液压系统基础知识培训,液压系统概述,液压传动的工作原理 液压系统的组成及分类 液压系统元件的作用及图形符号 液压系统常见故障的分析与排除 钻机液压回路分析,液压传动的工作原理,1.传动类型及液压传动的定义 一部完整的机器都是由原动机、传动装置和工作机组成。原动机（电动机或内燃机）是机器的动力源；工作机是机器直接对外做功的部分；而传动装置则是设置在原动机和和工作机之间的部分，用于实现动力（或能量）的传递、转换与控制，以满足工作机对力（或转矩）、工作速度（或转速）及位置的要求。 按照传动件（或工作介质）的不同，有机械传动、电气传动、流体传动（液体传动和气体传动）及复合传动等。 液体传动有包括液力传动和液压传动。液力传动是以动能进行工作的液体传动。液压传动则是以受压液体作为工作介质进行动力（或能量）的转换、传递、控制和分配的液体传动。,2.液压传动的工作原理及特征,2.1 工作原理,如图所示，小液压缸10与排油单向阀3、吸油单向阀4一起构成手动液压泵，完成吸油与排油。当向上抬起杠杆时，手动液压泵的小活塞1向上运动，小活塞的下部容腔a的容积增大形成局部真空，致使排油单向阀3关闭，油箱8中的油液在大气压的作用下经吸油管5顶开吸油单向阀4进入a腔。当大活塞2在力F1作用下向下运动时，a腔的容积减小，油液因受挤压，压力升高，于是，被挤出的油液将吸油单向阀4关闭，而将排油单向阀3顶开，经排油管6进入大液压缸11的容腔b，推动大活塞2上移挤压工件（负载F2）。手摇泵的小活塞1不断上下往复运动，工件逐渐被挤扁。当工件被加工成型后，停止小活塞1的运动，则大液压缸11的b腔内油液压力将使排油单向阀3关闭，b腔内的油液被封死，大活塞2连同工件一同被闭锁不动，此时，截止阀9关闭。 如打开截止阀9，则大液压缸11的b腔油液经排油管7排回油箱8，于是大活塞2将在自重的作用下下移回复到起始位置。,2.2 工作特征 归纳上述液压模型的工作原理可知，由液压缸10与排油单向阀3、吸油单向阀4一起组成的手动液压泵，将杠杆的机械能转化为油液的压力能输出，完成吸油和排油；大液压缸11将油液的压力能转化为机械能输出，举起重物，手动液压泵和举起重物的液压缸（简称挤压液压缸）组成了简单的液压传动系统，实现了动力（包括力和运动）的传递和转换。其工作特征如下： 力的传递靠液体压力实现，系统的工作压力取决于负载； 运动速度的传递靠容积变化相等原则实现，运动速度取决于流量； 系统的动力传递符合能量守恒定律，压力和流量的乘积等于功率。,液压系统的组成及分类,液压传动与控制的机械设备或装置中，其液压系统大部分使用具有连续流动性的液压油的工作介质，通过液压泵将驱动泵的机械能转化成液体的压力能，经过压力、流量、方向等各种控制阀，送至执行机构（液压缸、液压马达）中，转换成机械能去驱动负载。这样的液压系统一般都是由动力源、执行机构、控制阀、液压辅助件和液压工作介质等几部分组成，各部分的功能作用见下表：,一般而言，能够实现某种特定功能的液压元件的组合，称为液压回路。为了实现对某一机器或装置的工作要求，将若干特定的基本功能回路连接或复合而成的总体叫液压系统。 以传递动力为主，以传递信息为辅，在液压技术中称为液压传动系统；以传递信息为主，以传递动力为辅，在液压技术中称为液压控制系统。 应该指出，传动系统和控制系统在具体结构上往 往是合在一起的。 按液压系统中油液的循环方式可分为开式系统和闭式系统两类。,液压系统元件的作用及图形符号,1.液压泵 液压泵作为液压系统的动力元件，将原动机（电动机或内燃机）输入的机械能（转矩和角速度）转换为压力能（压力和流量）输出，为执行元件提供压力油。只有液压泵满足以下几个条件才能够正常工作： 结构上，必须有若干个容积可变的密封工作腔； 工作中所有工作腔都能够由小到大，由大到小平稳连续地变化； 必须保证吸油和排油严格分开，即要有配油机构。