6 液压系统解析.docx

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6液压系统解析

6液压系统

6.1液压传动概述

液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量和进行控制的一种液体传动。

本节将简述液压传动系统的基本原理和组成。

6.1.1液压传动基本概念

液压传动的理论基础是帕斯卡原理。

根据帕斯卡原理，这种传动借助于处在密封容积内的液体可以将压力由一处传递到另一处，实现能量或动力的传递。

液压传动具有两个主要工作特征。

●力（或者力矩）的传递靠“液体压力”来实现，而液体压力的大小取决于负载；

●运动速度（或者转速）的传递靠液体“容积变化相等”的原则进行。

6.1.2液压系统基本组成

一个完整的液压系统一般包括五个组成部分：

●动力元件：

即液压泵，其作用是将原动机输出的机械能转换成液压能，并向液压系统供给压力油；

●控制元件：

包括压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀等，其作用是控制液压系统的压力、流量和液流方向，以保证执行元件能够得到所要求的力（或扭矩）、速度（或转速）和运动方向（或旋转方向）；

●执行元件：

包括液压缸和液压马达，前者实现往复运动，后者实现旋转运动，其作用是将液压能转换为机械能，输出到工作机构上去；

●辅助元件：

包括油箱、油管、管接头、滤油器以及各种仪表等。

这些元件也是液压系统所必不可少的；

●工作介质：

油液或水基液压液，用以传递能量。

液压油应具有适当的粘度，良好的粘温特性和润滑性能，抗氧化，无锈蚀性，不易乳化，不破坏密封材料和有一定的消除泡沫的能力。

6.2液压系统介绍

6.2.1液压原理图

H车的液压系统分为液压泵站、大臂起升部分、小臂起升部分、回转锁定部分、马达驱动部分、上车阀组以及手动泵组。

它们之间由液压管路连接为一体。

图4.18为H车的液压原理图。

图4.18：

液压原理图

6.2.1.1液压泵站

液压泵站包括电机、齿轮泵、溢流阀、二位二通换向阀、单向阀、截止阀、压力继电器、吸油过滤器、空气滤清器、回油过滤器、压力表、电解点温度计、液位计、电加热器（另配）、油箱及连接管路等部件。

