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1、液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)知識培訓(xùn),培訓(xùn)講師：劉德強,液壓傳動的工作原理 液壓系統(tǒng)的組成及分類 液壓系統(tǒng)元件的作用及圖形符號 液壓系統(tǒng)常見故障的分析與排除 鉆機液壓回路分析,液壓傳動的工作原理,1.傳動類型及液壓傳動的定義 一部完整的機器都是由原動機、傳動裝置和工作機組成。原動機（電動機或內(nèi)燃機）是機器的動力源；工作機是機器直接對外做功的部分；而傳動裝置則是設(shè)置在原動機和和工作機之間的部分，用于實現(xiàn)動力（或能量）的傳遞、轉(zhuǎn)換與控制，以滿足工作機對力（或轉(zhuǎn)矩）、工作速度（或轉(zhuǎn)速）及位置的要求。 按照傳動件（或工作介質(zhì)）的不同，有機械傳動、電氣傳動、流體傳動（液體傳動和氣體傳動）及復(fù)合傳動等。 液體傳動有
2、包括液力傳動和液壓傳動。液力傳動是以動能進行工作的液體傳動。液壓傳動則是以受壓液體作為工作介質(zhì)進行動力（或能量）的轉(zhuǎn)換、傳遞、控制和分配的液體傳動。 2.液壓傳動的工作原理及特征,2.1 工作原理,如圖所示，小液壓缸10與排油單向閥3、吸油 單向閥4一起構(gòu)成手動液壓泵，完成吸油與排油。 當(dāng)向上抬起杠桿時，手動液壓泵的小活塞1向上運 動，小活塞的下部容腔a的容積增大形成局部真 空，致使排油單向閥3關(guān)閉，油箱8中的油液在大 氣壓的作用下經(jīng)吸油管5頂開吸油單向閥4進入a腔。 當(dāng)大活塞2在力F1作用下向下運動時，a腔的容積 減小，油液因受擠壓，壓力升高，于是，被擠出 的油液將吸油單向閥4關(guān)閉，而將排油
3、單向閥3頂 開，經(jīng)排油管6進入大液壓缸11的容腔b，推動大 活塞2上移擠壓工件（負(fù)載F2）。手搖泵的小活塞 1不斷上下往復(fù)運動，工件逐漸被擠扁。當(dāng)工件被 加工成型后，停止小活塞1的運動，則大液壓缸11 的b腔內(nèi)油液壓力將使排油單向閥3關(guān)閉，b腔內(nèi)的 油液被封死，大活塞2連同工件一同被閉鎖不動， 此時，截止閥9關(guān)閉。 如打開截止閥9，則大液壓缸11的b腔油液經(jīng) 排油管7排回油箱8，于是大活塞2將在自重的作用 下下移回復(fù)到起始位置。,2.2 工作特征,歸納上述液壓模型的工作原理可知，由液壓缸10與排油 單向閥3、吸油單向閥4一起組成的手動液壓泵，將杠桿的機 械能轉(zhuǎn)化為油液的壓力能輸出，完成吸油和
4、排油；大液壓缸 11將油液的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能輸出，舉起重物，手動液壓 泵和舉起重物的液壓缸（簡稱擠壓液壓缸）組成了簡單的液 壓傳動系統(tǒng)，實現(xiàn)了動力（包括力和運動）的傳遞和轉(zhuǎn)換。 其工作特征如下：力的傳遞靠液體壓力實現(xiàn)，系統(tǒng)的工作壓 力取決于負(fù)載；運動速度的傳遞靠容積變化相等原則實現(xiàn)， 運動速度取決于流量；系統(tǒng)的動力傳遞符合能量守恒定律， 壓力和流量的乘積等于功率。,液壓系統(tǒng)的組成及分類,液壓傳動與控制的機械設(shè)備或裝置中，其液壓 系統(tǒng)大部分使用具有連續(xù)流動性的液壓油的工作介 質(zhì)，通過液壓泵將驅(qū)動泵的機械能轉(zhuǎn)化成液體的壓 力能，經(jīng)過壓力、流量、方向等各種控制閥，送至 執(zhí)行機構(gòu)（液壓缸、液壓馬達）
5、中，轉(zhuǎn)換成機械能 去驅(qū)動負(fù)載。這樣的液壓系統(tǒng)一般都是由動力源、 執(zhí)行機構(gòu)、控制閥、液壓輔助件和液壓工作介質(zhì)等 幾部分組成，各部分的功能作用見下表：,,一般而言，能夠?qū)崿F(xiàn)某種特定功能的液壓元件的組合，稱為液壓回路。為了實現(xiàn)對某一機器或裝置的工作要求，將若干特定的基本功能回路連接或復(fù)合而成的總體叫液壓系統(tǒng)。 以傳遞動力為主，以傳遞信息為輔，在液壓技術(shù)中稱為液壓傳動系統(tǒng)；以傳遞信息為主，以傳遞動力為輔，在液壓技術(shù)中稱為液壓控制系統(tǒng)。 應(yīng)該指出，傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)在具體結(jié)構(gòu)上往 往是合在一起的。 按液壓系統(tǒng)中油液的循環(huán)方式可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)兩類。,,,液壓系統(tǒng)元件的作用及圖形符號,1.液壓泵
