最新工程機(jī)械液壓系統(tǒng)分析及故障診斷與排除

1、書名：工程機(jī)械液壓系統(tǒng)分析及故障診工程機(jī)械液壓系統(tǒng)分析及故障診斷與排除斷與排除作者：孫立峰 呂楓isbn： 978-7-111-44690-3出版社：機(jī)械工業(yè)出版社（1）結(jié)構(gòu)簡單，散熱、冷卻、沉淀雜質(zhì)、分離空氣和水分的作用好。但是，空氣易溶于油中，導(dǎo)致工作機(jī)構(gòu)的不平穩(wěn)及其它不良后果。（2）采用定量泵或單向變量泵，轉(zhuǎn)速限制或增設(shè)一個輔助泵。（3）換向閥換向易產(chǎn)生壓力沖擊，溫升高。（4）較大慣性負(fù)載時設(shè)雙向防止過載。（5）換向和制動的過程中，慣性運動的能量消耗使油液發(fā)熱。（1）泵的自吸性好（2）油箱容積較小，結(jié)構(gòu)較為緊湊。（3）油液中空氣含量較少，系統(tǒng)運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性較好。（4）調(diào)速、換向和制動比較平穩(wěn)

2、。（5）對泵的自吸能力要求較低。（6）必須設(shè)置雙向安全閥。（7）必須設(shè)置補(bǔ)油泵及補(bǔ)油閥（8）油的散熱與過濾條件差，因而溫升較高。系統(tǒng)中增加置換油路。（9）一般需采用雙向變量泵及雙向變量馬達(dá)。（10）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高。用兩個或兩個以上的液壓泵作為液壓系統(tǒng)的動力元件的系統(tǒng)1、各回路互不干擾，保證進(jìn)行復(fù)合動作。2、采用雙泵合流的供油方式，使速度加快一倍，進(jìn)一步提高生產(chǎn)率和發(fā)動機(jī)利用率獲得主機(jī)最佳的工作性能。（1）液壓泵的流量（為系統(tǒng)最大流量）是按動作中需求最大流量的一個執(zhí)行元件的流量選取的。（2）液壓泵的壓力（為系統(tǒng)壓力）是同時動作的所有執(zhí)行元件工作壓力之和。（3）液壓泵的流量不變時，系統(tǒng)中執(zhí)行元件

3、的速度與負(fù)載無關(guān)。（4）只要液壓泵的出口壓力足夠，便可實現(xiàn)復(fù)合動作。但克服外負(fù)載的能力將隨著外負(fù)載的數(shù)量的增多而降低。（5）可單獨動作。在外負(fù)載較小時各執(zhí)行元件可以同時動作，且可以保持較高的速度；外負(fù)載較大時，由于供油壓力的限制，要使各執(zhí)行元件同時動作就較困難了。因此，串聯(lián)系統(tǒng)一般用于高壓小流量的單泵系統(tǒng)中。（1）液壓泵的流量是按可動作時的各執(zhí)行元件流量之和選取的。泵的流量要求較大。（2）泵的壓力是按各執(zhí)行元件中最高的一個所需壓力（包括執(zhí)行元件所需最高壓力及其油路壓力損失之和）選取的。（3）當(dāng)液壓泵流量不變時，各執(zhí)行元件的速度將與外負(fù)載荷有關(guān)，且隨外負(fù)載荷的增大而減小。不能保證各執(zhí)行元件的同步

4、動作。（4）流量的分配是隨各執(zhí)行元件的外載荷的變化而變化的。首先進(jìn)入外載荷較小的執(zhí)行元件，載荷大的執(zhí)行元件后動作。只有當(dāng)各執(zhí)行元件上的外負(fù)載荷相等時才能實現(xiàn)同步動作。（5）由于該系統(tǒng)在工作中只需克服一次外負(fù)載，即分支路上只有一次降壓，因此，執(zhí)行元件克服外負(fù)載的能力較大。串并聯(lián)系統(tǒng)特點：（1）液壓泵的流量和壓力均按系統(tǒng)中各執(zhí)行元件單動時所需的最大流量和最大壓力進(jìn)行選取。（2）當(dāng)液壓泵流量不變時，動作的執(zhí)行元件的速度與負(fù)載無關(guān)無關(guān)。（3）系統(tǒng)在任何時候只能是一個執(zhí)行元件在工作。因此這種系統(tǒng)又稱為優(yōu)先油路系統(tǒng)?？梢娺@種系統(tǒng)不能實現(xiàn)復(fù)合動作，可防止誤操作。 1）用合流閥來改變系統(tǒng)內(nèi)是單泵供油或者雙泵供

