液压伺服系统（精选12篇）
液压伺服系统 篇1
0 引言
近年来,随着工业技术的不断发展,人们对液压机的速度提出了越来越高的要求,低效率高耗损的生产方式已不能满足市场的发展步伐。传统的通过增大阀的通径来提高流量而获得高速的液压控制方式,其效果往往不尽如人意,这主要是由于传统的采用阀控制的液压系统在实现高速—低速或低速—高速转换过程中,阀的开口大小不能实现有效的比例流量控制,造成液压冲击进而造成滑块位置不能精确控制。
目前,国内生产的液压机在速度、稳定性、抗偏载能力、调平精度等技术水平方面与国际先进水平相比有一定差距。德国生产的高性能液压机快下速度可达600mm/s,回程450mm/s,工作速度40~60mm/s,速度可与高速机械压力机相媲美,其主要是采用了大流量大通径电液伺服阀系统控制技术。目前国内专业阀生产厂家还不能达到国际先进水平,而进口产品采购周期长(往往需要长达一年以上的时间),价格是国内同类产品的10倍以上,大大制约了国内高速、高性能、高精密液压机的发展。
为了改变传统的液压控制方式,填补国内空白,提升金属板料成形液压机的技术水平,我公司联合德国福伊特哈雷液压有限公司和中科院沈阳自动化研究所,发挥各自优势共同开发高性能数控混合伺服液压机成套设备。该系统采用大流量电液伺服泵通过智能控制单元对液压系统压力、方向、流量进行精确快速控制,提高液压机的速度、精度、可靠性,实现速度的平缓过渡,减小系统压力流量损失和液压系统冲击噪声,实现液压机产品在高速、高效、环保、节能和高附加值等方面的突破。
1 液压系统原理
1.1 动力部分
本液压系统(图1)采用伺服步进电机驱动,电机M1驱动两件双联齿轮泵pump1、pump2,电机M2驱动另外两件双联齿轮泵pump3、pump4,分别给主缸上腔和下腔提供液压油。由于采用的是齿轮泵单独控制上下腔,所以在滑块快速下行时,可以启动步进电机M2反向转动,将主缸下腔油液抽到油箱,减小主缸下腔回油阻力,得到更高的快下速度。同时,由于采用了齿轮泵,其流量稳定,只要改变步进电机的转速,就可以得到不同的工作速度。
1.2 主缸控制阀块
主缸控制阀块如图1中CF1(双点划线)所示,外观如图2所示。其作用在于对泵输出的油液进行分配,以实现执行元件的特定动作。主缸控制阀块可以分成三个功能部分:(1)第一部分控制主缸上腔,主要由两只三位四通电磁换向阀、两只调压阀组成。两只三位四通电磁换向阀分别控制泵pump1、pump2输出的液压油的输出方向,例如:当电磁换向阀YV1、YV3均得电时,则泵pump1、pump2输出的液压油均进入主缸上腔;YV1、YV3均失电时,泵输出的油经CF1阀块回油箱,系统卸荷;YV1、YV4得电,则主缸上腔由泵pump1供油,泵pump2输出的液压油回油箱;YV2、YV3得电,则主缸上腔由泵pump2供油,泵pump3输出的液压油回油箱。(2)第二部分控制主缸下腔,其组成及工作原理与第一部分相同,不做详细叙述。(3)第三部分用于控制充液阀,主要有压力阀、
蓄能器、单向阀,电磁换向阀等组成,有单独的小电机M3及小流量齿轮泵pump5供油,蓄能器主要用于维持其压力恒定。
另外,阀块上开有一些接口,用来安装压力传感器和压力表等器件,显示和检测工作压力,采集液压系统压力流量等信号,输入控制系统,形成闭环。
1.3 液压垫缸控制阀块
液压垫缸控制阀块如图1中CF2(双点划线)所示。连接在主泵1的出口分支处,其初始状态接三位四通电磁换向阀中位(0位),油路处于关断状态,不影响主阀块油路系统。当液压垫需要顶出时,只要通过控制系统,使电机M1转动,由泵1供油,同时电磁阀YV12得电,即可实现液压垫的顶出。同理,YV11得电,即可实现液压垫的退回。调压阀F9设定阀块CF2工作压力,调压阀F8作远程控制,作为F9的先导控制阀,设定压力小于或等于F9设定值。一般情况下,调压阀F8安装在机身或控制台上便于操作的位置,并由压力表B4来观察调节的压力值,F9一般设定为一个固定的高压,通常为25MPa。
另外,本液压垫阀块系统还可以实现液压机的拉伸功能,如图1所示,电磁阀YV11、YV12均不得电,电磁换向阀接中位,不影响主缸阀块系统的正常工作。如图3所示,液压垫初始为顶出状态,滑块慢速加压下行,液压垫被迫退回,液压垫下腔在调压阀F9的作用下形成背压,经F9溢流,维持液压垫缸下恒定成形压力,同时,液压垫缸下腔拉伸成形背压可根据用户工艺需要通过远程调压阀F8进行远程调节控制。板料随动成形,这种工艺方式成形的工件质量高,可以有效减少和防止拉破起皱现象。
2 样机试制
经过中德双方多方面的技术交流,最终制成公称力为160t样机,各项指标参数均达到了设计值,滑块快下速度达450mm/s,工作速度在0~40mm/s之间无级调整,回程速度达450mm/s。试制成功的样机噪声很小,由于采用了伺服电机控制,几乎没有空转能耗,节约能耗为普通产品的30%。滑块定位精度高,在450mm/s的快下和退回速度下,误差仅为±0.1mm。
3 结论
本文介绍的一种无级可调液压系统结构简单,改变了传统的通过改变阀开口大小实现对液压系统速度流量的定量控制方法,直接通过伺服电机和定量齿轮泵为液压系统提供能量,只需控制伺服电机转速就可以得到不同流量,结构简单,消除了阀制造误差、系统惯性等潜在不利因素,只需改变程序控制方式,就可以得到所需的液压机运动件速度,实现了液压机在高速、高效、高精度、节能、环保等多方面的突破。随着控制技术的不断发展,该项技术必将推动液压机制造技术的变革。
参考文献
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[4]帅长红.液压机设计、制造新工艺新技术及质量检验标准规范实务全书[M].北京:北方工业出版社,2000.