,液压传动系统中使用的液压泵种类繁多，基本分类是：,液压泵的优缺点： 内啮合齿轮泵结构紧凑、运转平稳、噪声小、有良好的高速性能，但加工复杂、流量脉动大、高压低速时容积效率低；外啮合齿轮工艺简单、加工方便； 叶片泵具有结构紧凑、体积小、流量均匀、运动平稳、噪声小、使用寿命长、容积效率高等优点。叶片泵广泛用于完成各种中等负荷的工作。 柱塞泵的泄漏小，容积效率高，流量能调节，一般做为高压泵，但它具有自吸能力差、对油污染敏感和噪声大的缺陷，同时由于高标准的配合精度而造成加工难度大，造价高。,2.液压执行元件,2.1 液压马达 液压马达是将液压能转换为机械能的能量转换装置，可以实现连续的旋转运动，它是靠封闭容积变化来工作的。液压马达工作的必须条件和液压泵的工作条件相同，从原理上讲，泵可以作为马达用，马达也可以作为泵用。但是由于两者的功能不同，因此在结构上存在一些差异。例如： 液压泵在结构上必须保证具有自吸能力，而液压马达无这一要求； 液压马达需要较大的启动扭矩； 液压泵的吸油腔一般为真空，为改善吸油性能和抗气蚀能力，通常进口做得比出口大；而液压马达的排油腔的压力稍高于大气压力，所以没有上述要求，进、出油口的尺寸相同； 液压马达需要正、反转，所以在内部结构上具有对称性；而液压泵一般是单向旋转，其内部结构可以不对称。,2.2 液压缸 液压缸是液压系统中的一种执行元件，是将液压能转变成直线往复式的机械能的能量转换装置，它使运动部件实现往复直线运动或摆动。 液压缸按其作用方式可分为单作用式和双作用两大类；按其结构形式的不同可以分为活塞式液压缸、柱塞式液压缸、摆动式液压缸、伸缩式液压缸等形式，其中以活塞式液压缸应用最多。 三者的图形符号见以下列表：,3.液压控制阀,液压控制阀是液压系统中用来控制液流的压力、流量及方向的控制元件，是影响液压系统性能和可靠性的重要元件。 按照液压阀在系统的功能作用可分为以下三类： 压力控制阀。用来控制和调节液压系统中液体压力的阀类，如溢流阀、减压阀、顺序阀、平衡阀、压力继电器等。 方向控制阀。用来控制液压系统中液流方向的阀类，如单向阀、换向阀等。 流量控制阀。通过改变节流阀口开度来调节通过它的流量，以实现对系统某负载流量控制的阀类，如节流阀、调速阀、分（集）流阀等。,按照阀的操纵方式可分为以下几类： 手动控制阀。用手柄及手轮、踏板、杠杆等进行控制。 机械控制阀。用挡块及碰块、弹簧等进行控制。 液压控制阀。利用液体压力所产生的力进行控制。 电液控制阀。采用电动控制（普通电磁铁）和液压控制的组合方式进行控制。 电动控制阀。用普通电磁铁。比例电磁铁。力马达、力矩马达、步进电动机等进行控制。 综上，液压控制阀的基本参数认为额定流量和额定压力。阀的油口通径D表示其过流能力，因而也代表额定流量。,压力控制阀,方向控制阀,流量控制阀,4.液压辅助元件,液压系统的辅助元件包括密封件、油管及接头、过滤器、蓄能器、油箱、冷却器、加热器等。 密封 限制或防止液压油（或其他流体）泄漏的措施称为密封。在液压系统中，密封的作用不仅是防止液压油的泄漏，还要防止空气和尘埃进入液压系统。液压油的泄漏分内泄和外泄两种。内泄指油液从高压腔向低压腔的泄漏，所泄漏的油液并没有对外做功，其压力能绝大部分转化为热能，使油温升高，油黏度降低，又进一步增加泄漏量，从而降低系统的容积效率，损耗功率。外泄是指油液泄漏于元件外部，会弄脏周围物件，污染环境，外泄一般是不允许的。 油管和管接头 油管的作用是保证液压系统工作液体的循环和能量的传输；管接头用于把油管与油管或油管与元件连接起来而构成管路系统。油管和管接头应有足够的强度、良好的密封、较小的压力损失和装拆方便。 油管的种类有以下几种：无缝钢管、橡胶软管、纯铜管、棉纶管。,过滤器 保持液压油的清洁是保障液压系统能正常工作的重要条件。由于外界尘埃、赃物、装配时元件内的残留物（沙子、铁屑、氧化皮）及油液变质析出物的混入，会使元件相对运动的表面加速磨损、划伤甚至卡死或堵塞细小通道（如阻尼孔），影响工作稳定性，使控制元件失灵。