中哪些元件是熟悉的元件，哪些是不熟悉的或不常用的元件，以便对元件的功能进行初步分析。7.分析元件功能分析元件功能 明确液压系统的组成元件后，应仔细了解原理图中各个液压元件之间的相互联系，弄清各个液压元件的类型、功用、性能甚至规格，其中尤其应重点分析不熟悉的元件和专用元件。液压元件的类型和功能是容易从给出的液压系统原理图中分析清楚的，而液压元件的性能和规格有时无法直接从液压系统原理图中搞清楚，有可能还需要参考其他的说明文件。 分析各个组成元件的功能及用途时，如果原理图中有半结构图表示的液压元件或专用液压元件，首先应该分析这一部分液压元件的工

38、作原理和用途，其次分析能源元件和执行元件，然后分析控制调节元件(各种液压阀)以及各种控制装置和变量机构，最后分析辅助元件。这也是有些参考持中提到的“先看两头、后看中间”“先看主回路、后看辅助回路的原则”，所谓“两头”就是回路两头的能源元件和执行元件，“中间”是指能源元件和执行元件之间的控制调节元件。第八节第八节.认识液压回路认识液压回路一、液压动力源回路 液压动力源回路，简称液压源回路或油源回路。其任务是向液压系统提供满足执行功能所需的压力液流，此外还要注意其安全性、节能性、对污染的控制及系统温度的可调节性等。 1.普通液压源回路(1)开式(2)闭式闭式 图l一2(a)表示双(流)向变量泵闭式

39、液压源回路。泵的输出流量供给液压系统及执行机构，来自执行机构的回油接到泵的吸油侧。高压侧由溢流阀实现压力控制，向油箱溢流。吸油侧经单向阀补充油液。液压泵高压侧的压力控制油进入变量机构MON(图中虚线所示)，对泵的流量予以调控。 另外，在闭式回路中，一般设置补油泵向吸油侧进行升压补油。有的补油泵装在柱塞泵内部。图12(b)表示使用补油泵的油源回路。补油泵的出口侧设置管路过滤器，进行油液的净化。(3)半闭式半闭式 为了在发热量较大的闭式系统中改善系统的散热状况，还需增加补油量，并增设低压选择阀等，使系统经常有部分低压油通过低压选择阀排回油箱冷却，这就形成一个半闭式液压回路，如图l一3所示。 该半闭

40、式液压源回路中，溢流阀3、4组成双向安全阀，单向阀l、2组成补油阀，液控单向阀5、6组成低压选择阀。辅助液压泵c经补油阀向系统低压油管补充冷油，高压油经控制油路(图中虚线所示)顶开液控单向阀，则低压油管多余的热油经顶开的液控单向阀、背压阀7及冷却器9流回油箱，低压溢流阀8的溢油冷却泵壳和马达壳(图中油缸B改为马达时)后再经冷却器9流回油箱。二二.节能液压源回路节能液压源回路 节能液压动力源回路有压力适应液压源回路、流量适应液压源回路和功率适应液压源回路。这三种液压源中，功率适应液压源匹配效率最高，能量利用充分，节能效果最好。其余两种的匹配效率均比恒压源回路高。应当注意，液压泵的节能效果还取决于

41、负载特性，以及按照负载特点的合理调整、适应程度。1.压力适应液压源回路压力适应液压源回路 该回路的特点是液压泵的工作压力能随外负载而变化，即与外负载相适应，从而使原动机功率能随外负载而减小。 图l一4所示为压力适应液压源回路，当控制阀在左、右两端工位时，负载压力反馈信号接到泵支路上溢流阀的遥控口，定量泵的出口压力被控制成总比负载安全限定压力高出一个固定差值，此差值可通过调整泵出口支路中溢流阀内主阀芯回位弹簧的预压量来给定。进入液压缸的流量与主操纵阀的位移量成正比。控制阀处于中位时，反馈端压力近于零，这时泵出口供压降低到近于零。为防止负载压力过高，设置安全阀以限制最高工作压力。2.流量适应液压源

