液壓控制系統(tǒng)故障分析與性能 畢業(yè)論文2

畢 業(yè) 設(shè) 計（論文）（說 明 書）題 目： 液壓控制系統(tǒng)故障分析與性能 姓 名： 編 號： 2011 年 5 月 10 日摘要摘要 本文主要講述了液壓控制系統(tǒng)的發(fā)展，包括對液壓控制系統(tǒng)的概述、發(fā)展趨勢、特點和維護，然后對液壓控制系統(tǒng)的故障診斷進行了描述，并對其故障診斷作出分析，對液壓機技術(shù)發(fā)展趨勢進行了展望針對現(xiàn)今廣泛應(yīng)用的液壓傳動系統(tǒng)故障診斷的困難性，提出一種簡便、實用的故障診斷方法。此法通過對系統(tǒng)參數(shù)的定量檢測和邏輯分析，大大提高了系統(tǒng)故障診斷的科學(xué)性、快速性和準確性，降低了對維修人員的技術(shù)水平要求。大量實驗表明，此法較傳統(tǒng)的故障診斷方法效率大大提高，裝拆工作量大大減少，具有較高的實用推廣價值。闡述了液壓傳動系統(tǒng)的故障分類、檢測方法，之后詳細講解了液壓傳動系統(tǒng)的預(yù)防措施，以壓路機為例，講解了液壓傳動系統(tǒng)常見故障的排除。液壓系統(tǒng)設(shè)計中，節(jié)能問題是一個不能忽視的問題。本文對設(shè)計過程中根據(jù)不同的使用條件如何選擇節(jié)能液壓回路等問題進行了闡述。最后對液壓系統(tǒng)的性能計算進行了很詳細分析。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：液壓控制系統(tǒng) 故障 性能第 7 頁ABSTRACTThis paper outlines hydraulic applications, the working principle, classification and characteristics, and hydraulic press technology at home and abroad was reviewed on the hydraulic press technology development trend is predicted for the widely used hydraulic system troubleshooting difficulty is proposed simple and practical fault diagnosis. By this method of quantitative detection system parameters and logic analysis, greatly improves system fault diagnosis of science, speed and accuracy and reduces the skill level of the maintenance personnel requirements. Experiments show that this method than the traditional fault diagnosis method greatly improved the efficiency,Assembly and Disassembly greatly reduced workload, promotion of high practical value. Described hydraulic system fault classification, detection, and then explain in detail the hydraulic system of preventive measures to rollers, for example, explained the hydraulic system of the Common Breakdown. Hydraulic system design, energy issue is a problem can not be ignored. In this paper, the design process depending on the use ofHow to choose energy-saving hydraulic circuit conditions and other issues were also discusseFinally, the performance of the hydraulic system had a very detailed analysis of the calculation. Keywords: performance of hydraulic control system failure第 8 頁目錄目錄第一章第一章 液壓控制系統(tǒng)的發(fā)展液壓控制系統(tǒng)的發(fā)展.8 81.11.1 液壓控制系統(tǒng)概述液壓控制系統(tǒng)概述 .81.21.2 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢 .81.31.3 液壓系統(tǒng)特點液壓系統(tǒng)特點 .101.41.4 液壓系統(tǒng)維護液壓系統(tǒng)維護 .10第二章第二章 液壓控制系統(tǒng)的故障診斷與分析液壓控制系統(tǒng)的故障診斷與分析.12122.12.1 液壓系統(tǒng)故障診斷的一般原則液壓系統(tǒng)故障診斷的一般原則 .122.22.2 故障診斷方法故障診斷方法 .132.2.12.2.1 參數(shù)測量法原理參數(shù)測量法原理.14142.2.22.2.2 參數(shù)測量方法參數(shù)測量方法.15152.2.32.2.3結(jié)論結(jié)論.17172.32.3 液壓控制系統(tǒng)故障分析液壓控制系統(tǒng)故障分析 .182.3.12.3.1 故障劃分故障劃分.18182.3.22.3.2 故障的常用檢測方法故障的常用檢測方法.18182.3.32.3.3 故障的預(yù)防故障的預(yù)防.19192.42.4 常見故障的排除（以壓路機為例）常見故障的排除（以壓路機為例） .20第三章第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計中的能量問題液壓系統(tǒng)設(shè)計中的能量問題.22223.13.1 選用傳動效率較高的液壓回路和適當?shù)恼{(diào)速方式選用傳動效率較高的液壓回路和適當?shù)恼{(diào)速方式 .223.23.2 對于常用的定量泵節(jié)流調(diào)速回路，應(yīng)力求減少溢流損失對于常用的定量泵節(jié)流調(diào)速回路，應(yīng)力求減少溢流損失 .233.2.13.2.1 采用卸荷回路采用卸荷回路.23233.2.23.2.2 采用雙泵雙壓供油回路采用雙泵雙壓供油回路.23233.2.33.2.3 采用容積調(diào)速回路和聯(lián)合調(diào)速回路采用容積調(diào)速回路和聯(lián)合調(diào)速回路.24243.33.3 發(fā)揮蓄能器的功用發(fā)揮蓄能器的功用 .243.43.4 選用高效率的節(jié)能液壓元件選用高效率的節(jié)能液壓元件 .253.53.5 合理選用控制元件及系統(tǒng)管路合理選用控制元件及系統(tǒng)管路 .25第四章第四章 液壓系統(tǒng)的性能計算液壓系統(tǒng)的性能計算.26264.14.1 系統(tǒng)壓力損失驗算系統(tǒng)壓力損失驗算 .264.24.