液压讲课演示课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,现代液压系统分析及故障诊断,胡 军 科 教授,中南大学,2011,年,1,月,1,干这行，爱这行,2,一、机器的构成,原动机,传动系统,执行机构,3,传动系统,执行机构,原动机,提供机器工作所需能源（如内燃机、电动机）,实现能量（如力、扭矩、转速和位移）的转换,机构运动输出能量（直线运动、回转运动）,4,机械传动,液压传动,电气传动,1.“,大传动”分类,传动系统,功率密度高、传动平稳、能无级调速,稳定可靠、效率高，成本较低,控制先进、结构简单、容易布置和环保,5,机械传动,6,液压传动,7,电气传动,8,回转运动,直线运动,2.,工作机构运动形式,9,3.,机械传动应用及优缺点,机械传动,齿轮齿条机构,1,曲柄滑块,3,直线运动,丝杆,2,10,机械传动,链条传动,2,齿轮传动,1,皮带传动,3,回转运动,11,1,、传动可靠,2,、实现回转运动结构简 单，并能传递较大的扭矩,3,、故障特征明显，便于维修,优点,缺点,机械传动,1,、传动不平稳、振动和噪声大,2,、动力分配不方便，难以实现远距离传动,3,、实现无级变速的结构复杂，成本高,12,4.,电气传动应用及优缺点,电气传动,直线电机,直线运动,13,电气传动,电动机,回转运动,14,优点,缺点,电气传动,1,、输出参数控制方便,2,、动力分配方便，可避免多轴驱动时的功率寄生,3,、环保、噪声小,1,、功率密度低，惯量大，动态响应慢，,2,、故障突发,3,、直线运动及低速大扭矩应用受限,15,5.,液压传动应用及优缺点,液压传动,液压缸,直线运动,16,液压传动,液压马达,回转运动,17,1,、功率密度高,2,、直线输出能量大,3,、能输出高低速回转运动,4,、可实现精密控制,5,、多轴驱动时没有功率寄生,6,、能工作在恶劣的环境,优点,1,、成本较高,2,、效率较机械传动低,缺点,液压传动,18,19,二、各领域中的液压机械,工程机械,混凝土输送泵车,20,盾构,21,液,压,自,动,生,产,线,制造机械,22,军工产品,飞,机,23,娱乐设施,液,压,升,降,舞,台,24,游乐设施,液,压,动,感,平,台,25,试验件装载车,试验件,主旋翼轴弯矩和拉力加载器,顶部齿轮箱及其液压泵组,两个输入齿轮箱及其驱动电机，液压马达位于后方,实验设备,CHC,多,功,能,MGB,实,验,台,26,阿,帕,奇,主,减,实,验,台,27,三、总结与展望,液压传动前景广阔！,液压直线运动优势无与伦比,液压回转运动高低速通吃,28,现代液压系统的发展趋势,29,1,液压系统的发展历史及过程,2,现代液压系统的发展,30,液压传动和气压传动统称为流体传动，是根据,17,世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门技术。,1,、液压系统的发展历史及过程,31,时间,1795,发展历史及过程,在伦敦用水作为工作介质,以水压机的形式将其应用于工业上,诞生了世界上第一台水压机。,1905,将工作介质水改为油（液压油缸）,水压机又进一步得到改善。,1914-1918,液压传动广泛应用，,1925,年,Vickers,发明了压力平衡式叶片泵,为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。,1952,年后,1952,年,Rexroth,开始生产液压产品，,1953,年,Bosch,开始生产液压产品，,2001,年,Bosch,和,Rexroth,合并。