第一講液壓系統與故障診斷總述76543211第一頁，共93頁。1.1液壓傳動的概念傳動裝置及傳動型式機器由原動機、工作機和傳動裝置組成。傳動裝置：設置在原動機和工作機之間的部分，用于實現動力〔或能量〕的傳遞、轉換與控制，以滿足工作機對力〔或轉矩〕、工作速度或轉速〕及位置的要求。2第二頁，共93頁。按照傳動件〔工作介質〕的不同，有機械傳動電氣傳動流體傳動〔液壓傳動和氣壓傳動〕復合傳動傳動型式3第三頁，共93頁。以液體作為工作介質，并以壓力能實現動力〔或能量〕的傳遞、轉換與控制的傳動型式。液壓傳動4第四頁，共93頁。1.2液壓傳動的工作原理、組成部分及表示此處以液壓傳動〔千斤頂〕作為例子來講解5第五頁，共93頁。內部構造及動作原理圖實物外形圖6第六頁，共93頁。工作特征〔四個〕〔1〕力的傳遞靠液體壓力實現，系統工作壓力p取決負載F〔2〕運動速度的傳遞靠容積變化相等原那么實現，運動速度v取決于流量q〔3〕系統的動力傳遞符合能量守 恒定律，壓力p與流量q的乘積等 于功率P。〔4〕液壓傳動省力但不省功。7第七頁，共93頁。液壓系統的組成部分先看一個例子8第八頁，共93頁。 擠壓機液壓系統原理構造示意圖a)系統原理構造示意圖 a〕換向閥芯處于右端位置b〕換向閥芯處于左端位置 c〕換向閥芯處于中間位置1—油箱2—過濾器

