液压与操纵控制系统（共5篇）
液压与操纵控制系统 篇1
液压悬架系统是拖拉机的一个重要组成部分。如果拖拉机在工作中液压悬架系统出现故障, 将会影响拖拉机的作业质量和作业效率。液压悬架系统的故障主要是操纵失灵, 故障原因主要有三个方面:液压油污染;液压元件磨损及损坏;操纵机构中的某些杆件动作失调或卡滞。要减少液压悬架系统操纵失灵的故障, 就应该针对故障产生的原因, 采取相应的措施。
1. 正确选用液压油
为了保证拖拉机液压系统的正常工作, 必须按照使用说明书的要求, 根据季节变化的需要, 选择黏度合适的润滑油。液压油黏度过大或过小, 都会影响液压系统的正常工作。若黏度过大, 就会增加流动阻力和通过滤清器的阻力, 并在吸油过滤时, 使液压泵吸油不足, 造成农具提升缓慢, 在高压油过滤时易冲坏滤网, 还会使阀门移动滞缓、系统动作不灵敏。若黏度过小, 则会增加各部分缝隙的泄漏, 也会导致液压泵吸油不足, 同样会引起农具提升缓慢。为此, 液压系统的用油一定要符合说明书的规定和要求。
2. 防止杂质进入工作系统
保养维修时, 拆卸前应将外部灰尘、脏污清理干净, 以防分解时, 外部灰尘、脏污进入液压系统内。装配前零件应用柴油或煤油清洗干净, 清洗时用毛刷, 禁止用纤维织物 (棉纱) 擦拭, 以防进入系统内部造成堵塞。加油时液压油应经过充分沉淀、过滤, 油箱应合理密封, 通气孔应按规定时间进行清理, 保证畅通。按技术保养要求, 定期更换液压油, 清洗滤清器 (尼龙和铜网可刷洗后继续使用, 纸滤芯应定期更换) 。机器长期停放, 油箱应加满油液, 以防无油处锈蚀。
3. 保证液压系统中的液压油洁净
液压系统中零部件要求有很高的清洁度, 才能保证其正常工作。如控制阀的滑阀与阀套、柱塞与阀体的柱塞孔、活塞与液压缸等偶件都具有较高的配合精度, 对脏污相当敏感, 如有泥沙、脏污和尘埃, 就会造成表面刮伤, 以致零部件早期失效和工作性能下降, 故障率增加。比如, 因液压油脏污而黏附过多的杂质污物发生堵塞时, 将使液压油进油不畅, 造成液压油的压力和流量降低, 使农机具提升缓慢。堵塞严重时, 农机具便会提升不起来。另外脏污的液压油容易加速液压元件的磨损, 也会使液压油路出现泄漏, 造成农机具提升缓慢或不能提升。为此, 必须定期清洗液压系统的污物和更换液压系统中的液压油。
4. 正确装配与调整
装配错误与调整不当, 都会使液压系统操纵机构中某些杆件动作失调或卡滞。例如, SH-50型拖拉机安装液压升降机盖时, 错误地将里、外拨叉杆的下端安装在液压泵摆动杆长滚柱的前方, 致使控制阀经常处在回油位置, 农具无法提升。又如, 在没有压力表检查的条件下, 轻易乱调安全阀, 使安全阀开启压力过高或过低, 引起液压系统工作失常。因此, 对于液压系统不仅要有操作使用技巧, 更需要有调整维修知识, 并且熟悉具体构造和拆装要求。
5. 定期检查维护, 加强保养
拖拉机液压悬架系统在使用与维护中应做到以下几点:
(1) 保养时应检查悬架农具升降速度及反应情况, 如发现有异常情况要及时查找原因并加以排除。同时对悬架机构左、右提升杆及操纵连接杆件的活动处加注润滑脂。但对上、下拉杆的球铰接处不应涂润滑脂, 以免附粘尘土和泥沙, 反而增加磨损。
(2) SH—50型拖拉机, 工作60~80 h以后, 检查变速器—后桥壳体内齿轮油油面高度, 油面高度应在油尺的上限和下限之间, 不足时添加。工作100~150 h以后, 打开右侧的检视窗, 拆下液压泵滤清器, 清洗滤清器的滤网, 并检查滤网有无破损, 检查滤网接头密封是否良好。工作480~500 h以后, 更换齿轮油, 应熄火后趁热放出旧油, 然后加入新油至规定油位, 油底壳可不清洗。但以后要每年结合维修或农田作业前的检修, 清除传动箱内残留的污物。并在环境温度高于4℃时换用夏季齿轮油, 低于4℃时换用冬季齿轮油。加油时应过滤, 保证齿轮油清洁。
(3) 不能将柴油机油底壳更换出来的废机油, 不做任何处理就直接加入拖拉机液压系统中使用。因为废机油中含有较多的杂质, 会很快将配合精度高的液压元件的间隙磨损超限, 引起泄漏;过多的污物还会堵塞滤清器滤网, 造成吸油阻力增加;废机油中的水分、酸碱物质会使油液乳化, 导致液压系统供油失常和液压元件及液压装置被腐蚀等。
(4) 及时检查液压管路是否密封良好, 防止吸入空气, 使油液乳化。
(5) 拆装、维修时要在清洁的环境中进行, 尽可能在室内拆装, 拆开的油管管口要用塑料薄膜封好。当更换金属油管时要进行除锈处理, 以防脏污油液。长期不用液压系统时, 可把液压泵拆下保存。
液压与操纵控制系统 篇2
1.明确设计要求，进行工况分析，
2.初定液压系统的主要参数。
3.拟定液压系统原理图。
4.计算和选择液压元件。
5.估算液压系统性能。
6.绘制工作图和编写技术文件。
根据液压系统的具体内容，上述设计步骤可能会有所不同，下面对各步骤的具体内容进行介绍。
第一节 明确设计要求进行工况分析
在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依据。
1.主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。
2.主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求。
3.液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。
图9-1位移循环图
在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。
一、运动分析
主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图(L—t)，速度循环图(v—t)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。
1.位移循环图L—t
图9-1为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。
2.速度循环图v—t(或v—L)
工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。图9-2为三种类型液压缸的v—t图，第一种如图9-2中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，
图9-2 速度循环图
最后匀减速运动到终点;第二种，液压缸在总行程的前一半作匀加速运动，在另一半作匀减速运动，且加速度的数值相等;第三种，液压缸在总行程的一大半以上以较小的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。v—t图的三条速度曲线，不仅清楚地表明了三种类型液压缸的运动规律，也间接地表明了三种工况的动力特性。
二、动力分析
动力分析，是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，对液压系统而言，就是研究液压缸或液压马达的负载情况。
