1/1液壓系統基本原理液壓系統基本原理

圖YT4543型動力滑臺液壓系統圖1—背壓閥；2—順序閥；3、6、13、15—單向閥；4、16—節流閥；5—壓力繼電器；7—液壓缸；

8—行程閥；9—電磁閥；10—調速閥；11—先導閥；12—換向閥；14—液壓泵

第一節液壓傳動的發展史

液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動，是根據17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發展起來的一門新興技術，1795年英國約瑟夫?布拉曼(JosephBraman,1749-1814)，在倫敦用水作為工作介以水壓機的形式將其應用于工業上,誕生了世界上第一臺水壓機。1905年將工作介質水改為油,又進一步得到改善。

第一次世界大戰(1914-1918)后液壓傳動廣泛應用,特別是1920年以后,發展更為迅速。液壓元件大約在19世紀末20世紀初的20年間,才開始進入正規的工業生產階段。1925年維克斯發明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。20世紀初康斯坦丁?尼斯克(G?Constantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯軸節、液力變矩器等)方面的貢獻，使這兩方面領域得到了發展。

第二次世界大戰(1941-1945)期間,在美國機床中有30%應用了液壓傳動。應該指出,日本液壓傳動的發展較歐美等國家晚了近20多年。在1955年前后,日本迅速發展液壓傳動,1956年成立了“液壓工業會”。近20~30年間，日本液壓傳動發展之快，居世界領先地位。液壓傳動有許多突出的優點，因此它的應用非常廣泛，如一般工。業用的塑料加工機械、壓力機械、機床等；行走機械中的工程機械、建筑機械、農業機械、汽車等；鋼鐵工業用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等；土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等；發電廠渦輪機調速裝置、核發電廠等等；船舶用的甲板起重機械（絞車）、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等；特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降旋轉舞臺等；軍事工業用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。

第二節液壓系統地組成

一個完整的液壓系統由五個部分組成，即動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。

一、動力元件的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能，

指液壓系統中的油泵，它向整個液壓系統提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。

二、執行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉

換為機械能，驅動負載作直線往復運動或回轉運動。

三、控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統中控制和調節液體的壓

力、流量和方向。根據控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控

制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節流閥、調速閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同，液壓閥可分為開

關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。

四、輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力

表、油位油溫計等。

五、液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質，有各種礦物油、

乳化液和合成型液壓油等幾大類。

第三節液壓的原理

一、它是由兩個大小不同的液缸組成的，在液缸里充滿水或油。

充水的叫“水壓機”；充油的稱“油壓機”。兩個液缸里各有一個可以滑動的活塞，如果在小活塞上加一定值的壓力，根據帕斯卡

定律，小活塞將這一壓力通過液體的壓強傳遞給大活塞，將大活塞頂上去。設小活塞的橫截面積是S1，加在小活塞上的向下的壓力是F1。于是，小活塞對液體的壓強為P=F1/SI,能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞”。大活塞所受到的壓強必然也等于P。若大活塞的橫截面積是S2，壓強P在大活塞上所產生的向上的壓力F2=PxS2截面積是小活塞橫截面積的倍數。從上式知，在小活塞上加一較小的力，則在大活塞上會得到很大的力，為此用液壓機來壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材