3—吸油單向閥4—液壓泵5—壓油閥6、7、8、11、14、16、17、19—管路

9—擠壓頭；10—液壓缸12—換向手柄13—換向閥

15—節流閥18—溢流閥314259第九頁，共93頁。液壓系統的組成部分〔5個〕及功用1、動力元件〔液壓泵及原動機〕：機械能→液壓能10第十頁，共93頁。2、執行元件〔液壓缸及馬達〕：液壓能→機械能11第十一頁，共93頁。3、控制調節元件〔液壓閥〕：控制液流壓力、方向和流量12第十二頁，共93頁。4、輔助元件〔過濾器、油箱、熱交換器、蓄能器、壓力表、管道等〕：各有用處13第十三頁，共93頁。5、工作介質〔液壓油液〕：載能，冷卻、光滑14第十四頁，共93頁。元件、回路與系統動力元件、執行元件、控制調節元件和輔助元件這四個部分統稱為液壓元件。液壓元件的根本參數：公稱壓力〔MPa〕通徑〔mm)或公稱流量〔L/min〕液壓元件都已經三化，為制造、選用和維護提供了方便。液壓回路:可以實現某種特定功能的液壓元件的組合。有壓力控制、速度控制、方向控制和多缸動作等多種回路液壓系統：將假設干根本功能回路按一定方式連接或復合而成的總體即稱為液壓系統。15第十五頁，共93頁。液壓系統的表示-圖形符號 為了便于進展繪制和技術交流，一般采用標準圖形符號繪制系統原理圖。各國都有自己的液壓圖形符號標準。我國液壓圖形符號標準 我國迄今先后四次〔分別于1965年、1976年、1993年和年〕公布了液壓圖形符號標準。目前執行的標準是GB/T786.1-?液壓氣動圖形符號?。16第十六頁，共93頁。圖1-2擠壓機液壓系統構造原理示意圖圖1-3用圖形符號繪制的擠壓機液壓系統原理圖用圖形符號繪制的液壓系統原理圖之一17第十七頁，共93頁。用圖形符號繪制的液壓系統原理圖之二1—油箱；2—過濾器；3—單向定量液壓泵；4—壓力表開關；5—壓力表；6—溢流閥；7—節流閥；8—三位四通電磁換向閥；9—活塞式單桿液壓缸；10—二位四通電磁換向閥；11—雙向定量液壓馬達18第十八頁，共93頁。繪制系統原理圖時的本卷須知①元件圖形符號的大小可根據圖紙幅面大小按適當比例增大或縮小繪制，以明晰美觀為原那么；②元件的狀態一般以靜態或零位〔例如電磁換向閥應為斷電后的工作位置〕畫出；③元件的方向可視詳細情況進展程度、垂直或反轉180°繪制，但液壓油箱必須程度繪制且開口向上。19第十九頁，共93頁。、液壓技術的特點及應用20第二十頁，共93頁。 優 ①單位功率的重量輕微型化、小型化。 一樣功率 液壓馬達、 電動機與 內燃機外 形尺寸 比較 點〔8個〕有利于機械設備及其控制系統的21第二十一頁，共93頁。②布局靈敏方便(布局安裝具有很大的柔性)③調速范圍大(無級調速，調速范圍可達2000)。④工作平穩、快速性好(利用油液的彈性〕⑤易于操縱控制并實現過載保護⑥易于自動化和機電液一體化〔實現自動化〕⑦易于實現直線運動⑧液壓系統設計、制造和使用維護方便〔液壓元件屬于機械工業根底件，已實現了三化〕22第二十二頁，共93頁。缺點〔5個〕不能保證定比傳動〔由于液體的可壓縮性和泄漏等因素的影響〕傳動效率偏低〔由于需多經兩次轉換〕工作穩定性易受溫度影響造價較高〔為防止和減少泄漏液壓元件制造精度要求較高〕故障不易診斷〔因較復雜等〕23第二十三頁，共93頁。液壓技術的應用由于液壓獨特的技術優勢，使其在國民經濟各行業得到了廣泛應用：工業消費→施工作業→公共設施→日常生活民用→國防空中→水上→陸地要想找到不用任何液壓裝置的機械設備已經較為困難24第二十四頁，共93頁。采用液壓技術的典型機械設備25第二十五頁，共93頁。液壓傳動的注塑機固定機械設備26第二十六頁，共93頁。榆次液壓件廠消費的冶金機械液壓系統固定機械設備27第二十七頁，共93頁。液壓傳動的挖掘機行走機械設備28第二十八頁，共93頁。上海音樂廳〔建于1930年〕〕平移工程：占地1245平方米、重量約5650噸，用59個液壓千斤頂：提升近米，平移米。公共設施機械設備29第二十九頁，共93頁。廈門市人民檢察院偵查技術6層綜合樓平移工程：重5000噸、在液壓千斤頂的牽引下“轉身〞45度、平移61米公共設施機械設備30第三十頁，共93頁。1.4液壓技術的開展趨勢歷時淵源：液壓技術最古老的應用可追溯公元前200多年前→17世紀初螺旋提水工具〔希臘人阿基米德創造)熱空氣-水力驅動的寺廟大門(埃及人)水輪(中國)現代液壓技術的開展：液體靜壓力傳遞原理〔1654年帕斯卡提出〕→迄今新世紀液壓面臨著：電氣傳動及控制技術的新競爭和綠色環保的新挑戰，但是因其獨特的技術優勢，使其在國民經濟開展中，將仍然發揮著無可替代的重大作用。31第三十一頁，共93頁。開展方向和趨勢：節能化、智能化、電子化、高壓化、小型化、集成化、復合化、長壽命、高可靠性、綠色化〔低污染如水壓傳動、低噪聲、低振動、無泄漏〕等，以滿足和適應各類相關主機產品的節能、環保、高效、自動、平安、可靠等要求。32第三十二頁，共93頁。 我國液壓技術的開展概況建國前，無液壓技術可言從1952年試制出我國第一只液壓元件-齒輪泵〔上海機床廠〕至今，大致經歷了創業奠基、體系建立、成長開展、引進進步等幾個開展階段。33第三十三頁，共93頁。目前，我國液壓行業已形成了一個門類比較齊全，有一定消費才能和技術程度的工業體系：現有數以百計的各類液壓企業和公司，形成了國內自行開發、引進技術制造、合資消費、仿制消化的多元化格局。已能為國民經濟多種部門提供較為齊全的液壓元件產品。34第三十四頁，共93頁。p=p0+ρghp0=F/A1.5液壓系統根本計算靜壓力的計算液體靜壓力分布規律壓力式中35第三十五頁，共93頁。壓力p的單位法定計量單位：MPa〔兆帕〕1MPa=106Pa以前曾長期采用過的壓力單位：kgf/cm2〔公斤力/厘米2〕、bar(巴)、大氣壓，水柱高或汞柱高等，美國一直采用英制的lb/in2(磅力/英寸2)。這些壓力單位的換算關系：1kgf/cm2≈1bar=1051標準大氣壓=1.01325×105水柱高=760mm汞柱高1工程大氣壓=1kgf/cm2=98066.5Pa1lbf/in2工程大氣壓36第三十六頁，共93頁。液壓工程中的壓力分級37第三十七頁，共93頁。

