1、 Wirtgen Group 维特根集团 电器与液压机础 液 压 首先让我们了解一下什么是液压，一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。 动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。 液压泵是液压系统的动力元件，其作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。构成液压泵基本条件是：具有可变的密封容积，协调的配油机构，及高、低压腔相互隔离的结构。液压泵和液压马达的主要性能参数有：排量、流量、压力、功率和效率；排量为几何参数，而流量则为排量和转速的乘积；实际工
2、作压力取决于外负载；液压功率为泵的输出流量和工作压力之乘积； 容积效率和机械效率分别反映了液压泵和马达的容积损失和机械损失。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和活塞泵、柱塞泵。在液压传动系统中，液压泵和液压马达都是容积式的，依靠容积变化进行工作。 齿轮泵是一种常用的液压泵， 它的主要特点是结构简单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好，对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是流量和压力脉动大， 噪声大， 排量不可调。 齿轮泵被广泛地应用于采矿设备，冶金设备，建筑机械，工程机械，农林机械等各个行业。 叶片泵有单作用式和双作用式两大类，它输出流量均匀，脉动小，噪声小，但结构较复杂，对油液
3、的污染比较敏感。 柱塞泵是通过柱塞在柱塞孔内往复运动时 密封工作容积的变化来实现吸油和排油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面，滑动表面配合精度高，所以这类泵的特点是泄漏小，容积效率高，可以在高压下工作。轴向柱塞泵是利用与传动轴平行的柱塞在柱塞孔内往复运动所产生的容积变化来进行工作的。 由于柱塞和柱塞孔都是圆形零件，加工时可以达到很高的精度配合，因此容积效率高，运转平稳，流量均匀性好，噪声低，工作压力高等优点，但对液压油的污染较敏感，结构较复杂，造价较高。 活塞泵又叫电动往复泵，从结构分为单缸和多缸，其特点是扬程较高。适用于输送常温无固体颗粒的油乳化液等。用于油田、煤层注水、注油、采油；膛压机水
4、压机的动力泵，水力清砂，化肥厂输送氨液等。若过流部件为不锈钢时，可输送腐蚀性液体。另外根据结构材质的不同还可以输送高温焦油、矿泥、高浓度灰浆、高粘度液体等。 影响液压泵的使用寿命因素很多，除了泵自身设计、制造因素外和一些与泵使用相关元件（如联轴器、滤油器等）的选用、试车运行过程中的操作等也有关。 执行元件 (如液压缸和液压马达 )的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。液压马达的特点及分类 从能量转换的观点来看，液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压马达工况 ;反之，当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工
5、况。因为它们具有同样的基本结构要素 -密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。 但是，由于液压马达和液压泵的工作条件不同，对它们的性能要求也不一样，所以同类型的液压马达和液压泵之间，仍存在许多差别。首先液压马达应能够正、反转，因而要求其内部结构对称 ;液压马达的转速范围需要足够大，特别对它的最低稳定转速有一定的要求。因此，它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承 ;其次液压马达由于在输入压力油条件下工作，因而不必具备自吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的起动转矩。由于存在着这些差别，使得液压马达和液压泵在结构上比较相似，但不能可逆工作。 液压马达按其结构类型来分可以分为齿轮式、叶片式、
