液压系统检修与故障分析.pptx
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1、液压系统检维修技术与典液压系统检维修技术与典型故障分析型故障分析设备维护人员培训教材绪论绪论液压油液液压油液设备维护人员培训教材液压与气压传动液压与气压传动的工作原理和特征的工作原理和特征n力的传递遵循帕斯卡原理力的传递遵循帕斯卡原理np2=F2/A2 F1=p1A1=p2A1=pA1n液压与气动系统的工作压力取决于外负载。液压与气动系统的工作压力取决于外负载。n运动的传递遵照容积变化相等的原则运动的传递遵照容积变化相等的原则ns1A1=s2A2nq1=v1A1=v2A2=q2n执行元件的运动速度取决于流量执行元件的运动速度取决于流量。n压力和流量是液压与气压传动中的两个最基本的参数压力和流量
2、是液压与气压传动中的两个最基本的参数。n 液压与气压传动是以流体(液压油液或压縮空气)为工作介质液压与气压传动是以流体(液压油液或压縮空气)为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。进行能量传递和控制的一种传动形式。以以液压千斤顶液压千斤顶为例来简述液压传动的工作原理为例来简述液压传动的工作原理设备维护人员培训教材 典典型型液液压压系系统统原原理理 图图形形符符号号图图 在机床工作台液在机床工作台液压系统中压系统中,电机带电机带动液压泵旋转,为动液压泵旋转,为系统提供压力油,系统提供压力油,液压缸驱动工作台液压缸驱动工作台作往复运动,换向作往复运动,换向阀使工作台换向,阀使工作台换向,节流阀
3、与溢流阀共节流阀与溢流阀共同作用,调节工作同作用,调节工作台的运动速度,再台的运动速度,再加上油箱、管道、加上油箱、管道、过滤器等保证了系过滤器等保证了系统正常工作。统正常工作。设备维护人员培训教材液压与气压传动系统的组成液压与气压传动系统的组成n能源装置能源装置将机械能转换为流体压力能的装置。液将机械能转换为流体压力能的装置。液压泵或空气压縮机。压泵或空气压縮机。n执行元件执行元件将流体的压力能转换为机械能的元件。将流体的压力能转换为机械能的元件。液压缸或气缸、液压马达或气马达。液压缸或气缸、液压马达或气马达。n控制元件控制元件控制系统压力、流量、方控制系统压力、流量、方 向的元件以及向的元
4、件以及进行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元进行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件。如溢流阀、节流阀、方向阀等。件。如溢流阀、节流阀、方向阀等。n辅助元件辅助元件保证系统正常工作除上述三种元件外的保证系统正常工作除上述三种元件外的装置。如油箱、过滤器、蓄能器、油雾器、消声器、装置。如油箱、过滤器、蓄能器、油雾器、消声器、管件等。管件等。设备维护人员培训教材液压与气压传动的优缺点液压与气压传动的优缺点n布置方便灵活。布置方便灵活。n无级调速,调速范围可达无级调速,调速范围可达2000:1。n传动平稳,易于实现快速启动、制动和频繁换向。传动平稳,易于实现快速启动、制动和频繁换向。
5、n操作控制方便,易于实现自动控制、中远距离控操作控制方便,易于实现自动控制、中远距离控制和过载保护。制和过载保护。n标准化、系列化、通用化程度高,有利于縮短设标准化、系列化、通用化程度高,有利于縮短设计周期、制造周期和降低成本。计周期、制造周期和降低成本。n传动效率不高;维护要求较高。传动效率不高;维护要求较高。设备维护人员培训教材液压与气压传动液压与气压传动的应用和发展概况的应用和发展概况n液压与气动技术应用在机床、工程机械、液压与气动技术应用在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶、航天航空等国民经济各行各业,是船舶、航天航空等国民经济
