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由于通常采用液压油作为工作介质,液压传动装置能自动润滑,因此元件的使用比较长。
(7)简化机构。
采用液压传动大大简化机械结构,从而减少机械零部件数目。
(8)容易实现复杂动作。
采用液压传动容易实现各种复杂的动作,如仿形车床的液压仿形刀架,数控铣床的液压工作台。
(9)便于实现自动化。
液压系统中,液体的压力、流量及方向非常容易控制,再加上电器装置的配合,很容易实现复杂的自动工作循环。
(10)便于实现“三化”。
液压元件易于实现系列、标准化和通用化,也易于设计和组织专业性大批量生产。
主要缺点
(1)液压元件制造精度要求高。
由于液压元件技术要求高,加工和装配比较困难,使用和维护比较严格。
(2)实现定比传动困难。
液压传动已液压油液作为工作介质,所以在相对运动表面间不可避免有泄露,同时油液又不是绝对不可压缩的,因此不适用于传动比要求严格的场合。
例如:
螺纹和齿轮加工机床的传动系统。
(3)油液受温度的影响。
由于油的粘度随温度变化而变化,故不适用于高温或低温的环境。
(4)不适宜远距离输送动力。
由于采用油管传输压力油,压力损失比较大,故不适于远距离输送动力。
(5)油液中混入空气极易影响工作性能。
油液中混入空气后,容易引起爬行、振动和噪声,使系统的工作性能受到影响。
(6)油液容易污染。
油液污染后会影响系统工作的可靠性。
(7)发生故障不容易检查和排除。
二、液压油的知识
液压油的特性
液压油是指液压系统中所采用的由纯矿物油加上各种添加剂而制成的工作介质。
液压油具有一般液体所共有的各种力学性质,例如,液体的易流动性、惯性、压缩性、粘性等。
还有一些物理、化学性质直接影响着液压系统的性能和使用、这些性质包括流动点、凝固点,闪点、燃点、空气分离压、空气含有量、比热容等。
1、流动点、凝固点
流动点是液压油在静止状态下的冷却仍能保持良好流动性的最低温度。
液压油完全失去流动的最高温度叫液压油的凝固点。
流动点一般比凝固点高2.5°
C。
液压油的流动点是液压装置的使用的最低界限。
而实际上温度接近于流动点时,黏度已显著增加。
因此必须把使用环境和低温黏度综合起来考虑。
2、闪点、燃点
将液压油在大气中加温、当小火焰靠近液面时,油蒸发气和空气的混合气短暂断续性燃烧的最低温度称为液压油的闪点。
液压油达到闪点后若继续加温,火焰远离液面也能使液压油连续燃烧5s以上的最低温度称为燃点。
3、、空气含有量、空气分离压
液压油中所含空气的体积百分比称为空气含有量。
含有量随着液压油的成分、温度、压力而变化。
液压油中的空气以溶解和混合两种形式存在。
前者空气以分子状态均匀的溶解在油中,在常温和一个大气压下。
液压油中空气溶解量大约为5%-10%。
混合于液压油中的空气则以细小的泡状态悬浮于液压油中。
空气混合量与液压油的性质及搅拌有关,一旦液压油中混入空气,液压油的体积模量就会显著下降。
4、饱和蒸汽压
在一定温度下,液压油的压力低于某个值时,液压油将迅速汽化,该压力称为饱和蒸汽压。
5、比容热、热导率、热膨胀系数
比容热的定义为单位质量的液体温度升高1K所需的热量。
热导率用于度量物质内热量传导的程度,它的定义为单位时间内通过与传导方向垂直的法向面积传递距离间降落单位温差所导出的热量。
常温下,液压油的热导率一般为:
0。
12-0。
15W/(m.K)