42、回路流量适应液压源回路 该回路的特点是泵排出的流量与外负载要求的速度相适应，无多余油液溢流回油箱。 (一)流量感控变量泵型 图l一5所示的这种流量适应液压源回路中使用了流量感控型变量泵，其特点是以流量检测信号代替了压力直接反馈信号，它利用一个固定液阻R，检测经溢流阀溢出的过剩流量，并转换成压力信号p0。这个二次压力信号与弹簧力进行比较，控制变量机构作流量适应调节。如图l一5(a)所示，当没有过剩流量时，流过液阻R的流量为零，控制压力P0也为零。这时泵的流量最大，作定量泵供油。当有过剩流量流过时，流量信号转为压力信号P0，然后和弹簧反力比较来确定偏心距。适当选择液阻R可以把控制压力限制在低压范围

43、，从而使参比弹簧的刚度减小。由于过剩的流量先经过溢流阀，而溢流阀的微小变动就能引起调节作用，故这种流量适应型变量泵同时具有恒压泵的特性。其压力一流量特性曲线如图l一5(b)所示。(二二)恒压变量泵型恒压变量泵型 图l一6所示的流量适应液压源回路采用了一种恒压变量泵。恒压变量泵采用双作用变量泵，利用两端压力相比较的原理。一旦失去平衡，将会自行推动变量机构朝恢复平衡的方向运动，控制腔的压力则由一个小型先导三通减压阀予以控制。控制阀中设置的是一根弱弹簧l，其主要功能是克服摩擦力，使零位保持在最大排量状态。这种泵出口压力能始终保持调定的压力值，响应较快，几个执行元件可以同时动作，但处于低压工况时能量耗

44、损大，适用于需要同时操纵几个流量各不相同、而具有类似负载压力的多执行元件场合。 具体的工作过程为：当输出压力比减压阀2的调定压力小时，减压阀全开不起减压作用。这时，变量机构3液压力平衡，在复位弹簧作用下处在排量最大位置。当泵的输出压力等于或超过调定压力时，减压阀芯向左移动，使变量机构下腔部分与油箱接通，因此下腔压力降低，使变量机构失去平衡。在上腔压力下推动变量机构下移压缩复位弹簧，直至重新取得力平衡。与此同时，由于变量机构的移动使流量作适应变化。三、功率适应液压源回路三、功率适应液压源回路 液压功率等于压力与流量的乘积，无论是流量适应或压力适应回路，都只能做到单参数的适应，因而尚不是理想的能耗

45、控制系统。功率适应液压源回路使压力流量两参数同时正好满足负载要求，可将能耗限制在最低限度内。 (一)恒压恒流量双重控制液压源回路 在图16恒压控制的基础上再进行近似恒流量的双重控制，具有节能和实现液压泵集成化控制的意义，能使系统紧凑、管路减少、事故率降低。 恒压控制部分与图l一6相类似，具体动作如下：恒压控制阀D端预压弹簧调定后，弹簧力与C端液压力平衡，此时阀芯没有移动，泵出口压力为某一调定值。 恒流量控制动作如下：控制阀F端预压弹簧调定后，节流阀两侧压力差在控制阀阀芯上产生的液压力与弹簧力平衡，斜盘倾角固定在某一角度，泵输J流量为调定值。(二二)流量、压力同时适应的液压源回路流量、压力同时适

46、应的液压源回路 图19所示为一种较完善的功率适应液压源回路，其特点是泵的变量机构不是靠负载反馈信号直接控制，而是通过一个三通减压阀作为先导阀来控制，因而具有先导控制的许多优点，特别是灵敏度高，动特性好。主节流阀的压差被减压阀的参比弹簧固定，因此，通过主节流阀的流量仅由其开口面积决定。改变开口面积可使图19的流量压力特性曲线上下平移。调节减压阀的弹簧预压缩量可以改变拐点的压力，即可使垂直段左右移动。四、单泵恒功率液压源回路四、单泵恒功率液压源回路(一)恒功率变量泵控制 在许多工程机械中，液压泵由发动机来驱动。任何发动机若不工作在高效率的最佳工况，同样会造成能量的损耗。恒功率控制是为了使原动机在液

