液壓

液壓

控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同,液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等;流量控制閥包括節流閥、調整閥、分流集流閥等;方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同,液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質,有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。

基本信息

定義

液壓原理液壓原理

一個完整的液壓系統由五個部分組成,即動力元件、執行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。動力元件的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能,指液壓系統中的油泵,它向整個液壓系統提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。執行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉換為機械能,驅動負載作直線往復運動或迴轉運動。控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同,液壓閥可分為壓力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為溢流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等;流量控制閥包括節流閥、調整閥、分流集流閥等;方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同,液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質,有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。

原理

液壓傳動原理液壓傳動原理

它是由兩個大小不同的液缸組成的,在液缸里充滿水或油。充水的叫“水壓機”;充油的稱“油壓機”。兩個液缸里各有一個可以滑動的活塞,如果在小活塞上加一定值的壓力,根據帕斯卡定律,小活塞將這一壓力通過液體的壓強傳遞給大活塞,將大活塞頂上去。設小活塞的橫截面積是S1,加在小活塞上的向下的壓力是F1。於是,小活塞對液體的壓強為P=F1/SI,能夠大小不變地被液體向各個方向傳遞”。大活塞所受到的壓強必然也等於P。若大活塞的橫截面積是S2,壓強P在大活塞上所產生的向上的壓力F2=PxS2。

截面積是小活塞橫截面積的倍數。從上式知,在小活塞上加一較小的力,則在大活塞上會得到很大的力,為此用液壓機來壓制膠合板、榨油、提取重物、鍛壓鋼材等 。

歷史

液壓傳動和氣壓傳動稱為流體傳動,是根據17世紀帕斯卡提出的液體靜壓力傳動原理而發展起來的一門新興技術,1795年英國約瑟夫•布拉曼(JosephBraman,1749-1814),在倫敦用水作為工作介質,以水壓機的形式將其套用於工業上,誕生了世界上第一台水壓機。1905年將工作介質水改為油,又進一步得到改善。

第一次世界大戰(1914-1918)後液壓傳動廣泛套用,特別是1920年以後,發展更為迅速。液壓元件大約在19世紀末20世紀初的20年間,才開始進入正規的工業生產階段。1925年維克斯(F.Vikers)發明了壓力平衡式葉片泵,為近代液壓元件工業或液壓傳動的逐步建立奠定了基礎。20世紀初康斯坦丁•尼斯克(G•Constantimsco)對能量波動傳遞所進行的理論及實際研究;1910年對液力傳動(液力聯軸節、液力變矩器等)方面的貢獻,使這兩方面領域得到了發展。

第二次世界大戰(1941-1945)期間,在美國工具機中有30%套用了液壓傳動。應該指出,日本液壓傳動的發展較歐美等國家晚了近20多年。在1955年前後,日本迅速發展液壓傳動,1956年成立了“液壓工業會”。近20~30年間,日本液壓傳動發展之快,居世界領先地位。

液壓傳動有許多突出的優點,因此它的套用非常廣泛,如一般工。業用的塑膠加工機械、壓力機械、工具機等;行走機械中的工程機械、建築機械、農業機械、汽車等;鋼鐵工業用的冶金機械、提升裝置、軋輥調整裝置等;土木水利工程用的防洪閘門及堤壩裝置、河床升降裝置、橋梁操縱機構等;發電廠渦輪機調速裝置、核發電廠等等;船舶用的甲板起重機械(絞車)、船頭門、艙壁閥、船尾推進器等;特殊技術用的巨型天線控制裝置、測量浮標、升降鏇轉舞台等;軍事工業用的火炮操縱裝置、船舶減搖裝置、飛行器仿真、飛機起落架的收放裝置和方向舵控制裝置等。

優點

液壓產品液壓產品

1、液壓傳動的各種元件,可以根據需要方便、靈活地來布置。

2、重量輕、體積小、運動慣性小、反應速度快。

3、操縱控制方便,可實現大範圍的無級調速(調速範圍達2000:1)。

4、可自動實現過載保護。

5、一般採用礦物油作為工作介質,相對運動面可自行潤滑,使用壽命長;