1.液压缸的负载及负载循环图
(1)液压缸的负载力计算。工作机构作直线往复运动时，液压缸必须克服的负载由六部分组成：
F=Fc+Ff+Fi+FG+Fm+Fb (9-1)
式中：Fc为切削阻力;Ff为摩擦阻力;Fi为惯性阻力;FG为重力;Fm为密封阻力;Fb为排油阻力。
图9-3导轨形式
①切削阻力Fc：为液压缸运动方向的工作阻力，对于机床来说就是沿工作部件运动方向的切削力，此作用力的方向如果与执行元件运动方向相反为正值，两者同向为负值。该作用力可能是恒定的，也可能是变化的，其值要根据具体情况计算或由实验测定。
②摩擦阻力Ff：
为液压缸带动的运动部件所受的摩擦阻力，它与导轨的形状、放置情况和运动状态有关，其
计算方法可查有关的设计手册。图9-3为最常见的两种导轨
液压系统设计的步骤大致如下：
1.明确设计要求，进行工况分析。
2.初定液压系统的主要参数。
3.拟定液压系统原理图。
4.计算和选择液压元件。
5.估算液压系统性能。
6.绘制工作图和编写技术文件。
根据液压系统的具体内容，上述设计步骤可能会有所不同，下面对各步骤的具体内容进行介绍。
第一节 明确设计要求进行工况分析
在设计液压系统时，首先应明确以下问题，并将其作为设计依据。
1.主机的用途、工艺过程、总体布局以及对液压传动装置的位置和空间尺寸的要求。
2.主机对液压系统的性能要求，如自动化程度、调速范围、运动平稳性、换向定位精度以及对系统的效率、温升等的要求。
3.液压系统的工作环境，如温度、湿度、振动冲击以及是否有腐蚀性和易燃物质存在等情况。
图9-1位移循环图
在上述工作的基础上，应对主机进行工况分析，工况分析包括运动分析和动力分析，对复杂的系统还需编制负载和动作循环图，由此了解液压缸或液压马达的负载和速度随时间变化的规律，以下对工况分析的内容作具体介绍。
一、运动分析
主机的执行元件按工艺要求的运动情况，可以用位移循环图(L—t)，速度循环图(v—t)，或速度与位移循环图表示，由此对运动规律进行分析。
1.位移循环图L—t
图9-1为液压机的液压缸位移循环图，纵坐标L表示活塞位移，横坐标t表示从活塞启动到返回原位的时间，曲线斜率表示活塞移动速度。该图清楚地表明液压机的工作循环分别由快速下行、减速下行、压制、保压、泄压慢回和快速回程六个阶段组成。
2.速度循环图v—t(或v—L)
工程中液压缸的运动特点可归纳为三种类型。图9-2为三种类型液压缸的v—t图，第一种如图9-2中实线所示，液压缸开始作匀加速运动，然后匀速运动，
图9-2 速度循环图
最后匀减速运动到终点;第二种，液压缸在总行程的前一半作匀加速运动，在另一半作匀减速运动，且加速度的数值相等;第三种，液压缸在总行程的一大半以上以较小的加速度作匀加速运动，然后匀减速至行程终点。v—t图的三条速度曲线，不仅清楚地表明了三种类型液压缸的运动规律，也间接地表明了三种工况的动力特性。
二、动力分析
动力分析，是研究机器在工作过程中，其执行机构的受力情况，对液压系统而言，就是研究液压缸或液压马达的负载情况。
1.液压缸的负载及负载循环图
(1)液压缸的负载力计算。工作机构作直线往复运动时，液压缸必须克服的负载由六部分组成：
F=Fc+Ff+Fi+FG+Fm+Fb (9-1)
式中：Fc为切削阻力;Ff为摩擦阻力;Fi为惯性阻力;FG为重力;Fm为密封阻力;Fb为排油阻力。
图9-3导轨形式
①切削阻力Fc：为液压缸运动方向的工作阻力，对于机床来说就是沿工作部件运动方向的切削力，此作用力的方向如果与执行元件运动方向相反为正值，两者同向为负值。该作用力可能是恒定的，也可能是变化的，其值要根据具体情况计算或由实验测定。
②摩擦阻力Ff：
为液压缸带动的运动部件所受的摩擦阻力，它与导轨的形状、放置情况和运动状态有关，其
计算方法可查有关的设计手册。图9-3为最常见的两种导轨
形式，其摩擦阻力的值为：
平导轨： Ff=f∑Fn (9-2)
V形导轨： Ff=f∑Fn/[sin(α/2)] (9-3)
式中：f为摩擦因数，参阅表9-1选取;∑Fn为作用在导轨上总的正压力或沿V形导轨横截面中心线方向的总作用力;α为V形角，一般为90°。
③惯性阻力Fi。惯性阻力Fi为运动部件在启动和制动过程中的惯性力，可按下式计算：
(9-4)
表9-1 摩擦因数f
导轨类型
导轨材料运动状态摩擦因数(f)滑动导轨铸铁对铸铁启动时低速(v<0.16m/s) 高速(v>0.16m/s)0.15～0.20 0.1～0.12 0.05～0.08滚动导轨铸铁对滚柱(珠) 淬火钢导轨对滚柱(珠)0.005～0.020.003～0.006静压导轨铸铁0.005
式中：m为运动部件的质量(kg);a为运动部件的加速度(m/s2);G为运动部件的重量(N);g为重力加速度，g=9.81 (m/s2);Δv为速度变化值(m/s);
Δt为启动或制动时间(s)，一般机床Δt=0.1～0.5s，运动部件重量大的取大值。
④重力FG：垂直放置和倾斜放置的移动部件，其本身的重量也成为一种负载，当上移时，负载为正值，下移时为负值。
⑤密封阻力Fm：密封阻力指装有密封装置的零件在相对移动时的摩擦力，其值与密封装置的类型、液压缸的制造质量和油液的工作压力有关。在初 算时，可按缸的机械效率(ηm=0.9)考虑;验算时，按密封装置摩擦力的计算公式计算。
⑥排油阻力Fb：排油阻力为液压缸回油路上的阻力，该值与调速方案、系统所要求的稳定性、执行元件等因素有关，在系统方案未确定时无法计算，可放在液压缸的设计计算中考虑。
(2)液压缸运动循环各阶段的总负载力。液压缸运动循环各阶段的总负载力计算，一般包括启动加速、快进、工进、快退、减速制动等几个阶段，每个阶段的总负载力是有区别的。 ①启动加速阶段：这时液压缸或活塞处于由静止到启动并加速到一定速度，其总负载力包括导轨的摩擦力、密封装置的摩擦力(按缸的机械效率ηm=0.9计算)、重力和惯性力等项，即：
F=Ff+Fi±FG+Fm+Fb (9-5)
②快速阶段： F=Ff±FG+Fm+Fb (9-6)③工进阶段： F=Ff+Fc±FG+Fm+Fb (9-7)④减速： F=Ff±FG-Fi+Fm+Fb (9-8)
对简单
液压系统，上述计算过程可简化。例如采用单定量泵供油，只需计算工进阶段的总负载力，若简单系统采用限压式变量泵或双联泵供油，则只需计算快速阶段和工进阶段的总负载力。
(3)液压缸的负载循环图。对较为复杂的液压系统，为了更清楚的了解该系统内各液压缸(或液压马达)的速度和负载的变化规律，应根据各阶段的总负载力和它所经历的工作时间t或位移L按相同的坐标绘制液压缸的负载时间(F—t)或负载位移(F—L)图，然后将各液压缸在同一时间t(或位移)的负载力叠加。
图9-4负载循环图
图9-4为一部机器的F—t图，其中：0～t1为启动过程;t1～t2为加速过程;t2～t3为恒速过程; t3～t4为制动过程。它清楚地表明了液压缸在动作循环内负载的规律。图中最大负载是初选液压缸工作压力和确定液压缸结构尺寸的依据。
2.液压马达的负载