5、油的兩級調(diào)速。2）用雙速閥或二位四通電磁閥來改變內(nèi)曲線柱塞馬達(dá)的工作柱塞的數(shù)量、或有效作用次數(shù)的有級調(diào)速，以及改變多臺液壓馬達(dá)的串并聯(lián)聯(lián)接方式從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度的有級調(diào)速。3）用順序閥（作卸荷閥用）實現(xiàn)低壓大流量泵與高壓小流量泵是否合流供油的有級調(diào)速。4）用液壓缸的差動連接來調(diào)節(jié)系統(tǒng)速度的有級調(diào)速系統(tǒng)。（1）節(jié)流調(diào)速 采用節(jié)流閥調(diào)節(jié)進(jìn)入執(zhí)行元件的流量從而實現(xiàn)速度調(diào)節(jié)的方法稱為節(jié)流調(diào)速。分為進(jìn)油節(jié)流調(diào)速、回油節(jié)流調(diào)速、旁路節(jié)流調(diào)速、復(fù)合節(jié)流調(diào)速。無機(jī)調(diào)速一般分為節(jié)流調(diào)速、容積調(diào)速、容積節(jié)流調(diào)速三種。1）進(jìn)油節(jié)流調(diào)速特性分析： 溢流閥處于經(jīng)常開啟狀態(tài)，供油壓力與外載荷無關(guān)。外載荷變化時流量發(fā)生相應(yīng)的

6、變化，運動速度的平穩(wěn)性差。油液溫度較高，使泄漏增加。系統(tǒng)效率低。2）回油節(jié)流調(diào)速特性分析： 溢流閥開啟狀態(tài)，供油壓力基本不變。當(dāng)外載荷變化時流量發(fā)生變化，因而，工作速度也變化。所以，也不能保證速度的平穩(wěn)性。 回油壓力（背壓）隨外負(fù)載的變化而變化，負(fù)載越小，背壓越大。當(dāng)負(fù)載很小時，背壓有可能超過液壓泵的供油壓力。與進(jìn)油節(jié)流調(diào)速相比，運動速度比較平穩(wěn)。 進(jìn)油節(jié)流調(diào)速和回油節(jié)流調(diào)速供油壓力和流量是不變的，當(dāng)液壓系統(tǒng)低速輕載工作時能量損失相當(dāng)大，油溫升高。因此，在高壓大流量液壓系統(tǒng)中很少采用。3）旁路節(jié)流調(diào)速特性分析： 溢流閥處于關(guān)閉狀態(tài)，起安全保護(hù)作用。供油壓力隨負(fù)載變化。效率高，能量利用尚合理。流

7、量也受負(fù)載影響大，調(diào)速性、系統(tǒng)剛度、運動平穩(wěn)性比前述兩種方法更差，且調(diào)速范圍小。這種調(diào)速方法僅用于系統(tǒng)功率較大，速度較高，運動平穩(wěn)性要求較低，調(diào)速范圍較小的場合，一般也不單獨使用。4）復(fù)合節(jié)流調(diào)速 根據(jù)系統(tǒng)要求在系統(tǒng)中組合使用各種節(jié)流調(diào)速方法 特點： 各種節(jié)流調(diào)速方法的優(yōu)缺點互補(bǔ)，從而使其微動性能優(yōu)良、調(diào)速范圍大、剛度好。 使用節(jié)流閥的調(diào)速系統(tǒng)，能量損失大，系統(tǒng)發(fā)熱量大，效率低，變負(fù)荷下的運動速度平穩(wěn)性較差。 為了克服速度平穩(wěn)性較差這個缺點，可用調(diào)速閥代替節(jié)流閥，使調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)定性（負(fù)載特性）可得到改善。但采用調(diào)速閥的調(diào)速系統(tǒng)的功率損失比采用節(jié)流閥的調(diào)速系統(tǒng)的功率損失還要大一些。 總之，由于節(jié)