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱及溫升驗算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱及溫升驗算 .294.34.3 使用液壓的注意事項使用液壓的注意事項 .30結(jié)論結(jié)論.3131參參 考考 文文 獻獻.3232致致 謝謝.3333第 9 頁第一章第一章 液壓控制系統(tǒng)的發(fā)展液壓控制系統(tǒng)的發(fā)展1.11.1 液壓控制系統(tǒng)概述液壓控制系統(tǒng)概述液壓控制系統(tǒng)是以電機提供動力基礎(chǔ)，使用液壓泵將機械能轉(zhuǎn)化為壓力，推動液壓油。通過控制各種閥門改變液壓油的流向，從而推動液壓缸做出不同行程、不同方向的動作，完成各種設(shè)備不同的動作需要。1.21.2 發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢社會需求永遠是推動技術(shù)發(fā)展的動力，降低能耗，提高效率，適應(yīng)環(huán)保需求，機電一體化，高可靠性等是液壓氣動技術(shù)繼續(xù)努力的永恒目標，也是液壓氣動產(chǎn)品參與市場競爭是否取勝的關(guān)鍵。由于液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用了高技術(shù)成果，如自動控制技術(shù)、計算機技術(shù)、微電子技術(shù)、磨擦磨損技術(shù)、可靠性技術(shù)及新工藝和新材料，使傳統(tǒng)技術(shù)有了新的發(fā)展，也使液壓系統(tǒng)和元件的質(zhì)量、水平有一定的提高。盡管如此，走向二十一世紀的液壓技術(shù)不可能有驚人的技術(shù)突破，應(yīng)當主要靠現(xiàn)有技術(shù)的改進和擴展，不斷擴大其應(yīng)用領(lǐng)域以滿足未來的要求。綜合國內(nèi)外專家的意見，其主要的發(fā)展趨勢將集中在以下幾個方面：1減少能耗,充分利用能量-液壓技術(shù)在將機械能轉(zhuǎn)換成壓力能及反轉(zhuǎn)換方面，已取得很大進展，但一直存在能量損耗，主要反映在系統(tǒng)的容積損失和機械損失上。如果全部壓力能都能得到充分利用，則將使能量轉(zhuǎn)換過程的效率得到顯著提高。為減少壓力能的損失，必須解決下面幾個問題：減少元件和系統(tǒng)的內(nèi)部壓力損失，以減少功率損失。主要表現(xiàn)在改進元件內(nèi)部流道的壓力損失,采用集成化回路和鑄造流道,可減少管道損失,同時還可減少漏油損失。減少或消除系統(tǒng)的節(jié)流損失，盡量減少非安全需要的溢流量，避免采用節(jié)流系統(tǒng)來調(diào)節(jié)流量和壓力。采用靜壓技術(shù)，新型密封材料，減少磨擦損失。發(fā)展小型化、輕量化、復(fù)合化、廣泛發(fā)展 3 通徑、4 通徑電磁閥以及低功率電磁閥。改善液壓系統(tǒng)性能，采用負荷傳感系統(tǒng)，二次調(diào)節(jié)系統(tǒng)和采用蓄能器回路。為及時維護液壓系統(tǒng)，防止污染對系統(tǒng)壽命和可靠性造成影響，必須發(fā)展新的污染檢測方法，對污染進行在線測量，要及時調(diào)整，不允許滯后，以免由于處理不及時而造成損失。2主動維護-液壓系統(tǒng)維護已從過去簡單的故障拆修，發(fā)展到故障預(yù)測，即發(fā)現(xiàn)故障苗頭時，預(yù)先進行維修，清除故障隱患，避免設(shè)備惡性事故的發(fā)展。-要實現(xiàn)主動維護技術(shù)必須要加強液壓系統(tǒng)故障診斷方法的研究，當前，憑有經(jīng)驗的維修技術(shù)人員的感宮和經(jīng)驗，通過看、聽、觸、測等判斷找故障已不適于現(xiàn)代工業(yè)向大型化、連續(xù)化和現(xiàn)代化方向發(fā)展，必須使液壓系統(tǒng)故障診斷現(xiàn)代化，加強專家系統(tǒng)的研究，要總結(jié)專家的知識,建立完整的、具有學(xué)習(xí)功能的專家知識庫，并利用計算機根據(jù)輸入的現(xiàn)象和知識第 10 頁庫中知識，用推理機中存在的推理方法，推算出引出故障的原因，提高維修方案和預(yù)防措施。要進一步引發(fā)液壓系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)通用工具軟件，對于不同的液壓系統(tǒng)只需修改和增減少量的規(guī)則。-另外，還應(yīng)開發(fā)液壓系統(tǒng)自補償系統(tǒng)，包括自調(diào)整、自潤滑、自校正，在故障發(fā)生之前，進市補償，這是液壓行業(yè)努力的方向。3機電一體化-電子技術(shù)和液壓傳動技術(shù)相結(jié)合，使傳統(tǒng)的液壓傳協(xié)與控制技術(shù)增加了活力，擴大了應(yīng)用領(lǐng)域。實現(xiàn)機電一體化可以提高工作可靠性，實現(xiàn)液壓系統(tǒng)柔性化、智能化，改變液壓系統(tǒng)效率低，漏油、維修性差等缺點，充分發(fā)揮液壓傳動出力大、貫性小、響應(yīng)快等優(yōu)點,其主要發(fā)展動向如下：(1)電液伺服比例技術(shù)的應(yīng)用將不斷擴大。液壓系統(tǒng)將由過去的電氣液壓 on-oE 系統(tǒng)和開環(huán)比例控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)比例伺服系統(tǒng),為適應(yīng)上述發(fā)展,壓力、流量、位置、溫度、速度、加速度等傳感器應(yīng)實現(xiàn)標準化。計算機接口也應(yīng)實現(xiàn)統(tǒng)一和兼容。(2)發(fā)展和計算機直接接口的功耗為 5mA 以下電磁閥，以及用于脈寬調(diào)制系統(tǒng)的高頻電磁閥(小于 3mS)等。(3)液壓系統(tǒng)的流量、壓力、溫度、油的污染等數(shù)值將實現(xiàn)自動測量和診斷,由于計算機的價格降低,監(jiān)控系統(tǒng),包括集中監(jiān)控和自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)將得到發(fā)展。(4)計算機仿真標準化，特別對高精度、 “高級”系統(tǒng)更有此要求。(5)由電子直接控制元件將得到廣泛采用，如電子直接控制液壓泵，采用通用化控制機構(gòu)也是今后需要探討的問題，液壓產(chǎn)品機電一體化現(xiàn)狀及發(fā)展。液壓行業(yè)：-液壓元件將向高性能、高質(zhì)量、高可靠性、系統(tǒng)成套方向發(fā)展；向低能耗、低噪聲、振動、無泄漏以及污染控制、應(yīng)用水基介質(zhì)等適應(yīng)環(huán)保要求方向發(fā)展；開發(fā)高集成化高功率密度、智能化、機電一體化以及輕小型微型液壓元件；積極采用新工藝、新材料和電子、傳感等高新技術(shù)。-液力偶合器向高速大功率和集成化的液力傳動裝置發(fā)展，開發(fā)水介質(zhì)調(diào)速型液力偶合器和向汽車應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展，開發(fā)液力減速器，提高產(chǎn)品可靠性和平均無故障工作時間；液力變矩器要開發(fā)大功率的產(chǎn)品，提高零部件的制造工藝技術(shù)，提高可靠性，推廣計算機輔助技術(shù)，開發(fā)液力變矩器與動力換檔變速箱配套使用技術(shù)；液粘調(diào)速離合器應(yīng)提高產(chǎn)品質(zhì)量，形成批量，向大功率和高轉(zhuǎn)速方向發(fā)展。