液壓傳動系統(tǒng)設(shè)計

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液壓技術(shù)被引入工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有一百多年的歷史了，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展,，液壓技術(shù)更日新月異,。伴隨著數(shù)學、控制理論,、計算機,、電子器件和液壓流體學的發(fā)展，出現(xiàn)了液壓伺服系統(tǒng),，并作為一門應(yīng)用科學已經(jīng)發(fā)展成熟,，形成自己的體系和一套行之有效的分析和設(shè)計方法。好了,，不多說了,，現(xiàn)在我和大家來說說液壓系統(tǒng)設(shè)計的方法和注意問題。舉個液壓系統(tǒng)在機床運用的例子來和大家聊,，并歡迎大家提出意見,。
　　 設(shè)計機床液壓傳動系統(tǒng)的依據(jù)
　　
　　（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(shè)計時提出可能用的液壓執(zhí)行元件的種類和型號、執(zhí)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(huán),、執(zhí)行機構(gòu)的運動方式（移動,、轉(zhuǎn)動或擺動），以及完成的工作范圍,。
　　
　�,。�3）液壓執(zhí)行元件的運動速度、調(diào)速范圍,、工作行程,、載荷性質(zhì)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(huán)境與占地面積等,。
　　
　　（5）液壓系統(tǒng)的工作性能,，如工作平穩(wěn)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(zhì)量,、外形尺寸和經(jīng)濟性等,。
　　 設(shè)計液壓傳動系統(tǒng)的步驟
　　
　　1、明確對液壓傳動系統(tǒng)的工作要求,，是設(shè)計液壓傳動系統(tǒng)的依據(jù),，由使用部門以技術(shù)任務(wù)書的形式提出。
　　
　　2,、擬定液壓傳動系統(tǒng)圖,。（1）根據(jù)工作部件的運動形式，合理地選擇液壓執(zhí)行元件,；（2）根據(jù)工作部件的性能要求和動作順序,，列出可能實現(xiàn)的各種基本回路。此時應(yīng)注意選擇合適的調(diào)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(huán)的完成和順序動作和可靠,。
　　
　　液壓傳動方案擬定后,，應(yīng)按國家標準規(guī)定的圖形符號繪制正式原理圖。圖中應(yīng)標注出各液壓元件的型號規(guī)格,，還應(yīng)有執(zhí)行元件的動作循環(huán)圖和電氣元件的動作循環(huán)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(tǒng)的主要參數(shù)和選擇液壓元件,。（1）計算液壓缸的主要參數(shù)；（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(guī)格,；（5）計算系統(tǒng)實際工作壓力；（6）計算功率,，選用電動機,；（7）發(fā)熱和油箱容積計算；
　　
　　4,、進行必要的液壓系統(tǒng)驗算,。
　　
　　5、液壓裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計,。
　　
　　6,、繪制液壓系統(tǒng)工作圖，編制技術(shù)文件,。
　　
　　設(shè)計液壓傳動系統(tǒng)時應(yīng)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(huán)。
　　
　　2,、提高系統(tǒng)的工作效率,，防止系統(tǒng)過熱。例如功率小,，可用節(jié)流調(diào)速系統(tǒng),；功率大，最好用容積調(diào)速系統(tǒng),；經(jīng)常停車制動,，應(yīng)使泵能夠及時地卸荷；在每一工作循環(huán)中耗油率差別很大的系統(tǒng),，應(yīng)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(tǒng),，應(yīng)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(shè)緩沖回路,，消除液壓沖擊。
　　
　　4,、系統(tǒng)在滿足工作循環(huán)和生產(chǎn)率的前提下,，應(yīng)力求簡單，系統(tǒng)越復雜,，產(chǎn)生故障的機會就越多,。系統(tǒng)要安全可靠,，對于做垂直運動提升重物的執(zhí)行元件應(yīng)設(shè)有平衡回路；對有嚴格順序動作要求的執(zhí)行元件應(yīng)采用行程控制的順序動作回路,。此外,，還應(yīng)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(shè)計，減少專用件設(shè)計,。