8、流調(diào)速結(jié)構(gòu)簡單可靠、成本低、使用維修方便、調(diào)速范圍大（調(diào)速比可達(dá)100以上），低速微動性能好，所以在工程機(jī)械上廣泛應(yīng)用。（2）容積調(diào)速 1）變量泵定量馬達(dá)（或液壓缸）容積調(diào)速系統(tǒng)特性分析： a.可獲得較低的速度，調(diào)速范圍大。 b.不計系統(tǒng)損失，液壓馬達(dá)（或液壓缸）輸出的轉(zhuǎn)矩（或推力）為恒定值，故這種調(diào)速稱為恒扭矩（恒推力）調(diào)速。 c.不計系統(tǒng)損失，回路輸出的功率隨馬達(dá)轉(zhuǎn)速的改變呈線性變化，效率高。 容積調(diào)速系統(tǒng)是利用改變液壓泵或液壓馬達(dá)的排量來改變執(zhí)行元件速度的調(diào)速方法。2）定量泵變量馬達(dá)容積調(diào)速系統(tǒng)特性分析：a.系統(tǒng)調(diào)速范圍較小。b. 系統(tǒng)輸出扭矩為變值。c.恒功率調(diào)速。d.用馬達(dá)換向時，易

9、出事故。3）變量泵變量馬達(dá)容積調(diào)速系統(tǒng)特性分析： a.調(diào)速分為兩個階段,調(diào)速范圍大。 b. 沒有節(jié)流損失與溢流損失，能量運用比較合理，油液發(fā)熱少，溫升小，有較高的工作效率。 c. 泵的工作壓力是隨負(fù)載而變化的，由于泄漏的影響，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速隨著負(fù)載的增加而有所下降 d.變量泵和變量馬達(dá)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高。（3）容積節(jié)流調(diào)速（聯(lián)合調(diào)速） 系統(tǒng)特性分析： 通過調(diào)節(jié)調(diào)速閥控制液壓缸的運動速度。而限壓式變量泵的輸出流量和液壓缸所需流量相適應(yīng)。 沒有溢流損失，系統(tǒng)發(fā)熱小，速度剛性也比較好。容積調(diào)速與節(jié)流調(diào)速的的組合調(diào)速方式1）限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)限壓式變量泵工作原理分析系統(tǒng)特性分析：a.

10、流量由節(jié)流閥兩端的壓力差控制b.通過節(jié)流閥的流量受負(fù)載變化的影響小，液壓缸的速度是穩(wěn)定的。c.系統(tǒng)效率比限壓式變量泵和調(diào)速閥組成的調(diào)速系統(tǒng)要高，且發(fā)熱少。d.在低速小流量的場合使用性能尤佳。宜用于負(fù)載變化大、速度較低的中小功率場合。 2）差壓式變量泵和節(jié)流閥組成的聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng)差壓式變量泵工作原理分析3）恒功率變量泵和手動換向閥組成的聯(lián)合調(diào)速系統(tǒng) 進(jìn)油+旁路節(jié)流 進(jìn)油+回油節(jié)流3、復(fù)合調(diào)速將有機(jī)調(diào)速、無機(jī)調(diào)速組合在一起應(yīng)用 六、手控系統(tǒng)與電控系統(tǒng)六、手控系統(tǒng)與電控系統(tǒng)采用手動控制即為手控系統(tǒng)。采用電氣、液體、機(jī)械以至電子計算機(jī)手段，統(tǒng)一叫作電控系統(tǒng)。 根據(jù)輸入控制指令控制變量泵的斜盤傾斜角度，進(jìn)

11、而控制泵的排量的控制方式，稱為流量控制。 一、流量控制（速度控制）一、流量控制（速度控制）二、壓力控制二、壓力控制 以壓力為信號，當(dāng)系統(tǒng)壓力達(dá)到一定值時，通過壓力調(diào)節(jié)元件的作用，液壓泵的排量迅速減小，這種控制方法稱為壓力控制。 根據(jù)壓力信號，使泵的功率按照預(yù)定的規(guī)律變化的一種控制形式。三、功率控制三、功率控制恒功率控制：恒功率控制： 使泵的流量與壓力的乘積不變，即按恒功率規(guī)律變化。恒功率控制原理：優(yōu)點：在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)充分利用發(fā)動機(jī)功率；缺點：結(jié)構(gòu)、制造工藝復(fù)雜，成本高。四、壓力控制與恒功率控制同時使用四、壓力控制與恒功率控制同時使用控制原理：1 .工程機(jī)械大部分作業(yè)都在設(shè)定起調(diào)壓力以下完成，即在