氣動行業(yè)：-產(chǎn)品向體積小、重量輕、功耗低、組合集成化方向發(fā)展，執(zhí)行元件向種類多、結(jié)構(gòu)緊湊、定位精度高方向發(fā)展；氣動元件與電子技術(shù)相結(jié)合，向智能化方向發(fā)展；元件性能向高速、高頻、高響應(yīng)、高壽命、耐高溫、耐高壓方向發(fā)展，普遍采用無油潤滑，應(yīng)用新工藝、新技術(shù)、新材料。（1）采用的液壓元件高壓化，連續(xù)工作壓力達到 40Mpa，瞬間最高壓力達到 48Mpa；（2）調(diào)節(jié)和控制方式多樣化；第 11 頁（3）進一步改善調(diào)節(jié)性能，提高動力傳動系統(tǒng)的效率；（4）發(fā)展與機械、液力、電力傳動組合的復(fù)合式調(diào)節(jié)傳動裝置；（5）發(fā)展具有節(jié)能、儲能功能的高效系統(tǒng)；（6）進一步降低噪聲；（7）應(yīng)用液壓螺紋插裝閥技術(shù)，緊湊結(jié)構(gòu)、減少漏油。液壓與氣動技術(shù)發(fā)展趨勢1.31.3 液壓系統(tǒng)特點液壓系統(tǒng)特點1、系統(tǒng)采用了 限壓式變量葉片泵+調(diào)速閥+背壓閥 式調(diào)速回路，能保證穩(wěn)定的底速運動（進給速度最小可達 6.6mm/min)、較好的速度剛性和較大的調(diào)速范圍（R 100） 。2、系統(tǒng)采用限壓式變量葉片泵和差動連接式液壓缸來實現(xiàn)快進，能量利用比較合理?；_停止運動時，換向閥使液壓泵在低壓下卸荷，減少能量損耗。3、系統(tǒng)采用了行程閥和順序閥實現(xiàn)快進與工進的接換，不僅簡化了電路，而且使動作可靠，換接精度比電氣控制高。1.41.4 液壓系統(tǒng)維護液壓系統(tǒng)維護一個系統(tǒng)在正式投入之前一般都要經(jīng)過沖洗，沖洗的目的就是要清除殘留在系統(tǒng)內(nèi)的污染物、金屬屑、纖維化合物、鐵心等，在最初兩小時工作中，即使沒有完全損壞系統(tǒng)，也會引起一系列故障。所以應(yīng)該按下列步驟來清洗系統(tǒng)油路： 1）用一種易干的清潔溶劑清洗油箱，再用經(jīng)過過濾的空氣清除溶劑殘渣。 2）清洗系統(tǒng)全部管路，某些情況下需要把管路和接頭進行浸漬。 3）在管路中裝油濾，以保護閥的供油管路和壓力管路。 4）在集流器上裝一塊沖洗板以代替精密閥，如電液伺服閥等。 5）檢查所有管路尺寸是否合適，連接是否正確。 要是系統(tǒng)中使用到電液伺服閥，我不妨多說兩句，伺服閥得沖洗板要使油液能從供油管路流向集流器，并直接返回油箱，這樣可以讓油液反復(fù)流通，以沖洗系統(tǒng)，讓油濾濾掉固體顆粒，沖洗過程中，沒隔 12 小時要檢查一下油濾，以防油濾被污染物堵塞，此時旁路不要打開，若是發(fā)現(xiàn)油濾開始堵塞就馬上換油濾。 第 12 頁沖洗的周期由系統(tǒng)的構(gòu)造和系統(tǒng)污染程度來決定，若過濾介質(zhì)的試樣沒有或是很少外來污染物，則裝上新的油濾，卸下沖洗板，裝上閥工作！ 有計劃的維護：建立系統(tǒng)定期維護制度，對液壓系統(tǒng)較好的維護保養(yǎng)建議如下： 1）至多 500 小時或是三個月就要檢查和更換油液。 2）定期沖洗油泵的進口油濾。 3）檢查液壓油被酸化或其他污染物污染情況，液壓油的氣味可以大致鑒別是否變質(zhì)。 4）修護好系統(tǒng)中的泄漏。 5）確保沒有外來顆粒從油箱的通氣蓋、油濾的塞座、回油管路的密封墊圈以及油箱其他開口處進入油箱第 13 頁第二章第二章 液壓控制系統(tǒng)的故障診斷液壓控制系統(tǒng)的故障診斷與分析與分析液壓傳動系統(tǒng)由于其獨特的優(yōu)點，即具有廣泛的工藝適應(yīng)性、優(yōu)良的控制性能和較低廉的成本，在各個領(lǐng)域中獲得愈來愈廣泛的應(yīng)用。但由于客觀上元、輔件質(zhì)量不穩(wěn)定和主觀上使用、維護不當，且系統(tǒng)中各元件和工作液體都是在封閉油路內(nèi)工作，不象機械設(shè)備那樣直觀，也不象電氣設(shè)備那樣可利用各種檢測儀器方便地測量各種參數(shù),液壓設(shè)備中，僅靠有限幾個壓力表、流量計等來指示系統(tǒng)某些部位的工作參數(shù)，其他參數(shù)難以測量，而且一般故障根源有許多種可能，這給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來一定困難。在生產(chǎn)現(xiàn)場，由于受生產(chǎn)計劃和技術(shù)條件的制約，要求故障診斷人員準確、簡便和高效地診斷出液壓設(shè)備的故障；要求維修人員利用現(xiàn)有的信息和現(xiàn)場的技術(shù)條件，盡可能減少拆裝工作量，節(jié)省維修工時和費用，用最簡便的技術(shù)手段，在盡可能短的時間內(nèi)，準確地找出故障部位和發(fā)生故障的原因并加以修理，使系統(tǒng)恢復(fù)正常運行，并力求今后不再發(fā)生同樣故障。2.12.1 液壓系統(tǒng)故障診斷的一般原則液壓系統(tǒng)故障診斷的一般原則 正確分析故障是排除故障的前提，系統(tǒng)故障大部分并非突然發(fā)生，發(fā)生前總有預(yù)兆，當預(yù)兆發(fā)展到一定程度即產(chǎn)生故障。引起故障的原因是多種多樣的，并無固定規(guī)律可尋。統(tǒng)計表明，液壓系統(tǒng)發(fā)生的故障約 90%是由于使用管理不善所致為了快速、準確、方便地診斷故障，必須充分認識液壓故障的特征和規(guī)律，這是故障診斷的基礎(chǔ)。以下原則在故障診斷中值得遵循：(1) 首先判明液壓系統(tǒng)的工作條件和外圍環(huán)境是否正常 需首先搞清是設(shè)備機械部分或電器控制部分故障，還是液壓系統(tǒng)本身的故障，同時查清液壓系統(tǒng)的各種條件是否符合正常運行的要求。(2) 區(qū)域判斷 根據(jù)故障現(xiàn)象和特征確定與該故障有關(guān)的區(qū)域，逐步縮小發(fā)生故障的范圍，檢測此區(qū)域內(nèi)的元件情況，分析發(fā)生原因，最終找出故障的具體所在。(3) 掌握故障種類進行綜合分析根據(jù)故障最終的現(xiàn)象，逐步深入找出多種直接的或間接的可能原因，為避免盲目性，必須根據(jù)系統(tǒng)基本原理，進行綜合分析、邏輯判斷，減少懷疑對象逐步逼近,最終找出故障部位。(4) 故障診斷是建立在運行記錄及某些系統(tǒng)參數(shù)基礎(chǔ)之上的。建立系統(tǒng)運行記錄，這是預(yù)防、發(fā)現(xiàn)和處理故障的科學(xué)依據(jù)；建立設(shè)備運行故障分析表，它是使用經(jīng)驗的高度概括總結(jié)，有助于對故障現(xiàn)象迅速做出判斷；具備一定檢測手段，可對故障做出準確的定量分析。(5) 驗證可能故障原因時，一般從最可能的故障原因或最易檢驗的地方開始，這樣可減少裝拆工作量，提高診斷速度。第 14 頁2.22.2 故障診斷方法故障診斷方法目前查找液壓系統(tǒng)故障的傳統(tǒng)方法是邏輯分析逐步逼近斷。此法的基本思路是綜合分析、條件判斷。即維修人員通過觀察、聽、觸摸和簡單的測試以及對液壓系統(tǒng)的理解，憑經(jīng)驗來判斷故障發(fā)生的原因。當液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，故障根源有許多種可能。采用邏輯代數(shù)方法，將可能故障原因列表，然后根據(jù)先易后難原則逐一進行邏輯判斷，逐項逼近，最終找出故障原因和引起故障的具體條件。此法在故障診斷過程中要求維修人員具有液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)知識和較強的分析能力，方可保證診斷的效率和準確性。