等。

二、液壓的優缺點

與機械傳動、電氣傳動相比，液壓傳動具有以下優點：

1、液壓傳動的各種元件，可以根據需要方便、靈活地來布置。

2、重量輕、體積小、運動慣性小、反應速度快。

3、操縱控制方便，可實現大范圍的無級調速（調速范圍達2000：1）。

4、可自動實現過載保護。

5、一般采用礦物油作為工作介質，相對運動面可自行潤滑，使用壽命長；

6、很容易實現直線運動。

7、很容易實現機器的自動化，當采用電液聯合控制后，不僅可實現更高程度的自動控制過程，而且可以實現遙控。

液壓傳動也存在著一些缺點：

1、由于流體流動的阻力和泄露較大，所以效率較低。如果處理

不當，泄露不僅污染場地，而且還可能引起火災和爆炸事故。

2、由于工作性能易受到溫度變化的影響，因此不宜在很高或

低的溫度條件下工作。

3、液壓元件的制造精度要求較高，因而價格較貴。

4、由于液體介質的泄漏及可壓縮性影響，不能得到嚴格的傳動

比。

5、液壓傳動出故障時不易找出原因；使用和維修要求有較高的

技術水平。

第四節液壓系統的三大頑疾

一、發熱由于傳力介質（液壓油）在流動過程中存在各部位流速

的不同，導致液體內部存在一定的內摩擦，同時液體和管路

內壁之間也存在摩擦，這些都是導致液壓油溫度升高的原

因。溫度升高將導致內外泄漏增大，降低其機械效率。同時

由于較高的溫度，液壓油會發生膨脹，導致壓縮性增大，使

控制動作無法很好的傳遞。解決辦法：發熱是液壓系統的固

有特征，無法根除只能盡量減輕。使用質量好的液壓油、液

壓管路的布置中應盡量避免彎頭的出現、使用高質量的管路

以及管接頭、液壓閥等。

二、振動液壓系統的振動也是其痼疾之一。由于液壓油在管路中的

高速流動而產生的沖擊以及控制閥打開關閉過程中產生的

沖擊都是系統發生振動的原因。強的振動會導致系統控制動

作發生錯誤，也會使系統中一些較為精密的儀器發生錯誤，

導致系統故障。解決辦法：液壓管路應盡量固定，避免出現

急彎。避免頻繁改變液流方向，無法避免時應做好減振措施。

整個液壓系統應有良好的減振措施，同時還要避免外來振源

對系統的影響。

三、泄漏液壓系統的泄漏分為內泄漏和外泄漏。內泄漏指泄漏過程

發生在系統內部，例如液壓缸活塞兩邊的泄漏、控制閥閥芯

與閥體之間的泄漏等。內泄漏雖然不會產生液壓油的損失，

但是由于發生泄漏，既定的控制動作可能會受到影響，直至

引起系統故障。外泄漏是指發生在系統和外部環境之間的泄

漏。液壓油直接泄漏到環境中，除了會影響系統的工作環境

外，還會導致系統壓力不夠引發故障。泄漏到環境中的液壓

油還有發生火災的危險。解決辦法：采用質量較好的密封件，

提高設備的加工精度。

另：對于液壓系統這三大頑疾，有人進行了總結：“發燒、拉稀帶得瑟”。

YT4543型組合機床動力滑臺液壓傳動系統

（應用舉例）

組合機床是由通用部件和部分專用部件組成的高效、專用、自動化程度較高的機床。它能完成鉆、擴、鉸、鏜、銑、攻絲等工序和

工作臺轉位、定位、夾緊、輸送等輔助動作，可用來組成自動線。這里只介紹組合機床動力滑臺液壓系統。動力滑臺上常安裝著各種旋轉著的刀具，其液壓系統的功能是使這些刀具作軸向進給運動，并完成一定的動作循環。

圖和表分別表示YT4543型組合機床動力滑臺液壓系統原理圖和動作循環表。這個系統用限壓式變量葉片泵供油，用電液換向閥換向，用行程閥實現快進和工進速度的切換，用電磁閥實現兩種工進速度的切換，用調速閥使進給速度穩定。在機械和電氣的配合下，能夠實現“快進→一工進→二工進→死擋鐵停留→快退→原位停止”的半自動

循環。其工作情況如下所述。

1.快進

按下起動按鈕，電磁鐵1YA通電吸合，控制油路由泵14經電磁先導閥11左位、單向閥15，進入液動閥12的左端油腔，液動閥12左位接系統，液動閥12的右端油腔回油經節流器16和閥11的左位回油箱，液動閥處于左位。主油路：泵14→單向閥13→液動閥12左位→行程閥8（常態位）→液壓缸左腔（無桿腔）?；赜吐罚阂簤焊子仪弧y12左位→單向閥3→閥8→液壓缸左腔。由于動力滑臺空載，系統壓力低，液控順序閥關閉，液壓缸成差動連接，且變量泵14有最大的輸出流量，滑臺向左快進（活塞桿固定，滑臺隨缸體向左運動）。

表YT4543型動力滑臺液壓系統的動作循環表

2.一工進

快進到一定位置，滑臺上的行程擋塊壓下行程閥8，使原來通過閥8進入液壓缸無桿腔的油路切斷。此時閥9的電磁鐵3YA處于斷電狀態，調速閥4接入系統進油路，系統壓力升高。壓力的升高，一方面使液控順序閥2打開，另一方面使限壓式變量泵的流量減小，直到與經過調速閥4后的流量相同為止。這時進入液壓缸無桿腔的流量由調速閥4的開口大小決定。液壓缸有桿腔的油液則通過液動閥12后經液控順序閥2和背壓閥1回油箱（兩側的壓力差使單向閥3關閉）。液壓缸以第一種工進速度向左運動。

3.二工進

當滑臺以一工進速度行進到一定位置時，擋塊壓下行程開關，使電磁鐵3YA通電，經閥9的通路被切斷。此時油液需經調速閥4與10才能進入液壓缸無桿腔。由于閥10的開口比閥4小，滑臺的速度減小，速度大小由調速閥10的開口決定。