,32,机电液一体化,液压节能技术,静液压传动技术,2,、现代液压系统的发展,33,液压元件分类、原理及功能,34,液压元件,液压动力元件,液压执行元件,液压控制元件,辅助元件,35,柱塞泵,叶片泵,齿轮泵,2,1,3,液压动力元件,液压泵,36,37,叶片,螺杆泵,摆线泵,外啮合齿轮泵,齿轮泵,模式,结构形式,叶片泵,径向柱塞,轴向柱塞,柱塞,机械原理,齿轮,内啮合齿轮泵,螺杆泵,单作用叶片泵,双作用叶片泵,活塞偏心式,轴偏心式,斜轴式,斜盘式,定量泵,定量泵,模式,定量泵,定量泵,定量,/,变量,定量泵,定量,/,变量,定量,/,变量,定量,/,变量,定量,/,变量,液压泵分类,38,液压执行元件,1,液压缸,2,马达,摆动缸,活塞缸,柱塞缸,摆动缸,齿轮式,叶片式,柱塞式,39,液压控制元件,液压控制元件主要是指对液流的流动方向、压力的高低以及流量的大小进行预期控制的液压控制阀。液压控制阀是直接影响液压系统工作过程和工作特性的重要元件。,作用,40,液压控制元件,插装式联接,管式联接,板式及叠加式联接,手动操纵阀,电动操纵阀,液动操纵阀,1,按用途,2,按操纵方式,3,按联接方式,压力控制阀,流量控制阀,方向控制阀,分类,41,液压辅助元件,液压系统中的辅助元件，是指除液压动力元件、执行元件和控制元件以外的其它各类组成元件。它们保证了液压系统有效地传递力和运动,提高了液压系统的工作性能。,作用,42,管路和管接头,油,箱,过,滤,器,密封装置,蓄能器,压力表,冷却器,液压辅助元件,43,液压系统常用液压元件的故障诊断、分析与维修,44,（一）液压泵维护、故障分析及处理,液压泵的维护,保证油箱中的液压油清洁；,油箱内的油位应保持在规定的范围内；,安装液压泵时给壳体油腔注满清洁液压油,；,调试时应点动判断旋向；,在工作过程中，应经常检查吸油路过滤器和吸油管；,如果液压泵长时间且高压工作，应考虑对油泵壳体冲洗冷却。,45,液压泵的故障分析及处理,泵吸不进油,泵调不到额定压力,泵发出噪声,液压泵温升过快,液压泵漏油,泵压力不稳定,46,外啮合齿轮泵,齿轮泵,动画,47,内啮合齿轮泵,动画,齿轮泵,48,叶片泵,单作用叶片泵,双作用叶片泵,动画,49,柱塞泵,斜轴式,斜盘式,动画,50,（二）液压马达及其维护、故障分析及故障处理,液压马达,液压马达的维护,安装马达时给壳体油腔注满清洁液压油,；,避免在系统有负载的情况 下突然启动或停止；,必要时（高压、高转速）对马达壳体油腔冲洗冷却；,壳体泄油应直接回油箱。,故障分析及处理,马达旋转无力；,泄漏；,爬行；,马达轴损坏；,运转时有噪音,。,51,(,三）液压缸及其使用、维护及其分析,3.1,液压缸的使用与维护,1,使用清洁的油液；,2,有合适的油温；,3,防止吸空和憋压发生。,动画,52,3.2,液压缸的故障分析,故障,油缸不动作或动作无力。,原因,油缸活塞上的油封及支承严重损坏，使有杆腔与无杆腔连通。,53,2.,压力控制阀,3.,方向控制阀,4.,流量控制阀,5.,插装阀,6.,电液伺服阀,1.,单向阀,（四）液压控制阀的应用、故障分析及处理,54,1.,单向阀,单向阀结构原理图,动画,55,1.1,普通单向阀应用及其故障分析与处理,应用,故障分析与处理,应用在多泵并联油路中；,作背压阀，提高执行器的运动稳定性；,与流量阀和压力阀等组合成单向复合阀；,其他需要控制液流单向流动的场合，如单向组群的半桥和全桥液压回路。,单向阀泄漏；,单向阀卡死。,56,液控单向阀,动画,57,1.2,液控单向阀应用及其故障分析与处理,液控单向阀的应用,锁紧液压缸；,用于液压系统保压。,液控单向阀故障分析与处理,液控单向阀泄漏；,液控单向阀不能反向卸荷；,液控单向阀关闭时不能回复到初始封油位置；噪声大。,58,2,压力控制阀,59,直动式溢流阀结构图,溢流阀原理图,2.1,溢流阀,动画,60,先导式溢流阀结构图,61,2.1.1,溢流阀应用及其故障分析与处理,应用,故障分析与处理,定压溢流,安全保护,作背压阀,远程调压,多级压力控制,调紧调压机构，不能建立压力或压力达不到额定值。,调压过程中压力非连续上升，而是不均匀上升。,调松调压机构，压力不下降反而不断上升。,62,2.2,顺序阀,直动式顺序阀结构图,动画,63,先,导,顺,序,阀,结,构,图,64,2.2.1,顺序阀的应用及其故障分析与处理,顺序阀的应用,多执行器顺序动作控制；,系统保压；,重力负载的限速；,系统卸荷。,故障分析与处理,不能起顺序控制作用（子回路执行器与主回路执行器同时动作，非顺序动作）；,执行器不动作；,作卸荷阀时液压泵一启动就卸荷；,作卸荷阀时不能卸荷。