图文介绍如何读懂液压系统原理图（上）（转自 液压传动与控制）

遵循行内比较认可的定义，一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力单元、执行单元、控制单元、辅助单元（附件）和液压油。之所以叫单元而不是元件，因为元件通常指代的是某一单个功能产品，而单元是很多个元件组成的一个功能集成体。

 

1. 动力单元

动力单元的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指电机带动油泵，向整个液压系统提供动力。

 

2. 辅助单元

辅助单元包括油箱、滤油器、冷却器、加热器、蓄能器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位计、油温计等。

 

3. 液压油

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。

 

4. 控制单元

控制单元(即各种液压阀)在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。根据控制命令方式的不同，可分为开关阀和比例/伺服阀。

 

5. 执行单元

执行单元(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。

 

从工程设计和现场布置的方便性，我们把上述五部分分成A和B来讨论。

A: 包括动力单元、辅助单元、液压油。根据实际情况和功能区分，我们更具体的定义为主油泵单元、油箱单元、循环泵组单元、以及蓄能器单元。

图示为某一大型液压系统泵站室内布置图，包括：油箱单元、主泵组、蓄能器组以及循环泵组单元。

上图实物对应的液压原理参考如下（不包含蓄能器部分）。

A.1 主油泵单元

上图所示为9台主泵，其中8台工作，1台备用。工业连续生产的液压系统，通常情况下会考虑备用泵。

我们现在对如下的单一泵组单元进行分析。

 

入口蝶阀带限位或接近开关，当该信号正常确保入口蝶阀是打开的状态，泵具有启动条件。

 

电机泵组为一体，把机械能转化为液压能，可以几台泵组公用一个底座。此处的泵可选用齿轮泵、叶片泵以及柱塞泵。对于每一种类型的泵，在主泵回路以及循环回路的设计上，都会有差异。原理图示采用的恒压变量柱塞泵。

泵出口设置电磁溢流阀。为避免电机带载启停，一般泵电机启动3~5s后，电磁溢流阀得电，系统加载；如需停泵，电磁溢流阀先失电，系统卸载，3~5s后，电机再停。

 

泵口单向阀一般装在溢流阀之后，即使装反了也可以保护泵。

 

对系统清洁度要求比较高的场合，在泵口通常考虑增加高压过滤器。可选是否带旁通阀和压力报警显示功能。

 

主泵出口设定的电子压力继电器用以监测系统压力，当系统压力极低，超过比如10s以上的时间，就需要检查故障如是否有大量漏油的情况，其将停止泵的运转保护泵。

 A.2 油箱单元

油箱的材料可选的通常为碳钢或者不锈钢。碳钢材料的需要做防锈处理。

 

液压油可选的类型比较多，最为常用的就是普通抗磨液压油。工业上为了适应不同的工况需求，如要求抗燃的，则可以考虑水乙二醇或者脂肪酸酯；如需要工作在极低温工况的，可选用变速箱油或者航空油。

 

油箱上的辅件比较多，比如空气滤清器，液位控制器，电子温度计、水分监测仪等。

 

液位控制器可以提供开关量或者模拟量。通常设置为当液位处于极低低位<50%为了保护泵，液压系统泵停止运行；当液位低于<60%时，液位低报警，提醒液压操作工及时检查液位情况，找出原因并采取相关措施；当液位>60%且<90%时，液位正常；当液位高于>90%时，液位高报警，液压操作工需要查找原因比如是否进水等。

 

电子温度计实时监控油液温度。当温度<25°的时候，温度过低报警，主泵不能允许；当温度<35°的时候，加热器开，当温度达到40°的时候，加热器关；当温度>48°的时候，冷却器开，当温度降低到42°的时候，冷却器关；如果温度>60°，温度高报警并停泵。

 

水分检测仪通常是一个可选项，用以监控液压系统含水量是否过高。

 

A.3 循环泵组单元

为了提高整个系统循环过滤的效率，大型液压系统都需要设置一个单独的循环冷却过滤过滤回路。图示黄色箭头为循环液压油流动方向，绿色为冷却水流动方向。

 

只有当循环泵工作之后，主泵才能开启，以确保主泵壳体得到足够的冲洗。

 

循环泵用得最多的就是螺杆泵，其流量脉动小，噪音低等优点常常成为标配。除了螺杆泵之外，也可以用齿轮泵或者叶片泵，但是要注意的是，通常，螺杆泵一般自带溢流阀，而齿轮泵和叶片泵的话，必须在回路上另设计溢流安全阀。

 

加热器的安装目前有两种方式。一种直接装在油箱箱体上，这种加热器工作的时候只能加热局部的液压油，如果是很大的油箱，很难保证均匀加热，因此很多公司倾向于循环回路加热，即把加热器装在循环回路上，如上图所示意，其可以大大的提高加热效率，避免过热现象。通常情况下，是把几个加热管集成在一个油桶里。加热器通和断的逻辑参见油箱单元的描述。

循环过滤器和回油过滤器是回路中必不可少的。对于连续24小时运转的系统，一般都采用双筒过滤器，确保不停机情况下在线更换滤芯。

除此之外，冷却器也是必不可少的。冷却回路需要外接冷媒介质一般为水。冷却水的通和断的逻辑参见油箱单元的描述。根据系统大小和对冷却效率的要求，可选管式冷却器或者板式冷却器。小型系统选用管式较多，大型系统一般都选用板式。

对于一些简单的液压控制系统或者对成本比较敏感的系统，也可以把冷却和过滤器放在主泵的溢流管上。

 

A.4 蓄能器单元

蓄能器组在不同的系统里面作用大不相同，主要有：

• 节省驱动功率

• 能量储备

• 衰减压力冲击

• 减小泵的压力脉动

• 保持压力恒定

通常大家比较关心的是蓄能器的充气压力Po，这取决于不同的蓄能器功能。

蓄能：Po < 0.9 * P1 (P1为蓄能器的最低工作压力，这个取决于每个不同的应用工况。其中0.9*P1是充气压力极限。下同)

吸收冲击：Po < （0.6~0.9）*Pm （Pm指平均工作压力。下同）

吸收脉动：Po = 0.6 * Pm

充气压力还需考虑不能超过压缩比（每种蓄能器的压缩比不一样）。压缩比就是P2/Po，即最高压力与充气压力的比值。

根据蓄能器结构的不同，又可以分为皮囊式蓄能器、活塞式蓄能器、隔膜式蓄能器，如图示分别从左至右。

下图示蓄能器组（活塞式蓄能器+氮气瓶）用以事故紧急功能：当泵停止运行时，蓄能器存储的压力油可以确保一连贯的设备完成一次动作，确保整套设备的安全，如在连铸机中的应用。

未完待续：

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