3.死擋鐵停留

當滑臺以二工進速度行進到碰上死擋鐵后，滑臺停止運動。液壓缸無桿腔壓力升高，壓力繼電器5發出信號給時間繼電器（圖中未表示），使滑臺在死擋鐵上停留一定時間后再開始下一動作。滑臺在死

擋鐵上停留，主要是為了滿足加工端面或臺肩孔的需要，使其軸向尺寸精度和表面粗糙度達到一定要求。當滑臺在死擋鐵上停留時，泵的供油壓力升高，流量減少，直到限壓式變量泵流量減小到僅能滿足補償泵和系統的泄漏量為止，系統這時處于需要保壓的流量卸荷狀態。

3.快退

當滑臺在死擋鐵上停留一定時間（由時間繼電器調整）后，時間繼電器發出使滑臺快退的信號。此時電磁鐵1YA斷電，2YA通電，閥11和閥12處于右位。進油路：泵14→閥13→液動閥12右位→液壓缸右腔；回油路：液壓缸左腔→單向閥6→閥12右位→油箱。由于此時為空載，系統壓力很低，泵14輸出的流量最大，滑臺向右快退。

3.原位停止

當滑臺快退到原位時，擋塊壓下原位行程開關，使電磁鐵1YA、2YA和3YA都斷電，閥11和閥12處于中位，滑臺停止運動，泵14通過閥12的中位卸荷（這時系統處于壓力卸荷狀態）。

YT4543型組合機床動力滑臺液壓系統包括以下一些基本回路：由限壓式變量葉片泵和進油路調速閥組成的容積節流調速回路，差動連接快速運動回路，電液換向閥的換向回路，由行程閥、電磁閥和液控順序閥等聯合控制的速度切換回路以及中位為M型機能的電液換向閥的卸荷回路等。液壓系統的性能就由這些基本回路所決定。該系統有以下幾個特點：

①采用了由限壓式變量葉片泵和進油路調速閥組成的容積節流調速回路。它既能滿足系統調速范圍大，低速穩定性好的要求，又

提高了系統的效率。進給時，在回油路上增加了一個背壓閥，這樣一方面可改善速度穩定性，另一方面可使滑臺能承受一定的與運動方向一致的切削力（負值負載）。

②采用限壓式變量泵和差動連接兩個措施實現快進，既能得到較高的快進速度，又不致使系統效率過低。動力滑臺快進和快退均為最大工作進給速度的倍，泵的流量自動變化，系統無溢流損失，效率高。

③采用行程閥和液控順序閥使快進轉換為工進時，動作平穩可靠，轉換的位置精度比較高。至于兩個工進之間的換接則由于兩者速度都較低，采用電磁閥完全能保證換接精度。

第五節動力元件常見故障與排除

（1）故障現象：泵不能排料

故障原因：a、旋轉方向相反；b、吸入或排出閥關閉；c、入口無料或壓力過低；d、粘度過高，泵無法咬料

對策：a、確認旋轉方向；b、確認閥門是否關閉；c、檢查閥門和壓力表；d、檢查液體粘度，以低速運轉時按轉速比例的流量是否出現，若有流量，則流入不足、

（2）故障現象：泵流量不足

故障原因：a、吸入或排出閥關閉；b、入口壓力低；c、出口管線堵塞；d、填料箱泄漏；e、轉速過低

對策：a、確認閥門是否關閉；b、檢查閥門是否打開；c、確認排出量是否正常；d、緊固；大量泄露漏影響生產時，應停止運轉，拆卸檢查；e、檢查泵軸實際轉速；

（3）故障現象：聲音異常

故障原因：a、聯軸節偏心大或潤滑不良b、電動機故障；c、減速機異常；d、軸封處安裝不良；e、軸變形或磨損對策：a、找正或充填潤滑脂；b、檢查電動機；c、檢查軸承和齒輪；d、檢查軸封；e、停車解體檢查