但診斷過程較繁瑣，須經(jīng)過大量的檢查，驗證工作，而且只能是定性地分析，診斷的故障原因不夠準確。為減少系統(tǒng)故障檢測的盲目性和經(jīng)驗性以及拆裝工作量，傳統(tǒng)的故障診斷方法已遠不能滿足現(xiàn)代液壓系統(tǒng)的要求。近年來，隨著液壓系統(tǒng)向大型化、連續(xù)生產(chǎn)、自動控制方向發(fā)展，又出現(xiàn)了多種現(xiàn)代故障診斷方法。如鐵譜技斷，可從油液中分離出來的各種磨粒的數(shù)量、形狀、尺寸、成分以及分布規(guī)律等情況，及時、準確地判斷出系統(tǒng)中元件的磨損部位、形式、程度等。而且可對液壓油進行定量的污染分析和評價，做到在線檢測和故障預(yù)防。再如基于人工智能的專家診斷系斷，它通過計算機模仿在某一領(lǐng)域內(nèi)有經(jīng)驗專家解決問題的方法。將故障現(xiàn)象通過人機接口輸入計算機，計算機根據(jù)輸入的現(xiàn)象以及知識庫中的知識，可推算出引起故障的原因，然后通過人機接口輸出該原因，并提出維修方案或預(yù)防措施。這些方法給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來廣闊的前景，給液壓系統(tǒng)故障診斷自動化奠定了基礎(chǔ)。但這些方法大都需要昂貴的檢測設(shè)備和復(fù)雜的傳感控制系統(tǒng)和計算機處理系統(tǒng)，有些方法研究起來有一定困難。目前不適應(yīng)于現(xiàn)場推廣使用。下面介紹一種簡單、實用的液壓系統(tǒng)故障診斷方法。基于參數(shù)測量的故障診斷系統(tǒng)。一個液壓系統(tǒng)工作是否正常，關(guān)鍵取決于兩個主要工作參數(shù)即壓力和流量是否處于正常的工作狀態(tài)，以及系統(tǒng)溫度和執(zhí)行器速度等參數(shù)的正常與否。液壓系統(tǒng)的故障現(xiàn)象是各種各樣的，故障原因也是多種因素的綜合。同一因素可能造成不同的故障現(xiàn)象，而同一故障又可能對應(yīng)著多種不同原因。例如：油液的污染可能造成液壓系統(tǒng)壓力、流量或方向等各方面的故障，這給液壓系統(tǒng)故障診斷帶來極大困難。參數(shù)測量法診斷故障的思路是這樣的，任何液壓系統(tǒng)工作正常時，系統(tǒng)參數(shù)都工作在設(shè)計和設(shè)定值附近，工作中如果這些參數(shù)偏離了預(yù)定值，則系統(tǒng)就會出現(xiàn)故障或有可能出現(xiàn)故障。即液壓系統(tǒng)產(chǎn)生故障的實質(zhì)就是系統(tǒng)工作參數(shù)的異常變化。因此當液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時，必然是系統(tǒng)中某個元件或某些元件有故障，進一步可斷定回路中某一點或某幾點的參數(shù)已偏離了預(yù)定值。這說明如果液壓回路中某點的工作參數(shù)不正常，則系統(tǒng)已發(fā)生了故障或可能發(fā)生了故障，需維修人員馬上進行處理。這樣在參數(shù)測量的基礎(chǔ)上，再結(jié)合邏輯分析法，即可快速、準確地找出故障所在。參數(shù)測量法不僅可以診斷系統(tǒng)故障，而且還能預(yù)報可能發(fā)生的故障，并且這種預(yù)報和診斷都是定量的，大大提高了診斷的速度和準確性。這種檢測為直接第 15 頁測量，檢測速度快，誤差小，檢測設(shè)備簡單，便于在生產(chǎn)現(xiàn)場推廣使用。適合于任何液壓系統(tǒng)的檢測。測量時，既不需停機，又不損壞液壓系統(tǒng)，幾乎可以對系統(tǒng)中任何部位進行檢測，不但可診斷已有故障，而且可進行在線監(jiān)測、預(yù)報潛在故障。2.2.12.2.1 參數(shù)測量法原理參數(shù)測量法原理只要測得液壓系統(tǒng)回路中所需任意點處工作參數(shù)，將其與系統(tǒng)工作的正常值相比較，即可判斷出系統(tǒng)工作參數(shù)是否正常，是否發(fā)生了故障以及故障的所在部位。液壓系統(tǒng)中的工作參數(shù)，如壓力、流量、溫度等都是非電物理量，用通用儀器采用間接測量法測量時，首先需利用物理效應(yīng)將這些非電量轉(zhuǎn)換成電量，然后經(jīng)放大、轉(zhuǎn)換和顯示等處理，被測參數(shù)則可用轉(zhuǎn)換后的電信號代表并顯示。由此可判斷液壓系統(tǒng)是否有故障。但這種間接測量方法需各種傳感器，檢測裝置較復(fù)雜，測量結(jié)果誤差大、不直觀，不便于現(xiàn)場推廣使用。通過多年的教學(xué)和生產(chǎn)實踐，設(shè)計出一種簡單、實用的液壓系統(tǒng)故障檢測回路。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理如圖 1（a）所示。檢測回路通常和被檢測系統(tǒng)并聯(lián)連接，此連接需在被測點設(shè)置如圖 1（a）所示的雙球閥三通接頭，它主要用于對系統(tǒng)進行不拆卸檢測。它對液壓系統(tǒng)所需點的各種參數(shù)進行直接的快速檢測，不需任何傳感器，它可同時檢測系統(tǒng)中的壓力、流量和溫度三個參數(shù)，而執(zhí)行器的速度和轉(zhuǎn)速則可通過測量出口流量的方法計算得到。例如：只要在泵出口及執(zhí)行器進、出口安裝雙球閥三通，如圖 2 所示，則通過測量 1、2、3 三點的壓力、流量及溫度值，則可立刻診斷出故障所在的大致部位(泵源、控制傳動部分或執(zhí)行器部分)。增加參數(shù)檢測點，則可縮小故障發(fā)生區(qū)域。檢測原理如圖 1（a）所示。系統(tǒng)正常工作時，閥門 1 開啟，2 關(guān)閉，檢測口罩上防塵罩，以防污染。檢測時，只要將檢測回路與檢測口接通，即旋緊活接頭螺紋并打開閥門 2 。通過調(diào)節(jié)閥門 1 和溢流閥 7 即可方便地測出壓力、流量、溫度、速度等參數(shù)。但要求系統(tǒng)配管時，將雙球閥三通在需檢測系統(tǒng)參數(shù)的部位當作接管(如圖 1（a）連接)或彎管接頭(如圖1（b）連接,這樣做既不會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性,也不會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生明顯影響)來配置。第 16 頁1,2.截止球閥 3,8.軟管 4.壓力表 5.流量計 6.溫度計 7.溢流閥 9.過濾器圖圖 1故障診斷檢測回路故障診斷檢測回路圖圖 2液壓系統(tǒng)參數(shù)測量點液壓系統(tǒng)參數(shù)測量點2.2.22.2.2 參數(shù)測量方法參數(shù)測量方法 第 1 步：測壓力如圖 1（a）所示，首先將檢測回路的軟管接頭與雙球閥三通螺紋接口旋緊接通。打開球閥 2，關(guān)死溢流閥 7，切斷回油通道，這時從壓力表 4 上可直接讀出所測點的壓力值(為系統(tǒng)的實際工作壓力)。第 2 步：測流量和溫度慢慢松開溢流閥 7 手柄，再關(guān)閉球閥 1。重新調(diào)整溢流閥7，使壓力表 4 讀數(shù)為所測壓力值，此時流量計 5 讀數(shù)即為所測點的實際流量值。同時溫度計 6 上可顯示出油液溫度值。 第 3 步：測轉(zhuǎn)速(速度)不論泵、馬達或缸其轉(zhuǎn)速或速度僅取決于兩個因素，即流量和它本身的幾何尺寸(排量或面積)，所以只要測出馬達或缸的輸出流量(對泵為輸入流量)，除以其排量或面積即得到轉(zhuǎn)速或速度值。