　　
　　使用液壓系統(tǒng)要注意的問題
　　
　　1）使用者應(yīng)明白液壓系統(tǒng)的工作原理,，熟悉各種操作和調(diào)整手柄的位置及旋向等。
　　
　　2）開車前應(yīng)檢查系統(tǒng)上各調(diào)整手柄,、手輪是否被無關(guān)人員動過,，電氣開關(guān)和行程開關(guān)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(shè)備，使用3 個月左右即應(yīng)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(yīng)隨時注意油液,，正常工作時,，油箱中油液溫度應(yīng)不超過60℃。油溫過高應(yīng)設(shè)法冷卻,，并使用粘度較高的液壓油,。溫度過低時，應(yīng)進行預(yù)熱,，或在運轉(zhuǎn)前進行間歇運轉(zhuǎn),，使油溫逐步升高后，再進入正式工作運轉(zhuǎn)狀態(tài),。
　　
　　6）檢查油面,，保證系統(tǒng)有足夠的油量。
　　
　　7）有排氣裝置的系統(tǒng)應(yīng)進行排氣，無排氣裝置的系統(tǒng)應(yīng)往復運轉(zhuǎn)多次,，使之自然排出氣體,。
　　
　　8）油箱應(yīng)加蓋密封，油箱上面的通氣孔處應(yīng)設(shè)置空氣過濾器,，防止污物和水分的侵入,。加油時應(yīng)進行過濾，使油液清潔,。
　　
　　9）系統(tǒng)中應(yīng)根據(jù)需要配置粗,、精過濾器，對過濾器應(yīng)經(jīng)常地檢查,、清洗和更換,。
　　
　　10）對壓力控制元件的調(diào)整，一般首先調(diào)整系統(tǒng)壓力控制閥----溢流閥,，從壓力為零時開調(diào),，逐步提高壓力，使之達到規(guī)定壓力值,；然后依次調(diào)整各回路的壓力控制閥,。主油路液壓泵的安全溢流閥的調(diào)整壓力一般要大于執(zhí)行元件所需工作壓力的10%--25%�,？焖龠\動液壓泵的壓力閥,，其調(diào)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(yīng)保持在0.3--0.6MPa范圍內(nèi)。壓力繼電器的調(diào)整壓力一般應(yīng)低于供油壓力0.3--0.5MPa,。
　　
　　11）流量控制閥要從小流量調(diào)到大流量,，并且應(yīng)逐步調(diào)整。同步運動執(zhí)行元件的流量控制閥應(yīng)同時調(diào)整,，要保證運動的平穩(wěn)性
　　1）系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲和振動,；
　　
　　2）運動部件爬行；
　　
　　3）系統(tǒng)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(chǎn)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(qū)而受到劇烈壓縮時，會使油液體積變小,，使工作部件產(chǎn)生爬行,。
　　
　　采取措施：在系統(tǒng)回路的高處部位設(shè)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(chǎn)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(yīng)保證液壓系統(tǒng)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(jīng)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(xiàn)爬行,。
　　
　　采取措施：應(yīng)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(tǒng)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(wěn)定的調(diào)速閥,，并且在液壓缸和調(diào)速閥間盡量不用軟管聯(lián)接，否則會因軟管變形大,，容易引起爬行現(xiàn)象,。
　　
　　液壓系統(tǒng)油溫升高的原因、后果及解決措施
　　
　　液壓系統(tǒng)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(zhuǎn)化為熱能,，使液壓系統(tǒng)的油溫升高,。一般液壓系統(tǒng)的油溫應(yīng)控制在（30-60）℃范圍內(nèi)，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(gòu)的正常運動,；（2）使油液變質(zhì),，產(chǎn)生氧化物雜質(zhì)，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(shù)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(tǒng)正常工作溫度的措施：
　　