液压伺服系统 篇2
4.1 研究综述
液压传动是根据17世纪帕斯卡提出的液体静压力传动原理而发展起来的一门新兴技术，1795年世界上第一台水压机诞生。1905年工作介质水改为油。第一次世界大战(1914-1918)后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速，开始进入正规的工业生产阶段。
20世纪50年代我国液压工业开始起步。60年代我国引进液压元件生产技术，开始自行设计液压产品，80年代我国加速引进先进液压产品以期全方位地赶上世界水平。
到如今，我国不但能生产液压泵，液压阀等液压元件，还设计制造了许多新型液压的元件，如电液比例阀，电液伺服阀等。我国液压技术在实现高压，高速，大功率，高效率，低噪音，经久耐用，高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进展，在完善比例控制，司服控制，数字控制等技术上也有许多新成就。
液压技术的发展正向着高效率，高精度，高性能方向迈进。液压元件向着体积小，重量轻，微型化和集成化方向发展，液压技术，交流液压等新兴的液压技术正在开拓。又由于计算机的应用，更大大地推进了液压技术的发展，像液压系统的辅助设计，计算机仿真和优化，微机控制等工作，也都取得了显著成果。
4.2 研究观点
由综述知我国已具备自行研发设计液压产品的能力，而本文旨在讨论通用液压机液压系统的设计问题。本文将给出我组设计通用液压机液压系统的详细过程，给设计通用液压机的同学以参考借鉴之用。
4.3 研究内容
本项目主要工作是设计系统原理图和系统性能验算。
本项目分为明确设计要求、确定技术参数、拟定总体方案、选择液压元件、系统性能验算、编制技术文件六个组分。正文
5.1 明确设计要求
一般通用液压机的工艺用途广泛，适用于金属板料的冲压工艺(弯曲、翻边、拉深、冷挤压等)和金属与非金属粉末制品的压制成型工艺(如粉末冶金、塑料、玻璃钢、绝缘材料、磨料等制品的压制成型)，并可用于校正和压装等工艺。1
通用液压机用于中小批生产，因而可以预见，其上生产的产品都由工人手工装卸。一般成年男子能举起体重50-80%的东西，我国成年男子平均体重约65KG，考虑到工人长期频繁装卸，所以产品质量应该控制在30KG以下。
自由弯曲时,F压力机≥FD+F自,其中FD=(0.3~0.8)F自,。取抗拉强度较高的25SiMn2MoV（≥1470）为试件计算。钢的密度取7.9X103kg/m3，30KG的体积就是3.80 X10-3 m3，为使钢的厚度、宽度都能取到最大值，认为试件是一个正方体，则t=B=0.156m。为使弯曲力最大，另r=0。带入公式有F自=3.2 X107 N，F压力机=5.76 7X10N（约6吨的压力）。市面上常见的通用液压机顶出力都在106这个数量级，所以由上述分析可知用通用液压机加工合金结构钢的厚板比较费劲，所以下面取厚度13.6mm计算（14mm以上属于厚板）。钢板上表面仍认为是正方形。将t=0.0136m，B=0.528m，r=0带入有F压力机=1.73 X107N，依然费劲。优质碳素钢和低合金钢的抗拉强度在720MPa以下，则F压力机≤8.47 X 106N。
综上，通过分析弯曲工艺，得出我们的通用压力机的顶出力应该为8.5 X 106N，并且只能用来加工优质碳素钢和低合金钢的薄钢板。
材料轴向拉伸时，FA.取厚度为t=0.0136m，宽度B=0.528m，取70号钢的优质碳素钢和低合金钢的抗拉强度720MPa，可算出F5.210N 1 摘自《通用液压机的液压系统介绍》http:///140140133.html t 关键词：压力机 液压系统 电气控制 中图分类号：TM571.61 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）02（c）-0100-01 压力机是压力加工机械设备，广泛使用在冷挤、锻压、校直、冲压、弯曲、成型、打包等工艺，现在，液压压力机被广泛使用，对工件的挤压、校直、冷弯等加工是通过液压系统产生的静压力来实现的。如何做好压力机的液压系统的电气控制是确保压力机能够高效稳定工作的重要保障。 1 压力机简介 1.1 液压机的组成 压力机（包括冲床、液压机）是一种通用性压力机，其结构精巧。有广泛的用途，生产效率高，压力机可在切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺广泛应用。对金属坯件施加强大的压力后造成金属发生塑性变形和断裂，零件就被加工成型。压力机分为机械压力机和液压压力机，工作时机械压力机大皮带轮（通常兼作飞轮）被电动机通过三角皮带驱动，曲柄滑块机构被齿轮副和离合器带动，使滑块和凸模直线下行。锻压工作完成后机械压力机滑块程上行，自动脱开离合器，同时接通曲柄轴上的自动器，在上止点附近滑块停止。液压压力机又被称为液压成形压力机、油压机等，使用各种金属与非金属材料成型加工的设备。液压机分为三柱式、单柱式、四柱式等结构类型，其中最为典型的是以四柱式液压机。组合控制机柜、上压式四立柱油压机、模具输送台架、电加热系统和保温装置四部分组成压力机，而油压机的组成主要由：冷却系统，上模及下模，有机架、加压油缸、液压系统，其中机架上端为加压油缸，联接上模，冷却系统与上模、下模联接等组成。移动工作台及与移动工作台联接的移动油缸装在机架下端，下模安放在移动工作台的上面。上述组成造型大方、美观，结构紧凑，操作简单可靠，维护方便，为一体化设计。压机应具有可靠的结构刚度抗变形能力，液压站上位置，压排设置模具吊装连接装置，液压站和压排有可拆装的防尘机盖。工件能出方向为长度（3000）方向。技术参数如下：公称压力190T；有效工作台面积3000×750mm2；压排运动速度75～100 mm/s；最大开合距离550mm（不含加热板）；保压时间8h（工件130℃）；压机底座高度0.5～0.55m；压排及底座的平面度0.2 mm；压排底座压合平均间隙≤0.25mm（不小于10个测点）。 