液壓元件及基本工作回路
1.液壓泵與液壓馬達的作用
液壓泵是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把驅(qū)動電機的機械能轉(zhuǎn)換成輸?shù)较到y(tǒng)中去的油液的壓力能，供液壓系統(tǒng)使用。液壓馬達也是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，它把輸來油液的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能，使主機的工作部件克服負載及阻力而產(chǎn)生運動。
液壓泵與液壓馬達的職能符號見表1-1-1(標準按GB/T 786.1—1993,下同)。
2.液壓泵的工作特性
1)液壓泵必須具有一個或若干個密封的工作腔，工作時利用密封工作腔來抽吸和排壓液體，其輸出流量的大小取決于容積變化的大小和變化速率；
2)在抽吸液體的過程中，它的工作腔要與油箱相通，而與壓力管路不相通；若是采用開式油箱，則油箱必須與大氣相通；且液壓泵必須具有自吸的能力，其密封工作腔在抽吸液體的過程中應是逐漸增大的，要能產(chǎn)生真空吸力；
3)在泵排液體的過程中，工作腔必須與壓力管路相通，而與油箱不通；其輸出壓力的大小取決于液體從單向閥排出時所遇到的阻力，即泵的輸出壓力決定于外界負載；
4)液壓泵工作時，設置配流裝置；
5)液壓泵的工作壓力是指泵在工作時輸出液體的實際壓力，其大小決定于外界負載；額定壓力則是指泵所規(guī)定或允許達到的最大工作壓力，超過了此極限值就是過載；
6)液壓泵的排量是指在沒有泄漏的情況，泵軸每轉(zhuǎn)所排出的液體體積，它由液壓泵密封工作腔的數(shù)目多少和工作腔結(jié)構(gòu)尺寸的大小來決定；
7)液壓泵的流量是其排量與轉(zhuǎn)速的乘積，可用單位時間內(nèi)排出液體體積的多少來表示。實際流量指在考慮到泄漏的情況下，液壓泵單位時間內(nèi)排出的液體體積。
3.典型液壓泵
1)外嚙合齒輪泵
外嚙合齒輪泵一般是定量泵(圖1-1-3),具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉、體積小、質(zhì)量輕、自吸性能好、對油的污染不敏感、工作可靠、便于維修等優(yōu)點，在汽車上應用廣泛。外嚙合齒輪泵工作的壓力在2.5 MPa左右，屬于低壓泵，主要用于負載和功率較小的液壓設備。
柱塞泵依靠柱塞在缸體內(nèi)的往復運動，使密封工作腔的容積產(chǎn)生變化實現(xiàn)液體的吸、壓過程。由于柱塞與缸體內(nèi)孔配合精度高，密封性能好，只需改變柱塞的工作行程就能改變泵的排量，所以，柱塞泵具有壓力高、容積效率高、流量調(diào)節(jié)方便和結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點。其缺點是結(jié)構(gòu)較為復雜，價格高。柱塞泵常用于需要高壓大流量和流量需要調(diào)節(jié)的液壓系統(tǒng)。
柱塞泵按柱塞排列方向的不同，分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵。軸向柱塞泵是一種柱塞軸線平行于缸體軸線的多柱塞泵(圖1-1-4),這種泵的應用很廣泛。
二、液壓執(zhí)行元件
液壓執(zhí)行元件也是一種能量轉(zhuǎn)換元件，主要有液壓缸和擺動馬達。
1.液壓缸
液壓缸的結(jié)構(gòu)形式很多，主要由缸筒、活塞、活塞桿以及密封裝置等組成�？蓪毫δ苓�轉(zhuǎn)為往復直線運動的機械能，其工作原理如圖1-1-5所示。選用液壓缸時，用活塞桿的長度(行程)和回路最高壓力來確定型號。
2.擺動馬達
擺動馬達也叫擺動式液壓缸，它是執(zhí)行往復回轉(zhuǎn)擺動的液動機。根據(jù)結(jié)構(gòu)上可分為單葉片和雙葉片兩種結(jié)構(gòu)(圖1-1-6)。單葉片擺動缸的轉(zhuǎn)速較高但輸出轉(zhuǎn)矩相對較小，雙葉片擺動缸的轉(zhuǎn)速相對較慢但輸出轉(zhuǎn)矩較大。單葉片式擺動液壓的擺動角度(行程)和角速度是雙葉片式擺動缸的兩倍；而后者的輸出轉(zhuǎn)矩則是前者的兩倍。這種擺動缸適用于半回轉(zhuǎn)式(小于360°)機械的回轉(zhuǎn)機構(gòu)控制。
3.常見液壓缸和液壓馬達的類型
液壓控制閥，是液壓傳動系統(tǒng)中動力元件和執(zhí)行元件連接橋梁。按其特點和作用可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥三類。
各種控制閥的組成有著共性，它們都由閥體、閥芯(桿)和液流進出控制口等基本部件組成；工作原理也有其共性，都是通過改變液流的通流面積或通流方向來進行控制的；各閥的實際功能應視其具體作用來確定，它們在系統(tǒng)中不能作功，只對執(zhí)行元件起到控制作用。
1.壓力控制閥
