液压系统分析的教与学

曹富卿

《液压与气动》是江苏省对口单招考试机电类专业考试的科目之一，由于专业理论考试是六门专业基础课的大综合，满分300分，《液压与气动》只占卷面分数的10％左右。就近几年试卷情况来看，几乎都有一道20分左右的大题目——液压系统分析，所以在《液压与气动》的学习与复习过程中，液压系统分析始终都应该是教与学的重点。现根据这些年笔者在教学过程中的思考，谈谈液压系统分析的一些学习方法。

液压系统分析其实是对液压基础知识的综合应用，要熟练地对系统进行分析，首先必须掌握必备的基础知识，其次还必须要有正确的分析方法。笔者在进行液压系统分析的教学过程中对系统分析的步骤进行了如下归纳。

一、熟悉液压系统的组成元件

液压系统原理图是用液压元件的图形符号表示的。熟悉液压系统的组成元件就是通过读液压系统原理图的图形符号，了解液压系统的组成元件，初步了解液压元件在系统中的作用。在如图所示的液压系统原理图中，元件1为变量液压泵，看到这个符号后就知道它是液压系统中的动力元件，用于大流量系统，构成容积调速回路或容积节流调速回路：元件3是背压阀，其作用是提高系统运行的平稳性：元件6是三位五通电液换向阀，这是一个复合阀，由电磁阀作先导阀控制液动阀的主阀，这样就达到了控制方便且流量大的性能要求；元件7是调速阀，也是一个复合阀，它由一个定差减压阀和节流阀串联而成，在调速的过程中可以使执行元件的运动速度不受负载变化的影响，提高系统的速度刚性，同时在本系统中与元件1一起构成容积节流调速回路；元件10是压力继电器，其作用是将压力信号转换成电信号。通过读液压原理图，可以对液压系统有一个初步的了解，同时也能对液压基础知识起到复习和巩固的目的。

二、看该液压系统的动作循环图

看动作循环图的目的有二首先是明确液压执行元件的进退方向，其次是了解液压系统能完成哪几个动作。在本例液压系统中，液压缸向左为进、向右为退，能完成快进→工进→停留→快退→原位停止等几个动作。

三、完成电磁铁动作顺序表的填写

根据动作循环图，分析每一个动作的进、回油路线，同时完成电磁铁动作顺序表的填写。在分析进、回油路线时，采用“先反后正”的分析方法，所谓“先反”，即根据执行元件的运动方向，倒推换向阀的工作位置，从而判定换向阀电磁铁的通电状态；“后正”就是在“先反”的基础上，从液压泵开始一路分析动作的进油路线和回油路线，同时判定在进油和回油的过程中所涉及电磁铁的通电或断电状态，完成整个电磁铁动作顺序表的填写。

以图示液压系统快进为例，进油路线为：1→2→6(左位)→5→9(左位)一液压缸左腔。在这个过程中，电磁铁YA1通电(用+号表示)，YA2不通电(用一号表示)，阀9的电磁铁YA3不通电。回油路线：液压缸右腔→6(左位)→5→9(左位)→缸左腔，构成液压缸的差动连接，实现快进。在回油过程中，各电磁铁的通电状态与进油时相同，元件4由于系统压力低不开启(快进阶段负载小，压力低)，其它动作的分析过程与快进相似。通过分析过程，完成液压系统电磁铁动作顺序表的填写。

在讲授新课的时候可以用多媒体演示换向阀的换向动作，溢流阀和顺序阀的启、闭情况。最好用红色动画线条显示油液的进油路线，用蓝色动画线条显示油液的回油路线，以加深学生的感性认识，强化学生对液压系统工作原理的理解。

四、分析液压系统所包含的液压基本回路

任何复杂的液压系统都是由液压基本回路组合而成的，而液压基本回路简单说就是液压控制元件在回路中具有的功能。所以要分析液压基本回路，只要分析出控制元件在系统中所起的作用(液压控制元件在液压基本回路中起核心元件的作用)即可。文中所举液压系统中所包含的基本回路有：换向锁紧回路(核心元件元件6)：卸荷回路(核心元件：元件6)，液压缸差动连接的快速运动回路(核心元件：元件4、5)，容积节流调速回路(核心元件：元件1、7)；快慢速换接回路(核心元件：元件9)。由此可见，在分析液压基本回路的时候，如果找不到列出的液压基本回路的核心元件，就说明所列的基本回路就有问题，或者说是不存在的。

五、分析特殊元件的功能

在液压系统中，有些元件的功能与一般所具有的功能不尽相同。如液压系统中的元件②、⑤、⑧都是单向阀，单向阀的功能是控制油液只能向一个方向流动，但这三个单向阀在系统里的功能却不相同：元件②的作用是防止油液倒流，防止空气进入液压泵，起保护液压泵的作用；元件⑤是构成液压缸的差动连接，实现快进：而元件⑧的作用则是确保快退时回油路畅通。所以元件在系统中的作用要由其所在液压系统及所在系统的位置而定，要具体情况具体分析。本系统中的元件⑩是压力继电器，其功能是将压力信号转换成电信号，具体来说元件⑩在本系统中的作用是在工进结束，停留阶段控制电磁铁YA1断电而电磁铁YA2通电，实现快退。

六、液压系统特点归纳

通过以上的基本分析以后，我们可以对液压系统的性能特点做一些归纳和总结。例本液压就有如下特点

一是系统采用变量泵和调速阀组成的容积节流调速回路，且在回油路上设置了背压阀，能获得较好的速度刚性和运动平稳性，并可以减少系统的发热。

二是采用电液换向阀的换向回路，发挥了电液联合控制的优点，主油路换向平稳、无冲击。

三是采用液压缸差动连接实现快进，回路简单可靠，能源利用合理。

四是采用电磁阀和液控顺序阀实现快进与工进速度的转换，控制方便、可靠。

五是采用压力继电器发信号，控制执行元件反向退回，方便可靠。

在教学过程中，笔者通过以上几个步骤的分析，对简单液压系统的工作原理、性能特点，及液压系统中所体现的知识点都能明了地展现出来。在学习和复习这一部分知识时，按照这一分析步骤，通过对不同的液压系统加以分析，强化学生对这部分知识的掌握。同时巩固对前面所讲液压基础知识的理解、记忆，对液压元件的功能、应用的掌握也起到了很好的推动作用，取得了较好的教学效果。