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液压系统

工控家百科顾问团

贡献者:工控家001  最后更新:2018-11-29 10:29:42  浏览数:37

液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成,即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件(附件)和液压油。液压系统可分为两类:液压传动系统和液压控制系统。液压传动系统以传递动力和运动为主要功能。液压控制系统则要使液压系统输出满足特定的性能要求(特别是动态性能),通常所说的液压系统主要指液压传动系统

关键词: 液压系统概述工作原理应用分类选型指南维护保养注意事项故障排除


1概述

液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成,即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件(附件)和液压油。液压系统可分为两类:液压传动系统和液压控制系统。液压传动系统以传递动力和运动为主要功能。液压控制系统则要使液压系统输出满足特定的性能要求(特别是动态性能),通常所说的液压系统主要指液压传动系统。

 


2工作原理

液压系统由信号控制和液压动力两部分组成,信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。

液压动力部分采用回路图方式表示,以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件;液压控制部分含有各种控制阀,用于控制工作油液的流量、压力和方向;执行部分含有液压缸或液压马达,其可按实际要求来选择。

在分析和设计实际任务时,一般采用方框图显示设备中实际运行状况。 空心箭头表示信号流,而实心箭头则表示能量流。

基本液压回路中的动作顺序—控制元件(二位四通换向阀)的换向和弹簧复位、执行元件(双作用液压缸)的伸出和回缩以及溢流阀的开启和关闭。 对于执行元件和控制元件,演示文稿都是基于相应回路图符号,这也为介绍回路图符号作了准备。

根据系统工作原理,您可对所有回路依次进行编号。如果第一个执行元件编号为0,则与其相关的控制元件标识符则为1。如果与执行元件伸出相对应的元件标识符为偶数,则与执行元件回缩相对应的元件标识符则为奇数。 不仅应对液压回路进行编号,也应对实际设备进行编号,以便发现系统故障。

DIN ISO1219-2标准定义了元件的编号组成,其包括下面四个部分:设备编号、回路编号、元件标识符和元件编号。如果整个系统仅有一种设备,则可省略设备编号。

实际中,另一种编号方式就是对液压系统中所有元件进行连续编号,此时,元件编号应该与元件列表中编号相一致。 这种方法特别适用于复杂液压控制系统,每个控制回路都与其系统编号相对应。


3应用

由于液压技术有许多突出的优点,从民用列国防、由一般传动到精确度很高的控制系统,都得到了广泛地应用。

在国防工业中,陆、诲.空三军的很多武器装备都采用了液压传动与控制.如飞机、坦克、舰艇、雷达、火炮、导弹和火箭等.

在机床工业中,目前机床传动系统有85%采用液压传动与控制,如磨床、铣床、刨床、拉床、压力机、剪床和组合机床等。

在冶金工业中,电炉控制系统、轧钢机的控制系统、平炉装料、转炉控制、高炉控制、带材跑偏和恒张力装置等都采用了液压技术。

在工程机械中,普遍采用了液压传动,如挖掘机、轮胎装载机、汽车起重机、履带推土机、轮胎起重机、自行式铲运机、平地机和振动

式压路机等。

在农业机械中,采用液压技术也很广泛、如联合收割机、拖拉机和犁等。

在汽车工业中,液压越野车、液压自卸式汽车、液压高空作业车和消防车等均采用了液压技木;

在轻纺工业中,采用溉压技术的有塑料注塑机、橡胶硫化机、造纸机、印刷机和纺织机等;

在船舶工业中,应用液压技术很普遍,如全液压挖泥船、打捞船、打桩船、采油平台、水翼船、气垫船和船舶辅机等。

近几年.又在太阳跟踪系统、海浪模拟装置、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射裴置、宇航环境模拟和高层建筑防震系统及紧

急刹车装置等没备中,也采用了液压技术.

总之。一切工程领域,凡是有机械设备的场合,均可采用液压技术,其前景非常光明。


4分类

按油液循环方式分类:开放式系统,闭式系统。                                    

按用途分类:固定设备用系统,行走设备用系统。                                    

按工作特征分类:液压传动系统,液压控制系统。                                      

按执行器速度控制方式分类:阀控制系统,泵排量控制系统,泵转速控制系统,执行器控制系统                                                              

按主换向阀在中位时液压泵的工作状态分类:中开式系统,中闭式系统。


5选型指南

1、执行元件类型和型号的选择

首先根据负载作何种形式的运动来选择液压缸或液压马达——确定类型

  其实根据负载的速度和推力或力矩来选择执行元件的大小——确定型号

2、动力元件选型

经过第一步后基本就可以确定油泵的排量和使用压力了,自然电机的功率也能够确定下来。

3、控制元件的选型

由于控制元件在液压系统中控制着液体的压力、流量和方向。因此可根据前面两项确定下来的流量和压力再结合动作的需要选择相应的控制元件。

液压系统是一个比较完整的工程,既需要考虑推力(或力矩)、速度是否达到要求,又需要满足机械设备的动作需求,更加需要液压系统小型化、高效化、寿命长。


6维护保养

1)至多500小时或是三个月就要检查和更换油液。

2)定期冲洗油泵的进口油滤。

3)检查液压油被酸化或其他污染物污染情况,液压油的气味可以大致鉴别是否变质。

4)修护好系统中的泄漏。

5)确保没有外来颗粒从油箱的通气盖、油滤的塞座、回油管路的密封垫圈以及油箱其他开口处进入油箱。


7注意事项

第一,从动力源——泵的方面来考虑,考虑到执行器工作状况的多样化,有时系统需要大流量,低压力;有时又需要小流量,高压力。所以选择限压式变量泵为宜,因为这种类型的泵的流量随系统压力的变化而变化。当系统压力降低时,流量比较大,能满足执行器的快速行程。当系统压力提高时流量又相应减小,能满足执行器的工作行程。这样既能满足执行器的工作要求,又能使功率的消耗比较合理。

