發布日期：2022-05-18 點擊率：36
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液壓系統的作用為通過改變壓強增大作用力。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（附件）和液壓油。液壓系統可分為兩類：液壓傳動系統和液壓控制系統。液壓傳動系統以傳遞動力和運動為主要功能。液壓控制系統則要使液壓系統輸出滿足特定的性能要求（特別是動態性能），通常所說的液壓系統主要指液壓傳動系統。
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。
1.動力元件
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。
2. 執行元件
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回轉運動。
3. 控制元件
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。
4. 輔助元件
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。
1、液壓泵的選擇
1）確定液壓泵的最大工作壓力pp
pp≥p1+Σ△p
式中 p1——液壓缸或液壓馬達最大工作壓力；
Σ△p——從液壓泵出口到液壓缸或液壓馬達入口之間總的管路損失。
Σ△p的準確計算要待元件選定并繪出管路圖時才能進行，初算時可按經驗數據選?。汗苈泛唵?、流速不大的，取Σ△p=（0.2～0.5）MPa；管路復雜，進口有調閥的，取Σ△p=（0.5～1.5）MPa。
2）確定液壓泵的流量QP
多液壓缸或液壓馬達同時工作時，液壓泵的輸出流量應為：
QP≥K（ΣQmax）
式中 K——系統泄漏系數，一般取K=1.1～1.3；
ΣQmax——同時動作的液壓缸或液壓馬達的最大總流量，可從（Q-t）圖上查得。對于在工作過程中用節流調速的系統，還須加上溢流閥的最小溢流量，一般取0.5×10-4m3/s。
系統使用蓄能器作輔助動力源時：
式中 K——系統泄漏系數，一般取K=1.2；
Tt——液壓設備工作周期（s）；
Vi——每一個液壓缸或液壓馬達在工作周期中的總耗油量（m3）；
z——液壓缸或液壓馬達的個數。
3）選擇液壓泵的規格
根據以上求得的pp和Qp值，按系統中擬定的液壓泵的形式，從產品樣本或本手冊中選擇相應的液壓泵。為使液壓泵有一定的壓力儲備，所選泵的額定壓力一般要比最大工作壓力大25%～60%。
4）確定液壓泵的驅動功率
在工作循環中，如果液壓泵的壓力和流量比較恒定，即（p-t）、（Q-t）圖變化較平緩，則
式中 pp——液壓泵的最大工作壓力（Pa）；
QP——液壓泵的流量（m3/s）；
ηP——液壓泵的總效率，參考表1選擇。
表1 液壓泵的總效率
限壓式變量葉片泵的驅動功率，可按流量特性曲線拐點處的流量、壓力值計算。一般情況下，可取pP=0.8pPmax，QP=Qn，則：
式中 ——液壓泵的最大工作壓力（Pa）；
——液壓泵的額定流量（m3/s）。
在工作循環中，如果液壓泵的流量和壓力變化較大，即（Q-t），（p-t）曲線起伏變化較大，則須分別計算出各個動作階段內所需功率，驅動功率取其平均功率
式中 t1、t2、…tn——一個循環中每一動作階段內所需的時間（s）；
P1、P2、…Pn——一個循環中每一動作階段內所需的功率（W）。
按平均功率選出電動機功率后，還要驗算一下每一階段內電動機超載量是否都在允許范圍內。電動機允許的短時間超載量一般為25%。
2、液壓閥的選擇
1）閥的規格，根據系統的工作壓力和實際通過該閥的最大流量，選擇有定型產品的閥件。溢流閥按液壓泵的最大流量選?。贿x擇節流閥和調速閥時，要考慮最小穩定流量應滿足執行機構最低穩定速度的要求。 控制閥的流量一般要選得比實際通過的流量大一些，必要時也允許有20%以內的短時間過流量。
