第1章 液压系统使用维护及故障诊断总述
1.1 液压系统组成与表示
1.1.1 液压传动的概念
机械传动、电气传动和流体传动等是目前机械设备常见的传动类型，其主要差别在于所采用的传动件（或工作介质）不同。液压传动属流体传动范畴，它是以液体（油或油水混合物）作为工作介质，利用压力能进行动力的传递、转换与控制的一种传动方式。
1.1.2 液压系统的组成部分及功用
图1-1所示为机床往复运动工作台液压系统半结构原理图，由图可知，液压传动以具有连续流动性的油液作为工作介质，通过液压泵3将驱动泵运转的原动机的机械能转换成液体的压力能，然后经过封闭管路及液压控制阀（流量控制阀5及换向阀7等），进入液压缸9，转换为机械能去推动工作机构（工作台10）实现所需的运动。工作机构推力的大小，取决于油液的压力高低（图中的压力由溢流阀16控制调节）和液压缸活塞面积的大小；而工作机构运动速度的快慢取决于在一定时间内进入液压缸内的流量（由流量控制阀5控制调节）的多少。如将图1-1中的液压缸9垂直安装，用于驱动压力机压头即可实现垂直挤压运动控制；如将液压缸换为液压马达即可实现回转运动的控制。
图1-1 机床往复运动工作台液压系统半结构原理图
1—油箱；2—过滤器；3—液压泵；4，6，8，11，13，14，15，17—管路；5—流量控制阀；7—换向阀；9—液压缸；10—工作台；12—换向手柄；16—溢流阀
液压系统通常都是由液压元件（包括能源元件、执行元件、控制元件、辅助元件）和工作介质两大部分所组成，各部分的功用见表1-1。各类液压元件的型号、规格、特性、安装连接尺寸等可从液压工程手册或液压元件生产厂商处的产品样本中查得。一般来讲，能够实现某种功能的液压元件的组合，称为液压回路（按功能不同，有压力控制、速度控制、方向控制和多缸动作控制等多种回路）。为了实现对某一液压机械的工作要求，将若干特定液压回路按一定方式连接或复合而成的总体称为液压系统。液压系统种类繁多，其形式因主机类型及工艺目的不同而异。
表1-1 液压系统的组成部分及功用
1.1.3 液压系统原理图及图形符号（GB/T 786.1—2009）
描述液压系统的基本组成、工作原理、功能、工作循环及控制方式的说明性图样称为液压系统原理图。系统原理图有多种表示方法，但一般采用标准图形符号绘制系统原理图，而不采用图1-1所示的半结构图进行绘制。由于图形符号只表示液压元件的功能、操作（控制）方法及外部连接口，并不表示液压元件的具体结构、参数、连接口的实际位置及元件的安装位置，故用来表示系统中各种元件的作用和整个系统的组成、油路联系和原理，简单明了，便于制图、读图和技术交流。利用专门开发的计算机图形符号库软件，还可大大提高液压系统原理图的设计、绘制效率及质量。
我国现行的液压图形符号标准为GB/T 786.1—2009《流体传动系统及元件图形符号和回路图第1部分：用于常规用途和数据处理的图形符号》，它规定了液压元件标准图形符号和绘制方法。图1-2即为按GB/T786.1—2009绘制的图1-1所示的液压系统原理图；图1-3是按GB/T786.1—2009绘制的另一液压系统原理图（执行元件为双向变量液压马达）。
图1-2 用图形符号绘制的机床工作台液压系统原理图
1—油箱；2—过滤器；3—液压泵；4，6，8，11，13，14，15，17—管路；5—流量控制阀；7—换向阀；9—液压缸；10—工作台；12—换向手柄；16—溢流阀；18—电动机
图1-3 用图形符号绘制的液压系统原理图（执行元件为双向液压马达）
1—油箱；2—过滤器；3—单向定量液压泵；4，8，9，11—溢流阀；5—双向变量液压泵；6，7—单向阀；10—梭阀式液控三位三通换向阀；12—双向变量液压马达；13，14—管路
1.1.4 液压系统原理图的绘制和分析识读
（1）绘制液压系统图的注意事项
按GB/T786.1绘制液压系统原理图时的注意事项如下。
