液压与气压系统的构成及工作原理

一、液压与气压系统的构成及工作原理

液压与气压传动的工作原理基本相似，现以图1所示的手动液压千斤顶为例，说明它们的工作原理，由大缸体5和大活塞6组成举升液压缸；由手动杠杆4、小缸体3、小活塞2、进油单向阀1和排油单向阀组成手动液压泵。

当手动杠杆摆动时，小活塞做往复运动。小活塞上移，泵腔内的容积扩大而形成真空，油箱中的油液在大气压力的作用下，经进油单向阀1进入泵腔内；小活塞下移，泵腔内的油液顶开排油单向阀7进入液压缸内使大活塞带动重物一起上升。反复上下扳动杠杆，重物就会逐步升起。手动泵停止工作，大活塞停止运动；打开截止阀8，油液在重力的作用下排回油箱，大活塞落回原位。这就是液压千斤顶的工作原理。液压传动的基本特征是：以液体为工作介质，依靠处于密封工作容积内的液体压力能来传递能量；压力的高低取决于负载；负载速度的传递是按容积变化相等的原则进行的，速度的大小取决于流量；压力和流量是液压传动中最基本、最重要的两个参数。

二、液压传动与气压传动系统的组成

(1)能源装置。液压泵(又称动力元件)或空气压缩机，其功能是将原动机输出的机械能转换成液体和气体的压力能，为系统提供动力。(2)执行元件。液压缸或气缸、液压马达或气马达，其功能是将液体或气体的压力能转换成机械能，以带动工作部件运动。(3)控制元件。压力阀、流量阀和换向阀，其作用是调节与控制液体或气体的压力、流量和流动方向，以满足工作部件所需要的力、速度和运动方向要求。(4)辅助元件。包括油箱或贮气罐、油管、接头、过滤器、蓄能器、干燥器、冷却器、指示仪表等。它们对于保证系统工作的可靠性和稳定性具有重要作用。(5)液压油。液压是液压系统传递能量的工作介质，有各种牌号的液压油。

三、液压设备的维护与保养

液压设备通常采用“点检”(日常检查)和“定检”(定期检查)作为维修和保养的基础，通过点检和定检可以把液压系统中存在的问题排除在萌芽状态，还可以为设备维修提供第一手资料，从中确定修理项目，编制检修计划，并可以从中找出液压系统出现故障的规律，以及液压油、密封件和液压元件的更换周期。点检与定检的项目及内容见表1、表2，由于液压设备类别繁多，各有其特定用途和使用要求，具体维护保养的内容应根据实际情况确定。表1、表2仅说明一般情况，表3为液压系统常见故障的分析和排除方法。