6、很容易實現直線運動/

7、很容易實現機器的自動化,當採用電液聯合控制後,不僅可實現更高程度的自動控制過程,而且可以實現遙控。

缺點

1、由於流體流動的阻力和泄露較大,所以效率較低。如果處理不當,泄露不僅污染場地,而且還可能引起火災和爆炸事故。

2、由於工作性能易受到溫度變化的影響,因此不宜在很高或很低的溫度條件下工作。

3、液壓元件的製造精度要求較高,因而價格較貴。

4、由於液體介質的泄露及可壓縮性影響,不能得到嚴格的傳動比。

5、液壓傳動出故障時不易找出原因;使用和維修要求有較高的技術水平。

清洗

對於小型潤滑系統,可利用和設備規定的液壓油相同的油品進行清洗工作。清洗過後的油不再符合潤滑的要求,而且包含雜質太多,清洗完畢後必須徹底排除。經清洗後的潤滑系統再加入規定的液壓油。
有些液壓設備維修後,用金屬清洗劑或肥皂水清洗系統,再加液壓油進行試機,發現泡沫大,油壓不穩,認為該品牌的液壓油質量差,把油排淨後換另一品牌的油工作正常,就斷定前一油差後一油好,其實這是冤案,前油替後油“受了過”,由於系統中殘存的金屬清洗劑中的表面活性劑組分污染了前油而使其抗泡性變差,使設備工作異常,前油排淨時也同時把系統沖刷乾淨,後油也就正常了,類似情況經常發生。濾油就用油性濾紙,幾塊錢一張,將近半平方米。省事點就用汽車機油濾清器改裝。做或買一個夠大的油箱,側面下部裝濾紙或濾清器,箱上部裝個氣嘴接頭,接上氣泵加壓,就能濾了。其他部分可以自己想了。

三大頑疾

根據《中國液壓支架行業產銷需求與投資預測分析報告前瞻》[3]統計,液壓系統主要有以下缺點:
1、發熱由於傳力介質(液壓油)在流動過程中存在各部位流速的不同,導致液體內部存在一定的內摩擦,同時液體和管路內壁之間也存在摩擦,這些都是導致液壓油溫度升高的原因。溫度升高將導致內外泄漏增大,降低其機械效率。同時由於較高的溫度,液壓油會發生膨脹,導致壓縮性增大,使控制動作無法很好的傳遞。解決辦法:發熱是液壓系統的固有特徵,無法根除只能儘量減輕。使用質量好的液壓油、液壓管路的布置中應儘量避免彎頭的出現、使用高質量的管路以及管接頭、液壓閥等。
2、振動液壓系統的振動也是其痼疾之一。由於液壓油在管路中的高速流動而產生的衝擊以及控制閥打開關閉過程中產生的衝擊都是系統發生振動的原因。強的振動會導致系統控制動作發生錯誤,也會使系統中一些較為精密的儀器發生錯誤,導致系統故障。解決辦法:液壓管路應儘量固定,避免出現急彎。避免頻繁改變液流方向,無法避免時應做好減振措施。整個液壓系統應有良好的減振措施,同時還要避免外來振源對系統的影響。
3、泄漏液壓系統的泄漏分為內泄漏和外泄漏。內泄漏指泄漏過程發生在系統內部,例如液壓缸活塞兩邊的泄漏、控制閥閥芯與閥體之間的泄漏等。內泄漏雖然不會產生液壓油的損失,但是由於發生泄漏,既定的控制動作可能會受到影響,直至引起系統故障。外泄漏是指發生在系統和外部環境之間的泄漏。液壓油直接泄漏到環境中,除了會影響系統的工作環境外,還會導致系統壓力不夠引發故障。泄漏到環境中的液壓油還有發生火災的危險。解決辦法:採用質量較好的密封件,提高設備的加工精度。
另:對於液壓系統這三大頑疾,有人進行了總結:“發燒、拉稀帶得瑟”(這位總結者是東北人)。液壓系統用於升降機,挖掘機,泵站,強夯機,起重機,等等大型工業,建築,工廠,企業,還有升降機,升降平台,登車橋等等行業。

