《液压与气动系统》PPT课件

1 传动机构 气压传动 液体传动 液力传动 液压传动 机械传动 电力传动 流体传动 工作机 原动机 传 动 的 形 式 液压与气动系统维护及故障诊断实用技术培训内容第一篇液压与气压传动系统的组成及其基本原理第二篇液压系统实用技术第三篇气动系统实用技术第四篇液压与气压传动系统故障诊断与排除一部完整机器包括的三大部分 以液体为工作介质 利用密封容积内液体的静压能来传递动力和能量的传动方式 以压缩空气为工作介质 进行 能量传递和控制的传动形式 2 第一篇液压与气压传动系统的组成及其基本原理一 液压与气压传动工作原理液压与气压传动的工作原理基本相似 都是以受压流体作为工作介质 利用密闭系统来传递运动和动力的一种传动方式 液压千斤顶工作原理 例 3 液压与气压传动的基本原理利用密封工作腔的容积变化进行 工作 通过流体介质的压力来进行能量的转换和传递 二 液压传动工作特性 1 压力取决于负载p F A2 速度取决于流量v q A 三 液压与气压传动系统的组成 例 液压与气压传动系统的组成示意图 机械能 机械能 负载 压力 能 压力 能 执行元件 液压缸 液压马达或气缸 气马达 辅助元件1 动力元件动力元件为液压或气压传动系统提供一定流量的有压流体 作用是把机械能转换为流体的压力能 是系统的能源装置 液压传动系统的动力元件是液压泵 气压传动系统的动力元件是空气压缩机 2 执行元件是把流体的压力能转换为机械能的装置 以克服负载 驱动工作部件而做功 液压传动系统的执行元件包括液压缸和液压马达 气压传动系统的执行元件包括气缸和气马达 4 5 3 控制元件 作用是控制液压或气压传动系统中流体 的压力 流量及流动方向 从而控制执行机构的输出力 工作速度和运动方向 以保证其运动的各项要求 液压系统的控制元件主要是各种控制阀 改变液流方向的方向控制阀 调节运动速度的流量控制阀 调节系统压力的压力控制阀 气压传动系统的控制元件包括 控制气体压力 流量及运动方向的元件 如各种阀类 能完成一定逻辑功能的元件 即气动逻辑元件 感测 转换 处理气动信号的元器件 如气动传感器及 信号处理装置 4 辅助元件 为保证系统正常工作所需的上述三类元件以外的其他元件或装置 在系统中起到输送 储存 加热 冷却 过滤及测量等作用 如蓄能器 过滤器 油箱 热交换器 油管 管接头 油雾器 消声器 转换器等 液压泵 进行能量转换 输入机械功率T n 输出液压功率p q 液压泵是液压系统中的动力元件 将机械能转换成液压能 输出压力和流量 液压泵包括定量泵和变量泵两种类型6 5 工作介质液压或气压传动系统都是利用流体介质进行能量和信号的传递 液压工作介质主要包括各种液压油 乳化液和合成液压液 气压工作介质主要是压缩空气 第二篇液压系统实用技术第一章常用液压元件的运用及其故障分析一 液压泵 1 液压泵的基本工作原理 必须能形成密封的工作空间 其容积能做周期性变化 必须有与容积变化相协调的配流方式 2 常用液压泵 齿轮泵叶片泵 柱塞泵 轴向柱塞泵 径向柱塞泵 外啮合齿轮泵内啮合齿轮泵单作用叶片泵双作用叶片泵 液压泵 斜盘式 直轴式 斜轴式 轴配流式阀配流式 其他 3 外啮合齿轮泵 CB型齿轮泵结构7 8 齿轮泵工作原理齿轮泵是定量泵 排量不可改变 齿轮泵一般应用于中 低压系统 齿轮泵三大问题 内泄漏 困油 径向不平衡力 案例分析某CB F型中高压齿轮泵 在一次拆检清洗后 再次使用时出现了很大的噪音 经判断 认为是存在着严重的困油现象 4 叶片泵 单作用叶片泵 双作用叶片泵 9 工作原理 单作用叶片泵 双作用叶片泵 作用次数定子内表面转子与定子相对位置配流盘径向力叶片倾角可否变量 一次圆偏心两个窗口不平衡后倾可以 单 双作用叶片泵的主要区别单作用叶片泵双作用叶片泵 二次非圆曲线同心四个窗口平衡前倾不可以 5 双级叶片泵和双联叶片泵 双级叶片泵两个单级叶片泵装在一个泵体内在油路上 串接组成 q q1 q2 p p1 p2 22 11 pq 双联叶片泵两个单级叶片泵装在一个泵体内在油路上并联组成 q q1 q2p1 p1p2 p2 q1 p111 q2 p222 后 q案例分析某燃气厂新购进的某液压件厂生产的两台双作用叶片泵 安装到高炉比肖夫洗涤塔液压系统上后 试车时均出现出口不出油 进口排气的故障现象 6 轴向柱塞泵 斜盘式 直轴式 轴向柱塞泵柱塞中心线与缸体旋转轴线平行 且都与斜盘倾斜一个角度10 斜轴式轴向柱塞泵柱塞中心线与缸体旋转轴线平行 且都与传动轴轴线倾斜一个角度轴向柱塞泵的工作原理 斜盘式轴向柱塞泵 斜轴式轴向柱塞泵 斜盘式轴向柱塞泵工作原理示意11 1 2 3 4 斜轴式轴向柱塞泵工作原理案例分析某液压机在试车时出现轴向柱塞泵烧损的故障 P5滑靴的静压支承原理7 液压泵的选用选择液压泵的主要原则是主机设备的类型 选择液压泵时要考虑的因素主要有结构形式 工作压力 流量 转速 效率 定量或变量 变量方式 寿命 原动机的类型 噪声 压力脉动率 自吸能力 与液压油的相容性 尺寸 质量 经济性 维修性等 12 13 选用液压泵类型时应根据 系统运行工况 系统工作 压力和流量 工作环境等几个方面 根据系统运行工况选择 单执行元件 速度恒定 则选择定量泵 快速和慢速运行工况 选择 双联泵或多联泵 变速运行又要求保压时 则选择变量泵 根据系统工作压力和流量选择 高压大流量 