热膨胀系数表示液体由于温度而引起的体积变化。
其定义是单位温度变化引起的体积相对变化。
液压油的热膨胀系数为:
8.9X10—-4K-1
液体是液压传动的工作介质。
最常用的介质是液压油。
此外还有乳化型传动液和合成型传动液。
1、液压油的性质
(1)密度。
单位体积液体质量称为该液体的密度。
用p表示。
密度是液体的一个重要参数。
随着温度或压力的变化,其密度也会发生变化。
但变化量很小,在实际应用中不记。
(2)可压缩性。
液体在压力作用下从而发生体积变小的性质叫液体的可压缩性。
对于液体来说。
可以认为液压油是不可压缩的。
但是当油中混入空气时,其压缩性明显增加,而且还会影响液压系统的工作性能。
因此液压系统中必须减少空气含量。
(3)粘性。
液体在外力的作用下流动时,液体内部间的聚力会阻碍分子相对运动,即分子间产生一种摩擦力,这一特性称为液体的粘性。
粘性是选择液压油液的一个重要特性。
液体粘性的大小用粘度来表示。
常用有运动粘度、动力粘度、相对粘度。
习惯上用运动粘度来标志液体粘度。
液压传动工作介质的粘度等级是以40°
C时运动粘度(以mm2/s)的中心值来划分。
其数值越大越粘,流动性越大。
数值越小越稀,流动性越好。
液体的粘度随着液体的压力和温度的变化二变化。
对液压油来说,压力增大时,粘度增大。
温度升高时,粘度下降。
2、液压油液的分类和选用
1)分类。
液压油的品种以其代号和后面的数字组成,代号中的L是石油产品的总分类号“润滑剂和有关产品”,H表示液压系统用的工作介质,数字表示该工作介质的某个粘度等级。
石油型液压油是最常用的液压系统工作介质。
液压系统工作介质分类(GT/T11118.1-1994)
分类
名称
代号
组成和特性
应用
石油型
精制矿物油
L-HH
无抗氧剂
循环润滑油,低压液压系统中
普通液压油
L-HL
HH油,并改善其防锈和抗氧性
一般液压系统
抗磨液压油
L-HM
HL油,并改善其抗磨性
低,中、高液压系统,特别适用于防磨要求高的带叶片泵的液压系统。
低温液压油
L-HV
HM油并改善其粘温特性
能在-40°
C--20°
C低温环境中工作。
高粘度指数液压油
L-HR
HL油,改善其粘温特性
粘温特性优于L-HV油用于数控机床和伺服系统
液压导轨油
L-HG
HM油,具有粘滑特性
用于导轨和液压系统共用的一种油品机床,对导轨有良好的润滑性和防爬行。
其它润滑油
加入多种添加剂
用于高品质专业液压油
2)液压油的选用原则。
粘度是液压油最重要的使用性能指标之一。
它的选择合适与否,对液压系统的平稳性、工作可靠性、灵敏性、系统效率、功率损耗、气蚀、磨损都有显著影响,所以选用液压油时,要根据具体情况或系统要求选择合适的粘度和适当的油液品种。
3、液压油的正确使用与维护
1)注意液压系统密封的良好和保持液压系统的清洁。
液压系统必须保持严格的密封,防止泄露和外界各种尘土、杂物、水及其它机械杂质侵入油中。
2)油箱内的油面应保持一定高度。
正常工作时油箱的油温不应超过液压油所允许的范围,一般不超过70°
C,否则需冷却调节。
3)定期检查更换油液。
A、换油时必须将液压系统的管路彻底清洗,新油过滤后在注入油箱。
液压系统首次使用液压油前,必须彻底清洗干净,在更换同一品牌液压油时,也要用新的液压油冲洗1-2次。
B、液压油不能随意混用。
一种牌号的液压油,未经设备生产厂家同意且没有科学依据,不得随意与不同牌号的液压油混用,更不得与其它的品种液压油混用。