1.2 液压机的工作流程 上滑块机构和下滑块顶出机构的运动是液压机的主要运动，主液压缸（上缸）驱动上滑块机构，辅助液压缸（下缸）驱动顶出机构，液压机的上滑块机构通过四個导向柱进行导向、主缸驱动，实现上滑块机构“快速下行-慢速加压-保压延时-快速回城-原位停止”的动作循环，下缸布置在工作台中间孔内，驱动下滑块顶出机构实现“向上顶出-向下退回”或“浮动压边下行-停止-顶出”的两种动作循环，液压机的液压系统以压力控制为主，系统具有高压、大流量、大功率的特点，如何做好液压系统的电气控制是十分重要的。 2 液压机的液压系统 2.1 液压系统的组成 常见的液压系统的主要构成如下：系统有2个泵，其中1个是主泵，采用的是高压、大流量的恒功率变量泵，其工作压力是通过溢流阀的远程调压阀进行调压，另1个辅助泵是一个低压小流量的定量泵，其主要功用是为了供应液动阀的控制油，其压力是通过溢流阀进行控制的，该系统采用高压大流量恒功率变量泵供油和利用滑块自重充液的快速运动回路，采用单向阀保压及由顺序阀和带卸载阀芯的充液阀组成的泄压回路，结构简单，使由保压转换为快速回程时的液压冲击减小。 2.2 液压机液压系统的动作 由于本液压系统采用的传感器输入信号及输出信号采用的都是开关量，分别是9个输入信号和7个输出信号，使用PLC作为核心进行控制即可，在设计控制系统时，需要充分发挥PLC的控制功能，尽可能的完成控制设计，应控制好经济成本，发展适合需要的控制系统。控制过程如下：（1）按动启动键，在满足控制要求的前提下，主泵接触器吸合，从而主泵电机启动，为整个液压系统提供压力。（2）当需要上缸快速移动时，按动快速移动按钮，PLC接收信号并经过程序处理后输出继电器吸合，继电器控制电磁阀线包得电，带动电磁阀阀芯动作，打开阀路，使液压油进入到压力机上缸上腔，同时PLC输出信号控制阀动作，打开下腔油路，使用上缸下腔油回流到油箱内，上缸在压力和重力的作用下快速移动，主泵虽然处于最大流量，但是仍然无法满足需求，从而造成上腔处于负压，上部油箱的油液经过液控单向阀进入上缸的上腔。（3）上缸慢速接近工件时，当上缸滑块降至一定位置触动行程开关后，行程开关触点失电断开，PLC接收信号程序处理后断开输出，使电磁阀阀芯处于中间位置，液控单向阀关闭。上缸下腔油液经背压阀控制回油箱。此时，上缸上腔的压力升高，充液阀随之关闭。通过主泵供给压力油，上缸慢速接近工件。当上缸滑块接触工件后，阻力急剧增加，从而造成上腔压力进一步提高，主泵的输出流量会自动减小。（4）当上缸上腔压力达到预定值时，压力继电器吸合，PLC断开对电磁阀的输出，使用上缸的上、下腔封闭，PLC控制电磁阀的开关做好保压工作。（5）保压过程结束，PLC程序发出信号，控制常开开关闭合，接触器吸合，电磁阀动作。由于上缸上腔压力很高，液动滑阀处于上位，压力油经阀使外控顺序阀开启。此时泵输出油液经顺序阀回油箱。泵在低压下工作此压力不足以打开充液阀的主阀芯，而是先打开充液阀的中的卸载芯，使上缸上腔油液经此卸载阀芯开口泄回上部油箱，压力逐渐降低。当上缸上腔压力泄至一定值后，液动滑阀回到下位外控顺序阀关闭，主泵供油压力升高，阀完全打开，此时油液流动情况为：进油路泵→换向阀左位→液控单向阀→上缸下腔。回油路上缸上腔→充液阀→上部油箱。实现主缸快速回程。（6）当上缸滑块触动行程开关后，行程开关触点断开，PLC控制电磁阀阀芯处于中间位置，液控单向阀将主缸下腔封闭，上缸将停止不动。主泵输出油经阀回到油箱。（7）按下退回开关，PLC输出信号控制接触器得电，PLC控制电磁阀动作，驱动下液压缸活塞上升顶出。然后下液压缸退回。 3 结语 在液压机液压系统中加装PLC控制系统能够有效的提高控制效率，将控制难度大大简化。 参考文献 [1]李伟.机床电气与PLC[M].西安：西安电子科技大学出版社，2006. [2]刘春生，张艳军，张才.液压系统的回油背压特性[J].黑龙江科技学院学报，2005（3）：133-136. 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) . 液压油对液压系统工作影响的分析 本文从液压油属性、液压油含气量、液压油冲击和液压油污染四方面分析了液压油对液压系统工作的.影响,并提出了改进措施.同时,还分析了压力、温度等环境因素对液压油属性的影响. 作 者：余正根 李春旭 作者单位：装甲兵技术学院,吉林,长春,130117刊 名：农业与技术英文刊名：AGRICULTURE & TECHNOLOGY年，卷(期)：200929(3)分类号：V317.2关键词：液压油 液压系统 工作影响 在节能环保方面，科尼采用的高扭矩柴油发动机油耗低、排放小，满足欧II和欧III等最新排放标准，保养间隔达到，减少废料对环境造成的污染。 在降低作业能耗方面，科尼采用独特的负载感应液压系统，按需输出动力。与定量液压系统相比，负载感应液压系统效率高、能耗低，油耗和废气排放均可减少10%~40%。此外，负载感应液压系统还具有以下优点： （1）提升速度快； （2）起升所需动力少，可为行驶系统分配更多动力； （3）设备负载和疲劳度降低，利用率提高，运行成本降低； （4）液压油平均压力降低，有效减少泄漏，降低工作油温，减少热量产生； （5）液压油、滤芯、油管及联轴器的损耗降低； （6）阀体、泵、油封及油缸的损耗降低； （7）维护成本低廉，噪声小。 科尼产品维修保养方便，更具人性化，主要体现在以下几个方面： （1）设备空间大，底盘上盖和发动机上盖可轻松打开，前后桥、发动机、变速箱、传动轴和液压系统均有足够空间，方便维修人员触及每个零组件； （2）掀开发动机上盖即可触及机油、变速箱油尺和加油口； （3）液压油位、驱动桥油位、轮边减速器油位、备用水箱水位和蓄电池液位等均有明显的上下线标示，方便维护； （4）液压系统的主压力、伺服压力、方向机压力、蓄能器压力、吊具工作压力和吊具伺服压力均可通过测压力口进行检测，非常方便； （5）通过集中加注口对门架上滚轮的轴承加注黄油，方便维护人员操作； （6）电气线标明线号，接头标明接头号码，与电路图相同，方便查找； （7）主要部件设有起吊点，维修人员经常走动的车身两侧采用特种防滑材料； （8）随车附有详细的维修保养资料，每个步骤均配有图示，通俗易懂，给维修人员带来极大便利； （9）正面吊、空箱堆高机和重型叉车等港机产品均采用同一设计和制造平台，零部件的通用性好，从而减少客户的备库零件，提高使用效率； （10）保养间隔期长达，提高机械利用率，节约成本。 