选择柱塞泵 中低压选择齿轮泵或叶片泵 根据工作环境选择 野外作业和环境较差 选择齿轮泵或柱塞泵 室内或固定设备或环境 好选择叶片泵 齿轮泵或柱塞泵 液压泵的类型确定后 根据系统所要求的压力 流量大小确定其规格型号 液压泵类型的选用 8 液压泵的维护与修理 液压泵的维护主要是对泵的正确使用管理和及时处理运行中出现的不正常状态 以及工作介质的过滤 排除微小故障等 由此及时改善液压泵的使用状况 保证泵的正常运行 延长泵的使用寿命 液压泵损坏的原因主要有 泵内零件的磨损 腐蚀 疲劳破坏 泵的制造因素或者事故等 修复由于正常或不正常的原因引起的泵的损 坏 其实质是对其劣化的补偿 液压泵修理的基本手段有两种 即修复和更换 液压泵运用中的某些应注意问题举例 尽量避免液压泵带负载启动 配管时应注意避免造成液压泵吸油阻力过大 液压泵内装溢流阀不宜做系统调压用 只宜用作安 全阀 应避免几台泵的泄油管并成一根等直径管后再通往 油箱 应避免将液压泵的泄油管与系统的总回油管相连 应避免用较软的胶管或塑料管作泵的吸油管 应避免液压泵泵体上泄油口所接的油管的最高部分 低于泵的轴线 柱塞泵安装位置应低于油箱液面 系统主溢流阀的出口以及液压泵的外泄油管均不应 与液压泵的吸油管直接相连 禁忌液压泵轴与原动机轴装配后同轴度超差 回转缸 14 二 液压执行元件1 液压缸输出机械功率输入液压功率液压缸是液压系统中的一种执行元件 其作用是将油液的压力能转换成机械能 输出的是力和速度 液压缸的分类 差动连接缸 直线往复式液压缸 组合缸 增压缸增力缸伸缩缸齿条缸 柱塞式单活塞杆缸活塞式双活塞杆缸 液压 缸 单叶片缸 摆动缸 双叶片缸 单作用式双作用式 常用液压缸 单活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸 弹簧复位式液压缸柱塞式液压缸 单杆双作用缸 双杆活塞缸 当缸两腔同时接通压力油管时的连接方式称为差动连接 15 多级液压缸 伸缩式液压缸 单杆活塞缸的差动连接 p q D d 16 时 差 液压缸的运动速度比较 供油流量相同 缸结构尺寸相同 且活塞截面积 2活塞杆截面积 液压缸的有效工作面积柱塞缸 有效工作面积等于柱塞截面积 单杆活塞缸 无杆腔进油时 有效工作面积等于活塞截面积 有杆腔进油时 有效工作面积等于活塞截面积与活塞杆截面积之差 差动连接时 有效工作面积相当于活塞杆截面积 双杆活塞缸 有效工作面积等于活塞截面积与活塞杆截面积之差 液压缸的组成 密封装置 缸体组件 缓冲装置 活塞组件 排气装置 d 17 缸体组件缸体组件由液压缸缸筒与端盖组成 缸筒与端盖有多种联接形式 活塞组件活塞组件由活塞与活塞杆构成 活塞和活塞杆除常用的螺纹联接外 也可采用 非螺纹式 联接 密封装置在活塞和活塞杆的运动部分 端盖和缸筒间的静止部分等处都需要设置可靠的密封 密封是提高系统性能与效率的有效措施 缓冲装置大型 重载 高速及高精度的液压缸应设有缓冲装置 常见的液压缸缓冲装置有环状间隙式 节流口可调式和节流口可变式等几种 u u a b u d u c 排气装置 液压缸中存在空气将使其运动不平稳 当压力增大时会产生绝热压缩而造成局部高温 因此应在液压缸的最高部位上设置排气装置 排气装置通常有珠形阀式排气阀和锥形阀式排气阀两种形式 18 液压缸的维护与修理 液压缸的日常检查内容 液压缸的泄漏情况 液压缸的动作状态是否正常 液压缸运行时的声音和温度有无异常 活塞杆有无伤痕和污染物的粘着情况 液压缸安装部位的状态 有无松动 裂痕 咬合 变形等现象 液压缸的维护 各处联接螺钉除日常检查外 还应定期进行 紧固 根据液压设备的具体工作条件 定期更换密 封件 注意工作介质的清洁 经常监视 注意液压缸工作状况 观察工作 压力 速度以及爬行和振动情况 保持液压缸的清洁 防止尘埃 棉绒 污物 等进入系统 液压缸可修理内容 活塞杆表面有划痕 造成外泄漏时 则应对活 塞杆进行修复 活塞杆表面上有较严重锈蚀 或在活塞杆工作长度内的表面上镀铬层脱落严重时 可以先进行磨削 之后进行镀铬修复 活塞杆上防尘密封圈已不起防尘作用时 灰尘 切屑 砂粒等进入液压缸损伤活塞杆表面 则应更换密封件 活塞杆弯曲变形值大于设计规定值的的20 时 须进行校正修复 液压缸可修理内容 液压缸内泄漏量超过设计规定值的3倍以上时 应检查泄漏原因 若是密封件失效 应更换密封件 若是活塞磨损后间隙过大 应重做活塞进行研配修复 液压缸两端盖处有外泄漏时 应进行检查 若是端盖处密封件老化 破损 应更换密封件 若是联接螺钉松动 则应进行紧固 缓冲式液压缸的缓冲效果不良时 必须对缓冲装置进行检查修理 液压缸设计运用中的某些应注意问题举例 液压缸设计应尽量避免采用非标尺寸 油温变化较大场合安装液压缸时应避免两端固定 法兰式安装的液压缸不宜由螺栓承受负载 尾部法兰固定式液压缸不能使固定螺栓承受弯矩 耳环式安装的液压缸及耳轴式安装的液压缸均应注意负载方向 应避免液压缸动作时产生 别劲 现象 应避免用固定式安装的液压缸驱动摆动式负载 应避免液压缸活塞杆承受较大径向力 柱塞缸不宜水平使用 必须水平安装时应有必要措施 液压缸活塞杆轴径过渡必须圆滑 禁忌带压拆卸液压缸 2 液压马达 液压马达 进行能量转换 输入液压功率p q 输出机械功率T n 件 液压马达是液压系统中的执行元件 在一定流量的压力油推动下旋转 