6、柱塞式和其它型式。按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类。额定转速高于 500r/min 的属于高速液压马达，额定转速低于 500r/min 的属于低速液压马达。高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式 和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调节 (调速及换向 )灵敏度高。通常高速液压马达输出转矩不大所以又称为高速小转矩液压马达。 低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式，低速液压马达的主要特点是排量大、体积大转速低 (有时可达每分钟几转甚至零点几转 )，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构
7、大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大，所以又称为低速大转矩液压马达。 二、液压马达的工作原理 1、叶片式液压马达 由于压力油作用，受力不平衡使转子产生转矩。叶片式液压马达的输出转矩与液压马达的排量和液压马达进出油口之间的压力差有关， 其转速由输入液压马达的流量大小来决定。由于液压马达一般都要求能正反转，所以叶片式液压马达的叶片要径向放置。为了使叶片根部始终通有压力油，在回、压油腔通人叶片根部的通路上应设置单向阀，为了确保叶片式液压马达在压力油通人后能正常启动，必须使叶片顶部和定子内表面紧密接触，以保证良好的密封，因此在叶片根部应设置预紧弹簧。 叶片式液压马达体积小，转动惯量小，动作灵敏，可适
8、用于换向频率较高的场合，但泄漏量较大，低速工作时不稳定。因此叶片式液压马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。 2、径向柱塞式液压马达 径向柱塞式液压马达工作原理， 当压力油经固定的配油轴 4 的窗口进入缸体内柱塞的底部时，柱塞向外伸出，紧紧顶住定子的内壁，由于定子与缸体存在一偏心距。在柱塞与定子接触处，定子对柱塞的反作用力为 。力可分解为 和 两个分力。 当作用在柱塞底部的油液压力为 p， 柱塞直径为 d， 力和之间的夹角为 X时，力对缸体产生一转矩，使缸体旋转。缸体再通过端面连接的传动轴向外输出转矩和转速。 以上分析的一个柱塞产生转矩的情况，由于在压油区作用有好几个柱塞，在这些柱塞
9、上所产生的转矩都使缸体旋转，并输出转矩。径向柱塞液压马达多用于低速大转矩的情况下。 3、轴向柱塞马达 轴向柱塞泵除阀式配流外，其它形式原则上都可以作为液压马达用，即轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是可逆的。轴向柱塞马达的工作原理为，配油盘和斜盘固定不动，马达轴与缸体相连接一起旋转。当压力油经配油盘的窗口进入缸体的柱塞孔时，柱塞在压力油作用下外伸，紧贴斜盘斜盘对柱塞产生一个法向反力 p，此力可分解为轴向分力及和垂直分力 Q。 Q 与柱塞上液压力相平衡，而 Q 则使柱塞对缸体中心产生一个转矩，带动马达轴逆时针方向旋转。轴向柱塞马达产生的瞬时总转矩是脉动的。若改变马达压力油输入方向，则马达轴按顺时针方向旋转
10、。斜盘倾角 a 的改变、即排量的变化，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生转矩越大，转速越低。 4、齿轮液压马达 齿轮马达在结构上为了适应正反转要求，进出油口相等、具有对称性、有单独外泄油口将轴承部分的泄漏油引出壳体外 ;为了减少启动摩擦力矩，采用滚动轴承 ;为了减少转矩脉动齿轮液压马达的齿数比泵的齿数要多。 齿轮液压马达由干密封性差，容租效率较低，输入油压力不能过高，不能产生较大转矩。并且瞬间转速和转矩随着啮合点的位置变化而变化，因此齿轮液压马达仅适合于高速小转矩的场合。一般用干工程机械、农业机械以及对转矩均匀性要求不高的机械设备上。 控制元件 (即各种液压阀 )在