6、各行各业,是自动化技术不可缺少的手段。自动化技术不可缺少的手段。n元件小型化、系统集成化、机电液(气)元件小型化、系统集成化、机电液(气)一体化是液压与气动技术的必然发展趋势;一体化是液压与气动技术的必然发展趋势;元件与系统的元件与系统的CAD/CAT与计算机实时控与计算机实时控制是当前的发展方向。制是当前的发展方向。设备维护人员培训教材液压油液的性质液压油液的性质n密度密度 一般认为液压油的密度为一般认为液压油的密度为900kg/m3n可压缩性可压缩性 对于一般液压系统,可认为油液是不可压缩的对于一般液压系统,可认为油液是不可压缩的。n粘性粘性 液体流动时分子之间产生的一种内摩擦力液体流动时
7、分子之间产生的一种内摩擦力,用动力粘,用动力粘度,运动粘度,相对粘度来度量。度,运动粘度,相对粘度来度量。动力粘度表征液体粘性的内摩擦系数 =(F/A)/(du/dy)运动粘度=/,没有明确的物理意义,但是工程实际中常用的物理量。相对粘度又称条件粘度,我国采用恩氏粘度(E)。粘度随着温度升高而显著下降(粘温特性)。粘度随压力升高而变大(粘压特性)。设备维护人员培训教材对液压油液的要求和分类对液压油液的要求和分类对液压油液的要求对液压油液的要求n粘温特性好;粘温特性好;n有良好的润滑性;有良好的润滑性;n成分要纯净;成分要纯净;n有良好的化学稳定有良好的化学稳定性;性;n抗泡沫性和抗乳化抗泡沫性
8、和抗乳化性好;性好;n材料相容性好;材料相容性好;n无毒,价格便宜无毒,价格便宜 液压油液分类液压油液分类矿物性液压油:按照矿物性液压油:按照ISO规定,规定,采用采用40时油液的运动粘度时油液的运动粘度(mm2/s)作为油液粘度牌号,作为油液粘度牌号,共分为共分为10、15、22、32、46、68、100、150等等8个等级。个等级。难燃液压液:难燃液压液:乳化液乳化液高水基液压液高水基液压液海水或淡水海水或淡水设备维护人员培训教材液压油液的选用液压油液的选用n选用液压油液首先考虑的是粘度选用液压油液首先考虑的是粘度选择时要注意:选择时要注意:n液压系统的工作压力液压系统的工作压力 压力高,
9、要选择粘度较压力高,要选择粘度较大的液压油液。大的液压油液。n环境温度环境温度 温度高,选用粘度较大的液压油液。温度高,选用粘度较大的液压油液。n运动速度运动速度 速度高,选用粘度较低的液压油液。速度高,选用粘度较低的液压油液。n液压泵的类型液压泵的类型 各类泵适用的粘度范围见书中各类泵适用的粘度范围见书中表表14。液压泵概述液压泵概述设备维护人员培训教材n液压泵是液压系统的动力元件,将原动机液压泵是液压系统的动力元件,将原动机输入的机械能转换为压力能输出,为执行输入的机械能转换为压力能输出,为执行元件提供压力油。元件提供压力油。n液压泵的性能好坏直接影响到液压系统的液压泵的性能好坏直接影响到
10、液压系统的工作性能和可靠性。工作性能和可靠性。n液压泵的基本工作原理液压泵的基本工作原理n液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数n液压泵的分类和选用液压泵的分类和选用n液压泵的图形符号液压泵的图形符号设备维护人员培训教材液压泵基本工作原理液压泵基本工作原理n以单柱塞泵为例以单柱塞泵为例n组成:偏心轮、柱塞、弹簧、组成:偏心轮、柱塞、弹簧、缸体、两个单向阀。柱塞与缸体、两个单向阀。柱塞与缸体孔之间形成密闭容积。缸体孔之间形成密闭容积。柱塞直径为柱塞直径为d,偏心轮偏心,偏心轮偏心距为距为e。n偏心轮旋转一转,柱塞上下偏心轮旋转一转,柱塞上下往复运动一次,向下运动吸往复运动一次,向下运动吸油,向
11、上运动排油。油,向上运动排油。n 泵每转一转排出的油液体泵每转一转排出的油液体积称为排量,排量只与泵的积称为排量,排量只与泵的结构参数有关。结构参数有关。V=Sd 2/4=ed 2/2设备维护人员培训教材液压泵正常工作的三个必备条件液压泵正常工作的三个必备条件n必须具有一个由运动件和非运动件所构成必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积;的密闭容积;n密闭容积的大小随运动件的运动作周期性密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化,容积由小变大的变化,容积由小变大吸油,由大变吸油,由大变小小压油;压油;n密闭容积增大到极限时,先要与吸油腔隔密闭容积增大到极限时,先要与吸油腔隔开,然后才转为