參數(shù)測量方法實例圖 3 所示為 250 t 注塑機液壓傳動及控制系統(tǒng)原理圖。此系統(tǒng)在調(diào)試中出現(xiàn)以下現(xiàn)象：第 17 頁泵能工作，但供給合模缸和注射缸的高壓泵壓力上不去(壓力調(diào)至 8.0 Mpa 左右，再無法調(diào)高)，泵有輕微的異常機械噪聲，水冷系統(tǒng)工作，油溫、油位均正常，有回油。圖圖 3 3整機液壓傳動及控制系統(tǒng)整機液壓傳動及控制系統(tǒng)從回路分析故障有以下可能原因：(1) 溢流閥故障?？赡茉颍赫{(diào)整不正確，彈簧屈服，阻尼孔堵塞，滑閥卡住。 (2) 電液換向閥或電液比例閥故障。可能原因：復(fù)位彈簧折斷，控制壓力不夠，滑閥卡住，比例閥控制部分故障。(3) 液壓泵故障。可能原因：泵轉(zhuǎn)速過低，葉片泵定子異常磨損，密封件損壞，泵吸入口進入大量空氣，過濾器嚴重堵塞。故障診斷方法： (1) 應(yīng)用傳統(tǒng)的邏輯分析逐步逼近法。需對以上所有可能原因逐一進行分析判斷和檢驗，最終找出故障原因和引起故障的具體元件。此法診斷過程繁瑣，須進行大量的裝拆、驗證工作，效率低，工期長，并且只能是定性分析，診斷不夠準確。第 18 頁 (2) 應(yīng)用基于參數(shù)測量的故障診斷系統(tǒng)。只需在系統(tǒng)配管時，在泵的出口 a、換向閥前 b 及缸的入口 c()三點(如圖 3 所示)設(shè)置雙球閥三通，則利用故障診斷檢測回路，在幾秒鐘內(nèi)即可將系統(tǒng)故障限制在某區(qū)域內(nèi)并根據(jù)所測參數(shù)值診斷出故障所在。檢測過程如下：(a) 如圖 1 所示，將故障診斷回路與檢測口 a 接通，打開球閥 2 并旋松溢流閥 7，再關(guān)死球閥 1，這時調(diào)節(jié)溢流閥 7 即可從壓力表 4 上觀察泵的工作壓力變化情況，看其是否能超過 8.0 Mpa 并上升至所需高壓值。若不能則說明是泵本身故障，若能說明不是泵故障，則應(yīng)繼續(xù)檢測。(b) 若泵無故障，則利用故障診斷回路檢測 b 點壓力變化情況。若 b 點工作壓力能超過8.0 Mpa 并上升至所需高壓值，則說明系統(tǒng)主溢流閥工作正常，需繼續(xù)檢測。若溢流閥無故障，則通過檢測 c 點壓力變化情況即可判斷出是否換向閥或比例閥故障。 通過檢測最終故障原因是葉片泵內(nèi)漏嚴重所引起。拆卸泵后方知，葉片泵定子由于滑潤不良造成異常磨損，引起內(nèi)漏增大，使系統(tǒng)壓力提不高，進一步發(fā)現(xiàn)是由于水冷系統(tǒng)的水漏入油中造成油乳化而失去潤滑作用引起的。2.2.32.2.3結(jié)論結(jié)論參數(shù)測量法是一種實用、新型的液壓系統(tǒng)故障診斷方法，它與邏輯分析法相結(jié)合，大大提高了故障診斷的快速性和準確性。首先這種測量是定量的，這就避免了個人診斷的盲目性和經(jīng)驗性，診斷結(jié)果符合實際。其次故障診斷速度快，經(jīng)過幾秒到幾十秒即可測得系統(tǒng)的準確參數(shù)，再經(jīng)維修人員簡單的分析判斷即得到診斷結(jié)果。再者此法較傳統(tǒng)故障診斷法降低系統(tǒng)裝拆工作量一半以上。此故障診斷檢測回路具有以下功能：(1) 能直接測量并直觀顯示液流流量、壓力和溫度，并能間接測量泵、馬達轉(zhuǎn)速。(2) 可以利用溢流閥對系統(tǒng)中被測部分進行模擬加載，調(diào)壓方便、準確；為保證所測流量準確性，可從溫度表直接觀察測試溫差(應(yīng)小于3)。(3) 適應(yīng)于任何液壓系統(tǒng)，且某些系統(tǒng)參數(shù)可實現(xiàn)不停車檢測。(4) 結(jié)構(gòu)輕便簡單，工作可靠，成本低廉，操作簡便。這種檢測回路將加載裝置和簡單的檢測儀器結(jié)合在一起，可做成便攜式檢測儀，測量快速、方便、準確，適于在現(xiàn)場推廣使用。它為檢測、預(yù)報和故障診斷自動化打下基礎(chǔ)。第 19 頁 2.32.3 液壓控制系統(tǒng)故障分析液壓控制系統(tǒng)故障分析2.3.12.3.1 故障劃分故障劃分液壓控制系統(tǒng)故障可大致分為三類：（1）壓力異常一般系統(tǒng)管路設(shè)計時預(yù)留很多壓力測點，使用壓力表測出讀數(shù)，與正常值比較分析即可確定引起壓力異常的液壓元件。（2）速度異常逐一調(diào)節(jié)節(jié)流閥、調(diào)速閥及變量泵變量機構(gòu)，對應(yīng)測試執(zhí)行元件的速度范圍值，與設(shè)計值比較分析即可確定。（3）動作異常切換每個換向閥，觀察相關(guān)執(zhí)行元件的動作狀態(tài)是否正常，即可找出異常換向閥，再檢查動作順序和行程控制，找出異常處。2.3.22.3.2 故障的常用檢測方法故障的常用檢測方法 液壓系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷包括油樣分析、系統(tǒng)元件的狀態(tài)監(jiān)測、控制系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷及故障原因分析與定位等。 油樣分析通過觀察和測量油液中所含磨損粉末的形態(tài)、大小、顏色和數(shù)量等，可準確得到液壓系統(tǒng)的磨損和腐蝕情況，確定液壓系統(tǒng)的故障類型、程度和部位。常用的方法有鐵譜記錄診斷法、光譜分析法、顆粒計數(shù)法和簡易對比判斷法等，此外、還有一些對空氣含量和水分的測試方法.可利用儀器在線分析油樣、獲取有關(guān)油液污染度的信息。 系統(tǒng)元件的狀態(tài)監(jiān)測利用系統(tǒng)元件的振動和噪聲信息可以分析系統(tǒng)的工作狀態(tài)、并可以診斷液壓元件的故障原因和部位。振動信號的測量一般采用加速度傳感器，對于液壓系統(tǒng)中的液壓泵及某些殼體振動明顯的液壓閥，通過測量分析殼體振動信號可以確定其工作狀態(tài).常用液壓設(shè)備振動診斷方法有： （1）通頻振動均方幅值越限診斷：檢測液壓元件殼體的振動信號，計算其通頻均方幅值，當此值大于規(guī)定閉值時，可判斷被測元件為故障狀態(tài)。 （2）特征頻率診斷法：用測得的液壓元件振動信號頻譜，與正常振動信號頻譜比較，根據(jù)其差異確定故障的部位、類型、程度和原因。 （3）信號時一頻域診斷技術(shù)：信號的頻域和時域分析都只是從信號的某一個方面來分析、抽取振動信號特征。而在許多場合，信號頻率分布的特征與信號發(fā)生的時間相關(guān).這就需要采用信號時頻分布分析技術(shù)，從振動信號的時間一頻率兩個角度獲取特征信息。目前、利用小波(Wavelet)變換對非平穩(wěn)信號的特征信息抽取具有獨特優(yōu)點。控制系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷對于電液伺服系統(tǒng)，特別是以軋機液壓 AGC 系統(tǒng)為代表的、第 20 頁結(jié)構(gòu)復(fù)雜的、集機、電、液于一體的工業(yè)電液伺服系統(tǒng).可采用階躍響應(yīng)法和隨機信號頻率響應(yīng)法進行狀態(tài)監(jiān)測與診斷.階躍響應(yīng)法通過給系統(tǒng)輸人階躍信號。檢測其階躍響應(yīng)，并與正常狀態(tài)下的響應(yīng)特性比較。確定系統(tǒng)的運行狀態(tài).隨機信號頻率響應(yīng)法是在系統(tǒng)控制信號上加入微弱的白噪聲，通過測量控制系統(tǒng)響應(yīng)特性、并與正常時的傳遞特性比較，確定系統(tǒng)的運行狀態(tài)及故障的原因和部位.因附加信號很弱，可在線進行診斷。