液壓控制系統(將機械能轉化為壓力的機械系統)

液壓控制系統是以電機提供動力基礎，使用液壓泵將機械能轉化為壓力，推動液壓油。通過控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動液壓缸做出不同行程、不同方向的動作，完成各種設備不同的動作需要。

基本介紹

• 中文名：液壓控制系統
• 外文名：Hydraulic control systems
• 優點：運行過程中實現範圍的無級調速等
• 領域：自動化系統
• 學科：機械傳動裝置

分類

開環液壓控制和閉環液壓控制是液壓控制的兩類基本控制方式

其中，液壓閉環控制系統常常有多種分類方法。
1）按照控制系統完成的任務分類
按照控制系統完成的任務類型，液壓控制系統可以分為液壓伺服控制系統（簡稱，液壓伺服系統）和液壓調節控制系統。

2）按照控制系統各組成元件的線性情況分類
按照控制系統是否包含非線性組成元件，液壓控制系統可以分為線性系統和非線性系統。

3）按照控制系統各組成元件中控制信號的連續情況分類
按照控制系統中控制信號是否均為連續信號，液壓控制系統可以分為連續系統和離散系統。

4）按照被控物理量分類
按照被控物理量不同，液壓反饋控制系統可以分為位置控制系統、速度控制系統、力控制系統和其他物理量控制系統。

5）按照液壓控制元件或控制方式分類
按照液壓控制元件類型或控制方式不同，液壓反饋控制系統可以分為閥控系統（節流控制方式）和泵控系統（容積控制方式）。進一步按照液壓執行元件分類，閥控系統可分為閥控液壓缸系統和閥控液壓馬達系統；泵控系統可分為泵控液壓缸系統和泵控液壓馬達系統。
6）按照信號傳遞介質分類
按照控制信號傳遞介質不同，液壓控制系統可分為機械液壓控制系統（簡稱，機液伺服系統或機液伺服機構）、電氣液壓控制系統等。

工作原理

液壓伺服控制系統是以液壓動力元件作驅動裝置所組成的反饋控制系統。在這種系統中，輸出量(位移、速度、力等)能夠自動地、快速而準確地復現輸入量的變化規律。與此同時，還對輸入信號進行功率放大，因此也是一個功率放大裝置。

液壓泵是系統的能源，它以恆定的壓力向系統供油，供油壓力由溢流閥調定。液壓動力元件由四邊滑閥和液壓缸組成。滑閥是轉換放大元件，它將輸入的機械信號(閥芯位移)轉換成液壓信號(流量、壓力)輸出，並加以功率放大。液壓缸是執行元件，輸入是壓力油的流量，輸出是運動速度(或位移)。滑閥閥體與液壓缸缸體剛性連結在一起，構成反饋迴路。因此，這是個閉環控制系統。