2）閥的型式，按安裝和操作方式選擇。
3、蓄能器的選擇
根據蓄能器在液壓系統中的功用，確定其類型和主要參數。
1）液壓執行元件短時間快速運動，由蓄能器來補充供油，其有效工作容積為：
式中 A——液壓缸有效作用面積（m2）；
l——液壓缸行程（m）；
K——油液損失系數，一般取K=1.2；
QP——液壓泵流量（m3/s）； t——動作時間（s）
2）作應急能源，其有效工作容積為：
式中 ——要求應急動作液壓缸總的工作容積（m3）。
有效工作容積算出后，根據有關蓄能器的相應計算公式，求出蓄能器的容積，再根據其他性能要求，即可確定所需蓄能器。
4、管道尺寸的確定
（1）管道內徑計算：
式中 Q——通過管道內的流量（m3/s）；
——管內允許流速（m/s），見表1。
表1 允許流速推薦值
計算出內徑d后，按標準系列選取相應的管子。
（2）管道壁厚δ的計算：
式中 p——管道內最高工作壓力（Pa）；
d——管道內徑（m）；
[σ]——管道材料的許用應力（Pa），[σ]=
；
σb——管道材料的抗拉強度（Pa）；
n——安全系數，對鋼管來說，p＜7MPa時，取n=8；p＜17.5MPa時，取n=6；p＞17.5MPa時，取n=4。
5、油箱容量的確定
初始設計時，先按經驗公式確定油箱的容量，待系統確定后，再按散熱的要求進行校核。
油箱容量的經驗公式為：
V=αQV
式中 QV——液壓泵每分鐘排出壓力油的容積（m3）；
α——經驗系數，見表11。
表11 經驗系數α
在確定油箱尺寸時，一方面要滿足系統供油的要求，還要保證執行元件全部排油時，油箱不能溢出，以及系統中最大可能充滿油時，油箱的油位不低于最低限度。
1、專業人員很重要
液壓設備的調試和維修，都需要專業人員來進行。
2、保持清潔不可少。
1)、在拆卸液壓設備組件時，零件要放在干凈的地方，特別是各個密封的表面不能有劃傷現象。
2)、油箱周圍必須定期進行維護保養，確保清潔，若在灰塵多的環境下，油箱應加蓋密封。在油箱上面必須應設置空氣過濾器，保持油箱內與大氣相通。
3)、油箱油管等設備的清潔必須保持，以利于散熱。
4)、液壓系統中油泵的吸油過濾器必須要定期清理（約一個月）剛著雜物，防止油泵吸油不足，產生噪音，系統壓力上不去等故障。
5)、有回油過濾器的系統，應定期清理濾芯（約一個月），防止回油堵塞，嚴重時會造成液壓組什或油泵破裂。
3、壓力控制要把握。
1)、在不影響液壓系統正常工作的情況下，液壓泵的壓力需盡量調低。條件允許的話，背壓閥的壓力也盡可能調低，這樣能減少能耗和發熱。
2)、要防止系統中各處的壓力低于大氣壓力。??
3)、液壓系統中的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。
4、良好的密封裝置是保障。
應使用良好的密封裝置，密封失效時應及時更換，管接頭及各接合而處的螺釘都應擰緊。防止空氣進入液壓系統。
5、油液選擇需謹慎。
液壓設備用油必須經過嚴格過濾，液壓系統中應配置濾油器；油液在油箱中要保持足夠的高度，
6、不同系統不同對待
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。
1.液壓配管
(1)根據壓力及使用場合選擇油管，油管須有足夠的強度，內壁應光滑、清潔，無沙、無銹、無氧化皮，對于長期貯存的管子，加工前應酸洗，徹底清洗、沖刷，并進行檢查。
(2)用鋸切斷管子時，斷面與軸線方向的不垂直度應為±0.5°，銳邊須倒鈍并清除鐵屑，加工彎曲管時允許其斷面的橢圓度為10%。當其外徑<14mm時可用手和一般工具彎管，較粗鋼管宜用手動或機動的彎管機彎管，彎管半徑一般應比管子外徑大3倍。
(3)安裝管路要求是，線路最短，轉彎盡可能要少，管路的最高部分應設排氣裝置，以便啟動時放氣。