查找故障

一、根據液壓系統圖查找液壓故障
在液壓系統圖分析排除故障時,主要方法是“抓兩頭”——即抓動力源(液壓泵)和執行元件(液壓油缸、液壓馬達),然後是“連中間”,即從動力源到執行元件之間經過的管路和控制元件。“抓兩頭”時,要分析故障是否就出在液壓泵、液壓油缸和液壓馬達本身。“連中間”時除了要注意分析故障是否出在所連線路上液壓元件外,還要特別注意弄清楚系統從一個工作狀態轉移到另一個工作狀態時是採用哪種控制方式,控制信號是否有誤,要針對實物,逐一檢查,要注意各個主油路之間及主油路與控制油路之間有無接錯而產生相互干涉現象,如有相互干涉現象,要分析是何等使用調節錯誤等。
二、利用因果圖查找液壓故障
利用因果圖(又稱魚刺圖)分析方法,對液壓設備出現的故障進行分析,既能較快地找出故障主次原因,又能積累排除故障的經驗。
因果圖分析法,可以用將維護管理與查找故障密切結合起來,因而被廣泛採用。
三、套用鐵譜技術對液壓系統的故障進行診斷和狀態監控
鐵譜技術是以機械摩擦副的磨損為基本出發點,藉助於鐵譜儀把液壓油中的磨損顆粒和其他污染顆粒分離出來,並製成鐵譜片,然後置於鐵譜顯微鏡或掃描電子顯微鏡下進行觀察,或按尺寸大小依次沉積在玻璃管內,套用光學方法進行定量檢測。通過以上分析,可以準確地獲得系統內有關磨損方面的重要信息。據此進一步研究磨損現象,監測磨損狀態,診斷故障前兆,最後作出系統失效預報。
鐵譜技術能有效地套用於工程機械液壓系統油液污染程度的檢測,監控,磨損過程的分析和故障診斷,並且具有直觀、準確、信息多等優點。因此,他已成為對機械工程液壓系統故障進行診斷分析的有力工具。
四、利用故障現象與故障原因相關分析表查找液壓故障
根據工作實踐,總結出故障現象與故障原因相關關係表(或由廠家提供),可以用於一般液壓故障的查找和處理。
五、利用設備的自診斷功能查找液壓故障
隨著電子技術的不斷發展,2012年,許多大中型工程機械,採用了電子計算機控制、通過接口電路及感測技術,對其液壓系統進行自診斷,並顯示在螢光屏上,使用、維修者可根據顯示故障的內容進行故障排除。
六、液壓機的維護保養正確使用機器設備,認真進行維護保養和嚴格執行安全操作規程,是延長設備使用壽命,保證安全生產的必要條件,因此,操作者除應熟悉機器結構性能外,還應注意以下各點。1、液壓站的調試及維修需要專業人員,液壓組件拆卸時,應將零件放在乾淨的地方。各個有密封的表面不能有劃傷現象。2、液壓油是液壓站工作時的能量傳遞介質,液壓油的質量、清潔度、粘度對液壓泵、液壓閥及液壓缸的壽命起到了主導地位,故在使用液壓站時應高度重視液壓油的質量和保持液壓油的清潔。液壓系統用油,必須經過嚴格的過濾,在液壓系統中應配置濾油器。3、在保證系統正常工作的條件下,液壓泵的壓力應儘量調得低些,背壓閥的壓力也儘可能調得低些,以減少能量損耗,減少發熱。4、為了防止灰塵和水等落入油液,油箱周圍應保持清潔,應定期進行維護保養。5、油箱的液面要經常保持足夠的高度,使系統中的油液有足夠的循環冷卻條件,並注意保持油箱、油管等設備的清潔,以有利於散熱。一般油溫在30℃-55℃為安全溫度是最適當的使用溫度,性能最高,壽命最長。油溫逾60℃,每上升8℃,其使用壽命將次第減半。6、應儘量防止系統中各處的壓力低於大氣壓力,同時應使用良好的密封裝置,密封失效時應及時更換,所有受力螺釘如:缸口導套螺釘、活塞桿法蘭螺釘等,要定期緊固以防鬆動。防止空氣進入液壓系統、漏油。7、有水冷卻器的系統,應保持冷卻水量充足,管路暢通。有風冷卻器的系統,應保持通風順暢。防止油溫過高。8、有過濾器的系統,應定期清理或更換濾芯(約一個月),防止堵塞,油溫上升過快,嚴重時會造成液壓組件或油泵破裂。9、系統工作壓力是通過調壓閥來調定液壓泵的輸出壓力。一般情況,調定的壓力不能超過其原來設計的額定壓力,否則有可能造成液壓泵損壞、液壓閥卡死或電機燒壞等等現象。10、液壓閥及集成塊的字母代號說明P為壓力油口,T為回油口。A、B為接執行組件(液壓缸)的工作油口。X或K為液壓組件外控油口,Y或R為液壓組件外泄油口。11、為保證壓機可靠運行,壓機某些元件在達到使用壽命周期後,建議用戶必須予以更換。12、將保養中已解決與未解決的主要問題記錄入檔,作為下次保養或安排檢修計畫的資料依據。