工作机构作旋转运动时，液压马达必须克服的外负载为：M=Me+Mf+Mi (9-9)
(1)工作负载力矩Me。工作负载力矩可能是定值，也可能随时间变化，应根据机器工作条件进行具体分析。
(2)摩擦力矩Mf。为旋转部件轴颈处的摩擦力矩，其计算公式为：
Mf=GfR(N·m) (9-10)
式中：G为旋转部件的重量(N);f为摩擦因数，启动时为静摩擦因数，启动后为动摩擦因数;R为轴颈半径(m)。
(3)惯性力矩Mi。为旋转部件加速或减速时产生的惯性力矩，其计算公式为：
Mi=Jε=J(N·m) (9-11)
式中：ε为角加速度(r/s2);Δω为角速度的变化(r/s);Δt为加速或减速时间(s);J为旋转部件的转动惯量(kg·m2)，J=1GD2/4g。
式中：GD2为回转部件的飞轮效应(Nm2)。
各种回转体的GD2可查《机械设计手册》。
根据式(9-9)，分别算出液压马达在一个工作循环内各阶段的负载大小，便可绘制液压马达的负载循环图。
第二节 确定液压系统主要参数
一、液压缸的设计计算
1.初定液压缸工作压力 液压缸工作压力主要根据运动循环各阶段中的最大总负载力来确定，此外，还需要考虑以下因素：
(1)各类设备的不同特点和使用场合。
(2)考虑经济和重量因素，压力选得低，则元件尺寸大，重量重;压力选得高一些，则元件尺寸小，重量轻，但对元件的制造精度，密封性能要求高。
所以，液压缸的工作压力的选择有两种方式：是根据机械类型选;二是根据切削负载选。
如表9-2、表9-3所示。
表9-2 按负载选执行文件的工作压力
负载/N
<5000500～1000010000～020000～3000030000～50000>50000工作压力/MPa≤0.8～11.5～22.5～33～44～5>5
表9-3 按机械类型选执行文件的工作压力
机械类型
机 床农业机械工程机械磨床组合机床龙门刨床拉床工作压力/MPaa≤23～5≤88～1010～1620～32
2.液压缸主要尺寸的计算
缸的有效面积和活塞杆直径，可根据缸受力的平衡关系具体计算，详见第四章第二节。
3.液压缸的流量计算
液压缸的最大流量： qmax=A·vmax (m3/s) (9-12)
式中：A为液压缸的有效面积A1或A2(m2);vmax为液压缸的最大速度(m/s)。
液压缸的最小流量： qmin=A·vmin(m3/s) (9-13)
式中：vmin为液压缸的最小速度。
液压缸的最小流量qmin，应等于或大于流量阀或变量泵的最小稳定流量。若不满足此要求时，则需重新选定液压缸的工作压力，使工作压力低一些，缸的有效工作面积大一些，所需最小流量qmin也大一些，以满足上述要求。
流量阀和变量泵的最小稳定流量，可从产品样本中查到。
二、液压马达的设计计算
1.计算液压马达排量 液压马达排量根据下式决定：
vm=6.28T/Δpmηmin(m3/r) (9-14)
式中：T为液压马达的负载力矩(N·m);Δpm为液压马达进出口压力差(N/m3);ηmin为液压马达的机械效率，一般齿轮和柱塞马达取0.9～0.95，叶片马达取0.8～0.9。
2.计算液压马达所需流量液压马达的最大流量：
qmax=vm·nmax(m3/s)
式中：vm为液压马达排量(m3/r);nmax为液压马达的最高转速(r/s)。
第三节 液压元件的选择
一、液压泵的确定与所需功率的计算
1.液压泵的确定
(1)确定液压泵的最大工作压力。液压泵所需工作压力的确定，主要根据液压缸在工作循环各阶段所需最大压力p1，再加上油泵的出油口到缸进油口处总的压力损失ΣΔp，即
pB=p1+ΣΔp (9-15)
ΣΔp包括油液流经流量阀和其他元件的局部压力损失、管路沿程损失等，在系统管路未设计之前，可根据同类系统经验估计，一般管路简单的节流阀调速系统ΣΔp为(2～5)×105Pa，用调速阀及管路复杂的系统ΣΔp为(5～15)×105Pa，ΣΔp也可只考虑流经各控制阀的压力损失，而将管路系统的沿程损失忽略不计，各阀的额定压力损失可从液压元件手册或产品样本中查找，也可参照表9-4选
取。
表9-4 常用中、低压各类阀的压力损失(Δpn)
阀名
Δpn(×105Pa)阀名Δpn(×105Pa)阀名Δpn(×105Pa)阀名Δpn(×105Pa)单向阀0.3～0.5背压阀3～8行程阀1.5～2转阀1.5～2换向阀1.5～3节流阀2～3顺序阀1.5～3调速阀3～5
(2)确定液压泵的流量qB。泵的流量qB根据执行元件动作循环所需最大流量qmax和系统的泄漏确定。
①多液压缸同时动作时，液压泵的流量要大于同时动作的几个液压缸(或马达)所需的最大流量，并应考虑系统的泄漏和液压泵磨损后容积效率的下降，即
qB≥K(Σq)max(m3/s) (9-16)
式中：K为系统泄漏系数，一般取1.1～1.3，大流量取小值，小流量取大值;(Σq)max为同时动作的液压缸(或马达)的最大总流量(m3/s)。
②采用差动液压缸回路时，液压泵所需流量为：
qB≥K(A1-A2)vmax(m3/s) (9-17)
式中：A 1，A 2为分别为液压缸无杆腔与有杆腔的有效面积(m2);vmax为活塞的最大移动速度(m/s)。
③当系统使用蓄能器时，液压泵流量按系统在一个循环周期中的平均流量选取，即
qB=ViK/Ti (9-18)
式中：Vi为液压缸在工作周期中的总耗油量(m3);Ti为机器的工作周期(s);Z为液压缸的个数。
(3)选择液压泵的规格：根据上面所计算的最大压力pB和流量qB，查液压元件产品样本，选择与PB和qB相当的液压泵的规格型号。
上面所计算的最大压力pB是系统静态压力，系统工作过程中存在着过渡过程的动态压力，而动态压力往往比静态压力高得多，所以泵的额定压力pB应比系统最高压力大25%～60%，使液压泵有一定的压力储备。若系统属于高压范围，压力储备取小值;若系统属于中低压范围，压力储备取大值。
(4)确定驱动液压泵的功率。
①当液压泵的压力和流
量比较衡定时，所需功率为：
p=pBqB/103ηB (kW) (9-19)
式中：pB为液压泵的最大工作压力(N/m2);qB为液压泵的流量(m3/s);ηB为液压泵的总效率，各种形式液压泵的总效率可参考表9-5估取，液压泵规格大，取大值，反之取小值，定量泵取大值，变量泵取小值。
表9-5 液压泵的总效率
液压泵类型
齿轮泵
螺杆泵
叶片泵
柱塞泵
总效率
0.6～0.7
0.65～0.80
0.60～0.75
0.80～0.85
②在工作循环中，泵的压力和流量有显著变化时，可分别计算出工作循环中各个阶段所需的驱动功率，然后求其平均值，即
p=(9-20)
式中：t1，t2，…，tn为一个工作循环中各阶段所需的时间(s);P1，P2，…，Pn为一个工作循环中各阶段所需的功率(kW)。
按上述功率和泵的转速，可以从产品样本中选取标准电动机，再进行验算，使电动机发出最大功率时，其超载量在允许范围内，
二、阀类元件的选择
1.选择依据
选择依据为：额定压力，最大流量，动作方式，安装固定方式，压力损失数值，工作性能参数和工作寿命等。
2.选择阀类元件应注意的问题
(1)应尽量选用标准定型产品，除非不得已时才自行设计专用件。