12、定量狀態(tài)下完成。2.只有重載荷時才在起調(diào)壓力以上的恒功率控制范圍內(nèi)工作,從而減少油液通過溢流閥的損失，提高系統(tǒng)的效率。 3. 當(dāng)系統(tǒng)超載及壓力超過時，迅速減少泵的流量，使功率損失減少。五、多泵系統(tǒng)的控制五、多泵系統(tǒng)的控制1、分功率調(diào)節(jié) 在雙泵雙回路系統(tǒng)中有兩個主泵，由一個發(fā)動機(jī)驅(qū)動，每一個泵各有一個調(diào)節(jié)器，每一個泵的流量只受各泵所在回路壓力的影響，而不受另一路壓力的影響的恒功率變量方式。特點：1）兩臺變量泵的功率之和不能超過發(fā)動機(jī)的功率。一般每臺變量泵的功率選為發(fā)動機(jī)功率的50%。控制機(jī)構(gòu)簡單。2）每臺泵所供回路利用發(fā)動機(jī)功率最多不超過50%，只有兩臺泵所供回路的負(fù)載壓力均在恒功率調(diào)節(jié)范圍內(nèi)時

13、，才能全部利用發(fā)動機(jī)的功率。當(dāng)一個回路無負(fù)載而另一個回路滿負(fù)載工作時，只能利用發(fā)動機(jī)功率的一半。3）兩個回路的負(fù)載壓力可以不同，因而兩臺變量泵的流量也可以不等，即不能保證兩個回路的執(zhí)行元件的運動速度協(xié)調(diào)或同步關(guān)系。4）為了改善功率利用率，在單回路工作時，可采用合流方式供油。2、總功率調(diào)節(jié)（1）機(jī)械聯(lián)動式總功率調(diào)節(jié)（2）采用液壓聯(lián)動調(diào)節(jié)的總功率調(diào)節(jié)總功率調(diào)節(jié)特點：1）發(fā)動機(jī)功率能得到充分利用。發(fā)動機(jī)功率可按實際需要在兩個泵之間自動分配與調(diào)節(jié)，在極限條件下，當(dāng)一臺泵空轉(zhuǎn)，另一臺泵可以輸出全部功率。2）兩臺泵流量始終相等，可保證兩個回路的執(zhí)行元件的動作同步。3）兩個泵傳遞的功率不等，因此，其中的某一

14、個泵有時在超載運行。4）液壓聯(lián)動的總功率調(diào)節(jié)方式的特點是，它保留了兩臺泵具有各自獨立調(diào)節(jié)的可能?？偣β收{(diào)節(jié)的特點分析： 總功率調(diào)節(jié)與分功率調(diào)節(jié)的比較：在相同負(fù)載下性能有以下兩個方面的不同：a.在發(fā)動機(jī)功率利用方面：總功率調(diào)節(jié)比分功率調(diào)節(jié)更有效地利用發(fā)動機(jī)功率。b. 分在輸出流量方面：分功率調(diào)節(jié)兩個泵的流量是不同的，兩個回路的執(zhí)行元件的動作協(xié)調(diào)性受負(fù)載影響?？偣β收{(diào)節(jié)兩個泵的流量總是相等的,兩個回路的執(zhí)行元件的動作協(xié)調(diào)性不受負(fù)載影響。c.在壽命方面：3、多功能控制（1）總功率控制與恒壓控制的組合（2）利用發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速信號控制液壓泵的輸出功率（3）其他形式的多功能控制a. 當(dāng)換向閥2處于左位或右位

15、時，泵1的出口壓力低于起調(diào)壓力時，缸11伸出，缸10縮回，使斜盤傾角處于最大位置，泵的排量最大。 當(dāng)換向閥2回中位時，則缸11回油，同時缸10進(jìn)油，使斜盤傾角快速減小到最小位置，即外負(fù)載為零時泵的排量最小。 當(dāng)泵1的出口壓力大于起調(diào)壓力并增大時，缸10伸出，缸11縮回，使斜盤傾角減小，泵的排量減小。同理，外負(fù)載減小時泵的排量增大。即進(jìn)入恒功率調(diào)節(jié)控制。 a1指令因外負(fù)載增大(減小)而指令壓力增大(減小)時，液壓泵輸出流量將減小(增大)，并平衡在某一數(shù)值上；從而根據(jù)內(nèi)控指令自動實現(xiàn)恒功率調(diào)節(jié)。 d1指令因外負(fù)載增大(減小)而指令壓力增大(減小)時，液壓泵輸出流量將增大(減小) ，并平衡在某一數(shù)值上；從而自動實現(xiàn)按遠(yuǎn)（外）控指令的壓力信號進(jìn)行調(diào)節(jié)。 一、對液壓系統(tǒng)工作原理的分析一、對液壓系統(tǒng)工作原理的分析二、對液壓傳動系統(tǒng)性能的分析二、對液壓傳動系統(tǒng)性能的分析（一）影響液壓系統(tǒng)性能的因素（二）影響液壓系統(tǒng)性能的因素分析1、液壓系統(tǒng)工作壓力對系統(tǒng)性能的影響2、液