油缸安裝

1開箱:油缸內封有氣化性防鏽劑,所以,在裝配前不得拆下入口的塞子。如果拆下塞子,必須立即安裝在機體上,而且在油缸內放滿油
2防鏽:油缸安裝在機體上以後,如果活塞在伸出的情況下放置時,必須在活塞桿的露出部分塗敷油脂。
3速度:一般規格的油缸,當動作速度超過2m/s時,其使用壽命將會受到影響。以0.3m/s作為衝程末端的場合,為了保護機構和安全起見,建議內部安裝緩衝機構。另外,使油缸停止時,為了保護油缸機構和安全起見,線路上也必須考慮,以防止發生很大的衝擊。為了增加油缸的回油量,線路設計時應該特別注意。在0.5m/min以下低速運轉時,將會影響到動作性(特別是振動),所以,低速運轉時,應該進行洽談。
4運轉:運轉初期,必須完全排清油缸內的空氣。殘留空氣的場合,採取低速充分運轉,排除空氣。如果油缸內殘留空氣受急劇夾壓時,那么,由於液壓油的作用,有可能使密封圈燒損。另外,動作中如果油缸內部產生負壓,那么,將有可能由於氣蝕作用而發生異常。

系統馬達

簡介

液壓馬達習慣上是指輸出鏇轉運動的,將液壓泵提供的液壓能轉變為機械能的能量轉換裝置。

特點及分類

從能量轉換的觀點來看,液壓泵與液壓馬達是可逆工作的液壓元件,向任何一種液壓泵輸入工作液體,都可使其變成液壓馬達工況;反之,當液壓馬達的主軸由外力矩驅動鏇轉時,也可變為液壓泵工況。因為它們具有同樣的基本結構要素--密閉而又可以周期變化的容積和相應的配油機構。
但是,由於液壓馬達和液壓泵的工作條件不同,對它們的性能要求也不一樣,所以同類型的液壓馬達和液壓泵之間,仍存在許多差別。首先液壓馬達應能夠正、反轉,因而要求其內部結構對稱;液壓馬達的轉速範圍需要足夠大,特別對它的最低穩定轉速有一定的要求。因此,它通常都採用滾動軸承或靜壓滑動軸承;其次液壓馬達由於在輸入壓力油條件下工作,因而不必具備自吸能力,但需要一定的初始密封性,才能提供必要的起動轉矩。由於存在著這些差別,使得液壓馬達和液壓泵在結構上比較相似,但不能可逆工作。
液壓馬達按其結梅類型來分可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。按液壓馬達的額定轉速分為高速和低速兩大類。額定轉速高於500r/min的屬於高速液壓馬達,額定轉速低於500r/min的屬於低速液壓馬達。高速液壓馬達的基本型式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。它們的主要特點是轉速較高、轉動慣量小,便於啟動和制動,調節(調速及換向)靈敏度高。通常高速液壓馬達輸出轉矩不大所以又稱為高速小轉矩液壓馬達。低速液壓馬達的基本型式是徑向柱塞式,此外在軸向柱塞式、葉片式和齒輪式中也有低速的結構型式,低速液壓馬達的主要特點是排量大、體積大轉速低(有時可達每分鐘幾轉甚至零點幾轉),因此可直接與工作機構連線,不需要減速裝置,使傳動機構大為簡化,通常低速液壓馬達輸出轉矩較大,所以又稱為低速大轉矩液壓馬達。

