全国液压系统维修及故障诊断技术培训班.docx
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1、全国液压系统维修及故障诊断技术培训班目 录第一章 液压传动基本知识1一、液压传动的工作原理1二、液压传动工作特性2三、液压传动系统的组成2四、液压传动系统的图形符号3第二章 常用液压元件3一、液压泵3二、液压缸6三、液压马达8五、液压辅助元件13第三章 液压系统的使用维护与管理15一、液压系统的安装与试压15二、液压系统的正确使用15三、液压系统的维护16四、液压系统的点检管理18五、运行中期液压设备的管理要点19六、常用液压元件的维护与修理20第四章 工作介质的使用和管理25一、工作介质的种类25二、对工作介质的基本要求26三、液压油液的基本性质26四、工作介质的选用27五、工作介质的储存保
2、管29六、液压系统的换油方式29七、工作介质的取用29八、工作介质变质的原因30九、工作介质变质的控制31十、工作介质的合理使用31第五章 液压系统的泄漏与密封32一、液压系统的泄漏32二、液压系统的密封34第六章 液压系统的污染控制38一、液压系统污染的原因38二、液压系统污染的类型及危害38三、液压系统污染的控制40四、工作介质的污染度测定41第七章 液压系统故障诊断42一、液压系统故障的概念42二、液压系统故障分类42三、液压系统故障的特点43四、液压系统故障对设备及其工作的影响45五、液压系统故障诊断的工作内容45六、液压系统常见故障现象及其原因45七、液压系统故障排除的步骤47八、液
3、压系统故障诊断的层次和方法50九、液压系统常见故障分析53十、现代液压故障诊断的技术途径5859中国机电装备维修与发行技术协会 秦皇岛信和会展服务有限公司第一章 液压传动基本知识一、液压传动的工作原理一部机器通常是由三部分组成,即原动机传动机工作机。原动机的作用是把各种形式的能量转变为机械能,是机器的动力源;工作机是利用机械能对外做功;传动装置设在原动机和工作机之间,起传递动力和进行控制的作用。传动的类型有多种,按照传动所采用的机件或工作介质的不同可以分为:机械传动、电力传动、气压传动和液体传动。用液体作为工作介质进行能量传递和控制的传动方式,称为液体传动。按其工作原理不同,又可分为液压传动和
4、液力传动两种。前者主要利用液体的压力能来传递动力;后者主要利用液体的动能传递动力。液压传动是以液体为工作介质,利用密封容积内液体的静压能来传递动力和能量的一种传动方式。以如图所示的液压千斤顶为例可以说明液压传动的工作原理。液压千斤顶在工作过程中进行了两次能量转换。小液压缸将杠杆的机械能转换为油液的压力能输出,称为动力元件;大液压缸将油液的压力能转换为机械能输出,顶起重物,称为执行元件。在这里大、小液压缸及单向阀和油管等组成了最简单的液压传动系统,实现了运动和动力的传递。及单向阀和油管等组成了最简单的液压传动系统,实现了运动和动力的传递。液压千斤顶工作原理示意图1杠杆手柄2小缸体3小活塞4单向阀
5、5吸油管6排油管7单向阀8大活塞9大缸体10管道11截止阀12油箱二、液压传动工作特性1、液压传动中的液体压力的大小取决于负载。即压力只随负载的变化而变化,与流量无关。2、执行机构的运动速度的大小取决于输入的流量而与压力无关。三、液压传动系统的组成无论液压设备规模大小、系统复杂与否,任何一个液压系统都是由以下几部分组成的:液压系统组成示意图从以上液压系统的组成部分可以看出,在液压传动中有两次能量转换过程,即液压泵将机械能转换为液压能;而液压缸或液压马达又将液压能转换为机械能。1、动力元件动力元件主要是各种液压泵。它把机械能转变为液压能,向液压系统提供压力油液,是液压系统的能源装置。2、执行元件
6、执行元件其作用是把液压能转变为机械能,输出到工作机构进行做功。执行元件包括液压缸和液压马达,液压缸是一种实现直线运动的液动机,它输出力和速度;液压马达是实现旋转运动的液动机,它输出力矩和转速。3、控制元件 控制元件是液压系统中的各种控制阀。其中有:改变液流方向的方向控制阀、调节运动速度的流量控制阀和调节压力的压力控制阀三大类。这些阀在液压系统中占有很重要的地位,系统的各种功能都是借助于这些阀而获得的。4、辅助元件为保证系统正常工作所需的上述三类元件以外的其他元件或装置,在系统中起到输送、储存、加热、冷却、过滤及测量等作用。包括油箱、管件、蓄能器、过滤器、热交换器以及各种控制仪表等。虽然称之为辅
