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                                                液壓傳動系統設計

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                                                液壓傳動系統設計

                                                發布日期:2016-01-27 00:00 來源:http://www.wrrf.tw 點擊:

                                                     液壓技術被引入工業領域已經有一百多年的歷史了,隨著工業的迅猛發展,液壓技術更日新月異。伴隨著數學、控制理論、計算機、電子器件和液壓流體學的發展,出現了液壓伺服系統,并作為一門應用科學已經發展成熟,形成自己的體系和一套行之有效的分析和設計方法。好了,不多說了,現在我和大家來說說液壓系統設計的方法和注意問題。舉個液壓系統在機床運用的例子來和大家聊,并歡迎大家提出意見。  

                                                  設計機床液壓傳動系統的依據  

                                                  (1)機床的總體布局和工藝要求,包括采用液壓傳動所完成的機床運動種類、機械設計時提出可能用的液壓執行元件的種類和型號、執行元件的位置及其空間的尺寸范圍、要求的自動化程度等。  

                                                  (2)機床的工作循環、執行機構的運動方式(移動、轉動或擺動),以及完成的工作范圍。  

                                                  (3)液壓執行元件的運動速度、調速范圍、工作行程、載荷性質和變化范圍。  

                                                  (4)機床各部件的動作順序和互鎖要求,以及各部件的工作環境與占地面積等。  

                                                  (5)液壓系統的工作性能,如工作平穩性、可靠性、換向精度、停留時間和沖出量等方面的要求。  

                                                  (6)其它要求,如污染、腐蝕性、易燃性以及液壓裝置的質量、外形尺寸和經濟性等。

                                                   設計液壓傳動系統的步驟  

                                                  1、明確對液壓傳動系統的工作要求,是設計液壓傳動系統的依據,由使用部門以技術任務書的形式提出。  

                                                  2、擬定液壓傳動系統圖。(1)根據工作部件的運動形式,合理地選擇液壓執行元件;(2)根據工作部件的性能要求和動作順序,列出可能實現的各種基本回路。此時應注意選擇合適的調速方案、速度換接方案,確定安全措施和卸荷措施,保證自動工作循環的完成和順序動作和可靠。  

                                                  液壓傳動方案擬定后,應按國家標準規定的圖形符號繪制正式原理圖。圖中應標注出各液壓元件的型號規格,還應有執行元件的動作循環圖和電氣元件的動作循環表,同時要列出標準(或通用)元件及輔助元件一覽表。

                                                    3、計算液壓系統的主要參數和選擇液壓元件。(1)計算液壓缸的主要參數;(2)計算液壓缸所需的流量并選用液壓泵;(3)選用油管;(4)選取元件規格;(5)計算系統實際工作壓力;(6)計算功率,選用電動機;(7)發熱和油箱容積計算;  

                                                  4、進行必要的液壓系統驗算。  

                                                  5、液壓裝置的結構設計。  

                                                  6、繪制液壓系統工作圖,編制技術文件。   

                                                  設計液壓傳動系統時應注意問題

                                                  1、在組合基本回路時,要注意防止回路間相互干擾,保證正常的工作循環。

                                                   2、提高系統的工作效率,防止系統過熱。例如功率小,可用節流調速系統;功率大,最好用容積調速系統;經常停車制動,應使泵能夠及時地卸荷;在每一工作循環中耗油率差別很大的系統,應考慮用蓄能器或壓力補償變量泵等效率高的回路。                                                          3、防止液壓沖擊,對于高壓大流量的系統,應考慮用液壓換向閥代替電磁換向閥,減慢換向速度;采用蓄能器或增設緩沖回路,消除液壓沖擊。

                                                  4、系統在滿足工作循環和生產率的前提下,應力求簡單,系統越復雜,產生故障的機會就越多。系統要安全可靠,對于做垂直運動提升重物的執行元件應設有平衡回路;對有嚴格順序動作要求的執行元件應采用行程控制的順序動作回路。此外,還應具有互鎖裝置和一些安全措施。  