工作原理

1、葉片式液壓馬達
由於壓力油作用,受力不平衡使轉子產生轉矩。葉片式液壓馬達的輸出轉矩與液壓馬達的排量和液壓馬達進出油口之間的壓力差有關,其轉速由輸入液壓馬達的流量大小來決定。由於液壓馬達一般都要求能正反轉,所以葉片式液壓馬達的葉片要徑向放置。為了使葉片根部始終通有壓力油,在回、壓油腔通人葉片根部的通路上應設定單向閥,為了確保葉片式液壓馬達在壓力油通人後能正常啟動,必須使葉片頂部和定子內表面緊密接觸,以保證良好的密封,因此在葉片根部應設定預緊彈簧。葉片式液壓馬達體積小,轉動慣量小,動作靈敏,可適用於換向頻率較高的場合,但泄漏量較大,低速工作時不穩定。因此葉片式液壓馬達一般用於轉速高、轉矩小和動作要求靈敏的場合。
2、徑向柱塞式液壓馬達
徑向柱塞式液壓馬達工作原理,當壓力油經固定的配油軸4的視窗進入缸體內柱塞的底部時,柱塞向外伸出,緊緊頂住定子的內壁,由於定子與缸體存在一偏心距。在柱塞與定子接觸處,定子對柱塞的反作用力為。力可分解為和兩個分力。當作用在柱塞底部的油液壓力為p,柱塞直徑為d,力和之間的夾角為X時,力對缸體產生一轉矩,使缸體鏇轉。缸體再通過端面連線的傳動軸向外輸出轉矩和轉速。
以上分析的一個柱塞產生轉矩的情況,由於在壓油區作用有好幾個柱塞,在這些柱塞上所產生的轉矩都使缸體鏇轉,並輸出轉矩。徑向柱塞液壓馬達多用於低速大轉矩的情況下。
3、軸向柱塞馬達
軸向柱塞泵除閥式配流外,其它形式原則上都可以作為液壓馬達用,即軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達是可逆的。軸向柱塞馬達的工作原理為,配油盤和斜盤固定不動,馬達軸與缸體相連線一起鏇轉。當壓力油經配油盤的視窗進入缸體的柱塞孔時,柱塞在壓力油作用下外伸,緊貼斜盤斜盤對柱塞產生一個法向反力p,此力可分解為軸向分力及和垂直分力Q。Q與柱塞上液壓力相平衡,而Q則使柱塞對缸體中心產生一個轉矩,帶動馬達軸逆時針方向鏇轉。軸向柱塞馬達產生的瞬時總轉矩是脈動的。若改變馬達壓力油輸入方向,則馬達軸按順時針方向鏇轉。斜盤傾角a的改變、即排量的變化,不僅影響馬達的轉矩,而且影響它的轉速和轉向。斜盤傾角越大,產生轉矩越大,轉速越低。
4、齒輪液壓馬達
齒輪馬達在結構上為了適應正反轉要求,進出油口相等、具有對稱性、有單獨外泄油口將軸承部分的泄漏油引出殼體外;為了減少啟動摩擦力矩,採用滾動軸承;為了減少轉矩脈動齒輪液壓馬達的齒數比泵的齒數要多。
齒輪液壓馬達由乾密封性差,容租效率較低,輸入油壓力不能過高,不能產生較大轉矩。並且瞬間轉速和轉矩隨著嚙合點的位置變化而變化,因此齒輪液壓馬達僅適合於高速小轉矩的場合。一般用於工程機械、農業機械以及對轉矩均勻性要求不高的機械設備上。

參數計算

工作壓力:輸入馬達油液的實際壓力,其大小決定於馬達的負載。
馬達進口壓力與出口壓力的差值稱為馬達的壓差。
額定壓力:按試驗標準規定,使馬達連續正常工作的最高壓力。
排量:VM(m/rad)
不計泄漏時的流量稱理論流量qMt,考慮泄漏流量為實際流量qM。
容積效率ηMv:理論輸入流量與實際輸入流量的比值,
在不計馬達的損失情況下,其輸出功率等於輸入功率.
實際轉矩T:由於馬達實際存在機械損失而產生損失扭矩ΔT,使得比理論扭矩Tt小,即馬達的機械效率ηMm:等於馬達的實際輸出扭矩與理論輸出扭矩的比.
馬達實際輸入功率為pqM,實際輸出功率為Tω.
馬達總效率ηM:實際輸出功率與實際輸入功率的比值.

系統密封

在液壓系統及其系統中,密封裝置用來防止工作介質的泄漏及外界灰塵和異物的侵入。其中起密封作用的元件,即密封件。外漏會造成工作介質的浪費,污染機器和環境,甚至引起機械操作失靈及設備人身事故。內漏會引起液壓系統容積效率急劇下降,達不到所需要的工作壓力,甚至不能進行工作。侵入系統中的微小灰塵顆粒,會引起或加劇液壓元件摩擦副的磨損,進一步導致泄漏。
因此,密封件和密封裝置是液壓設備的一個重要組成部分。它的工作的可靠性和使用壽命,是衡量液壓系統好壞的一個重要指標。除間隙密封外,都是利用密封件,使相鄰兩個偶合表面間的間隙控制在需要密封的液體能通過的最小間隙以下。在接觸式密封中,分為自封式壓緊型密封和自封式自緊型密封(即唇形密封)兩種。

