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液压与气压系统的构成及工作原理

 福州电校焊接班 2021-11-06
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一、液压与气压系统的构成及工作原理
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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。

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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。

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二、液压传动与气压传动系统的组成
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(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。

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三、液压设备的维护与保养
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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。

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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

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四、气动系统的维护保养
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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

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