12、排油;密闭容积减小到极开,然后才转为排油;密闭容积减小到极限时,先要与排油腔隔开,然后才转为吸限时,先要与排油腔隔开,然后才转为吸油。单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这油。单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。一要求的。设备维护人员培训教材液压泵的主要性能参数液压泵的主要性能参数n液压泵的压力液压泵的压力n工作压力工作压力 p:泵工作时的出口压力,大小取决:泵工作时的出口压力,大小取决于负载。于负载。n额定压力额定压力 ps:正常工作条件下按实验标准连续:正常工作条件下按实验标准连续运转的最高压力。运转的最高压力。n吸入压力:泵的进口处的压力。吸入压力:泵的进口处的压力。n液压泵的排量、流量
13、和容积效率液压泵的排量、流量和容积效率n排量排量V:液压泵每转一转理论上应排除的油液体:液压泵每转一转理论上应排除的油液体积,又称为理论排量或几何排量。常用单位为积,又称为理论排量或几何排量。常用单位为cm3/r。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。设备维护人员培训教材n平均理论流量平均理论流量 q t:泵在单位时间内理论上排出的油:泵在单位时间内理论上排出的油液体积,液体积,q t=n v,单位为,单位为 m3/s 或或 L/min。n实际流量实际流量 q:泵在单位时间内实际排出的油液体积。:泵在单位时间内实际排出的油液体积。在泵的出口压力在泵的出口压力 0 时,
14、因存在泄漏流量时,因存在泄漏流量q,因此,因此q=q t-q。n瞬时理论流量瞬时理论流量 qsh:任一瞬时理论输出的流量,一般:任一瞬时理论输出的流量,一般泵的瞬时理论流量是脉动的,即泵的瞬时理论流量是脉动的,即qshq t。n额定流量额定流量 q s:泵在额定压力,额定转速下允许连续:泵在额定压力,额定转速下允许连续运转的流量。运转的流量。n容积效率容积效率v:v=q/q t=(q t-q)/q t =1-q/qt=1-kp/nV 式中式中 k 为泄漏系数。为泄漏系数。设备维护人员培训教材n泵的功率和效率泵的功率和效率n输入功率输入功率 P r:驱动泵轴的机械功率为泵的输入功率,驱动泵轴的机
15、械功率为泵的输入功率,P r=Tn输出功率输出功率 P:泵输出液压功率,:泵输出液压功率,P=p qn总效率总效率p:p=P/P r=p q/T=vm式中式中m为机械效率。为机械效率。n泵的转速泵的转速:n额定转速额定转速 n s:额定压力下能连续长时间正常运转的:额定压力下能连续长时间正常运转的最高转速。最高转速。n最高转速最高转速 n max:额定压力下允许短时间运行的最高:额定压力下允许短时间运行的最高转速。转速。n最低转速最低转速n min:正常运转允许的最低转速。:正常运转允许的最低转速。n转速范围:最低转速和最高转速之间的转速。转速范围:最低转速和最高转速之间的转速。设备维护人员培
16、训教材液压泵的分类和选用液压泵的分类和选用n按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵,叶片泵,按运动部件的形状和运动方式分为齿轮泵,叶片泵,柱塞泵,螺杆泵。柱塞泵,螺杆泵。n齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵齿轮泵又分外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵n叶片泵又分双作用叶片泵,单作用叶片泵和凸轮转子泵叶片泵又分双作用叶片泵,单作用叶片泵和凸轮转子泵n柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵柱塞泵又分径向柱塞泵和轴向柱塞泵n按排量能否变量分定量泵和变量泵。按排量能否变量分定量泵和变量泵。n单作用叶片泵,径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵单作用叶片泵,径向柱塞泵和轴向柱塞泵可以作变量泵n选用原则:选用原则:n是否要
