液压与气压传动的工作原理基本相似,现以图1所示的手动液压千斤顶为例,说明它们的工作原理,由大缸体5和大活塞6组成举升液压缸;由手动杠杆4、小缸体3、小活塞2、进油单向阀1和排油单向阀组成手动液压泵。
当手动杠杆摆动时,小活塞做往复运动。小活塞上移,泵腔内的容积扩大而形成真空,油箱中的油液在大气压力的作用下,经进油单向阀1进入泵腔内;小活塞下移,泵腔内的油液顶开排油单向阀7进入液压缸内使大活塞带动重物一起上升。反复上下扳动杠杆,重物就会逐步升起。手动泵停止工作,大活塞停止运动;打开截止阀8,油液在重力的作用下排回油箱,大活塞落回原位。这就是液压千斤顶的工作原理。 液压传动的基本特征是:以液体为工作介质,依靠处于密封工作容积内的液体压力能来传递能量;压力的高低取决于负载;负载速度的传递是按容积变化相等的原则进行的,速度的大小取决于流量;压力和流量是液压传动中最基本、最重要的两个参数。 (1)能源装置。 液压泵(又称动力元件)或空气压缩机,其功能是将原动机输出的机械能转换成液体和气体的压力能,为系统提供动力。 (2)执行元件。 液压缸或气缸、液压马达或气马达,其功能是将液体或气体的压力能转换成机械能,以带动工作部件运动。 (3)控制元件。 压力阀、流量阀和换向阀,其作用是调节与控制液体或气体的压力、流量和流动方向,以满足工作部件所需要的力、速度和运动方向要求。 (4)辅助元件。 包括油箱或贮气罐、油管、接头、过滤器、蓄能器、干燥器、冷却器、指示仪表等。它们对于保证系统工作的可靠性和稳定性具有重要作用。 (5)液压油。 液压是液压系统传递能量的工作介质,有各种牌号的液压油。
液压设备通常采用“点检”(日常检查)和“定检”(定期检查)作为维修和保养的基础,通过点检和定检可以把液压系统中存在的问题排除在萌芽状态,还可以为设备维修提供第一手资料,从中确定修理项目,编制检修计划,并可以从中找出液压系统出现故障的规律,以及液压油、密封件和液压元件的更换周期。点检与定检的项目及内容见表1、表2,由于液压设备类别繁多,各有其特定用途和使用要求,具体维护保养的内容应根据实际情况确定。表1、表2仅说明一般情况,表3为液压系统常见故障的分析和排除方法。
表1 点检的项目及内容
项目 | 内容 | 项目 | 内容 | 油 位 | 是否正常 | 液压缸 | 运动是否平稳 | 行程形状和 限位挡块 | 是否紧固 | 油 温 | 是否在35~55℃范围内 | 手动、自动循环 | 是否正常 | 泄 漏 | 全系统有无漏油 | 压力 | 系统压力是否稳定和在规定的范围内 | 振动和噪声 | 有无异常 |
表2 定检项目及内容
项目 | 内容 | 螺钉、螺母和管接头 | 定期检查并紧固: (1)10MPa以上系统每月一次; (2)10MPa以下系统每三月一次 | 过滤器 | 定期检查:每月一次,根据堵塞程度及时更换 | 密封件 | 定期检查或更换:按环境温度、工作压力、密封件材料质等具体规定更换周期; 对重大设备大修时全部更换(一般为两年);对单机设备、非连续运行设备,只更换有问题的密封件 | 压力表 | 按设备使用情况,规定检验周期 | 油箱、管道、阀板 | 定期清洗:大修时 | 油液污染度 | 对已确定换油周期的提前一周取样化验(取样数量300~500mL); 对新换油,经1000h使用后,应取样化验; 对大、精、稀设备用油,经600h使用后,取样化验 | 液压元件 | 定期检查或更换:根据使用工况,对泵、阀、缸、马达等元件进行性能测定,尽量采取在线测试办法测定其主要参数。对磨损严重和性能指标下降,影响正常工作的元件进行修理或更换 | 高压软管 | 根据使用工况规定更换时间 | 弹簧 | 按使用工况、元件材质等具体规定更换时间 |
表3 液压系统常见故障
故障现象 | 故障原因 | 排除方法 | 产生振动和噪声 | 液压泵吸空 | (1) 进油口密封材料不产致使空气进入 (2) 液压泵轴径处油封液损坏; (3) 进油口过滤器堵塞或通流面积过小; (4) 吸油管径过小,过长; (5) 油液黏度太大,流动阻力增加; (6) 吸油管距回油管太近; (7) 油箱油量不足 | (1)拧紧进油管接头螺帽,或更换密封件; (2)更换油封; (3)清洗或更换过滤器; (4)更换管路; (5)更换黏度适当的液压油; (6)扩大两者距离; (7)补充油液至油标线 | 固定管卡松动或隔振垫脱落 | 加装隔振垫并紧固 | 压力管路管道长且无固定装置 | 加设固定管卡 | 溢流阀阀座损坏、调压弹簧变形或折断 | 修复阀座、更换调压弹簧 | 电动机底座或液压泵架松动 | 