(2)阀类元件的规格主要根据流经该阀油液的最大压力和最大流量选取。选择溢流阀时，应按液压泵的最大流量选取;选择节流阀和调速阀时，应考虑其最小稳定流量满足机器低速性能的要求。
(3)一般选择控制阀的额定流量应比系统管路实际通过的流量大一些，必要时，允许通过阀的最大流量超过其额定流量的20%。
三、蓄能器的选择
1.蓄能器用于补充液压泵供油不足时，其有效容积为：
V=ΣAiLiK-qBt(m3) (9-21)
式中：A为液压缸有效面积(m2);L为液压缸行程(m);K为液压缸损失系数，估算时可取K=1.2;qB为液压泵供油流量(m3/s);t为动作时间(s)。
2.蓄能器作应急能源时，其有效容积为：
V=ΣAiLiK(m3) (9-22)
当蓄能器用于吸收脉动缓和液压冲击时，应将其作为系统中的一个环节与其关联部分一起综合考虑其有效容积。
根据求出的有效
容积并考虑其他要求，即可选择蓄能器的形式。
四、管道的选择
1.油管类型的选择
液压系统中使用的油管分硬管和软管，选择的油管应有足够的通流截面和承压能力，同时，应尽量缩短管路，避免急转弯和截面突变。
(1)钢管：中高压系统选用无缝钢管，低压系统选用焊接钢管，钢管价格低，性能好，使用广泛。
(2)铜管：紫铜管工作压力在6.5～10MPa以下，易变曲，便于装配;黄铜管承受压力较高，达25MPa，不如紫铜管易
弯曲。铜管价格高，抗震能力弱，易使油液氧化，应尽量少用，只用于液压装置配接不方便的部位。
(3)软管：用于两个相对运动件之间的连接。高压橡胶软管中夹有钢丝编织物;低压橡胶软管中夹有棉线或麻线编织物;尼龙管是乳白色半透明管，承压能力为2.5～8MPa，多用于低压管道。因软管弹性变形大，容易引起运动部件爬行，所以软管不宜装在液压缸和调速阀之间。
2.油管尺寸的确定
(1)油管内径d按下式计算：
d=(9-23)
式中：q为通过油管的最大流量(m3/s);v为管道内允许的流速(m/s)。一般吸油管取0.5～5(m/s);压力油管取2.5～5(m/s);回油管取1.5～2(m/s)。
(2)油管壁厚δ按下式计算：
δ≥p·d/2〔σ〕 (9-24)
式中：p为管内最大工作压力;〔σ〕为油管材料的许用压力，〔σ〕=σb/n;σb为材料的抗拉强度;n为安全系数，钢管p<7MPa时，取n=8;p<17.5MPa时，取n=6;p>17.5MPa时，取n=4。
根据计算出的油管内径和壁厚，查手册选取标准规格油管。
五、油箱的设计
油箱的作用是储油，散发油的热量，沉淀油中杂质，逸出油中的气体。其形式有开式和闭式两种：开式油箱油液液面与大气相通;闭式油箱油液液面与大气隔绝。开式油箱应用较多。
1.油箱设计要点
(1)油箱应有足够的容积以满足散热，同时其容积应保证系统中油液全部流回油箱时不渗出，油液液面不应超过油箱高度的80%。
(2)吸箱管和回油管的间距应尽量大。
(3)油箱底部应有适当斜度，泄油口置于最低处，以便排油。
(4)注油器上应装滤网。
(5)油箱的箱壁应涂耐油防锈涂料。
2.油箱容量计算
油箱的有效容量V可近似用液压泵单位时间内排出油液的体积确定。
V=KΣq (9-25)
式中：K为系数，低压系统取2～4，中、高压系统取5～7;Σq为同一油箱供油的各液压泵流量总和。
六、滤油器的选择
选择滤油器的依据有以下几点：
(1)承载能力：按系统管路工作压力确定。
(2)过滤精度：按被保护元件的精度要求确定，选择时可参阅表9-6。
(3)通流能力：按通过最大流量确定。
(4)阻力压降：应满足过滤材料强度与系数要求。
表9-6 滤油器过滤精度的选择
系统
过滤精度(μm)元件过滤精度(μm)低压系统100～150滑阀1/3最小间隙70×105Pa系统50节流孔1/7孔径(孔径小于1.8mm)100×105Pa系统25流量控制阀2.5～30140×105Pa系统10～15安全阀溢流阀15～25电液伺服系统5高精度伺服系统2.5
第四节 液压系统性能的验算
为了判断液压系统的设计质量，需要对系统的压力损失、发热温升、效率和系统的动态特性等进行验算。由于液压系统的验算较复杂，只能采用一些简化公式近似地验算某些性能指标，如果设计中有经过生产实践考验的同类型系统供参考或有较可靠的实验结果可以采用时，可以不进行验算。
一、管路系统压力损失的验算
当液压元件规格型号和管道尺寸确定之后，就可以较准确的计算系统的压力损失，压力损失包括：油液流经管道的沿程压力损失ΔpL、局部压力损失Δpc和流经阀类元件的压力损失ΔpV，即：
Δp=ΔpL+Δpc+ΔpV (9-26)
计算沿程压力损失时，如果管中为层流流动，可按下经验公式计算：
ΔpL=4.3V·q·L×106/d4(Pa) (9-27)
式中：q为通过管道的流量(m3/s);L为管道长度(m);d为管道内径(mm);υ为油液的运动粘度(m2)。
局部压力损失可按下式估算：
Δpc=(0.05～0.15)ΔpL (9-28)
阀类元件的ΔpV值可按下式近似计算：
ΔpV=Δpn(qV/qVn)2(Pa) (9-29)
式中：qVn为阀的额定流量(m3/s);qV为通过阀的实际流量(m3/s);Δpn为阀的额定压力损失(Pa)。
计算系统压力损失的目的，是为了正确确定系统的调整压力和分析系统设计的好坏。
系统的调整压力：
p0≥p1+Δp (9-30)
式中：p0为液压泵的工作压力或支路的调整压力;p1为执行件的工作压力。
如果计算出来的Δp比在初选系统工作压力时粗略选定的压力损失大得多，应该重新调
整有关元件、辅件的规格，重新确定管道尺寸。
二、系统发热温升的验算
系统发热来源于系统内部的能量损失，如液压泵和执行元件的功率损失、溢流阀的溢流损失、液压阀及管道的压力损失等。这些能量损失转换为热能，使油液温度升高。油液的温升使粘度下降，泄漏增加，同时，使油分子裂化或聚合，产生树脂状物质，堵塞液压元件小孔，影响系统正常工作，因此必须使系统中油温保持在允许范围内。一般机床液压系统正常工作油温为30～50℃;矿山机械正常工作油温50～70℃;最高允许油温为70～90℃。
1.系统发热功率P的计算
P=PB(1-η) (W) (9-31)
式中：PB为液压泵的输入功率(W);η为液压泵的总效率。
若一个工作循环中有几个工序，则可根据各个工序的发热量，求出系统单位时间的平均发热量：
P=(w) (9-32)
式中：T为工作循环周期(s);ti为第i个工序的工作时间(s);Pi为循环中第i个工序的输入功率(W)。
2.系统的散热和温升系统的散热量可按下式计算：
P′=(W) (9-33)
式中：Kj为散热系数(W/m2℃)，当周围通风很差时，K≈8～9;周围通风良好时，K≈15;用风扇冷却时，K≈23;用循环水强制冷却时的冷却器表面K≈110～175;Aj为散热面积(m2)，当油箱长、宽、高比例为1∶1∶1或1∶2∶3，油面高度为油箱高度的80%时，油箱散热面积近似看成A=0.065(m2)，式中V为油箱体积(L);Δt为液压系统的温升(℃)，即液压系统比周围环境温度的升高值;j为散
热面积的次序号。
当液压系统工作一段时间后，达到热平衡状态，则：