输出扭矩和转速 将液压能转换成机械能 19 高速液压马达 液 压 马 达 液压马达的类型转速在500r min及以上 低速液压马达转速低于500r min液压马达与同类型的液压泵在结构和工作原理等方面是相似的 从能量转换的角度看 二者是可逆的 但由于液压马达和液压泵的用途和工作条件不同 对它们的性能要求也不一样 二者还是存在着许多差别的 例如 叶片马达 齿轮马达 常用低速液压马达内曲线式径向柱塞马达20 21 案例分析 低 下 某内曲线式径向柱塞马达在运转速度很低 且回油没有背压的情况下 出现机械噪音的故障 液压马达的维护与修理 液压马达的日常检查主要包括对运转 条件 工作介质 运转声音和马达温升等各项内容的检查 拆卸检查的主要内容为零部件有否损坏 咬合 裂纹及磨损情况 液压马达在结构 工作原理等方面与 液压泵相似 所以其维护内容和可修理内容也与液压泵的维护内容和可修理内容基本相同 液压马达运用中的某些应注意问题举例 液压马达的转速不能太低 液压马达的泄油口应单独接回油箱 柱塞式马达首次使用时应将壳体内充满工作介质 在闭式液压马达回路中应有必要的措施保证流量匹配 合理 启动液压马达时工作介质的粘度不宜过高或过低 长时间保持制动状态的液压马达必须使用制动器 应避免液压马达轴端承受径向力 液压马达泄油管的安装方位应向上 内曲线液压马达出油口应具有0 5 1MPa的背压 带载启动的液压马达应注意不要超载 方向控制阀 压力控制阀 流量控制阀 三 液压控制阀1 阀的作用 控制液压系统中液流的方向 压力和流量 从而起到控制执行机构的运动方向 输出力和工作速度的作用 2 阀的分类 按工作原理分 通断式控制阀 比例式控制阀 伺服式控制阀 按用途分 3 阀的连接方式 管式连接 集成连接 螺纹连接法兰连接 板式连接集成块式 插装阀式 叠加阀式4 方向控制阀 单向阀 普通单向阀 22 单向阀工作原理 管式连接 板式连接 液控单向阀将两个液控单向阀共用一个阀体和一个控制活塞 就组成了双向液压锁 双向液压锁23 换向阀结构主要由三部分组成 阀体 开有沉割槽 阀芯 有凸肩 或称台肩 换向阀 操纵部分 换向原理操纵部分控制阀芯的移动 从而改变阀芯凸肩与阀体沉割槽的相对位置 即 变更阀内通道之间的开闭关系来控制油流的方向 二位换向阀的换向原理 P T A B AP BT A B P T AP BT 三位换向阀的换向原理24 25 操纵方式 复位式 定位式2 机动3 电磁动4 液动5 电液动 1 手动 三位四通手动换向阀三位四通电磁换向阀 机动换向阀液动换向阀 26 三位四通电液换向阀 滑阀机能常用三位四通换向阀的滑阀机能 即中位机能 O型 H型 Y型 AP AP AP BT BT BT M型 BT AP P型 AP BT AP BT K型 27 案例分析某火药生产车间的计量液压系统 其防爆换向阀为三位四通内控外泄O形机能电液换向阀 在系统调试时三个计量液压缸均出现活塞杆只伸出一次便不能退回的故障 P A B T L 5 压力控制阀压力阀主要包括溢流阀 减压阀 顺序阀和压力继电器等 压力阀主要件 阀体 阀芯 弹簧压力阀共同特点 液体压力和弹簧力在阀芯上平衡 溢流阀维持阀的进口压力近于恒定 定压 系统中多余流体通过该阀回油 溢流 的压力控制阀 直动式溢流阀 工作原理 结构 先导式溢流阀结构先导式溢流阀工作原理 先导阀芯 先导阀座 调压弹簧 先导阀体主阀芯主阀体 调节手柄主阀弹簧 遥控口K 主阀芯阻尼孔P进油口 主阀阀口T出油口远程控制口 遥控口 的作用远控口接另一个调压阀 可实现远程调压 但远程调压阀所能调节的最高压力不能超过溢流阀本身先导阀的调整压力 p p2 p p1 p228 p1 p2 远控口接通油箱时 可使主油路卸荷 p 0 p1 p 溢流阀特点阀口常闭进油口压力与弹簧力平衡控制阀口开度出口接油箱泄油为内泄溢流阀的应用 1 溢流定压作用2 防止系统过载 起安全阀作用 3 背压作用4 远程调压和系统卸荷作用29 30 案例1 某液压系统 在用先导式溢流阀进行调压时 出现系统压力不能调高的故障 F 调整溢流阀 系统压力不能升高 案例分析 案例2 某液压系统 在用先导式溢流阀进行调压时 出现系统压力不能调低的故障 F 调整溢流阀 系统压力不能降低 减压阀 31 减压阀工作原理 减压阀特点 出口不接油箱 泄油为外泄 出油口压力与弹簧力平衡控制阀口开度 阀口常开 顺序阀 以压力作为控制信号 在一定的控制压力作用下能自动接通或切断某一油路的压力控制阀称为顺序阀 顺序阀相当于液压系统中的压力开关 顺序阀依靠系统中的压力变化来控制阀口的启闭 进而控制液压系统中各执行元件动作的先后顺序 顺序阀按控制方式可分为内控式和外控式两种 节流阀 6 流量控制阀 单向节流阀 影响节流口流量稳定性的因素 节流口前后压差 油温 节流口流量公式 q KAT pm 小流量时的节流口阻塞 调速阀调速阀是具有压力补偿装置的流量阀 即 在节流阀前面串接一个定差减压阀组合而成 Q型调速阀结构32 33 调速阀工作原理 由于定差减压阀口的自动调节 可使 节流口前后压差基本保持不变 从而使通过调速阀的流量基本保持稳定 要保证调速阀正常工作 必须保证调速 阀进出口压力差不小于其最小压差 pmin 对于普通调速阀 pmin 0 5Mpa对于高压调速阀 pmin 1Mpa 案例分析 某采用调速阀的节流调速回路中 