47、压泵的任何工况下都能工作在最佳工况下而设计的，从而减小原动机的能耗。 图l10(a)为恒功率液压源回路的一种配置。当系统负载压力反馈到变量缸的三通控制滑阀3上，如泵输出压力与负载压力差小于调压弹簧调定值时，滑阀3处于左位工作状态，变量缸左腔压力降低，在弹簧1的作用下，其活塞左移会使变量泵排量增大。反之，若泵输出压力与负载压力差大于调定值时，滑阀3处于右位工作状态，变量缸左腔压力增加，其活塞右移使变量泵排量减小。从而保证转数恒定的变量泵输出压力和输出流量的乘积基本保持不变，即输出功率基本不变。图l10(b)是一种采用两根压缩弹簧，模拟恒功率曲线的变量泵的配置回路，恒功率控制是使泵的总输出功率具有

48、与负载无关并维持恒定的性质，因液压功率P为压力p与流量Q的乘积，即P=pQ，所以精确的恒功率控制中，流量与压力的关系是压力升高时，流量随压力呈双曲线规律减小，如图110(c)压力流量特性曲线Q0所示。(二二)回转式执行元件的恒功率控制回转式执行元件的恒功率控制 图1一11(a)为用定量泵驱动变量马达的恒功率回路；图1一11(b)为采用变量泵以恒功率驱动定量液压马达的回路。它们具备扭矩大时转速低、扭矩小时转速高的恒功率特性。 此外还有一种恒功率方法，即用定量泵和定量马达，根据泵的输出压力(负载压力)控制拖动泵的原动机的转速，负载加大时转速降低。五、双泵恒功率液压源回路五、双泵恒功率液压源回路(一

49、)双泵总和恒功率控制 在图1一12所示的双泵总和恒功率变量泵控制(SR)回路中，A泵与B泵的工作压力和工作流量经常是不相等的，而两只泵的缸体摆动则是由同一个变量活塞来控制的，故两泵排量总是相等的。该变量机构调定不是按照其中一个泵的压力PA或pB，而是根据pA和pB的平均值，即为(pA+pB)2，也就是说，双泵恒功率变量机构控制的是双泵的总功率，使双泵的总功率保持近似的恒定值。(pA+pB)2是通过单向阀上方的压力平均阀而获得的。(二二)双泵交叉功率控制双泵交叉功率控制 双联变量泵很早就应用于国外液压挖掘机等工程机械中。我国原先大都采用该双泵系列SR总功率调节或ER单功率调节的恒功率控制变量泵。

50、SR调节的优点是充分利用原动机功率，但两个泵中所需流量不可能总是相等，如一个控制铲斗，一个控制回转，势必造成功率的浪费。ER调节的两个泵流量可以不一样，但功率不能相互调剂使用。图l13为贵州力源液压公司采用的双联泵交叉功率控制的高效节能液压源回路。它对A8V双联泵采用交叉功率控制加液压行程限制器和压力截断控制相组合的控制系统。恒功率控制阀采用双泵工作压力之和，操纵双泵采用各自的变量缸机构以控制液压泵功率，柴油机功率可以在两联泵之间按任意比例进行分配，使原动机功率充分利用。压力截断阀以液压泵工作压力为控制信号，在泵工作压力接近系统安全阀设定压力时，将泵排量减小到最小，有效减小系统溢流损失，从而减