科尼产品的驾驶室符合人机工程学，具有全方位视野，造型美观，可缓解驾驶员的紧张和疲劳，提高作业效率；电子监控系统采用6.5英寸高清彩色液晶显示屏，所有参数一目了然；动力方向机转向轻松；集中式航空手柄操纵轻松方便；冷暖空调具有防雾、除霜和换气功能；悬浮式座椅可自由调节，最大限度地减轻驾驶疲劳。 本着精益求精的精神，科尼以人性化设计为前提，在业内产生广泛影响。科尼产品在德国和瑞典等国的市场占有率很高，同时科尼非常重视中国市场，愿意与国内集装箱仓储企业加强合作，将一流的设备和最好的服务奉献给国内客户。 关键词：液压,在线监控,系统方案,组成 1 步进梁液压在线监控系统方案的比较 根据原系统存在的主要问题, 本项目有三种可能的监控方案, 三种监控方案中的监测部分都采用组态软件实现, 液压系统及其控制部分的三种方案如下: 1) 开式系统, 锥阀控制, 重新设计电控系统; 2) 闭式系统, 采用机一液伺服变量泵, 四级调压不变, 电控系统不变; 3) 闭式系统, 采用电液比例变量泵, 取消四级调压, 原电控系统不变, 新增控制器。 方案1) :优点是结构简单, 通流量大, 功能明确。缺点是系统采用开式系统, 油液容易污染;原升降水平切换控制阀和升降油缸控制阀采用的插装阀, 现要求将其改为锥阀, 改造的牵涉面大, 特别是电控系统、PLC程序全部需要重做, 改造周期长。 步进梁液压在线监控系统方案的比较 根据原系统存在的主要问题, 本项目有三种可能的监控方案, 三种监控方案中的监测部分都采用组态软件实现, 液压系统及其控制部分的三种方案如下: 1) 开式系统, 锥阀控制, 重新设计电控系统; 2) 闭式系统, 采用机一液伺服变量泵, 四级调压不变, 电控系统不变; 3) 闭式系统, 采用电液比例变量泵, 取消四级调压, 原电控系统不变, 新增控制器。 方案1) :优点是结构简单, 通流量大, 功能明确。缺点是系统采用开式系统, 油液容易污染;原升降水平切换控制阀和升降油缸控制阀采用的插装阀, 现要求将其改为锥阀, 改造的牵涉面大, 特别是电控系统、PLC程序全部需要重做, 改造周期长。 2 步进梁液压在线监控系统方案的确定 武钢热轧厂4号步进加热炉是武钢的关键设备, 是热轧厂的效益增长点, 因此, 厂方不可能因为液压监控系统的改造而让步进加热炉长时间的停产, 只能利用其正常的检修时间来进行设备的改造和施工。因此, 泵控方式和改造时间成为我们在选取方案时考虑的主要因素。对比以上可能存在的三种方案, 我们决定选取方案3作为我们的最终方案。 液压系统调速方面:取消原来的四级压力控制, 采用比例变量泵控制, 比例变量泵选用力士乐公司生产的标准泵。比例变量泵的变量机构由比例阀控制, 速度模拟信号通过比例放大器输入到比例阀的电磁铁, 根据泵的输出流量与输入电流成正比的关系, 来控制泵的输出, 从而达到调速的目的。原升降水平切换控制阀和升降油缸控制阀采用的插装阀, 现将其改为力士乐公司生产的标准阀。 电气系统方面:在不影响原电控系统和55PCL控制程序的情况下, 取消由原55PCL控制的继电器系统, 新增一台控制器, 实现比例变量泵的控制和系统的监测。 监测系统方面:增加一套操作站, 操作站和新增控制器通讯。一方面监测系统中新增加的模拟量和开关量;另一方面将原5S中的各种模拟量和开关量采用通讯的方式传到新增加的控制器中以实现对原系统各主要参数、电气节点、步进梁的位置和具体的运行情况的监测。 项目施工方面:考虑到利用检修时间进行施工的因素, 我们不可能一次性地对该项目进行施工, 而是采取了分期施工的方案:首先完成一台泵组的施工, 在该泵组运行正常的情况下进行其余三台泵组的施工, 最后完成控制器和原5S之间的通讯以实现系统的监测。 3 步进梁液压在线监控系统的组成 根据厂方的改造要求, 现场信号的监测不采用设备总线的形式, 而采用电缆和PCL直接相连, 监控系统不设厂级监视诊断层, 只设设备层和车间监控诊断层。 监控的主要内容有:电机状态, 截止阀状态, 电磁铁状态, 泵出口压力状态, 液位状态, 油温状态, 加热器状态, 主泵各主要参数, 步进梁工作状态, 步进梁位置以及通过监控制程序产生的系统故障报警等。 由于选用的监控方案不影响原电气系统, 所以, 系统中大部分的监控内容由原5S完成, 7S除负责新增部分的监控内容外, 还要负责由5S通过PROF工BUS-FDL网络传送过来的系统状态。监控系统的实际组成框图如图1所示。 4 步进梁液压在线监控系统的配置 系统主要由控制和监测两部分组成, 主要配置有:上位机、控制器、比例放大器、传感器、智能仪表、通讯网卡和通讯电缆等。 控制器由于原来的系统采用的是西门子的s5控制器, 为了和原来的系统更好的兼容, 我们在选择新增加的控制器时, 选择了西门子公司的7S-300可编程控制器。它能满足中等性能要求的应用, 应用领域相当广泛。其模块化、无排风结构、易于实现分布、易于被用户掌握等特点使得7S-300成为各种从小规模到中等性能要求控制任务的方便又经济的方案。57-300具有多种性能递增的c Pu和丰富的且带有许多方便功能的1/0扩展模块, 使用户可以完全根据实际的应用选择合适的模块。当任务规模扩大并且愈加复杂时, 可随时使用附加的模块对PLC进行扩展。西门子57-300所具备的高电磁兼容性和强抗振动, 抗冲击性, 更使其具有最高的工业环境适应性。7S-300具有高效的工程软件, 全集成自动化带来的集成性和应用程序的可重用性可以带来更低的市场响应时间。此外, 57-300系列还具有模块点数密度高, 结构紧凑, 性价比高, 性能优越, 装卸方便等优点。 在确定PLC所需要的模块之前, 我们对控制对象和控制任务进行了分析和统计, 本系统需要以下不同的1/0点: 数字量输入点 (Dl) :犯点。