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今天周五又来到了湖南慧盟重工的【慧讲堂】今天有请吴总为大家讲解“液压系统之动力元件与执行元件简介”小伙伴们小板凳准备好，认真听讲了哈！好好学习，天天向上！ 第一节 液压动力元件 液压系统是以液压泵作为系统提供一定的流量和压力的动力元件液压泵将原动（电动机或内燃机输出的机械能转换为工作液体的压力能是一种能量转换装置图1-1 清楚地显示出了液压泵的工作原理。
液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵. 图1 所示的是一单柱塞液压泵的工作原理图，图中柱塞2装在缸体3中形成一个密封容积a，柱塞在弹簧4的作用下始终压紧在偏心轮1上。原动机驱动偏心轮1旋转使柱塞2作往复运动，使密封容积a的大小发生周期性的交替变化。当a有小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压作用下，经吸油管顶开单向阀6进入油箱a而实现吸油；反之，当a由大变小时，a腔中吸满的油液将顶开单向阀5 流入系统而实现压油。这样液压泵就将原动机输入的机械能转换成液体的压力能，原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。 一、液压泵的分类 按结构液压泵可以分为：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵等 按输出流量能否调节又可以分为：定量泵、变量泵等 二、液压泵的工作条件： 1. 密封容积变化是液压泵实现吸油、排液的根本原因； 2. 具有隔离吸液腔和排液腔（即隔离低压和高压液体）的装置—配流盘； 3. 油箱内的工作液体始终具有不低于一个大气压的绝对压力，液压油箱与大 气相通 三、液压泵的性能参数： 3.1 压力p 额定压力：在正常工作条件下，根据试验标准规定，允许液压泵连续运转的最高压力； 最高允许压力（峰值压力）：按试验标准规定，超过额定压力允许短暂运行的最高压力； 工作压力：泵在实际工作时所达到的具体压力值，与负载相关； 单位：MPa或bar,关系,1MPa=1000000Pa=10bar 3.2泵的排量和流量 排量q：液压泵的主轴每转动一转，由其几何尺寸计算而得到的排出液体的体积，单位为：ml/r ，反映泵的工作能力 排量可调节的液压泵是变量泵，排量为常数的为定量泵 流量Q与排量关系：Q=q×n×60／1000 流量单位为：L/min 理论流量Q：不考虑液压泵的泄漏流量的条件下，其单位时间所排出的液体的体积； 泄漏流量ΔQ：通过中各个运动幅的间隙所泄漏的液体流量，这部分液体不传递有用功。也称为容积损失。 其分为内部泄漏（不能测量）和外部泄漏（可测量），与压力，黏性、密封性、加工精度有关 泄漏量的大小取决于泵的密封性、工作压力、液体黏度等因素 实际流量：指在考虑液压泵泄漏损失时，液压泵在单位时间内实际输出的液体体积。故实际流量小于理论流量实际流量：等于理论流量-泄漏流量 l 额定流量：指液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定（额定压力和额定转速）必须保证的流量，铭牌上标出的流量 3.3泵的功率和效率 理论输出功率 Pｔ：不考虑液压泵的容积损失和压力损失， 实际输出功率 ：用实际流量 与泵的进出口压差 的乘积 容积效率ηv：液体泵实际流量与理论流量之比。 输入功率与总效率 机械效率ηm：泵的理论输出功率与输入功率之比ηm 总效率等于容积效率与机械效率之积η=ηm×ηv 3.4 泵的转速 额定转速:泵在额定的压力下，连续长时间动转的最大转速 最高转速:泵在额定的压力下，允许短暂运行的最大转速 最低转速 ：允许正常运行的最小速度, 4、 轴向柱塞变量泵 4.1、柱塞泵：靠柱塞在缸体中的往复运动时造成的密封工作容积的变化来实现 吸油和排油的 分类：按柱塞和柱塞缸的排列方式，分轴向柱塞泵与径向柱塞泵 按其配流方式分：a，直接配流。如：外啮合齿轮泵 b，配流盘配流。如：叶片泵、轴向柱塞泵 c ，单向阀配流。如：单柱塞泵，三柱塞泵 d，配流轴配流。如：径向柱塞泵 轴向柱塞泵按机构分为：斜盘式和斜轴式 轴向柱塞泵按流量输出特征分为：定量和变量的 柱塞泵的特点： 1. 工作压力高；最高可达100MPa； 2. 流量范围大，加大柱塞直径或增加柱塞的数目； 3. 改变柱塞的行程可改变流量； 4. 