51、小系统发热并保护其他液压元件。液压行程限制器根据系统控制输出到X1、X2口的压力信号，超越恒功率控制方式控制液压泵排量，实现对执行元件的按需供油以及在执行元件不需要供油时，将泵排量减到最小。二二.压力控制回路压力控制回路第一节调压、减压及增压回路 一、调压回路多级调压回路多级调压回路压力调节泵压力控制回路压力调节泵压力控制回路二、减压回路二、减压回路二级减压回路二级减压回路三、增压回路三、增压回路增压回路增压回路液压马达增压回路液压马达增压回路 如图3.726所示，液压马达l和2的轴刚性连接，液压马达2出口通油箱，液压马达l出口通液压缸的左腔。若液压马达进口的压力为p0，则液压马达l出口压力为

52、p1=(1+k)p0，式中k为两个液压马达的排量之比，即k=V2V1。此增压回路适用于要求长期连续增压的场合。若液压马达2采用变量液压马达，则可以通过改变液压马达2的排量来改变增压力p1实现增压无级调节。第二节保压回路第二节保压回路一、保压与泄压回路顺序阀保压顺序阀保压泄压回路泄压回路二、卸荷回路二、卸荷回路阀控变量泵卸荷阀控变量泵卸荷(3)阀控变量泵卸载回路阀控变量泵卸载回路 图3.7一14所示的变量泵卸载回路可实现回路的恒功率控制和卸载控制。当回路的二位三通阀断电时，为恒功率控制；当回路需要卸载时，二位三通阀得电，使泵排量为零而卸载，变量泵卸载回路可以从卸载状态平稳过渡到恒功率控制状态，适

53、用于流量频繁变化的场合。第三节平衡、背压及缓冲回路第三节平衡、背压及缓冲回路一、平衡回路与背压回路一、平衡回路与背压回路 图224为液压缸负载在行程中间从正值负载转变为负值负载，而且负载变动值很大时，背压可自动切换的回路。二、缓冲回路二、缓冲回路缓冲回路缓冲回路 图227是用溢流阀消除液压冲击的回路。在缸的两油路上设置灵敏的小型直动式溢流阀，当活塞在行程中停止或换向时出现的瞬间高压油流通过溢流阀流向油箱，从而缓和了液压对系统的冲击力。三三.方向控制回路方向控制回路第一节换向回路和锁紧回路 一、换向回路闭式系统液压缸换向回路闭式系统液压缸换向回路二、连续换向回路二、连续换向回路 图33是摆动马达

54、1在二位四通换向阀2操纵下实现往复摆动的换向回路。当负载压力超过顺序阀3或4的调定压力时，换向阀切换。连续换向回路连续换向回路 磨床工作台液压缸直线往复运动的连续换向回路，要求在换向时能迅速无冲击地制动，换向位置正确，换向后要平稳地启动。普通换向阀已不能胜任，需要磨床液压操纵箱的一套阀组来控制工作台的制动、换向、反向启动和 直线往复运动等 多种运动。连续换向回路连续换向回路 图35所示的行程控制制动的连续换向回路，适用于对换向精度要求较高的磨床中。三、锁紧回路三、锁紧回路第二节第二节 定位回路定位回路 定位回路的功用是使执行元件移动，进而固定在预定的位置上。定位回路要保证执行元件定位精确、可靠

55、。速度控制回路速度控制回路 速度控制回路包括速度调节回路和速度变换回路。其功用在于调定和变换执行元件的工作速度。 第一节调速回路 一、节流调速回路 根据节流元件在 回路中的位置不同， 节流调速回路常分为 进口节流调速、出口 节流调速和旁路节流调 速，分别如图 41(a)、(b)、 (c)所示。二、容积调速回路二、容积调速回路 通过改变液压泵或液压马达的有效工作容积，即改变排量来进行调速的方法叫作容积调速。根据调速特性也可分为有级和无级调速两种。 容积调速的优点是效率高，发热小，有很好的静、动态特性，常用于功率较大的系统中。变量泵无级调速回路变量泵无级调速回路变量泵变量马达无级调速回路变量泵变量