其中24点接原系统55PLC控制器的继电器的输出, 步进梁的动作由此24个继电器控制。由于s5和s7的通讯放在第三阶段实行, 因此, 在第一施工阶段、第二施工阶段, 此24点输入是必须的。另外8点分别用来设置四个比例放大器的状态:一个放大器需两个旋钮, 一个控制放大器的停止和工作, 一个控制放大器的自动和调试。 数字量输出点 (DO) :5点。其中4点是用来控制放大器使能继电器的;另外1点用来控制故障灯。 模拟量输入点 (Al) :24点。其中4台泵的手动给定4点4台泵的倾角传感器4点;4台泵的零点调整4点;4台泵的比例电磁铁8点。 模拟量输出点 (AO) :16点。其中4台泵的放大器给定4点;4台泵的放大器给定百分比显示仪表4点;4台泵的比例电磁铁两边电流之差百分比显示仪表4点;4台泵的流量百分比显示仪表4点。系统所需要的信号模块如表1所示。 由以上分析可知, 系统的信号模块较多, 一个机架安装不下, 因此, 在系统中还需要相应的接口模块以扩展机架。另外, 由5S和7S通讯的需要, 还需要在系统中设置通讯模块。各模块的功能如下: 电源模块PS307-10A:将市电电压 (130V/230V) 转换为24V直流工作电压, 为57-300CPU提供工作电源。 模型锻造是金属在外力作用下产生塑性变形并出参数进行控制。这一控制可由软件控制或硬件控制。将高精度磁致伸缩线性位移检测装置和总线数据处理系统以及阀控信号等, 由硬件控制直接组合在一起, 对油缸采取线性位置检测, 并与电控系统、高频响比例阀控制系统、高频响插装阀系统相结合, 对设备进行控制, 以达到标准的工艺要求, 控制高频响液压功率放大与卸压缓冲回路的调节特征, 将有效降低变向冲击, 甚至可以完全避免变向冲击。同时, 该技术也提高了锻件精度和锻造频率。 数控全液压模锻锤是多功能、高精度、打击能量可用数字控制的模锻设备。其技术成熟, 在我国重工业中应用广泛, 这种新型数控液压模锻锤的优点及特点有以下几个方面: 1.1 智能化数控系统, 它可以实现打击能量的自由调整, 不仅可以节省能量, 而且还可以控制油温升高。 同时也提高了锤头、锤杆与模具等主要部件的使用寿命。 1.2 产品技术含量高, 整体系统由数字化系统控制。 对操作人员的技能没有特殊要求, 只要简单的操作技能与应变能力, 就可以保证批量产品质量与效率的稳定。 1.3 采用“X”型结构导轨, 能够避免模具错位现象, 打击出的锻件 飞边小, 而且均匀, 从而可以降低材料的报废率和提高了锻件的精度。 1.4 产品属于环保型产品, 在保证打击能量的情况下, 强大的振 动力被设备减振装置所吸收, 对周围的生活、行人和建筑物等无任何影响。真正体现不扰民、不污染、省能源的环保准则。 2 液压模锻锤原理 液压模锻锤的自动化程度高, 在打击不同类型的工件时, 只要稍微改变系统设置即可完成。模锻锤液压缸上腔为无杆腔, 下腔为有杆腔, 为上下腔双作用的单活塞杆液压缸, 通过控制上腔来完成锤头的运作。 2.1 模锻锤液压系统结构。 液压模锻锤液压系统一般是由控制元件、执行元件、动力元件、辅助装置和工作介质组合而成, 系统的各部分组成一个有机关联的整体。液压系统的动力元件为液压泵, 工作介质为油, 执行元件是单杆双作用液压缸, 设备的上下腔都采用油压驱动, 油压由蓄能器和油泵及差动回路联合进行控制, 液压缸下腔始终连通蓄能器, 控制系统只对液压缸上腔进行控制。控制元件是液压阀, 辅助装置包括压力表、油箱、蓄能器、滤油器、管接头、热交换器、油管等。 2.2 液压模锻锤的工作程序。 液压模锻锤根据锻件生产工艺, 随时调节打击能量和打击次数, 控制系统通过控制电磁阀的通断, 可以完成提锤、悬锤、打击等各种动作, 也可以实现轻打、重打、快打、慢打、单打与连打等操作。液压模锻锤工作过程序主要包括以下几方面:2.2.1启动油泵。按下设备启动按钮, 电机带动油泵启动, 溢流阀进入工作状态, 主油路逐渐升压, 液压油进入蓄能器下腔和油缸下腔, 准备提锤。2.2.2打击。打击阀通电, 油路开启, 来自蓄能器、油泵以及通过差动回路在下腔引来的高压油进入上腔, 实现锤头的快速垂落。2.2.3提锤。打开阀断电, 上腔接通油箱回油, 上腔卸压, 锤头立即快速返回, 锤头升至一定位置后即可进行打击和放锤, 在锤头升至最上位置时, 将触动定位开关, 设备停止提锤。2.2.4悬锤。打击工序完毕, 在装入下一工件时, 打击阀此时不通电, 靠蓄能和下腔油器平衡油压悬锤。同时锤头设有安全定位装置, 以防意外打击对人体造成伤害。 3 控制系统的特点 液压模锻锤装有程序控制系统, 具有独有的记忆功能。在控制柱中, 装有生产过程的操作、监控、调节和屏幕键盘操作终端。锻造人员即可程序化也可人工控制, 在程序控制时, 锻造流程和每次的打击能量以及节拍都可预选, 并通过脚踏板操作。其他的锻造参数可由操作者自行输入。数据管理系统中存储了产品的操作参数。当再次生产时这些产品就不必再行设置, 这就减少了停机时间和数据的准确性。液压模锻锤液压控制系统具有以下几个主要特点。其一:采用了泵直接传动式系统, 有利于系统中油液循环和散热。其二:主要控制阀都采用插装阀, 通油流量大, 充分保证了动作的灵敏性。其三:所有的阀都集成在一个到两个集成块上, 从而提高了系统的传动效率。其四:系统中采用小型蓄能器为主的控制油路, 即简化了系统, 节省投资, 又保证了控制油压的稳定。其五:通过对该液压系统进行动态建模与仿真实验, 证明该控制系统具有良好的动态性能与实用性。 4 液压模锻锤发展趋势 4.1 新工艺的应用。 锻件的精密化对锻造成形设备和工艺提出了较高要求。据研究成果显示, 对于工艺简单的锻件, 可采用冷模锻、温锻成形工艺, 既可提高材料利用率, 又可提高锻件的尺寸精度, 同时还可以省去产品成型后的切边工序。不仅提高了生产率, 而且降低了能耗, 对于工艺复杂的产品, 可采用粉末锻造成形工艺。近年来, 粉末锻造成形工艺已成功地在连杆、齿轮等零件的锻造成形中得到广泛的应用, 其产品不仅具有良好的平衡性能, 而且还具有均匀的材质分布、尺寸精度较高等优势。 