系統噪聲

簡介

由於液壓系統的振動和噪聲本身不可避免,而且近幾年,隨著液壓技術向高速、高壓和大功率方向的發展,液壓系統的噪聲也日趨嚴重,並且成為妨礙液壓技術進一步發展的因素,聲音超過70dB便成為噪聲,使人聽起來極不舒服,甚至使人煩躁不安,噪聲作為污染已經日益受到人們的重視。因此研究和分析液壓噪聲和振動的機理,從而減少與降低振動和噪聲,並改善液壓系統的性能,有著積極而深遠的意義。

噪聲源

在液壓傳動系統中,各元件或部件產生噪聲和傳遞噪聲程度不同,表1列出了液壓元件或部件產生和傳遞噪聲的名次。表1 液壓元(部)件產生和傳遞噪聲名次表元件與部件 名稱液壓泵溢流閥壓力閥@節流閥方向閥液壓缸油箱管路產生噪聲的 名次12345556傳遞噪聲的 名次23343212註:表中@指的是溢流閥之外的壓力控制閥由於液壓系統的噪聲不只一種,因此最終表現出來的是其合成值,一般來講,液壓系統的噪聲不外乎機械噪聲和流體噪聲兩種,下面予以分析說明。

常見問題分析

機械噪聲是由於零件之間發生接觸、撞擊和振動而引起的。
①迴轉體的不平衡
在液壓系統中,電動機、液壓泵和液壓馬達都以高速迴轉,如果它們的轉動部件不平衡,就會產生周期性的不平衡力,引起轉軸的彎曲振動,因而產生噪聲,這種振動傳到油箱和管路時,發出很大的聲響,為了控制這種噪聲,應對轉子進行精密的動平衡實驗,並注意儘量避開共振區。
②電動機噪聲
電動機噪聲主要是指機械噪聲、通風噪聲和電磁噪聲。機械噪聲包括轉子不平衡引起的低頻噪聲,軸承有缺陷和安裝不合適而引起的高頻噪聲以及電動機支架與電動機之間共振所引起的噪聲。控制的方法是,軸承與電動機殼體和電動機軸配合要適當,過盈量不可過大或過小,電動機兩端蓋上的孔應同軸;軸承潤滑要良好。
③聯軸器引起噪聲
聯軸器是液壓泵與電動機之間的連線機構,如果電動機和液壓泵不同軸以致聯軸器偏斜,則將產生振動與噪聲。因此在安裝時,兩者應保持在最小範圍內。
在液壓系統中,流體噪聲占相當大的比例。這種噪聲是由於油液的流速、壓力的突然變化以及氣穴等原因引起的。
①液壓泵的流體噪聲
液壓泵的流體噪聲主要是由泵的壓力、流量的周期性變化以及氣穴現象引起的。在液壓泵的吸油和壓油循環中,產生周期性的壓力和流量變化,形成壓力脈動,從而引起液壓振動,並經出口向整個系統傳播。同時液壓迴路的管道和閥類將液壓泵的壓力反射,在迴路中產生波動,使泵產生共振,發出噪聲;另一方面,液壓系統中(指開式迴路)溶解了大約5%的空氣。當系統中的壓力因某種原因而低於空氣分離壓時,其中溶解於油中的氣體就迅速地大量分離出來,形成氣泡,這些氣泡遇到高壓便被壓破,產生較強的液壓衝擊。對於前者的控制辦法,設計時齒輪模數儘量取小,齒數儘量取多,缺載槽的形狀和尺寸要合理,柱塞泵的柱塞個數應為奇數,最好為7~9個,並在進、排油配流盤上對稱開上三角槽,以防柱塞泵的困油。