柱塞主要件均受压，寿命长，体积小功率大 缺点：对液压油污染度要求高，吸油性能差 4.2、斜盘式轴向柱塞泵： 1主要零件组成：主轴、柱塞缸体、柱塞、配流盘、滑靴、斜盘、弹簧等等 2 泵的控制方式 伺服控制：手控、液控、电液控 排量改变方法：调整斜盘与主轴的倾斜角度，引起柱塞行程和变化 3结构要点 3.1滑靴与斜盘 柱塞底部液压力将滑靴紧密压紧在斜盘上，压力过大，磨损加剧，烧坏 采用反压的方法平衡液压力，压紧系数m＝1.05-1.10，同时提高润滑性能。 3.2缸体与配流盘 缸体对配流盘的压紧力F有：定心弹簧的预压力、腰形孔产生的压力 配流盘的反推力 压紧系数 m＝1.02-1.08， 配流盘外做为辅助支撑面 设有阻尼孔和盲孔，消除困油现象及减少液压冲击 3.3 柱塞与缸体 轴向力 与柱塞底部的液压力平衡 侧向力 通过柱塞传给缸体，它可使缸体倾斜，限制倾角小于20 4 、 三对摩察副材料 柱塞：20Cr40Cr 配流盘： Cr12Mn5 斜盘： Cr15 缸体套及滑靴：青铜 如果在液压油液或泄油管路中发现有铜屑，则液压泵已损坏！ 4.3、常用力士乐（Rexroth）A11VLO 为斜盘式轴向柱塞变量泵----用于开式液压回路 该泵带有恒功率控制装置（LR）、压力截流阀(D)和电控变量控制阀。 电控面板上油泵排量旋 钮由小到大范围内调节时，主油泵排量跟随在0～Vmax范围内变化。 职能符号、结构、油口分布见下图：
4.4、常用力士乐（Rexroth）A4VG 斜盘式轴向柱塞变量泵----用于闭式液压回路，该泵为双向变量泵，带内置补油泵，内置补油溢流阀调定压力3.5 Mpa。 A 、型号说明、职能符号、结构、油口分布见下图：
B、闭式主油泵工作原理 图2是主油泵的剖面图
工作时传动轴 工作时传动轴3带动缸体2旋转，当斜盘4倾角为零时，柱塞5与缸体2之间没有轴向相对运动，液压泵没有压力由输出；当斜盘4倾角为正时，柱塞5与缸体2之间有轴向相对运动，柱塞外伸时吸油，柱塞内缩时压油，吸油和压油经过配流盘8的配流窗口进行分配，分别通向吸油口和压油口；当斜盘4倾角为负时，吸油口和压油口互相颠倒。 变量机构1可以通过外部控制手段（如压力控制、电比例控制等）实现斜盘倾角的无级调节，从而控制执行元件的工作速度。 这种闭式回路双向变量泵可以实现液压执行元件的交替动作，特别适合用在泵送系统驱动主油缸往复交替工作。 C、闭式液压泵的特点 （1）无级变量 该液压泵为用于闭式回路的斜盘式轴向柱塞泵，流量为公式为 Q =n·q·ηv n ——转速。 q ——排量，与斜盘倾角成正比。 ηv——容积效率，取0.95。 当油泵最高转速为nmax=2500rpm，最大排量qmax=125ml/r时，则单泵最大流量为Qmax=297l/min，双泵合流流量为594l/min。 假如主油缸内径140mm，活塞杆直径80mm，输送缸内径230mm，经计算可得泵车最大输送次数为28.6次/分，最大输送量为143.5m3/h。如果不计油泵内部泄漏损失，则最大理论输送次数为30次/分，最大理论输送量为150m3/h。 主泵排量控制路线为： 遥控器排量旋钮档位—→控制器输出电流—→比例减压阀出口压力—→液压泵的伺服阀阀芯行程—→液压泵的伺服缸活塞杆行程—→斜盘倾角—→液压泵排量—→混凝土输送量。 （2）液流流动方向切换平稳 斜盘摆过中位的过程，也是排量由大到小、由小到大的变化过程，在斜盘摆过中位的瞬间，排量为零，与开式系统液压阀全流量换向相比，液压冲击很小，所以该液压泵可以较平稳地改变液流方向，实现主油缸交替泵送动作平稳切换。 （3）压力参数设定 图3是主油泵的液压原理图。
该泵在高压油侧配备两个 该泵在高压油侧配备两个高压溢流阀（实为安全阀），保护液压系统，避免超载运行。溢流阀设定压力根据管路系统承压能力不同可以设定不同的值，我公司泵车主泵高压溢流阀设定压力为320 bar。在泵的上部还配有一个低压溢流阀，用于限定辅助泵|（补油泵）工作压力。 各阀在液压泵上的安装位置见图4。
低压溢流阀的压力设定 低压溢流阀的压力设定（补油压力设定）： 在主泵Fa口接测压接头和压力表（量程60bar），挂工作挡油泵正常运行，观察压力表的指针位置，这时拧松低压溢流阀调整螺杆锁紧螺母，顺时针或逆时针拧动调整螺钉，直至压力表指针指向35bar时为止，拧紧锁紧螺母，调整完毕。 高压溢流阀的压力设定： 挂工作挡油泵正常运行，排量控制旋钮旋到最大位置。 点动主油缸，使某一侧主油缸憋压（关闭主油缸末端U型管），观察泵送压力表（量程600bar）的指针位置，这时拧松另一侧高压溢流阀调整螺杆锁紧螺母，顺时针或逆时针拧动调整螺钉，直至憋压时压力表指针指向320 bar时为止，拧紧锁紧螺母，调整完毕。