(4)安裝橡膠管時，應避免急轉彎，其彎曲半徑R≥(9~l0)D(D為軟管外徑)。不要在靠近接頭根部折彎，要求軟管接頭至開始彎曲處的距離L≥6D。軟管工作時不應扭轉。
(5)吸油管不得漏氣，也不應阻力太大，以防進氣或吸油困難產生氣蝕。
(6)回油管口須伸到油箱油面以下，防止飛濺產生氣泡。溢流閥的回油管不能直接和泵的入口連通，一定要通過油箱，否則油溫將會過高。
(7)全部管路安裝程序分兩次進行，先進行試裝配，將管接頭及法蘭點焊在合適位置上，當全部管路試裝合格后，拆下來進行酸洗后再正式安裝。
2.其他液壓元件
(1)所有液壓元件都要進行壓力和密封試驗，合格后方可安裝。安裝前應將各種自動控制儀表進行校驗，以免失誤。
(2)安裝各種控制閥時，應注意其進油口與回油口的方位。用法蘭安裝閥類件時螺釘不能擰得過緊，過緊有時反而會造成密封不良。
(3)安裝液壓缸應牢固可靠，為防止熱膨脹影響，當行程大和溫度高時，缸的一端必須保持浮動。液壓缸的密封圈不要太緊，特別是U形圈，以免阻力過大。
(4)液壓泵傳動軸與電動機驅動軸不同軸度偏差應小于0.lmm，一般采用撓性聯軸節連接，不允許用膠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。
(5)安裝液壓泵時其旋轉方向和進、出油口應符合技術要求。
(6)各類液壓泵的吸油高度，一般小于0.5mm。
1、壓力損失
原因：由于液體具有黏性，在管路中流動時又不可避免地存在著摩擦力，所以液體在流動過程中必然要損耗一部分能量。這部分能量損耗主要表現為壓力損失。壓力損失有沿程損失和局部損失兩種。沿程損失是當液體在直徑不變的直管中流過一段距離時，因摩擦而產生的壓力損失。局部損失是由于管路截面形狀突然變化、液流方向改變或其他形式的液流阻力而引起的壓力損失?？偟膲毫p失等于沿程損失和局部損失之和。
措施：由于壓力損失的必然存在，所以泵的額定壓力要略大于系統工作時所需的最大工作壓力，一般可將系統工作所需的最大工作壓力乘以一個1.3~1.5的系數來估算。
2、流量損失
原因：在液壓系統中，各被壓元件都有相對運動的表面，如液壓缸內表面和活塞外表面，因為要有相對運動，所以它們之間都有一定的間隙。如果間隙的一邊為高壓油，另一邊為低壓油，則高壓油就會經間隙流向低壓區從而造成泄漏。同時，由于液壓元件密封不完善，一部分油液也會向外部泄漏。這種泄漏造成的實際流量有所減少，這就是我們所說的流量損失。
措施：流量損失影響運動速度，而泄漏又難以絕對避免，所以在液壓系統中泵的額定流量要略大于系統工作時所需的最大流量。通常也可以用系統工作所需的最大流量乘以一個1.1~1.3的系數來估算。
3、液壓沖擊
原因：執行元件換向及閥門關閉使流動的液體因慣性和某些液壓元件反應動作不夠靈敏而產生瞬時壓力峰值，稱液壓沖擊。其峰值可超過工作壓力的幾倍。
危害：引起振動，產生噪聲；使繼電器、順序閥等壓力元件產生錯誤動作，甚至造成某些元件、密封裝置和管路損壞。
措施：找出沖擊原因避免液流速度的急劇變化。延緩速度變化的時間，估算出壓力峰值，采用相應措施。如將流動換向閥和電磁換向閥聯用，可有效地防止液壓沖擊。
4、空穴現象
現象：如果液壓系統中滲入空氣，液體中的氣泡隨著液流運動到壓力較高的區域時，氣泡在較高壓力作用下將迅速破裂，從而引起局部液壓沖擊，造成噪聲和振動。另外，由于氣泡破壞了液流的連續性，降低了油管的通油能力，造成流量和壓力的波動，使液壓元件承受沖擊載荷，影響其使用壽命。
原因：液壓油中總含有一定量的空氣，通?？扇芙庥谟椭校部梢詺馀莸男问交旌嫌谟椭?。當壓力低于空氣分離壓力時，溶解于油中的空氣分離出來，形成氣泡；當壓力降至油液的飽和蒸氣壓力以下時，油液會沸騰而產生大量氣泡。這些氣泡混雜于油液中形成不連續狀態，這種現象稱為空穴現象。
部位：吸油口及吸油管中低于大氣壓處，易產生氣穴；油液流經節流口等狹小縫隙處時，由于速度的增加，使壓力下降，也會產生氣穴。