P=P′
所以液压系统的温升为：
Δt=(℃) (9-34)
计算所得的温升Δt，加上环境温度，不应超过油液的最高允许温度。
当系统允许的温升确定后，也能利用上述公式来计算油箱的容量。
三、系统效率验算
液压系统的效率是由液压泵、执行元件和液压回路效率来确定的。
液压回路效率ηc一般可用下式计算：
ηc=(9-35)
式中：p1，q1;p2，q2;……为每个执行元件的工作压力和流量;pB1，qB1;pB2，qB2为每个液压泵的供油压力和流量。
液压系统总效率：η=ηBηCηm (9-36)
式中：ηB为液压泵总效率;ηm为执行元件总效率;ηC为回路效率。
第五节 绘制正式工作图和编写技术文件
经过对液压系统性能的验算和必要的修改之后，便可绘制正式工作图，它包括绘制液压系统原理图、系统管路装配图和各种非标准元件设计图。
正式液压系统原理图上要标明各液压元件的型号规格。对于自动化程度较高的机床，还应包
括运动部件的运动循环图和电磁铁、压力继电器的工作状态。
管道装配图是正式施工图，各种液压部件和元件在机器中的位置、固定方式、尺寸等应表示清楚。
自行设计的非标准件，应绘出装配图和零件图。
编写的技术文件包括设计计算书，使用维护说明书，专用件、通用件、标准件、外购件明细表，以及试验大纲等。
第六节 液压系统设计计算举例
某厂汽缸加工自动线上要求设计一台卧式单面多轴钻孔组合机床，机床有主轴16根，钻14个φ13.9mm的孔，2个φ8.5mm的孔，要求的工作循环是：快速接近工件，然后以工
作速度钻孔，加工完毕后快速退回原始位置，最后自动停止;工件材料：铸铁，硬度HB为240;假设运动部件重G=9800N;快进快退速度v1=0.1m/s;动力滑台采用平导轨，静、动摩擦因数μs=0.2，μd=0.1;往复运动的加速、减速时间为0.2s;快进行程L1=100mm;工进行程L2=50mm。试设计计算其液压系统。
一、作F—t与v—t图
1.计算切削阻力钻铸铁孔时，其轴向切削阻力可用以下公式计算：
Fc=25.5DS0.8硬度0.6 (N)
式中：D为钻头直径(mm);S为每转进给量(mm/r)。
选择切削用量：钻φ13.9mm孔时，主轴转速n1=360r/min，每转进给量S1=0.147mm/r;钻8.5mm孔时，主轴转速n2=550r/min，每转进给量S2=0.096mm/r。则
Fc=14×25.5D1S0.81硬度0.6+2×25.5D2S0.82硬度0.6=
14×25.5×13.9×0.1470.8×2400.6+2×25.5×8.5×0.0960.8×2400.6=30500(N)
2.计算摩擦阻力
静摩擦阻力：Fs=fsG=0.2×9800=1960N
动摩擦阻力：Fd=fdG=0.1×9800=980N
3.计算惯性阻力
4.计算工进速度
工进速度可按加工φ13.9的切削用量计算，即：
v2=n1S1=360/60×0.147=0.88mm/s=0.88×10-3m/s
5.根据以上分析计算各工况负载如表9-7所示。
表9-7 液压缸负载的计算
其中，取液压缸机械效率ηcm=0.9。
6.计算快进、工进时间和快退时间
快进： t1=L1/v1=100×10-3/0.1=1s
工进： t2=L2/v2=50×10-3/0.88×10-3=56.6s
快退： t3=(L1+L2)/v1= (100+50)×10-3/0.1=1.5s
7.根据上述数据绘液压缸F—t与v—t图见图9-5。
图9-5 F—t与v—t图
二、确定液压系统参数
1.初选液压缸工作压力
由工况分析中可知，工进阶段的负载力最大，所以，液压缸的工作压力按此负载力计算，根据液压缸与负载的关系，选p1=40×105Pa。本机床为钻孔组合机床，为防止钻通时发生前冲现象，液压缸回油腔应有背压，设背压p2=6×105Pa，为使快进快退速度相等，选用A1=2A2差动油缸，假定快进、快退的回油压力损失为Δp=7×105Pa。
2.计算液压缸尺寸由式(p1A1-p2A2)ηcm=F得：
液压缸直径：D=
取标准直径：D=110 mm
因为A1=2A2，所以d=≈80mm
则液压缸有效面积：
A1=πD2/4=π×112/4=95cm2
A2=π/4 (D2-d2)=π/4 (112-82)=47cm2
3.计算液压缸在工作循环中各阶段的压力、流量和功率液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率计算表。
表9-8 液压缸工作循环各阶段压力、流量和功率计算表
工况
计算公式F0/nP2/paP1/paQ/(10-3m3/s)P/kw快进启动P1=F0/A+p22180P2=04.6*1050.5加速Q=av11650P2=7x10510.5*105快进P=10-3p1q10909x1050.5工进p1=F0/a1+p2/2q=A1V1p=10-3p1q3500P2=6x10540x1050.83x1050.033快退反向启动P1=F0/a1+2p22180P2=04.6x105加速165017.5x105快退Q=A2V21090P2=7*10516.4x1050.50.8制动P=10-3p1q53215.2x105图9—6 液压缸工况图
4.绘制液压缸工况图见图9-6。
三、拟定液压系统图
1.选择液压回路
(1)调速方式;由工况图知，该液压系统功率小，工作负载变化小，可选用进油路节流调速，为防止钻通孔时的前冲现象，在回油路上加背压阀。
(2)液压泵形式的选择;从q—t图清楚的看出，系统工作循环主要由低压大流量和高压小流量两个阶段组成，最大流量与最小流量之比qmax/qmin=0.5/0.83×10-2≈60，其相应的时间之比t2/t1=56。根据该情况，选叶片泵较适宜，在本方案中，选用双联叶片泵。
(3)速度换接方式：因钻孔工序对位置精度及工作平稳性要求不高，可选用行程调速阀或电磁换向阀。
(4)快速回路与工进转快退控制方式的选择：为使快进快退速度相等，选用差动回路作快速回路。
2.组成系统在所选定基本回路的基础上，再考虑其他一些有关因素组成图9-7所示液压系统图。
四、选择液压元件
1.选择液压泵和电动机
(1)确定液压泵的工作压力。前面已确定液压缸的最大工作压力为40×105Pa，选取进油管路压力损失Δp=8×105Pa，其调整压力一般比系统最大工作压力大5×105Pa，所以泵的工作压力pB=(40+8+5)×105=53×105Pa
这是高压小流量泵的工作压力。
由图9-7可知液压缸快退时的工作压力比快进时大，取其压力损失Δp′=4×105Pa，则快退时泵的工作压力为：
pB=(16.4+4)×105
=20.4×105Pa
这是低压大流量泵的工作压力。
(2)液压泵的流量。由图9-7可知，快进时的流量最大，其值为30L/min，最小流量在工进时，其值为0.51L/min，根据式9-20，取K=1.2，
则： qB=1.2×0.5×10-3=36L/min
由于溢流阀稳定工作时的最小溢流量为3L/min，故小泵流量取3.6L/min。