其中，

齿轮泵是向系统提供具有一定压力和流量的液体，将机械能转化为液体的压力能；

溢流阀是具有调整液压系统压力的功能；

二位二通换向阀，又名卸荷阀，是用于在平时液压系统不做功时，同时系统不停机而采取的保护液压系统功能的作用；

单向阀是控制液压油从齿轮泵输出后，向单一方向运动的功能；

截止阀是控制手动泵与液压泵站之间联通的开关；

压力继电器是用于提供液压系统在达到设定的系统压力后，打开溢流阀将多余的液压油流入油箱的控制信号功能；

吸油过滤器是用于在吸油时，过滤较大颗粒或污物；

空气滤清器能保持油箱内油液的清洁，既防止脏物颗粒从外部进入油箱，又延长油液及元件的工作周期和使用寿命，从而保证了液压系统的正常工作。

此外，液压系统工作时空气滤清器能维持油箱内的压力和大气压力平衡，以避免齿轮泵可能出现空穴现象。

回油过滤器主要功能是将回油管路中的脏物颗粒阻止进入油箱，以保持油箱中液压油的清洁度。

6.2.1.2上车阀组

上车阀组包括各组功能阀和阀块。

其中功能阀包括：

三位四通换向阀、节流阀、平衡阀、梭阀等。

三位四通换向阀用于控制液压管路中的进油和回油的方向；

节流阀是用于调节液压管路中液压油的速度快慢；

平衡阀是用于防止重物快速下降，保证液压缸的运动速度不受载荷变化影响，保持稳定的特殊功能阀；

梭阀相当于两个单向阀组合的阀，其作用相当于“或门”，用于控制液压马达运动。

6.2.1.3手动泵组

手动泵组是用于在停电情况下，利用人力的运动而带动手动泵工作，达到液压泵站的功能的。

6.2.2主要性能参数

H车液压系统主要性能参数见表4.。

表4：

H车液压系统主要性能参数

系统压力

P=13-15Mpa

电磁阀工作电压

24VDC

电机输出功率

3kW

额定电压

AC380V/50Hz

油箱容量

70L

液压泵站重量

170kg

泵排量

7.8cc/rev

液压泵站外形尺寸

680mm×396mm×850mm

额定转速

1415r/min

6.2.3液压泵站

图4.19：

液压泵站外观

H车使用的液压泵站是一款能应用于H车、低靶点、K车上的通用型模块化泵站。

泵站安装于H车尾部左侧边舱内，加速器旁边。

该泵站集成了液压油箱、动力单元、换向阀，油压表等。

所有的液压管路都最终与液压泵站联通。

液压泵站外观参见图4.19，其中左图是完整的液压泵站，右图是拆去盖板后的液压泵站。

●泵站外壳

图4.20：

液压泵站

图4.20中所示为泵站外壳上各表、铭牌位置。

●泵站控制阀组结构图

在泵站阀组中，包含有一个动力单元组件。

动力单元是由吸油过滤器、吸油管、齿轮泵、单向阀、卸荷阀及溢流阀组成。

见图4.22

图4.22：

动力单元组件

图4.21：

泵站阀组在泵站位置的俯视图

6.2.4上车阀组

上车阀组是液压系统的控制部分，阀组采用的板式连接。

这种方式油路简化，元件集中，更换和调节方便。

图4.23所示是上车阀组的各向视图，图中阀组从上到下依次为马达驱动阀组、大臂起升阀组、小臂起升阀组和回转锁定阀组。

图4.23：

上车阀组

6.2.5大小臂起升平衡阀

大小臂起升的平衡阀分别位于如图4.24所示位置，

图4.24：

大小臂起升平衡阀

6.2.6液压管路

在H车的机械结构上安装有液压管路，这些管路担负着为各个执行单元输送液压油的工作。

在对设备进行维护时，不可拉拽这些管路，以防造成管路变形、破损。

对于管路个接头处应定期检查，目测其是否有油液渗出。

6.2.7手动泵

H车配备的手动液压泵选用的是YDHP公司PM45型号手动液压泵（见图4.25）。

其泵为双作用泵，主要功能是通过手柄在人力的连续作用下，带动手动液压泵的阀芯上下运动，利用真空原理将液压油连续不断地从油箱中抽吸出来。

其主要参数有：

最大工作压力：

≤20Mpa；

每工作循环排量：

45ml；

适用温度范围：

-20℃～+60℃；

图4.25：

手动泵

6.3使用须知

●必须使用符合条件的液压油。

本车液压系统采用采用L-HS32液压油。

初次加注容量为60升左右，可以比液压计的上限稍高一些。

●必须保证油液的清洁度。

无论注入新油还是旧油，事前油液必须经过精度不低于5μ的滤油机过滤处理。

●必须时常保持油箱足够的油液。

在使用前应特别注意观察液压油箱中油位，补油时应保证油面不低于油标尺的最低油位刻度线，补注的油液牌号和批号应与原注油一致，并注意油桶口、油箱口和滤油机进出油口的清洁度。

●必须定期更换液压油。

经过长期使用的液压油因其油质劣化，继续使用会加速液压系统各元件的磨损、缩短元件的寿命，故一般累计工作2000小时（一年）左右，应更换液压油。

每逢大修时必须更换滤油器的滤芯。

发现液压油发黑发臭时，应立即更换油液。

元件卡滞、动作失灵、故障增多时，应注意检查液压油状况。

6.4调试准备工作

6.4.1系统压力设定

●系统压力：

系统压力是通过调整动力单元上的溢流阀建立起来的。

溢流阀在泵站后部的动力单元上，它由一个红色的塑料盖3盖住的。

调整时，拔出红色塑料盖3，松开锁紧螺母1，用内六角扳手将溢流阀2压力调至最小，然后启动泵站电机，微调溢流阀2，观察系统压力表，至读数13-15MPa范围内，然后锁定锁紧螺母1，盖上红色的塑料盖3。

如图4.26；

图4.26：

溢流阀调节

●压力继电器：

将压力继电器开关调至最大（顺时针方向调整），然后启动泵站电机，微调压力继电器开关（逆时针方向调整），至1、3线脚接通；反复启动泵站电机和按需微调，至压力继电器开关指示状态正确，然后锁定。