,65,2.3,减压阀,动画,66,直动式减压阀结构图,67,先,导,式,减,压,阀,结,构,图,68,2.3.1,减压阀应用及其故障分析与处理,故障分析与处理,不能减压；,出口压力不稳定；,不能连续调压。,减压阀的应用,减压稳压；,多级减压；,减小液压冲击；,与节流阀等组成复合阀。,69,3,方向控制阀,70,71,方向控制阀的运行性能特性,行程,-,时间曲线（开启时间）,72,三位四通方向控制阀的,P-Q,特性曲线,73,三位四通换向阀开关容量界限特性曲线,74,三位四通换向阀,P-Q,开启性能界限特性曲线,75,直动式换向滑阀,滑阀式换向阀,动画,76,弹簧对中型,压力对中型,先导式换向滑阀,77,78,79,滑阀式换向阀应用及其故障分析与处理,滑阀式换向阀应用,执行元件运动换向,；,液压泵卸荷,；,液压缸差动快速回路,；,多执行器回路（多路阀）。,故障分析与处理,阀芯卡死；,电磁铁线圈烧坏；,泄漏；,噪声大。,80,4.,流量控制阀,81,流量控制原理,流经薄壁小孔的流量,q,=,c,d,A,(,2p,/,),1/2,流经细长孔的流量,q,=(,d,4,/,128l,),p,综合两式得通用节流方程,q,=,K,L,Ap,m,节流元件的节流口结构有锥形、三角槽形、矩形、三角形等。工业上又将节流口的过流面积,A,的倒数称为液阻，将过流面积可调的节流口称为可变液阻。由节流方程知，当压力差一定时，改变开口面积即改变液阻就可改变流量。,82,节流阀,结构原理,主要零件有阀芯、阀体和螺母。阀体上开有进油口和出油口。阀芯一端开有三角尖槽，另一端加工有螺纹，旋转阀芯即可轴向移动改变阀口过流面积。为平衡液压径向力，三角槽须对称布置。,83,调速阀,结构原理,调速阀是由定差减压阀与节流阀串连而成。,压力油,p,1,先经定差减压阀，然后经节流阀流出。节流阀进、出口压力油,p,2,、,p,3,经阀体流道被引至定差减压阀阀芯的两端，,(,p,2,-,p,3,),与定差减压阀的弹簧力进行比较，因定差减压阀阀口的压力补偿作用，使得,(,p,2,-,p,3,),基本不变。,调速阀可以是定差减压阀在前，节流阀在后，也可以是节流阀在前，定差减压阀在后。,84,4.1,节流阀应用及其故障分析与处理,应用,串联节流阀调速,；,并联节流阀调速；,执行器减速；,执行器缓冲。,故障分析与处理,流量调节失灵；,最小流量太大；,行程节流阀不能压下或不能复位。,85,4.2,、调速阀故障分析与处理,故障分析与处理,调节失灵；,流量不稳定。,4.3,、分流,-,集流阀应用及其故障分析与处理,应用,用于液压系统中,2-4,个执行器的速度同步；,控制两个执行器按一定的速度比例运动。,故障分析与处理,同步失灵；,同步精度太低；,执行器运动终点动作异常。,86,分流集流阀结构及原理,分流阀结构原理：它由两个固定节流孔,1,、,2,、阀体、阀芯和两个对中弹簧等组成。阀芯两端台肩与阀体沉割槽组成两个可变节流口,3,、,4,。固定节流孔起检测流量的作用，可变节流口起压力补偿作用，其过流面积通过压力,p,1,和,p,2,的反馈作用进行控制。无论负载压力,p,3,、,p,4,如何变化，都能保证,q,1,q,2,。,87,5.1,二通盖板式插装阀应用及常见故障,应用场合,工作压力超过,21MPa,，流量超过,150L/min,。,系统要求集成度高，外形尺寸小。,系统要求快速响应。,系统要求内泄小或基本无泄漏。,系统要求稳定性好、噪声小。,5.,插装阀,动画,88,组件由阀芯、阀套、弹簧和,密封圈组成。根据用途不同,分为方向阀组件、压力阀组,件和流量阀组件。同一通径,的三种组件安装尺寸相同，,但阀芯的结构形式和阀套座,直径不同。三种组件均有两,个主油口,A,和,B,、一个控制,口,x,。,插装阀基本组件,89,典型组合及应用回路,插装方向阀及其应用回路,插装压力阀及其应用回路,90,插装流量阀及其应用回路,插装阀复合控制回路,91,5.2,二通盖板式插装阀常见故障及处理,1,换向不可靠或调压失灵；,2,插装式压力阀压力不稳定、振摆大；,过渡过程达不到要求。