C、控制油温。
对于矿物油的工作温度,要控制在15-65°
C之间,油温过高要有冷却装置,油温过低要有加热装置。
D、防止空气进入系统。
避免液压油液加速氧化变质,影响传动性能,因此泵的吸油口与吸油管连接处密封可靠,吸油管口在油面下面有足够的深度。
E、防止污染,要有防尘装置,滤油器的规格要合适,并且要定期更换。
三、液压系统的异常现象
液压系统在工作中会有一些异常现象,常见的有以下几种。
1、薄壁小孔现象
在液压元件特别是液压阀控制中,对油液压力、流量及方向的控制通常是通过一些特定的小孔实现的,孔口对液体形成的阻力称为液阻。
当小孔的流通长度l与孔径d的之比小于等于0.5时,称为薄壁小孔。
当液体经过管道由小孔流出时,由于液体的惯性作用,使其流过小孔后形成一个收缩断面然后在扩散,这一收缩和扩散的过程产生很大的能量损失。
薄壁小孔的流量与油液的粘度无关,对温度的变化不敏感。
因此薄壁小孔常用与做调节作用的节流阀的阀口所使用。
2、液压冲击
在液压系统中,因某些原因造成液体压力在瞬时突然升高,产生很高的压力峰值,这种现象称为液压冲击。
液压冲击会引起振动和噪声,而且会破坏密封装置、管道和液压元件。
有时还会使某些液压元件产生误动作,影响系统正常工作。
减小液压冲击主要采取已下几种措施。
1)限制管中液流的流速和运动部件的速度,减少冲击波的强度。
2)开启阀门的速度要慢。
3)采用吸收液压冲击的能量装置,如蓄能器等。
4)在出现液压冲击的地方安装限制压力的溢流阀。
5)适当加大管道内径和采用橡胶软管。
四、气穴现象
气穴现象称为空穴现象,在液压系统中。
如果某个点的压力低于液压油所在温度下空气的分离压力时,液体中的空气就会被分离出来,使油液中迅速产生大量的气泡,这种现象称为气穴现象。
其产生的部位主要为阀门口和泵的吸油口。
当气穴产生时大量的气泡使油的流动性变坏,造成流量和压力不稳定,当代有气泡的油液流入高压区时,周围的高压会使气泡迅速破裂,使局部产生非常高的温度和冲击压力,引起振动和噪声。
附在金属表面的气泡破裂时,局部产生的高温和高压会使金属产生疲劳,造成金属表面的侵蚀。
剥落,甚至出现小洞穴。
因此必须采取措施。
i.减小阀孔或其它元件通道前后的压力降。
ii.尽量降低液压泵的吸油高度。
iii.提高各处的密封性能,防止空气混入液压系统。
四、液压阀
一、对液压阀的基本要求
1、动作灵敏、使用可靠,工作时冲击振动小。
2、液流通过时压力损失小。
3、密封性能好。
4、结构紧凑,安装、调节、使用、维护方便,通用性和互换性好。
二、液压工作介质的选择
1、合适的黏度。
一般,运动黏度v=(11.5-41.3)X10-6M2/s,并有较好的黏温特性。
2、润滑性能好。
3、质地纯净,杂质少。
4、对金属和密封件有良好的相容性。
5、对热、氧化、水解和剪切有良好的稳定性。
6、抗泡沫性好,抗乳化性好,腐蚀性小,防锈性好。
7、体膨胀系数低,比热容高。
8、流动点和凝固点低,闪点和燃点高。
9、对人体无害,成本低。
方向控制阀
主要分为单向阀(普通单向阀、液控单向阀)、换向阀、多路阀、截止阀、压力表开关。
单向阀主要用来控制液流单向流动。
根据阀芯不同普通单向阀有球阀式和锥阀式两种。
单向阀的正向最小开启压力因场合不同而异。
对于同一个单向阀,不同等级的开启压力可通过更换单向阀的弹簧实现,若只作为控制液流单向流动的单向阀,弹簧刚度选得较小,其开启压力仅需0.03Mpa-0.05mpa.,r若作为液压系统的背压阀使用,则需换上较大的弹簧,使单向阀的开启压力达到0.2-0。