7、助元件,但在系统中却是必不可少的。5、工作介质工作介质主要包括各种液压油、乳化液和合成液压液。液压系统利用工作介质进行能量和信号的传递。四、液压传动系统的图形符号按GB/T 786.193绘制第二章 常用液压元件一、液压泵液压泵是液压系统中的能量转换元件,它将原动机的机械能转换成工作液体的压力能。在液压系统中,液压泵作为动力源,提供液压传动系统所需要的流量和压力。1、液压泵的基本工作原理液压泵是通过密封容积的变化来完成吸油和压油的,其输出流量的大小取决于密封容积的变化量,故称其为容积式液压泵。容积式液压泵基本工作原理是:(1)必须能形成密封的工作空间,其容积能做周期性变化。(2)必须有与容积变
8、化相协调的配流方式。2、液压泵的类型液压泵按其结构形式不同可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆泵等类型。按输出流量能否变化可分为定量泵和变量泵。按液压泵的输油方向能否改变可分为单向泵和双向泵。3、外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵的壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封工作腔。当齿轮旋转时,吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开,密封工作容积逐渐增大,形成部分真空,因此油箱中的油液在外界大气压力的作用下,经吸油管进入吸油腔,将齿间槽充满,并随着齿轮旋转,把油液带到压油腔内。在压油区一侧,由于轮齿在这里逐渐进入啮合,密封工作腔容积不断减小,油液便被挤出去,从压油腔输送到压力管路中去。在齿轮泵的工作过程中,只要
9、两齿轮的旋转方向不变,其吸、排油腔的位置也就确定不变的。这里啮合点处的齿面接触线一直起着分隔离高、低压腔的作用,因此在齿轮泵中不需要设置专门的配流机构。外啮合齿轮泵的泄漏,困油和径向液压力不平衡是影响齿轮泵性能指标和寿命的三大问题。泄漏齿轮泵存在着三个可能产生泄漏的部位:齿轮端面和端盖间;齿轮外圆和壳体内孔间以及两个齿轮的齿面啮合处。其中对泄漏影响最大的是齿轮端面和端盖间的轴向间隙,通过轴向间隙的泄漏量可占总泄漏量的7580%,因为这里泄漏途径短,泄漏面积大。轴向间隙过大,泄漏量多,会使容积效率降低;但间隙过小,齿轮端面和端盖之间的机械摩擦损失增加,会使泵的机械效率降低。因此设计和制造时必须严
10、格控制泵的轴向间隙。困油齿轮泵要平稳工作,齿轮啮合的重叠系数必须大于1,也就是说要求在一对轮齿即将脱开啮合前,后面的一对轮齿就要开始啮合,在这一小段时间内,同时啮合的就有两对轮齿,这时留在齿间的油液就困在两对轮齿和前后泵盖所形成的一个密闭空间中,当齿轮继续旋转时,这个空间的容积逐渐减小,由于油液的可压缩性很小,当封闭空间的容积减小时,被困的油液受挤压,压力急剧上升,油液从零件接合面的缝隙中强行挤出,使齿轮和轴承受到很大的径向力;当齿轮继续旋转,这个封闭容积又逐渐增大,而容积增大又会造成局部真空,使油液中溶解的气体分离,产生气穴现象,这些都将使齿轮泵产生强烈的噪声,这就是齿轮泵的困油现象。消除困
11、油的方法,通常是在齿轮泵的两侧端盖上铣两条卸荷槽。径向不平衡力在齿轮泵中,作用在齿轮外圆上的压力是不相等的,在高压腔和吸油腔处齿轮外圆和齿廓表面承受着工作压力和吸油腔压力,在齿轮和壳体内孔的径向间隙中,可以认为压力由高压腔压力逐渐分级下降到吸油腔压力,这些液体压力综合作用的结果,相当于给齿轮一个径向的作用力(即不平衡力)使齿轮和轴承受载。工作压力越大。径向不平衡力也越大。径向不平衡力很大时能使轴弯曲,齿顶与壳体产生接触,同时加速轴承的磨损,降低轴承寿命。为了减小径向不平衡力的影响,有的泵上采取了缩小压油口的办法,使压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围内,同时适当增大径向间隙,使齿轮在压力作用下,
