液压系统基本原理.docx
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1、液压系统根本原理图8. 1YT4543型动力滑台液压系统图1背压阀;2顺序阀;3,6、13、15单向阀;4、16节流阀;5压力继电器:7液压缸:8一行程阀;9一电磁阀;Io-调速阀;Il一先导阀;12一换向阀;14液压泵第一节液压传动的开展史液压传动和气压传动称为流体传动,是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而开展起来的一门新兴技术,1795年英国约瑟夫布拉曼(JoSePhBraman,1749-1814),在伦敦用水作为工作介以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。1905年将工作介质水改为油,又进一步得到改善。第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用
2、特别是1920年以后,开展更为迅速。液压元件大约在19世纪末20世纪初的20年间,才开始进入正规的工业生产阶段。1925年维克斯(F.Vikers)创造了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了根底。20世纪初康斯坦丁尼斯克(GConstantimsco)对能量波动传递所进行的理论及实际研究;1910年对液力传动(液力联轴节、液力变矩器等)方面的奉献,使这两方面领域得到了开展。第二次世界大战(19411945)期间,在美国机床中有30%应用了液压传动。应该指出,日本液压传动的开展较欧美等国家晚了近20多年。在1955年前后,日本迅速开展液压传动,1956年成立了“液压工
3、业会”。近2030年间,日本液压传动开展之快,居世界领先地位。液压传动有许多突出的优点,因此它的应用非常广泛,如一般工。业用的塑料加工机械、压力机械、机床等;行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等;钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辐调整装置等;土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等;发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等;船舶用的甲板起重机械(绞车)、船头门、舱壁阀、船尾推进器等;特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等;军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。第二节液压系统地组成一个完整的液压
4、系统由五个局部组成,即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。一、动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能,指液压系统中的油泵,它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。二、执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能,驱动负载作直线往复运动或回转运动。三、控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同,液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为溢流阀(平安阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等;流量控制阀包括节流阀、调速阀、分流集流阀等;方向控制阀包括单向阀、液控单
5、向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同,液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。四、辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、压力表、油位油温计等。五、液压油是液压系统中传递能量的工作介质,有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。第三节液压的原理一、它是由两个大小不同的液缸组成的,在液缸里充满水或油。充水的叫“水压机”;充油的称“油压机”。两个液缸里各有一个可以滑动的活塞,如果在小活塞上加一定值的压力,根据帕斯卡定律,小活塞将这一压力通过液体的压强传递给大活塞,将大活塞顶上去。设小活塞的横截面积是S1,加在小活塞上的向下的压力是FL于是,小活塞对液体的压强为P=F1SI,能