6MPA。
一、单向阀的应用场合
1、安置在液压泵的出口处,防止系统中的液压冲击影响泵的工作,或当泵检修时及多泵合流系统停泵时油液倒灌。
2、安装在不同油路之间,防止油路间的相互干扰。
3、在系统中做背压阀用,提高执行器的运动平稳性。
4、与其他液压阀组合成单向节流阀、单向调速阀、单向顺序阀、单相减压阀用。
5、其他需要控制液流单向流动的场合,如单向阀群组的半桥和全桥与其他阀组成的回路。
注意事项
1、在选用单向阀时,除了根据需要合理选择开启压力外,还应特别注意工作时流量应与阀的额定流量相匹配,因为当通过单向阀的流量远小于额定流量是,单向阀会产生振动。
流量越小,开启压力越高,越容易产生振动。
2、安装时,需认清单向阀的进、出口方向,以免影响液压系统的正常工作。
特别是对于液压泵出口处安装的单向阀,若反向安装可能损坏液压泵及原动机。
单向阀的常见故障及诊断排除方法
故障现象
故障原因
排除方法
单向阀反向截止,阀芯不能将液流严格封闭而产生泄露。
阀芯与阀座接触不紧密、阀体孔与阀芯的不同轴度过大、阀座压入阀体孔有歪斜。
重新研配阀芯与阀座或拆下阀座重新压装,直至与阀芯严密接触为止。
阀体孔与阀芯的加工几何精度低,二者的配合间隙不当,弹簧断裂或过分弯曲。
修整或更换
二、液控单向阀
液控单向阀是一种特殊的单向阀,它除了实现一般的功能外,还可以根据需要由外部油压控制、实现逆向流动。
液控单向阀的阀芯通常为锥阀式。
液控单向阀的安装连接方式有管式、板式和法兰式。
单向阀的常见故障及诊断排除方法
故障原因
排除方法
液控单向阀反向截止时,阀芯不能将液流严格封闭而产生泄露。
阀芯与阀座接触不紧密、阀体孔与阀芯的不同周度过大、阀座压入阀体孔有歪斜。
重新研配阀芯与阀座拆下阀座重新压装,直至与阀芯严密接触为止。
复式液控单向阀不能反向卸载
阀芯孔与控制活塞孔的同轴度超标、控制活塞端部弯曲,导致控制活塞顶杆顶不到卸载阀芯,使卸载阀芯不能开启。
液控单向阀关闭时不能回复到初始封油位置
阀体孔与阀芯的加工几何精度低、二者的配合间隙不当、弹簧断裂过分或过分弯曲而使阀芯卡阻。
三、液动换向阀与电液动换向阀
大流量的液压系统的换向阀采用液动换向阀和电液动换向阀。
液动换向阀是通过外部提供的压力油作用使阀芯换向;
电液动换向阀作为先导控制阀的小规格电磁换向阀和作主控阀的大规格液动换向阀合在一起安装的换向阀,驱动阀芯的信号来自于通过电磁铁的控制压力油,由于控制压力油的流量较小,故实现了小容量电磁铁控制大规格液动换向阀的阀芯换向。
滑阀式换向阀使用中可能出现的故障及诊断排除方法
故障现象
产生原因
阀芯移不动
换向阀阀芯表面划伤、阀体内孔划伤、油液污染使阀芯卡阻、阀芯弯曲。
卸开换向阀,仔细清洗,研磨修复阀体,校直或更换阀芯。
阀芯与阀体内孔配合间隙不当,间隙过大,阀芯在体内歪斜,使阀芯卡住;
间隙过小,摩擦阻力增加,阀芯移不动。
检查配合间隙。
间隙太小,研磨阀芯;
间隙太大,重配阀芯,也可以采用电镀的工艺,增大阀芯直径。
阀芯直径小于20mm的,正常配合间隙在0.008-0.015mm的范围内;
阀芯直径大于20mm的,间隙在0.015mm-0.025mm的正常配合范围内。
弹簧太软,阀芯不能自动复位;
弹簧太硬,阀芯推不到位。
更换弹簧
手动换向阀的联杆磨损或失灵
更换或修复联杆
电磁换向阀的电磁铁损坏
更换或修复电磁铁