12、齿顶不能和壳体相接触。齿轮泵是定量泵,排量不可改变;齿轮泵一般应用于中、低压系统。 4、叶片泵根据各密封工作容积在转子旋转一周吸、排油液次数的不同,叶片泵分为两类,即完成一次吸、排油液的单作用叶片泵和完成两次吸、排油液的双作用叶片泵,单作用叶片泵多为变量泵。单作用叶片泵的工作原理在定子、转子、叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作空间,当转子回转时,吸油区叶片逐渐伸出,叶片间的工作空间逐渐增大,从吸油口吸油;在排油区,叶片被定子内壁逐渐压进槽内,工作空间逐渐缩小,将油液从压油口压出,实现排油。转子每转一周,每个工作空间完成一次吸油和压油,因此称为单作用叶片泵。转子不停地旋转,泵就不断地吸油和
13、排油。双作用叶片泵的工作原理双作用叶片泵也是由定子、转子、叶片和配油盘等组成,转子和定子中心重合,定子内表面由两段长半径、两段短半径和四段过渡曲线所组成。当转子转动时,叶片在离心力和(建压后)根部压力油的作用下,在转子槽内作径向移动而压向定子内表面,由叶片、定子的内表面、转子的外表面和两侧配油盘间就形成若干个密封空间,当转子旋转时,处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线而运动到大圆弧的过程中,叶片外伸,密封空间的容积增大,要吸入油液;再从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中,叶片被定子内壁逐渐压进槽内,密封空间容积变小,将油液从压油口压出,因而,当转子每转一周,每个工作空间要完成两次吸油和压油,所以
14、称之为双作用叶片泵,这种叶片泵由于有两个吸油腔和两个压油腔,并且各自的中心夹角是对称的,所以作用在转子上的油液压力相互平衡,因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵,为了要使径向力完全平衡,密封空间数(即叶片数)应当是双数。5、双级叶片泵和双联叶片泵双级叶片泵是由两个普通压力的单级叶片泵装在一个泵体内在油路上串接而成的;双联叶片泵是由两个单级叶片泵装在一个泵体内在油路上并联组成。两个单级叶片泵的转子由同一传动轴带动旋转。6、柱塞泵柱塞泵是靠柱塞在缸体中作往复运动造成密封容积的变化来实现吸油与压油的液压泵,按柱塞的排列和运动方向不同,可分为径向柱塞泵和轴向柱塞泵两大类。径向柱塞泵径向柱塞泵有轴配流式和
15、阀配流式两种形式。径向柱塞泵的柱塞径向排列安装在缸体(转子)中,阀配流式径向柱塞泵一般由偏心轴驱动,轴配流式径向柱塞泵的定子和转子之间有偏心距e,当转子回转一周时,每个柱塞底部的密封容积完成一次吸压油,转子连续运转,即完成吸压油工作。轴向柱塞泵轴向柱塞泵有两种形式,直轴式(斜盘式)和斜轴式(摆缸式)。直轴式轴向柱塞泵主要由缸体、配油盘、柱塞和斜盘等组成。柱塞沿圆周均匀分布在缸体内。传动轴与缸体轴线重合,斜盘与缸体轴线倾斜角度,柱塞靠机械装置或低压油作用下压紧在斜盘上,配油盘和斜盘固定不转,当原动机通过传动轴使缸体转动时,由于斜盘的作用,迫使柱塞在缸体内作往复运动,并通过配油盘的配油窗口进行吸油
16、和压油。缸体每转一周,每个柱塞各完成吸、压油一次,如改变斜盘倾角,就能改变柱塞行程的长度,即改变液压泵的排量,改变斜盘倾角方向,就能改变吸油和压油的方向,即成为双向变量泵。斜轴式轴向柱塞泵的缸体轴线相对传动轴轴线成一倾斜角,传动轴端部用万向铰链、连杆与缸体中的每个柱塞相联结,当传动轴转动时,通过万向铰链、连杆使柱塞和缸体一起转动,并迫使柱塞在缸体中作往复运动,借助配油盘进行吸油和压油。二、液压缸液压缸是液压系统中的一种执行元件,其作用是将油液的压力能转换成机械能,输出的是力和速度。按结构特点不同,可将液压缸分为活塞缸、柱塞缸、伸缩缸和摆动缸等类型。按作用方式来分,液压缸有单作用式和双作用式两种