当外负载增大时 液压缸的运动速度明显下降 而对调速阀的检测结果是其性能符合要求 当将溢流阀压力调高时 故障现象基本消除 常用液压控制阀的维护与修理 液压阀可修理内容 阀芯与阀体孔磨损后 其配合间隙比设计值增大20 以上时 就须重做阀芯对阀体孔配研修复 锥阀芯与阀座密封性能变差时 就应进行配研修复 阀内弹簧 特别是调压弹簧弯曲 变弱或断裂时 应 更换弹簧 密封件老化 失效 引起内 外泄漏时 应更换密封件 液压阀若出现卡死 失灵 迟缓等工作失常现象时 应进行清洗 34 液压阀的日常检查和维护 注意观察液压阀是否处于正常工作状态 经常检查液压系统工作压力以及执行元件的动作是否 正常 以此判断相应液压阀的工作状态 液压泵启动前 应认真检查各液压阀是否处于规定的 调节状态 采取有效措施控制工作介质的温升及污染程度 使之 符合液压阀的工作要求 注意保持液压阀的清洁 并要防止污染物进入系统 对安装液压阀的联接螺钉要经常检查和定期紧固 防 止松动 对某些液压阀要定期清洗和更换密封件 对电磁换向阀要注意通电时是否有 嗡嗡 的噪声或 绝缘材料劣化的气味 液压阀在运用中的某些应注意问题举例 两个规格相同且调定参数相同的溢流阀易产生共振 如果配管不当容易引起溢流阀产生噪声 液动换向阀 包括电液换向阀的液动阀部分 的控制油的 回油应避免与背压偏高的回油管路相接 应避免将多个换向阀的泄油管直接并联成一个回油管 而回油 应避免单纯用换向阀的中位机能来锁定要求定位精度 高的执行机构 用液控单向阀锁紧执行机构时其控制油口要接油箱 在锁紧回路中不应存在可能有泄漏的元件或部位 溢流阀的远程控制口不允许有泄漏 阀的泄漏油要直接回油箱 拆检换向阀时应注意阀芯的装配方向 7 插装阀 插装阀又称逻辑阀 是以锥体二通插装式阀芯为基本单元 以芯子插入式为基本连接形式 配以相应的盖板和不同的先导阀来满足各种动作要求的阀类 能 插装阀的组成及工作原理插装阀是以插装单元 锥体单元 为主阀 配以适当的控制盖板和不同的先导控制阀组合而成的具有一定控制功能可以是压力控制 也可以是流量控制 方向控制或复合控制 的组件 1 先导控制阀 2 控制盖板 3 逻辑单元 主阀 4 阀块体 插装单元插装单元为插装式结构 它插装于阀块体中 用来控制主油路的液流方向 压力和流量 它由阀芯 阀套 弹簧和密封件等组成 B 只有 通 断 两种状态 象一个受操纵的逻辑元件一样工作 因此也称为逻辑阀 根据需要 将若干个插装单元插装在阀块体的孔内 就组成了插装阀 XkA 工作原理由滑阀式控制阀控制锥阀的控制油路 操纵其插装单元的通断关系来实现对主油路的控制 图中A和B为主油路仅有的两个工作油口 K为控制油口 与先导阀相接 当K口回油时 阀芯开启 A与B相通 当K口进油时 A与B之间关闭 35 X 通A 1 K口接控制油 A到B B到A均不通 相当于断路KBA2 K口接通A口 A到B不通 B到A通 B 相当于单向阀A XKBA3 K口接通B口 A到B通 B到A不通 A B 相当于单向阀 XKBA36 37 4 K口接油箱 A到B B到A均通 B A 相当于通路 XK 方向控制插装阀 插装阀用作方向控制阀 a 单向阀 b 二位二通阀 插装阀用作方向控制阀 c 二位三通阀 d 二位四通阀 38 压力控制插装阀插装阀用作压力控制阀 a 溢流阀 b 电磁溢流阀 流量控制插装阀插装节流阀 插装阀应用举例 X 相当于 K X BBAA 相当于 B A p T T 插装阀应用举例XK 相当于 盖板式插装阀的安装 安装前应进行的工作 1 检查插孔的尺寸 如内径 各台阶的深度 倾角等 2 检查插孔的粗糙度 必须清除倒角处和交口处的棱角或毛刺 以免损伤插装组件的密封圈 3 用专用的检具检查插孔的同心度 4 检查各元件的型号及各密封圈 必要时进行拆洗 更换并进行性能测试 5 清洁阀块和各元件 安装时应注意以下几点 1 安装插装组件时注意不要漏装弹簧 密封圈和挡圈不要在装配的过程中被切坏 2 安装控制盖板时一定要注意对齐油口或定位销的位置 固定螺钉必须采用高强度螺钉 3 如遇到插装组件的弹簧特别硬时 应先用长螺钉安装控制盖扳 等压到合适的位置时再换用短螺钉安装 39 40 螺纹式插装阀安装时应注意以下几点 安装螺纹插装阀应注意密封圈和挡圈不要在装配 的过程中被切坏 由于螺纹插装阀组所装的螺纹插装阀较为密集 应该按一个方向依序进行安装 在安装电磁阀时 如安装空间不够 应该先将电 磁铁卸下 待阀体安装完再把电磁铁装上 通道块设计时应注意的几个问题 1 装入插入元件的孔道有尺寸标准可循 2 合理布置立体交叉的主油通道和控制油通道 在保证最小壁厚的条件下尽可能减小通道块体积 3 与控制盖板 先导元件的结合面应保证其表面粗 糙度符合要求 4 注意所有配合面之间密封件的安装合理性 5 注意布设系统关键部位的测压孔 插装阀常见故障分析 主阀芯不能关闭 主要原因 1 控制油腔内的控制压力过低 2 弹簧力过小或弹簧断裂 3 盖板上的液阻小孔堵塞 控制油未能进入控制油腔 4 先导阀故障或盖板有异常 如控制信号误动作或泄漏等 5 主阀芯锥面与阀座密封不良 6 盖板上的液阻匹配不合适 7 阀套与通道块体间密封圈老化失效 8 主阀芯与阀套制造精度差 阀套嵌入通道块体时其内孔变形 阀芯外圆柱面拉伤 油液污染等原因使主阀芯卡住在开启状态位置 41 主阀芯不能开启 