液动或电液动换向阀两端的单向节流器失灵
仔细检查节流器是否堵塞、单向阀是否泄露,并运行修复。
气控液压换向阀的起源压力过低
检修气源
油液黏度过大
更换黏度合适的油液
油温太高,阀芯热变形卡住
查找油温高的原因并降低
连接螺钉有的过松,有的过紧,导致阀体变形,导致阀芯移不动。
另外,安装基准面超差,紧固后面体也有变形。
松开全部螺钉,重新均匀拧紧。
如果安装基准面平面度超差阀芯移不动,重新研磨基准面,是基准面达到规定要求。
电磁铁线圈烧坏
线圈绝缘不良
更换电磁铁线圈
电磁铁铁芯轴线与阀芯轴线同轴度不良
拆卸电磁铁重新装配
供电压力太高
按规定电压值来供电
阀芯被卡住,电磁力推不动阀芯
拆开电磁阀,仔细检查弹簧是否太硬、阀芯是否被赃物卡住及其他推不动的原因,进行修复并更换电磁铁线圈。
回油口背压过高
检查被压过高的原因,对症来解决。
外泄露
泄油腔压力过高或O型圈失效造成电磁阀推杆处处泄露。
检查泄油腔压力,如果对于多个换向阀泄油腔串接在一起,则将他们分别接油箱,更换密封圈
安装面粗糙,安装螺钉松动、漏装O型圈或密封
磨削安装面使其粗糙度符合产品要求,拧紧螺钉,补装或更换O形密封圈。
噪声过大
电磁铁推杆过长或过短
修正或更换推杆
电磁铁铁芯的吸合面不平或接触不良
拆开电磁铁,修整吸合面,消除污物。
球阀式换向阀
球阀式换向阀是以钢球作为阀芯的一种换向阀,这种换向阀多位电磁铁操纵方式,所以又称电磁球阀。
电磁铁、杠杆机构和换向阀是电磁球阀的三个重要组成部分。
工作时,通过杠杆机构将电磁铁推力放大,推动钢球阀芯实现油路的通断和切换。
电磁球阀的技术特点
1、通过杠杆机构可以将电磁推力放大3-4倍。
减小电磁铁的规格和功耗。
2、密封性好。
依靠球面或锥面密封切断油路,实现所有工作压力范围内无泄露。
3、阀芯为钢球,钢球位移小,无轴向密封长度,放映灵敏,响应速度快(换向时间为0.03-0.04s,复位时间为0.02-0.03s),换向频率高。
4、换向过程中不会出现液压卡紧现象,受液动力影响小,换向与复位所需的力小,可以适应很高的高压要求,工作可靠性高。
5、对工作介质适应能力高,既可使用石油型油液,也可使用难燃型油液,还可用纯水。
并有优良的抗污染能力。
6、与滑阀式换向阀相比,电磁球阀的机能变更与组合较为困难和复杂。
插装阀
插装阀是近年来发展起来的一种新型液压元件。
插装阀又称逻辑阀,它的基本核心原件是插装元件,是一种液控型、单控制口装于主级中的液阻元件。
将一个或若干个插装原件进行不同组装,并配以相应的先导控制级,可以组成方向控制、压力控制、流量控制或符合控制等控制单元。
插装原件可以视为两级阀的主阀,它通常由阀套、阀芯弹簧以及密封件等四部分组成。
主要功能是控制主油路的油流方向、压力和流量。
影响插装阀的工作性能要素主要有阀芯的面积比、阀芯结构、弹簧等。
1、面积比是指阀芯处于关闭状态时,阀芯主油口A、B处的面积Aa、Ab分别与控制腔面积Ax的比值。
插装阀的阀芯基本类型有锥阀和滑阀两大类。
滑阀的面积比均为1:
1,在锥阀中,按面积比分为A(1:
1.2)、B(1:
1.5)、C(1:
1.0)、D(1:
1.7)、E(1:
2.0)。
插装阀的流动方向一般为内流式,及A—B,外流式为B—A。
只有锥阀可能实现双向流通,面积比为1:
1的滑阀不可能双向流通。
方向流量阀仅为A—B流通,而方向阀一般需要双向流通。
对于面积比为1:
2的插装件,A---B与B---A的两种流向开启压力是相同的。
