液压分析

液压分析（精选12篇）

液压分析 篇1

1 定量系统

WLY60型轮胎式液压挖掘机。机重14.5T, 反铲斗容量0.6m3。斗液压缸、支腿液压缸的换向阀与其它换向阀并联, 其余成顺序单动回路。当动劈或斗杆单独动作时, 通过合流阀可以实现双泵合流。所有换向阀均采用三位十通结构。

齿轮泵设有安全隘流阀, 当工作压力超过14MPa时, 安全阀开启, 所有回油都经过阀、滤油器和散热器。回转电动机缓冲制动阀的调定压力为10Ma, 并装有两个单向补油阀, 构成缓冲补油回路, 当回转制动时, 通过单向阀从回油路进行补油。动劈液压缸大腔和斗杆、液压缸大小腔进出油路都装有18MPa的限压阀, 以保证各液压的闭锁力。动臂液压装有单向补油阀, 当动臂快速下降时, 可以回油路补油。

支腿液压缸没有锁紧回路, 液压锁只有在压力油作用下才打开, 挖掘作业时, 支腿液压缸锁定不动, 避免软腿, 保证工作安全。整机行驶时, 又能防止已收起的支腿不会由于颠簸和振动而甩出。

挖掘机的行走机构采用机构传动, 其前桥设有液压悬挂平衡液压缸, 机械行驶时, 通过悬挂平衡阀可以保证四个车轮都着地, 减少车架的扭转, 而当挖掘作业时, 将两腔闭锁, 可以增加其车架的稳定性。挖掘机的行走转向利用转子泵。

2 分功率系统

国产WY250型正铲挖掘机液压系统采用的是双泵分功率变量系统, 该机发动机功率198kw, 机重55t, 正铲斗容量2.5m3。该机的液压系统最大工作压力28MPa, 由两个独立的并联回路组成, 分功率调节, 先导伺服操纵。泵组由两台主泵变量泵组和—台齿轮泵组成, 两台主泵装有各自分开的功率调节器, 由各自的回路反馈到调节器进行变量调节, 两泵彼此不发生压力反馈。空载时, 泵组的压力油经过回组、散热器和滤油器回油箱。当液压系统的压力超过28MPa时, 压力油经过安全溢流阀回油箱。

先导阀用来操纵阀组中的各个换向阀, 实行作业动作和整机行走动作。当扳动先导阀时, 控制油就推功阀组中的动臂缸换向阀和阀组中的合流阀, 实现动臂的双泵合流。若扳动先导阀, 阀组中的斗杆缸换向阀移位, 通过阀组中的斗杆合流阀实现斗杆双泵合流。功臂缸和斗杆缸油路上各装有压力为32MPa的限压阀。先导阀分别操纵开斗液压缸的换向阀和铲斗液压缸的换向阀, 工作原理相同, 相应的油路上各装有压力为32MPa的限压阀。

主机需要行走时, 扳动先导阀, 控制油就推动相应的行走电动机换向阀, 使压力油经过中央回转接头流入行走电动机。

3 全功率变量系统

3.1 WYl60型正铲液压挖掘机

国产WYl60型正铲液压挖掘机液压系统采用全功率变量系统。该机发动机功率128kw, 液压系统工作压力28MPa, 机重38t, 正铲斗容量1.6m3。主泵为双联斜轴式轴向柱塞泵, 双泵有各自的调节器, 两调节器之间采用液压联系, 液压泵工作时两泵的摆角始终保持相等。输出流量也就相等。

液压泵A输出的压力油通过多路换向阀组供给斗杆缸、回转电动机和左行走电动机, 还通过合流阀向动臂缸或铲斗缸供油, 以加快起挖掘速度。液压系B输出的压力油通过多路换向阀组E供给右行走电动机、动臂缸、铲斗缸和开斗缸。多路换向阀采用手动减压式先导阀操纵。手动减压式先导阀的控制油路由齿轮泵单独供油, 组成操纵回路。操纵先导阀手柄的不同方向和位置, 可使其输出压力在0~3MPa压力范围内变化, 以控制液控多路阀的开度和换向, 使驾驶员在操纵先导阀时, 既轻便又有操纵力和位置的感觉。为保证有一定的操纵压力, 并在操纵液压泵不工作或损坏时仍能使工作机构运动, 在操纵回路中设置了节能器, 以调节控制油压。

手柄I前后动作时, 操纵相应的减压式失导阀的接通或断开, 以改变斗杆缸的液控换向阀的开度和位置, 来控制斗杆的升降, 手柄左右动作时, 控制回转电动机的左转和右转。

此外, 为了提高液压泵的工作转速, 避免产生吸空、改善自吸性能, 该机采用了压力油箱;除了主油路、泄油路和控制油路外, 还有独立的冷却循环油路, 由齿轮泵供油, 经散热器回油箱。这样可位回油压压小、保护冷却器安全。

3.2 WY 60A液压挖掘机

国产WY60A液压挖掘机的发动机功率58.8kw, 额定转速1800r/min, 泵的最大流量为2×140L/min, 正、反铲斗容量06m3。该机液压系统为双泵双回路全功率变量系统, 它由一对双联轴向柱塞泵、两组三位六通液控多路阀、液压缸、回转和行走液压马达等元件组成。

一个液压泵输出的液压油, 经过多路换向阀组中的换向阀可以分别驱动回转电动机、杆缸和左行走电动机。如这3个执行机构均不动作时, 操纵合流阀, 液压油可以进入动臂缸的, 从而加快动臂提升和铲斗挖掘。另一个液压泵输出的液压油, 进入多路换向阀组。经过换向阀、分别驱动铲斗缸、动臀缸、右行走电动机。操纵合流阀, 液压油进入斗杆缸, 从而实现阀外合流, 使斗杆缸伸出或收缩。

4 多泵多回路复合系统

4.1 主泵三控制系统

该机使用四台主泵, 其形式为斜盘式变量柱塞。每量变化均受到三条油路的压力控制, 故称三控制系统。

4.1.1 三控要素。

a.先导阀压力控制。它可使泵的排量随先导阀操纵杆的行程增大 (减小) 地增大 (减少) , 故称作为泵的排量控制。b回转泵压力控制。它可使主泵的流量随回转泵的压力增大 (减小) 而减小 (增大) , 以保证发动机输出功率恒定, 更有效地利用发动机功率。当回转泵不工作时, 主泵可以使发动机全功率工作;而当回转泵工作时, 主泵又把部分功率自动转移转回转泵, 它称为回转泵的补偿控制。

4.1.2 三控制泵的工作原理。

如不考虑回转泵控制柱塞和导控柱塞的作用, 即回转泵无压力、导控阀压力最大时, 可认为柱塞固定不动、它是一个典型的恒功率控制机构。随着泵出口油压力升高, 推动柱塞和滑阀右移, 滑阀移入右位工作, 使伺服缸大腔回油, 伺服缸活塞杆在导控泵油压力的作用下右移, 泵倾斜角变小 (流量减小) 。这样, 泵流量随负载压力变化而变化, 维持系统恒功率工作。

泵的排量 (流量) 大小受先导阀输出油压控制, 先导阀输口压力的大小和先导阀手柄行程成正比。行程越大, 输出压力也越入。将先导阀输出油压通到栓塞的腔室内, 柱基右移的距离和先导阀位移成正比。

4.2 回转泵特点

回转机构由双泵和双电动机组成一个独立的闭式系统。回转泵主要由两大部分组成:泵和调节器;阀组和接合阀。

摘要：针对液压挖掘机系统进行分析, 为挖掘机液压系统的设计提供了必要的参考和依据。

关键词：液压挖掘机,液压系统,分析

参考文献

[1]李培, 杜永良.液压挖掘机液压控制系统分析[J].建筑机械, 2011 (9) .

[2]黄宗益, 李兴华, 陈明.挖掘机力士乐液压系统分析[J].建筑机械化, 2004 (12) .