　　1,、當壓力控制閥的調(diào)定值偏高時，應(yīng)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(fā)熱時,，應(yīng)緊固各連接處,，加強密封；
　　
　　3,、當油箱容積小,、散熱條件差時，應(yīng)適當加大油箱容積,，必要時設(shè)置冷卻器,；
　　
　　4、由于油液粘度太高,，使內(nèi)磨擦增大而發(fā)熱時,，應(yīng)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(yīng)加大管徑，縮短管路,，使油液通暢,；
　　
　　6、由于周圍環(huán)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(tǒng)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(yīng)改進回路設(shè)計，采用變量泵或卸荷措施
　　空氣侵入到液壓系統(tǒng)的不良后果及解決措施
　　
　　空氣侵入到液壓系統(tǒng)的不良后果主要有：（1）使油液具有一定的壓縮性,，致使系統(tǒng)產(chǎn)生噪聲,、振動和引起運動部件的爬行，破壞了工作的平穩(wěn)性,；（2）易使油液氧化變質(zhì),，降低油液的使用壽命。
　　
　　解決措施：
　　
　　1,、空氣由油箱進入系統(tǒng)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(chǎn)生大量氣泡,，使空氣與油一起吸入系統(tǒng)。因此,，油箱的油面要經(jīng)常保持足夠的高度,；吸油管和回油管應(yīng)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(tǒng)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(qū)域,；在系統(tǒng)停止工作,，系統(tǒng)中回油腔的油液經(jīng)回油管返回油箱時，也會形成局部真空的區(qū)域,，在這些區(qū)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(yīng)使用良好的密封裝置,，管接頭和各接合面處的螺釘應(yīng)擰緊,；經(jīng)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(tǒng),；
　　
　　3,、對于主要的液壓設(shè)備，液壓缸上最好設(shè)有排氣裝置,，以排除系統(tǒng)中的空氣,。
　　
　　 系統(tǒng)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(tǒng)中流量不足時,，應(yīng)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(nèi)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(gòu)工作不良影響泵的流量,，應(yīng)對變量機構(gòu)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(yīng)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?shù)挠鸵�,，并注意油溫對粘度的影響�?BR>　　
　　4、溢流閥工作不良影響流量時,，應(yīng)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(yīng)針對不同情況采取相應(yīng)的措施,；
　　
　　6、流量控制閥的調(diào)節(jié)機構(gòu)工作不正常時,，應(yīng)根據(jù)零件損壞情況予以修復或更新、或拆開清洗,，使調(diào)節(jié)機構(gòu)動作靈活,，工作正常,。
　　 液壓系統(tǒng)中噪聲產(chǎn)生原因及解決措施
　　
　　1、空氣侵入液壓系統(tǒng)是產(chǎn)生噪聲的主要原因,。因為液壓系統(tǒng)侵入空氣時,，在低壓區(qū)其體積較大，當流到高壓區(qū)時受壓縮,，體積突然縮小,，而當它流入低壓區(qū)時，體積突然增大,，這種氣泡體積的突然改變,，產(chǎn)生“爆炸”現(xiàn)象，因而產(chǎn)生噪聲,，此現(xiàn)象通常稱為“空穴”,。針對這個原因，常常在液壓缸上設(shè)置排氣裝置,，以便排氣,。另外在開車后，使執(zhí)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(zhì)量不好，通常是液壓傳動中產(chǎn)生噪聲的主要部分,。液壓泵的制造質(zhì)量不好,，精度不符合技術(shù)要求，壓力與流量波動大,，困油現(xiàn)象未能很好消除,，密封不好，以及軸承質(zhì)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(zhì)量好的液壓泵或液壓馬達，二是加強維修和保養(yǎng),，例如若齒輪的齒形精度低,，則應(yīng)對研齒輪，滿足接觸面要求,；若葉片泵有困油現(xiàn)象,，則應(yīng)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(yīng)修理,，使軸向間隙在允許范圍內(nèi)；若液壓泵選用不對,，則應(yīng)更換,；