                                                  5、盡量做到標準化、系列化設計,減少專用件設計。  

                                                  使用液壓系統要注意的問題  

                                                  1)使用者應明白液壓系統的工作原理,熟悉各種操作和調整手柄的位置及旋向等。  

                                                  2)開車前應檢查系統上各調整手柄、手輪是否被無關人員動過,電氣開關和行程開關的位置是否正常,主機上工具的安裝是否正確和牢固等,再對導軌和活塞桿的外露部分進行擦拭,而后才可開車。  

                                                  3)開車時,首先啟動控制油路的液壓泵,無專用的控制油路液壓泵時,可直接啟動主液壓泵。  

                                                  4)液壓油要定期檢查更換,對于新投入使用的液壓設備,使用3 個月左右即應清洗油箱,更換新油。以后每隔半年至1 年進行清洗和換油一次。  

                                                  5)工作中應隨時注意油液,正常工作時,油箱中油液溫度應不超過60℃。油溫過高應設法冷卻,并使用粘度較高的液壓油。溫度過低時,應進行預熱,或在運轉前進行間歇運轉,使油溫逐步升高后,再進入正式工作運轉狀態。  

                                                  6)檢查油面,保證系統有足夠的油量。  

                                                  7)有排氣裝置的系統應進行排氣,無排氣裝置的系統應往復運轉多次,使之自然排出氣體。  

                                                  8)油箱應加蓋密封,油箱上面的通氣孔處應設置空氣過濾器,防止污物和水分的侵入。加油時應進行過濾,使油液清潔。  

                                                  9)系統中應根據需要配置粗、精過濾器,對過濾器應經常地檢查、清洗和更換。  

                                                  10)對壓力控制元件的調整,一般首先調整系統壓力控制閥----溢流閥,從壓力為零時開調,逐步提高壓力,使之達到規定壓力值;然后依次調整各回路的壓力控制閥。主油路液壓泵的安全溢流閥的調整壓力一般要大于執行元件所需工作壓力的10%--25%。快速運動液壓泵的壓力閥,其調整壓力一般大于所需壓力10%--20%。如果用卸荷壓力供給控制油路和潤滑油路時,壓力應保持在0.3--0.6MPa范圍內。壓力繼電器的調整壓力一般應低于供油壓力0.3--0.5MPa。  

                                                  11)流量控制閥要從小流量調到大流量,并且應逐步調整。同步運動執行元件的流量控制閥應同時調整,要保證運動的平穩性

                                                  1)系統產生噪聲和振動;  

                                                  2)運動部件爬行;  

                                                  3)系統中壓力不足;  

                                                  4)運動部件速度不正常;  

                                                  5)油溫太高;

                                                  6)換向或啟動不正常;  