該方法易于對機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)分開進行診斷。2.3.32.3.3 故障的預(yù)防故障的預(yù)防(1)保證液壓油的清潔度正確使用標定的和要求使用的液壓油及其相應(yīng)的替代品(詳參工程機械油料手冊)，防止液壓油中侵入污物和雜質(zhì)。因為在液壓傳動系統(tǒng)中，液壓油既是工作介質(zhì)，又是潤滑劑，所以油液的清潔度對系統(tǒng)的性能，對元件的可靠性、安全性、效率和使用壽命等影響極大。液壓元件的配合精度極高，對油液中的污物雜質(zhì)所造成的淤積、阻塞、擦傷和腐蝕等情況反應(yīng)更為敏感。造成污物雜質(zhì)侵入液壓油的主要原因，一是執(zhí)行元件外部不清潔；二是檢查油量狀況時不注意；三是加油時未用 120 目的濾網(wǎng)過濾；四是使用的容器和用具不潔凈；五是磨損嚴重和損壞的密封件不能及時更換；六是檢查修理時，熱彎管路和接頭焊修產(chǎn)生的銹皮雜質(zhì)清理不凈；七是油液貯存不當?shù)鹊取Ｔ谑褂脵z查修理過程中，應(yīng)注意解決這些問題，以減少和防止液壓系統(tǒng)故障的發(fā)生。(2)防止液壓油中混入空氣液壓系統(tǒng)中液壓油是不可壓縮的，但空氣可壓縮性很大即使系統(tǒng)中含有少量空氣，它的影響也是非常大的。溶解在油液中的空氣，在壓力較低時，就會從油中逸出產(chǎn)生氣泡，形成空穴現(xiàn)象；到了高壓區(qū)，在壓力的沖擊下，這些氣泡又很快被擊碎，急劇受到壓縮，使系統(tǒng)產(chǎn)生噪音。同時，氣體突然受到壓縮時，就會放出大量的熱能，因而引起局部受熱，使液壓元件和液壓油受到損壞，工作不穩(wěn)定，有時會引起沖擊性振動。故必須防止空氣進入液壓系統(tǒng)。具體做法:一是避免油管破裂、接頭松動、密封件損壞；二是加油時，避免不適當?shù)叵蛳聝A倒；三是回油管插入油面以下；四是避免液壓泵入口濾油器阻塞使吸油阻力增大，不能把溶解在油中的空氣分離出來。(3) 防止液壓油溫度過度液壓系統(tǒng)中的油液的工作溫度一般在 3080范圍內(nèi)比較好，在使用時必須注意防止油溫過高。如油箱中的油面不夠，液壓油冷卻器散熱性能不良，系統(tǒng)效率太低，元件容量小，流速過高，選用油液粘度不正確，它們都會使油溫升高過快。粘度高增加油液流動時的能量損耗，粘度低會使泄漏增多，因此在使用中能注意并檢查這些問題，就可以預(yù)防油溫過高。此外對液壓油定期過濾，定期進行物理性能檢驗，既能保證液壓系統(tǒng)的工作性能，又能減少第 21 頁液壓元件的磨損和腐蝕，延長油液和液壓元件的使用壽命。2.42.4 常見故障的排除（以壓路機為例）常見故障的排除（以壓路機為例）對壓路機液壓系統(tǒng)的監(jiān)控，有經(jīng)驗的維修人員可以通過感官的聽、摸、看、嗅得到重要的信息。聽覺能夠判斷軸承的雜音、溢流閥的尖叫聲及油泵氣蝕的不正常脈動聲； 用手觸摸可發(fā)現(xiàn)液壓元件的過熱和過度振動；視覺可觀察到執(zhí)行機構(gòu)的運行情況、壓力表讀數(shù)、軟管抖動及滲漏油情況等；發(fā)臭變質(zhì)液壓油會導(dǎo)致多種故障，應(yīng)立即更換。液壓系統(tǒng)表現(xiàn)出的過熱、噪聲、振動等現(xiàn)象，在機器運行的初期一段時間內(nèi)，可能對機器尚未表現(xiàn)出不利影響，但這些異常征兆決不可掉以輕心，一旦發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時分析和排除。(1)油溫過熱液壓系統(tǒng)液壓油的溫升一般應(yīng)不超過 40 攝氏度。也就是說，當壓路機在 40 攝氏度的環(huán)境溫度中工作時，最高油溫不應(yīng)超過 80 攝氏度，過高的油溫會導(dǎo)致液壓油粘度下降、零件配合間隙增加及橡膠密封件損壞，使得液壓系統(tǒng)泄漏嚴重，驅(qū)動無力。產(chǎn)生過熱的原因是多方面的，除了設(shè)計制造方面的因素之外，主要是由于元件調(diào)整、操作和保養(yǎng)不善造成的。例如，溢流閥調(diào)壓過高，大量的無效能耗轉(zhuǎn)化成了熱量；壓路機行走液壓驅(qū)動的壓力高、流量大，作業(yè)時頻繁換向會使油溫驟然升高；液壓油箱的油量少或散熱器積垢太多，影響了液壓油的散熱效果。(2)噪聲過大液壓系統(tǒng)在設(shè)計和制造過程中，通過合理選配元件和精心裝配，盡可能地消除噪聲根源。液壓系統(tǒng)工作時產(chǎn)生噪聲的主要原因是系統(tǒng)內(nèi)混有氣體所引起的高頻振動。液壓系統(tǒng)內(nèi)氣體的來源，一是油泵進油路不暢造成的氣穴，其產(chǎn)生的原因一般有:進油濾油器阻塞或過小、吸入管直徑過小、吸入管路彎頭過多、吸入管路太長、油液溫度過低、油液不適宜、通氣孔過細或堵塞、吸入管路阻尼太大、補油泵故障、液壓泵轉(zhuǎn)速過高、液壓泵距液面過高；二是液壓油中混進了空氣，其產(chǎn)生的原因一般有:油箱液面太低、油箱設(shè)計不合理、油箱中回油管在液面之上、油液不合適、泵軸油封損壞、吸入管接頭漏氣、軟管有氣孔、系統(tǒng)排氣不良。找到原因后，采取相應(yīng)措施即可排除故障。(3)震蕩過大液壓系統(tǒng)的過度振動往往是由于元件固定不牢(包括泵、閥、馬達及管道安裝)、油泵安裝不平衡及系統(tǒng)內(nèi)混有空氣造成的，高頻振動還會伴有響聲。油泵安裝的不平衡多是由柔性聯(lián)接的不平衡及泵軸對中性不好引起的。排除過度振動的措施主要是確保液壓元件安裝正確而牢固，防止系統(tǒng)進氣。(4)泄漏過大液壓系統(tǒng)的泄漏往往表現(xiàn)為工作壓力下降，泄漏嚴重時可能出現(xiàn)執(zhí)行元件運動速度降低第 22 頁或爬行。液壓系統(tǒng)泄漏有外泄和內(nèi)泄之分，外泄漏可憑人的視覺發(fā)現(xiàn)，內(nèi)泄漏則需用儀表測試壓力或流量才能肯定。外泄漏除了少數(shù)會因為元件殼體或管道破損引起之外，一般都是因密封問題產(chǎn)生的。所以維修人員應(yīng)該了解各種形式密封的工作原理及使用方法；更換密封件時，應(yīng)注意其材質(zhì)性能、型號尺寸等是否符合要求；檔圈的安裝位置要有助于密封件發(fā)揮作用和增加使用壽命；安裝密封件之前，要認真清洗干凈，以防污物混入；安裝密封件時應(yīng)仔細，防止被劃傷、咬傷及翻扭等現(xiàn)象發(fā)生；使用螺紋壓緊的密封件，壓緊力大小要得當并均勻。內(nèi)泄漏情況比較復(fù)雜，如果不計元件的設(shè)計因素，那么最主要的原因是配合間隙過大，油封的密封性能差或損傷，以及使用了過稀的液壓油。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)內(nèi)泄漏時，一般的維修方法都是更換元件或有關(guān)零件，更換過零件的液壓元件應(yīng)經(jīng)臺架試驗后方可使用。如果是夏季高溫天氣，使用較稠的液壓油也能在一定程度上克服內(nèi)泄。 第 23 頁第三章第三章 液壓系統(tǒng)設(shè)計中的能量問題液壓系統(tǒng)設(shè)計中的能量問題在液壓系統(tǒng)的設(shè)計中，不但要實現(xiàn)其拖動與調(diào)節(jié)功能，還要 盡可能地利用能量，達到高效、可靠運行的目的。液壓系統(tǒng)的功率 損失會使系統(tǒng)的總效率下降、油溫升高、油液變質(zhì)，導(dǎo)致液壓設(shè)備發(fā)生故障。因此，設(shè)計液壓系統(tǒng)時必須多途徑地考慮降低系統(tǒng)的功率損失，表 1 是幾種控制回路的功率損失。