根据以上计算，选用YYB-AA36/6B型双联叶片泵。
(3)选择电动机：
由P-t图可知，最大功率出现在快退工况，其数值如下式计算：
P=
式中：ηB为泵的总效率，取0.7;q1=36L/min=0.6×10-3m3/s，为大泵流量;q2=6L/min=0.1×10-3m3/s，为小泵流量。
根据以上计算结果，查电动机产品目录，选与上述功率和泵的转速相适应的电动机。
2.选其他元件 根据系统的工作压力和通过阀的实际流量选择元、辅件，其型号和参数如表9-9所示。
表9-9 所选液压元件的型号、规格
3.确定管道尺寸
根据工作压力和流量，按式(9-27)、式(9-28)确定管道内径和壁厚。(从略)
4.确定油箱容量油箱容量可按经验公式估算，取V=(5～7)q。
液压与操纵控制系统 篇3
关键词：液压传动与控制 教学实践 教学质量 探讨
中图分类号：G64 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）11（b）-0126-02
液压传动是以液体作为工作介质对能量进行传递和控制的一种传动形式，相对于机械传动来说，它是一门新技术。近几十年来，随着微电子和计算机技术的迅速发展，且渗透到液压传动与控制技术中，并与之密切结合，使其应用领域遍及到各个工业部门，已成为实现生产过程自动化、提高劳动生产率等必不可少的重要手段之一。
《液压传动与控制》是机械设计制造及其自动化专业学生必修的专业技术基础课，通过该课程的学习，学生应掌握液压系统的理论基础，液压系统元器件的结构、工作原理及性能特点，掌握液压系统的设计方法，熟悉液压系统的组成特点，了解液压系统的控制方法，为从事机械设计自动化及使用维护方面打下基础。同时通过开设对应的实验课，培养学生的实践动手能力和创新能力。
《液压传动与控制》课程具有综合性和工程性高的特点，要求学生将机械工程领域理论与实践相结合，从而提高学生创新精神和工程实践能力。随着液压技术和先进的制造工艺的飞速发展，电子技术与液压技术结合越来越紧密，授课内容落后于液压传动技术的快速发展，不利于对学生的创新精神和工程实践能力的培养和教育，再加上由于过去主要采取灌输式教学方法，教学效果并不理想。上述情况显然不能满足新时期国家对液压技术人才培养的要求，因此，对该课程进行教学改革，提高教学质量，势在必行。
1 明确培养目标，调整教学内容
《液压传动与控制》课程强调知识的应用与能力的培养；在内容的选取上应处理好理论与实际应用的关系，重点介绍理论知识，强调基本训练，加强分析、解决实际问题的能力及工程应用素质的培养，做到少而精，系统性强[1]。根据培养目标我们将课程的内容整合为三大单元，即流体力学理论单元，液压元件单元，应用单元。
在讲授课程的主要内容前，应安排一定时间介绍液压技术的发展动态、国内外液压元件的研制情况、国内液压技术存在的主要问题、与国外先进水平的差距、国内液压界所取得的成就及其在机械、冶金、交通运输、化工、电子以及军事等方面的应用、国内国际最新的科学技术及学术观点等等。使学生了解液压技术的进展及前沿，激发学生学习兴趣，明确今后的学习方向和目标。
学好液压传动与控制技术必须有流体力学理论作为支撑，例如薄壁孔、细长孔流量-压力特性理论等，是深入理解液压阀的结构特点和工作原理及设计制造液压元件的基础。只有培养出理论基础牢固的学生，才能使我国液压产品的品质性能得到质的飞跃。讲授流体力学理论单元时，因学时有限，再加上此部分内容枯燥难学，很多老师往往一带而过，使得学生运用理论知识解决实际问题的能力欠缺。因此，培养学生掌握好液压传动与控制技术，应在注重应用的同时，强调学好理论的重要性。
讲授液压元件及应用单元时，可适当减少液压元件的课堂讲授时间，增加典型的液压应用实例的讲解，同时通过液压实践教学将所学液压知识有机地联系起来，做到学以致用。
2 改善教学方法，提高教学质量
《液压传动与控制》是一门同生产实践紧密联系的专业基础课，学习过程中涉及的元件多、回路多，要想使学生全面理解和掌握相关知识，就要在教学过程中不断改善教学方法，培养学生的学习兴趣，从而提高教学质量。
在课堂教学中，充分发挥多媒体教学的优势，收集、制作大量的视频、动画资料，运用图文并茂的效果启发学生思维[2]。针对学生没有生产经验，工程实践少的特点，结合生活中通俗易懂的实例进行形象讲解。如用注射器，自来水龙头等举例说明液压的工作原理、阀的流量控制原理；运用木桶的短板效应讲解溢流阀的并联问题；结合液压阀的工作原理及构成记忆相应的液压阀符号等，这些讲授有效地加深了学生对液压传动的理解，激发了学生的学习热情。
课堂教学除了形象的讲解，还加入了一些启发式的问答，通过教师的提问，引导学生独立思考，帮助学生复习、深化学过的知识，同时鼓励学生多提问题，一问一答，不仅使学生对所学知识留下深刻印象，也引导着他们进一步深入思考去获取新的知识[3]。“授人以鱼不如授人以渔”，学校课堂上的讲授时间毕竟有限，通过提出问题，鼓励学生充分利用图书馆和网络资源查找资料，自己总结出一定的原理和结论，从而为学生今后进一步深造和从事科研工作打下良好的基础。
3 重视实践教学，培养学生综合能力
《液压传动与控制》是一门实践性很强的专业基础课。实践教学是理论教学的巩固、补充、深化和提高，实践教学既培养了学生的动手能力，也培养了学生观察、分析、判断、推理、比较、综合等实践能力[4]。
在理论教学后，我们设置了实验教学。原来的实验设备较简单，实验题目仅涉及压力控制回路、方向控制回路、速度控制回路、多缸控制回路等简单的基本回路的演示。现在，通过实验室建设，增加实验室经费投入，引进了新的实验设备，更新了实验内容。购置的液压安装调试试验台用于培养学生液压管路和液压元件的拆装与替换、硬管制作、液压回路系统调试等基本技能；购置的液压挖掘机实训台能够真实地体现挖掘机机械的实际工况，使学生能够在实验中深刻了解挖掘机机构的各部件结构与工作原理，使学生在学习基本回路的基础上，学会分析典型液压传动系统的工作原理。上述实验设备不仅可进行液压传动各元部件结构及工作原理观摩、拆装实验、液压挖掘机械演示控制实验，还可进行PLC软件仿真演示及控制实验、可编程序控制器（PLC）电气控制实验，即机-电-液一体控制实验。
在重视实验室建设，完善液压传动实验内容的同时，我们每年都安排部分学生选择液压传动与控制领域的课题作为毕业设计题目，培养学生树立正确的设计思想，掌握现代设计方法，综合运用所学的基础理论、基本知识和基本技能，提高分析解决实际问题的能力。实践证明，这些学生都得到了综合训练并取得了较好的成绩。
4 结语
《液压传动与控制》是一门发展的应用学科，在培养学生专业知识的综合应用能力、动手能力和创新能力中占有重要地位。随着科学技术的进步和新型液压元件的出现和发展，要求我们与时俱进，只有不断改善教学方法，调整教学内容，重视实践教学，提高教学质量，才能培养出适应社会需求的高素质人才。
参考文献
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液压与操纵控制系统 篇4
关键词：冶金机械;液压系统;污染;控制;措施