但面积比为1:
1.07的插装件一般适用于A—B,如果B---A则阀的开启压力是A—B的15倍。
2、阀芯与阀套
阀芯与阀套是插装元件的主要零件。
通常每一种规格的插装元件有一个标准阀套,它可适用于多种阀芯形式,通过更换阀芯即可容易改变阀的功能。
每种阀规格,一般仅需三种阀盖即可实现所有标准阀的功能。
阀芯有不带或带缓冲头部两种结构。
不带缓冲头的阀芯,具有高速换向功能;
带缓冲头部的阀芯,可以使阀芯启闭过程平稳,实现无冲击换向功能,多用于方向插装阀和流量插装阀。
3、弹簧与开启压力
插装元件中的弹簧的刚度对阀的动态和稳态特性均有影响,通常每一种规格的插装阀,配备不同刚度的弹簧,并用开启压力进行区别,开启压力还与面积比、液流方向有关。
4、控制盖板
控制盖板的主要功能是与先导控制阀一起构成主阀组件的先到控制部分。
在控制盖板上可固定主阀组件、安装先导控制元件,盖板还可以沟通阀块体内的控制油路。
按功能的不同,盖板有方向控制盖板、压力控制盖板、流量控制盖板及具有两种以上控制功能的复合控制盖板。
方形或正方形控制盖板的公称通径通常在63mm以下,当公称通径大于80mm时,常采用圆形盖板。
控制盖板由盖板体、微型先导元件、节流螺塞和其他附件构成。
盖板体上开有油道,沟通阀块内的控制油路,有安装先导电磁阀的安装面,还有密封件。
嵌入式微型先导元件有梭阀元件,单向阀元件,先导压力控制元件,微型量调节器,用来对两种不同压力进行选择,所以又称压力选择阀。
单向阀元件是一种锥阀式微型单向阀,可对油路进行单向控制,先导压力控制元件用于对溢流阀、减压阀和其他压力阀的控制。
微流量调节器用于减压阀先到控制,以稳定先导控制流量。
五、辅助装置
过滤器
过滤器是液压润滑系统不可缺少的元件,一般由外壳筒体、滤芯、附件压差报警器和支架组成。
筒体和滤芯的设计,要能承受系统的工作压力1.5倍以上。
滤芯的设计一般是圆筒形的,液流的方向是从圆筒外面流向圆筒心,再从筒心上部流出。
颗粒杂质被拦截在滤芯的外面,积累较多时有一部分颗粒沉降下来,聚积在外壳筒体的内底部。
底部装有排放螺栓,由于定期排污。
滤芯一般是标准设计,以便于更换。
若是需要增大流量,滤芯的数量可以增加,而外壳的体积也可以设计的更大。
目前最广泛使用的滤芯是折叠筒形滤芯。
它是采用纤维纸作过滤介质,在纸的外面有用于增加抗压强度的金属网夹着,并按一定的折距折叠成圆筒形,使之在有限的外形尺寸内可以获得尽可能大的有效过滤面积。
滤芯纤维纸一般采用木浆滤纸,由于其纤维粗、透气性差,最高过滤精度一般不超过20um。
尼龙纤维滤芯后来也得到广泛的应用,过滤精度可达5---10um。
近年来玻璃纤维已应用于滤芯,但玻璃纤维较脆,折叠时容易破碎,因此在玻璃纤维的正反两面各覆盖一层尼龙纤维,组成复合滤材,过滤精度可达3----5um.最近又研制成聚丙烯纤维,喷丝制成滤纸,其过滤精度可达1um。
正常工作的过滤器,上游和下游的工作压力差很小,一般在0.002Mpa以下,最大0.05Mpa,当压差增大到正常压差的1.5倍时,表示过滤芯已被堵塞,应当及时更换滤芯。
表面过滤型的滤芯可以清洗后再用,一般深层过滤型的纤维滤芯只有废弃换新。
一、过滤器的种类及特点
1、表面型(网式过滤器)
1)过滤精度与金属丝网层数及网孔大小有关,在压力管路上常采用1
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