壓力的度量根據度量起點的不同，同一位置的液體壓力分為絕對壓力和相對壓力絕對壓力是以絕對真空〔絕對零壓〕為基準度量的液體壓力。相對壓力是以大氣壓力pa為基準度量的壓力〔表壓力〕。真空度是當絕對壓力小于大氣壓時，缺乏于大氣壓力的那部分壓力值。壓力的度量38第三十八頁，共93頁。1.6液壓系統的類型 因著眼點不同，液壓系統的分類方式及名稱多樣、各異，常見的分類方式如以下圖所示。39第三十九頁，共93頁。液壓系統的分類40第四十頁，共93頁。各類液壓系統的特點及例如41第四十一頁，共93頁。開式系統 特點〔4個〕： 液壓泵自油箱吸油，執行元件回油返回油箱。 工作液在油箱中冷卻及沉淀后再進入工作循環。 系統需要較大容積的油箱。 用換向閥換向 應用：最普遍〔在固定設 備和行走設備中都有應用〕。42第四十二頁，共93頁。應用：多用于車輛、起重運輸機械、船舶絞車、造紙和紡織等機械設備中。特點:〔4個〕執行元件排出的油液返回到泵的進口。系統效率較高需需補油裝置補油換向常采用雙向變量泵閉式系統43第四十三頁，共93頁。固定設備用系統：多為開式系統(包括用于各類工業設備:機床、壓力機，壓鑄機及注塑機甚至公共設施如醫療器械、垃圾壓榨等機械設備和工作裝置中的系統)。行走設備用系統：既有開式系統也有閉式系統(包括用于車輛，物料傳送裝卸搬運設備以及航空、航天、航海工程中的各種系統)。44第四十四頁，共93頁。液壓傳動系統：一般為不帶反響的開環系統〔以下圖為原理方塊圖〕。特點：以傳遞動力為主，以信息傳遞為次，追求傳動特性的完善。系統的工作特性由各組成液壓元件的特性和它們的互相作用來確定，工作質量受工作條件變化的影響較大。 應用：較為普遍，大多數工業設備液壓系統屬于此類。45第四十五頁，共93頁。液壓控制系統：多為采用伺服閥等電液控制閥組成的帶反響的閉環系統〔以下圖為原理方塊圖〕。特點：以傳遞信息為主，以傳遞動力為次，追求控制特性的完善。由于參加了檢測反響，故系統可用一般元件組成準確的控制系統，其控制質量受工作條件變化的影響較小。應用：精數控機床及加工中心、冶金、航空、航天等領域。46第四十六頁，共93頁。閥控制系統

通過改變液壓閥的節流口開度控制流量，從而控制執行元件的速度。存在節流和溢流損失，故通常效率較低。應用：各種機械設備。47第四十七頁，共93頁。泵排量控制系統 通過改變變量泵的排量進行速度無級控制或通過多臺定量泵組合供液來控制流量，進展有級速度控制。 由于無節流和溢流損失，故效率較高。

應用于壓力加工機械、橡膠塑料機械等大功率液壓設備48第四十八頁，共93頁。泵轉速控制系統〔變頻調速泵控制系統〕 通過改變驅動泵的電動機的轉速改變泵的輸出流量實現系統的流量調節和執行元件的速度控制。 可通過壓力傳感器檢測到的壓力調節變頻器 可以減小油箱容量和介質消耗，能量損失小，運行本錢較低，是一種極具發展前景的控制方式 但變頻器價昂，制造本錢較高。 應用：大型橡塑機械應用較多

泵轉速控制系統原理簡圖1—定量泵；2—電動機；3—變頻控制器；4—壓傳感器；5—換向閥49第四十九頁，共93頁。執行元件控制系統

通過改變變量液壓馬達排量、或通過多定量液壓馬達組合工作、或通過改變復合液壓缸作用面積來控制流量，從而控制速度。由于無節流和溢流損失，故效率較高。主要用于：行走機械、壓力加工機械等液壓設備。例子50第五十頁，共93頁。變量馬達控制系統1—變量液壓馬達；2—三位四通電磁換閥；3—溢流閥；4—定量液壓泵執行元件控制系統51第五十一頁，共93頁。復合缸液/壓回路1—單向閥；2—三位四通電磁換向閥；3—液控單向閥；4—二位四通電磁換向閥；5—復合液壓缸回路電磁鐵動作順序表工況1YA2YA3YA快速下行+--慢速下行+-+快速上升-+-低壓卸荷---執行元件控制系統52第五十二頁，共93頁。 中開式系統 主換向閥在中位時，換向閥使液壓泵卸荷，液體低壓返回油箱〔故系統的主換向閥為M型、H型等中位機能〕。變量馬達控制系統1—變量液壓馬達；2—三位四通電磁換閥；3—溢流閥；4—定量液壓泵