6、液壓泵作為液壓系統(tǒng)的動力元件，將原動機（電動機或 內(nèi)燃機）輸入的機械能（轉(zhuǎn)矩和角速度）轉(zhuǎn)換為壓力能（壓 力和流量）輸出，為執(zhí)行元件提供壓力油。只有液壓泵滿足 以下幾個條件才能夠正常工作： 結(jié)構(gòu)上，必須有若干個容積可變的密封工作腔； 工作中所有工作腔都能夠由小到大，由大到小平穩(wěn)連續(xù)地變化； 必須保證吸油和排油嚴(yán)格分開，即要有配油機構(gòu)。,液壓傳動系統(tǒng)中使用的液壓泵種類繁多，基本分類是：,液壓泵的優(yōu)缺點：,內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)緊湊、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、有良好的高速性能，但加工復(fù)雜、流量脈動大、高壓低速時容積效率低；外嚙合齒輪工藝簡單、加工方便； 葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、流量均勻、運動平穩(wěn)、噪聲小、使用
7、壽命長、容積效率高等優(yōu)點。葉片泵廣泛用于完成各種中等負(fù)荷的工作。 柱塞泵的泄漏小，容積效率高，流量能調(diào)節(jié)，一般做為高壓泵，但它具有自吸能力差、對油污染敏感和噪聲大的缺陷，同時由于高標(biāo)準(zhǔn)的配合精度而造成加工難度大，造價高。,2.液壓執(zhí)行元件,2.1 液壓馬達 液壓馬達是將液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，可以 實現(xiàn)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動，它是靠封閉容積變化來工作的。液壓馬 達工作的必須條件和液壓泵的工作條件相同，從原理上講，泵 可以作為馬達用，馬達也可以作為泵用。但是由于兩者的功能 不同，因此在結(jié)構(gòu)上存在一些差異。例如：液壓泵在結(jié)構(gòu)上必 須保證具有自吸能力，而液壓馬達無這一要求； 液壓馬達需要較大的啟
8、動扭矩； 液壓泵的吸油腔一般為真空，為改善吸油性能和抗氣蝕能力，通常進口做得比出口大；而液壓馬達的排油腔的壓力稍高于大氣壓力，所以沒有上述要求，進、出油口的尺寸相同； 液壓馬達需要正、反轉(zhuǎn)，所以在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上具有對稱性；而液壓泵一般是單向旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以不對稱。,2.2 液壓缸,液壓缸是液壓系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，是將液壓能轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)式的機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，它使運動部件實現(xiàn)往復(fù)直線運動或擺動。 液壓缸按其作用方式可分為單作用式和雙作用兩大類；按其結(jié)構(gòu)形式的不同可以分為活塞式液壓缸、柱塞式液壓缸、擺動式液壓缸、伸縮式液壓缸等形式，其中以活塞式液壓缸應(yīng)用最多。 三者的圖形符號見以下列表：,3