然后用同样方法调整另一侧高压溢流阀压力到320 bar。 （4）补油泵的补油功能 在两侧的高压溢流阀上，各反向并联了一个单向阀，补油泵通过它起到向系统低压侧（回油）补充新油的作用（高压侧单向阀关闭）。 为了系统散热，系统通过冲洗阀溢流进行换油，因此为了补充冲洗阀的溢流损失，在液压泵内部通轴安装了一个排量为28.3ml/r的齿轮泵（补油泵）。 （5）补油泵提供伺服阀的控制油与伺服缸的工作油 该补油泵出油还有两个分支： 一路经伺服阀，最终通向伺服缸两端油口，作为伺服缸换向的动力来源（工作油路）； 另一路经Ps口通向比例减压阀，伺服阀两端油口，作为伺服阀换向的动力来源（控制油路）。 这两路液压油取自这里的原因，是因为管路连接短、压力稳定性好，控制精度高。 4．闭式液压泵的工作要求 （1）液压油要求 本液压泵要求使用矿油型液压油，液压泵工作时的油液黏度推荐为16~36 mm2/s。液压油的黏度关系到液压泵的工作效率和使用寿命。液压泵推荐按图5进行黏度选择。当工作油温为50℃时，液压油的黏度应该选择46号。当工作油温为60℃时，液压油的黏度应该选择68号。目前公司生产的泵车统一使用的液压油是美孚AW46液压油，运动黏度平均值为46mm2/s。
另外，由于每种液压油都有不同的粘温特性，液压油的黏度会随油温的高低发生变化。限制如下：当油温较高时（如 另外，由于每种液压油都有不同的粘温特性，液压油的黏度会随油温的高低发生变化。限制如下：当油温较高时（如 115℃），运动黏度平均值不得小于5mm2/s；当油温较低时（如-40℃），运动黏度平均值不得大于1600mm2/s。 液压泵内温度最高的地方是泄漏油的地方，对于本液压泵，由于轴封材料为丁腈橡胶，所以泄漏油的油温不得大于90℃。如果油温大于90℃，必须使用氟橡胶轴封。 （2）各油口工作压力范围： 补油泵的补油压力：最低20bar。 补油泵的吸油压力：绝对压力≥0.8bar。也就是真空度≤0.2 bar，吸油过滤器上的真空表指针不能超过绿区；冷启动时，由于油液温度较低，允许绝对压力≥0.5bar，即真空度≤0.5 bar，经怠速运转，绝对压力≥0.8bar后，才允许提高发动机转速。
壳体压力： 壳体压力：T1、T2油口为泄油口，允许泄油绝对压力为4 bar，相对压力为3 bar；启动时，允许短时泄油绝对压力为5 bar。泄油压力过高会造成油封泄漏。 设置两个泄油口的目的，是为了适应液压泵的不同安装方向，只要保证总有一个泄油口朝上即可，这样可以排掉壳体里的空气，保证运动零件之间都有润滑油膜，防止出现烧泵现象。 （3）液压油清洁度 按NAS 1638标准，要达到9级，见表2-1。 按ISO4406标准，要达到18/15，见表2-2。 表2-1 NAS1638污染度等级（100ml中的颗粒数）
18 / 15 1ml油液中尺寸大于15μm的颗粒数等级 1ml油液中尺寸大于5μm的颗粒数等级 下表为ISO4406规定的油液污染度等级数码和相应的颗粒浓度。 表2-2 ISO4406污染度等级数码
如果液压油工作温度很高，长时间达到了90℃，那么液压油的清洁度等级必须再提高一级。 泵车上设置了冷却器和高温保护电路，当温度传感器感受到的工作温度达到40℃时，电控系统令冷却风扇开始转动；当工作温度到了85℃时，强制泵送机构停止工作。所以工作温度总在85℃以下，清洁度按NAS 1638的9级或按ISO4406的18/15规定，可以满足工作要求。 为了保证进入主泵液压油的清洁度，在辅助泵吸油口上要设置一个绝对过滤精度为10μm的吸油过滤器。 5. 液压泵的变量控制 该液压泵为液控变量泵，排量大小与两个控制油路（油口Y1和Y2）的控制压力Pst有关，控制压力作用到伺服阀的某一侧，使阀芯产生一个与控制压力成正比的位移，使伺服阀与阀套之间产生微小开口量，使补油泵的压力油驱动变量活塞产生跟随运动，牵动斜盘摆动一定的角度，同时变量活塞杆带动伺服阀套也移动相同的距离，并使伺服阀开口量减为零，斜盘就稳定在相应的倾角上，液压泵就以某一确定的排量工作。由于控制压力无级可调，所以闭式液压泵排量也就可以无级可调。 当控制压力作用到伺服阀阀芯的另一侧时，斜盘反向倾斜，液压泵进出油口发生反转。这样就可以控制执行元件反向运动。
控制压力 控制压力Pst=6~18bar（油口Y1和Y2） 变量起点6 bar 变量终点18 bar（最大排量Vgmax） 之所以控制压力在-6bar~ 6bar范围内存在死区，主要原因是由于伺服缸活塞杆两侧的弹簧在中位时有预压力。 |
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