液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成與工作原理及技術(shù)運(yùn)用
液壓傳動(dòng)中由液壓元件（液壓油泵）、液壓控制元件（各種液壓閥）、液壓執(zhí)行元件（液壓缸和液壓馬達(dá)等）、液壓輔件（管道和蓄能器等）和液壓油組成的液壓系統(tǒng)。
液壓泵把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，液壓控制閥和液壓輔件控制液壓介質(zhì)的壓力、流量和流動(dòng)方向，將液壓泵輸出的壓力能傳給執(zhí)行元件，執(zhí)行元件將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，以完成要求的動(dòng)作。
一、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成與基本工作原理
1.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成
1)動(dòng)力元件，即液壓泵，其職能是將原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力動(dòng)能（表現(xiàn)為壓力、流量），其作用是為液壓系統(tǒng)提供壓力油，是系統(tǒng)的動(dòng)力源。
2)執(zhí)行元件，指液壓缸或液壓馬達(dá)，其職能是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對(duì)外做功，液壓缸可驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)（或擺動(dòng)），液壓馬達(dá)可完成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
3)控制元件，指各種閥利用這些元件可以控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液體的壓力、流量和方向等，以保證執(zhí)行元件能按照人們預(yù)期的要求進(jìn)行工作。
4)輔助元件，包括油箱、濾油器、管路及接頭、冷卻器、壓力表等。它們的作用是提供必要的條件使系統(tǒng)正常工作并便于監(jiān)測(cè)控制。
5)工作介質(zhì)，即傳動(dòng)液體，通常稱液壓油。液壓系統(tǒng)就是通過(guò)工作介質(zhì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞的，另外液壓油還可以對(duì)液壓元件中相互運(yùn)動(dòng)的零件起潤(rùn)滑作用。
2.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理
電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵從油箱吸油，液壓泵把電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能。液壓介質(zhì)通過(guò)管道經(jīng)節(jié)流閥和換向和閥進(jìn)入液壓缸左腔，推動(dòng)活塞帶動(dòng)工作臺(tái)右移，液壓缸右腔排出的液壓介質(zhì)經(jīng)換向閥流回油箱。
換向閥換向之后液壓介質(zhì)進(jìn)入液壓缸右腔，使活塞左移，推動(dòng)工作臺(tái)反向移動(dòng)。改變節(jié)流閥的開(kāi)口可調(diào)節(jié)液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度。液壓系統(tǒng)的壓力可通過(guò)溢流閥調(diào)節(jié)。在繪制液壓系統(tǒng)圖時(shí)，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)都采用規(guī)定的符號(hào)代表液壓元件，這種符號(hào)稱為職能符號(hào)。
任何一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都是由幾個(gè)基本回路組成的，每一基本回路都具有一定的控制功能。幾個(gè)基本回路組合在一起，可按一定要求對(duì)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向、工作壓力和運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制。根據(jù)控制功能不同，基本回路分為壓力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。
二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的基本回路