主要原因 1 控制油腔内的控制压力过高 2 弹簧力过大 3 油路口A或油路口B内油液压力不正常 4 阀套的小锥面磨损 造成进出油口有效作用面 积分配变化 使开启压力降低 5 先导阀故障或盖板有异常 6 主阀芯与阀套制造精度差 阀套嵌入通道块体时其内孔变形 阀芯外圆柱面拉伤 油液污染等原因使主阀芯卡住在关闭状态位置 不能实现系统保压要求 其主要原因是泄漏 1 从高压腔引出的控制油经先导电磁阀的阀芯配合间隙泄漏 到油箱 或经主阀芯圆柱导向面的间隙泄漏到低压腔 2 阀芯与阀套的配合锥面不密合 3 阀套外圆柱面上的密封圈失效 4 通道块体内部铸造质量不好 如气孔 裂纹 疏松等 5 通道块连接面间密封不良 插装阀的 开 关 速度过快或过慢 插装阀开启速度过快会造成冲击 振动 过慢会造成动作迟滞 各元件动作不协调 插装阀的开关速度与控制方式 工作压力 流量 油温 控制压力 控制流量 弹簧力大小等因素有关 此外设计 使用调节不当也会造成阀开关速度过快或过慢 42 1 过滤器 安装过滤器时要注意其壳体上标明的液流方 向 将其正确安装在液压系统中 要定期对滤芯进行清洗或更换 而且在清洗和 更换时要防止外界污染物侵入工作系统 滤芯元件在清洗时 应堵住滤芯端口 防止清 洗下的污物进入滤芯内腔造成内污染 过滤器的故障一般是滤芯堵塞或滤芯变形 弯曲 凹陷吸扁及击穿等 修复方法是清洗或更换滤芯 四 液压辅件维护及运用中应注意问题举例 过滤器维护及运用中应注意问题 过滤器的通流能力应大于正常工作时流量的2倍 选择过滤器时应注意滤芯的合理选型 禁忌油液在过滤器中双向流动 吸油过滤器精度不宜过高 管路中设置的过滤器应有堵塞报警装置 当其压差指示器显示红色信号时 要及时清洗或更换滤芯 回油过滤器通流能力不能简单地按泵流量来选择 使用水乙二醇介质时必须选择专用的过滤器 应执行压力容器有关使用规定 其修理须由专业修理单位 进行 蓄能器应安装在便于检查 维修的位置 并远离热源 非隔离式蓄能器及气囊式蓄能器应垂直安装且气阀向上 蓄能器与管路系统之间应安装截止阀 供充气 检修时使 用 蓄能器在长期停止使用后 应关闭蓄能器与系统管路间的 截止阀 保持蓄能器油压在充气压力以上 吸收冲击压力和脉动压力的蓄能器应尽可能装在振源附近 正常使用时要按要求定期检查蓄能器内部的生锈情况及表 面处理层的剥离状态 2 蓄能器 43 蓄能器与液压泵间应设置单向阀 辅助供油或作应急能源用的蓄能器容量应足够 蓄能器安装时禁忌直接用管路作为支撑 不允许在蓄能器上进行加工或焊接 充气式蓄能器必须充稳定性好的惰性气体 绝对 禁止充氧气 充气压力必须符合规定 且在使用过程中 须定 期检查其充气压力 不可拆卸在充油状态下的蓄能器 蓄能器维护及运用中应注意问题 3 油箱 在油箱内测温元件的温包应远离加热器和回油管 棒式磁性过滤器安装时应远离液位发讯器 油箱底面应有一定倾斜度 且不可做成双层底面 油箱底面不可与地面接触 油箱应设置隔板 且隔板的高度应适宜 液压系统回油管出口应浸在油面以下 油箱应封闭防尘 并设置空气滤清器 4 热交换器 冷却器工作时应先通入冷却水 其压力要低于工作介质的压力 然后再通入热的工作介质 以避免产生热应力 通入水和工作介质以后 要注意检查各部分有无渗漏 流速和压力有无异常变化 并要注意排除冷却器中的气体 一般情况下 冷却器每6个月应检查一次 每年应保养一 次 清理更换破损的零件 平时要注意检查冷却器进出油口的油温差和进出水口的水 温差 以此判断冷却器的冷却能力 注意检查冷却器壳体有否异常膨胀 裂纹及安装螺钉有无 松动等情况 冬季使用时要注意防止水的冻结 否则会引起管束的破裂 热交换器维护及运用中应注意问题 冷却器不宜放置于回油过滤器前 冷却器的散热面积应足够 冷却器通流能力不可过低 加热器不宜设置于管路中 加热器在油箱中的安装位置不宜过高 加热器的安装面不宜采用橡胶材料密封 第二章 液压基本回路及液压系统原理图的阅读 一 液压传动系统的图形符号现行标准 GB T786 1 2009 流体传动系统及元件图形符号和回路图 例 机床工作台液压系统工作台此标准等同采用国际标准ISO1219 1 2006对液压元件图形符号的规定和说明 标准中规定的液压元件图形符号 主要用于绘制液压系统原理图 液压元件的图形符号一般应以元件的静态或零位来表示 特殊液压元件若无法采用图形符号表达时 可以采用结构简图表示 图形符号只表示元件的职能和连接系统的通路 不表示元件的具体结构和参数 也不表示系统管路的具体位置和元件的安装位置 除有方向性的元件符号 如油箱和仪表等 外 图形符号可根据具体情况水平或垂直绘制 44 45 对液压元件图形符号的规定和说明 元件的名称 型号和参数 如压力 流量 功率和管径 等 一般应在系统图的元件表中标明 必要时可标注在元件符号旁边 标准中未规定的图形符号 可根据本标准的原则和所列图例的规律性进行派生 当无法直接引用和派生时 或有必要特别说明系统中某一重要元件的结构及动作原理时 均允许局部采用结构简图表示 元件符号的大小以清晰 美观为原则 根据图样幅面的大小斟酌处理 但要保证图形符号本身的比例 二 常用液压基本回路 方向控制回路压力控制回路 换向回路锁紧回路调压回路减压回路增压回路保压回路 速度控制回路 调速回路 容积调速回路 卸荷回路平衡回路常用液压基本回路节流调速回路 