液压分析 篇2

近年来，随着职业教育专业课教学的不断改革和深化，模块化教学越来越被重视，对课堂教学也提出了更高的要求。在教学过程中，从学生实际情况出发，巧设情景，优化教学环节，采用多种教学手段，培养学生的学习兴趣，提高学生的动手能力，养成自己分析问题、解决问题的良好习惯。

“液压传动原理及其系统的组成”是中等职业教育机电专业课《液压与气动技术》中最基础的章节，本节课理论性较强、概念抽象对初学者不易接受，所以必须加强实践性教学环节，保证完成一定数量的练习，将理性的学习和感知结合起来，逐步培养学生的动手能力。

施工机械液压系统故障分析 篇3

关键词：施工机械；液压系统；故障分析

中图分类号：U415 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）04-0097-02

一、概述

筑路机械在施工运行中，多数机械特别是土石方机械，如挖掘机、推土机、平地机等的工作设备装置在工作中需要克服强大的工作阻力，而因切削厚度、土壤性质的变化和施工现场地质结构的复杂性这一阻力会发生变化。这些变化又会导致机械在运行过程中负荷的剧烈变化，对机械产生冲击载荷或交变载荷，加速了机械和液压传动系统、发动机和工作装置等部分技术状况的恶化。另外，机械过载也是液压设备在公路施工中经常遇到的问题，虽然设备本身结构在设计、制造中均有安全系数，但如果经常的或过量的过载仍会给设备及液压系统带来巨大的损害。因此，针对筑路机械的过压负荷和过载等因素，进行相应的液压系统故障分析是十分必要的。

液压油的污染在公路工程机械的液压系统中，液压油作为工作介质，不仅起着传递动力的作用，而且在液压元件的运动面之間起润滑作用，并对液压系统进行冷却，故液压油的状况对于液压系统的工作状态和工作性能是十分重要的。公路工程机械的工作环境均较恶劣，施工现场一般都没有道路。其作业对象大多为泥土砂石等工程建筑材料，空气中含有大量的尘埃和细小沙粒等杂质，而这些微粒进人机械后将加速发动机与液压系统的磨损和损坏。因此，恶劣的工作环境也是公路工程机械液压系统发生故障的主要原因。液压系统故障还有以下几个方面：（1）电路组成部分构成的不良行为和系统本身电路之间的干扰，单一的设备故障异常变动。在所有的液压元件故障中，液压泵的故障率最高。（2）液压系统故障是由一个共同的原因造成的跟介质的选择不当和管理不善有关。大约70％～85％由液压油引起的故障，在液压油液压系统故障造成了多数由于杂质，如污染环境的小颗粒，阀门故障可能会划伤，磨损泵，油门与阀孔堵塞，导致昂贵的修理。（3）液压系统安装，调整和设置不当等原因造成的故障是比较常见的。如果管道安装不当，安装管道弯曲时，从一个小管子弯曲半径的距离，从而导致在抵抗压力迅速下降。

二、原因分析

通过分析液压系统故障的原因，利用现代数学的最新研究成果，以及先进的监测工具，开发了现代化的液压系统故障分析法：振动分析、声学振动法、热力学分析、传递函数分析、主成分分析法、模糊分析法、神经网络分析法、专家系统的分析法和灰色系统的分析法。

1．振动分析法是一种预测传输状态很有前途的方法。振动液压系统发生过程中是一个高度信息，它是相当充分地反映了许多组件和传输，其振动参数测量和频谱分析和频谱分析比较标准的技术状态可以判断故障所在。

2．声学分析的基本原理是系统完全符合每个国家对各种信号分析某些音频信号，液压系统可用于确定的工作状态和故障情况。

3．热力学分析表明由液压系统根据测量，分析的热力学量，从而对系统故障产生的方法来判断。这种方法需要使用一个专门的仪器，设备可以实现的。

4．传递函数分析法，在液压伺服控制系统故障分析的方法使用，其基本思路是：在伺服控制信号应用到一个弱的白噪声信号，确定了液压控制系统作为一个整体或部分转让或零件函数，传递函数测量与正常传

递函数测量进行了比较，故障分析和故障定位的程度。

5．主成分分析是现代数学研究与计算机的故障分析方法，有助于完成最新成果。其基本原理是使用各种设备的状态监测，检测液压系统工作的各种参数，并列出其协方差矩阵，特征值矩阵，矩阵的特征向量计算，得出各系统工作状态参数累积贡献率。在本系统相应的参数来衡量发生故障时，找到相应的协方差矩阵，特征值矩阵，特征向量矩阵的累计贡献率，并与各对应矩阵比较正常运行，你可以找到故障的谎言。它的使用，需要使用电脑来进行。

6．模糊分析法在液压系统工作过程中，很多的故障症状较模糊的概念，大部分组件描述的模糊分析理性，如振动强度，偏心严重的压力太大高，磨损严重，同样的系统或元件，在不同的条件和使用条件下，动态参数不相同，因此其评价只能作出一个合理的估值范围，也就是说，模糊分类。模糊推理方法IFTHEN形式，与人类的思维方式一致，而模糊分析方法并不需要建立的制度，特别适合于非线性系统的精确数学模型，在液压系统故障分析，从而得到了应用和发展。

7．神经网络分析，人工神经网络来模拟人类大脑建立了一种非线性动态网络，它由连接在一起的大规模并行处理能力，学习和自适应的特点，简单的非线性元件的大量神经元组成的结构特点复杂的多模式在液压系统故障分析，已得到更多的应用和发展。

8．专家系统的分析，由于各种液压系统和元件具有一定的相似性，所以液压系统和通用组件具有一定的失败等。如果一个伺服阀的品种结构，是走向失败的某些共同特征。在这方面累计使用的专业知识基础，建立了很多失败故障分析方法，为避免或减少误报，提高分析的效率，使用液压系统故障分析专家系统具有广阔的前景，有比较完善的发展前途。

通过对以上故障分析方法的叙述，我们可以看出对于现场公路施工工程机械液压系统的故障，可根据液压系统的工作原理，据动力元件→控制元件→执行元件的顺序在系统图上正向推理分析故障原因，如一挖掘机动臂工作无力，从原理上分析认为一般是由于油压下降或流量减小所致，造成压力下降的可能因素有：（1）油箱，比如缺油，吸油过滤器堵塞，通气孔不通畅；（2）液压泵泄漏，如液压泵柱塞副的配合间隙增大；（3）操纵阀上主安全阀压力调节过低，或内漏严重；（4）动臂液压缸过载阀调定压力过低或内漏严重；（5）回油路不通畅等。考虑到这些原因，再根据已有的检查结果排除某些因素，缩小故障的范围，直至找到故障点并予以排除。

通过对以上故障分析方法的叙述，对筑路机械维修保养的难点，我们可以看出对于公路施工工程机械液压系统的故障，根据液压系统的工作原理，根据功率控制单元→元素，正向推理的顺序执行→在元素系统中的故障原因，如挖掘机动臂和弱工作，一般从这一原则，是由于压力下降或流量减小的可能因素所造成的压力下降造成的：（1）油箱，如机油，机油滤清器堵塞，通孔不光滑；（2）液压泵泄漏，如液压泵的活塞对日益扩大的差距；（3）操纵阀上的压力调节阀控制阀主要是太低，或严重的内部泄漏；（4）超载热潮气瓶阀设定压力过低或内漏严重；（5）回油路不顺畅等。鉴于这些原因，根据现有的测试结果排除某些因素，缩小故障范围，直到找到故障点并予以排除。应该有一些规则和常识，故障分析是早期发病，或逐渐发作。如果是早发，多为调整不当，如果逐渐发作，往往部件磨损、耐腐蚀、疲劳、老化所引起的；再是分析是脆弱的还是非消耗品等，就能迅速确定故障位置可以发挥积极的作用。

参考文献

[1] 张群生．液压与气压传动[M]．北京：机械工业出版社，2002．

[2] 杨洪伟．谈工程机械液压系统故障分析方法[J]．辽宁工学院学报（自然科学版），2001，（3）．

（责任编辑：赵秀娟）

四柱液压机液压系统原理分析 篇4

该液压机采用二通插装阀集成液压系统, 系统采用恒功率变量柱塞泵, 可由一个或多个集成块组成,压机吨位1000~5000k N,还可根据实际工作要求选择单泵或双泵系统。 液压机主缸能实现的动作包括:快速下行→慢速下行、加压→保压→释压→快速返回→原位停止的动作循环。 顶出缸能实现的动作有:向上顶出→向下退回→原位停止的动作循环。现结合各自工况分析如下。

1.1主缸工作情况

( 1) 快速下行。 如图1所示为四柱压机插装阀集成系统液压原理图。 当液压泵启动后,C2盖板上的电磁阀处于中位状态, 油液克服弹簧力插装阀C2被打开,液压油直接回油箱,系统无压力,系统处于卸荷状态 。 当接到快 速下行的 指令后 , 电磁阀1YAb、2YA、3YAa、7YA、8YA得电, 此时阀1下位, 阀2上位,阀3上位,阀7右位,阀8左位分别接入系统。 此时插装阀C1、C4、C11的控制腔都与油箱相通,插装阀C1、C4、C11克服弹簧力后都开启,系统处于低压状态。 液压泵通过C1向主缸上腔输油,主缸下腔的液压油则经由C11、C4流回油箱。 为达到主缸快速下行的目的,电磁阀8得电后,控制油将充液阀打开, 副油箱液压油经充液阀快速流进主缸上腔进行补油实现了主缸的快速下行。