第二,液压油流经各类液压阀时不可避免的存在着压力损失和流量损失,这一部分的能量损失在全部能量损失中占有较大的比重。因此,合理选择液压器,调整压力阀的压力也是降低功率损失的一个重要方面。流量阀按系统中流量调节范围选取并保证其最小稳定流量能满足使用要求,压力阀的压力在满足液压设备正常工作的情况下,尽量取较低的压力。

第三,如果执行器具有调速的要求,那么在选择调速回路时,既要满足调速的要求,又要尽量减少功率损失。常见的调速回路主要有:节流调速回路,容积调速回路,容积节流调速回路。其中节流调速回路的功率损失大,低速稳定性好。而容积调速回路既无溢流损失,也无节流损失,效率高,但低速稳定性差。如果要同时满足两方面的要求,可采用差压式变量泵和节流阀组成的容积节流调速回路,并使节流阀两端的压力差尽量小,以减小压力损失。

第四,合理选择液压油。液压油在管路中流动时,将呈现出黏性,而黏性过高时,将产生较大的内摩擦力,造成油液发热,同时增加油液流动时的阻力。当黏性过低时,易造成泄漏,将降低系统容积效率,因此,一般选择黏度适宜且黏温特性比较好的油液。另外,当油液在管路中流动时,还存在着沿程压力损失和局部压力损失,因此设计管路时尽量缩短管道,同时减少弯管。

以上就是避免液压系统功率损失所提出来的几点工作,但是影响液压系统功率损失的因素还有很多,所以如果当具体设计一液压系统时,还需综合考虑其他各个方面的要求。


8故障排除

1、压力损失

由于液体具有黏性,在管路中流动时又不可避免地存在着摩擦力,所以液体在流动过程中必然要损耗一部分能量。这部分能量损耗主要表现为压力损失。

压力损失有沿程损失和局部损失两种。沿程损失是当液体在直径不变的直管中流过一段距离时,因摩擦而产生的压力损失。局部损失是由于管路截面形状突然变化、液流方向改变或其他形式的液流阻力而引起的压力损失。总的压力损失等于沿程损失和局部损失之和。由于压力损失的必然存在,所以泵的额定压力要略大于系统工作时所需的最大工作压力,一般可将系统工作所需的最大工作压力乘以一个1.3~1.5的系数来估算。

2、流量损失

在液压系统中,各被压元件都有相对运动的表面,如液压缸内表面和活塞外表面,因为要有相对运动,所以它们之间都有一定的间隙。如果间隙的一边为高压油,另一边为低压油,则高压油就会经间隙流向低压区从而造成泄漏。同时,由于液压元件密封不完善,一部分油液也会向外部泄漏。这种泄漏造成的实际流量有所减少,这就是我们所说的流量损失。

流量损失影响运动速度,而泄漏又难以绝对避免,所以在液压系统中泵的额定流量要略大于系统工作时所需的最大流量。通常也可以用系统工作所需的最大流量乘以一个1.1~1.3的系数来估算。

3、液压冲击

原因:执行元件换向及阀门关闭使流动的液体因惯性和某些液压元件反应动作不够灵敏而产生瞬时压力峰值,称液压冲击。其峰值可超过工作压力的几倍。

危害:引起振动,产生噪声;使继电器、顺序阀等压力元件产生错误动作,甚至造成某些元件、密封装置和管路损坏。

措施:找出冲击原因避免液流速度的急剧变化。延缓速度变化的时间,估算出压力峰值,采用相应措施。如将流动换向阀和电磁换向阀联用,可有效地防止液压冲击。

4、空穴现象

现象:如果液压系统中渗入空气,液体中的气泡随着液流运动到压力较高的区域时,气泡在较高压力作用下将迅速破裂,从而引起局部液压冲击,造成噪声和振动。另外,由于气泡破坏了液流的连续性,降低了油管的通油能力,造成流量和压力的波动,使液压元件承受冲击载荷,影响其使用寿命。

原因:液压油中总含有一定量的空气,通常可溶解于油中,也可以气泡的形式混合于油中。当压力低于空气分离压力时,溶解于油中的空气分离出来,形成气泡;当压力降至油液的饱和蒸气压力以下时,油液会沸腾而产生大量气泡。这些气泡混杂于油液中形成不连续状态,这种现象称为空穴现象。

部位:吸油口及吸油管中低于大气压处,易产生气穴;油液流经节流口等狭小缝隙处时,由于速度的增加,使压力下降,也会产生气穴。

危害:气泡随油液运动到高压区,在高压作用下迅速破裂,造成体积突然减小、周围高压油高速流过来补充,引起局部瞬间冲击,压力和温度急剧升高并产生强烈的噪声和振动。

措施:要正确设计液压泵的结构参数和泵的吸油管路,尽量避免油道狭窄和急弯,防止产生低压区;合理选用机件材料,增加机械强度、提高表面质量、提高抗腐蚀能力。

5、气蚀现象

原因:空穴伴随着气蚀发生,空穴中产生的气泡中的氧也会腐蚀金属元件的表面,我们把这种因发生空穴现象而造成的腐蚀叫气蚀。

部位:气蚀现象可能发生在油泵、管路以及其他具有节流装置的地方,特别是油泵装置,这种现象最为常见。气蚀现象是液压系统产生各种故障的原因之一,特别在高速、高压的液压设备中更应注意。

危害和措施与空穴现象的相同。


参考资料

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