液壓系統分析的教與學

曹富卿

《液壓與氣動》是江蘇省對口單招考試機電類專業考試的科目之一，由于專業理論考試是六門專業基礎課的大綜合，滿分300分，《液壓與氣動》只占卷面分數的10％左右。就近幾年試卷情況來看，幾乎都有一道20分左右的大題目——液壓系統分析，所以在《液壓與氣動》的學習與復習過程中，液壓系統分析始終都應該是教與學的重點。現根據這些年筆者在教學過程中的思考，談談液壓系統分析的一些學習方法。

液壓系統分析其實是對液壓基礎知識的綜合應用，要熟練地對系統進行分析，首先必須掌握必備的基礎知識，其次還必須要有正確的分析方法。筆者在進行液壓系統分析的教學過程中對系統分析的步驟進行了如下歸納。

一、熟悉液壓系統的組成元件

液壓系統原理圖是用液壓元件的圖形符號表示的。熟悉液壓系統的組成元件就是通過讀液壓系統原理圖的圖形符號，了解液壓系統的組成元件，初步了解液壓元件在系統中的作用。在如圖所示的液壓系統原理圖中，元件1為變量液壓泵，看到這個符號后就知道它是液壓系統中的動力元件，用于大流量系統，構成容積調速回路或容積節流調速回路：元件3是背壓閥，其作用是提高系統運行的平穩性：元件6是三位五通電液換向閥，這是一個復合閥，由電磁閥作先導閥控制液動閥的主閥，這樣就達到了控制方便且流量大的性能要求；元件7是調速閥，也是一個復合閥，它由一個定差減壓閥和節流閥串聯而成，在調速的過程中可以使執行元件的運動速度不受負載變化的影響，提高系統的速度剛性，同時在本系統中與元件1一起構成容積節流調速回路；元件10是壓力繼電器，其作用是將壓力信號轉換成電信號。通過讀液壓原理圖，可以對液壓系統有一個初步的了解，同時也能對液壓基礎知識起到復習和鞏固的目的。

二、看該液壓系統的動作循環圖

看動作循環圖的目的有二首先是明確液壓執行元件的進退方向，其次是了解液壓系統能完成哪幾個動作。在本例液壓系統中，液壓缸向左為進、向右為退，能完成快進→工進→停留→快退→原位停止等幾個動作。

三、完成電磁鐵動作順序表的填寫

根據動作循環圖，分析每一個動作的進、回油路線，同時完成電磁鐵動作順序表的填寫。在分析進、回油路線時，采用“先反后正”的分析方法，所謂“先反”，即根據執行元件的運動方向，倒推換向閥的工作位置，從而判定換向閥電磁鐵的通電狀態；“后正”就是在“先反”的基礎上，從液壓泵開始一路分析動作的進油路線和回油路線，同時判定在進油和回油的過程中所涉及電磁鐵的通電或斷電狀態，完成整個電磁鐵動作順序表的填寫。

以圖示液壓系統快進為例，進油路線為：1→2→6(左位)→5→9(左位)一液壓缸左腔。在這個過程中，電磁鐵YA1通電(用+號表示)，YA2不通電(用一號表示)，閥9的電磁鐵YA3不通電。回油路線：液壓缸右腔→6(左位)→5→9(左位)→缸左腔，構成液壓缸的差動連接，實現快進。在回油過程中，各電磁鐵的通電狀態與進油時相同，元件4由于系統壓力低不開啟(快進階段負載小，壓力低)，其它動作的分析過程與快進相似。通過分析過程，完成液壓系統電磁鐵動作順序表的填寫。

在講授新課的時候可以用多媒體演示換向閥的換向動作，溢流閥和順序閥的啟、閉情況。最好用紅色動畫線條顯示油液的進油路線，用藍色動畫線條顯示油液的回油路線，以加深學生的感性認識，強化學生對液壓系統工作原理的理解。

四、分析液壓系統所包含的液壓基本回路

任何復雜的液壓系統都是由液壓基本回路組合而成的，而液壓基本回路簡單說就是液壓控制元件在回路中具有的功能。所以要分析液壓基本回路，只要分析出控制元件在系統中所起的作用(液壓控制元件在液壓基本回路中起核心元件的作用)即可。文中所舉液壓系統中所包含的基本回路有：換向鎖緊回路(核心元件元件6)：卸荷回路(核心元件：元件6)，液壓缸差動連接的快速運動回路(核心元件：元件4、5)，容積節流調速回路(核心元件：元件1、7)；快慢速換接回路(核心元件：元件9)。由此可見，在分析液壓基本回路的時候，如果找不到列出的液壓基本回路的核心元件，就說明所列的基本回路就有問題，或者說是不存在的。

五、分析特殊元件的功能

在液壓系統中，有些元件的功能與一般所具有的功能不盡相同。如液壓系統中的元件②、⑤、⑧都是單向閥，單向閥的功能是控制油液只能向一個方向流動，但這三個單向閥在系統里的功能卻不相同：元件②的作用是防止油液倒流，防止空氣進入液壓泵，起保護液壓泵的作用；元件⑤是構成液壓缸的差動連接，實現快進：而元件⑧的作用則是確保快退時回油路暢通。所以元件在系統中的作用要由其所在液壓系統及所在系統的位置而定，要具體情況具體分析。本系統中的元件⑩是壓力繼電器，其功能是將壓力信號轉換成電信號，具體來說元件⑩在本系統中的作用是在工進結束，停留階段控制電磁鐵YA1斷電而電磁鐵YA2通電，實現快退。

六、液壓系統特點歸納

通過以上的基本分析以后，我們可以對液壓系統的性能特點做一些歸納和總結。例本液壓就有如下特點

一是系統采用變量泵和調速閥組成的容積節流調速回路，且在回油路上設置了背壓閥，能獲得較好的速度剛性和運動平穩性，并可以減少系統的發熱。

二是采用電液換向閥的換向回路，發揮了電液聯合控制的優點，主油路換向平穩、無沖擊。

三是采用液壓缸差動連接實現快進，回路簡單可靠，能源利用合理。

四是采用電磁閥和液控順序閥實現快進與工進速度的轉換，控制方便、可靠。

五是采用壓力繼電器發信號，控制執行元件反向退回，方便可靠。

在教學過程中，筆者通過以上幾個步驟的分析，對簡單液壓系統的工作原理、性能特點，及液壓系統中所體現的知識點都能明了地展現出來。在學習和復習這一部分知識時，按照這一分析步驟，通過對不同的液壓系統加以分析，強化學生對這部分知識的掌握。同時鞏固對前面所講液壓基礎知識的理解、記憶，對液壓元件的功能、應用的掌握也起到了很好的推動作用，取得了較好的教學效果。