56、马达无级调速回路三、容积、节流联合调速回路三、容积、节流联合调速回路第二节第二节 速度变换回路速度变换回路一、增速回路 增速回路是在不增加液压泵配置的流量情况下，实现执行元件快速运动的回路。通常采用有差动缸、增速缸、蓄能器增速等多种方案。差动增速回路差动增速回路用辅助缸增速回路用辅助缸增速回路制动回路制动回路(5)液压马达的减速回路 常用串接在液压马达回油路中的节流阀或溢流阀来实现减速。基本回路如图3.7-61所示。但使用节流阀减速的回路，随着马达转速降低，回油时减小，节流阀背压也减小，减速效果随之减弱，减速时间较长。制动回路制动回路典型制动组件典型制动组件多执行元件动作控制回路多执行元件动作

57、控制回路 多执行元件动作控制回路包括顺序动作回路、同步回路和防干扰回路。 第一节顺序动作和互不干扰回路 一、顺序动作回路(一)压力控制顺序动作回路二、互不干扰回路二、互不干扰回路 图57为双泵分别供油防干扰回路。回路中液压缸的快进和慢进分别由低压大流量泵l和高压小流量泵2供油，不会发生相互干扰。 图58是蓄能器和泵分别供油的防干扰回路。第二第二 节同步回路节同步回路一、机械反馈式同步回路二、流量控制同步回路二、流量控制同步回路三、容积同步回路三、容积同步回路电液比例控制、电液伺服控制第一节电液比例控制回路 电液比例技术填补了传统开关式液压控制技术与伺服控制之间的空白，身兼液压传递功率大、采用电

58、子控制、计算机控制的灵活性以及较电液伺服阀价格低廉等优点，其应用已迅速渗透到所有工业部门。一、压力控制回路 (一)调压回路(二二)减压回路和平衡回路减压回路和平衡回路1.比例减压回路比例减压回路平衡回路平衡回路二、基本速度控制回路二、基本速度控制回路容积调速控制回路容积调速控制回路四、差动控制回路四、差动控制回路五、同步控制回路五、同步控制回路多缸同步控制回路多缸同步控制回路六、比例压力速度控制回路六、比例压力速度控制回路(一)比例压力流量(PQ)复合阀调压调速回路第九节第九节.典型液压系统图典型液压系统图1.液压机液压系统图液压机液压系统图:2.注塑机液压系统图注塑机液压系统图3.热压机液压

59、系统原理图分析热压机液压系统原理图分析 二通插装阀以及由二通插装阀组成的插装阀集成块，采用插装阀集成配置，具有结构紧凑、安装方便以及振动小等特点，易于实现高压、大流量和标准化。同时随着二通插装阀控制技术的发展，插装阀在液压系统中的应用日益广泛。 由于电液比例阀具有形式种类多样、容易组成使用电气及计算机控制的各种电液系统、控制精度高、安装使用灵活以及抗污染能力强等多方面优点，由比例阀实现的液压控制系统在国民经济和自动化生产中得到了越来越广泛的应用。 现将以一个采用插装阀和比例阀进行控制的热压机组液压系统为例，根据模块介绍的液压系统原理图分析方法，对该液压系统进行分析，从而介绍采用插装阀和比例阀的

60、液压系统分析方法及分析技巧。1 热压机概述热压机概述 热压机是在对人造板加热的同时进行加压成型的生产主机，人造板包括胶合板、纤维板、刨花板以及非木质碎料板等。热压机作为人造板生产的主机之一，在人造板生产中发挥着重要作用。某型号热压机组成结构如图51所示，该热压机主要由热压机主体、液压装置以及加热装置三部分组成。2 热压机液压系统的工作任务热压机液压系统的工作任务和动作要求和动作要求按照工艺要求，热压机的动作应具备如下特点。 空行程较长，因此要求较快的闭合速度。闭合速度快对工艺和效率均有利，一方面减小非施压工作状态下的加热时间，防止板坯表面胶质过早固化；另一方面可缩短辅助时间，提高热压机生产效率