4.2 新材料的应用。 随着铝、镁、钛合金在各种零件中的应用范围愈来愈广, 有色金属锻件需求愈来愈多, 有色金属锻造呈明显上升趋势。由于有色金属特别是铝合金的锻造温度低, 始、终锻温度区间较小。成形速度及与之成形设备相对钢质锻件要求很高。因此, 具有快速、灵活的特性适应有色金属锻造的锻锤将得到广泛应用。 4.3 新设备的应用。 我国锻造行业厂点不集中, 工艺水平落后, 锻造成形设备老旧, 精锻件水平生产能力明显不足, 与国外差距非常大。为适应国际市场需求, 一定要大力推行工艺改造, 积极采用新型科技设备。因此, 采用高精度、高效率、高可靠、低能耗的新型设备, 将会是我国锻造行业走出国门迎接世界同行挑战的必由之路。 5 结论 以上是笔者从实践出发对当今液压模锻锤液压控制系统等相关知识, 进行了粗略的分析和研究。程控全液压模锻锤在现代锻造工业中得到广泛应用, 它从根本上改变了传统的落后面貌。简化了动力设备, 消除了传统蒸汽锤严重的环境污染, 节约了大量水资源, 具有显著的社会效益与经济效益。锻锤的优势现已得到充分发挥, 锻锤的缺点也通过现代化液压驱动、电子控制和结构优化得到解决。可以说, 现代化的程控全液压模锻锤将使锻锤在锻造工业中的应用得到复兴。 参考文献 [1]郭明阳.液压模锻锤的概述与发展历程[M].成都:四川出版社, 2008 (4) . 快速锻造液压机,是上世纪60年代开始发展起来的一种新型锻压设备。由于该设备机械化程度高、速度快,又能控制压下量的尺寸,在锻压行业应用也越来越多。对于快锻液压机,它的主要功能是实现快锻时有高的锻造次数及锻件尺寸控制精度,而保证这些性能实现的关键在于液压控制系统的设计。 2 液压系统的基本要求 (1)在计算机控制下,能实现液压机在较小工作行程和回程时有较高的工作循环次数即快锻次数,通常应大于80min-1。 (2)液压机在较高锻造次数下工作,要使液压系统的冲击、振动控制在最小范围之内,即系统在高压大流量(几千升乃至上万升)、工作循环次数较高状态下,能安全、正常、稳定工作,并要充分保证液压机本体工作的平稳性。 (3)由于活动横梁的位置直接影响到锻件的尺寸精度,要求控制液压机百吨左右的横梁的动作,包括空程下降、回程至停止、加压至回程位置等,横梁位置控制精度±1mm。 3 液压系统设计思想 (1)考虑到系统属高压大流量系统,为了减小液压冲击与振动,尽量缩短管路,特别是主进油阀块和卸压阀块尽可能靠近主工作油缸和两个回程油缸。在主缸进油阀块和回程缸进油阀块上,安装有插装式比例阀作为进油阀。由于比例阀带有位移传感器,可以根据所给定的电信号使主阀处于关闭至全行程范围内的任意位置,从而可以实现主阀最大流量范围内的流量随意调节。主阀的启闭速度也完全可以根据所给定的电信号随意调节,从而实现动梁速度的调节并减小冲击振动。 (2)液压系统采用油泵直接传动,阀组高度集成化,组合成几个液压集成块,从而大量减少外接液压管路和管式连接的液压元件,减小系统的冲击振动。 (3)在精整锻造过程中,所需压力比镦粗时小得多,行程量也小。故采用回程缸和工作缸连通构成差动系统。回程缸常通高压油省去回程时系统的建压时间,以此来增加锻造次数。锻造精度的控制通过回程缸的背压来实现。在液压机加压时回程缸液压油经平衡阀及排液阀排出,回程缸内始终有一定背压平衡动梁下降时产生的惯性力,保证液压机停止位置的精度,即锻件高度尺寸精度。 (4)快锻液压机把主缸的进油和排油分开,使它们走两股道,让液体在系统内沿单行道走环形回路,从而大大减少了液压冲击和振动。 (5)各种液压元器件包括主泵、主阀、先导阀及监控元件全部选用进口元件,以保证系统工作的可靠性和稳定性。其余选择标准逻辑阀插装组件,性能好,质量高,互换性好,备件易购置,同时液压阀块的制造也相对简单。 4 25000kN快锻压机的液压系统设计及注意事项 (1)大通径的高压管路使用接管法兰。由于快锻液压机管子壁厚一般比较厚,在使用传统插焊法兰时,管道会受到液压油的冲击,冲击位置如图1箭头处所示。久而久之,液压油的反复冲击会使管路与法兰的焊缝松动,导致漏油。比较好的解决方法是使用接管式法兰,只要在管子坡口处焊接即可。 (2)由于泵的高压油、回油及泄油都是连到主管路上通油缸或油箱,因此,要加截止阀,防止检修泵时主管路里的油流出。 (3)阀台要比主管路要高,防止在检修阀块时主管路里的油在重力作用下回流阀块。同时在主管路上增加排气装置,可以防止出现虹吸现象并在启动时放掉管道中的空气。 (4)高压管路不使用弯头,采用压机折弯。由于弯头的弯曲半径为外径的1.5倍,弯曲半径小,造成弯头承受的液压冲击大,时间长了,容易漏油。而采用机械或人工煨弯由于其弯曲半径大,可避免此问题。但弯管应在装有胎具的弯管机上进行,管子煨弯后,不允许有皱纹和裂纹。 (5)对系统油温、油压均有显示和控制及连锁、报警等。在油箱上设置一个液位显示控制器装置,随时显示液位位置和变化,并将控制点的信号取出通过电气控制循环阀的动作,与主泵、循环泵等连锁。 (6)在低压管路上均设有橡胶减振器,另外对较小的高压管路尽量选用了高压胶管,这样可以减小振动,防止泄漏,同时为管道的安装和检修创造了良好的条件。正确安装的软管应该弯数最少,用直角接头代替直接头可以减少弯数,缩短长度。同时用支架和管夹固定软管,以减小软管的摆动,避免在升压及卸荷时出现的“劈啪”声。 (7)具有外部泄油的减压阀、顺序阀、电磁阀等的泄油口与回油管连通时不允许有背压。否则应单独接回油箱,以免影响阀的正常工作。 (8)将系统的各个部分的工作压力、管路、阀的开启状态等信号检测出来,提供给电气控制系统,以达到对液压系统各动作状态的显示、控制、联锁、报警、保护,以确保系统能安全正常工作。比如蝶阀增加接近开关,防止在蝶阀没有打开的情况下泵吸油或系统回油。 5 结束语 实践证明,机器液压系统的质量将直接影响到液压机以后的调试及生产过程的顺利与否。在设计安装过程中注意到以上问题,不仅方便后期的维护工作,更重要的是可以大大减少生产过程中的停机时间,提高生产效率,使液压机充分发挥其潜能。 