6、够大小不变地被液体向各个方向传递工大活塞所受到的压强必然也等于P。假设大活塞的横截面积是S2,压强P在大活塞上所产生的向上的压力F2=PxS2截面积是小活塞横截面积的倍数。从上式知,在小活塞上加一较小的力,那么在大活塞上会得到很大的力,为此用液压机来压制胶合板、榨油、提取重物、锻压钢材等。二、液压的优缺点与机械传动、电气传动相比,液压传动具有以下优点:1、液压传动的各种元件,可以根据需要方便、灵活地来布置。2、重量轻、体积小、运动惯性小、反响速度快。3、操纵控制方便,可实现大范围的无级调速(调速范围达2000:1)。4、可自动实现过载保护。5、一般采用矿物油作为工作介质,相对运动面可自行润滑,
7、使用寿命长;6、很容易实现直线运动。7、很容易实现机器的自动化,当采用电液联合控制后,不仅可实现更高程度的自动控制过程,而且可以实现遥控。液压传动也存在着一些缺点:1、由于流体流动的阻力和泄露较大,所以效率较低。如果处理不当,泄露不仅污染场地,而且还可能引起火灾和爆炸事故。2、由于工作性能易受到温度变化的影响,因此不宜在很高或低的温度条件下工作。3、液压元件的制造精度要求较高,因而价格较贵。4、由于液体介质的泄漏及可压缩性影响,不能得到严格的传动比。5、液压传动出故障时不易找出原因;使用和维修要求有较高的技术水平。第四节液压系统的三大顽疾一、发热由于传力介质(液压油)在流动过程中存在各部位流速
8、的不同,导致液体内部存在一定的内摩擦,同时液体和管路内壁之间也存在摩擦,这些都是导致液压油温度升高的原因。温度升高将导致内外泄漏增大,降低其机械效率。同时由于较高的温度,液压油会发生膨胀,导致压缩性增大,使控制动作无法很好的传递。解决方法:发热是液压系统的固有特征,无法铲除只能尽量减轻。使用质量好的液压油、液压管路的布置中应尽量防止弯头的出现、使用高质量的管路以及管接头、液压阀等。二、振动液压系统的振动也是其痼疾之一。由于液压油在管路中的高速流动而产生的冲击以及控制阀翻开关闭过程中产生的冲击都是系统发生振动的原因。强的振动会导致系统控制动作发生错误,也会使系统中一些较为精密的仪器发生错误,导致
9、系统故障。解决方法:液压管路应尽量固定,防止出现急弯。防止频繁改变液流方向,无法防止时应做好减振措施。整个液压系统应有良好的减振措施,同时还要防止外来振源对系统的影响。三、泄漏液压系统的泄漏分为内泄漏和外泄漏。内泄漏指泄漏过程发生在系统内部,例如液压缸活塞两边的泄漏、控制阀阀芯与阀体之间的泄漏等。内泄漏虽然不会产生液压油的损失,但是由于发生泄漏,既定的控制动作可能会受到影响,直至引起系统故障。外泄漏是指发生在系统和外部环境之间的泄漏。液压油直接泄漏到环境中,除了会影响系统的工作环境外,还会导致系统压力不够引发故障。泄漏到环境中的液压油还有发生火灾的危险。解决方法:采用质量较好的密封件,提高设备
10、的加工精度。另:对于液压系统这三大顽疾,有人进行了总结:“发烧、拉稀带得瑟”。YT4543型组合机床动力滑台液压传动系统(应用举例)组合机床是由通用部件和局部专用部件组成的高效、专用、自动化程度较高的机床。它能完成钻、扩、较、镶、铳、攻丝等工序和工作台转位、定位、夹紧、输送等辅助动作,可用来组成自动线。这里只介绍组合机床动力滑台液压系统。动力滑台上常安装着各种旋转着的刀具,其液压系统的功能是使这些刀具作轴向进给运动,并完成一定的动作循环。图8.1和表8.1分别表示YT4543型组合机床动力滑台液压系统原理图和动作循环表。这个系统用限压式变量叶片泵供油,用电液换向阀换向,用行程阀实现快进和工进速
11、度的切换,用电磁阀实现两种工进速度的切换,用调速阀使进给速度稳定。在机械和电气的配合下,能够实现“快进一一工进一二工进一死挡铁停留一快退一原位停止”的半自动循环。其工作情况如下所述。1 .快进按下起动按钮,电磁铁IYA通电吸合,控制油路由泵14经电磁先导阀11左位、单向阀15,进入液动阀12的左端油腔,液动阀12左位接系统,液动阀12的右端油腔回油经节流器16和阀11的左位回油箱,液动阀处于左位。主油路:泵14-单向阀13-液动阀12左位行程阀8(常态位)f液压缸左腔(无杆腔)。回油路:液压缸右腔一阀12左位一单向阀3-阀8-液压缸左腔。由于动力滑台空载,系统压力低,液控顺序阀关闭,液压缸成差