                                                  工作部件產生爬行的原因及排除方法  

                                                  1)因為空氣的壓縮性較大,當含有氣泡的液體到達高壓區而受到劇烈壓縮時,會使油液體積變小,使工作部件產生爬行。  

                                                  采取措施:在系統回路的高處部位設置排氣裝置,將空氣排除。  

                                                  2)由于相對運動部件間的磨擦阻力太大或磨擦阻力變化,致使工作部件在運動時產生爬行。  

                                                  采取措施:對液壓缸、活塞和活塞桿等零件的形位公差和表面粗糙度有一定的要求;并應保證液壓系統和液壓油的清潔,以免臟物夾入相對運動件的表面間,從而增大磨擦阻力。  

                                                  3)運動件表面間潤滑不良,形成干磨擦或半磨擦,也容易導致爬行。  

                                                  采取措施:經常檢查有相對運動零件的表面間潤滑情況,使其保持良好。  

                                                  4)若液壓缸的活塞和活塞桿的密封定心不良,也會出現爬行。  

                                                  采取措施:應卸除載荷,使液壓缸單獨動作,測定出磨擦阻力后,校正定心。  

                                                  5)因液壓缸泄漏嚴重,導致爬行。  

                                                  采取措施:減少泄漏損失,或加大液壓泵容量。  

                                                  6)在工作過程中由于負載變化,引起系統供油波動,導致工作部件爬行。

                                                  采取措施:注意選用小流量下保持性能穩定的調速閥,并且在液壓缸和調速閥間盡量不用軟管聯接,否則會因軟管變形大,容易引起爬行現象。  

                                                  液壓系統油溫升高的原因、后果及解決措施  

                                                  液壓系統在工作中有能量損失,包括壓力損失、容積損失和機械損失三方面,這些損失轉化為熱能,使液壓系統的油溫升高。一般液壓系統的油溫應控制在(30-60)℃范圍內,最高不超過(60-70)℃。  

                                                  油溫升高會引起一系列不良后果:(1)使油液粘度下降,泄漏增加,降低了容積效率,甚至影響工作機構的正常運動;(2)使油液變質,產生氧化物雜質,堵塞液壓元件中的小孔或縫隙,使之不能正常工作;(3)引起熱膨脹系數不同的相對運動零件之間的間隙變小,甚至卡死,無法運動;(4)引起機床或機械的熱變形,破壞原有的精度。  

                                                   保證液壓系統正常工作溫度的措施:  

                                                  1、當壓力控制閥的調定值偏高時,應降低工作壓力,以減少能量損耗;  

                                                  2、由于液壓泵及其連接處的泄漏造成容積損失而發熱時,應緊固各連接處,加強密封;  

                                                  3、當油箱容積小、散熱條件差時,應適當加大油箱容積,必要時設置冷卻器;  

                                                  4、由于油液粘度太高,使內磨擦增大而發熱時,應選用粘度低的液壓油;  

                                                  5、當油管過于細長并彎曲,使油液的沿程阻力損失增大、油溫升高時,應加大管徑,縮短管路,使油液通暢;

                                                  6、由于周圍環境溫度過高使油溫升高時,要利用隔熱材料和反射板等,使系統和外界隔絕;  

                                                  7、高壓油長時間不必要地從溢流閥回油箱,使油溫升高時,應改進回路設計,采用變量泵或卸荷措施

                                                  空氣侵入到液壓系統的不良后果及解決措施  

                                                  空氣侵入到液壓系統的不良后果主要有:(1)使油液具有一定的壓縮性,致使系統產生噪聲、振動和引起運動部件的爬行,破壞了工作的平穩性;(2)易使油液氧化變質,降低油液的使用壽命。  

                                                  解決措施:  

                                                  1、空氣由油箱進入系統的機會較多,如油箱的油量不足;液壓泵吸油管侵入油中太短;吸油管和回油管在油箱中距離太近或沒有用隔板隔開;回油飛濺,攪成泡沫;液壓泵吸入空氣;回油管沒有插入油箱,使回油沖出油面和箱壁,在油面上會產生大量氣泡,使空氣與油一起吸入系統。因此,油箱的油面要經常保持足夠的高度;吸油管和回油管應保證在最低油面以下,兩者要用隔板隔開;  

                                                  2、由于密封不嚴或管接頭處和液壓元件接合面處的螺釘擰得不緊,外界空氣就會從這些地方侵入;系統中低于大氣壓部分,如液壓泵的吸油腔、吸油管和壓油管中油流速度較高(壓力低)的局部區域;在系統停止工作,系統中回油腔的油液經回油管返回油箱時,也會形成局部真空的區域,在這些區域空氣最容易侵入。因此,要盡量防止各處的壓力低于大氣壓力;各個密封部件均應使用良好的密封裝置,管接頭和各接合面處的螺釘應擰緊;經常清洗液壓泵吸油口處的過濾器,以防止吸油阻力增大而把溶解在油中的空氣游離出來進入系統;  