9、.液壓控制閥,液壓控制閥是液壓系統(tǒng)中用來控制液流的壓力、流量及方向的控制元件，是影響液壓系統(tǒng)性能和可靠性的重要元件。 按照液壓閥在系統(tǒng)的功能作用可分為以下三類： 壓力控制閥。用來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液體壓力的閥類，如溢流閥、減壓閥、順序閥、平衡閥、壓力繼電器等。 方向控制閥。用來控制液壓系統(tǒng)中液流方向的閥類，如單向閥、換向閥等。 流量控制閥。通過改變節(jié)流閥口開度來調(diào)節(jié)通過它的流量，以實現(xiàn)對系統(tǒng)某負(fù)載流量控制的閥類，如節(jié)流閥、調(diào)速閥、分（集）流閥等。,按照閥的操縱方式可分為以下幾類：,手動控制閥。用手柄及手輪、踏板、杠桿等進行控制。 機械控制閥。用擋塊及碰塊、彈簧等進行控制。 液壓控制閥。利用液
10、體壓力所產(chǎn)生的力進行控制。 電液控制閥。采用電動控制（普通電磁鐵）和液壓控制的組合方式進行控制。 電動控制閥。用普通電磁鐵。比例電磁鐵。力馬達、力矩馬達、步進電動機等進行控制。,綜上，液壓控制閥的基本參數(shù)認(rèn)為額定流量和額定壓力。 閥的油口通徑D表示其過流能力，因而也代表額定流量。 壓力控制閥,方向控制閥,流量控制閥,4.液壓輔助元件,液壓系統(tǒng)的輔助元件包括密封件、油管及接頭、過濾器、蓄能器、 油箱、冷卻器、加熱器等。 密封 限制或防止液壓油（或其他流體）泄漏的措施稱為密封。在液壓系統(tǒng)中，密封的作用不僅是防止液壓油的泄漏，還要防止空氣和塵埃進入液壓系統(tǒng)。液壓油的泄漏分內(nèi)泄和外泄兩種。內(nèi)泄指油液
11、從高壓腔向低壓腔的泄漏，所泄漏的油液并沒有對外做功，其壓力能絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高，油黏度降低，又進一步增加泄漏量，從而降低系統(tǒng)的容積效率，損耗功率。外泄是指油液泄漏于元件外部，會弄臟周圍物件，污染環(huán)境，外泄一般是不允許的。 油管和管接頭 油管的作用是保證液壓系統(tǒng)工作液體的循環(huán)和能量的傳輸；管接頭用于把油管與油管或油管與元件連接起來而構(gòu)成管路系統(tǒng)。油管和管接頭應(yīng)有足夠的強度、良好的密封、較小的壓力損失和裝拆方便。 油管的種類有以下幾種：無縫鋼管、橡膠軟管、純銅管、棉綸管。,過濾器 保持液壓油的清潔是保障液壓系統(tǒng)能正常工作的重要條件。由于外界塵埃、贓物、裝配時元件內(nèi)的殘留物（沙子、鐵屑
12、、氧化皮）及油液變質(zhì)析出物的混入，會使元件相對運動的表面加速磨損、劃傷甚至卡死或堵塞細小通道（如阻尼孔），影響工作穩(wěn)定性，使控制元件失靈。因此，對工作液體進行過濾是十分必要的，這一任務(wù)由過濾器來完成。 蓄能器 蓄能器又稱蓄壓器、貯能器，它是一種能把壓力油的液壓能貯存在耐壓容器里，待需要時又將其釋放出來的裝置。它在液壓系統(tǒng)中能起到調(diào)節(jié)能量、均衡壓力、減少設(shè)備容積、降低功能消耗及減少系統(tǒng)發(fā)熱等作用。,油箱及冷卻器,油箱 油箱是用來貯油、散熱、分離油中所含空氣 和雜質(zhì)的。 冷卻器 建筑機械液壓系統(tǒng)油箱中的溫度最高不超過 80OC。如果油箱靠自然散熱作用，其最高油溫超 過允許值，就應(yīng)采取冷卻措施
13、。液壓傳動系統(tǒng)根 據(jù)冷卻介質(zhì)的不同，可分為風(fēng)冷式和水冷式兩種。,5.液壓工作介質(zhì),在液壓系統(tǒng)中，液壓油液是傳遞動力和信號的工作介 質(zhì)。同時，它還起到潤滑、冷卻和防銹的作用，液壓系統(tǒng)能 否有效、可靠地運行，在很大程度上取決于系統(tǒng)中所用的液 壓油液的性能。 對液壓工作介質(zhì)的主要要求： 黏度合適，隨溫度的變化小。 潤滑性良好。 抗氧化。 防銹和不腐蝕金屬。 同密封材料相容。 消泡抗泡性好。,液壓工作介質(zhì)使用要點,日常維護 保持環(huán)境整潔，正常操作，防止水分、雜物或空氣混入。 含水型液壓油的使用溫度不要超過規(guī)定值，以免水分過分蒸發(fā)。 及時更換 安全,液壓系統(tǒng)常見故障的分析與排除,液壓系統(tǒng)的泄露 水分進