,3,5.3,螺纹式插装阀,5.3.1,螺纹式插装阀应用,螺纹式插装阀几乎可实现所有方向、压力、流量阀的功能，主要用于高压中、小流量（最大可达,230L/min,左右）的场合。,92,6.,电液伺服阀,伺服阀原理,93,液压伺服阀故障的诊断,1,）伺服阀不动作,内部零部件损坏；滑阀卡死；喷嘴堵塞；内部滤网堵塞；伺服放大器故障；,2,）经常出现零漂油液污染；电气部分产生的零漂；机械零漂；,3,）伺服阀输出流量少供油压力低；放大器的增益小；污物堵塞、卡死,4,）动态特性、稳定性差、稳态误差大,5,）无信号输入，但执行机构向一边运动主阀芯卡死在一定的开口位置；零位偏移；,6,）零位泄漏增大、压力增益下降阀配合间隙增大；控制边棱角损伤；,伺服阀,94,电液比例阀是一种性能介于普通控制阀和电液伺服阀之间的新阀种。它既可以根据输入电信号的大小连续成比例地对油液的压力、流量、方向实现远距离控制、计算机控制，又在制造成本、抗污染等方面优于电液伺服阀。,电液比例阀根据用途分为：,电液比例压力阀，电液比例流量阀，电液比例方向阀。,7.,电液比例阀,95,图示为电液比例压力先导阀，它与普通溢流阀、减压阀、顺序阀的主阀组合可构成电液比例溢流阀、电液比例减压阀和电液比例顺序阀。改变输入电磁铁电流的大小，即可改变电磁吸力，从而改变先导阀前腔压力，对主阀的进口或出口压力实现控制。,与普通压力先导阀不同：,1,、与作用在阀芯上的液压力进行比较的是电磁吸力，不是弹簧力。,2,、此处弹簧为传力弹簧，无压缩量。,96,电液比例流量阀,图示为位移,弹簧力反馈型电液比例二通节流阀。主阀芯,5,为插装阀结构。当比例电磁铁输入一定电流时，产生的电磁吸力推动先导阀芯,2,下移，先导阀阀口开启，主阀进口压力油经,R,1,和,R,2,、先导阀阀口流至主阀出口。因阻尼,R,1,作用，使主阀芯上下腔产生压力差，致使主阀芯克服弹簧力上移，主阀口开启。主阀芯向上位移使反馈弹簧,3,受压缩，但反馈弹簧力与先导阀芯上端电磁吸力相等时，先导阀芯和主阀芯受力平衡，主阀阀口大小与输入电流大小成比例。改变输入电流大小，即可改变阀口大小，在系统中起节流调速作用。,特点 输入电流为零时，阀口是关闭的；主阀的位移量不受比例电磁铁行程的限制，阀口开度可以设计得较大，即阀的通流能力较大。,97,电液比例换向阀,电液比例换向阀由前置级（电液比例双向减压阀）和放大级（液动比例双向节流阀）两部分组成。,前置级由比例电磁铁控制双向减压阀阀芯位移。当比例电磁铁输入电流时，减压阀芯移动，减压开口一定，经阀口减压后得到稳定的控制压力。,98,放大级由阀体、主阀芯、左右端盖、阻尼螺钉和弹簧等零件组成。控制压力油经阻尼孔作用在主阀芯的端面时，液压力将克服弹簧力使阀芯移动，开启阀口，沟通油道。主阀开口大小取决于输入电流的大小。,改变比例电磁铁的输入电流，不仅可以改变阀的工作液流方向，而且可以控制阀口大小实现流量调节，即具有换向、节流复合功能。,99,100,（五）液压辅件故障分析,1.,蓄能器故障分析,故障现象,活塞式蓄能器振动大,无法蓄能,气囊易损坏,蓄能能量不满足要求,101,2.,过滤器故障分析,滤芯脱胶,2,滤芯变形,1,滤油器堵塞,3,测压不准确,1,测不到压力,2,故障现象,故障现象,3.,压力表开关故障分析,102,传统液压中几个问题,103,一、一些传统观念的局限性与误导性,1.,不要迷恋标准,10,通径溢流阀,104,10,通径换向阀,105,流量只与通径有关吗？,二、影响换向阀流量的相关因素,106,107,油液的等效体积弹性模量,Kd,a,油液中有溶解空气,油液能溶解的空气量与绝对压力成正比；,常温常压下溶解有,5-6,体积的空气。,油液的压缩性,7,的体积变化就会引起高达,10Mpa,的压力变化,考虑混入空气的可压缩性,Kg,；,封闭容器受压变形引起的容积变化,Kc,；,液体本身的可压缩性,Ko,。