多定量馬達組合系統1、2—定量液壓馬達；3—二位四通手動閥；4—三位四通電磁換向閥；5—溢流閥；6—定量液壓泵53第五十三頁，共93頁。中開式系統的特點：一般采用定量泵油源；換向閥在中位時，能量傳遞從根本為零的低值開場，換向后能量就上升，使壓力液體進入執行元件，去抑制負載；換向閥在中間位置時，內泄漏極微。通常在能滿足同一功能情況下，中開式系統能耗較低。多用于：需間歇運動或支承負載而又不希望頻繁啟停原動機等工況類型。54第五十四頁，共93頁。 中閉式系統 主換向閥在中位時，換向閥所有油口均封閉〔O型中位機能〕，假如采用定量泵供油，那么液壓泵的液體經溢流閥高壓溢流回油箱。55第五十五頁，共93頁。中閉式系統特點〔3個〕：換向閥在中位時，能量傳遞從高值開場，即從系統的最大調壓值開場，只要換向，其能量就可以為執行元件所利用；換向閥在中間位置時，有時承受系統的全部壓力，故內泄漏量比中開式系統要大。通常在能滿足同一功能情況下，中閉式系統能耗較高，但假如增加中位卸荷措施〔例如采用電磁溢流閥〕或改用壓力補償式變量泵供油，那么可大大降低中閉時的能耗。中閉式液壓系統在多種主機設備中均有應用。56第五十六頁，共93頁。1.7液壓系統故障診斷策略與技巧〔六方面〕57第五十七頁，共93頁。一、液壓系統的故障診斷方法直觀檢查法〔簡易故障診斷法〕、比照交換法、邏輯分析法、儀器專項檢測法和智能診斷法等。我們主要介紹應用普遍的直觀檢查法并穿插介紹其他方法直觀檢查法的優缺點優點：簡單缺點：需要一定的經歷58第五十八頁，共93頁。二、液壓系統故障診斷策略新的液壓系統調試時及運行中的液壓系統〔運行初期、中期和后期〕都可能出現故障，故障特征因設備類型不同和運行階段不同而異。造成液壓系統故障的可能原因是多方面的：主要在于：設計、制造、使用及油液污染等方面其次是：在正常使用條件下的自然磨損、老化及變質等所引起。59第五十九頁，共93頁。液壓故障診斷較為困難，主要原因有二：一是液壓設備往往是機械、液壓、電氣及其儀表等多種裝置的統一體二是液壓元件內部的零件動作、管路內油液的流動狀態及密封件的損壞等情況一般看不見摸不著，所以系統的故障分析受到各方面因素的影響。液壓系統的故障診斷是否準確及時，往往有賴于設計者和用戶的知識程度與經歷多寡。60第六十頁，共93頁。液壓系統故障診斷的主要策略：弄清整個液壓系統的工作原理和構造特點根據故障現象利用知識和經歷進展判斷逐步深化、有目的、有方向地逐步縮小范圍，確定區域、部位，以致某個元件61第六十一頁，共93頁。 三、液壓系統的故障特征1、新系統調試階段的故障〔6個〕此時，故障率最高，設計、制造、安裝等質量問題交織在一起，故障有： 外泄漏嚴重〔主要是接頭和元件端蓋處〕執行元件運動速度不穩定液壓閥閥芯卡死、運動不靈敏和不到位導致執行元件動作失靈62第六十二頁，共93頁。溢流閥等壓力控制閥的阻尼孔堵塞，造成壓力不穩定閥類元件漏裝彈簧、密封件等，造成控制失靈系統設計不合理、元件選用不當，造成執行元件運動精度低，系統過熱、振動噪聲大等。63第六十三頁，共93頁。2、運行中的液壓系統的故障〔1〕系統運行初期的故障液壓系統經過調試階段后，便進入正常消費作業運行階段，故障特征：管接頭因振動而松脫。密封件質量差，或由于裝配不當而破損，造成泄漏。管道或液壓元件流道內的型砂、毛刺、切屑等污染物在油流的沖擊下脫落，堵塞阻尼孔和濾油器，造成壓力和速度不穩定。由于負荷大或外界散熱條件差，油液溫度過高，引起內外泄漏，導致壓力和速度的變化。64第六十四頁，共93頁。〔2〕液壓系統運行中期的故障 液壓系統運行中期，故障率最低，這是液壓系統運行的最正確階段。此階段控制油液污染是極其重要的。65第六十五頁，共93頁。