摘要：随着制造业的迅速发展,自由锻件的市场需求量日益增大,对自由锻造液压机的需求十分紧迫。本文探讨了在设计这类液压机液压系统时的思路及需要注意的一些细节。 关键词：机械制造,液压系统,快速锻造液压机,设计 参考文献 [1]雷天觉.新编液压工程手册.北京理工大学出版社,1998-12. [2]徐灏,等.机械设计手册.北京:机械工业出版社,2000-06. [3]张利平.液压站设计与使用.海洋出版社,2004-02. [4]中国机械工程学会锻压分会.锻压手册.北京:机械工业出版社,1993-09. [5]杨大祥,等.165MN自由锻造油压机的液压控制系统.重型机械,2006-03. [6]俞新陆.液压机的设计与应用.北京:机械工业出版社,2006-12. 1 装备液压系统液压泵的常见故障 装备中的液压泵由于受装备液压系统设计不合理、液压组件磨损、油液污染、维护不当、操作人员误操作等因素的影响, 经常会出现多种形式的故障, 主要有以下几种类型:1) 泵吸不进油, 泵出口压力低。此类故障的主要原因有:密封件老化变形、吸油滤油器被脏物堵塞、油箱油位过低、油温太低, 油液粘度太大、泵的密封损坏, 吸入空气、零件磨损严重, 容积效率太低、溢流阀出现故障;2) 泵运行时的噪声过大。主要原因是泵吸油不足 (例如滤油器堵塞、油位过低、吸油管路密封不好等) 、回油管高于油面, 油液中有大量气泡、油液粘度过高、检修后从动齿轮装倒, 啮合面积变小;3) 液压泵温升过高。其主要原因有:压力过高, 转速太快, 侧板研伤、油液粘度过高或泵内部泄漏严重、回油路的背压太大;4) 泄漏。其主要原因有管路连接部分的密封老化、损伤或变质等、油温过高致使油液粘度过低。这些故障都可能导致液压泵不能正常工作。 2 装备液压系统液压泵的故障诊断方法 装备液压系统液压泵的故障原因有很多, 如何进行故障诊断呢?但总体来说, 对于装备液压泵的故障诊断方法可以分为人工诊断法、仪器诊断法与理论分析法三种。 2.1 人工诊断法 即利用感观, 如视觉、听觉、嗅觉和触觉来初步诊断装备液压泵的技术状态和故障, 这种方法对操作人员对于液压泵及装备液压系统的性能熟悉情况要求比较高, 主要是借助经验进行故障诊断。 2.2 仪器诊断法 (也称物理测试方法) 即通过一些相关的仪器来确定故障的原因。常用的仪器测试诊断法主要包括以下几种: 1) 油质分析法。油质分析法的基本原理是以油液介电常数的变化来反映所用液压油的老化程度, 因为液压油在液压系统工作时是直接进入液压泵的。该方法不仅为装备液压系统等提供了一个迅速简捷的油质检测手段, 而且通过对所用液压油的定期检测, 可监视装备的运行状况, 以预防故障的发生。此方法可以根据现场情况迅速检测出液压油的各项物理化学性能指标, 以判断液压泵故障是否由于液压油变质引起。 2) 流量测试法。由于装备液压系统液压泵的压力在调节范围内保持不变, 所以可以通过测试液压系统液压泵的流量来判断其故障的原因。将液压流量计接入液压系统中, 观察并记录流量计在空载时的流量值, 然后用加载阀加载, 使负载压力逐渐上升到系统的额定压力, 观察并且记录此时的流量读值。若实测流量比空载时下降了25%以上, 表明液压泵已有故障。 3) 噪声判定法。利用噪声检测仪大体判断装备液压泵的故障原因。因为装备液压泵的正常噪声有一定的范围, 当噪声超过其极限值时, 则很可能是电机与泵传动轴的不同心度引起的, 也可能是空气进入液压泵内部或液压泵磨损太大。 4) 温度测量法。通过测量装备液压泵泵壳温度和液压油温度之差来诊断故障。若泵壳温度高于油温5℃以上, 则故障可能是液压泵的机械效率太低、机械磨损较大;如果温差在10℃以上, 并且系统压力调节与油质均没有正常, 则故障可能是轴向间隙大、液压泵磨损严重、容积效率降低、泄漏增加。 2.3 理论分析法 该方法主要是借助现代的一些优秀算法, 利用传感器实时采集液压泵的相关信号, 利用故障库来科学确定液压泵的故障原因。该方法主要分析液压泵出口检测到的压力信号和振动信号, 可以实时准确地确定液压泵的状态与故障类型。 由于装备液压泵的工作环境比较恶劣, 一般情况下, 在泵出口检测到的信号含有较大的噪声。试验表明, 两种信号具有以下两个特点:1) 信号的频谱分布很宽、波形杂乱, 规律性差;2) 时变与非平稳性表现明显。因此, 基于这两种信号的故障特征提取非常困难, 在提取前必须对检测的信号进行消噪处理。 小波分析是目前较为有效的信号处理方法, 它可以同时在时域和频域中对信号进行分析, 能有效地区分信号中的突变部分和噪声, 实现信号的消噪。经过小波处理后, 可以有效地消除泵出口振动信号与压力信号中所包含的噪声, 有利于故障特征的提取。在提取故障特征信号后, 采用BP神经网络等算法对液压泵的故障点进行诊断, 再借助装备液压泵的故障库进行故障类型的准确判断, 在故障库中包含一些常见的故障类型的相关参数以及液压泵正常工作时的相关参数。 3 装备液压系统液压泵的故障排除方法 装备液压系统的液压泵在诊断出故障后, 如果使用单位有条件与能力, 可以进行自行维修。 在拆开检修时, 必须用轻质柴油或煤油清洗全部零件, 并用压缩空气吹净。轴套与齿轮的配合不允许有漏光。注意卸荷槽放置位置不能错, 一般应放在吸油腔一侧。导向弹簧钢丝安装时必须注意弹簧力的作用方向, 在弹簧力的作用下, 使两轴套的扭转方向与被动齿轮的旋转方向一致。只有在这样正确安装, 才能保证消除困油现象的卸荷槽的错动而不至于使吸、压油腔相通。卸压片应放在吸油腔一侧。泵盖紧固螺钉应交替均匀拧紧。转向需满足设备要求。 在维修好后, 注意液压泵在以后使用时, 一定要符合公称压力和流量, 不要超过其容积效率, 避免相关元件过度疲劳, 减少轴承等元件的磨损速度。这样, 可以延长液压泵的使用寿命。 4 结语 本文针对装备液压系统液压泵的常见故障类型与原因进行了分析与总结, 提出了有针对性的解决途径与故障诊断方法, 这对于装备液压系统的液压泵故障诊断有一定的参考意义。 摘要：在装备液压系统中, 液压泵是必备的动力元件。本文就装备液压系统液压泵常见的故障类型进行了归纳, 对其发生故障的原因进行了分析, 对其故障的诊断方法进行了针对性的研究。