因此，对工作液体进行过滤是十分必要的，这一任务由过滤器来完成。 蓄能器 蓄能器又称蓄压器、贮能器，它是一种能把压力油的液压能贮存在耐压容器里，待需要时又将其释放出来的装置。它在液压系统中能起到调节能量、均衡压力、减少设备容积、降低功能消耗及减少系统发热等作用。,油箱及冷却器 油箱 油箱是用来贮油、散热、分离油中所含空气和杂质的。 冷却器 建筑机械液压系统油箱中的温度最高不超过80OC。如果油箱靠自然散热作用，其最高油温超过允许值，就应采取冷却措施。液压传动系统根据冷却介质的不同，可分为风冷式和水冷式两种。,5.液压工作介质,在液压系统中，液压油液是传递动力和信号的工作介质。同时，它还起到润滑、冷却和防锈的作用，液压系统能否有效、可靠地运行，在很大程度上取决于系统中所用的液压油液的性能。 对液压工作介质的主要要求： 黏度合适，随温度的变化小。 润滑性良好。 抗氧化。 防锈和不腐蚀金属。 同密封材料相容。 消泡抗泡性好。,液压工作介质使用要点 日常维护 保持环境整洁，正常操作，防止水分、杂物或空气混入。 含水型液压油的使用温度不要超过规定值，以免水分过分蒸发。 及时更换 安全,液压系统常见故障的分析与排除,液压系统的泄露 水分进入系统产生的故障和内部锈蚀 液压系统的压力失常,液压系统的泄漏 泄露的分类 泄露分内泄漏和外泄漏两种。根据泄漏的程度有油膜刮漏、渗漏、滴漏和喷漏等多种表现形式。油膜刮漏发生在相对运动部位之间，例如回转体的滑动副、往复运动（如液压缸的活塞杆、手动换向阀的阀芯外伸部位等）；渗漏发生在端盖阀板结合等处；滴漏多发生在管接头等处；喷漏多发生在管子破裂、漏装密封件等处。 漏油的危害 外漏造成工作环境污染、浪费资源；内漏造成油温升高、效率下降、工作压力上不去、系统无力、运动速度减慢等多种故障。,漏油的原因 密封件质量不好、装配不正确而破损、使用日久老化变质、与工作介质不相容等原因造成密封失效。 相对运动副磨损使配合间隙增大、内泄漏增大，或配合面拉伤而产生内外泄漏。 油温太高。 系统使用压力过高。 密封部件尺寸设计不正确、加工精度不良、装配不好产生内外泄漏。 消除和减少泄漏的方法 可在查明产生内外泄漏原因的基础上对症采取对应措施。,水分进入系统产生的故障和内部锈蚀 水分等进入液压系统的危害 水分进入油中，会使液压油乳化，成为白浊状态。这种白浊的乳化油进入液压系统内部，不仅使液压元件内部生锈，同时还降低摩擦运动副的润滑性能，零件磨损加剧，降低系统效率。 进入水分使液压系统内的铁系金属生锈，剥落的铁锈在液压系统管道和液压元件内流动，蔓延扩散，导致整个系统内部生锈，产生更多的剥落铁锈和氧化生成物，甚至出现很多油泥。这些水分污染物和氧化生成物即成为进一步氧化的催化剂，更导致液压元件的堵死、卡死现象，引起液压系统动作失常、配管堵塞、冷却器效率降低、滤油器堵塞等一系列故障。 水分进入的原因和途径,油箱盖上因冷热交替而使空气中的水分凝结，变成水珠落入油中。 液压回路中的水冷式冷却器因密封破坏或冷却管破裂等原因，水漏入油中。 油桶中的水分、雨水、水冷却液喷溅漏入油中。 人的汗水。 防止水分进入、防止生锈的措施 液压油的运输存放要有防雨水进入的措施。 经常检查并排除水冷式冷却器漏水、渗水故障。 更换液压油时应尽量避免雨天进行，油箱要严加密封，防止雨水渗漏进入油中。 定期排放液压油中的积水。,液压系统的压力失常 压力是液压系统的两个最基本的参数之一，在很大程度上决定了液压系统工作性能的优劣。这一故障表现为：当对液压系统进行压力调节时，出现调节失灵，系统压力建立不起来，压力不足，甚至根本无压力，或者压力调不上来，或者压力上升后又掉下来以及所调节压力不稳定、压力波动大等现象。 压力失常的影响 执行元件不动作或虽动作但一负载便停止运动或无力、克服不了负荷做功。 液压系统不能实现正确的工作循环。 执行元件的速度因负载流量不够，而使运动速度下降。 依靠压力控制的一些阀体不能工作