6.4.3电磁卸荷阀的联接

使用24V-DC电压，在电机启动前请给该阀通电，液压系统将实现空载启动，在系统中其他阀需要建立压力时，给该阀断电即可。

其他系统不工作或在保压状态时，请将电机和电磁卸荷阀断电以免使油温过高。

将电接点温度计接入系统控制电路。

要求设置成高低温过载保护模式，即系统油温低于设定值时先启动液压油电加热器，加热到适当温度后系统电机及阀才可工作，油温高于65℃时，设置成电机及阀不能启动，待温度降下后才可正常工作。

关于手动卸荷方法，如图4.27：

图4.27：

手动卸荷

——按逆时针方向松开旋钮A，则电磁阀进行应急卸荷。

——卸荷结束后，将旋纽按顺时针方向拧紧（全部旋入）。

——再次启动设备前，一定要使手动卸荷纽处于关闭状态。

6.4.4大臂油缸液压设定

●元件参数初始化：

将节流阀调至较小流量（顺时针旋紧调节螺钉，然后反向旋转3圈）；

●无杆腔平衡阀开启压力设定：

启动泵站电机，按下大臂起升按钮，微调无杆腔平衡阀开启压力（逆时针方向调整），至能大臂升起，然后再逆时针旋转调整螺钉1圈锁定；

●有杆腔平衡阀开启压力设定：

启动泵站电机，按下大臂下降按钮，微调有杆腔平衡阀开启压力（逆时针方向调整），至大臂能平稳下降，然后再逆时针旋转调整螺钉1圈锁定；

●速度设定：

调节大臂油缸液压回路中的节流阀，可以调整大臂起升和下降动作的速度；调整方向从小到大，起升和下降的时间均约60-90秒左右，调节相应动作的节流阀，满足要求后锁定。

6.4.5回转锁定液压设定

●元件参数初始化：

将平衡阀开启压力调至最小（顺时针方向调整），将压力继电器开关调至最大（顺时针方向调整）；

●有杆腔平衡阀开启压力设定：

启动泵站电机，微调有杆腔平衡阀开启压力（逆时针方向调整），置大臂为解锁状态，起升和下降大臂，观察锁紧缸缸头是否伸出，按需再进行微调，至大臂动作时锁紧缸缸头可靠收回，然后锁定；

●无杆腔平衡阀开启压力设定：

将无杆腔平衡阀开启压力调至最大（逆时针方向调整），启动泵站电机，置大臂为升起状态，锁紧大臂，然后执行解锁操作同时微调无杆腔平衡阀开启压力（顺时针方向调整），至锁紧缸缸头收回；反复锁紧、解锁操作和按需微调，至锁紧缸动作正确，然后锁定；

