1.3　液压系统的分类、工作原理及组成

按工作特征和控制方式的不同，液压系统可划分为液压传动系统和液压控制系统两大类。

1.3.1　液压传动系统

（1）液压传动系统的工作原理

以液压千斤顶为例来说明液压传动的工作原理。

如图1-3所示，手柄1带动活塞上提，泵缸2容积扩大形成真空，排油单向阀3关闭，油箱5中的液体在大气压力作用下，经管6、吸油单向阀4进入泵缸2内；手柄1带动活塞下压，吸油单向阀4关闭，泵缸2中的液体推开排油单向阀3，经管9、10进入液压缸11，迫使活塞克服重物12的重力G上升而做功；当需液压缸11的活塞停止时，使手柄1停止运动，液压缸11中的液压力使排油单向阀3关闭，液压缸11的活塞就自锁不动；工作时截止阀8关闭，当需要液压缸11的活塞放下时，打开此阀，液体在重力G作用下经此阀排往油箱5。

上述内容为液压千斤顶的工作原理。液压千斤顶作为简单又较完整的液压传动装置由以下几部分组成：

①液压泵　是把机械能转换成液体压力能的元件。泵缸2、吸油单向阀4和排油单向阀3组成一个阀式配流的液压泵。

②执行元件　是把液体压力能转换成机械能的元件。如液压缸11（当输出不是直线运动而是旋转运动时，则为液压马达）即为执行元件。

③控制元件　是通过对液体的压力、流量、方向的控制，来实现对执行元件的运动速度、方向、作用力等的控制的元件，用以实现过载保护、程序控制等。如截止阀8即属控制元件。

④辅助元件　除上述三个组成部分以外的其他元件，如管道、管接头、油箱、滤油器等。

（2）液压传动系统的组成

分析液压千斤顶的原理图，可以看出液压传动系统是由以下五部分组成的：

①动力元件　把机械能转换成液压能的装置，由泵和泵的其他附件组成。最常见的是液压泵，它给液压系统提供压力油。

②执行元件　把液压能转换成机械能带动工作机构做功的装置。它可以是作直线运动的液压缸，也可以是作回转运动的液压马达。

③控制元件　对液压系统中油液压力、流量、运动方向进行控制的装置，主要是指各种阀。

④辅助元件　由各种液压附件组成，如油箱、油管、滤油器、压力表等。

⑤工作介质　液压系统中用量最大的工作介质是液压油，通常指矿物油。

1.3.2　液压控制系统

（1）液压控制系统的工作原理

图1-4为一简单的液压伺服系统原理图，系统的能源来自液压泵1，其以恒定的压力（由溢流阀2设定）向系统供油。液压驱动装置由四通控制滑阀3和液压缸4（杆固定）组成。滑阀3是一个转换放大元件，它将输入的机械信号转换成液压信号（流量、压力）输出，并加以功率放大。液压缸为执行器，输入是压力油的流量，输出是运动速度或位移。此系统中阀体与液压缸体连成一体，从而构成反馈控制。其反馈控制过程是：当滑阀处于中间位置（零位，即没有信号输入，x_i=0）时，阀的四个窗口均关闭，阀没有流量输出，液压缸体不动，系统的输出量x_p=0，系统处于静止平衡状态；给滑阀一个输入位移，如阀芯向右移动一个距离x_i，则节流窗口a、b便有一个相应的开口量x_v=x_i，压力油经窗口a进入液压缸无杆腔，推动缸体右移x_p，左腔油液经窗口b回油；因阀体与缸体为一体，故阀体也右移x_p，使阀的开口量减小，即x_v=x_i-x_p，直到x_p=x_i（即x_v=0）时，阀的输出流量等于0，缸体停止运动，处在一个新的平衡位置上，从而完成了液压缸输出位移对滑阀输入位移的跟随运动。如果滑阀反向运动，则液压缸也反向跟随运动。

（2）液压控制系统的组成

实际的液压控制系统不论如何复杂，都是由一些基本元件构成的，并可用图1-5中的方块图表示。这些基本元件包括检测反馈元件、比较元件及转换放大装置（含能源）、执行器和控制对象等部分。

①输入元件　输入元件也称指令元件，它给出输入信号（也称指令信号），加于系统的输入端。机械模板、电位器、信号发生器或程序控制器都是常见的输入元件。输入信号可以手动设定或由程序设定。

②检测反馈元件　检测反馈元件用于检测系统的输出量并转换成反馈信号，加于系统的输入端与输入信号进行比较，从而构成反馈控制。各类传感器为常见的检测反馈元件。

③比较元件　比较元件将反馈信号与输入信号进行比较，产生偏差信号加于放大装置。比较元件经常不单独存在，而是与输入元件、反馈检测元件或放大装置一起，共同完成比较、反馈或放大功能。

④转换放大装置　它的功用是将偏差信号的能量形式进行变换并加以放大，输入到执行机构。各类液压控制放大器、伺服阀、比例阀、数字阀等都是常用的转换放大装置。

⑤执行器　其功用是驱动控制对象动作，实现调节任务。它可以是液压缸或液压马达及摆动液压马达。

⑥控制对象　即被控制的主机设备或其中一个机构、装置。

⑦液压能源　即液压泵站或液压源，它为系统提供驱动负载所需的具有压力的液流。