( 2) 慢速下行。 当主缸下行到一定位置后 ,滑块上的挡块盖住行程开关SQ2时,3YAa断电,3YAb得电,阀3上位接入系统,主缸下腔的液压油流经插装阀C4在弹簧力的调定下溢流, 因而主缸下腔产生一定背压,主缸上腔的压力随之升高,此时8YA断电,充液阀关闭。进入主缸上腔的油液仅为液压泵的流量,主缸慢速下行。

( 3) 主缸加压、保压。 当主缸慢速下行到接触工件以后,1YAa得电,阀1的上位接入系统,系统压力升高。主缸上腔的压力不断升高,恒功率变量柱塞泵输出流量不断减小, 压力不断升高, 对工件进行加压。 当滑块上的挡块盖住行程开关SQ3时,加压完成, 电接点压力表BP2发出信号, 使1YAa,3YAb、 2YA全部断电,阀1、阀3处于中位,插装阀C2的控制腔接油箱。 所以插装阀C2打开,C4关闭,主缸上下腔闭锁, 对工件实施保压, 液压泵输出的油液经C2回油箱,液压泵卸荷。

( 4) 释压 。 主液压缸保压一段时间后 , 电磁阀8YA得电 ,充液阀打开 ,主缸上腔的高压油经过充液阀与副油箱相通,主缸上腔进行预卸,高压得以慢慢释放,避免系统出现压力冲击。

( 5) 快速返回及停止。 主缸上腔的压力降到某一个值后, 电接点压力表BP2发出信号,1YAb、4YA、 8YA得电 ,阀1的下位 、阀4的上位和阀8的左位分别接入系统,插装阀C3的控制腔通油箱,充液阀的控制腔通压力油。 因而插装阀C3及充液阀全部开启,液压泵输出的压力油全部进入主缸下腔,主缸快速返回,主缸上腔的液压油全部进入充液阀。当主缸快速到达终点时,滑块上挡块盖住行程开关SQ1, 发出讯号使所有的电磁铁全部断电,液压泵卸荷,此时插装阀C11关闭,封住主缸下腔的压力油,主缸处于原位停止状态。

1.2顶出缸工作情况

( 1) 向上顶出。 工件压制完成后,顶出缸动作,将工件顶出。 电磁阀6YA、1YAb得电,阀6和阀1的下位接入系统,插装阀C7的控制腔接油箱,因此插装阀C7打开,液压油进入顶出缸的下腔,将工件顶出。 顶出缸上腔的油液经由插装阀C6回油箱。

( 2) 顶出缸退回 。 工件被顶出模具后 ,5YA和1YAb得电 ,6YA断电 ,阀5的下位接入系统 , 插装阀C5的控制腔接油箱, 插装阀C5被打开,C7关闭。 液压泵输出的液压油经C5进入顶出缸上腔,下腔油液经由C8返回油箱。 实际下落时,由于缸的自重,下降速度较快,可能造成顶出缸上腔出现真空, 故在插装阀C6回路并联一吸入阀,出现真空时,可以快速实现经由吸入阀向上腔快速补充油液。

( 3) 原位停止。 顶出缸下降到终点后 ,使所有的电磁铁都断电,各电磁阀都处于中位状态,此时插装阀C2处于打开状态, 插装阀C6和C8处于关闭状态,顶出缸上、下腔油路被关闭,实现原位停止。液压泵经阀C2卸荷。

2液压系统安全保护装置

( 1) 主缸在对工件进行加压时 , 电接点压力表BP2调定的压力小于25MPa,同时盖板F2内的高压调压阀设定为25MPa,,起到双重保护的作用。

( 2) 主缸上行到顶位后,设有支撑功能。 有利于安全取出被压制的工件,减轻了作业强度,提高了工作效率。

( 3) 系统具有预卸功能 ,当保压完成后 ,主缸未向上运动时,经过预卸功能,可使主缸上腔的压力得以提前释放,有效减小压力冲击,避免噪声污染。

( 4) 当顶出缸将工件顶出下行时 ,由于缸自重的因素,下行速度较快,可能造成缸的上腔出现真空现象,这时可通过吸入阀进行快速补油。

( 5) 系统配置了过滤装置和油温过高报警装置 , 可以及时检测油液的质量和温度, 防止工作时出现异常情况。

3液压系统的特点

( 1) 系统采用通流能力大、密封性能好和压力损失小的插装阀式集成系统,具有油路结构简单,结构紧凑、动作可靠等优势。

( 2) 具有多级调压功能,针对液压机实际工况特点,使泵具有卸荷、低压和高压三种工作状态,符合液压机的工艺要求,同时节约能量,减少了油液的发热。

( 3) 系统利用主缸的自重实现快速下行 ,同时利用充液阀进行快速补油,使快动回路结构简单。同时具有预卸功能,减小了压力冲击,使液压机工作平稳。

液压油污染控制与分析 篇5

摘要：简述了液压油的污染原因及危害,并指出可从五个方面解决油液污染问题:控制残留污染物、控制外界侵入污染物、控制液压系统内的污染、控制液压油的温度和污染换油,从而可有效降低液压系统的故障率.保证设备稳定运行.作 者：梁栋 张劲 作者单位：梁栋(中国热带农业科学院农业机械研究所,广东,湛江,524091;海南大学机电工程学院,海南,儋州,571737)

张劲(中国热带农业科学院农业机械研究所,广东,湛江,524091)

液压分析 篇6

关键词：矿山机械；液压故障及分析；故障解决措施

矿山机械中常见的是液压系统，液压系统具有传动平稳、动力比较大、系统压力高、噪声比较低等优点。液压即是可以控制机器停止的装置，但是随着时间的推移，机械各零件之间的不断摩擦会导致液压装置的老化，从而导致在实际操作中的失灵，然后在真正施工时出现各种故障。另外，由于矿山机械中液压系统泵站比较集中，控制阀比较多，而且各结构在使用中受环境的影响较大，如环境中的水蒸气、温度、振动、粉尘等。另外，矿山机械的结构比较复杂，一旦有需要修理时，实际操作过程比较复杂，所以，对于矿山机械液压系统的问题要及时找出，并及时解决，以免产生多余的麻烦和给实际带来不便。

1.矿山机械

矿山机械的液压系统是通过改变压强来使其发挥功效的，这个部分一般由动力元件、控制元件、执行元件、液压轴和辅助元件这五大部分构成。整个系统的实际运作的好与坏是由实际环境的好坏、系统原件性能的优劣以及系统设计的合理性来决定的。所以，为了尽可能减少外部因素，在使用前，将矿山机械进行清洗，以清除其中系统中残留的污染物、纤维化合物、金属屑、鐵心等。

2.出现的问题及分析

矿山机械在实际操作中会出现很多问题，由于矿山机械的复杂性以及液压系统的不明显性，在实际操作时候，总会出现各种问题，一般出现的问题都有以下几个方面：

2.1.油液泄漏

一般在现实中，机械的零件接头会有松动或者密封失效、阀门元件失效、油温或者油压太高、工作元件表面磨损比较厉害等，那么，由于这些原因，常常就会导致油液泄漏。油液是维持整个机械持久运转的动力，油液的泄露一方面导致整个机械动力来源减少，另外，在各种复杂的环境中，油液泄漏会引发一些列安全事故，一旦现场有任何高温、火光等因素存在，那么就会给工作带来极大的安全隐患，一旦发生事故，后果将非常严重。

2.2.温度过高

矿山机械中出现的常见原因是温度过高，一般，温度的升高是机械在使用一段时间过后的正常情况，但是，如果持续高温得不到控制，便会损毁机械，严重是，会引发机械的自燃，一旦有任何情况的发生，后果都将很严重，一般引发温度升高有以下几个原因：

2.3.油的粘度过高。有的粘度过高，即造成在实际使用中，无法很方便的提取，使得在油的提取过程中，变得很困难，互相摩擦变得较频繁，从而摩擦生热。油的温度也会随之升高，这是十分危险的。

2.4..机械的冷却器或者油管被堵塞。有时，我们会因为油中杂物，或者机械使用前没用进行清洗，从而造成了冷却器和油管的堵塞，一段有任何一方面的堵塞，都会是机械的温度升高，而且，油管的堵塞还会造成油液的外泄，会引发更严重的安全事故。

2.5.系统的压力调定太大。我们知道，矿山机械的工作环境是需要一定压强的，但是如果压力太大，那么根据相关的物理公式，很明显能知道温度也会随之升高，压力过高，温度也会随之升高。

2.6.液压系统内泄比较严重与各零件之间的摩擦也会导致温度升高。

2.7.其他问题

在矿山机械中出现的其他问题，还有供油不足、压力不足、振动和噪声、不稳定的工作机构动作以及牵引力太小。对于这些问题，我们需要及时找出问题点，进行问题解决，从而能不耽误实际工作需要。