●压力继电器设定：

置大臂为锁紧状态，微调压力继电器开关（逆时针方向调整），至1、3线脚接通；反复锁紧、解锁操作和按需微调，至压力继电器开关指示状态正确，然后锁定。

6.4.6回转速度设定

●元件参数初始化：

将节流阀调至较小流量（顺时针旋紧调节螺钉，然后反向旋转2圈）；

●速度设定：

调节马达液压回路中的节流阀，可以调整转台的回转速度；调整方向从小到大，左转和右转的时间均约100-120秒，调节相应回转动作的节流阀，满足要求后锁定。

6.4.7小臂油缸液压设定

●元件参数初始化：

将节流阀调至较小流量（顺时针旋紧调节螺钉，然后反向旋转3圈），将平衡阀开启压力调至最大（顺时针方向调整），置扫描车为检测扫描状态；

●无杆腔平衡阀开启压力设定：

启动泵站电机，按下小臂展开按钮，微调无杆腔平衡阀开启压力（逆时针方向调整），至能展开小臂，然后再逆时针旋转调整螺钉1圈锁定；

●有杆腔平衡阀开启压力设定：

启动泵站电机，按下小臂折叠按钮，微调有杆腔平衡阀开启压力（逆时针方向调整），至能折叠小臂，然后再逆时针旋转调整螺钉1圈锁定；

●速度设定：

调节小臂油缸液压回路中的节流阀，可以调整小臂展开和折叠动作的速度；调整方向从小到大，展开和折叠的时间均约60-90秒，调节相应动作的节流阀，满足要求后锁定；

●验证：

反复展开、折叠小臂操作，确保电磁换向阀在中时，小臂在任意位置上能可靠定位，并按需调节相应的平衡阀。

6.5试运转

调试完成后，液压系统须进行不少于30次循环带负载试运转，试运转期间，应仔细观察液压系统的工作情况，并作好记录，出现问题应及时排除。

同时，产品在出厂前，按“使用与维护注意事项”中的相关内容进行换油。

6.6注意事项

●无论使用发电机或市电供电，严禁油泵电机相位接反使油泵逆转；

●必须使用液压油。

根据设备使用频率，一般半年或一年换一次液压油。

●本系统采用长城HS32（低温地区）液压油，但对于不同的国家，可根据当地液压油的供应情况，依照下表进行更换：

表4.6：

液压油牌号

粘度等级

（ISO）

中国石化

长城

英国石油

BP

美孚石油

MOBIL

壳牌国际石油

SHELL

32

L-HS32

SHF32,EHPM32

DTE13M

T32

必须保证油液的清洁度。

无论换油还是补油，事前油液必须经过精度不低于5μ的滤油机过滤处理；切记不可将粘度等级不同的液压油加入。

●换油

换油液时须将油箱内部的旧油液全部放完，并且严格按照清洗规程进行清洗；同时把流入油箱的主回油管拆开，用临时油箱接油，点动液压泵站电机，操作各电磁换向阀，使新油将管道和油缸内的旧油推出，进行置换；

●补油

须时常观察液压油箱中油位，补油时应保证大臂起升位置时的油面不低于油标尺的最低油位刻度线，补注的油液牌号和批号应与原注油一致，并注意油桶口、油箱口和滤油机进出油口的清洁度；

●排气

将靠近相应元件的管接头拧松，启动泵站电机，点动电磁控制阀，待排气并出油后，再拧紧管接头。

操作此步骤时，须注意安全！

●试运转及正常使用时，泵站油温不得超过65℃。

应注意将电解点温度计接入控制系统，并且调试时应随时注意温度计，检查温度以避免由于油温过高破坏液压系统。

●拆装液压系统时，各元件和管件的安装连接表面应绝对避免磕碰，以免造成磕痕，使两结合面不能完全贴合，进而造成外泄隐患；

●清洗元件和管路时，清洗剂一般采用煤油，同时注意防火。

擦洗的用具不得使用棉丝、棉布等易脱落纤维的质料，以免把纤维遗留在液压系统中，造成堵塞、卡滞等隐患。

●原则上禁止拆修泵、阀、马达等元件的内部构件；

●更换高压软管或硬管时，必须符合图纸明细表中的规格要求；

●液压系统各元件为精密设备，损坏后若无相当的专业技能不易修复，故损坏的液压件一般应及时报废，更换新件；

●系统经过拆修更新装配后，应注意及时补足液压油。

初次补足后，开机将各动作往复运动数次，让液压系统内充分排完空气、充满油液，然后在补油至最高液面。

6.7故障分析及处理

液压系统的故障大量属于突发性故障和磨损性故障，这些故障在液压系统的调试期、运行的初期、中期和后期表现形式与规律也不一样，一般来说液压系统发生故障的因素约90%是由于液压油液污染和调试不当所造成的。

表4.7液压系统故障及处理

故障现象

故障分析

排除方法

异常噪音

a.油面过低、吸入空气

b.吸油管漏气，吸入空气

c.吸油滤清器堵塞

d.齿轮泵损坏

e.元件安装螺栓松动

a.补油

b.检修

c.更换滤芯

d.更换齿轮泵

e.检修

油液泄露

a.安装面螺栓、螺纹松动

b.密封件失灵

a.重新紧固

b.更换

元件动作速度显著下降

a.油面过低、吸油管漏气、吸油滤清器堵塞而造成吸油不足

b.齿轮泵严重磨损

c.油的标号过高或环境气温过低而造成油液过稠、吸入困难

d.油缸等密封件失效

e.溢流阀等失灵，造成系统压力下降

a.补油或检修吸油管或更换吸油滤芯

b.更换动力单元

c.换用低牌号油

d.更换

e.检查更换动力单元等