17、。单作用式液压缸中的液压力只能使活塞(或柱塞)单方向运动,反方向运动必须依靠外力(重力或弹簧力)实现。双作用式液压缸可由液压力实现两个方向的运动。1、液压缸的类型、图形符号和工作特点液压缸的类型、图形符号和特点名 称原 理 图符 号说 明液压缸单作用液压缸活塞缸活塞仅单向运动,由外力使活塞反向运动柱塞缸同上伸缩式缸有多个互相联动的缸,由外力使活塞返回双作用液压缸单活塞普 通单杆缸活塞双向运动,活塞在行程终了时不减速不可调缓冲式缸活塞在行程终了时减速制动,减速值不变可调缓冲式缸同上,但减速值可调杆差动缸活塞两端的面积差较大,使缸往复的作用力和速度差较大双活塞杆等行程等速缸活塞往复运动速度和行程均
18、相等双速缸两个活塞同时向相反方向运动伸缩式缸有多个互相联动的缸,活塞可双向运动2、液压缸的差动连接单杆活塞液压缸,由于无杆腔的有效工作面积大于有杆腔的有效工作面积,故当缸两腔同时接通压力油管时,活塞(或缸体)仍能移动,这种连接方式称为差动连接。差动连接时,有效工作面积相当于活塞杆截面积,适用与轻载快速场合。3、伸缩式液压缸伸缩式液压缸又叫多级缸。它有单作用和双作用两种形式。伸缩式液压缸由两个或多个活塞套装而成,前级活塞缸的活塞是后级活塞缸的缸筒。这种液压缸在各级活塞依次伸出时可得到很大行程,但缩入后轴向尺寸很小。4、液压缸的组成缸体组件 缸体组件由液压缸缸筒与端盖组成,缸筒与端盖有多种联接形式
19、。活塞组件 活塞组件由活塞与活塞杆构成,活塞和活塞杆除常用的螺纹联接外,也可采用“非螺纹式”联接。密封装置 在活塞和活塞杆的运动部分、端盖和缸筒间的静止部分等处都需要设置可靠的密封。密封是提高系统性能与效率的有效措施。缓冲装置 大型、高速及高精度的液压缸应设有缓冲装置,常见的液压缸缓冲装置有环状间隙式、节流口可调式和节流口可变式等几种。排气装置液压缸中存在空气将使其运动不平稳,当压力增大时会产生绝热压缩而造成局部高温,因此应在液压缸的最高部位上设置排气装置。排气装置通常有珠形阀式排气阀和锥形阀式排气阀两种形式。三、液压马达液压马达和液压泵同样是能量能换装置,它是液压系统中的执行元件。液压泵是在
20、原动机驱动下旋转,输入转距和转速即机械能,输出一定流量的压力油即液压能,液压马达则相反,是在一定流量的压力油推动下旋转,而输出转距和转速,即将液压能转换成机械能。1、液压泵和液压马达结构上的差异从原理上讲,液压泵和液压马达可互换使用,这叫做液压泵和液压马达的可逆性。但事实上,由于使用目的不一样,对结构的要求有某些差异。例如:液压泵的吸油腔压力一般为局部真空,为改善吸油性能和增加抗气蚀能力,通常把吸油口做得比排油口大,而液压马达的排油腔压力高于大气压力,所以没有上述要求。液压马达需要正、反转,所以内部结构上应具有对称性,而液压泵一般是单方向旋转,可不考虑上述要求。如叶片马达的叶片只能径向布置,而
21、不能象叶片泵那样叶片前倾或后倾。轴向柱塞马达的配油盘要采用对称结构等。液压马达由于其转速范围要求很宽,在确定轴承结构形式及其润滑方式时,要保证其能正常工作,当液压马达转速很低时要选用滚动轴承或静压轴承,否则不易形成润滑油膜,而液压泵的转速高且变化小,故没有这个要求。液压马达的最低稳定转速要低,而液压泵的转速变化很小。要求液压马达有较大的起动扭矩,以便于从静止状态带负荷起动,而液压泵无此要求。液压泵在结构上必须保证有自吸能力,而液压马达没有这个要求。叶片泵是靠叶片随转子高速旋转产生的离心力而使叶片贴紧定子起密封使用,形成工作容积。若将它当液压马达用,因起动时,没有力使叶片贴紧定子,不起密封作用,
22、马达无法起动。2、液压马达的分类液压马达按其转速的大小可分为高速和低速液压马达两类。一般认为,额定转速高于500r/min的属于高速液压马达;额定转速低于500r/min的属于低速液压马达。液压马达按其结构形式分有齿轮式、叶片式、螺杆式和柱塞式。柱塞式分为径向柱塞式和轴向柱塞式。高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。它们的主要特点是转速高、转动惯量小,便于起动和制动;调速和转向灵敏,通常输出的扭矩不大,所以又称为高速小扭矩液压马达。低速液压马达的基本型式是径向柱塞式,它又可分为单作用曲轴连杆式、静力平衡式和多作用内曲线式等。低速液压马达的主要特点是排量大、体积大、转速低
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