〔3〕液壓系統運行后期的故障液壓系統運行到后期，液壓元件因工作頻率和負荷的差異，易損件開場正常的超差磨損。此階段故障率較高，泄漏明顯增加，效率下降。針對這一情況，要：對元件進展全面檢測，對已失效的液壓元件應進展修理或更換。液壓系統運行中要加強維護，注意觀察各部位工作狀況，發現有異常現象，及時分析原因，采取有效對策，以防發生重大故障。66第六十六頁，共93頁。液壓系統何時應該大修，壽命還有多長，何時進展部分或全部更新改造，要進展全面地科學地綜合分析，制訂合理的維修，改造方案，使液壓系統盡可能最大限度地發揮其潛在作用。67第六十七頁，共93頁。〔4〕突發性故障及其防止措施發生階段：這類故障多發生在液壓設備運行初期和后期。發生原因：由于對這兩個時期故障特征認識缺乏：認為新設備運行不會有什么大問題；認為老設備過去一直很好用，忽略了監測維護，因此易發生突發性故障。故障發生的區域及產生原因較為明顯：如發生碰撞；元件內彈簧突然折斷；管道破裂；異物堵塞流道；密封損壞；控制信號失真；動作錯亂；內外泄漏嚴重等故障現象。68第六十八頁，共93頁。突發性故障往往與液壓設備安裝不當、維護不及時有關系。有時由于操作錯誤而發生破壞性故障。防止突發性故障的主要措施：認識故障特征，加強管理維護嚴格執行崗位責任制，加強人員崗位培訓。不懂專業知識，未經過液壓根本知識、液壓故障診斷與維修技術培訓的人員不得上崗。69第六十九頁，共93頁。四、液壓系統故障診斷步驟〔找出產生故障元件的步驟〕見以下圖70第七十頁，共93頁。71第七十一頁，共93頁。第一步：設備運轉不正常〔無動作、運動不穩定、方向不對、速度不合要求等〕都可歸納為：壓力、流量和方向三大問題。第二步：審核液壓系統圖，并檢查每個元件，確認它的作用和性能，初步評定它的質量狀況。72第七十二頁，共93頁。第三步：列出可能與故障有關的元件清單，進展逐個分析〔不可遺漏對故障有重大影響的元件〕。第四步：對清單所列元件按以往經驗和元件檢查難易排列次序〔必要時列出重點檢查的元件和元件重點檢查部位〕，同時安排檢測儀器。73第七十三頁，共93頁。第五步：對清單所列重點檢查元件進展初檢。應判斷以下問題：元件使用安裝適宜否？元件的測量裝置、儀器和測試方法適宜否？元件外部信號適宜否？特別注意：某些元件的故障征兆：如過高的溫度、噪聲、振動等。74第七十四頁，共93頁。第六步：假設初檢沒有查出故障，要用儀器反復檢查。第七步：識別出發生故障的元件，并進展修理和更換。75第七十五頁，共93頁。第八步：在重新啟動主機前，必須認真考慮一下此次故障的原因與后果。如果故障是因污染和溫度過高引起的，那么應意料到另外元件也可能出現故障，并采取清洗等補救措施。76第七十六頁，共93頁。五、重新啟動的步驟排除故障后，不能操之過急盲目啟動啟動要遵照一定的要求和程序。以免產生新的故障見以下圖77第七十七頁，共93頁。故障排除后重新啟動液壓系統的程序框圖78第七十八頁，共93頁。六、故障診斷中的“望→聞→問→切〞望〔看〕 〔看系統實際工作狀態和技術資料〕〔7看〕79第七十九頁，共93頁。①看速度執行機構運動速度有無變化和異常現象？②看壓力

液壓系統中各測壓點的壓力值大小，壓力值有無波動現象？③看油液 觀察油液是否清潔，是否變質，油液外表是否有泡沫，油量是否在規定的油標線范圍內，油液粘度是否符合要求等？80第八十頁，共93頁。④看泄漏液壓缸端蓋，液壓泵軸端、液壓管 道各接頭，油路塊結合處等處是否 有滲漏滴漏等現象？⑤看振動液壓缸活塞桿、工作臺等運動部件 工作時有無因振動而跳動的現象。81第八十一頁，共93頁。⑥看產品根據液壓機械加工出來的產品質量〔如 機械零件尺寸精度低、帶鋼跑偏等〕，判斷運動機構的工作狀態、系統的工作壓力和流量的穩定性。⑦看資料查閱設備技術檔案中的系統原理圖、元