,b,三、液压油的物理性质,108,c,油液的粘温特性曲线,109,系统中油流速度限制,吸油管路流速取：,0.5-1.5m/s,；,回油管路流速取：,1.5-2.5m/s,；,压油管路流速依系统压力取：,3Mpa,以下取,2.5-3m/s,；,3-6Mpa,取,4m/s,；,6Mpa,以上取,5m/s,。,d,110,通过检测负载压力、流量和功率变化信号，向液压系统进行反馈，实现泵输出的流量、压力与负载匹配，以达到节能的目的。,负载敏感系统原理,四、负载敏感,111,定量泵负载敏感系统,112,变量泵负载敏感系统,113,负载敏感系统能量损失,结论：多执行机构负载压力和流量相差悬殊的,情况下，负载敏感系统也不节能。,114,抗流量饱和,LUDV,系统,系,统,原,理,图,115,LUDV,系统原理,116,五、参数跳级,量变引起质变,某三位四通换向阀样本资料,117,高不成低不就,低效率,透支寿命和可靠性,六、液压系统工作压力的确定,低压,高压,118,压力与寿命成反比,某公司马达压力与轴承寿命的关系,119,工作压力,1/2,元件的额定压力,2/3,元件的额定压力,固定设备,移动设备,建议工作压力,120,现代液压系统分析,121,（一）现代液压系统回路的主要技术特征,（二）液压传动系统原理实例分析,122,4,3,2,1,液压基本回路,闭式液压传动系统的原理,泵控变量方式的种类及控制原理,负载敏感和,LUDV,同步控制系统,(,一）现代液压系统回路的主要技术特征,123,方向控制回路,2,多缸动作回路,4,压力控制回路,3,1,速度控制回路,3,3,1,、液压基本回路,124,调压回路,减压回路,平衡回路,保压泄压回路,缓冲制动回路,压力,控制,回路,卸荷回路,压力控制,回路,125,调压回路,单级调压,二级调压,三级调压,动画,126,平衡回路,溢流平衡阀回路,双向平衡阀的平衡回路,动画,127,减压回路,一级减压回路,二级减压回路,动画,128,FD,平衡阀平衡回路,FD,平衡阀原理图,平衡回路,129,卸荷回路,阀中位卸荷,溢流阀,+,顺序阀卸荷,溢流阀远控卸荷,动画,130,保压泄压回路,蓄能器保压回路,蓄能器保压回路,动画,131,缓冲补油回路,132,换,向,回,路,方向控制回路,锁,紧,回,路,133,换向回路,电磁换向阀换向回路,电液换向阀换向回路,比例换向阀换向回路,动画,134,换向回路,135,锁紧回路,单向锁紧回路,制动器锁紧回路,液压锁回路,动画,136,节流调速回路,容积调速回路,快速运动回路,速度换接回路,速度控制回路,速度控制回路,137,节流调速回路,进口节流调速,出口节流调速,旁路节流调速,动画,动画,动画,138,容积调速回路,变量泵,-,定量马达,定量泵,-,变量马达,139,容积调速回路,变量泵,-,变量马达,140,1,顺序动作回路,2,同步动作回路,多执行器动作回路,141,多执行器动作回路,顺序阀控制顺序动作回路,顺序动作回路：,a,、压力控制顺序动作回路,b,、行程控制顺序动作回路,c,、时间控制顺序动作回路,动画,142,采用同步液压马达的同步动作回路,3,2,4,1,多执行器动作回路,同步动作回路,机械联接同步回路,采用同步液压缸的同步动作回路,采用流量控制阀控制的同步动作回路,动画,143,液压系统回路实例分析,油压机,液压冲床,1,2,3,橡胶开炼机调距系统,144,液压系统回路实例分析,4,5,6,翻车机,轨道式牵引车,09-32,捣固车,145,翻车机,146,2,、闭式液压传动系统的原理,闭式液压系统回路,演示,147,闭式系统优点,:,3,）闭式液压泵工作转速高，便于内燃机直接驱动。,2,）闭式系统中液压元件相对较少，结构紧凑，重量轻，特别适合,于行走机械。,4,）闭式系统依靠泵控换向，其换向冲击小。,1,）闭式系统工作油路上不存在阀间损失，效率高。,5,）闭式液压系统抗污染性强，适合于恶劣工作环境。