容积节流调速回路快速运动回路速度换接回路顺序动作回路 多缸 马达 运动控制回路 同步运动回路互锁回路互不干扰回路 46 1 方向控制回路 方向控制回路的作用是利用各种方向阀来控制流体的通断和变向 从而控制执行元件的启动 停止和换向 换向回路 案例分析 问题 电液换向阀出现失控现象 锁紧回路 案例分析问题 当换向阀切换至右位时 发生液控单向阀无法打开的故障 A1 A1 A2 6 A2W2 压力控制回路压力控制回路是利用压力控制阀来控制系统或系统某一部分的压力 调压回路调压回路使系统整体或某一部分的压力保持恒定数值 二级调压回路47 B A 多级调压回路案例分析问题 在换向阀 A切换时 液压泵出口发生瞬时超压 减压回路48 49 案例分析 某减压回路 其减压阀上游压力高于其调整压力 但却出现了减压阀出口压力不稳定的故障 经检测 减压阀性能符合要求 液压缸没有严重的 内外泄漏 液压油的清洁度也在限值之内 时 当系统中执行元件短时间不工作时 为了减 少液压泵磨损 降低功率消耗 减小温升 常使液压泵在很小的功率下做空运转 这种回路称为卸荷回路 卸荷有压力卸荷和流量卸荷两种方法 卸荷方式包括不保压卸荷和保压卸荷 卸荷回路 用换向阀中位机能的卸荷回路 2YA 3 1 1YA4 2 用先导式溢流阀的卸荷回路1用电磁溢流阀的卸荷回路二位二通阀卸荷回路用卸荷阀的卸荷回路 保压卸荷 蓄能 器保压 卸荷阀使泵卸 荷50 溢流阀2作安全阀用 51 3 调速回路 在不考虑泄漏的情况下 缸的运动速 度 由进入 或流出 缸的流量q及其有 效工作面积A决定 即 q A 马达的转速n由进入马达的流量q和马 达的单转排量V决定 即 n q v 常用的调速回路 1 节流调速回路 采用定量泵供油 通过改变回路中流量阀节流面积的大小来控制流量 以调节其速度 2 容积调速回路 采用改变回路中变量泵或变量马达的排量 来调节执行元件的运动速度 3 容积节流调速回路 采用变量泵和流量阀相配合的调速方法 又称联合调速 进油路节流调速回路 52 回油路节流调速回路旁油路节流调速回路溢流阀作安全阀用 液压泵的供油压力取决于负载 案例分析 W 问题 调节上升速度时 在很大范围内速度不变化 只有在节流阀开口调至很小时 速度才有所变化 4 多缸 马达 运动控制回路在液压传动系统中 用一个能源向两个或多个缸 或马达 提供液压油 并按各缸 或马达 之间运动关系要求进行控制 完成预定功能的回路 被称为多缸 马达 运动回路 顺序动作回路 多缸 马达 运动回路 同步运动回路互锁回路 31 42 互不干扰回路 顺序动作回路 行程控制顺序动作回路 行程阀控制的顺序动作回路用行程开关和电磁阀配合的顺序动作回路53 2DT 缸2 1DT 夹紧缸1 3DT 压力控制顺序动作回路换向阀和压力继电器控制的顺序动作回路顺序阀控制的顺序动作回路案例分析 问题 在夹紧缸1夹紧状态下 缸2换向阀瞬时切 换 1DT得电 缸1 缸2动作引起了夹紧缸1瞬时失压而工件松夹的事故 夹紧回路与主回路之间的干涉54 55 时间控制顺序动作回路 同步回路 同步运动包括速度同步和位置同步 两类 速度同步是指各执行元件的运动速度相同 而位置同步是指各执行元件在运动中或停止时都保持相同的位移量 液压缸机械联结的同步回路 机械同步 56 采用流量阀的同步回路 用串联液压缸的同步回路 用同步马达的同步回路 用同步缸的同步回路 节流式同步运动回路 分流阀控制的同步运动回路 电液比例阀同步运动回路 三 阅读液压系统图的步骤1 了解设备对液压系统的要求 了解系统的工作任务 了解系统的工作要求 了解系统的动作循环 2 粗略分析系统 整理和简化油路浏览液压系统原理图 初步确定组成液压系统的基本回路和各组成元件 然后简化油路 分析元件功能及整理元件 重新绘制原理图 57 58 3 根据设备对液压系统的要求 以执行元件 为中心 将系统分解为若干个子系统 4 对各子系统中的液压基本回路进行分析 并根据对执行元件的动作要求 参照有关说明和电磁铁动作循环表 逐块读懂各子系统 阅读液压系统图的步骤 5 根据设备中各执行元件间互锁 同步 顺序动作和防干扰等要求 分析各子系统之间的联系 并进一步读懂系统是如何实现这些要求的 6 在全面读懂整个系统的基础上 从系统的组成结构和工作原理上归纳总结整个系统的特点 以加深对系统的理解 主要从系统实现动作切换和动作循环的方式 调速方式 节能措施 变量方式 控制精度以及子系统的连接方式等方面进行总结 阅读液压系统图的步骤 满足主机的拖动要求和动作循环 要求 结构组成简单 体积小 质量小 工作安全可靠 维修性好 节能性好 经济性好 第三章液压系统设计一 液压系统的设计原则 定 主 要 二 液压系统设计的依据和要求 设计依据 机器设备的技术要求 具体要求 主机的工艺目的 结构布局 使用条件 技术特性 各执行元件的动作循环与周期 各机构运动之间的连锁和安全要求 主机对液压系统工作性能的要求 原动机类型及其功率 转速和转矩特性 环境条件 限制条件 经济性要求 三 液压系统的设计流程液压系统的设计主要包括功能原理设计和技术设计两大部分内容 功能原理设计 根据主机的技术要求确定执行元件的形式 数量和动作顺序等 通过动力分析和运动分析 确定系统主要参数 拟定液压系统原理图 并选择 设计各组成元件 对系统性能进行计算 技术设计 在功能原理设计的基础上 