11、液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀 (安全阀 )、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。 液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。 液压油的分类与牌号划分： 液压油的种类繁多 ,分类方法各异 ,长期以来 ,习惯以用途进行分类 ,也有
12、根据油品类型、化学组分或可燃性分类的。这些分类方法只反映了油品的挣注 ,但缺乏系统性 ,也难以了解油品间的相互关系和发展。 1982 年 ISO 提出了润滑剂、工业润滑油和有关产品 -第四部分 H 组分类 ,即 ISO 6743/4 一 1982,该系统分类较全面地反映了液压油间的相互关系及其发展。 GB 7631.2 一 87 等效采用 S0 6743/4的规定。液压油采用统一的命名方式 ,其一般形式如下 : 类 品种 数字 L Hv 22 其中： L-类别 (润滑剂及有关产品 ,GB7631.1) HV-品种 (低温抗磨 ) 22-牌号 (粘度级 ,GB3141) 液压油的粘度牌号由 GB
13、 3141 做出了规定 ,等效采用 ISO 的粘度分类法 ,以 40C运动粘度的中心值来划分牌号。 （二） 液压油的规格、性能及应用： 在 GB/T7631.2 一 87 分类中的 HH、 HL、 HM、 HR、 H、 HG 液压油均属矿油型液压油 ,这类油的品种多 ,使用量约占液压油总量的 85%以上 ,汽车与工程机械液压系统常用的液压油也多属这类。 以下分别介绍其规格、性能及其应用。 l.HH 液压油 按 GB 7631.2 一 87 分类 ,HH 液压油是一种不含任何添加剂的矿物油。这种油虽己列入分类之中 ,但在液压系统中己不使用。因为这种油安定性差、易起泡 ,在液压设备中使用寿命短。
14、2.HL 液压油 (也称通用型机床工业用润滑油 ) l)规格 HL 液压油是由精制深度较高的中性基础油 ,加抗氧和防锈添加剂制成的。HL 液压油按 40C 运动粘度可分为 15、 22、 32、 46、 68、 100 六个牌号。 2)用途 HL 液压油主要用于对润滑油无特殊要求 ,环境温度在 OC 以上的各类机床的轴承箱、齿轮箱、低压循环系统或类似机械设备循环系统的润滑。它的使用时间比机械油可延长一倍以上。该产品具有较好的橡胶密封适应性 ,其最高使用温度为80C。 3)质量要求 (l)适宜的粘度和良好的粘温性能。要求油的粘度受温度变化的影响小 ,即温度变化不致影响液压系统的正常工作。 (2)
15、具有良好的防锈性、抗氧化安定性。 (3)其有较理想的空气释放值、抗泡性、分水性和橡胶密封适应性。 4)使用注意事项 (l)使用前要彻底清洗原液压油箱 ,清除剩油、废油及沉淀物等 ,避免与其他油品混用。 (2)本品不适用于工作条件苛刻 ,润滑要求高的专用机床。对油品质量要求较高的齿轮传动装置、液压系统及导轨 ,应选用中、重负荷齿轮油、抗磨液压油或 HG液压油。 (3)本油品代替机械油用于通用机床及其他类似机械设备的循环系统的润滑 ,经济效益显著 ,能延长换油周糊 ,平均节约润滑油 1/3-1/2。 3.抗磨液压油 (HM 液压油 ) l)规格 , 抗磨液压油 (HM液压油 )是从防锈、 抗氧液压
16、油基础上发展而来的 ,它有碱性高锌、碱性低锌、中性高锌型及无灰型等系列产品 ,它们均按 40C 运动粘度分为 22、32、 46、 68 四个牌号。 2)用途 (l)抗磨液压油主要用于重负荷、中压、高压的叶片泵、柱塞泵和齿轮泵的液压系统 J 目 YB 一 D25 叶片泵、 PF15 柱塞泵、 CBN 一 E306 齿轮泵、 YB 一 E80/40双联泵等液压系统。 (2)用于中压、高压工程机械、引进设备和车辆的液压系统。如电脑数控机床、隧道掘进机、履带式起重机、液压反铲挖掘机和采煤机等的液压系统。 (3)除适用于各种液压泵的中高压液压系统外 ,也可用于中等负荷工业齿轮 (蜗轮、双曲线齿轮除外