,148,3,、闭式液压传动系统实例分析,混凝土输送泵液压系统,-,CAD,图,架桥机行走液压系统,149,架桥机行走液压系统原理图,150,3,2,4,5,6,1,压力、流量和功率均可控制,较短的换向时间，较高的固有频率，适应闭环控制需要,阀控系统中，节能高效,流量控制范围大，可正向控制，也可负向控制,较高的功率利用率 恒功率曲线,电子控制，实现柔性控制和远程控制,4,、泵控变量方式的种类及控制原理,液压系统对泵变量控制的要求：,151,压力控制变量,压差控制变量,带有反馈的排量控制变量,电子控制变量,速度感应变量,压力指令变量,逆向控制变量,液压油泵变量方式汇总,152,液压油泵的变量控制,Pump Control,P control,压力信号控制,P control,负荷传感控制,Q control,机械反馈变量,DA-SSC control,速度感应变量,Electronic control,电子泵,Pres.Comm.,压力指令变量,Mooring Cont.,逆向控制,恒压控制,DR,DP,恒功率控制,LR,负荷传感控制,DFR,P,st,i,M,n,伺服控制,HS/HS3,EO,EP,DFE,二次调节,DS1,压力指令控制,DRG,q,HD,液控变量,HW,手动变量,EP,电控变量,q,控制控制,A10V-DFE1,A4VSO E1-S02,速度感应控制,DA,153,DR,控制,154,FR,控制,155,DFR,控制,156,LR,控制,157,流量控制阀,压力控制阀,恒功率控制阀,优先权:,1.,压力,2.,功率,3.,流量,阻尼孔 0,8,mm,DFLR,控制,158,HD,控制,EP,控制,159,过滤器,-,冷起动阀,160,DA,控制,161,DG,控制,162,HD,控制,HW,控制,163,EZ,控制,EP,控制,164,（二）液压传动系统原理及实例分析,CAD,图,CAD,图,1,、旋挖钻机,2,、隧道出渣机,原理图,4,、液压四大车,原理图,3,、正面吊系统,5,、混凝土输送泵,开式,CAD,图,闭式,CAD,图,165,旋挖钻机,166,隧道出渣车,167,正面吊,168,WD-320,型动力稳定车,169,卷扬,BVD,平衡阀,卷扬,BVD,阀作用,分析,170,高速车辆静液压传动,171,一、静液压传动现状,长期以来国内外学者大都坚持这样一种观点：静液压传动技术只适用于低速的行走机械上，至于高速行走的车辆静液压传动被认为是不可取的。他们认为高速车辆采用静液压传动会使车辆行驶时的噪音很大，传动效率较机械或者液力传动低，而且静液压传动始终存在漏油和发热问题等等。也正是由于这样的观点，使得静液压传动技术只是在低速行驶的工程机械上得到普遍运用，而在高速行驶的车辆上却未有大的进展。,172,二、静液压传动存在的问题,3,高速行驶时泵的比例电磁铁突然掉电,4,众说纷纭的,DA,控制,5,电控液压马达的变量,2,双向变速箱,1,单向离合器,173,1.,单向离合器,存在问题,“单向空挡”：起步时有空挡，但停车时无空挡，其结果是起步平顺，但停车时不好控制速度和位置，速度越高时停车的冲击越大。,车辆要具备好的操控性，必须具有加速敏捷、制动过程平顺、停车位置精准和转向精细等性能。如此看来，静液压传动车辆的操控性不好。一个操控性不好的高速车辆你敢驾驶吗？,174,2.,双向变速箱,存在问题,双向变速箱：既能减速又能增速；,为了减小泵的排量而增大车辆的变速范围，一般采用变量泵和变量马达，当马达处于泵工况（被拖或下坡时），则会高速反拖发动机，导致发动机飞车或损坏。因此，要防止在高速行驶状态下静液压传动出现反向增速状态。,动力稳定车,CAD,图,清筛机,CAD,图,175,3.,高速行驶时泵的比例电磁铁突然掉电,存在问题,高速行驶的车辆，一旦电比例泵电磁铁掉电，,在对中弹簧的作用下变量伺服阀将回到中位，,液压泵的排量很快减小为零。此时相当于给车辆,实施紧急制动，这是在无操控意识下发生的，可,能会导致行车安全事故。,176,4.,众说纷纭的,DA,控制,闭式泵标准结构型式带,DA,控制阀,柴油机外特性曲线,177,5.,电控液压马达的变量,电液伺服控制,EP,和,EQ,178,电液比例控制,L1B1,、,L2B1,和,L7B1,179,存在问题,电流影响马达的排量：电流马达排量；,控制压力（,X1,或,M5,）影响马达排量：控制压力马达排量；,马达排量变化引起马达排量变化：马达排量负载压力（,PA,或,PB),控制压力（,X1),马达排量,反之亦反。