进行液压装置的结构设计及电气控制装置的设计并编制技术文件 液压系统的设计流程 明确技术要求 全面审查 液压装置设计电控装置 设计59 Y 通过否N 拟定液压系统原理图 动力分析和运动分析 系统功能设计编确制执行元件参工数况图 组成元件设计标准元件选择与专用元件设计 液压系统计算验算液压系统技术性能 功能原理设计 技术设计 四 液压系统的设计步骤 设计的出发点和依据 明确技术要求 控制对象与控制内容 限制条件 环境条件 使用条件等 确定液压系统主要参数的基本依据 动力分析与运动分析对每个执行元件进行动力分析和运动分析 并作出负载时间循环图和运动时间循环图 以便了解运动过程的本质 查明每个执行元件在其工作中的负载 位移及速度的变化规律 并找出最大负载点和最大速度点 确定主要参数 压力 流量 功率 60 液压系统初算 61 编制执行元件工况图 包括压力循环图 流量循环图和功率循环 图 它反映了一个循环周期 液压系统对压力 流量及功率的需要量及变化情况 这是拟定液压系统 进行方案对比 鉴别与修改设计以及液压元件选择 设计的基础 拟定液压系统原理图 根据系统的技术要求和工况图 参考液压基本回路 首先确定液压源回路和主回路 直接控制执行元件的部分 再考虑辅助回路 保持系统连续稳定运行状态的部分 然后在各回路不存在干涉的情况下将其组合成系统 最后再进一步考虑安全性 节能性 寿命以及系统技术性能等因素 对此基本系统进行修改补充 使之臻于完善 组成元件设计 根据液压系统原理图和已初步确定的主要参数 压力 流量等 选择标准液压元件和设计专用液压元件 并选择工作介质 例 液压缸的设计计算 液压缸的设计内容和步骤 液压缸类型和各部分结构形式的选择 基本参数的确定 基本参数主要包括液压缸的工作负荷 工作速度 工作行程和导向长度 缸筒内径以及活塞杆直径等 结构计算和验算 其中包括缸筒壁厚 外径和缸底厚度的强度计算 活塞杆强度和稳定性验算 以及各部分联接结构的强度计算 导向 密封 防尘 排气和缓冲装置的设计 整理设计计算书 绘制装配图和零件图 液压缸主要尺寸的确定 根据公式F pA 由活塞所需推力F和工作压力p 即可算出活塞应有的有效面积A 然后进一步根据液压缸的不同结构形式 计算缸筒的直径D 活塞杆直径d可根据工作压力和活塞往复运动的速比查表选取 实际采用的D和d必须符合国标规定的液压缸内径和活塞杆直径系列 液压缸缸筒的长度由所需行程及结构上的需要确定 其中活塞长度为 0 6 1 D 活塞杆导向长度为 0 6 1 5 d 对某些单杆液压缸还有最小导向长度H的要求 LD202 即 H 式中L是活塞最大行程 D为缸筒内径 液压缸的强度和刚度校核 缸筒壁厚的校核中 高压系统液压缸应对其壁厚进行强度校核 如果用无缝钢管作缸筒 一般情况下 壁厚 0 08D 可按薄壁圆筒公式验算壁厚 液压缸采用铸造缸筒时 壁厚由铸造工艺确定 这时应按厚壁圆筒公式验算壁厚 活塞杆强度验算活塞杆直径选定后 应按下式进行强度验算 d 式中d 活塞杆直径 4F F 活塞杆所受负载 b b为材料抗拉强度 n为安全系数 一般取n 1 4 活塞杆的稳定性验算当活塞杆的长径比L d 10时 且活塞杆承受压力作用时 液压缸易出现不稳定状态 造成活塞杆纵向弯曲破坏的后果 因此需考虑其压杆稳定性 62 63 液压系统验算 液压系统的压力损失 液压系统的流量平衡 液压系统的效率 液压系统的热平衡 冲击 液压装置设计 对液压系统中需自行设计的那些零部件进行结构设计 主要是确定元 辅件的连接装配方案和具体结构 设计和绘制液压系统产品工作图样 编制技术文件 为制造 组装和调试液压系统提供依据 电控装置设计 包括硬件设计和软件设计两部分 其设计要点是 控制电路设计的主要依据是系统的工作循环各节拍或不同 工作状态下的电磁铁动作顺序表 在将各种电路组成完整的电气控制回路时 应考虑这些电 路间的互锁 防干扰及故障停车等 所选择的各用电元件的外接线缆 应符合其使用说明书中 的相关规定 控制电路的线缆应采用屏蔽线 电气控制柜 箱 应造型美观 外露按钮 信号指示灯及 标牌等应整齐并便于操作和维护 较复杂的系统推荐采用微机或PLC控制 软件应根据元件动作顺序图表 使各个元件适时动作 完成工作循环 并具有事故连锁保护 报警和自诊断等功能 64 在传统液压系统设计中通常依据的技 术原则 成本原则和人机工程学原则的基础上纳入环境原则 主要有 资源最佳利用率原则 能量损耗最少原则 零污染原则 技术先进性原则 整体效益最佳原则 五 液压系统的绿色设计 六 液压系统设计中应注意的问题 系统在满足工作循环和生产率的前提下 应力求简 单 同时要保证安全 可靠 在组合基本回路时 要注意防止回路间相互干扰 保证正常的工作循环 要注意提高系统的工作效率 防止系统温升过高 要注意防止液压冲击 特别是对于高压大流量的系 统 应采取必要措施消除或减少液压冲击 尽量做到标准化 系列化设计 减少专用件设计 负载差异比较大的多缸系统 设计时应考虑节能 多缸同时动作的系统 应注意因负载不同而引起的 相互干扰 大功率液压系统中不宜采用节流调速 设计时应进行热平衡计算 保证油箱散热面积足够 大或加装冷却器 以免系统温升过高 大功率液压站的液压泵与油箱最好采用软管连接 液压泵的出口在任何瞬间都不允许封闭 应考虑系统的排气措施 禁忌系统中残留空气 第四章液压控制技术一 