由有關(guān)液壓元件組成，用來(lái)完成特定功能的典型油路。任何一個(gè)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)都是由幾個(gè)基本回路組成的，每一基本回路都具有一定的控制功能。幾個(gè)基本回路組合在一起，可按一定要求對(duì)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)方向、工作壓力和運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制。根據(jù)控制功能不同，基本回路分為壓力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。
1.壓力控制回路
用壓力控制閥(見(jiàn)液壓控制閥)來(lái)控制整個(gè)系統(tǒng)或局部范圍壓力的回路。根據(jù)功能不同，壓力控制回路又可分為調(diào)壓、變壓、卸壓和穩(wěn)壓 4種回路。
①調(diào)壓回路：這種回路用溢流閥來(lái)調(diào)定液壓源的最高恒定壓力，圖1中的溢流閥就起這一作用。當(dāng)壓力大于溢流閥的設(shè)定壓力時(shí)，溢流閥開(kāi)口就加大，以降低液壓泵的輸出壓力，維持系統(tǒng)壓力基本恒定。
②變壓回路：用以改變系統(tǒng)局部范圍的壓力，如在回路上接一個(gè)減壓閥則可使減壓閥以后的壓力降低；接一個(gè)升壓器，則可使升壓器以后的壓力高于液壓源壓力。
③卸壓回路：在系統(tǒng)不要壓力或只要低壓時(shí)，通過(guò)卸壓回路使系統(tǒng)壓力降為零壓或低壓。
④穩(wěn)壓回路：用以減小或吸收系統(tǒng)中局部范圍內(nèi)產(chǎn)生的壓力波動(dòng)，保持系統(tǒng)壓力穩(wěn)定，例如在回路中采用蓄能器。
2.速度控制回路
通過(guò)控制介質(zhì)的流量來(lái)控制執(zhí)行元件運(yùn)動(dòng)速度的回路。按功能不同分為調(diào)速回路和同步回路。
①調(diào)速回路:用來(lái)控制單個(gè)執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度,可以用節(jié)流閥或調(diào)速閥來(lái)控制流量，如圖1中的節(jié)流閥就起這一作用。節(jié)流閥控制液壓泵進(jìn)入液壓缸的流量（多余流量通過(guò)溢流閥流回油箱），從而控制液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度，這種形式稱為節(jié)流調(diào)速。也可用改變液壓泵輸出流量來(lái)調(diào)速，稱為容積調(diào)速。
②同步回路：控制兩個(gè)或兩個(gè)以上執(zhí)行元件同步運(yùn)行的回路，例如采用把兩個(gè)執(zhí)行元件剛性連接的方法，以保證同步；用節(jié)流閥或調(diào)速閥分別調(diào)節(jié)兩個(gè)執(zhí)行元件的流量使之相等,以保證同步；把液壓缸的管路串聯(lián),以保證進(jìn)入兩液壓缸的流量相同，從而使兩液壓缸同步。
3.方向控制回路
在液壓系統(tǒng)中, 起控制執(zhí)行元件的起動(dòng)、停止及換向作用的回路, 稱方向控制回路。方向控制回路有換向回路和鎖緊回路。
三、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用技術(shù)與意義探討
根據(jù)液壓傳動(dòng)的系統(tǒng)的工作原理可知，一般情況下系統(tǒng)工作過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程主要有電能、機(jī)械能和液壓能，在運(yùn)行過(guò)程中能量的損耗主要表現(xiàn)在能量的轉(zhuǎn)換過(guò)程中，因此，要想實(shí)現(xiàn)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的節(jié)能和高效運(yùn)作，關(guān)鍵要減少系統(tǒng)運(yùn)作是的各種壓力、阻力和流量損失來(lái)提高回路的運(yùn)作效率。液壓系統(tǒng)的傳動(dòng)效率主要由系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率和原動(dòng)機(jī)效率兩部分組成，兩者的作用效果會(huì)受到液壓泵、執(zhí)行元件以及回路壓力等諸多因素的多重影響，通過(guò)對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的全方位分析可以看出，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行效率的提高主要是減少原動(dòng)機(jī)和液壓泵等機(jī)械設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中的能量損失，以及減少運(yùn)作過(guò)程中的過(guò)剩壓力和過(guò)剩流量。
基于以上對(duì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)節(jié)能原理的分析，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中節(jié)能技術(shù)在系統(tǒng)中的應(yīng)用主要可以從以下幾個(gè)方面來(lái)實(shí)現(xiàn)：