（4）故障現象：電流過大

故障原因：a、出口壓力過高；b、熔體粘度過大；c、軸封裝配不良；d、軸或軸承磨損；e、電動機故障

對策：a、檢查下游設備及管線；b、檢驗粘度；c、檢查軸封，適當調整；d、停車后檢查，用手盤車是否過重；e、檢查電動機

（5）故障現象：泵突然停止

故障原因：a、停電；b、電機過載保護；c、聯軸器損壞；

d、出口壓力過高，聯鎖反應；

e、泵內咬入異常；

f、軸與軸承粘著卡死

對策：a、檢查電源；b、檢查電動機；c、打開安全罩，盤車檢查；d、檢查儀表聯鎖系統；e、停車后，正反轉盤車確認；f、盤車確認

二、葉片泵常見故障排除

1.電動機轉向不對；

糾正轉向

2.油箱液面過低；

補油至油標線

3.吸油管路或過濾器堵塞；

疏通吸油管路，清洗過濾器

4.電動機轉速過低；

使轉速達到液壓泵的最低轉速以上

5.油粘度過大；

檢查油質，更換粘度適合的液壓油或提高油溫

6.配油盤端面磨損；

修磨端面或更換配油盤

7.葉片于定子內表面接觸不良；

修磨接觸面或更換葉片

8.葉片在葉片槽內卡死或移動不靈活；

逐個檢查，對移動不靈活的葉片重新研配

9.連接螺釘松動；

適當擰緊

10.溢流閥失靈；

調整、拆卸、清洗溢流閥

三、柱塞泵故障診斷及排除方法

液壓泵是液壓系統的動力元件，也是液壓系統的心臟部位，一旦

泵發生故障系統就不能正常工作。而液壓系統大量使用柱塞泵，因此掌握柱塞泵的故障對以后液壓維護是很必要的。柱塞泵故障的表現形式有以下幾種：

???一、柱塞泵工作噪聲過大的原因及排除方法

???（1）油泵內存有空氣。這個故障一般是在安裝了一臺新泵的時候出現，在開起一臺新泵時，應先向泵內加入油液，對泵的軸承、柱塞與缸體起到潤滑作用。

???處理方法：在泵運轉時打開油泵加油口，使泵內的空氣從加油口排放出去。

???（2）油箱的油面過低，吸油管堵塞使得泵吸油阻力變大造成泵吸空或進油管段有漏氣，泵吸入了空氣。

???處理方法：按規定加足油液；清洗濾清器，疏通進氣管道；檢查并緊固進油管段的連接螺絲。

???（3）油泵與電機安裝不當，也就是說泵軸與電機軸同心度不一致，使油泵軸承受徑向力產生噪聲。

???處理方法：檢查調整油泵與電機安裝的同心度。

???（4）液壓油的粘度過大，使得泵的自吸能力降低，容積效率下降。

???處理方法：選用適當粘度的液壓油，如果油溫過低應開啟加熱器。???二、軸向柱塞泵工作時壓力表指針不穩定的原因及排除

???（1）配油盤與缸體或柱塞與缸體之間磨損嚴重，使其內泄漏和外泄漏過大。

處理方法：檢查、修復配油盤與缸體的配合面；單缸研配，更換柱塞；緊固各連接處螺釘，排除漏損。

???（2）如果是軸向柱塞變量泵，可能是由于變量機構的變量角過小，造成流量過小，內泄漏相對增大。因此，不能連續供油而使壓力不穩。

???處理方法：適當加大變量機構的變量角，并排除內部泄漏。???（3）進油管堵塞，吸油阻力變大及漏氣等都有可能造成壓力表指針不穩定。

???處理方法：進油管堵塞，液流阻力大，可疏通油路管道洗進口濾清器，檢查并緊固進油管段的連接螺釘，排除漏氣。

???三、軸向柱塞泵流量不足的原因及排除方法

???表現為執行元件動作緩慢，壓力上不去。

???（1）油箱油面過低，油管、濾油器堵塞或阻力過大及漏氣等。

???處理方法：檢查油箱油面高度。不足時應添加。油管、濾清器堵塞應疏通和清洗。檢查并緊固各連接處的螺釘，排除漏氣。

???（2）油泵內運轉前未充滿油液，留有空氣。

???處理方法：從油泵回油口灌滿油液，排除油泵內的空氣。???（3）油泵中心彈簧折斷，使柱塞不能回程，缸體和配油盤密封不良。

???處理方法：油泵中心彈簧彈力不足或折斷。

???（4）油泵連接不當，使泵軸承受軸向力，導致缸體和配油盤產生間隙，高低油腔串通。

???處理方法：改變連接方法，消除軸向力。

???（5）如果是變量軸向柱塞泵，可能是變量角太小。