12、动连接,且变量泵14有最大的输出流量,滑台向左快进(活塞杆固定,滑台随缸体向左运动)。表8.1YT4543型动力滑台液压系统的动作循环表IYA2YA3YA压力继电器行程阀快进1差动)+-导通一工进+-切断二工进+-切断死挡铁停留+-+切断快退-+-切断f导通原位停止-导通2.一工进快进到一定位置,滑台上的行程挡块压下行程阀8,使原来通过阀8进入液压缸无杆腔的油路切断。此时阀9的电磁铁3YA处于断电状态,调速阀4接入系统进油路,系统压力升高。压力的升高,一方面使液控顺序阀2翻开,另一方面使限压式变量泵的流量减小,直到与经过调速阀4后的流量相同为止。这时进入液压缸无杆腔的流量由调速阀4的开口大小决
13、定。液压缸有杆腔的油液那么通过液动阀12后经液控顺序阀2和背压阀1回油箱(两侧的压力差使单向阀3关闭)。液压缸以第一种工进速度向左运动。3二工进当滑台以一工进速度行进到一定位置时,挡块压下行程开关,使电磁铁3YA通电,经阀9的通路被切断。此时油液需经调速阀4与10才能进入液压缸无杆腔。由于阀10的开口比阀4小,滑台的速度减小,速度大小由调速阀10的开口决定。3.死挡铁停留当滑台以二工进速度行进到碰上死挡铁后,滑台停止运动。液压缸无杆腔压力升高,压力继电器5发出信号给时间继电器(图中未表示),使滑台在死挡铁上停留一定时间后再开始下一动作。滑台在死挡铁上停留,主要是为了满足加工端面或台肩孔的需要,
14、使其轴向尺寸精度和外表粗糙度到达一定要求。当滑台在死挡铁上停留时,泵的供油压力升高,流量减少,直到限压式变量泵流量减小到仅能满足补偿泵和系统的泄漏量为止,系统这时处于需要保压的流量卸荷状态。3.快退当滑台在死挡铁上停留一定时间(由时间继电器调整)后,时间继电器发出使滑台快退的信号。此时电磁铁IYA断电,2YA通电,阀11和阀12处于右位。进油路:泵14-阀13-液动阀12右位一液压缸右腔;回油路:液压缸左腔一单向阀6-阀12右位一油箱。由于此时为空载,系统压力很低,泵14输出的流量最大,滑台向右快退。3.原位停止当滑台快退到原位时,挡块压下原位行程开关,使电磁铁1YA、2YA和3YA都断电,阀
15、11和阀12处于中位,滑台停止运动,泵14通过阀12的中位卸荷(这时系统处于压力卸荷状态)。YT4543型组合机床动力滑台液压系统包括以下一些根本回路:由限压式变量叶片泵和进油路调速阀组成的容积节流调速回路,差动连接快速运动回路,电液换向阀的换向回路,由行程阀、电磁阀和液控顺序阀等联合控制的速度切换回路以及中位为M型机能的电液换向阀的卸荷回路等。液压系统的性能就由这些根本回路所决定。该系统有以下几个特点:采用了由限压式变量叶片泵和进油路调速阀组成的容积节流调速回路。它既能满足系统调速范围大,低速稳定性好的要求,又提高了系统的效率。进给时,在回油路上增加了一个背压阀,这样一方面可改善速度稳定性,
16、另一方面可使滑台能承受一定的与运动方向一致的切削力(负值负载)。采用限压式变量泵和差动连接两个措施实现快进,既能得到较高的快进速度,又不致使系统效率过低。动力滑台快进和快退均为最大工作进给速度的倍,泵的流量自动变化,系统无溢流损失,效率高。采用行程阀和液控顺序阀使快进转换为工进时,动作平稳可靠,转换的位置精度比拟高。至于两个工进之间的换接那么由于两者速度都较低,采用电磁阀完全能保证换接精度。第五节动力元件常见故障与排除一、齿轮泵常见故障m故障现象:泵不能排料故障原因:a、旋转方向相反;b、吸入或排出阀关闭;c、入口无料或压力过低;d、粘度过高,泵无法咬料对策:a、确认旋转方向;b、确认阀门是否
17、关闭;c、检查阀门和压力表;d、检查液体粘度,以低速运转时按转速比例的流量是否出现,假设有流量,那么流入缺乏、(2)故障现象:泵流量缺乏故障原因:a、吸入或排出阀关闭;b、入口压力低;c、出口管线堵塞;d、填料箱泄漏;e、转速过低对策:a、确认阀门是否关闭;b、检查阀门是否翻开;c、确认排出量是否正常;d、紧固;大量泄露漏影响生产时,应停止运转,拆卸检查;e、检查泵轴实际转速;(3)故障现象:声音异常故障原因:a、联轴节偏心大或润滑不良b、电动机故障;c、减速机异常;d、轴封处安装不良;e、轴变形或磨损对策:a、找正或充填润滑脂;b、检查电动机;c、检查轴承和齿轮;d、检查轴封;e、停车解体检
18、查(4)故障现象:电流过大故障原因:a、出口压力过高;b、熔体粘度过大;c、轴封装配不良;d、轴或轴承磨损;e、电动机故障对策:a、检查下游设备及管线;b、检验粘度;c、检查轴封,适当调整;d、停车后检查,用手盘车是否过重;e、检查电动机(5)故障现象:泵突然停止故障原因:a、停电;b、电机过载保护;c、联轴器损坏;d、出口压力过高,联锁反响;e、泵内咬入异常,;f、轴与轴承粘着卡死对策:a、检查电源;b、检查电动机;c、翻开平安罩,盘车检查;d、检查仪表联锁系统;e、停车后,正反转盘车确认;f、盘车确认二、叶片泵常见故障排除1 .电动机转向不对;纠正转向2 .油箱液面过低;补油至油标线3 .