1.選擇合理動(dòng)力源，提高系統(tǒng)的回路效率。通過(guò)前面的分析已經(jīng)得出液壓系統(tǒng)損耗較高的主要原因是系統(tǒng)及設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生大量的壓力、阻力和流量損失，一般來(lái)說(shuō)，不同的動(dòng)力源在不同的工作情況下的能耗損失不盡相同，因此，要想使液壓傳動(dòng)系統(tǒng)更加節(jié)能，選擇匹配程度高的動(dòng)力源是一種行之有效的解決手段，從目前液壓傳動(dòng)系統(tǒng)使用的動(dòng)力源種類來(lái)看，使用最為廣泛的是定量泵恒壓源，其操作簡(jiǎn)便但匹配程度較低，液壓動(dòng)力需要借助定量泵才能發(fā)揮作用，也存在匹配程度較低等問(wèn)題，但其并不適應(yīng)在長(zhǎng)期高壓環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)，因此泵的使用壽命相對(duì)較長(zhǎng)，有一定的發(fā)展前景；流量動(dòng)力源需借助流量泵，但流量泵價(jià)格昂貴，調(diào)試過(guò)程十分復(fù)雜，應(yīng)用不太廣泛；功率動(dòng)力源是匹配程度最高的，能耗較低，它需要質(zhì)量較高且昂貴的功率適應(yīng)變量泵，通過(guò)負(fù)載多變的功率系統(tǒng)來(lái)發(fā)揮其功能，因此，推廣過(guò)程存在一定的難度。
2.提高能量轉(zhuǎn)換率，合理選擇操控元件及管理系統(tǒng)。能量轉(zhuǎn)換效率與系統(tǒng)運(yùn)行的諸多因素有關(guān)，液壓泵的工作效率從根本上決定了系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換率，因此，節(jié)能技術(shù)在提高能量轉(zhuǎn)換率的方向上可以通過(guò)提高系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的部件質(zhì)量或者開(kāi)發(fā)新型部件等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如，定量泵加液壓缸組成的迅速回路能夠使相應(yīng)的閥門及時(shí)高效的發(fā)揮作用，這種回路能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)液體流量并改變壓力大小，極大地改善了系統(tǒng)的運(yùn)作性能，除此之外，還可以以集成的方式進(jìn)行連接以減少系統(tǒng)壓力方面的損失；選取壓力小、可持續(xù)操控的電液比例操控閥，憑借計(jì)算機(jī)輸出的數(shù)據(jù)信息來(lái)操控液壓系統(tǒng)的壓力等多種方式來(lái)提高系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換率。
3.研發(fā)及利用節(jié)能回路，提高系統(tǒng)工作效率。節(jié)能回路的工作目的主要是用最少的熱能輸出來(lái)完成定量的工作，具體的一些操作方法比如選取合適的控制元件和動(dòng)力元件等，液壓源也就是以上提到的動(dòng)力源，在選擇時(shí)需要注意根據(jù)液壓系統(tǒng)的實(shí)際操作條件來(lái)合理匹配，且在應(yīng)用過(guò)程中可以和管路系統(tǒng)的優(yōu)化相結(jié)合來(lái)降低回路壓力，提高系統(tǒng)的工作效率，除此之外，可通過(guò)合理選用控制元件及系統(tǒng)管路來(lái)提高回路效率，但由于各類控制元件在不同液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的最大壓力和流量均有所不同，在控制元件的選擇方面應(yīng)當(dāng)考慮系統(tǒng)自身的操作條件，比如減少和縮短彎頭，優(yōu)化系統(tǒng)管路等來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)工作效率的大幅提升。
四、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)教學(xué)設(shè)備的推薦與介紹
本裝置（內(nèi)泵站）是根據(jù)《液壓傳動(dòng)》《液壓原理》《機(jī)械基礎(chǔ)》等教材內(nèi)容要求和國(guó)內(nèi)液壓元件特點(diǎn)，由控制回路，壓力控制回路，速度控制回路，順序控制回路等基本功能回路組成。本演示系統(tǒng)通過(guò)對(duì)以上四大基本功能的十八種基本控制回路的實(shí)驗(yàn)演示，使學(xué)生能熟識(shí)常用液壓元件的結(jié)構(gòu)，性能及用途，掌握十幾種基本回路的工作過(guò)程及原理，提高學(xué)生故障處理及解決問(wèn)題的能力，在實(shí)驗(yàn)演示中得到啟發(fā)，引發(fā)興趣，利用它可以對(duì)本產(chǎn)品所提供的各種元件容限內(nèi)的其它油路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)（如圖設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)）。