降低噪聲

為減少噪聲,必須對噪聲源進行實際調查,測量分析液壓系統的聲壓級,進行頻率分析,從而掌握噪聲源的大小及頻率特性,採取相應辦法,具體列舉如下:
①使用低噪聲電機;並使用彈性聯軸器,以減少該環節引起的振動和噪聲;
②在電動機,液壓泵和液壓閥的安裝面上應設定防振膠墊;
③儘量用液壓集成塊代替管道,以減少振動;
④用蓄能器和橡膠軟管減少由壓力脈動引起的振動,蓄能器能吸收10Hz以下的噪聲,而高頻噪聲,用液壓軟管則十分有效;⑤用帶有吸聲材料的隔聲罩,將液壓泵罩上也能有效地降低噪聲;
⑥系統中應設定放氣裝置。
液壓件的表面要求及加工
缸筒作為油缸、礦用單體支柱、液壓支架、炮管等產品的主要部件,其加工質量的好壞直接影響整個產品的壽命和可靠性。缸筒加工要求高,其內表面粗糙度要求為Ra0.4~0.8µm,對同軸度、耐磨性要求嚴格。缸筒的基本特徵是深孔加工,其加工一直困擾加工人員。
採用滾壓加工,由於表面層留有表面殘餘壓應力,有助於表面微小裂紋的封閉,阻礙侵蝕作用的擴展。從而提高表面抗腐蝕能力,並能延緩疲勞裂紋的產生或擴大,因而提高缸筒疲勞強度。通過滾壓成型,滾壓表面形成一層冷作硬化層,減少了磨削副接觸表面的彈性和塑性變形,從而提高了缸筒內壁的耐磨性,同時避免了因磨削引起的燒傷。滾壓後,表面粗糙度值的減小,可提高配合性質。
液壓閥作為液壓系統的控制樞紐,運動頻繁,對各組成部分器件的精度要求、密封性、可靠性都要求非常高,國外大部分企業都採用滾壓來提高精度配合,如:日本的小松機械、日立機械等,在一些重要部件圖紙中都明確要求滾壓加工。

滾壓及加工

滾壓加工是一種無切屑加工,在常溫下利用金屬的塑性變形,使工件表面的微觀不平度輾平從而達到改變表層結構、機械特性、形狀和尺寸的目的。因此這種方法可同時達到光整加工及強化兩種目的,是磨削無法做到的。
無論用何種加工方法加工,在零件表面總會留下微細的凸凹不平的刀痕,出現交錯起伏的峰谷現象,
滾壓加工原理:它是一種壓力光整加工,是利用金屬在常溫狀態的冷塑性特點,利用滾壓工具對工件表面施加一定的壓力,使工件表層金屬產生塑性流動,填入到原始殘留的低凹波谷中,而達到工件表面粗糙值降低。由於被滾壓的表層金屬塑性變形,使表層組織冷硬化和晶粒變細,形成緻密的纖維狀,並形成殘餘應力層,硬度和強度提高,從而改善了工件表面的耐磨性、耐蝕性和配合性。滾壓是一種無切削的塑性加工方法。 無切削加工技術安全、方便,能精確控制精度,幾大優點:
1、提高表面粗糙度,粗糙度基本能達到Ra≤0.08µm左右。
2、修正圓度,橢圓度可≤0.01mm。
3、提高表面硬度,使受力變形消除,硬度提高HV≥4°
4、加工後有殘餘應力層,提高疲勞強度提高30%。
5、提高配合質量,減少磨損,延長零件使用壽命,但零件的加工費用反而降低。

滾壓刀

油缸是工程機械最主要部件,傳統的加工方法是:拉削缸體——精鏜缸體——磨削缸體。採用滾壓方法是:拉削缸體——精鏜缸體——滾壓缸體,更多技術可諮詢:寧波高新區鏡博士科技有限公司周剛
工序是3部分,但時間上對比:磨削缸體1米大概在1-2天的時間,滾壓缸體1米大概在10-30分鐘的時間。投入對比:磨床或絎磨機(幾萬——幾百萬),滾壓刀(1仟——幾萬)。液壓設備的方式
滾壓後,孔表面粗糙度由幢滾前Ra3.2~6.3µm減小為Ra0.4~0.8µm,孔的表面硬度提高約30%,缸筒內表面疲勞強度提高25%。油缸使用壽命若只考慮缸筒影響,提高2~3倍,鏜削滾壓工藝較磨削工藝效率提高3倍左右。以上數據說明,滾壓工藝是高效的,能大大提高缸筒的表面質量。
油缸經過滾壓後,表面沒有鋒利的微小刃口,長時間的運動摩擦也不會損傷密封圈或密封件,這點在液壓行業特別重要。