                                                  3、對于主要的液壓設備,液壓缸上最好設有排氣裝置,以排除系統中的空氣。  

                                                   系統中流量不足的原因及解決措施

                                                  1、由于液壓泵流量不足,致使系統中流量不足時,應檢查液壓泵零件是否有損壞情況,及時地更換或修復損壞超差件;如果因泵內吸入空氣影響了液壓泵的流量,則要采取措施,防止空氣吸入,變量泵由于變量機構工作不良影響泵的流量,應對變量機構拆卸、清洗或修理、更換;  

                                                  2、壓力分配閥工作不良引起流量不足時,應修理或更換;  

                                                  3、因油液粘度不合適而影響流量時,要更換粘度適當的油液,并注意油溫對粘度的影響;  

                                                  4、溢流閥工作不良影響流量時,應采取措施,使其工作正常;  

                                                  5、由于液壓缸、閥等元件泄漏嚴重,造成流量不足時,應針對不同情況采取相應的措施;  

                                                  6、流量控制閥的調節機構工作不正常時,應根據零件損壞情況予以修復或更新、或拆開清洗,使調節機構動作靈活,工作正常。

                                                   液壓系統中噪聲產生原因及解決措施  

                                                  1、空氣侵入液壓系統是產生噪聲的主要原因。因為液壓系統侵入空氣時,在低壓區其體積較大,當流到高壓區時受壓縮,體積突然縮小,而當它流入低壓區時,體積突然增大,這種氣泡體積的突然改變,產生“爆炸”現象,因而產生噪聲,此現象通常稱為“空穴”。針對這個原因,常常在液壓缸上設置排氣裝置,以便排氣。另外在開車后,使執行件以快速全行程往復幾次排氣,也是常用的方法;  

                                                  液壓泵或液壓馬達質量不好,通常是液壓傳動中產生噪聲的主要部分。液壓泵的制造質量不好,精度不符合技術要求,壓力與流量波動大,困油現象未能很好消除,密封不好,以及軸承質量差等都是造成噪聲的主要原因。在使用中,由于液壓泵零件磨損,間隙過大,流量不足,壓力易波動,同樣也會引起噪聲。面對上述原因,一是選擇質量好的液壓泵或液壓馬達,二是加強維修和保養,例如若齒輪的齒形精度低,則應對研齒輪,滿足接觸面要求;若葉片泵有困油現象,則應修正配油盤的三角槽,消除困油;若液壓泵軸向間隙過大而輸油量不足,則應修理,使軸向間隙在允許范圍內;若液壓泵選用不對,則應更換;  

                                                  3、溢流閥不穩定,如由于滑閥與閥孔配合不當或錐閥與閥座接觸處被污物卡住、阻尼孔堵塞、彈簧歪斜或失效等使閥芯卡住或在閥孔內移動不靈,引起系統壓力波動和噪聲。對此,應注意清洗、疏通陰尼孔;對溢流閥進行檢查,如發現有損壞,或因磨損超過規定,則應及時修理或更換;  

                                                  4、換向閥調整不當,使換向閥閥芯移動太快,造成換向沖擊,因而產生噪聲與振動。在這種情況下,若換向閥是液壓換向閥,則應調整控制油路中的節流元件,使換向平穩無沖擊。  

                                                  在工作時,液壓閥的閥芯支持在彈簧上,當其頻率與液壓泵輸油率的脈動頻率或與其它振源頻率相近時,會引起振動,產生噪聲。這時,通過改變管路系統的固有頻率,變動控制閥的位置或適當地加蓄能器,則能防振降噪。  

                                                  5、機械振動,如油管細長,彎頭多而未加固定,在油流通過時,特別是當流速較高時,容易引起管子抖動;電動機和液壓泵的旋轉部分不平衡,或在安裝時對中不好,或聯軸節松動等,均能產生振動和噪聲。對此應采取的措施有:較長油管應彼此分開,并與機床壁隔開,適當加設支承管夾;調整電動機和液壓泵的安裝精度;重新安裝聯軸節,保證同軸度小于0.1MM等。

                                                  在液壓系統中安裝油管、液壓元件、液壓泵的注意事項  

                                                  在液壓系統中安裝油管的注意事項:  