表 1 幾種控制回路的功率損失3.13.1 選用傳動效率較高的液壓回路和適當?shù)恼{(diào)速方式選用傳動效率較高的液壓回路和適當?shù)恼{(diào)速方式 目前普遍使用著的定量泵節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，其效率較低(0.385)， 這是因為定量泵與油缸的效率分別為 85%與 95%左右，方向閥及管路等損失約為 5%左右。所以，即使不進行流量控制，也有 25%的功 率損失。加上節(jié)流調(diào)速，至少有一半以上的浪費。此外，還有泄漏 及其它的壓力損失和容積損失，這些損失均會轉(zhuǎn)化為熱能導(dǎo)致 液壓油溫升。所以，定量泵加節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)只能用于小流量系統(tǒng)。 為了提高效率減少溫升，應(yīng)采用高效節(jié)能回路，上表為幾種回路 功率損失比較。另外，液壓系統(tǒng)的效率還取決于負載。同一種回 路，當負載流量 QL 與泵的最大流量 Qm 比值大時回路的效率高。例如可采用手動伺服變量、壓力控 制變量、壓力補償變量、流量補償變量、速度傳感功率限制變 量、力矩限制器功率限制變量等第 24 頁多種形式，力求達到負載流量 Q L 與泵的流量的匹配。 3.23.2 對于常用的定量泵節(jié)流調(diào)速回路，應(yīng)力求減少溢流損失對于常用的定量泵節(jié)流調(diào)速回路，應(yīng)力求減少溢流損失 3.2.13.2.1 采用卸荷回路采用卸荷回路 機械的工作部件短時停止工作時，一般都讓液壓系統(tǒng)中的液 壓泵空載運轉(zhuǎn)(即讓泵輸出的油液全部在零壓或很低壓力下流回 油箱)，而不是頻繁地啟閉電機。這樣做可以節(jié)省功率消耗，減少液壓系統(tǒng)的發(fā)熱，延長泵和電機 的使用壽命，一般功率大于 3kw 的液壓系統(tǒng)都設(shè)有卸荷回路。下 面介紹幾種典型的卸荷回路。 (1)采用三位閥的卸荷回路 采用具有中位卸荷機能的三位換向閥，可以使液壓泵卸荷。 這種方法簡單、可靠。中位卸荷機能是 M、H、K 型。圖 1 為采用 具有 M 型中位機能換向閥的卸荷回路。這種方法比較簡單，閥 處于中位時泵卸荷。它適用于低壓小流量的液壓系統(tǒng)；用于高壓 大流量系統(tǒng)，為使泵在卸荷時仍能提供一定的控制油壓(23) 105Pa，可在泵的出口處(或回油路上)增設(shè)一單向閥(或背壓閥)。 但這將使泵的卸荷壓力相應(yīng)增加。 (2)采用二位二通閥的卸荷回路 圖 2 為采用二位二通閥的卸荷回路，圖示位置為泵的卸荷狀 態(tài)。這種卸荷回路，二位二通閥的規(guī)格必須與泵的額定流量相適 應(yīng)。因此這種卸荷方式不適用于大流量的場合，且換向時會產(chǎn)生 液壓沖擊。通常用于泵的額定流量小于 63L/min 液壓系統(tǒng)。 (3)用先導(dǎo)式溢滾閥的卸荷回路 如圖 3 所示，在先導(dǎo)式溢流閥 1 的遙控口接一小規(guī)格的二 位二通電磁閥 2。其卸荷壓力的大小取決于溢流閥主閥彈簧的 強弱，一般為(24)105Pa。由于閥 2 只須通過先導(dǎo)式溢流閥 1 控制油路中的油液，故可選用較小規(guī)格的閥，并可進行遠程 控制。這種型式卸荷回路適用于流量較大的液壓系統(tǒng)。 卸荷回路還有很多，如雙聯(lián)泵供油系統(tǒng)中常用外控制序閥的 卸荷回路；壓力補償變量泵的卸荷回路；液壓泵卸荷時系統(tǒng)仍需 保持壓力的保壓卸荷回路；適應(yīng)于大流量系統(tǒng)的二通插裝閥卸荷 回路；“蓄能器壓力繼電器電磁溢流閥”構(gòu)成的卸荷回路 等。 3.2.23.2.2 采用雙泵雙壓供油回路采用雙泵雙壓供油回路 圖 4 是雙泵供油的快速運動回路。 液壓泵 1 為高壓小流量泵， 其流量應(yīng)略大于最大工作速度所需要的流量，其工作壓力由溢流 閥 5 調(diào)定。泵 2 為低壓大流量泵(兩泵的流量也可相等)，其流量 與泵 1 流量之和應(yīng)等于液壓系統(tǒng)快速運動所需要的流量，其工作 壓力應(yīng)低于液控順序閥 3 的調(diào)定壓力。 這種快速回路功率利用合理，效率較高，缺點是回路較復(fù) 雜，成本較高。第 25 頁 圖 1 三位閥卸荷回路圖 2 二位二通閥卸荷回路圖 3 先導(dǎo)閥卸荷回路圖 4 雙泵雙壓供油回路3.2.33.2.3 采用容積調(diào)速回路和聯(lián)合調(diào)速回路采用容積調(diào)速回路和聯(lián)合調(diào)速回路 1、利用改變量泵或變量液壓馬達的排量來調(diào)節(jié)執(zhí)行元件運動 速度的回路，稱為容積調(diào)速回路。這種調(diào)速回路無溢流損失和 節(jié)流損失，故效率高、發(fā)熱少，適用于高壓大流量、大功率設(shè)備的 液壓系統(tǒng)。 2、聯(lián)合調(diào)速回路無溢流損失，其效率比節(jié)流調(diào)速回路高。 在采用聯(lián)合調(diào)速方式中，應(yīng)區(qū)別不同情況而選不同方案：對 于進給速度要求隨負載的增加而減少的工況，宜采用限壓式 變量泵節(jié)流調(diào)速回路；對于在負載變化的情況下進給速度要 求恒定的工況，宜采用穩(wěn)流式變量泵節(jié)流調(diào)速回路；對于在 負載變化的情況下，供油壓力要求恒定的工況，宜采用恒壓 變量泵節(jié)流調(diào)速回路。 3.33.3 發(fā)揮蓄能器的功用發(fā)揮蓄能器的功用 (1)作輔助動力源 總的工作時間較短的間歇工作系統(tǒng)或在一個工作循環(huán)內(nèi)速度差別很大的系統(tǒng)，使用蓄能第 26 頁器作輔助動力源可降低泵的功率， 提高效率，降低溫升，節(jié)省能源。圖 5 所示為一液壓機的液壓系統(tǒng)。當液壓缸帶動模具接觸工件慢進和保壓時，泵的部分流量進 入蓄能器 1 被儲存起來，達到設(shè)定壓力后，卸荷閥 2 打開，泵卸 荷。此時，單向閥 3 使壓力油路密封保壓。當液壓缸快進快退 時，蓄能器與泵一起向缸供油，使液壓缸得到快速運動。故系統(tǒng) 設(shè)計時，只需按平均流量選用泵，使泵的選用和功率利用比較 合理。 (2)回收能量 蓄能器在液壓系統(tǒng)節(jié)能中的一個有效應(yīng)用是將運動部件 的動能和下落質(zhì)量的位能以壓力能的形式回收和利用，從而 減小系統(tǒng)能量損失和由此引起的發(fā)熱。如為了防止行走車輛 在頻繁制動中將動能全部經(jīng)制動器轉(zhuǎn)化為熱能，可在車輛行 走系的機械傳動鏈中加入蓄能器，將動能以壓力能的形式回 收利用。 圖 5 液壓機液壓系統(tǒng) 3.43.4 選用高效率的節(jié)能液壓元件選用高效率的節(jié)能液壓元件 在液壓元件的選用方面，應(yīng)盡量選用那些效率高、能耗低 的。如：選用效率高的變量泵，根據(jù)負載的需要改變壓力，可節(jié)約 能源的損耗；選用集成閥以減小管連的壓力損失；選擇壓降小、 可連續(xù)控制的比例閥等等。 3.53.5 合理選用控制元件及系統(tǒng)管路合理選用控制元件及系統(tǒng)管路 各類控制元件應(yīng)根據(jù)其在系統(tǒng)中相應(yīng)位置可能出現(xiàn)的最大壓 力和流量來確定其規(guī)格，不宜過大或過小。對于系統(tǒng)管路，應(yīng)盡量 縮短管長，減小彎頭，彎頭處的角度不宜過小(通常應(yīng)90 o) ；應(yīng)根據(jù)管道類型合理選擇管中流速，管路系統(tǒng)應(yīng)盡量采用集成化方式 進行連接。