近几年以来，冶金行业设备运行的周期过长，工作环境十分复杂，其日常行业中的保养与维护工作的技术较大，保养任务过于沉重。在生产过程中，应当重视液压系统和冶金设备的维护。而液压系统具有体积小、功率大，易操作等多个特点，因此容易被广泛使用。从而如何更好地降低设备故障发生的几率，大幅度提升设备的服务期限，是目前主要的难题。本文主要分析冶炼机械液压系统的污染原因及具体的控制措施。
一、冶金机械液压系统污染的原因与危害
（一）冶金机械液压系统污染的原因
冶金液压系统在使用中发生污染的原因有三种，①外界污染物质的侵入，同时其粉尘颗粒会随伸缩的活塞杆或者油箱的通气孔等途径进入液压油当中。与此同时，在日常的维护和保养当中，操作人员轻易疏忽，会将拆装密封件等带入的橡胶、棉纱等污染物掉入油液系统中;②液压系统及相关元件在制造、装配、存储、运输中，系统本身就存在的原始污染物（磨料、毛刺、沙粒、飞边、焊渣、密封胶等）;③一般冶金机械液压系统是在高压、高温、重载的情况下，容易发生化学质变以及腐蚀金属的表层容易产生金属颗粒、锈滓等，同时，经过重载、高压容易使液压油剥落致金属表层颗粒，从而加速密封冶金机械的元件老化，产生污染。
（二）冶金机械液压系统污染的危害
①由于空气当中潮湿的空气与水循环冷却，导致水和油液当中的氰化物、硫化物产生化学反应，出现酸性物质，侵蚀了机械部件，发生污染，从而出现腐蚀现象，以及水与油液发生乳化作用，容易使油液出现变质，严重影响了油液的润滑性能;②空气容易进入液压系统，在液压系统中存有游离和溶解状态这两种形式，一般游离状态的空气会产生气蚀，大幅度破壞元件的表层，造成液压系统出现噪音或振动;另一方面，它液压泵工作时也会出现气阻;③固体颗粒产生的污染最为常见，但危害较大。由于其分布的范围较广，极易使系统发生故障使液压系统受到多种程度的磨损，从而造成润滑与液压系统元件失效，以致交互工作难以顺利进行，继而发生故障。
二、冶金机械液压系统的污染控制措施
在如今的液压系统中，冶金机械液压系统的污染一般由内外两种因素共同导致。其主要的内因是由液压系统使用中的正常损耗，只能利用改进技术等多个方法进行降低，但是也不可能彻底将其消除。
（一）冶金机械液压系统的制造与安装过程中污染控制
目前，大部分的电液伺服常使用不锈钢质的无缝式钢管材料，其钢管之间很难使用螺纹来进行连接，同时，钢管与弯头等多个元件需要放在氢氟酸和硝酸的混合液中反复清洗，其主要目的是将管道内壁上的脏物去除。管道使用锯割而不使用砂轮进行切割，是尽可能防止产生过多的砂轮粉末。在进行焊接时，需要注意在不锈钢管端的位置处将坡口打好并去掉毛刺，然后将其较为干净的处理。以及在焊接时，尽可能使用氩弧进行旱接，最大程度降低熔渣的产生;此外，当拆除液压油管时，需要将接头保持开口朝上的方向。与此同时还需要使用堵头堵住接头的开口，以防止液压系统中的油液过多流失，同时，也能一定程度上有效减少污染物的侵入和防止相应的危害。
（二）采用科学、合理的方法，选择与使用过滤器
一般情况下，在设计机械的初期阶段，需要整体、综合考虑机械工作的外部环境，合理选用适合的过滤器。倘若使用过高精度的过滤器，会导致过度浪费，但过滤器的精度过低又会一定程度上降低所使用器件的寿命。如果想冶金机械液压系统的工作效率高、性能及稳定性好，那么必须要为其设计一个合理、良好的控制污染度的冶金机械液压系统。具体如下：首先，对于一般的冶金机械液压系统，在设计的时候，其过滤器的精度为18-20μm。对于电液伺服系统，其过滤器的过滤精度一般为10μm;以及对于冶金机械液压系统所使用的过滤器，其过滤精度远比实际流经系统的流量大些。倘若所使用的过滤器的流量小于其额定，那么其过滤器所能承受的压力差则会降低，以及进入系统的很多污染颗粒则能被很好的过滤，同时，其冶金机械液压油的清洁程度也随之大幅度提升;其次，如果并联使用液压系统，那么其使用的效果会更好。因为，一旦将液压系统进行并联以后，所经过的每个过滤器的液体流量则会降低，如此一来，冶金机械液压系统的清洁程度则会大幅度提升。同时，对于液压系统而言，如果使用性能比较高的过滤器，在过滤时，则可进行分级过滤。此外，为了很好的防止过滤器被过度堵塞而发生变形情况，则需要对其定期更换。最后，将过滤器选好以后，还需要依据相关要求，在机械上实行正确安装过滤器。普遍情况下，都会将过滤器安装在吸油回路之上。因为这样能很好地清除即将进入但是还未深入到泵中的污染物。倘若冶金机械液压系统的精度要求过高，还能借助吸油回路安装一个粗滤器并在机械液压管路的上端设置一个精滤器进行实现。
（三）加强维护和保养强液压系统
1、合理、科学控制新油液的污染
现阶段，如何合理控制新油液的污染是当前首要的问题。在加入新油液的前期，需要对其进行合理检测，并且能够实行三级过滤，让油液的污染物尽可能符合电液伺服阀NAS6级的相关要求。总之，合理控制新油液的污染，能大幅度降低电液伺服阀清洗和更换的频率，一定程度上提升机械设备运行的可靠性。
2、循环、定期冲洗
对机械设备进行反复冲洗，普遍有在线和离线两种状态。离线冲洗的时候，需要将电液伺服阀和其他的液压部件进行断开，并将软管和硬管进行连接，利用过滤器对管路实行循环冲洗。当冶金机械液压系统满足标准的时候可以进行在线冲洗，可以将电液伺服阀以及其他的液压部件接入到系统当中，进行反复冲洗。同时，也应该对油箱进行定期清洗，并需要更换滤油器，把油箱内部的油污及时清除，以很好的防止外部污染物深入到油箱当中。
3、更换元件和降温工作
当系统运行时，需要及时做好相应的降温工作，以尽可能避免油温过高。一旦液压油液的温度过高，极容易增加金属磨损程度，间接加快部件老化的速度，同时，也很容易产生液压系统的污染和泄漏。一般情况下，一应该将工作油温控制小于55℃为宜。同时，对出现磨损的元件需要及时进行更换，以免元件和活塞之间出现缝隙，导致油液的外泄和污染物的侵入。
结束语
冶金机械在冶金行业当中是最为常用的设备，然而冶金机械所在的工作环境普遍恶劣，在安装和使用中易使液压系统发生污染，严重影响了其正常使用的功能。因此，需要合理、科学控制新油液的污染、定期更换元件、降温工作及循环冲洗，从而有效控制污染问题的产生。
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连铸机液压系统故障诊断与维修 篇5
关键词：主动性维修；液压；设备管理
连铸是一种先进的生产工艺，它取代了以往的钢水模铸、脱锭、均热、开坯的组合工艺。因此，在能源消耗、产品质量、生产效率等方面，都具有优势。连铸机是将钢水直接加工成钢坯的成套设备，连铸机由于执行机构分散面广、传动功率大、工作环境恶劣等而广泛地采用液压系统进行传动和控制。但其液压系统的故障诊断和维修是一项复杂的经验性工作，需要应用大量独特的专家经验和诊断策略，才能有效地解决复杂的故障诊断问题。
1连铸液压元件概述
1.1液压泵
液压泵是液压系统的动力元件，负责向液压系统提供合符要求的压力油源。为了保证连铸生产的连续、稳定，一般采用进口恒压变量泵。此类液压泵的特点是：①输出压力平稳，但结构较复杂。②负载大，运行时间长，磨损速度快。③装拆不方便。
1.2控制阀