3.解决办法

对于上文提及的问题，我们要从各个方面分别解决。

3.1.油液问题的解决

对于常出现的油液泄漏，我们可以有以下几个解决办法。可以将机构零件接头拧紧或者更换密封，更换已经失效的阀等原件，修复一些磨损较轻的元件，对磨损比较严重的元件进行更换。

3.2.温度解决

当机械出现温度过高的问题时，我们可以有以下的处理办法：清洗油箱并进行抽空，更换粘度比较低的油；经常对冷凝器或者吸油管进行高压、高温清洗，及时有效的清理好管壁上的残渣和杂物；经常检查油箱，是否有漏油的情况，及时修理；对于那些磨损严重的元件要及时更换，特别是有侵蚀情况的元件，必须更换。

3.3.供油问题解决

一般来讲，供油问题一是出现堵塞情况，则应该对泵进行清洗；另外可以将高粘度的油换成低粘度的油；及时修补油箱，因为油箱位置较低，很容易有破损情况；还有就是错误的安装了机械的各部件，因为有的单向泵，泵的转向也会导致供油不足，所以要及时纠正错误的安装，改正接线，并换成正确的转向。

3.4.压力问题

一般我们对于压力不足，则应该检查安全阀的有效与否，更换为有效的安全阀；检查系统密封情况，及时进行修理和更换；检查系统的压力值调整是否正确；检查阀门能否正常开启和关闭；检查电路是否正常接通。

3.5.振动和噪声处理

在这个问题上，一般我们首先需要排出内部空气，及时检查液压系统的零件是否有松动的现象，检查油位是否满足要求，看密封装置是否正常。

3.6.其他问题

在其他问题，还会有不稳定的工作机构动作，一般是要对零件各部位进行脏污清理，改善软化条件，检查系统的气密性，对所有不符合正常需求的地方进行处理跟调整。

3.7.牵引力问题

实际操作中出现的牵引力不足的问题，一般要对系统的安全阀进行重新检查，对不正确的地方及时作出调整；检查油箱是否漏油，及时修补并加满油；另外还需要调整冷却水量和水压是否达到额定值。

结束语：

对于矿山机械的问题跟处理上，首先我们需要全面认识矿山机械的构造，对其实际的使用环境跟所需的特定条件要有系统的了解。对故障分析，要找出故障来源，在根本上进行问题解决，并总结出现的问题，对下一次的问题解决做好实际基础，以便更方便以后的实际工作。

参考文献：

[1]许巍.矿山机械常见液压故障的分析及处理[J].中国科技博览，2011（21）

[2]王胜龙.矿山机械液压系统常见问题浅析[J].城市建设理论研究，2012（22）

作者简介：杨云鑫 通钢集团板石矿业公司 助理工程师

液压挖掘机液压油高温故障分析 篇7

关键词：液压挖掘机,液压油,高温

某单位使用的液压挖掘机不同程度出现了液压油高温, 造成了密封胶圈和液压胶管的提前老化, 导致液压油渗漏。由于液压油高温造成液压挖掘机动作迟缓, 工作效率降低。通过一段时间的攻关, 找到了液压油高温的原因并加以解决, 提高了设备的工作效率, 降低了生产成本。

1 液压油高温的不良影响

液压油是液压挖掘机传递动力和信号的介质。液压油高温会对挖掘机产生下述故障和不良影响:

(1) 油温液压油的粘度是液压油的重要物理性质之一, 而且液压油的粘度对温度的变化极为敏感, 温度升高, 油的粘度显著降低, 泄漏增大, 泵的容积效率和整个系统的效率会显著降低。

(2) 油温过高, 使机械产生热变形, 使液压元件中热膨胀系数不同的运动部件之间的间隙变小而卡死, 引起动作失灵。

(3) 油温过高, 会使橡胶密封提早老化失效, 失去密封性能, 造成泄漏。也会使挖掘机的胶管提前老化失效, 降低使用寿命。

(4) 油温过高, 会加速液压油氧化变质, 降低液压油的使用寿命。

(5) 油温过高, 液压油的空气分离压降低, 油中溶解空气逸出, 产生气穴, 致使液压系统工作性能降低。

2 液压挖掘机液压油高温的原因

造成液压油高温的原因有很多, 但具体到液压挖掘机, 引起液压油高温的原因主要是下面几种:

(1) 局部泄压引起的高温。如液压执行元件液压缸的内泄, 会引起液压油高温。

(2) 主控制阀回油两个单向阀故障引起的高温。液压挖掘机主控制阀一般都有两个压力不同的单向阀, 一个压力为45kN-液压油经此直接回油箱;一个压力为30kN-液压油经此后再经过液压油散热器冷却后回油箱, 以保正液压油正常的工作温度。如果45kN的单向阀因为故障保持着常开状态, 或者30kN的单向阀因故障被卡住保持常闭或开口度不够大, 到主控制阀的液压油就会在未能充分冷却或未经冷却直接回到油箱, 引起液压油高温。

(3) 液压油散热器风扇马达故障引起的高温。液压油散热器风扇马达由一个电磁阀控制, 当液压油油温超过70℃时, 电磁阀通过通电或断电来加快马达的转速, 从而加速液压油的冷却。如果风扇马达有内泄, 会造成风扇转速下降, 导致液压油高温。

(4) 控制液压油散热器风扇马达的电磁阀故障引起的高温。当液压油油温超过70℃时, 电磁阀通过通电或断电来加快马达的转速, 从而加速液压油的冷却。如果电磁阀出现故障, 不能正常工作, 需要风扇高速运转时马达却得不到指令, 也会引起液压油高温。

(5) 液压油散热器堵塞引起的高温。如果液压油散热器被部分堵塞, 流经散热器的液压油量减少, 而且由于散热器被堵塞, 导致主控制阀回油的45kN的单向阀回油量增大, 液压油未经降温就直接回到油箱, 引起液压油高温。

3 解决油温升高的办法

找到油温升高的原因也就找到了解决问题的办法。

(1) 如果是局部泄压引起的高温, 可用远红外测温仪直接测量, 看是哪个执行元件温度高就更换哪个。

(2) 检查两个单向阀, 是否被卡住。如果单向阀被异物卡住, 清除异物。或更换两个单向阀。

(3) 检查风扇马达电磁阀, 或更换一个电磁阀, 看风扇转速在电磁阀通电和断电两种情况下是否改变, 如不改变, 更换电磁阀。在更换了电磁阀后风扇转速仍不明显, 要考虑检查风扇马达, 可能是风扇马达内部出现了磨损泄压造成转速不能增加, 更换马达。

(4) 检查液压油散热器的表面, 看是否外表太脏, 进行外表清洗;如果挖掘机经常出现液压缸损坏, 更换频繁, 首先要考虑是由于散热器的堵塞引起的液压油高温了。液压油散热器其内部结构的特殊性无法清洗, 必须更换。

4 结语

通过对液压挖掘机的长时间的技术攻关发现, 五个方面的原因容易导致液压油高温, 从五个方面逐一排除, 这样就能找到原因并加以解决。

参考文献

[1]刘忠, 等.工程机械液压传动原理、故障诊断与排除[M].北京:机械工业出版社, 2005.

[2]刘延俊.液压系统使用与维修[M].北京:化学工业出版社, 2007.

液压分析 篇8

一个完整的液压系统由动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件 (附件) 和液压油5个部分组成。动力元件将原动机的机械能转换成液体的压力能;执行元件将液体的压力能转换为机械能, 驱动负载作直线往复运动或回转运动;控制元件在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向;辅助元件则主要指液压系统中的油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀等;液压油是液压系统中传递能量的工作介质。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件;液压控制部分含有各种控制阀, 用于控制工作油液的流量、压力和方向;执行部分含有液压缸或液压马达, 其可按实际要求进行选择。通常液压系统分为信号控制和液压动力, 信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。

因而, 造成液压系统中出现液压冲击的原因可以是多方面的, 主要包括以下几点:

(1) 造成完全液压冲击的直接原因可能是管路中阀口突然关闭。液压冲击的实质主要是, 管路中流体因突然停止流动而导致其动能向压能的瞬间转变。而当阀门开启时, 设管路中压力恒定不变, 若阀门突然关死, 则管路中流体立即停止运动, 此时油液流动的动能将转化为油液的挤压能, 从而使压力急剧升高, 造成液压冲击。这样就很容易产生完全液压冲击。

(2) 高速运动的部件突然被制动也是造成液压冲击的一大因素。我们都知道, 在液压系统工作过程中油缸部件要换向时, 换向阀迅速关闭油缸原来的排油管路, 这时油液不再排出, 但活塞由于惯性作用仍在运动, 从而引起压力急剧上升造成压力冲击。液压缸活塞在行程中途或缸端突然停止或反向, 主换向阀换向过快, 也同样会产生液压冲击。这也就充分说明了高速运动的工作部件的惯性力也会引起系统中的压力冲击。