液壓衝擊

在液壓系統中,由於某種原因引起液體壓力在某一瞬間突然急劇上升,而形成很高的壓力峰值,這種現象稱為液壓衝擊。
1、產生液壓衝擊的原因(1)閥門突然關閉引起液壓衝擊
如圖2-20所示有一較大容腔(如液壓缸、蓄能器等)和在另一端裝有閥門K的管道相通。閥門開啟時,
閥門突然關閉而產生液壓衝擊
閥門突然關閉而產生液壓衝擊
管內液體流動。當閥門突然關閉時,從閥門處開始迅速將液體動能逐層轉化為壓力能,相應產生一從閥門向容腔推進的高壓衝擊波;此後又從容腔開始將液體壓力能逐層轉化為動能,液體反向流動;然後,再次將液體動能轉化為壓力能而形成一高壓衝擊波,如此反覆地進行能量轉化,在管道內形成壓力震盪。由於液體內摩擦力和管道彈性變形等的影響,振盪過程會逐漸衰漸而趨於穩定。
2)運動部件突然制動或換向時引起液壓衝擊
換向閥突然關閉液壓缸的回油通道而使運動部件制動時,這一瞬間運動部件的動能會轉化為封閉油液的壓力能,壓力急劇上升,出現液壓衝擊。
(3)某些液壓元件動作失靈或不靈敏產生的液壓衝擊
當溢流閥在系統中做安全閥使用時,如果系統過載安全閥不能及時打開或根本打不開,也會導致系統管道壓力急劇升高,產生液壓衝擊。
2、液壓衝擊的危害
(1)巨大的瞬時壓力峰值使液壓元件,尤其是液壓密封件遭受破壞。
(2)系統產生強烈震動及噪聲,並使油溫升高。
(3)使壓力控制元件(如壓力繼電器、順序閥等)產生誤動作,造成設備故障及事故。
3、減小液壓衝擊的措施
(1)延長閥門關閉和運動部件換向制動時間
當閥門關閉和運動部件換向制動時間大於0.3s時,液壓衝擊就大大減小。為控制液壓衝擊可採用換向時間可調的換向閥。如採用帶阻尼的電液換向閥可通過調節阻尼以及控制通過先導閥的壓力和流量來減緩主換向閥閥芯的換向(關閉)速度,液動換向閥也與此類似。
(2)限制管道內液體的流速和運動部件速度
工具機液壓系統,常常將管道內液體的流速限制在5.0m/s以下,運動部件速度一般小於10m/min等。
(3)適當加大管道內徑或採用橡膠軟管
可減小壓力衝擊波在管道中的傳播速度,同時加大管道內徑也可降低液體的流速,相應瞬時壓力峰值也會減小。
(4)在液壓衝擊源附近設定蓄能器
使壓力衝擊波往復一次的時間短於閥門關閉時間,而減小液壓衝擊

空穴現象

在液壓系統中,如果某處壓力低於油液工作溫度下的空氣分離壓時,油液中的空氣就會分離出來而形成大量氣泡;當壓力進一步降低到油液工作溫度下的飽和蒸汽壓力時,油液會迅速汽化而產生大量氣泡。這些氣泡混雜在油液中,產生空穴,使原來充滿管道或液壓元件中的油液成為不連續狀態,這種現象一般稱為空穴現象。
空穴現象一般發生在閥口和液壓泵的進油口處。油液流過閥口的狹窄通道時,液流速度增大,壓力大幅度下降,就可能出現空穴現象。液壓泵的安裝高度過高,吸油管道內徑過小,吸油阻力太大,或液壓泵轉速過高,吸油不充足等,均可能產生空穴現象。
液壓系統中出現空穴現象後,氣泡隨油液流到高壓區時,在高壓作用下氣泡會迅速破裂,周圍液體質點以高速來填補這一空穴,液體質點間高速碰撞而形成局部液壓衝擊,使局部的壓力和溫度均急劇升高,產生強烈的振動和噪聲。
在氣泡凝聚處附近的管壁和元件表面,因長期承受液壓衝擊及高溫作用,以及油液中逸出氣體的較強腐蝕作用,使管壁和元件表面金屬顆粒被剝落,這種因空穴現象而產生的表面腐蝕稱為氣蝕。
為了防止產生空穴現象和氣蝕,一般可採取下列措施:
1、減小流徑小孔和間隙處的壓力降,一般希望小孔和間隙前後的壓力比p1/p2<3.5。
2、正確確定液壓泵吸油管內徑,對管內液體的流速加以限制,降低液壓泵的吸油高度,儘量減小吸油管路中的壓力損失,管接頭良好密封,對於高壓泵可採用輔助泵供油。
3、整個系統管路應儘可能直,避免急彎和局部窄縫等。

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