一）主要技術(shù)參數(shù)：
1.電源：AC220V 50Hz
2.直流電源：輸入AC220V ； 輸出DC24V/2A
3.可編程控制器（PLC）：三菱FX1S－20MR主機(jī) 12輸入 8輸出（繼電器輸出方式）
4.液壓實(shí)訓(xùn)油泵電機(jī)功率：250W 配有專用的穩(wěn)壓直流電機(jī)調(diào)速器調(diào)速范圍：0－1700r/min
5.實(shí)訓(xùn)工作時(shí)離液壓實(shí)訓(xùn)臺(tái)1.5m遠(yuǎn)處：噪聲≤58dB。
6.實(shí)訓(xùn)油路液流壓力要求需0.5－1Mpa（油泵最高壓力：Pmax=2.5Mpa）
7.電磁換向閥：AC24V 吸力3Mpa
8.實(shí)訓(xùn)裝置外型尺寸：1500mm×650mm×1750mm
二）主要特點(diǎn)：
1.本裝置主要由實(shí)訓(xùn)桌、實(shí)訓(xùn)臺(tái)、液壓元件和電器控制器件、可編程控制器（PLC）等組件組成。
2.實(shí)訓(xùn)桌、實(shí)訓(xùn)臺(tái)為鐵質(zhì)雙層亞光密紋噴塑結(jié)構(gòu)，實(shí)訓(xùn)桌柜內(nèi)存放液壓元件等。
3.配備全常用液壓元件：每個(gè)液壓元件均配有安裝底板，可方便、隨意地將液壓元件安放在鋁合金型材面板上（面板帶“T”溝槽形式的鋁合金型材結(jié)構(gòu)）。油路搭接采用快換接頭，拆接方便，不漏油。
4.實(shí)訓(xùn)元件均為透明有機(jī)材料制成，便于了解掌握幾十種常用液壓元件的結(jié)構(gòu)，性能及用途。掌握幾十種基本回路的工作原理，實(shí)訓(xùn)組裝回路快捷、方便。
5.通過(guò)機(jī)械控，傳統(tǒng)繼電器控制，先進(jìn)的PLC自動(dòng)控制與PLC編程及監(jiān)控技術(shù)于一體，靈活實(shí)現(xiàn)其功能。
6.實(shí)訓(xùn)控制單元也可以采用獨(dú)立的繼電器控制單元進(jìn)行電氣控制，通過(guò)比較，突出PLC可編程序控制的優(yōu)越性和先進(jìn)性，加深對(duì)PLC編程器的了解與掌握。
三）透明液壓PLC控制基本實(shí)訓(xùn)回路：
1.用手動(dòng)換向閥的換向回路。
2.用中位機(jī)能換向閥的用鎖回路。
3.用液控平向閥的閉鎖回路。
4.壓力調(diào)定回路。
5.二級(jí)壓力控制回路。
6.用減壓閥的減壓回路。
7.用增壓缸的增壓回路。
8.用H型換向閥的卸載回路。
9.進(jìn)油節(jié)流調(diào)速回路。
10.回油節(jié)流調(diào)速回路。
11.調(diào)速齒輪泵的換向調(diào)速回路。
12.調(diào)速齒輪泵和調(diào)速閥組成的復(fù)合調(diào)速回路。
13.流量閥短接的速度換接回路。
14.用調(diào)速閥串連聯(lián)的二次進(jìn)給同路。
15.用調(diào)速閥并聯(lián)的二次進(jìn)給同路。
16.用順序閥的順序動(dòng)作回路。
17.用壓力繼電回的順序動(dòng)作回路。
18.用行程開(kāi)關(guān)控制的順序動(dòng)作回路。
19.用行程換向閥的順序動(dòng)作回路。
20.串聯(lián)液壓缸的同步回路。
21.用先導(dǎo)型溢流閥控制的換向回路。
22.PLC編程軟件學(xué)習(xí)和使用
23.PLC與計(jì)算機(jī)的通訊，在線調(diào)試、監(jiān)控
24.PLC控制的液壓基本回路實(shí)訓(xùn)（優(yōu)化控制）
五、結(jié)束語(yǔ)
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是完成《液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)》課程實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，通過(guò)液壓傳動(dòng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備的實(shí)驗(yàn)幫助學(xué)員加深理解和鞏固課程中所學(xué)的基本概念和理論，掌握基本常用液壓、氣動(dòng)元件的特性，熟悉傳動(dòng)基本回路和基本傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和工作原理，液壓傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)培養(yǎng)學(xué)員觀察能力和分析能力，以及掌握所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)教學(xué)，可視化展示誤差分析評(píng)定結(jié)果，使實(shí)驗(yàn)更具科學(xué)、嚴(yán)謹(jǐn)、合理性。
品牌理念 
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