17、求变量是否要求变量 要求变量选用变量泵。要求变量选用变量泵。n工作压力工作压力 柱塞泵的额定压力最高。柱塞泵的额定压力最高。n工作环境工作环境 齿轮泵的抗污能力最好。齿轮泵的抗污能力最好。n噪声指标噪声指标 双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。双作用叶片泵和螺杆泵属低噪声泵。n效率效率 轴向柱塞泵的总效率最高。轴向柱塞泵的总效率最高。设备维护人员培训教材液压泵的图形符号液压泵的图形符号齿轮泵齿轮泵设备维护人员培训教材n 齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的,齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的,根据啮合形式不同分为外啮合齿轮泵根据啮合形式不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。因螺杆的螺旋面可和内啮合齿轮泵。因螺
18、杆的螺旋面可视为齿轮曲线作螺旋运动所形成的表视为齿轮曲线作螺旋运动所形成的表面,螺杆的啮合相当于无数个无限薄面,螺杆的啮合相当于无数个无限薄的齿轮曲线的啮合,因此将螺杆泵放的齿轮曲线的啮合,因此将螺杆泵放在齿轮泵一起介绍。在齿轮泵一起介绍。设备维护人员培训教材外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵n结构组成结构组成n一对几何参数完全相一对几何参数完全相同的齿轮,齿宽为同的齿轮,齿宽为B,齿数为齿数为zn泵体泵体n前后盖板前后盖板n长短轴长短轴工作原理工作原理(动画)(动画)两啮合的轮齿将泵体、前两啮合的轮齿将泵体、前后盖板和齿轮包围的密闭后盖板和齿轮包围的密闭容积分成两部分,轮齿进容积分成两部分,轮齿进入啮
19、合的一侧密闭容积减入啮合的一侧密闭容积减小,经压油口排油,退出小,经压油口排油,退出啮合的一侧密闭容积增大,啮合的一侧密闭容积增大,经吸油口吸油。经吸油口吸油。设备维护人员培训教材外啮合齿轮泵的排量公式外啮合齿轮泵的排量公式 n V=2z m 2 B z 齿数,齿数,m 齿轮模数,齿轮模数,B 齿宽齿宽n齿轮节圆直径一定时,为增大泵的排量,应增大模数,齿轮节圆直径一定时,为增大泵的排量,应增大模数,减小齿数。减小齿数。n齿轮泵的齿轮多为修正齿轮。齿轮泵的齿轮多为修正齿轮。齿轮泵的瞬时理论流量是脉齿轮泵的瞬时理论流量是脉动的,这是齿轮泵产生噪声的动的,这是齿轮泵产生噪声的主要根源。为减少脉动,可
20、同主要根源。为减少脉动,可同轴安装两套齿轮,每套齿轮之轴安装两套齿轮,每套齿轮之间错开半个齿距,组成共压油间错开半个齿距,组成共压油口和吸油口的两个分离的齿轮口和吸油口的两个分离的齿轮泵。泵。设备维护人员培训教材外啮合齿轮泵的结构特点外啮合齿轮泵的结构特点n泄漏与间隙补偿措施泄漏与间隙补偿措施齿轮泵存在端面泄漏、径向齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮齿啮合处泄漏。泄漏和轮齿啮合处泄漏。端面泄漏占端面泄漏占8085。端面间隙补偿采用静压平衡端面间隙补偿采用静压平衡措施:在齿轮和盖板之间增措施:在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件,如浮动轴加一个补偿零件,如浮动轴套或浮动侧板,在浮动零件套或浮动侧板,在