設(shè)計方案中還應(yīng)注意優(yōu)化管路系統(tǒng)，在滿足功能要求 的前提下，力求系統(tǒng)簡單可靠，避免多余的元件和油路，以達到 節(jié)能效果。 第 27 頁第四章第四章 液壓系統(tǒng)的性能計算液壓系統(tǒng)的性能計算在液壓系統(tǒng)設(shè)計計算結(jié)束后，需對所設(shè)計系統(tǒng)的技術(shù)性能進行驗算，判斷設(shè)計質(zhì)量，以便調(diào)整設(shè)計參數(shù)及方案。一般技術(shù)性能驗算包括系統(tǒng)壓力損失驗算，系統(tǒng)發(fā)熱及溫升驗算，系統(tǒng)效率驗算等，其中前兩項是必不可少的。4.14.1 系統(tǒng)壓力損失驗算系統(tǒng)壓力損失驗算由于實際液體具有粘性，所以在流動過程中要損耗一部分能量，這種能量損耗主要表現(xiàn)為液流的壓力損失。壓力損失有分為沿程壓力損失和局部壓力損失。沿程壓力損失是液流流經(jīng)直管中的壓力損失，而局部壓力損失是液流流經(jīng)管徑突變或管路突然彎曲等局部地方的壓力損失。損失的大小于液體在密封管路系統(tǒng)內(nèi)的流動狀態(tài)有關(guān)。壓力損失驗算的目的在于較準確的確定液壓泵的工作壓力，為較準確地調(diào)節(jié)有關(guān)液壓元件提供依據(jù)，以保證系統(tǒng)地工作性能。本次設(shè)計的執(zhí)行元件為單出桿液壓缸，當執(zhí)行元件退回時，液壓缸有桿腔進油?；赜辛髁枯^大，是進油量的 1.9 倍。所以進油路和回油路的流量不同，壓力損失應(yīng)分別計算。（1）進油路 已知：管長 L400mm； 流量8/24 /minQmL rL 管徑 d22mm ； 粘度6250 10/ms； 密度3900/ekg m：單向閥 3 個10.6epMPa ；調(diào)速閥 4 個10.8epMPa；順序閥 2 個10.4epMPa；減壓閥 1 個10.2epMPa； 直角彎頭 2 個2.24。由此可算得：流速 328 1010.42/60(0.022)43000Qvm sd （4-1）雷諾數(shù) 60.42 0.022100050 10eVdR （4-2） 屬層流沿程阻力系數(shù) 75750.0751000eR （4-3）稱為沿程阻力系數(shù)（無量綱） ，其理論值為64eR，實際值則要大些。如液壓油在金屬管中作層流時，常取75eR，在橡膠管中取 80eR。沿程壓力損失 第 28 頁21220.4900 0.420.0410.02220.00059LLevPdMPa （4-4） 局部壓力損失 22221123412342255()()()()()20.118reeeeeeeeeeQQQQPPPPPQQQQQevPQMPa （4-5） 22226247.062900 3.075100.21.1210020.0430.480.5243reeQevPPQMPa （4-6）式中 rp實際流量下閥的壓力損失；eP 公稱（額定）流量下的壓力損失；Q流經(jīng)閥的實際流量； eQ 閥的公稱流量；系統(tǒng)壓力損失的計算基于能量疊加原理按損失能量的路段疊加：12PPP （4-7）按能量損失的類型疊加：LrPPP （4-8）式中 P系統(tǒng)的總壓力損失。1P執(zhí)行元件進油路上的總壓力損失，包括沿程壓力損失和局部壓力損失。2P執(zhí)行元件回油路上的總壓力損失，包括沿程壓力損失和局部壓力損失。LP系統(tǒng)管路中的沿程壓力損失之和。rP系統(tǒng)中各種局部壓力損失之和。進油路總壓力損失：第 29 頁 1110.0020.1180.12LrPPPMPa （4-9）2）回油路 已知：流量 2447.06 /min0.51QL； 管長 258Lmm；換向閥一個1.12；其余于進油路一樣。 由此可算的 流速 32247.06 10600.018443.075/Qvdm s （4-10）雷諾數(shù) 63.075 0.018110750 10evdR （4-11） 屬層流沿程阻力系數(shù)75750.0681107eR （4-12）局部壓力損失22226247.062900 3.075100.21.1210020.0430.480.5243reeQevPPQMPa （4-13）沿程壓力損失222620.258900 3.075100.0680.01820.23LL evPd （4-14）回油路總壓力損失（4-15）2220.520.230.75LrPPPMPa第 30 頁當驗算出的壓力損失于初估值相差較大時，應(yīng)以驗算值代替初估值，重新調(diào)整工作壓力。由于本次設(shè)計的執(zhí)行元件為液壓缸，聯(lián)系式 max()BgJFApcp和式1bPpp可得：max26147160.51 0.751011 100.9115.038gjFpcpAMPa （4-16）max216147160.51 0.750.121011 100.9115.15816bgjFPcpPAMPa （4-17）4.24.2 液壓系統(tǒng)的發(fā)熱及溫升驗算液壓系統(tǒng)的發(fā)熱及溫升驗算系統(tǒng)工作時的各種能量,使系統(tǒng)的油溫升高.油溫的升高會使油液粘度減少,泄漏增加,并使油液經(jīng)過節(jié)流元件時的節(jié)流特性變化,造成執(zhí)行元件速度不穩(wěn)定.此外,油溫升高,還會加速油液氧化變質(zhì).因此,必須使油溫控制在允許范圍內(nèi).(1)系統(tǒng)發(fā)熱量的計算 系統(tǒng)發(fā)熱量計算一般只是粗略估算,要準確計算出系統(tǒng)發(fā)熱量是很困難的.以下是近似計算。液壓系統(tǒng)單位時間內(nèi)的發(fā)熱量由下式計算：OEPPH （4-18） =601025147166 . 030001081016366=0.061KW式中 H系統(tǒng)單位時間發(fā)熱量;EP系統(tǒng)的輸入功率,即液壓泵的輸入功率,可用式 bbbEQpP計算,符號同前;0P系統(tǒng)的輸出功率,即執(zhí)行元件的輸出功率,由下面方法計:算: 對液壓缸 VFP0 （4-19）式中 F液壓缸外負載; V液壓缸的運動速度;(2)系統(tǒng)散熱量計由于液壓系統(tǒng)管線不長,液體在管路中的流速相對較快,故近似認為系統(tǒng)發(fā)熱量全部有油第 31 頁箱散發(fā).油箱單位時間的散熱量 H,可用如下方法計算; 油箱邊長比在 1:1:11:2:3 范圍,所以油箱散熱面積為：23232025. 024. 0065. 0065. 0mVA （4-20）假設(shè)自然通風(fēng)良好,取油箱散熱系數(shù) CmkWCT23/1016 （4-21）設(shè)室內(nèi)溫度為C30,系統(tǒng)熱平衡溫度CACHttT43025. 01016061. 030312 （4-22）滿足502 tt,油箱容量合適.4.34.3 使用液壓的注意事項使用液壓的注意事項為了保證液壓元件及整個液壓系統(tǒng)能正常工作，日常的維護保養(yǎng)顯然是至關(guān)重要的，尤其是作為能量傳遞介質(zhì)的液壓油的維護，因為液壓裝置的故障大半起因于液壓油。因此有條理地進行液壓裝置的日常維護，盡可能的早發(fā)現(xiàn)故障原因是很重要的。第 32 頁結(jié)結(jié)論論通過這次畢業(yè)設(shè)計，我更加深刻的體會到液壓系統(tǒng)在機械系統(tǒng)的使用及它的設(shè)計思路和方法.鞏固了對液壓控制的掌握，在實例中加深了對理論知識的理解。液壓控制自身所具有的明顯優(yōu)勢（高壓化,高速化,集成化,大流量,大功率,高效率,長壽命,低噪聲）使得它在傳動系統(tǒng)中的應(yīng)用前景極為樂觀，隨著液壓控制的進一步的開發(fā)和利用，我們深