(3) 某些元件动作不够灵敏是不可忽视的重要因素。液压系统的研究人员着重研究系统工作的原理和思路, 而通常对于某些外部因素缺乏足够的重视, 其实这些是造成液压系统液压冲击的一大因素。外部因素设计及制造的缺陷、冲击和振动造成管接头松动、动密封件及配合件相互磨损 (液压缸尤甚) , 这些都有可能造成系统压力突然升高, 但溢流阀反应迟钝, 不能迅速打开时便会产生压力超高现象。

2 液压系统中出现液压冲击的处理措施与预防手段

液压冲击可导致冲击压力高达正常工作压力的3～4倍, 使液压系统中的元件、管道、仪表等遭到破坏, 且压力继电器误发信号, 干扰液压系统的正常工作, 影响液压系统的工作稳定性和可靠性。更有甚者, 液压冲击引起震动和噪声、连接件松动, 造成漏油、压力阀调节压力改变。所以说液压冲击的危害已经对正常的机械工作产生严重的影响, 通常情况下, 必须具备预防液压冲击的应急预案, 防止液压冲击问题对机械工作的严重威胁。

综上所述, 大体可以从以下几个方面处理液压冲击问题:

(1) 如果管路中阀口突然关闭造成完全液压冲击, 就必须要减慢换向阀的关闭速度, 即延长换向时间。可以选择采用比交流的液压冲击要小的直流电磁阀, 或采用可通过调节阻尼以及控制通过先导阀的压力和流量来减缓主换向阀阀芯的换向 (关闭) 速度的带阻尼的电液换向阀。其次, 增大管径, 减小流速, 从而减小流速的变化值, 以减小缓冲压力;缩短管长, 避免不必要的弯曲;采用软管也是解决管路中阀口突然关闭造成完全液压冲击的重要方式。

(2) 对于高速运动的部件突然被制动也是造成液压冲击的原因之一, 我们的应急方案可以从以下方面着手:首先, 在油缸的行程终点采用减速阀, 缓慢关闭油路而缓解了液压冲击;然后, 在油缸端部设置缓冲装置 (如单向节流阀) 控制油缸端部的排油速度, 使活塞运动到缸端停止时, 平稳无冲击;或者是在油缸回油控制油路中设置平衡阀和背压阀, 以控制快速下降或水平运动的前冲冲击, 并适当调高背压压力;还可以采用带阻尼的液压换向阀, 并调大阻尼值, 即关小两端的单向节流阀。当然, 这些都是一般的处理方式, 在特殊的情况下我们要视特殊情况而定, 在易产生液压冲击的管路上, 设置蓄能器, 以吸收冲击压力, 如果情况严重, 甚至可以重新选配活塞或更换活塞密封圈, 并适当降低工作压力, 可减轻或消除液压冲击现象。

(3) 对于液压系统外部因素造成的液压冲击, 工作人员在机械进行正常工作之前必要的检查工作是不可或缺的。“失之毫厘, 谬以千里”, 细致谨慎的工作态度是预防一切事故的最重要因素。特别是对于某些关键性的元件, 看其是否松动, 是否导致溢流阀反应迟钝。

液压冲击预防除了以上的系统检测是远远不够的。要对液压冲击采取及时有效的预防措施才能真正做到万无一失。首先必须要注意以下几点:

(1) 高速运动会产生液压冲击, 因而要注意减慢阀门的关闭或换向动作速度。

(2) 安全阀在液压系统中是关键性元件, 在液压油缸的液流进出口安装控制液压油压力升高的安全阀。

(3) 单向阀失灵或节流阀开口过大, 造成换向阀芯滑动过快, 也会形成液压冲击。因此要对换向部位的节流阀和单向阀进行清洗检査。

(4) 降低液压系统压力, 提高油缸中活塞的背压力, 检査液压油温是否过高 (如果油温偏高, 可加大冷却水流量) 及进行一次液压油中气体的排除工作。

(5) 注意在液压系统中控制液压油流速在较适宜的范围内。

(6) 改进换向阀阀控制边的结构 (在阀芯的棱边上开长方形或V型槽或做成锥形截流锥面) , 液压冲击可大为减小, 使阀芯的滑动工作得到缓冲。

(7) 通过电气控制的方式预防液压冲击, 这类方法比较简洁、方便和高效, 不需要对液压系统进行更大的调整。

首先, 液压系统的响应时间一般为10 ms级别, 时间过长会影响系统的响应速度, 时间太短起不到减少液压冲击的目的, 因而, 可以在启动液压阀时先输出电磁阀控制信号, 然后输出系统压力流量控制信号, 关闭液压阀时先清零系统压力控制信号, 然后再关闭液压阀控制信号, 在此过程中增加延时环节, 一般取0.1 s (100 ms) 。这样就可以保证开关液压阀时系统环境是低压或者是无压状态, 可以有效降低液压冲击。

其次, 由于程序中每个动作都会设置不同的压力流量上升下降斜坡, 默认值设定为最快 (即0 s) , 根据不同的动作要求可以更改数值, 最大为9.9 s, 为了避免锁模压力过冲的问题, 可以有效灵活地利用比例压力, 流量信号输出斜坡将可以大大提高液压系统平稳性和控制精度。

3 结语

液压冲击这种在液压系统中管路内流动的液体因为快速转向和阀口突然关闭形成的压力高峰通常会对液压系统造成严重危害, 但是, 要从根本上解决液压冲击问题需要从液压回路和液压元件上着手。通过缩短管路的长度, 减少非必要弯曲或采用有卸除冲击力作用的软管等方式, 来减小液体流速的变化, 以帮助换向阀关闭时减少瞬时压力, 来防止液压冲击的出现。目前国内外对液压冲击的计算多系验算, 泄压瞬间冲击均以变值延时的方式 (液压或电气) 来缓和的, 因而对于液压系统的完善还有很长一段路要走。

摘要：在液压系统中液压冲击是机械工作过程中经常会遇到的难题, 不仅会对液压系统的性能稳定性和工作可靠性造成影响, 还会引起振动和噪声以及连接件松动等现象, 甚至使管路破裂, 液压元件和测量仪表损坏, 在高压、大流量的系统中其后果更为严重。现着重对液压系统中出现的液压冲击问题进行分析, 并简要提出处理解决思路。

关键词：液压系统,液压冲击,超高压,能量守恒

参考文献

[1]乔志花.中板热分断剪推尾缸液压系统的冲击研究[J].冶金设备, 2007 (S1)

[2]向冬枝.液压磨光拉丝机液压系统常见故障与排除措施[J].面粉通讯, 2008 (1)

[3]李晓宁.液压破碎锤液压系统的设计与研究[D].长安大学, 2009

液压分析 篇9

1 液压冲击现象的物理过程

当液体在压力管路中流动时，在某一瞬间，阀门突然关闭，则仅靠阀门的一层油液首先停止流动，从这一层油液开始，管路中的油液将一层一层地逐渐停止运动，在各层油液依次停止流动时，液体的动能转化为压力能，致使已停止流动的液体中产生压力升高现象。压力高波或称第一波以很高速度由阀门向管路的入口端 (容器) 方向传播，液体及管路将随着压力波的传递而产生弹性变形。如管路和其中的液体都视为是均质的，则管路压力波的传递速度为常数。当靠近容器处最末一层液体停止流动时，阀门处的压力达到最大值，此时，管路中全部液体均被压缩。但是，因为在此瞬间容器中的压力小于阀门处的压力，因而液体转向容器方向流动, 管路中的压力开始降低，压力衰减波逐层向阀门处传递，称为第二波。在阀门处压力小于容器压力的情况下，液体又开始向阀门处流动并发生冲击。假使在整个过程中没有能量损失，则重新产生的冲击波将完全重复上述过程而永久继续下去。实际上由于存在能量损失，因此，冲击波将逐渐衰减而最后消失。

2 液压冲击的原因分析

一般的液压冲击主要有两种情况:一种是由于管内液体的流速或方向突然改变，由液流的惯性力引起的液压冲击；另一种是由于运动部件突然制动时引起的液压冲击。

2.1 管道内液体的流速突然改变引起的液压冲击

在日常生活中, 经常旋开和关闭水龙头, 有些时候会遇到管路振动并能听到嗡嗡的声音, 这种现象就是流速突变导致液压冲击的一种特殊情况。如图1所示，管道的截面积为A，管道的长度为l，管中液体的压力为p0、初始容积V0=Al，密度为ρ，液体在阀门突然关闭前的流速为v0。阀门突然关闭后，液流的动能全部转变为压力能，使得管中的压力突然升高到p0+Δp，管道的截面积胀大了ΔA。考虑管道的膨胀因素，液体的体积模量为Ke (等效体积模量) 。根据能量守恒定律得:

通过上式可知，对于一定的液体种类和管道材质的液压系统而言, Δp与流速v0成正比。由于液体存在可压缩性和惯性，冲击波的传递、反射、液流方向的变化将反复进行，直到液流的阻力损失、管壁和液体因变形做功而耗尽了引起冲击的能量，冲击现象才会结束。冲击波的周期为t=4l/c。因此，阀门突然关闭等引起管路中的流速突然变化的因素是产生冲击的外界条件，而液体本身的可压缩性和惯性是产生冲击现象的内在因素。

2.2 液流换向时产生的冲击

如图2所示, 当换向阀移到中间位置时, 压力油突然与液压缸切断，但由于运动部件的惯性作用，使液压缸一端油腔中的液体受压缩，压力突然升高, 而另一端油腔中的压力下降，形成局部真空。因此，液流换向时产生液压冲击。

2.3 运动部件制动时产生的液压冲击

如图3所示, 当活塞拖动质量为M的运动部件以速度v0向左移动。当突然关闭出油口T时，油液被封闭在回油腔内。由于运动部件的惯性，塞将继续移动一段距离x后才停止，压缩其容积为V的回油腔的液体，从而引起液体压力的急剧增加。若不考虑损失，则运动部件的动能全部转化为液压缸回油腔内液体的压力能，根据能量守恒定律得可得到压力峰值的近似表达式:。此外，压力阀调整不当或发生故障, 油温过高，泄露增加, 节流和阻尼作用减弱，液压系统中进入大量的空气等都容易引起液压冲击。

2.4 其他原因

在闭环的液压系统中的液压马达在制动和换向时, 由于排油管路突然被关闭, 而液压马达由于惯性还在继续转动, 将会引起压力急剧升高而产生液压冲击；压力阀调整不当, 或发生故障也能引起液压冲击；油温过高, 泄漏增加, 节流阻尼作用减弱, 系统中进入大量空气等原因也容易导致液压冲击的发生。

3 防止液压冲击的方法

3.1 对于管内液流速度突然改变引起的液压冲击的防止措施

第一，在保证液压系统正常工作的条件下，应尽可能地减慢管路中油液的突变速度。例如:对于换向阀装置, 减慢换向阀的换向速度，即增大换向时间t, 采用直流电磁阀的液压系统比交流的液压冲击要小；采用带阻尼的电液换向阀可通过调节阻尼以及控制通过先导阀的压力和流量来减缓主换向阀阀芯的换向 (关闭) 速度。

第二，在换向阀没有完全关闭时减慢管路中油液的流动速度。改进换向阀进、回油口控制边的结构, 即在控制边上开长方形或V形直槽, 或做成锥形 (半锥角2～5°) 节流锥面, 当采用直角形控制边时, 液压冲击较大；采用锥形控制边时, 液压冲击较小；采用三角槽控制边, 则制动过程较平稳；采用先导阀预制动的效果较好。在外圆磨床上, 对先导换向阀采取预制动, 然后主换向阀快跳至中间位置, 工作台油缸左右腔瞬时进压力油, 这样可使工作台无冲击地平稳停止。闭式循环回路换向阀可采用H型, 这样, 当换向阀处于中间位置时, 马达的两腔互通且通油池, 可减小制动时的冲击压力。另外, 合理选择制动锥角和制动锥的长度。制动锥角小, 制动锥的长度长, 则液压冲击小。

第三，增大液压管路管径, 减小流速, 从而减小液压冲击时压力的升高值, 缩短管长, 减少管道的弯曲, 在适当的部位接入软管, 对减少冲击和振动都有良好的效果。

3.2 对于运动部件制动或换向引起的液压冲击的防治措施

第一，对液压缸活塞在行程的中间位置突然被制动、减速或停止时所产生的液压冲击的减小, 排除方法为:在液压缸的进、出油口处设置反应灵敏的小型安全阀, 当换向阀的动作产生激烈冲击时, 溢流阀迅速开启, 消除较高的压力峰值；在系统达到所需驱动力的情况下, 尽可能地减小系统的工作压力；在带有背压阀的系统中, 适当地提高背压阀的工作压力;在立式动力头或立式液压机拖板快速下降的液压控制回路中, 应设置平衡阀或背压阀；在缸端加设蓄能器, 吸收换向冲击。

第二，对液压缸活塞在行程终端停止或反向时所引起的液压冲击的减小、排除办法为:通常情况下, 在液压缸中设置缓冲装置，使活塞尚未到达终点时增大回油阻力, 以减慢活塞的移动速度。

3.3 其他措施

液压传动某些部件, 由于种种原因而产生液压冲击, 则可采用橡胶软管或设置蓄能器来吸收冲击压力消除液压冲击。若压力阀有故障应及时排除, 并合理调整其工作压力；油温过高, 应找出产生高温的原因, 采取措施排除, 如果不能排除高温故障时, 可以换用粘度高的油液, 以保证节流缓冲装置的稳定工作。系统中有较大量的气体时, 分析进气的原因并制定解决方法。如各管接头是否漏气;做好油箱密封, 内部加隔板, 油箱上的通气孔要加空气过滤器;液压泵的吸油管要尽可能粗, 并且泵的进、出油口相距要尽可能远。

4 结语

总之, 液压系统中液压冲击产生的原因是复杂多样的, 其后果也十分有害。到目前为止, 要完全消除和避免冲击对液压系统造成的危害是不可能的, 也是不现实的。它不仅与液压元件的结构有关, 而且与液压系统的设计、安装和使用维护都有密切关系。但是正确认识液压冲击产生的原因和造成的后果是必要的, 以便在液压系统设计中充分考虑这些因素, 采取相应措施, 尽量减少液压冲击产生, 将其危害降到最低程度。另外, 在设备运行中尽可能采取有效的技术手段加以防范, 消除潜在的因素, 减少液压冲击产生, 以保证液压设备的正常工作, 提高液压系统的工作性能。

参考文献

[1]张平格, 等.液压传动与控制[M].北京:冶金工业出版社.2004

液压分析 篇10

随着汽车行业的不断发展, 汽车维修设备发展到一个更高的阶段。龙门液压双柱举升机具有高承载能力, 易于安装和维护, 适应性强, 适应于不同类型的车辆维修。

研究和分析龙门液压双柱式举升机的设计和使用有非常重要的意义, 对提升液压举升设备工作品质、技术的经济性能很有必要。而且研究和分析其液压系统运动和动力学, 可为后续研发和改进提供帮助。

龙门液压双柱式举升机通过集流阀来实现双柱的同步运动, 液压冲击是造成液压系统振动的主要原因。液压系统中的振动[1]主要来自机械系统和液压系统 (液压泵、阀元件) , 以及液流振荡等。振动包括自激式振动、强迫式振动两种[2]:强迫式振动主要是由液压泵及压力控制阀的流量脉动导致的;自激式振动主要是由液压 (质量、相互作用力、流量、压力等) 系统参数导致的, 同时管路中液体的涡流引起阀体壁振动以及导阀 (如先导式溢流阀) 经常会处于不稳定的高频振动[3]。

1 液流力的动态特性分析

1) 稳态液流力。

稳态液流力是指通过阀腔液流的流量不变时, 根据动量定理, 可得射流力Ff=d (muj) /dt。 (1) 式中:m为液流质量;uj为通过控制窗口的液流速度;t为油液流过的时间。

将射流力Ff沿阀芯和垂直阀芯的轴向进行分解得出:

式中, θ为射流角。射流速度

式中:c1为收缩系数, 常取0.62;x为阀芯移动位移。

由以上公式可得出射流角与阀芯位移的关系曲线如图1所示。

由图1可知, 射流角θ随x/cr而变化, 阀芯的位移x越小, 导致径向间隙cr对于射流角θ影响越大。

2) 瞬态液流力。瞬态液流力是指当阀芯的窗口面积突然改变时, 会导致阀腔中液流速度发生改变, 形成轴线方向的液流力Ft, Ft与加速度有关, 如图2。

根据牛顿第二定律, 有以下关系:

式中:A为阀腔液流断面积;L为进油与控制窗口距离;v为阀腔内液流速度;t为油液流过的时间。

由Q=v A, 得dv/dt=d Q/Adt。

将△P设为常数, 经简化有:

液流流入与流出控制窗口的瞬态液流力方向不同。

由此可以得出, 阀芯沿轴向的总液流力:

式中:Kf为类似弹簧刚度;Kt为相当于阻尼系数。

2 元件的动态特性分析

1) 单向阀。单向阀芯与弹簧构成“质量—弹簧”振动系统[4], 在工作状态时易发生振动。

其单向锥阀的开口截面面积可表示为:

由薄壁小孔的节流原理可知:

式中:为类似弹簧的刚度;x为阀的开度。

当忽略摩擦力及液动力的情况下, 可得到开度为x0时阀芯运动的微分方程式:

式中:m为阀芯及弹簧质量1/3之和;F为阀芯所承受的压力差有效面积。

为避免共振和激烈振动, 必须要求此频率和液压泵或者其它振动圆频率不同, 同时还需要对单向阀本身的自激振动进行分析。

当油液流经单向阀时由于局部阻力的原因, 导致节流损失:

式中:ξ为阻力系数;P1、P2为阀芯节流的前后压力。

ξ (x) 为阀芯开度x的函数。由上式可知, 当P1为常数, 同时Q不变时, 则P2取决ξ (x) 的值, 关系如图3。

图3可以得出, ξ (x) 是非单值函数。实线是阀芯沿着打开的方向运动的ξ (x) 值;虚线是阀芯沿关闭的方向运动的ξ (x) 值。当x在x1和x2之间, ξ (x) 具有上升的特性, 在此范围工作的阀芯就会发生自激式振动。

为了防止自激振动的发生, 须避免ξ (x) 在x1和x2之间工作, 确保ξ (x) 在其工作的范围中具有单值下降特性。

2) 溢流阀的振动。系统使用先导式溢流阀。由于先导阀芯的质量和黏滞阻力通常非常小, 可以忽略不计, 所以通过主阀的流量:

主阀芯运动的平衡条件:

对其拉氏变换可得:△QR1=KQ△x+Kp△P, (18)

式中:KQ=QR1/x;KP=QR1/ (2P) 。

溢流阀的信号传递函数为:

3 液压系统的振动的解决方法

由以上分析, 实际调控可利用以下方法:

1) 增加阻尼。在换向液控单向阀的支路油口处, 加装一个阻尼, 从而限制单向阀开启的速度, 此方法简单便于操作。

2) 增加节流阀。在液控单向阀出口安装单向节流阀, 液压缸举升时油液流经单向阀, 节流阀此时不起作用, 液压缸回落时单向阀关闭, 回油被迫流经节流阀, 此时节流阀具有节流与调速的作用, 使得液压缸的回油流量不发生突变, 同步阀阀芯可以起到同步控制的作用。

4 结论

本文通过对龙门液压双柱式举升机的振动分析, 找出振动产生的原因, 并对系统中液压元件进行动态特性分析[5], 建立振动的数学模型, 经拉氏变换, 得到特征方程与系统传递函数, 并导出主要的液压阀参数 (阻尼振动频率、阻尼系数及频率) , 提出并找到解决液压系统的振动方案, 经实验验证, 举升机工作时系统振动大幅度减少, 满足实际要求。

摘要：对液压系统中主要的阀进行了静、动态特性分析, 分析了液压举升机在上升、下降过程中, 系统产生振动的原因, 建立了振动元件数学模型并提出了解决方案。

关键词：液压式举升机,液压系统的参数设计,振动,动态特性

参考文献

[1]王存堂.工程机械液压系统及故障维修[M].北京:化学工业出版社, 2007:267-269.

[2]张应杰:汽车举升机作业安全技术[M].北京:中国计量出版社, 2005.

[3]田继宏.专用液压提升机控制系统研究[D].大连:大连理工大学, 2004:30-47.

[4]陆一心.液压与气动技术[M].北京:化学工业出版社, 2004.

液压支架立柱胀缸分析及防治 篇11

关键词：液压支架；立柱胀缸；防治

中图分类号：TD355.4 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）17-0177-02

在煤礦工作面的生产实践中，一旦产生液压支架立柱胀缸方面的问题，则对于液压支架的生产作业，乃至后期的检查维护工作开展而言均会产生极为严重的影响。在维修综采液压支架的过程中，一套支架的立柱胀缸数量有时能超过三分之一，缸筒在直径方向上尺寸超差较大的可超过三分之一，缸筒在直径方向上尺寸超差较大的可超出公差3～4 mm。部分掩护式液压支架在井下的使用中，很多立柱出现胀缸的现象，立柱胀缸后支架无法正常支护顶板，这将严重影响井下的生产。而井下更换立柱费事，并且胀缸的立柱修复费用很高，胀缸严重的无法修复。为此，需要在对液压支架立柱胀缸现象各类引发原因进行分析的基础之上，采取针对性的防范与治理方法，并以此为依据，达到提高机械化采煤工作质量，发挥液压支架工作性能优势的目的。本文即针对以上相关问题展开详细分析与探讨。

1 案例剖析

某煤矿开采工作面平均开采高度为4.2 m，平均煤层倾斜角角度为3.5°，煤质硬度取值范围在1.0～1.5范围之内，周期来压步距为15.3 m。该工作面所使用液压支架为ZY 6400#液压支架，已持续运行520 d。生产作业过程当中因液压支架立柱频频出现串液冒出的问题，故而对立柱进行了解体检修。检修过程当中发现，缸体内距离缸口500 ～800 mm范围之内，存在严重的立柱胀缸问题，胀大直径尺寸达到了0.50～2.00 mm。根据液压支架的工作原理来看，在立柱密封部件、单向阀部件、管路以及接头部件密封性能完全可靠的前提条件下，安全阀是唯一可能导致卸压的部位（实践证实也是发生立柱胀缸现象最为频繁的部位）。为了进一步对液压支架立柱胀缸问题进行分析，需要对安全阀进行抽检，通过动作压力试验的方式研究立柱胀缸原因。具体的试验结果如下表所示（见表1）。

通过对表中数据的分析，不难发现：在多种可能引发立柱胀缸的条件当中，只有立柱控制阀的安全阀失效才是能够引发立柱胀缸的必要条件。

2 液压支架立柱胀缸原因及防治分析

在综采工作面顶板强度越来越明显的情况下，液压支架立柱下腔区域内所承受的压力水平也有所提升。一旦其超过了安全阀部件所设置的压力数值，则就会导致卸荷无法得到及时的开启，安全阀相对于整个液压支架的安全效用也就无从体现。由于所产生的应力水平远远超过了液压支架缸体所对应的应力使用反应，其他的相关零部件也会不可避免的出现外观质量的损毁或者是变形弯曲的问题。除安全阀自身的因素以外，以油类降解物、水垢及水垢氧化物、煤烟粉尘、以及金属颗粒物为主的各类杂物同样可能会导致安全阀出现堵塞，致使安全阀的功效无法得到有效发挥，最终表现为立柱胀缸现象。

另外，在掩护式支架的立柱为两级缸式的双伸缩立柱，经常出现这种状况，二级缸收缩不回去，支架无法降架，出现这种状况的原因是立柱的二级缸先发生胀缸，胀后二级缸的外径（一级缸杆径）也随着内径的增大而增大，立柱再动作时二级缸和其配合的导向套契紧，导致立柱二级缸不动作，支架也无法降架，只能在工作面上更换立柱。

从对液压支架立柱胀缸问题的预防角度上来说，要求做好以下几个方面的工作：

①需要重视对综采工作面液压支架系统工作介质水质的质量监督与管理工作，特别针对液压系统完善相关的预防、保养、维修制度，严格执行定期检查液压油流程，开展长效化的系统全面检查，避免因水体硬度过高，而导致的立柱胀缸问题，特别需要做好对乳化油的选取以及乳化液配比的确定工作。

②其次，需要由专人负责对液压支架清洁度水平进行控制，确保乳化液泵站系统关键装置使用性能的完好性，定期安排专人对这一系统进行彻底的清洁与处理，要严格按照液压支架高污染环境下工作情况以及系统当前的清洁文明水平，确定液压支架的目标清洁度，并选择适当的过滤器。

③再次，综采工作面液压支架安全阀部件需要定期进行标定，大多建议以90 d为周期，对动作性能、启闭压力进行标定检验。

④需要做好对液压支架流量、结构、以及防锈性能方面的优化，改善密闭性。

⑤最后，要加强人员的技术培训，提高管理、维修、操作人员的综合技能，同时强化相关人员的工作责任心和应急状态下的处理能力。

从对液压支架立柱胀缸问题的处理角度上来说，需要针对不同变形量以及变形程度，采取不同的处理技术与方案。其中，针对内孔直径变形量最大值在1.0 mm以内的轻度变形问题而言，可以通过低温镀铁的方式，对其进行工艺修复；针对内孔直径变形量最大值在1.0～2.0 mm范围以内的中度变形问题而言，可以通过不锈钢镶套的方式，对其进行工艺修复；针对内孔直径变形量最大值在2.0m以上的重度变形问题而言，则可直接做报废处理。

3 结 语

在受到液压支架升（降）架极限，乳化泵站持续供液，或者是液压回路堵塞，以及支架回油断路阀关闭等多个方面因素的影响情况下，液压支架都极有可能表现出立柱胀缸方面的问题。在实际工作过程当中，笔者认为：为了明确产生立柱胀缸现象的原因，需要以对安全阀的实验为直接切入点，通过安全阀动作压力试验结果及对相关数据的分析，明确潜在的问题，从而确保所制定防范对策的针对性与可靠性。总而言之，本文围绕在液压支架立柱胀缸方面所涉及到的相关问题做出了简要分析与阐述，望能够引起各方人员的重视。

参考文献：

[1] 郑晓雯，刘金龙.基于瞬态动力学的液压支架立柱胀缸分析[J].煤矿机械，2010，（8）.