21、浮动零件的背面引入压力油,让作用的背面引入压力油,让作用在背面的液压力稍大于正面在背面的液压力稍大于正面的液压力,其差值由一层很的液压力,其差值由一层很薄的油膜承受。薄的油膜承受。设备维护人员培训教材 液压径向力及平衡措施液压径向力及平衡措施齿谷内的油液由吸油区的低压齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区的高压。作逐步增压到压油区的高压。作用在齿轮轴上液压径向力和轮用在齿轮轴上液压径向力和轮齿啮合力的合力齿啮合力的合力 F=K p B De K为系数,对主动齿轮为系数,对主动齿轮K=0.75;对从动齿轮;对从动齿轮K=0.85。液压径向力的平衡措施之一:通过在液压径向力的平衡措施之一:通过
22、在盖板上开设平衡槽,使它们分别与低、高盖板上开设平衡槽,使它们分别与低、高压腔相通,产生一个与液压径向力平衡的压腔相通,产生一个与液压径向力平衡的作用。作用。平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏平衡径向力的措施都是以增加径向泄漏为代价。为代价。设备维护人员培训教材 困油现象与卸荷措施困油现象与卸荷措施困油现象产生的原因困油现象产生的原因 齿轮重迭系数齿轮重迭系数1,在两对轮,在两对轮齿同时啮合时,它们之间将形成一个与吸、压油腔均齿同时啮合时,它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相通的闭死容积,此闭死容积随齿轮转动其大小发不相通的闭死容积,此闭死容积随齿轮转动其大小发生变化,先由大变小,后由小变大。
23、生变化,先由大变小,后由小变大。困油现象描述困油现象描述设备维护人员培训教材困油现象的危害困油现象的危害 闭死容积由大变小时油液受挤压,闭死容积由大变小时油液受挤压,导导致压力冲击和油液发热,闭死容积由小变大时,会引起汽致压力冲击和油液发热,闭死容积由小变大时,会引起汽蚀和噪声。蚀和噪声。n卸荷措施卸荷措施 在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽n开设卸荷槽的原则开设卸荷槽的原则 两槽间距两槽间距a为最小闭死容积,而使闭为最小闭死容积,而使闭死容积由大变小时与压油腔相通,闭死容积由小变大时与死容积由大变小时与压油腔相通,闭死容积由小变大时与吸油腔相通。吸油腔相通。设备维护
24、人员培训教材内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵n工作原理工作原理 一对相互啮合一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密闭容积被齿啮所围成的密闭容积被齿啮合线分割成两部分,当传合线分割成两部分,当传动轴带动小齿轮旋转时,动轴带动小齿轮旋转时,轮齿脱开啮合的一侧密闭轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大,为吸油腔;轮容积增大,为吸油腔;轮齿进入啮合的一侧密闭容齿进入啮合的一侧密闭容积减小,为压油腔。积减小,为压油腔。n特点特点n无困油现象无困油现象n流量脉动小,噪声低流量脉动小,噪声低 采取间隙补偿措施后,泵采取间隙补偿措施后,泵的额定压力可达的额定压力可达30 MPa。设备维护人员培训教
25、材螺杆泵螺杆泵n工作原理工作原理 相互啮相互啮合的螺杆与壳体之间合的螺杆与壳体之间形成多个密闭容积,形成多个密闭容积,每个密闭容积为一级。每个密闭容积为一级。当传动轴带动主螺杆当传动轴带动主螺杆顺时针旋转时,左端顺时针旋转时,左端密闭容积逐渐形成,密闭容积逐渐形成,容积增大为吸油腔;容积增大为吸油腔;右端密闭容积逐渐消右端密闭容积逐渐消失,容积减小为压油失,容积减小为压油腔。腔。n特点特点 流量均匀,流量均匀,噪声低;自吸性能好。噪声低;自吸性能好。设备维护人员培训教材选择液压泵的原则选择液压泵的原则n是否要求变量是否要求变量 径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用叶片泵径向柱塞泵、轴向柱塞泵、单作用
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