17、)的润滑。其应用的环境温度为一 10C-40C。该产品与丁腈橡胶具有良好的适应性。 3)质量要求 (l)合适的粘度和良好的粘温性能 ,以保证液压元件在工作压力和工作温度发生变化的条件下得到良好润滑、冷却和密封。 (2)良好的极压抗磨性 ,以保证油泵、液压马达、控制阀和油缸中的摩擦副在高压、高速苛刻条件下得到正常的润滑 ,减少磨损。 (3)优良的抗氧化安定性、水解安定性和热稳定性 ,以抵抗空气、水分和高温、高压等因素的影响或作用 ,使其不易老化变质，延长使用寿命。 (4)良好的抗泡性和空气释放值 ,以保证在运转中受到机械剧烈搅拌的条件下产生的泡沫能迅速消失 ;并能将混入油中的空气在较短时间内释放
18、出来 ,以实现准确、灵敏、平稳地传递静压。 (5)良好的抗乳化性 ,能与混入油中的水分迅速分离 ,以免形成乳化液 ,引起液压系统的金属材质锈蚀和降低使用性能。 (6)良好的防锈性 ,以防止金属表面锈蚀。 4)注意事项 (l)要保持液压系统的清洁 ,及时清除油箱内的油泥和金属屑。 (2)按换油参考指标进行换油 ,换油时应将设备各部件清洗干净 ,以免杂质等混入油中 ,影响使用效果。 (3)储存和使用时 ,容器和加油工具必须清洁 ,防止油品被污染。 (4)该油品主要适用于钢 -钢摩擦副的液压油泵。用于其它材质摩擦副的液压油泵时 ,必须要有油泵制造厂或供油单位推荐本产品所适用的油泵负荷限值。 4.HR
19、、 HG 液压油 HR 液压油是在环境温度变化大的中低压液压系统中使用的液压油。该油具有良好的防锈、抗氧性能 ,并在此基础上加入了粘度指数改进剂 ,使油品具有较好的粘温特性。该类油由于用量小至今尚未大力开发 ,在此不作详细介绍。 HG 液压油原为普通液压油中的 32G 和 68G,曾用名为液压导轨油 ,该产品是在HM 液压油基础上添加油性剂或减磨剂构成的丶一类液压油。该油不仅具有优良的防锈、抗氧、抗磨性能 ,而且具有优良的抗粘滑性。该产品主要适用于各种机床液压和导轨合用的润滑系统或机床导轨润滑系统及机床液压系统。 在低速惰况下 ,防爬效果良好。目前的液压一导轨油属这一类产品。 5.H、 HS
20、液压油 (低温液压油 ) l)规格 这是两种不同档次的液压油 ,在 GB 7631.2 一 87 中均属宽温度变化范围下使用的液压油。此二类油都有低的倾点 ,优良的抗磨性、低温流动性和低温泵送性。HV、 HS 液压油按基础油分为矿油型与合成油型两种 ,按 40。 C 运动粘度 ,H油分为 1522、 32、 46、 68、 100 六个牌号 HS 油分为 15、 32、 32、 46 四个牌号。 2)用途 (l)H低温液压油主要用于寒区或温度变化范围较大和工作条件苛刻的工程机械、引进设备和车辆的中压或高压液压系统。如数控机床、电缆井泵 .以及船舶起重机、挖掘机、大型吊车等液压系统。使用温度在一
21、 30C 以上。 (2)HS 低温液压油主要用于严寒地区上述各种设备。使用温度为一 30C 以下。 3)质量要求 (l)适宜的粘度。 (2)良好的极压抗磨性能。 (3)优良的低温性能 ,倾点较低 ,能保证工程机械或设备在寒区或严寒区环境下易于启动和正常运转。 (4)优良的粘温性能 ,粘度指数均在 130 以上 ,保证液压设备在温度变化幅度较大的情况下得到良好的润滑、冷却和密封。 (5)良好的抗乳化性和防锈性能。 (6)良好的氧化安定性、水解安定性和热稳定性能。 4)注意事项 (l)低温液压油是一种既具有抗磨又具有高低温性能的高级液压油 ,应注意合理使用。 (2)低温液压油不能用于有银部件的液压
22、设备。 (3)HV 油和 HS 油由于基础油组成不同 ,所以不能混装混用，以免影响使用性能。其它注意事项同 HM 液压油 液 压 单 位 名 称 单 位 备 注 压强 Bar 巴 1 巴 (bar)=0.1 兆帕 (MPa) =1.0197 千克 /厘米2(kg/cm2)流量 L / min 升 /分钟 转速 RPM 或 U/min 转 /分钟 节流孔直径 mm 毫米排量 ccm/U 立方厘米 /转 液压油泵为排量 受油量 ccm/U 立方厘米 /转 液压马达为受油量 温度 摄氏度 滤芯孔径 微米 1 毫米 =1000 微米 =1000000 纳米 液压图中字母及字母组合表示的管线及元件 管