液压控制原理利用反馈装置把执行元件的输出量反馈回去与输入量进行比较 用比较后的偏差来控制系统 使执行元件的输出跟随输入量而变化或保持恒定 液压控制系统的组成 指令信号发生器 电液控制阀 执行元件及负载 放 大 器 控 制 控 制 量 计算机检测元件二 电液比例阀的原理及应用1 比例控制系统输出量能随输入信号连续地按比例地变化的控制系统称为比例控制系统 65 66 2 电液比例阀 按输入信号连续地 按比例地控制液压系 统中的流量 压力和方向的控制阀称比例控制阀 简称比例阀 按用途和工作特点的不同 电液比例阀可分为 比例压力阀 如比例溢流阀 比例减压阀 比例顺序阀 比例流量阀 如比例节流阀 比例调速阀 比例方向流量阀 如比例方向节流阀 比例方向调速阀 结构 电 电液比例阀主要由电 机械转换器和液压放大器组成 有些电液比例阀还有检测反馈机构 电 电 机械转换器 或称比例调节机构 的作用是将输入的电信号连续地按比例地转换为机械力和位移输出 液压放大器 即液压控制阀本体 的作用是接受电 机械转换器输出的力和位移 并按比例连续输出液压参量 检测反馈机构 包括机械式 液压式 电气式等 的作用是将主阀控制口或先导级阀口的压力 流量或阀芯的位移反馈到先导级的输入端或比例放大器 以获得更好的输出特性 电液比例阀结构和工作原理 电液比例阀的组成 p F 比例电磁铁输出力 传力弹簧系统控制压力 阀芯 相当于用比例电磁铁代替普通液 压阀的调节手柄 并用电信号代替手进行调节的普通液压阀 工作原理电 机械转换器可将输入的连续的 成比例的电信号转换成连续的 成比例的力或位移 然后通过某种耦合方式与液压放大器相连 按比例连续地调节液压参量 若输入的电信号能连续地按比例地或按一定程序变化 则作用在阀芯上的电磁力也就连续地按比例地或按一定程序变化 那么系统的控制参数也就连续地按比例地或按一定程序变化 例 电液比例压力阀 比例压力阀原理3 电液比例阀的安装与使用 电液比例阀应正确安装在连接底版上 注意不要漏装或损坏密封件 紧固连接螺栓时用力要均匀 安装电液比例阀时注意放大器的接线要正确 必须保证比例控制系统工作介质的清洁度符合规定 电液比例阀工作时 应先启动液压系统 再施加控制信号 电液比例阀的泄漏油口要单独接回油箱 67 采用电压比较的液压工作台位置控制系统 比较元件 执行元件放大元件 被控对象传感器1传感器2指令元件 机械手伸缩运动伺服系统液压伺服系统是一个控制能源输出的装置 在输入量与输出量之间自动而连续地保持一定的符合一致的关系 并且用这两个量之差来控制能源的输出 其基本原理是利用反馈连接得到的偏差信号 再利用偏差信号去控制液压能源输入到系统的能量 使系统向着减小偏差的方向变化 从而使系统的实际输出与希望值相符 电液伺服阀是液压伺服系统的核心 69 执行机构 液压能源 转换放大装置 控制对象 输出 指令元件 输入 偏差检测器比较元件 1 液压伺服系统的组成 前置放大级 电气 机械转换器 输入信号电流 功率放大级 压力 流量 输出压力 流量 力 位移 控制量检测元件2 电液伺服阀电液伺服阀是一种比电液比例阀的精度更高 响应更快的液压控制阀 其输出流量或压力受输入的电气信号控制 主要用于高速闭环液压控制系统 液压放大器 反馈机构 电液伺服阀的构成 电 机械转换器作用是将小功率的电信号转换成力矩或力 再通过弹性元件转换成位移 常用的是电磁式的 称力矩马达或力马达 有动铁式和动圈式两种 70 71 液压放大器 1 前置放大级 先导级阀 作用是把电 机械转换器输出的力加以放大 以便拖动 功率放大阀 常用的有 喷嘴挡板阀 射流管阀 滑阀 2 功率放大级 主控制阀 一般是滑阀 用滑阀的位移来控制输出的液压功率 3 反馈机构 是液压放大器中的级间反馈 既解决功率阀的定位问题并获得所需的伺服阀压力 流量性能 同时也使整阀成为一个闭环控制系统 例 常用的前置放大级 单级电液伺服阀 常用电液伺服阀 1 信号线 2 永磁体 3 线圈 4 衔铁 5 弹簧管 6 喷嘴 7 挡板 8 反馈弹簧杆 9 阀芯 10 固定阻尼孔 11 过滤器 12 阀体 SN SN pS pS 34567891011 12 pL QL 两级电液伺服阀1 喷嘴挡板式电液伺服阀12 2 射流管式电液伺服阀3 电液伺服阀的选用选用时要考虑电液伺服阀的特性 如零漂 零偏小 不灵敏区小 线性度好等 还要注意伺服阀的外形尺寸能否为机器的布局所接受 以便尽可能缩短伺服阀和执行元件间的连接管道或将伺服阀直接固定在执行元件上 在某些工作环境较恶劣的情况下 应该选用抗污染能力较强 即对油液清洁度要求较低 的伺服阀 最后还要考虑伺服阀的价格等 选择伺服阀时 应使额定流量 额定压力分别大于或等于实际需要的负载流量和实际使用压力 但使用压力降低后 不但影响其输出流量 也会使阀的不灵敏区增加 频宽降低等 72 73 电液伺服阀的选用步骤 确定类型 根据系统的控制任务及负载性质等确定伺服阀的类型 确定伺服阀的种类和性能指标 根据系统的性能要求 确定伺服阀的种类及性能指标 控制精度要求高的系统 拟采用分辨率高 滞环小的伺服阀 外负载力大时 拟采用压力增益高的伺服阀 确定伺服阀的规格 根据负载的大小和要求的控制速度 确定伺服阀的规格 即确定额 定压力和额定流量 选择合适的额定电流 每种规格的伺服阀 有2 3种额定电流值可供选用 虽然较大的额定电流要求采用较大功率的伺服放大