浅析液压系统

赵刚群　汪　顺

摘要:液压系统是机械工程中一项应用最广泛的技术,本文从对液压系统的理解出发,对其进行的系统描述,同时联系相关的液压理论,综合阐述了作者对液压系统的认识。

关键词:帕斯卡阀液体密封

1 液压系统的总体介绍

液压系统是利用液体为介质把能量从动力源传递到消耗位置的动力传递系统。所有液压系统原理都基于帕斯卡定律,是以发现这个定律的帕斯卡的名字而命名的。这个定律表明在一个密封的容器里,如缸体或管子,受压液体向容器内表面所有方向施加大小相等的力。

在实际液压系统中,帕斯卡定律用以解释从系统中得到的各种结果。泵使流体在系统里流动,泵的吸入口接到液压油容器中,通常为液压油箱。当液压泵工作时,大气压压在油箱里液体上,利用压力差使液体流入泵里,通过泵之后把液体从油箱压到执行元件中,使执行元件做功。完成有用功的液体通过回油管路回到油箱中,以便于循环使用。

2 控制方式

液压系统中的高压液体由阀控制。多数液压系统运用三种控制方式:①流体压力控制;②流体速度控制;③流体方向控制。

在液压系统中压力容易控制。控制压力的主要方式是当达到需要的压力时,在泵和管道里设置一个装置来减少液体,泵只需提供足够的液体,补充系统中泄漏,这个装置一般采用泄压阀。

在液压系统中,设计者可以对泵的参数进行设计,以便利用泵的变量机构来改变所输出的高压液体的流量,从而使液压马达或其它装置获得不同速度。利用泵出口管道的节流调节,可以用节流阀的原理来控制液体流动,获得速度控制。

方向控制阀也称作二通阀、三通阀和四通阀等等,是根据它们的基本功能命名的。压力控制阀和简单的节流阀,通常采用二通阀,他们仅有通和断功能。三通阀可以有多种功能,这些和三通阀的油口有关。例如,在拖拉机上来自泵的高压流体可能传送到液压系统里驱动负载;在不需驱动时,三通阀将高压流体送到驱动输送机构的液压马达上。也可以用三通阀来控制单作用式液压缸(只能单方面施力)的运动。例如,当三通阀通时,它可以将高压流体导入液压缸,同时,该阀可以把液压缸中的液体导入液压油箱,因此,柱塞缸可以在重力或回程弹簧的作用下回到它的初始位置。四通阀有四个油口,压力油口控制流体连接到需要高压的地方,同时有一个油口从高压区排出多余的油液,排出的液体流回液压油箱。

3 执行元件

在液压系统中由泵排出的液体经由控制阀到液压马达。液压马达利用受压的流体作为它的能量源产生旋转的力和运动。液压马达跟泵的结构类似,只不过它的工作原理是相反的。

在要求直线运动代替旋转运动的地方是用液压缸,它由运动活塞和缸体构成。当活塞由高压流体驱动时,活塞杆传递力,推动负载移动一段设定的距离。当液压缸中的活塞运动受阻时,例如当活塞有负载,在液压缸中必然会产生一个相应的压力。受压液体的压力乘以活塞面积,就等于在活塞杆的末端产生的输出力。

活塞杆的速度取决于受压液体进入液压缸里的多少。可以控制油液流入液压缸的其中一端,在活塞杆上产生一个拉力或产生一个推力。在活塞上有密封装置,防止流体的泄漏。活塞的方向控制取决于流体进入液压缸的哪一端,当高压流体进入液压缸的一端时,流体一定从另一端流出,排出的流体又回液压油箱。

液压流体的压缩性是很小的。但是,如果必要的话,这种微小的压缩性可用来吸收由于微小的机械扰动而引起的系统压力变化。类似应用于气动系统的空气或气体有弹性,气动系统也有这吸收微振能力。

4 密封

液压元件的密封一般均为机械密封,目前的机械密封形式在产品的应用极为广泛,但和节约能源,随着生产技术水平提高的要求, 机械密封的应用前景更为广泛。机械密封的密封效果将直接影响整个机器运动,尤其是在石油化工领域,因为会存在易燃,易爆,易挥发,以及猛烈有毒等介质中的传播。机械密封如果出现泄漏,将严重影响生产的正常进行,更严重的还有可能出现一些重大的安全事故。在分析故障原因时,往往是从熟悉的机械密封自身方面查找原因,例如:机械密封的塑造是否合适,材料选择是否正确,包装表面数据型号印刷是否正确等等。

密封材料受热会引起材料变形和变质,降低密封性能,甚至损坏密封零件,因此在日常的液压设备使用中,要用合适的冷却方式降低密封温度。

5 小结

通过以上的叙述,主要探讨了液压系统的控制元件、执行元件和机械密封的问题。从系统的角度出发,在对液压系统日常维护的工作中,维护好各个元件的灵活性,保证液压油在系统中的密封效果,就可以很好的运用液压系统完成我们需要的有用功。