[2] 刘欣科.多行程多倍力液压支架立柱试验台设计与研究[J].液压与气动，2013，（8）.

液压支架的分析优化 篇12

液压支架是实现高产高效综合采煤机械化和自动化的重要配套设备, 它以高压液体为动力, 由金属构件和若干液压元件组成, 与采煤机、刮板输送机、装 (转) 载机和乳化液泵站等配套使用, 能实现支撑、切顶、移架和推移输送机等一整套工序[1,2]。本文所研究的液压支架优化设计与分析计算机应用平台, 是为解决煤炭行业的液压支架存在的实际问题, 目的是在保证液压支架结构、性能可靠性的前提下, 通过该平台进行支架总体结构参数的优化设计, 获得最佳设计方案, 并提高设计、生产的质量和效率, 实现液压支架设计的自动化和数据管理的现代化。

1 支架综合分析模型

1.1 液压支架综合分析模型的建立

目前使用的液压支架分为3类, 即支撑式、掩护式和支撑掩护式[3]。支撑掩护式支架是在吸收了支撑式和掩护式两种支架优点的基础上发展起来的一种支架, 因此, 它兼有支撑式和掩护式支架的结构特点和性能, 可适应各种顶底板条件。

本文建立了液压支架综合分析通用模型, 并假设支架各构件为刚性铰接结构, 令坐标系为OXY, 各结构参数如图1所示, 并设pi为各千斤顶的工作阻力。

1.2 液压支架运动学分析

1.2.1 运动学分析公式的建立

在图1中, α, β, γ分别为后连杆、掩护梁、前连杆的水平倾角; (XP, YP) 为P点坐标;β0为AP和AB间的夹角;β1为AC和AD间的夹角;β2为AB和AD间的夹角;L0为AD长度;L1, L3和L4分别为杆AC, AB和BD的长度;θ为运动瞬心压力角;φ0和d分别为CD的水平倾角与长度; (Xo1, Yo1) 为瞬心O1的坐标。四连杆机构的两个极限位置为αmax和αmin:

令液压支架任意工作高度为H:

1.2.2 以高度为自变量的模型处理

支架工作高度H的变化会引起支架四连杆机构几何运动参数和支架力学特性的一系列变化, 工程应用中也习惯要求知道某一确定高度时支架的运动学、力学参数, 因此本文采用以支架工作高度为自变量的优化分析方法。

由公式 (1) 可知, 要以H为自变量进行运动学分析, 只要求解超越方程H-f (α) 即可实现。对于一般的支架四连杆机构来说, αmin处支架不一定工作在最低高度, αmax处支架不一定工作在最高高度。但是, 在该区间一定存在唯一使H取极大值和极小值的两个点αI和αM。若把[αI, αM]作为方程根的搜索区间, 则一定能保证根的唯一性。采用一维最优化算法如0.618法可以求出与支架理论高度区间[hI, hM]对应的[αI, αM]。即:minf (α) 求出αI, hI;min[-f (α) ]求出αM, hM。

液压支架实际高度[h12, h13]仅是[hI, hM]的子区间[4,5]。在单调区间[αI, αM]求解超越方程也可用一维最优化方法求解, 从而统一简化程序, 即:min[H-f (α) ]2求出此时的α。

1.3 液压支架受力分析

1.3.1 分析模型

液压支架平面力学分析是以运动学分析为前提的, 在数据录入阶段, 依据选择的架型, 设置不同的力学相关参数。通过编制计算机程序, 输入各种参数, 可得出支架在每个高度时各部件的受力大小以及支架从高到低变化时各所求参数的变化曲线, 从而找出每个部件受力最大时的相应高度。在进行强度校核时, 按此最大力进行校核。

1.3.2 力学公式的建立

为简便起见, 假设支架顶梁所受外载荷的大小为Q, 方向与顶梁正交, 纵向水平载荷的大小为μQ。由牛顿第三定律可知, Q亦为顶梁对底梁的反作用力, 即液压支架的承载能力。

液压支架力学分析通用程序具体计算过程见图2。

2 液压支架四连杆机构的优化设计

2.1 分析模型

液压支架四连杆机构性能目标和重量目标很难同时达到各自意义下最优。运动性能达到最优时, 无法保证四连杆机构的受力状态最佳或者成本最低;反之亦然。下面以复合型的优化算法为例来说明支架四连杆机构结构参数优化设计数学模型的建立、优化方法的选择和优化实例的计算过程[6]。

由支架四连杆机构的运动学和力学分析可知, 影响四连杆机构结构尺寸、受力状态及各项性能指标的主要参数有Li (i=1, 2, …, 6) 和β0共7个变量。可选择这些参数作为优化设计变量, X=[L1, L2, L3, L4, L5, L6, β0]=[X1, X2, X3, X4, X5, X6, X7]。

采用多目标优化设计, 各分目标函数如下:

(1) 以杆长的加权和为目标, 即:

其中:λi为各杆单位长度的重量。

(2) 以杆力的绝对值之和为目标, 即:

其中:Nf和Nr分别为杆L1和L4所受的作用力。

(3) 以护梁最大弯矩为目标, 即:

f3=max{Mj (X) ;j=1, 2, 3, 4}.

其中:Mj为各杆受到的弯矩。

采用线性组合加权的方法建立一个多目标评价函数, 即:

其中:ωk为加权因子, 它使各目标函数值到达同一数量级。

性能约束条件如下:

(1) 顶梁端点最大水平变动量小于许用值[ΔXmax], 即:

(2) 掩护梁水平倾角满足条件[βmax]≥β (X) ≥[βmin], 即:

(3) 前连杆水平倾角满足条件[γmax]≥γ (X) ≥[γmin], 即:

(4) 后连杆水平倾角满足条件[αmax]≥α (X) ≥[αmin], 即:

(5) 瞬心O1与P点的连线同水平线的夹角满足条件:

g8 (X) =[θmax]-θ (X) ≥0.

(6) P点与前连杆固定铰点D间的水平距离满足条件:

其中:[ΔX0]为P点的横坐标增量。

(7) 掩护梁两销孔间的距离满足条件:

g10 (X) =L3-[L3min]≥0.

(8) 座底两销孔间的距离, 即:

g11 (X) =L6-[L6min]≥0.

(9) 保证前连杆上铰点在掩护梁结构内, 即:

其中:h0 (X) 为A和D两点间的垂直距离。

共12个约束条件, 具体优化设计时, 可依据实际情况选取, 方括号内为各变量允许值。这样, 由设计变量、目标函数和约束条件三个部分的总和构成了液压支架四连杆机构优化设计的数学模型。

2.2 优化方法及优化程序设计

支架四连杆机构的优化是一个非线性优化问题, 本文采用复合型法进行求解。图3为液压支架四连杆优化设计流程图。

摘要：液压支架是煤矿机械化综采工作面的关键设备, 随着综采技术的发展, 对液压支架设计的要求越来越高。现在很多煤矿企业仍然停留在手动优化四连杆参数的阶段, 导致设计出的液压支架顶梁轨迹摆幅大, 并且优化工作耗时长。介绍了液压支架设计技术、流程。分析其运动轨迹和受力, 建立运动学和平面力学分析模型, 采用多目标数学模型参数优化的分析方法, 对支架四连杆机构进行了优化设计。

关键词：液压支架,优化设计,多目标

参考文献

[1]张杰.液压支架设计软件的开发研究[D].西安:西安科技大学, 2010:1-15.

[2]肖世德, 陶驰东.液压支架总体参数多目标优化设计[J].中国矿业大学学报, 1992 (1) 57-64.

[3]刘晓峰.谈液压支架的技术现状及发展趋势[J].河北煤炭, 2003 (3) :9-10.

[4]杨黎明.机械优化设计[M].北京:国防工业出版社, 2007.

[5]陈秀宁.机械优化设计[M].杭州:浙江大学出版社, 1991.