,由上可以看出，通过改变马达排量来调速是一个正反馈的控制模式，它会导致调速时速度波动大，大大降低行车的平顺性，严重时可能无法调速运行。,180,精品工程,181,企业产品的升级，要从过去的关注功能延伸到关注性能，优秀的设计师应该有一个设计理念的跨越，实施精品工程是中国制造业的强国之路。,一、精品是锤炼出来的,182,二、什么是精品,可靠,节能,环保,和谐,183,三、怎样成为一个优秀的设计师,专业,乐业,敬业,184,四、精品液压系统设计研究,（一）,液压泵与原动机的匹配,液压国际标准与液压技术的不适应及对策,（二）,液压系统的冲击,（三）,液压系统的吸空,（四）,液压系统的高温治理,（五）,185,在作原动机与液压泵匹配时，应以满足扭矩匹配作为先决条件。,另一方面，在进行扭矩匹配时要考虑内燃机的变扭矩特性，要在可能工作的转速范围内进行扭矩验算，否则会出现某一转速下能满足要求，而改变转速时可能导致内燃机超载的现象。我们要求在任意工作点上的扭矩不过载，否则会出现内燃机带负载后降速或熄火，导致油耗增加或根本不能工作,。,1.,功率匹配、扭矩匹配及转速匹配,（一）液压泵与原动机的匹配,186,(1),在确定闭式泵输入功率时要考虑补油压力的影 响，补油压力越高则所需驱动功率越小；,(2),原动机与液压泵的匹配应以扭矩匹配为先决条件；,(3),原动机为内燃机时应验算工作范围内各点的扭矩，以防止超限引起的降速或熄火。,（一）液压泵与原动机的匹配,187,2.,内燃机的扭矩特性与油泵的变量方式匹配：,液压控制，与转速有关，,DA,控制阀，固定设定值,188,3.,串泵与多泵的选择,1,2,电动机：串泵或多个单泵。,内燃机：串泵；,189,（二）液压国际标准与液压技术的不适应及对策,1,叠加阀的应用局限：,有流量和压力限制,2,三位四通换向阀的参数跳级：,从,25,通径到,32,通径重量和价格发生巨变,190,（三）液压系统的冲击,1.,冲击的新定义,瞬时高压、吸空和瞬时流量变化；,2.,冲击的外部特征及形成条件,特征：振动、噪声,形成条件：流量和压力突变,3.,换向时液压冲击的形成,外因（惯性负载）、内因（过渡机能）,4.,防止冲击的措施,主动措施和被动的措施（贮能）,191,（,1,）,.,电磁换向阀时间滞后引起的液压冲击,:,图示为液压动力滑台的液压系统，它实现的功能是快进工进快退,故障现象：在进入快退行程时，首先出现向工作方向（进给）的冲击，然后才能快退。,192,危害：影响加工精度，严重时可能损坏工件和刀具。,故障诊断：在快退时两位和三位电磁阀均需换向，但二位阀的换向时间短，三位阀的换向时间长，在此换向过程中，会首先出现的油缸的差动，从而使工作台前冲，待三位阀换向到位后，才能进入正常的快退。,解决措施：在调速阀旁并联一个单向阀，并改接电路，使快退时二位电磁阀不动作。,193,（,2,）,.,换向阀过渡机能引起的液压冲击,:,图示为某压铸机的液压原理图,（局部），采用双泵合流供油。,泵：低压大流量,泵：高压小流量,泵处于工作或卸载状态由压力继电器控制二位电磁换向阀实现。,故障现象：,A,泵频繁损坏,194,经检查，溢流阀能正常溢流，换向阀正常换向，但电磁换向阀的过渡机能为 ，故在换向过程中存在油泵出口被瞬时封闭的情形，从而引起液压冲击。,冲击压力的高低与泵的流量、被封闭腔体的体积、换向时间等因素有关，,Rexroth,公司的,4WE10,换向时间为：交流,40-60ms,，直流,50-70ms,。,故障诊断：,195,将换向阀的过渡机能改为,“,H,”,型,在油泵,A,的出口和换向阀之间加装一小型直动溢流阀,在油泵和电磁阀之间加装蓄能器以吸收冲击,如果泵,A,是由动力机独立驱动的，则可取消二位电磁阀，通过压力继电器直接发信号控制电机启停，达到工作或卸荷的目的。,解决方法,：,196,液压,阀的,过渡,机能,引起,油口,的瞬,时开,启或,闭合,（,3,）,197,从仿真结果看出，在,0.2s,之后都基本上达到了稳态值，系统的调整时间很短。