                                                  1、吸油管不應漏氣,各接頭要緊牢和密封好;  

                                                  2、吸油管道上應設置過濾器;  

                                                  3、回油管應插入油箱的油面以下,防止飛濺泡沫和混入空氣;  

                                                  4、電磁換向閥內的泄漏油液,必須單獨設回油管,以防止泄漏回油時產生背壓,避免阻礙閥芯運動;  

                                                  5、溢流閥回油口不許與液壓泵的入口相接;  

                                                  6、全部管路應進行兩次安裝,第一次試裝,第二次正式安裝。試裝后,拆下油管,用20%的硫酸或鹽酸溶液酸洗,再用10%的蘇打水中和,最后用溫水清洗,待干燥后涂油進行二次安裝。注意安裝時不得有砂子和氧化皮等。  

                                                  在液壓系統中安裝液壓元件時的注意事項:  

                                                  1、液壓元件安裝前,要用煤油清洗,自制的重要元件應進行密封和耐壓試驗,試驗壓力可取工作壓力的2倍,或取最高使用壓力的1.5倍。試驗時要分級進行,不要一下子升到試驗壓力,每升一級檢查一次;  

                                                  2、方向控制閥應保證軸線呈水平位置安裝;  

                                                  3、板式元件安裝時,要檢查進出油口處的密封圈是否合乎要求,安裝前密封圈應突出安裝平面,保證安裝后有一定的壓縮量,以防泄漏;  

                                                  4、板式元件安裝時,固定螺釘的擰緊力要均勻,使元件的安裝平面與元件底板平面能很好地接觸。  

                                                  在液壓系統中安裝液壓泵時的注意事項:  

                                                  1、液壓泵傳動軸與電動機驅動軸同軸度偏差小于0.1MM,一般采用撓性聯軸節聯結,不允許用V帶直接帶動泵軸轉動,以防泵軸受徑向力過大,影響泵的正常運轉;  

                                                  2、液壓泵的旋轉方向和進、出油口應按要求安裝;  

                                                  3、各類液壓泵的吸油高度,一般要小于0.5M。  

                                                   如何清洗液壓系統  

                                                  液壓系統在制造、試驗、使用和儲存中都會受到污染,而清洗是清除污染,使液壓油、液壓元件和管道等保持清潔的重要手段。生產中,液壓系統的清洗通常有主系統清洗和全系統清洗。全系統清洗是指對液壓裝置的整個回路進行清洗,在清洗前應將系統恢復到實際運轉狀態。清洗介質可用液壓油,清洗時間一般為2-4小時,特殊情況下也不超過10小時,清洗效果以回路濾網上無雜質為標準。  

                                                  清洗時注意事項:  

                                                  1、一般液壓系統清洗時,多采用工作用的液壓油或試車油。不能用煤油、汽油、酒精、蒸氣或其它液體,防止液壓元件、管路、油箱和密封件等受腐蝕;  

                                                  2、清洗過程中,液壓泵運轉和清洗介質加熱同時進行。清洗油液的溫度為(50-80)℃時,系統內的橡膠渣是容易除掉的;  3、清洗過程中,可用非金屬錘棒敲擊油管,可連續地敲擊,也可不連續地敲擊,以利清除管路內的附著物;

                                                  4、液壓泵間歇運轉有利于提高清洗效果,間歇時間一般為(10-30)min;  

                                                  5、在清洗油路的回路上,應裝過濾器或濾網。剛開始清洗時,因雜質較多,可采用80目濾網,清洗后期改用150目以上的濾網;            6、清洗時間一般為(48-60)小時,要根據系統的復雜程度、過濾精度要求和污染程度等因素決定;  

                                                  7、為了防止外界濕氣引起銹蝕,清洗結束時,液壓泵還要連續運轉,直到溫度恢復正常為止;  

                                                  8、清洗后要將回路內的清洗油排除干凈。


                                                相關標簽:液壓絞車

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