控制阀主要包括压力阀、方向阀与流量阀三大类。
1.2.1压力阀主要包含减压阀及溢流阀两种：减压阀的作用是将系统压力减至某一需要的出口压力；溢流阀主要起定压溢流作用，稳压，系统卸荷和安全保护作用。
1.2.2方向阀主要用以改变管道内的液体流向，以控制液压缸及马达等执行元件的运动方向。
1.2.3流量阀是通过改变阀口的过流面积来调节输出流量，从而控制执行元件的运行速度。而针对一些大型油缸，一般都会安装有平衡阀，以保证其在启动和停止时的运行平稳（如钢水包升降装置油缸）。
控制阀的损坏主要有以下几点：
1）磨损：在长期的使用过程中，控制阀的阀芯及芯套会发生磨损，使其部分或完全丧失对流体的控制能力。
2）卡阀：液压系统的工作介质即液压油中有大颗粒污染物，在通过控制阀芯时将其卡住，造成控制阀失效。
3）泄漏：密封件损坏造成的阀体漏油。
1.3执行机构
执行机构主要包括液压缸与液压马达。
l）液压缸是连铸系统主要工作设备之一，其工况主要以高温高湿为主。
2）液压马达在压力油的推动下产生旋转运动，对负荷输出转速与扭矩，主要用在连铸机的钢包回转台和中间罐车上。
1.4液压辅件
液压辅件包括密封件、过滤器、蓄能器、冷却器等。
1）密封件。密封件是液压系统维持正常压力的保证因素。液压装置的能量流与流量是一致的，且前后相通，故液压回路中任一处发生密封问题都会引起系统能量传递的偏差。
2）过滤器。过滤器用于过滤油液中的各类污染物，保护液压系统，是重要的液压元件。
3）蓄能器。蓄能器用于吸收压力与流量的脉动、作辅助能源和系统保压。
4）冷却器。用于冷却系统运行中产生的热量，维持温度的平衡。
5）其他。主要是管件、管夹、接头、仪表等。
2我厂实施主动性维修
我厂连铸机建成时间不长，液压设备管理工作起步较晚，通过学习和消化的先进设备管理经验及我厂在液压设备管理工作中的具体实践，我们在液压设备管理领域采用了主动性维修模式，具体原因如下：
2.1连续铸钢是我厂高效生产的重要环节，如果设备出现故障停机，将导致一整套生产线停产，损失巨大。而液压设备作为连铸机的关键设备之一，如果发生故障会直接影响连铸生产线的正常运行。传统的液压设备维修方式只能减少设备故障的发生，难以满足在线设备故障为“0”管理目标，引入主动性维修的维修模式十分必要。
2.2液压系统设备精密度较高，一旦磨损，修复代价极高，且修复备件很难恢复原有性能，通常使用较短时间就必须更换新元件，造成维护费用居高不下。为保证液压设备的使用寿命及可靠性，降低设备维修费用，引入主动性维修的维修模式十分必要。
2.3随着液压技术的发展，液压元件的设计越来越趋于合理，采用主动性维修的维修模式，使液压元件寿命大幅提高已成为可能。
3液压系统故障诊断步骤
3.1认真阅读说明书，查阅设备运行记录，调查情况，观察现场，熟悉液压工作原理，从整体分析各元件在系统中的性能和作用。
3.2液压系统的故障先兆包括：壓力变化、流量变化、噪声、振动、泄漏等.这些现象有时不会马上影响液压系统的运转，往往预示系统将出现故障，可借助视、触、听直观得到，也可借助仪器诊断。
3.3根据液压系统的故障先兆，找出故障具体部位，根据系统原理和经验逐步缩小范围。
3.4对具体的部位进行初步检验，并进一步用仪器反复检查。
3.5确定发生故障的元件，决定修理或者更换。
4连铸机液压系统的诊断和维修
4.1油箱及循环冷却装置
1）调节循环冷却器水循环阀门开度，以保证油箱内油温范围+40℃一+50℃。
2）油箱内油液面应高于泵组吸油管口300mm以上，以保证有足够的空间使油内的气泡上浮。
3）定期更换循环泵滤芯，保证循环过滤器进出口压差不大于4.5bar，过滤器进口压力不大于10bar。
4.2高压泵组：
1）避免高压泵吸入空气，高压泵吸入空气后会出现剧烈响动，损害极大。
2）观察每台高压泵的斜盘角度，尽量保证其角度变化范围相同，即高压泵的输出负载均衡，以避免出现“大马拉小车”的情况。
4.3蓄能器组
为了达到蓄能器的最大工作效率，保证罐中氮气压力（停机状态下）为系统压力的70%左右。
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4.3控制阀台
1）保证减压阀调压灵敏，输出压力平稳，如出现调节反应滞后，压力波动的情况应拆的阀进行清洗或换阀。
2）溢流阀调节压力一般为所装设备工作压力的120%，可用听声或手触的方法来判断其是否泄油，如出现连续泄油的情况，需要重新调节溢流阀，调节无效的根据情况换阀或更换内部密封件。
3）换向阀的故障一般会反应到执行元件的动作异常上。一般常见问题主要为换向阀阀芯的阻滞或卡死，在执行元件上表现为操作反应滞后或反应，此时需要对该换向阀进行拆解清洗。
4）单向阀的故障一般表现为阀芯被异物卡住，变成通路，不能起到单向止流的作用。
5）而节流阀的故障一般为管路被截断，表现为执行元件单向无动作。
4.4液压执行元件
4.4.1液压缸
1）泄漏也是液压缸的主要故障之一，分为內泄与外泄，內泄主要表现为油缸动作缓慢、爬行等，外泄主要表现为拉杆油封或缸体密封等处的可见漏油。
2）遇到双油缸或多油缸协同工作时，必须保证油缸的同步性，可以通过调节管路上的节流阀来控制油缸速度，已达到油缸同步的目的。
3）处于高温、高湿、高尘工作环境下的液压缸必须做防护，如为暴露在高温辐射下油缸安装隔热板，缸杆加裝伸缩防尘、防高温保护套等
4）同时还应该尽量避免油缸的满行程工作，因为满行程工作会使活塞杆对缸体两端的冲击力大大提高，从而损坏缸体连接件及密封。
4.4.2液压马达
液压马达的损坏主要是工作部分及运动件磨损，使间隙增大，进而引起输出扭矩与转速下降、泄漏增大及振动增大。
4.5液压系统泄漏
液压系统泄漏是连铸机正常工作的大敌，根据经验，将泄漏分为“渗”、“滴”、“流”、“刺”，顾名思义，不同设备对泄漏的要求也有所不同，如发现高压胶管管体渗油的就必须更换，液压硬管出现滴油或流油现象的必须焊接，一旦出现刺油现象，必须立即处理，否则会出现液压油的大量流失。
5结论
液压设备从主体讲属于机械设备，它作为一种机械产品与机械技术关系密切。液压设备是一种流体动力机械，其工作原理，工作介质及由此而来的结构与工艺特征均体现了这一点。液压设备是一种控制机构，它与控制技术同样关系密切。液压系统与电气，电子及计算机系统有广泛的能量与信息的交流，两者之间相互依赖，相互渗透。液压设备在各工业部门中广泛应用，它是实现其工艺目的或相应功能的工具，这些因素必然反映至液压设备的本身。液压设备故障诊断与监测涉及各类测试手段，它与测试技术不可分离。由此可见，液压设备综合了机械技术、流体技术、电气、电子与计算机技术，以及与设备执行的任务相关的技术（如金属切削，塑料或成型加工，钢铁冶金，采煤等）。从系统论的角度看，液压设备是一个系统，它具备一般系统的基本特征：整体性、层次性、动态性与目的性。因此，系统分析方法非常适合液压系统故障的分析。
参考文献：
[1] 李尧忠. 轴承清洗机液压系统的设计[J]. 液压与气动， 2009，（07）
[2] 温新民. 液压系统设计中过滤元件的选型[J]. 流体传动与控制， 2010，（01）