对于液压泵的故障诊断的研究具有非常重要的现实意义。 关键词：装备液压系统,液压泵,故障诊断 参考文献 [1]刘玉娇, 姚恩涛, 徐红专.基于粒子滤波和自回归谱的液压泵故障诊断[J].仪器仪表学报, 2012. [2]王少萍, 苑中魁, 杨光琴.液压泵信息融合故障诊断[J].中国机械工程, 2005. 【摘要】液压油品质的好坏对液压系统的工作性能会产生直接影响。本文从液压油含气量、冲击和污染三方面分析了液压油品质对液压系统工作性能的影响，并提出了相应改进措施。 【关键词】液压油；液压系统；工作性能；影响因素 液压油是液压系统传递能量的工作介质，是液压系统的重要组成部分。液压油质量的优劣直接影响液压系统的工作性能。同时，液压系统和元件的设计、使用和试验都离不开液压油的参数，因此，分析液压油对液压系统工作性能的影响十分必要。 一、液压油的含气量对液压系统工作的影响 空气可从油箱、管路连接处进入液压系统，或导管内部固有空气。液压油总是含有一定量的空气。空气可溶解在液压油中，也可以以气泡的形式混合在液压油中。对于矿物型液压油，常温时在一个大气压下约含有6%～12%的溶解空气【1】。 溶解在油液的气体在正常工作状态下对液压系统无明显机械性能影响。只有当某处压力低于空气分离压力时，溶解于油中的空气就会从油中分离出来形成气泡，当压力降至油液饱和蒸汽压力以下时，油液就会沸腾而产生大量气泡，使原来充满导管和元件容腔中油液成为不连续状态，泵吸油口、吸油管路和节流口等都易形成气穴，气穴产生的气泡运动到高压区迅速破裂凝结成液体形成真空，周围高压油高速流过来补充，从而引起局部液压冲击，压力和温度都急剧升高并产生强烈噪音和振动。在气泡凝结区域的管壁及元件表面长期受冲击力和高温作用以及从油液中游离出来空气中氧气酸化作用，使零件表面受到腐蚀而形成气蚀。 悬浮状态的气泡与液压油结成混合液，气泡尺寸大小对油液体积弹性模数和粘度产生严重影响，气泡量多尺寸大时，油液体积弹性模数急剧下降，压力波传递速度减慢，恶化了油泵和系统工作条件。当油泵吸入这种混合液，在油泵高速旋转时造成液压油不能充满油腔，不仅造成泵供油量严重不足和效率降低，还会引起液压冲击、气蚀损坏、管道压力脉动，并会因油液不连续流动而产生噪音，使油泵性能变劣，寿命降低；同时，气泡增大了液压油弹性，使系统机构刚度下降而导致附件动作滞后，随动系统失去稳定性，丧失抗自振能力，从而破坏从动件运动平稳。尤其在顺序控制系统中会使顺序失调，计时失常；气泡还会在管道高处和狭窄处形成气塞，当压力降到一定程度时系统将出现气穴，严重甚至空化，使系统金属表面剥蚀，出现强烈振动和噪音；此外，气泡被高压绝对压缩将产生高温，促使金属零件剥蚀和油液汽化，使液压系统机械寿命显著下降。 为降低液压油含气量对系统的影响，应采用结构参数和吸油管路合理的泵，在布置元件和系统管路时尽量避免油道狭窄或急剧转弯以防止产生低压区。另外，应合理选择元件材料以增加零件机械强度和表面质量，提高抗腐蚀能力。 二、液压油冲击对液压系统工作的影响 液压系统工作过程中，管路中流动的液压油会因执行部件换向或阀门关闭而突然停止运动。由于液流和运动部件惯性，系统内会产生很大瞬时压力峰值，形成液压冲击现象，引起系统振动和噪音。压力峰值可超过工作压力几倍甚至几十倍，会使某些元件如压力继电器、顺序阀等产生误动作影响系统正常工作，甚至可使某些元件、密封件和管路损坏。冲击压力峰值分析难度大，计算复杂，至今世界各国在这方面进展甚微。 降低液压冲击的有效办法是对执行部件或阀门尽量减少突停运动，或采用带有缓冲装置的执行部件和阀门。 三、液压油污染对液压系统工作的影响 国内外的资料和经验表明【2】，液压设备故障中80%以上是液压油污染造成的。液压油污染主要有以下方面：①周围环境中污染物通过一切可能的侵入点（如油缸活塞杆密封环、滑阀、油箱通气孔等）进入油液；②液压元件内部存在摩擦副，在载荷作用下做相对运动必然因摩擦磨损而产生很多磨屑。液压油污染具有蔓延性、随机性、隐蔽性和恶性循环特征，一处污染遍及全系统，是一个“污染一磨损一再污染一再磨损”的恶性循环。污染引起系统故障没有征候和不可复现性，会使液压系统故障增多、附件寿命缩短，给预防故障和排除故障带来极大困难，增加维护工作量，加大了成本且降低系统综合效能。 液压油污染引起的故障主要有功能失效和性能劣化。功能失效又呈现不稳定故障和严重损坏。不稳定故障特征表现为暂时失误（如压力超调过量，响应瞬时滞停），这通常是由于附件精密间隙处积累污染颗粒，致使摩擦增加或配合零件瞬时变形引起的严重损坏，往往是附件中移动元件完全卡死、断裂或油路堵死，易突发永久性故障；大量的故障是因污染引起的，造成附件呈现为性能劣化，即性能低于规定技术要求。性能劣化的过程和污染磨损程度直接相关，如渗漏逐渐加大、输出流量和压力转速逐渐降低等，污染磨损是液压附件寿命变短的主要原因。 控制液压油污染最行之有效的方法是采用机械式过滤器或静电净化装置。液压油过滤器可控制尺寸较大的污染物；静电净化装置可去除微小颗粒。选择何种污染控制装置，需根据污染程度的不同进行选择。若液压元件较精密或动态精度要求较高的液压系统，建议两种控污装置均采用，以确保系统工作安全可靠。 四、结束语 液压油对液压系统工作影响的形式多样、错综复杂，既不可消除也不能低估。在液压系统和元件设计时要选用与系统和元件匹配的液压油，同时还须认真研究所选用液压油的特性、使用范围等，确保液压油能在较理想的外界环境下工作，并对其可能产生的影响采取有效措施进行控制，以使液压系统安全可靠。 参考文献： [1]姜佩东.液压与气动技术[M].北京：高等教育出版社。2005. 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液压伺服系统 篇3
液压挖掘机液压系统分析 篇4
液压油对液压系统工作影响的分析 篇5
科尼的负载感应液压系统 篇6
液压伺服系统 篇7
试论液压模锻锤液压控制系统 篇8
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