表1 点检的项目及内容项目内容项目内容油 位是否正常液压缸运动是否平稳行程形状和限位挡块是否紧固油 温是否在35~55℃范围内手动、自动循环是否正常泄 漏全系统有无漏油压力系统压力是否稳定和在规定的范围内振动和噪声有无异常表2 定检项目及内容项目内容螺钉、螺母和管接头定期检查并紧固：(1)10MPa以上系统每月一次；(2)10MPa以下系统每三月一次过滤器定期检查：每月一次，根据堵塞程度及时更换密封件定期检查或更换：按环境温度、工作压力、密封件材料质等具体规定更换周期；对重大设备大修时全部更换(一般为两年)；对单机设备、非连续运行设备，只更换有问题的密封件压力表按设备使用情况，规定检验周期油箱、管道、阀板定期清洗：大修时油液污染度对已确定换油周期的提前一周取样化验(取样数量300~500mL)；对新换油，经1000h使用后，应取样化验；对大、精、稀设备用油，经600h使用后，取样化验液压元件定期检查或更换：根据使用工况，对泵、阀、缸、马达等元件进行性能测定，尽量采取在线测试办法测定其主要参数。对磨损严重和性能指标下降，影响正常工作的元件进行修理或更换高压软管根据使用工况规定更换时间弹簧按使用工况、元件材质等具体规定更换时间表3 液压系统常见故障故障现象故障原因排除方法产生振动和噪声液压泵吸空(1) 进油口密封材料不产致使空气进入(2) 液压泵轴径处油封液损坏；(3) 进油口过滤器堵塞或通流面积过小；(4) 吸油管径过小，过长；(5) 油液黏度太大，流动阻力增加；(6) 吸油管距回油管太近；(7) 油箱油量不足(1)拧紧进油管接头螺帽，或更换密封件；(2)更换油封；(3)清洗或更换过滤器；(4)更换管路；(5)更换黏度适当的液压油；(6)扩大两者距离；(7)补充油液至油标线固定管卡松动或隔振垫脱落加装隔振垫并紧固压力管路管道长且无固定装置加设固定管卡溢流阀阀座损坏、调压弹簧变形或折断修复阀座、更换调压弹簧电动机底座或液压泵架松动紧固螺钉泵与电动机的联轴器安装不同轴或松动重新安装，保证同轴度符合规定值系统无压力或压力不足溢流阀（1）在开口位置被卡住（2）阻尼孔堵塞；（3）阀芯与阀座配合不严；（4）调压弹簧变形或折断(1)修理阀芯及阀孔；(2)清洗；(3)修研或更换；(4)更换调压弹簧液压泵、液压阀、液压缸等元件磨损严重或密封件破坏造成压力油路大量泄漏修理或更换相关元件压力油路上的各种压力阀的阀芯被卡住而导致卸荷清洗或修研，使阀芯在阀孔内运动灵活动力不足检查动力源系统流量不足(执行元件速度不够)液压泵吸空见表中前述“液压泵吸空”时的排除方法液压泵磨损严重，容积效率下降修复，达到规定的容积效率或更换液压泵转速过低检查动力源，将转速调整到规定值变量泵流量调节变动检查变量机构并重新调整油液黏度过小，液压泵泄漏增大，容积效率降低更换黏度适合的液压油油液黏度过大，液压泵吸油困难更换黏度适合的液压油液压缸活塞密封件损坏，引起内泄漏增加更换密封件液压马达磨损严重，容积效率下降修复达到规定的容积效率或更换溢流阀调定压力偏低，溢流量偏大重新调节液压缸爬行(或液压马达转动不均匀)液压泵吸空见表中前述“液压泵吸空”时的排除方法接头密封不严，有空气进入拧紧接头或更换密封件液压元件密封损坏，有空气进入更换密封件保证密封液压缸排气不彻底排尽缸内空气油液温度过高系统在非工作阶段有大量压力油损耗改进系统，增设卸荷回路或改用变量泵压力调整过高，泵长期在高压下工作重新调整溢流阀的压力油液黏度过大或过小更换黏度适合的液压油油箱容量小或散热条件差增大油箱容量或增设冷却装置管道过细、过长、弯曲过多，造成压力损失过大改变管道的规格及管路的形状系统各连接处泄漏，造成容积损失过大检查泄漏部位，改善密封件

四、气动系统的维护保养

1. 气动系统的日常维护气动系统的日常维护主要是对冷凝水和系统润滑的管理。(1)每周一次排除系统各排水阀中积存的冷凝水，经常检查自动排水器、干燥器是否正常，定期清洗分水滤气器、自动排水器。(2)经常检查油雾器是否正常，如发现油杯中油量没有减少，需及时调整滴油量，调节无效，需检修或更换。2. 气动系统的定期检修气动系统的定期检修的时间间隔通常为三个月。(1)检查系统各泄漏处，至少应每月一次，任何存在泄漏的地方都应进行修补。(2)通过对方向阀排气口的检查，判断润滑油是否适当，空气中是否有冷凝水。(3)检查安全阀、紧急安全开关是否可靠。(4)观察方向阀的动作是否可靠，检查阀芯或密封件是否磨损(如方向阀排气口关闭时仍有泄漏，往往是磨损的初期阶段)，查明后更换。(5)反复开关换向阀观察气缸动作，判断活塞密封是否良好；检查活塞杆外露部分，判断缸盖配合处是否有泄漏。(6)对行程阀、行程开关以及行程挡块都要定期检查安装的牢固程度，以免出现动作的混乱。上述定期检修的结果应记录下来，作为系统出现故障查找原因和设备大修时的参考。下表为气动系统常见故障的分析与排除方法。表4 气动系统常见故障故障现象故障原因解决方法气路没有气压气动回路中的开关阀、启动阀、速度控制阀等未打开予以开启换向阀未换向查明原因后排除管路扭曲或压扁纠正或更换管路滤芯堵塞或冻结更换滤芯介质或环境温度太低，造成管路冻结及时清除冷凝水，增设除水设备供压不足耗气量太大，空压机输出流量不足选择输出流量合适的空压机或增设一定容积的气罐空压机活塞环等磨损更换零件漏气严重更换损坏的密封件、软管，紧固管接头及螺钉减压阀输出压力低调节减压阀至使用压力速度控制阀开度太小将速度控制阀打开到合适开度管路细长或管接头选用不当，压力损失大重新设计管路，加粗管径，选用流通能力大的管接头及气阀各支路流量匹配不合理改善各支路流量匹配性能，采用环型管道供气异常高压因外部振动冲击首先产生了冲击压力在适当部位安装安全阀或压力继电器减压阀损坏更换首次启动或长期停止后启动，动作不正常因密封圈始动摩擦力大于动摩擦力，造成回路中部分气阀、气缸及负载部分的动作不正常注意气源净化，及时排除油污及水分，改善润滑条件热电环保