壓力控制閥是用來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液流壓力高低的閥門。典型的有溢流閥、減壓閥和順序閥等。
1)溢流閥
溢流閥有直動式和先導式兩種，直動式溢流閥是靠系統(tǒng)油壓的直接作用，控制閥芯的啟閉動作。先導式溢流閥則由先導閥和主閥構(gòu)成(圖1-1-7),其先導閥實際也是一個直動式溢流閥，先導式溢流閥可控制較高壓力或較大的流量，經(jīng)其調(diào)節(jié)后的壓力較為穩(wěn)定且波動小。
2)減壓閥
減壓閥是使出口壓力通過其調(diào)節(jié)低于進口壓力的一種壓力控制閥。其作用是用來減低液壓系統(tǒng)中某一回路的油液壓力，從而可用一個油源即能同時提供兩個不同壓力的輸出。減壓閥也可用于回路壓力的穩(wěn)定控制。圖1-1-8為先導式減壓閥的結(jié)構(gòu)圖。
3)順序閥
順序閥用來控制液壓系統(tǒng)中各執(zhí)行元件動作的先后順序(圖1-1-9),依控制壓力的不同，順序閥可分為內(nèi)控式和外控式兩種。順序閥也有直動式和先導式兩種，前者一般用于低壓系統(tǒng)，后者用于中高壓系統(tǒng)。
4)壓力控制閥的職能符號液壓系統(tǒng)中的壓力控制閥類型較多，各類常見壓力控制閥的職能符號見表1-1-3。
1)單向閥
單向閥使油只能在一個方向上流動，若反方向流動將被阻止(圖1-1-12)。為減少液流的壓力損失，單向閥的彈簧剛度一般設置得很小。
2)換向閥
換向閥的作用是利用閥芯與閥體間相對位置的移動或變化，來控制油路的接通、關(guān)斷，從而改變油液的流動方向(圖1-1-13),實現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動機構(gòu)的啟動、停止或變換運動方向。液壓傳動系統(tǒng)對換向閥性能的主要要求是：油液流經(jīng)換向閥時的壓力損失要小、互不相通的各油口間的泄漏要小、換向要平穩(wěn)、迅速且可靠。
3)方向控制閥的類型與職能符號。
四、輔助元件
液壓系統(tǒng)的輔助元件是指油箱、濾油器、蓄能器、空氣濾清器、冷卻器、油管和管接頭及密封件等。這些元件用于工作液體的貯存、輸送、凈化、密封和散熱等。它對液壓系統(tǒng)的動態(tài)性能、工作穩(wěn)定性、工作壽命、可靠性、噪聲和溫升等都有直接的影響。常用輔助元件的職能符號見表1-1-6所示。
五、液壓基本回路
任何液壓機械，不論其結(jié)構(gòu)怎樣復雜，總是由一些基本液壓回路組成的。所謂基本液壓回路，就是指那些為了實現(xiàn)某種特定功能而把一些液壓元件和管道按一定方式組合起來的通路結(jié)構(gòu)。因此，熟悉和掌握基本回路有助于更好地分析、設計和使用各種系統(tǒng)。
1.壓力控制回路
壓力控制回路包括調(diào)壓、減壓、增壓、卸荷和平衡等多種回路，利用壓力控制閥來控制油液壓力，以滿足執(zhí)行機構(gòu)(液壓缸、液壓馬達等)對力和力矩的要求。常用的回路有：
調(diào)壓回路的作用是控制液壓系統(tǒng)(油泵)的壓力，使系統(tǒng)壓力不超過某一限度。一般采用與工作機構(gòu)油路并聯(lián)的溢流閥來調(diào)節(jié)或限定壓力如圖1-1-14所示。當系統(tǒng)液壓達到一定壓力后，溢流閥將被打開，多余的油液泄回油箱，保持該系統(tǒng)壓力的恒定。
平衡回路也稱背壓回路。所謂背壓，即指回油壓力。液壓起重機的絞車、臂桿變幅和臂桿伸縮液壓系統(tǒng)都采用背壓回路，目的是保證下放載荷時的平穩(wěn)性。平衡回路一般在回油管路中用單向順序閥或平衡閥造成一定背壓，使液壓馬達的排油量減少，載荷降落速度減慢，一直到和油泵供給油馬達的油量相適應為止，以保證載荷的均速下降，如圖1-1-15所示，用于防止立式油缸活塞因自重作用而突然下落造成事故，以及載荷減小時活塞產(chǎn)生的突然前進狀態(tài)。
2.調(diào)速回踏
為了保證液壓工作機構(gòu)對運動速度的要求，就要調(diào)節(jié)或控制進入油缸或液壓馬達的流量，或改變活塞的有效工作面積和液壓馬達的排量。調(diào)速回路就是用以調(diào)節(jié)工作部件的運動速度的。調(diào)速回路常用的方法有容積調(diào)速、分級調(diào)速和節(jié)流調(diào)速三種
3.方向控制回路
方向控制回路是用來控制液壓系統(tǒng)各油路中液流的接通、切斷或變向，從而使各執(zhí)行元件按需要相應地實現(xiàn)啟動、停止或換向等一系列動作。這類回路有換向回路、鎖緊回路等。
換向回路是通過換向閥來控制液壓系統(tǒng)的油流方向，并改變執(zhí)行元件的運動方向或動作順序的如圖1-1-17所示。對換向回路的要求是：換向平穩(wěn)、無撞擊、工作靈敏可靠，壓力損失和內(nèi)漏少。
鎖緊回路的功用是在液壓元件不工作時切斷其進、出油液通道，確切地使它保持在既定位置上。