???處理方法：如果變量軸向柱塞泵變量角過小時，應適當調大。???（6）液壓油不清潔，缸體與配油盤或缸體與柱塞磨損，使漏油過多。

???處理方法：檢查缸體與配油盤和柱塞的磨損情況，視情況進行修配，更換柱塞。

???（7）油溫過低，油液粘度下降，造成泵的內泄漏增大，泵并伴有發熱的癥狀。

???處理方法：根據油泵的溫升情況，選用合適粘度的液壓油。找出油溫過高或過低的原因，并及時排除。

???四、軸向柱塞泵油液漏損嚴重的原因及排除方法

???（1）油泵各結合處密封不良，如密封圈損壞。

???處理方法：檢查油泵各結合處的密封，更換密封圈。

???（2）配油盤與缸體或柱塞與合同工體之間磨損過大，引起回油管外泄漏增加，也會楊起油泵沒低壓油腔之間的內泄漏。

???處理方法：修磨配油盤和缸體的接觸面；研配缸體與柱塞副。???根據經驗，泵的故障一般是因為系統油液不清潔引起泵的損壞，泵內進入空氣也是造成泵使用壽命降低的原因之一。要對油液做好維護。

第六節執行元件常見故障與排除

一、液壓油缸常見故障及排除方法

今天給大家詳細介紹一下液壓油缸在日常中常見故障及其排除

的方法，希望能夠對大家有所幫助。

1)由于經常用工作行程的某一段，造成液壓油缸內徑直線性不良(局部有腰鼓形)，致使液壓油缸的高、低壓油互通。應鏜磨修復液壓油缸內徑，單配活塞。

2)缸內有空氣侵入，應增設排氣裝置或使液壓油缸以最大行程快速運動，強迫排除空氣。

3)液壓油缸內油液溫升太高、粘度下降，使泄漏增加;或是由于雜質過多，卡死活塞和活塞桿。應采取散熱降溫等措施，更換油液。

4)液壓油缸的端蓋處密封圈壓得太緊或太松，應調整密封圈使之有適當的松緊度，保證活塞桿能用手來回平穩地拉動而無泄漏。

5)活塞與活塞桿同軸度不好，應校正、調整。

6)活塞配合間隙過大或密封裝置損壞，造成內泄漏。應減小配合間隙，更換密封件。

7)活塞配合間隙過小，密封過緊，增大運動阻力。應增大配合間隙，調整密封件的松緊度。

8)活塞桿彎曲，引起劇烈磨擦。應校直活塞桿。

9)液壓油缸安裝后與導軌不平行，應進行調整或重新安裝。

10)活塞桿彎曲，應校直活塞桿。

11)活塞桿剛性差，加大活塞桿直徑。

12)液壓油缸運動零件之間間隙過大，應減小配合間隙。

13)液壓油缸的安裝位置偏移，應檢查液壓油缸與導軌的平行度，并校正。

14)液壓油缸內徑直線性差(鼓形、錐形等)，應修復，重配活塞。

15)缸內腐蝕、拉毛，應去銹蝕和毛刺，嚴重時應鏜磨。

16)缸筒拉傷，造成內泄漏。應更換缸筒。

17)雙出桿活塞缸的活塞桿兩端螺帽摒得太緊，使其同心不良，應略松螺帽，使活塞處于自然狀態。

二、液壓馬達使用中常出現的故障以及處理辦法?

三、?????1.馬達漏油???

原因：(1)軸端漏油：由于馬達在日常時間的使用中油封與輸出軸處于不停的摩擦狀態下，必然導致油封與軸接觸面的磨

損，超過一定限度將使油封失去密封效果，導致漏油。處理辦

法：需更換油封，如果輸出軸磨損嚴重的話需同時更換輸出軸。?

?????(2)封蓋處漏油：封蓋下面的“O”型圈壓壞或者老化而失去密封效果，該情況發生的機率很低，如果發生只需更換該

“O”型圈即可。?

?????(3)馬達夾縫漏油：位于馬達殼體與前側板，或前側板與定子體，或定子體與后側板之間的“O”型圈發生老化或者壓

壞的情況，如果發生該情況只需更換該“O”型圈即可。?

?????2.馬達運行無力?

????????原因：(1)定子體配對太松：由于馬達在運行中，馬達內各零部件都處于相互摩擦的狀態下，如果系統中的液壓

油油質過差，則會加速馬達內部零件的磨損。當定子體內針柱

磨損超過一定限度后，將會使定子體配對內部間隙變大，無法

達到正常的封油效果，就會造成馬達內泄過大。表現出的癥狀

就是馬達在無負載情況下運行正常，但是聲音會比正常的稍大，在負載下則會無力或者運行緩慢。。。解決辦法就是更換針柱。?

?????(2)輸出軸跟殼體之間磨損：造成該故障的主要原因是液壓油不純，含雜質，導致殼體內部磨出凹槽，導致馬達內泄增大，從而導致馬達無力。解決的辦法是