液压缸,8,无杆腔压力在,0.01s,左右时有一压力峰值约为,21MPa,的瞬间压力冲击,相对于,10.5MPa,的稳态值,其超调量达,100%,可见该处的液压冲击是很大的,。,198,（,4,）油压机回程时的液压冲击,原因：油被压缩，压缩体积为：,V=Vo,（,P,H,-P,o,）,-,油液的压缩系数，,=710,-10,m,2,/N,对于一个,Vo=67L,，,P,H,=32Mpa,的油腔,V=1.5L,。,若换向时间为,0.1s=100ms,，则 瞬时流量为,:,Q=1.5/0.160=900L/min,这样大的流量通过管道流回油箱，在管路内引起很大的冲击流速，若,d=30mm,则,:,V=Q/(/4)d,2,=21.2m/s,正常压力油路的流速,V5m/s,，因此会产生很大的冲击。,199,(,主动措施,),A:,低压回程,+,先导式液控单向阀,B:,回程油道上并接外控顺 序阀,C:,高压侧加小通径电磁球阀,(,通过电控预先开启,),解决方案：,200,外负载（惯性）引起的液压冲击,（,5,）,特别是马达在惯性作用下变成泵的工况，从而引起液压冲击。,压力冲击决定寿命！,201,（四）液压系统的吸空,1,噪声大,2,油温高且液压油易变质,3,影响工作机构的性能,4,影响油泵的寿命,有吸空的系统,不可能成为精品！,202,（五）液压系统的高温治理,1,发热原因：大多由设计不当引起,2,发热的危害：一个恶性循环的故障,3,高温的治理：系统冷却流量的确定和局部高温的对策,203,高温治理的措施：,减少或降低热源、加强散热,、溢流阀的压力调定高于负载或压力切断的压力；,、采用变量泵节流阀（调速阀）容积调速；,、采用多泵结构：流量匹配时优先考虑功率大和作业时间长的执行机构的流量要求，尽可能使这些部分不存在节流调速。,204,、减少油路的压力损失,换向阀的压力损失在回路中占主要地位：,a,、换向阀通径选择要考虑不对称回油情况：油缸的,比（无杆腔面积有杆腔面积）越大，则回油流量越大，最大比可达,9,，即意味油流量是进油流量的,9,倍；,b,、要考虑阀的中位机能：不同的机能允许通过的流量不同；,c,、要考虑阀的使用压力：对于同一型号的换向阀来说，不同的压力下对应着不同的使用流量（这是液动力的影响）。,如,exroth,公司,32,的三位四通换向阀,Mpa,以下：,1250,/min,35Mpa,时：,680,/min,d,、有阀口堵住时会影响使用流量：要查资料,。,205,尽可能避免换向阀在回路中串联使用,串联使用的阀机能为型：这种阀本身的压力损失就比其它阀大，串联后的压力损失为每个阀压力损失的叠加。,注：对于,M,机能的阀来说，串联使用时除最后一个外，前面的阀的,T,口（回油口）受高压，而大多数阀的回油口不允许高压。,流量较大时不宜在主油路上装过滤器和冷却器,现在倡导旁路过滤和冷却，有这样专门过滤和冷却的集成单元，自带油泵。这即不会增加主油路的压力损失，也便于进行冷却流量的匹配。,尽可能减少管接头和尽量采用钢管,但采用钢管时要考虑配管的方便和管路和振动问题。,206,尽可能使液压马达工作在高效区,207,若系统的非工作时间较长，则要尽可能减少卸荷的压力损失,a,b,c,溢流阀远控口加电磁阀,主油路上并联一个电磁阀,停止油泵运转或低速运转,208,在使用电液换向阀的系统中，其控制油泵最好单独考虑：,特别是在大流量场合,209,c,、油箱的所有散热面外露，回路口与吸油口之间的距离尽可能远，便于对流散热。,强化冷却措施,a,、冷却流量要达到主流量的,20%,（无溢流和重大节流现象时）,奥地利普拉塞公司的,08-32,捣固车：冷却流量不到主流量的,10%,，且冷却油流与夯拍器马达串联成，当马达不工作时则无法冷却，而现场作业时经常不使用夯拍器，所以这种车的高温特别突出。,b,、对局部过热的地方要采取特殊的冷却措施：,如对油泵、马达的壳体采取循环冷却。有些泵或马达壳体内的油温比油箱温度,高,20,，这会大大,缩短泵的使用寿命。冷却油流的大小一般通过节流孔控制，装配时要注意使用说明。,210,Thank You!,211,