23、线 阀 P 压力管线 DBV 溢流阀 R 回油管线 DRV 减压阀 T 回油箱管线 RSV / RV 单向阀 S 吸油管线 SRV 流量控制阀 L 壳体回油管线 PM 比例控制阀 WV / DV 换向阀 元 件 Q 泵 M 马达 F 滤芯 MT 流量分配器 Z 液压油缸 ST 控制阀组 SA / D 集油器 DS 压力开关 PVG 泵 -分动齿轮箱 HOK 冷却器 液压图中出现的符号意义 标准液压管线 控制压力管线 壳体回油管线 交叉相连管线 交叉不相连管线 排气口 压力接口 机械连接（阀杆，梁） 弹簧 节流孔 流向 旋转方向 可调 液压油缸 元件壳体 压力表 电动马达 M 发动机 压力开关
24、蓄能器 过滤器 冷却器 液压油箱 换向阀（ WV） 阀芯位置 典型阀芯通道示意图 阀芯位置转换方式 电磁阀工作示意图 梭阀（ W） 单向阀（ RSV） 流量控制阀（ SRV） 单向节流阀 可调节流阀 流量分配阀 优先阀 溢流阀（ DBV） 减压阀（ DRV） 泵 (Q) 马达 (M) 液压系统 开式液压 闭式液压 常见液压管件 焊接式直接头（ ASV） 节流片（ BL） 带盲孔直接头，用于节流（ DV） 直通接头（ DA） 直接头，已预装 24锥 O 型圈 （ EGE） 直 T 型三通组合接头 （ ELV） . 直通接头本体，不带卡套，螺帽 （ GEV） 端直通接头，带卡套，螺帽 （ GAI）
25、 六方螺母 （ FLM） 直角接头，已预装 （ EWV） 直 T 型三可调向正 T 型三通接头 （ ETV） 焊接接头 （ ESV） 对接直接头 （ GZV） 直通接头本体，两端卡套连接（ GV） 穿板接头 （ GSV） 变径接头本体，不带卡套，螺帽 （ GRV） 重型法兰接头 （ GFS） 轻型法兰接头 （ GFL） 测压点用压力表接头 （ Minim.DKO） 压力表用组合接头（ MAVE） 压力表用直接头（ MAV） 四通接头本体（ KV） 直通接头，锥形螺纹连接（ KOR） 铰接接头内芯（ HS） 端直通式单向阀，从管端进油 （ RHZ） 端直通单向阀，从螺纹端进油 （ RHV） 卡套
26、式单向阀 （ RHD） 端直通接头 （ REDV） 测压点三通接头 （ Minim.GV） 测压点直通接头 （ Minim.GEV） 卡套式三通接头 （ TV） 交接接头本体 （ SWV） 卡箍 （ SR） 丝堵接头（ ROV） 交接接头外套（ RIG） 转接头 （ RI） 电 气 电压越高，危险越大 一般常识： 50 V 交流 (AC) 或 120 V 直流 (DC)会对人体造成伤害 ! 金属首饰会导致短路，烧毁某些电器元件。在进行电气系统维修保养过程中应避免佩戴 ! 常用电气单位 电压 电压的定义： 电流所以能够在导线中流动，也是因为在电流中有着高电位和 低电位之间的差别。这种差别叫电位差
27、，也叫电压。 那么电压就是能使导体中电子按一定方向运动的一个物理量， 换句话说。在电路中，任意两点之间的电位差称为这两点的电压。 电压常用单位：伏特（ V） 电流 两种电荷规定： 人们把绸子摩擦过的玻璃棒上带的电荷叫正电荷； 把毛皮摩擦过的电荷叫做负电荷。 电荷间的相互作用规律：同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。 电流定义：电荷的定向移动形成电流。 电流的方向：规定正电荷定向移动方向为电流方向。 持续电流存在的条件：有电源和闭合电路 (通路 )。 电源：把其它形式能转化为电能的装置。 电流的单位为：安培 A， 在我们的系统中常使用：毫安（ mA） 。 电阻 定义：导体对电流的阻碍作用就叫导体的电阻。 电阻（ Resistor）是所有电子电路中使用最多的元件。 电阻都有一定的阻值，它代表这个电阻对电流流动阻挡力的大小。电阻的单位是欧姆，用符号 “ ”表示。欧姆是这样定义的：当在一个电阻器的两端加上 1 伏特的电压时，如果在这个电阻器中有 1 安培的电流通过，则这个电阻器的阻值为 1欧姆。除了欧姆外，电阻的单位还有千欧（ K） ，兆欧（ M）等。 仅允许在无电压情况下测量电阻 !