　　
　　3、溢流閥不穩(wěn)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(nèi)移動不靈,，引起系統(tǒng)壓力波動和噪聲,。對此，應(yīng)注意清洗,、疏通陰尼孔,；對溢流閥進行檢查，如發(fā)現(xiàn)有損壞,，或因磨損超過規(guī)定,，則應(yīng)及時修理或更換；
　　
　　4,、換向閥調(diào)整不當,，使換向閥閥芯移動太快，造成換向沖擊,，因而產(chǎn)生噪聲與振動,。在這種情況下，若換向閥是液壓換向閥,，則應(yīng)調(diào)整控制油路中的節(jié)流元件,，使換向平穩(wěn)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(chǎn)生噪聲,。這時，通過改變管路系統(tǒng)的固有頻率,，變動控制閥的位置或適當?shù)丶有钅芷�,，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(zhuǎn)部分不平衡,，或在安裝時對中不好，或聯(lián)軸節(jié)松動等,，均能產(chǎn)生振動和噪聲,。對此應(yīng)采取的措施有：較長油管應(yīng)彼此分開，并與機床壁隔開,，適當加設(shè)支承管夾,；調(diào)整電動機和液壓泵的安裝精度；重新安裝聯(lián)軸節(jié),，保證同軸度小于0.1MM等,。
　　在液壓系統(tǒng)中安裝油管、液壓元件,、液壓泵的注意事項
　　
　　在液壓系統(tǒng)中安裝油管的注意事項：
　　
　　1,、吸油管不應(yīng)漏氣，各接頭要緊牢和密封好,；
　　
　　2,、吸油管道上應(yīng)設(shè)置過濾器；
　　
　　3,、回油管應(yīng)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(nèi)的泄漏油液,，必須單獨設(shè)回油管，以防止泄漏回油時產(chǎn)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(yīng)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(tǒng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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?shù)臄Q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(tǒng)中安裝液壓泵時的注意事項：
　　
　　1、液壓泵傳動軸與電動機驅(qū)動軸同軸度偏差小于0.1MM,，一般采用撓性聯(lián)軸節(jié)聯(lián)結(jié),，不允許用V帶直接帶動泵軸轉(zhuǎn)動，以防泵軸受徑向力過大,，影響泵的正常運轉(zhuǎn),；
　　
　　2、液壓泵的旋轉(zhuǎn)方向和進,、出油口應(yīng)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(tǒng)
　　
　　液壓系統(tǒng)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(chǎn)中,，液壓系統(tǒng)的清洗通常有主系統(tǒng)清洗和全系統(tǒng)清洗。全系統(tǒng)清洗是指對液壓裝置的整個回路進行清洗,，在清洗前應(yīng)將系統(tǒng)恢復到實際運轉(zhuǎn)狀態(tài),。清洗介質(zhì)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(wǎng)上無雜質(zhì)為標準,。
　　
　　清洗時注意事項：
　　
　　1,、一般液壓系統(tǒng)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(zhuǎn)和清洗介質(zhì)加熱同時進行,。清洗油液的溫度為（50-80）℃時，系統(tǒng)內(nèi)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(xù)地敲擊,，也可不連續(xù)地敲擊，以利清除管路內(nèi)的附著物,；
　　
　　4,、液壓泵間歇運轉(zhuǎn)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(yīng)裝過濾器或濾網(wǎng)。剛開始清洗時，因雜質(zhì)較多,，可采用80目濾網(wǎng),，清洗后期改用150目以上的濾網(wǎng)；
　　
　　6,、清洗時間一般為（48-60）小時,，要根據(jù)系統(tǒng)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(jié)束時,，液壓泵還要連續(xù)運轉(zhuǎn),，直到溫度恢復正常為止；
　　
　　8,、清洗后要將回路內(nèi)的清洗油排除干凈,。

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