紧固螺钉 | 泵与电动机的联轴器安装不同轴或松动 | 重新安装,保证同轴度符合规定值 | 系统无压力或压力不足 | 溢流阀 | (1)在开口位置被卡住 (2)阻尼孔堵塞; (3)阀芯与阀座配合不严; (4)调压弹簧变形或折断 | (1)修理阀芯及阀孔; (2)清洗; (3)修研或更换; (4)更换调压弹簧 | 液压泵、液压阀、液压缸等元件磨损严重或密封件破坏造成压力油路大量泄漏 | 修理或更换相关元件 | 压力油路上的各种压力阀的阀芯被卡住而导致卸荷 | 清洗或修研,使阀芯在阀孔内运动灵活 | 动力不足 | 检查动力源 | 系统流量不足(执行元件速度不够) | 液压泵吸空 | 见表中前述“液压泵吸空”时的排除方法 | 液压泵磨损严重,容积效率下降 | 修复,达到规定的容积效率或更换 | 液压泵转速过低 | 检查动力源,将转速调整到规定值 | 变量泵流量调节变动 | 检查变量机构并重新调整 | 油液黏度过小,液压泵泄漏增大,容积效率降低 | 更换黏度适合的液压油 | 油液黏度过大,液压泵吸油困难 | 更换黏度适合的液压油 | 液压缸活塞密封件损坏,引起内泄漏增加 | 更换密封件 | 液压马达磨损严重,容积效率下降 | 修复达到规定的容积效率或更换 | 溢流阀调定压力偏低,溢流量偏大 | 重新调节 | 液压缸爬行(或液压马达转动不均匀) | 液压泵吸空 | 见表中前述“液压泵吸空”时的排除方法 | 接头密封不严,有空气进入 | 拧紧接头或更换密封件 | 液压元件密封损坏,有空气进入 | 更换密封件保证密封 | 液压缸排气不彻底 | 排尽缸内空气 | 油液温度过高 | 系统在非工作阶段有大量压力油损耗 | 改进系统,增设卸荷回路或改用变量泵 | 压力调整过高,泵长期在高压下工作 | 重新调整溢流阀的压力 | 油液黏度过大或过小 | 更换黏度适合的液压油 | 油箱容量小或散热条件差 | 增大油箱容量或增设冷却装置 | 管道过细、过长、弯曲过多,造成压力损失过大 | 改变管道的规格及管路的形状 | 系统各连接处泄漏,造成容积损失过大 | 检查泄漏部位,改善密封件 |
1. 气动系统的日常维护 气动系统的日常维护主要是对冷凝水和系统润滑的管理。 (1)每周一次排除系统各排水阀中积存的冷凝水,经常检查自动排水器、干燥器是否正常,定期清洗分水滤气器、自动排水器。 (2)经常检查油雾器是否正常,如发现油杯中油量没有减少,需及时调整滴油量,调节无效,需检修或更换。 2. 气动系统的定期检修 气动系统的定期检修的时间间隔通常为三个月。 (1)检查系统各泄漏处,至少应每月一次,任何存在泄漏的地方都应进行修补。 (2)通过对方向阀排气口的检查,判断润滑油是否适当,空气中是否有冷凝水。 (3)检查安全阀、紧急安全开关是否可靠。 (4)观察方向阀的动作是否可靠,检查阀芯或密封件是否磨损(如方向阀排气口关闭时仍有泄漏,往往是磨损的初期阶段),查明后更换。 (5)反复开关换向阀观察气缸动作,判断活塞密封是否良好;检查活塞杆外露部分,判断缸盖配合处是否有泄漏。 (6)对行程阀、行程开关以及行程挡块都要定期检查安装的牢固程度,以免出现动作的混乱。 上述定期检修的结果应记录下来,作为系统出现故障查找原因和设备大修时的参考。下表为气动系统常见故障的分析与排除方法。
表4 气动系统常见故障 故障现象 | 故障原因 | 解决方法 | 气路没有气压 | 气动回路中的开关阀、启动阀、速度控制阀等未打开 | 予以开启 | 换向阀未换向 | 查明原因后排除 | 管路扭曲或压扁 | 纠正或更换管路 | 滤芯堵塞或冻结 | 更换滤芯 | 介质或环境温度太低,造成管路冻结 | 及时清除冷凝水,增设除水设备 | 供压不足 | 耗气量太大,空压机输出流量不足 | 选择输出流量合适的空压机或增设一定容积的气罐 | 空压机活塞环等磨损 | 更换零件 | 漏气严重 | 更换损坏的密封件、软管,紧固管接头及螺钉 | 减压阀输出压力低 | 调节减压阀至使用压力 | 速度控制阀开度太小 | 将速度控制阀打开到合适开度 | 管路细长或管接头选用不当,压力损失大 | 重新设计管路,加粗管径,选用流通能力大的管接头及气阀 | 各支路流量匹配不合理 | 改善各支路流量匹配性能,采用环型管道供气 | 异常高压 | 因外部振动冲击首先产生了冲击压力 | 在适当部位安装安全阀或压力继电器 | 减压阀损坏 | 更换 | 首次启动或长期停止后启动,动作不正常 | 因密封圈始动摩擦力大于动摩擦力,造成回路中部分气阀、气缸及负载部分的动作不正常 | 注意气源净化,及时排除油污及水分,改善润滑条件 |
|