①元件图形符号的大小可根据图纸幅面大小按适当比例增大或缩小绘制，以清晰美观为原则。
②元件的状态一般以未受激励的非工作状态（例如电磁换向阀应为断电后的工作位置）画出。
③元件的方向在不改变标准定义的初始状态含义的前提下，可视具体情况水平翻转或90°旋转进行绘制，但液压油箱必须水平绘制且开口向上。
（2）分析识读液压系统原理图的方法要点
①识读意义及要求 正确、迅速地分析和阅读液压系统原理图，对于液压机械的设计制造、安装调试、使用维修及故障诊断排除均具有重要的指导作用。为了正确而又迅速地阅读液压系统图，首先必须掌握各类液压元件及各种基本回路的构造、原理、特点与综合应用，了解液压系统的控制方式、图形符号及其相关标准；其次，应结合实际液压机械及其系统原理图，尽可能多地识读和练习，积累分析经验和技巧，掌握各种典型液压系统的特点，这对于今后识读新的液压系统，可起到举一反三、触类旁通和熟能生巧的作用。
②识读方法步骤及注意事项
a.全面了解液压机械（主机）的功能、结构、工作循环及对液压系统的主要要求。例如组合机床动力滑台液压系统，它是以速度转换为主的系统，除了能实现滑台的快进→工进→快退的基本工作循环外，还要特别注意速度转换的平稳性等指标；再如液压机液压系统，它是以压力变换和控制为主的系统，其主缸除了能驱动滑块实现快进→慢速加压→保压释压→快退等基本工作循环外，还要了解其保压性能指标及主缸与顶出缸的动作互锁关系。同时要了解系统的控制信号源及其转换和电磁铁动作表等。
b.查阅组成液压系统原理图中的所有元件及其连接关系，分析它们在系统中的具体作用及其组成回路的功能。对一些用半结构图表示的专用元件（如磨床液压系统中机-液换向阀组成的液压操纵箱），要特别注意它们的结构及工作原理，要读懂各种控制装置及变量机构。
c.分析液压系统工作原理，仔细分析并写出各执行元件的动作循环和各工况下系统的油液流动路线或油流表达式。为便于阅读，最好先将液压系统中的各个元件及各条油路分别进行编码，然后按执行元件划分读图单元，每个读图单元先看动作循环，再看控制回路、主油路。要特别注意系统从一种工作状态转换到另一种工作状态时，是由哪些元件发出的信号，又是使哪些控制元件动作并通过其实现的。
d.分析归纳出液压系统的特点。在读懂原理图基础上，还应进一步对系统做一些分析，以便评价液压系统的优缺点，使所使用或设计的液压系统不断完善，分析归纳时应考虑以下几个方面：液压基本功能回路是否符合主机的动作及性能要求；各主油路之间，主油路与控制油路之间有无矛盾和干涉现象；液压元件的代用、变换与合并是否合理、可行、经济，液压系统性能的改进方向。
e.识读液压系统原理图时的注意事项如下。
ⅰ.应对液压泵、执行元件、液压控制阀及液压辅助元件等元件的结构原理有所了解或较为熟悉。
ⅱ.分清主油路和控制油路。主油路的进油路起始点为液压泵压油口，终点为执行元件的进油口；主油路的回油路起始点为执行元件的回油口，终点为油箱（开式循环油路）或执行元件的进油口（液压缸差动回路）或液压泵吸油口（闭式循环油路）。控制油路也应弄明来源（如主泵还是控制泵）与控制对象（如液控单向阀、换向阀和电液动换向阀等）。
ⅲ.可借助主机动作循环图和动作循环表，用文字描述或用油流表达式说明其油液流动路线。
例如图1-2所示液压系统在工作台右行时，用油流表达式写出的油液流动路线如下。
进油路：液压泵3→管路14→节流阀（流量控制阀）5→换向阀7（P→A）→管路11→液压缸9（左腔）。
回油路：液压缸9（右腔）→管路8→换向阀7（B→T）→管路4→油箱1。
ⅳ.对于由插装阀组成的液压系统，应在逐一查明插件间的连接关系及相关联的先导控制阀组合成何种阀（方向阀、压力阀还是流量阀）基础上，再对各工况下的油液流动路线逐一进行分析。
ⅴ.对于由多路阀组成的液压系统，应在逐一查明各联阀中换向阀油口连通方式（并联、串联、串并联、复合油路等）之后，再对每个执行元件在各工况下的油液流动路线逐一进行分析。