19、吸油管路或过滤器堵塞;疏通吸油管路,清洗过滤器4 .电动机转速过低;使转速到达液压泵的最低转速以上5 .油粘度过大;检查油质,更换粘度适合的液压油或提高油温6 .配油盘端面磨损;修磨端面或更换配油盘7 .叶片于定子内外表接触不良;修磨接触面或更换叶片8 .叶片在叶片槽内卡死或移动不灵活;逐个检查,对移动不灵活的叶片重新研配9 .连接螺钉松动;适当拧紧10 .溢流阀失灵;调整、拆卸、清洗溢流阀三、柱塞泵故障诊断及排除方法液压泵是液压系统的动力元件,也是液压系统的心脏部位,一旦泵发生故障系统就不能正常工作。而液压系统大量使用柱塞泵,因此掌握柱塞泵的故障对以后液压维护是很必要的。柱塞泵故障的表现形式
20、有以下几种:一、柱塞泵工作噪声过大的原因及排除方法(1)油泵内存有空气。这个故障一般是在安装了一台新泵的时候出现,在开起一台新泵时,应先向泵内参加油液,对泵的轴承、柱塞与缸体起到润滑作用。处理方法:在泵运转时翻开油泵加油口,使泵内的空气从加油口排放出去。(2)油箱的油面过低,吸油管堵塞使得泵吸油阻力变大造成泵吸空或进油管段有漏气,泵吸入了空气。处理方法:按规定加足油液;清洗滤清器,疏通进气管道;检查并紧固进油管段的连接螺丝。(3)油泵与电机安装不当,也就是说泵轴与电机轴同心度不一致,使油泵轴承受径向力产生噪声。处理方法:检查调整油泵与电机安装的同心度。(4)液压油的粘度过大,使得泵的自吸能力降
21、低,容积效率下降。处理方法:选用适当粘度的液压油,如果油温过低应开启加热器。二、轴向柱塞泵工作时压力表指针不稳定的原因及排除(1)配油盘与缸体或柱塞与缸体之间磨损严重,使其内泄漏和外泄漏过大。处理方法:检查、修复配油盘与缸体的配合面;单缸研配,更换柱塞;紧固各连接处螺钉,排除漏损。12)如果是轴向柱塞变量泵,可能是由于变量机构的变量角过小,造成流量过小,内泄漏相对增大。因此,不能连续供油而使压力不稳。处理方法:适当加大变量机构的变量角,并排除内部泄漏。13)进油管堵塞,吸油阻力变大及漏气等都有可能造成压力表指针不稳定。处理方法:进油管堵塞,液流阻力大,可疏通油路管道洗进口滤清器,检查并紧固进油
22、管段的连接螺钉,排除漏气。三、轴向柱塞泵流量缺乏的原因及排除方法表现为执行元件动作缓慢,压力上不去。(1)油箱油面过低,油管、滤油器堵塞或阻力过大及漏气等。处理方法:检查油箱油面高度。缺乏时应添加。油管、滤清器堵塞应疏通和清洗。检查并紧固各连接处的螺钉,排除漏气。(2)油泵内运转前未充满油液,留有空气。处理方法:从油泵回油口灌满油液,排除油泵内的空气。(3)油泵中心弹簧折断,使柱塞不能回程,缸体和配油盘密封不良。处理方法:油泵中心弹簧弹力缺乏或折断。(4)油泵连接不当,使泵轴承受轴向力,导致缸体和配油盘产生间隙,上下油腔串通。处理方法:改变连接方法,消除轴向力。(5)如果是变量轴向柱塞泵,可能
23、是变量角太小。处理方法:如果变量轴向柱塞泵变量角过小时,应适当调大。(6)液压油不清洁,缸体与配油盘或缸体与柱塞磨损,使漏油过多。处理方法:检查缸体与配油盘和柱塞的磨损情况,视情况进行修配,更换柱塞。(7)油温过低,油液粘度下降,造成泵的内泄漏增大,泵并伴有发热的病症。处理方法:根据油泵的温升情况,选用适宜粘度的液压油。找出油温过高或过低的原因,并及时排除。四、轴向柱塞泵油液漏损严重的原因及排除方法(1)油泵各结合处密封不良,如密封圈损坏。处理方法:检查油泵各结合处的密封,更换密封圈。(2)配油盘与缸体或柱塞与合同工体之间磨损过大,引起回油管外泄漏增加,也会杨起油泵没低压油腔之间的内泄漏。处理
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