危害：氣泡隨油液運動到高壓區，在高壓作用下迅速破裂，造成體積突然減小、周圍高壓油高速流過來補充，引起局部瞬間沖擊，壓力和溫度急劇升高并產生強烈的噪聲和振動。
措施：要正確設計液壓泵的結構參數和泵的吸油管路，盡量避免油道狹窄和急彎，防止產生低壓區；合理選用機件材料，增加機械強度、提高表面質量、提高抗腐蝕能力。
5、氣蝕現象
原因：空穴伴隨著氣蝕發生，空穴中產生的氣泡中的氧也會腐蝕金屬元件的表面，我們把這種因發生空穴現象而造成的腐蝕叫氣蝕。
部位：氣蝕現象可能發生在油泵、管路以及其他具有節流裝置的地方，特別是油泵裝置，這種現象最為常見。氣蝕現象是液壓系統產生各種故障的原因之一，特別在高速、高壓的液壓設備中更應注意。
危害和措施與空穴現象的相同。
6、液壓系統泄漏
液壓系統泄漏原因：
（1）設計及制造的缺陷所造成的；
（2）沖擊和振動造成管接頭松動；
（3）動密封件及配合件相互磨損（液壓缸尤甚）；
（4）油溫過高及橡膠密封與液壓油不相容而變質。下面就結合以上幾個方面淺談一下控制泄漏的措施。
控制液壓系統泄漏的控制方案：
方案一：設計及制造缺陷的解決方法
①液壓元件外配套的選擇往往在液壓系統的泄漏中起著決定性的影響。這就決定我們技術人員在新產品設計、老產品的改進中，對缸、泵、閥件，密封件，液壓輔件等的選擇，要本著好中選優，優中選廉的原則慎重的、有比較的進行。
②合理設計安裝面和密封面：當閥組或管路固定在安裝面上時，為了得到滿意的初始密封和防止密封件被擠出溝槽和被磨損，安裝面要平直，密封面要求精加工，表面粗糙度要達到0．8μm，平面度要達到0．01/100mm。表面不能有徑向劃痕，連接螺釘的預緊力要足夠大，以防止表面分離。
③在制造及運輸過程中，要防止關鍵表面磕碰，劃傷。同時對裝配調試過程要嚴格的進行監控，保證裝配質量。
④對一些液壓系統的泄露隱患不要掉已輕心，必須加以排除。
方案二：減少沖擊和振動
為了減少承受沖擊和振動的管接頭松動引起的液壓系統的泄漏，可以采取以下措施：
①使用減震支架固定所有管子以便吸收沖擊和振動；
②使用低沖擊閥或蓄能器來減少沖擊；
③適當布置壓力控制閥來保護系統的所有元件；
④盡量減少管接頭的使用數量，管接頭盡量用焊接連接；
⑤使用直螺紋接頭，三通接頭和彎頭代替錐管螺紋接頭；
⑥盡量用回油塊代替各個配管；
⑦針對使用的最高壓力，規定安裝時使用螺栓的扭矩和堵頭扭矩，防止結合面和密封件被蠶食；
⑧正確安裝管接頭。
方案三：減少動密封件的磨損
大多數動密封件都經過精確設計，如果動密封件加工合格，安裝正確，使用合理，均可保證長時間相對無泄漏工作。從設計角度來講，設計者可以采用以下措施來延長動密封件的壽命：
①消除活塞桿和驅動軸密封件上的側載荷；
②用防塵圈、防護罩和橡膠套保護活塞桿，防止磨料、粉塵等雜質進入；
③設計選取合適的過濾裝置和便于清洗的油箱以防止粉塵在油液中累積；
④使活塞桿和軸的速度盡可能低。
方案四：對靜密封件的要求
靜密封件在剛性固定表面之間防止油液外泄。合理設計密封槽尺寸及公差，使安裝后的密封件到一定擠壓產生變形以便填塞配合表面的微觀凹陷，并把密封件內應力提高到高于被密封的壓力。當零件剛度或螺栓預緊力不夠大時，配合表面將在油液壓力作用下分離，造成間隙或加大由于密封表面不夠平而可能從開始就存在的間隙。隨著配合表面的運動，靜密封就成了動密封。粗糙的配合表面將磨損密封件，變動的間隙將蠶食密封件邊緣。
方案五：控制油溫防止密封件變質
密封件過早變質可能是由多種因素引起的，一個重要因素是油溫過高。溫度每升高10℃則密封件壽命就會減半，所以應合理設計高效液壓系統或設置強制冷卻裝置，使最佳油液溫度保持在65℃以下；工程機械不許超過80℃；另一個因素可能是使用的油液與密封材料的相容性問題，應按使用說明書或有關手冊選用液壓油和密封件的型式和材質，以解決相容性問題，延長密封件的使用壽命。
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