優點

1、可以在運行過程中實現大範圍的無級調速。

2、在同等輸出功率下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、運動慣量小、動態性能好。

3、採用液壓傳動可實現無間隙傳動，運動平穩。

4、便於實現自動工作循環和自動過載保護。

5、由於一般採用油作為傳動介質，因此液壓元件有自我潤滑作用，有較長的使用壽命。

6、液壓元件都是標準化、系列化的產品，便於設計、製造和推廣套用。

缺點

1、損失大、效率低、發熱大。

2、不能得到定比傳動。

3、當採用油作為傳動介質時還需要注意防火問題。

4、液壓元件加工精度要求高，造價高。

5、液壓系統的故障比較難查找，對操作人員的技術水平要求高。

套用

第一次世界大戰後，液壓控制技術開始套用于海軍艦艇，到二次大戰後已廣泛的套用到陸海空各個領域， 由於航空航天技術的發展，特別要求有高精度高回響的液壓伺服系統。不久，在軍工產品上首先發展起來的液壓控制系統就被推廣套用到各個工業生產部門。 目前，大多數飛機的控制與操縱系統都採用液壓系統。在飛彈方面，除小型的空—空、地—空飛彈及近距離的反坦克飛彈等由於其本身重量輕、制導功率小，有不少採用氣壓控制外，中程、遠程的飛彈幾乎全部用液壓控制。在地面武器方面，早在二次大戰前高射武器上就有採用液壓伺服系統的，現在坦克火炮的穩定裝置，重型車量的轉向裝置，雷達天線的搜尋跟蹤系統等也都採用了液壓控制。在民用工業方面，機械製造業的自動化工具機、加工中心，機械手、機器人，冶金工業的軋機，工程機械，化工機械以及其它各個工業部門都已大量套用液壓控制。由於各行各業的自動化程度愈來愈高，機器設備的運轉速度及功率也愈來愈大，所以液壓控制技術也套用得愈來愈廣泛。

液壓實例

以WLYl00型液壓挖掘機的液壓系統為例，對其可能產生噪聲的原因、排除方法介紹如下。

1．柱塞泵或馬達的噪聲

(1)吸空現象是造成液壓泵噪聲過高的主要原因之一。當油液中混入空氣後，易在其高壓區形成氣穴現象，並以壓力波的形式傳播，造成油液振盪，導致系統產生氣蝕噪聲。其主要原因有：

①液壓泵的濾油器、進油管堵塞或油液粘度過高，均可造成泵進油口處真空度過高，使空氣滲入。

②液壓泵、先導泵軸端油封損壞，或進油管密封不良，造成空氣進入。

②油箱油位過低，使液壓泵進油管直接吸空。

當液壓泵工作中出現較高噪聲時，應首先對上述部位進行檢查，發現問題及時處理。

(2)液壓泵內部元件過度磨損，如柱塞泵的缸體與配流盤、柱塞與柱塞孔等配合件的磨損、拉傷，使液壓泵內泄漏嚴重，當液壓泵輸出高壓、小流量油液時將產生流量脈動，引發較高噪聲。此時可適當加大先導系統變數機構的偏角，以改善內泄漏對泵輸出流量的影響。液壓泵的伺服閥閥芯、控制流量的活塞也會因局部磨損、拉傷，使活塞在移動過程中脈動，造成液壓泵輸出流量和壓力的波動，從而在泵出口處產生較大振動和噪聲。此時可對磨損、拉傷嚴重的元件進行刷鍍研配或更換處理。

(3)液壓泵配流盤也是易引發噪聲的重要元件之一。配流盤在使用中因表面磨損或油泥沉積在卸荷槽開啟處，都會使卸荷槽變短而改變卸荷位置，產生困油現象，繼而引發較高噪聲。在正常修配過程中，經平磨修復的配流盤也會出現卸荷槽變短的後果，此時如不及時將其適當修長，也將產生較大噪聲。在裝配過程中，配流盤的大卸荷槽一定要裝在泵的高壓腔，並且其尖角方向與缸體的旋向須相對，否則也將給系統帶來較大噪聲。

2．溢流閥的噪聲

溢流閥易產生高頻噪聲，主要是先導閥性能不穩定所致，即為先導閥前腔壓力高頻振盪引起空氣振動而產生的噪聲。其主要原因有：

(1)油液中混入空氣，在先導閥前腔內形成氣穴現象而引發高頻噪聲。此時，應及時排盡空氣並防止外界空氣重新進入。

(2)針閥在使用過程中因頻繁開啟而過度磨損，使針閥錐面與閥座不能密合，造成先導流量不穩定、產生壓力波動而引發噪聲，此時應及時修理或更換。

(3)先導閥因彈簧疲勞變形造成其調壓功能不穩定，使得壓力波動大而引發噪聲，此時應更換彈簧。

3．液壓缸的噪聲

(1)油液中混有空氣或液壓缸中空氣未完全排盡，在高壓作用下產生氣穴現象而引發較大噪聲。此時，須及時排盡空氣。

(2)缸頭油封過緊或活塞桿彎曲，在運動過程中也會因別勁而產生噪聲。此時，須及時更換油封或校直活塞桿。

4．管路噪聲

管路死彎過多或固定卡子鬆脫也能產生振動和噪聲。因此，在管路布置上應儘量避免死彎，對鬆脫的卡子須及時擰緊。