14、入系統(tǒng)產(chǎn)生的故障和內(nèi)部銹蝕 液壓系統(tǒng)的壓力失常,液壓系統(tǒng)的泄漏,泄露的分類 泄露分內(nèi)泄漏和外泄漏兩種。根據(jù)泄漏的程度有油膜刮漏、滲漏、滴漏和噴漏等多種表現(xiàn)形式。油膜刮漏發(fā)生在相對運動部位之間，例如回轉(zhuǎn)體的滑動副、往復(fù)運動（如液壓缸的活塞桿、手動換向閥的閥芯外伸部位等）；滲漏發(fā)生在端蓋閥板結(jié)合等處；滴漏多發(fā)生在管接頭等處；噴漏多發(fā)生在管子破裂、漏裝密封件等處。 漏油的危害 外漏造成工作環(huán)境污染、浪費資源；內(nèi)漏造成油溫升高、效率下降、工作壓力上不去、系統(tǒng)無力、運動速度減慢等多種故障。,漏油的原因,密封件質(zhì)量不好、裝配不正確而破損、使用日久老化變質(zhì)、與工作介質(zhì)不相容等原因造成密封失效。 相對運動
15、副磨損使配合間隙增大、內(nèi)泄漏增大，或配合面拉傷而產(chǎn)生內(nèi)外泄漏。 油溫太高。 系統(tǒng)使用壓力過高。 密封部件尺寸設(shè)計不正確、加工精度不良、裝配不好產(chǎn)生內(nèi)外泄漏。 消除和減少泄漏的方法 可在查明產(chǎn)生內(nèi)外泄漏原因的基礎(chǔ)上對癥采取對應(yīng)措施。,水分進入系統(tǒng)產(chǎn)生的故障和內(nèi)部銹蝕,水分等進入液壓系統(tǒng)的危害 水分進入油中，會使液壓油乳化，成為白濁狀態(tài)。這種白濁的乳化油進入液壓系統(tǒng)內(nèi)部，不僅使液壓元件內(nèi)部生銹，同時還降低摩擦運動副的潤滑性能，零件磨損加劇，降低系統(tǒng)效率。 進入水分使液壓系統(tǒng)內(nèi)的鐵系金屬生銹，剝落的鐵銹在液壓系統(tǒng)管道和液壓元件內(nèi)流動，蔓延擴散，導(dǎo)致整個系統(tǒng)內(nèi)部生銹，產(chǎn)生更多的剝落鐵銹和氧化生成物，甚
16、至出現(xiàn)很多油泥。這些水分污染物和氧化生成物即成為進一步氧化的催化劑，更導(dǎo)致液壓元件的堵死、卡死現(xiàn)象，引起液壓系統(tǒng)動作失常、配管堵塞、冷卻器效率降低、濾油器堵塞等一系列故障。,水分進入的原因和途徑,油箱蓋上因冷熱交替而使空氣中的水分凝結(jié)，變成水珠落入油中。 液壓回路中的水冷式冷卻器因密封破壞或冷卻管破裂等原因，水漏入油中。 油桶中的水分、雨水、水冷卻液噴濺漏入油中。 人的汗水。 防止水分進入、防止生銹的措施 液壓油的運輸存放要有防雨水進入的措施。 經(jīng)常檢查并排除水冷式冷卻器漏水、滲水故障。 更換液壓油時應(yīng)盡量避免雨天進行，油箱要嚴(yán)加密封，防止雨水滲漏進入油中。 定期排放液壓油中的積水。,液壓系統(tǒng)
17、的壓力失常,壓力是液壓系統(tǒng)的兩個最基本的參數(shù)之一，在很大程度上決定了液壓系統(tǒng)工作性能的優(yōu)劣。這一故障表現(xiàn)為：當(dāng)對液壓系統(tǒng)進行壓力調(diào)節(jié)時，出現(xiàn)調(diào)節(jié)失靈，系統(tǒng)壓力建立不起來，壓力不足，甚至根本無壓力，或者壓力調(diào)不上來，或者壓力上升后又掉下來以及所調(diào)節(jié)壓力不穩(wěn)定、壓力波動大等現(xiàn)象。 壓力失常的影響 執(zhí)行元件不動作或雖動作但一負(fù)載便停止運動或無力、克服不了負(fù)荷做功。 液壓系統(tǒng)不能實現(xiàn)正確的工作循環(huán)。 執(zhí)行元件的速度因負(fù)載流量不夠，而使運動速度下降。 依靠壓力控制的一些閥體不能工作，從而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)不能正常工作。,壓力失常的原因,液壓泵原因造成無流量輸出或輸出流量不夠。 溢流閥等壓力調(diào)節(jié)閥故障。 換向閥失靈，導(dǎo)致系統(tǒng)卸荷或封閉；或者是由于閥芯與閥體孔之間嚴(yán)重內(nèi)泄漏所致。 換向閥的閥芯未換向運動到位，造成壓力油腔與回油腔竄腔。 系統(tǒng)內(nèi)、外泄露。 液壓缸活塞與活塞桿連接的鎖緊螺母松脫，活塞從活塞桿上跑出，是液壓缸兩腔互通。 壓力失常的排除方法 更換電動機接線，糾正液壓泵旋轉(zhuǎn)方向，更換功率匹配的電動機。 糾正液壓泵進、出口方向。 排除方向閥故障，裝有卸荷閥的，排除卸荷閥故障。 查明產(chǎn)生內(nèi)泄漏和外泄漏的具體位置，排除內(nèi)、外泄露故障。 檢查液壓缸。,鉆機液壓回路分析,
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