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1、二一六年五月二一六年五月 一、液压传动的基本认识一、液压传动的基本认识 二、液压系统污染与液压卡紧二、液压系统污染与液压卡紧 三、液压缸速度与液压冲击三、液压缸速度与液压冲击 四、液压闭环控制系统浅析四、液压闭环控制系统浅析 五、液压设备故障诊断技术五、液压设备故障诊断技术 六、液压设备故障案例分析六、液压设备故障案例分析 一、液压传动的基本认识一、液压传动的基本认识 液压传动的能量转换液压传动的能量转换 驱动驱动控制控制输出输出机器机器 电机 内燃机 手动 电机 内燃机 手动 液压泵液压泵 液压控制 系统 液压控制 系统 液压能液压能 电能 热能 电能 热能 机械 做功 机械 做功 机械能机
2、械能机械能机械能 液压缸 液压马达 液压缸 液压马达 工作装置工作装置 液压传动的应用理解液压传动的应用理解 液压传动输出的运动方式有两种：直线运动 （液压缸）、旋转运动（液压马达）； 从能量转换流程来看，我们可以将液压传动 系统理解为整个流程中的一个控制单元； 液压传动的应用理解液压传动的应用理解 输出方式为直线运动的液压传动系统，工作 装置需要解决的要素通常为：力、速度、 方向、位置、距离； 输出方式为旋转运动的液压传动系统，工作 装置需要解决的要素通常为：力矩、转速、 方向、角度、行程； 在液压传动中如何解决上述问题在液压传动中如何解决上述问题 压力控制机器或装置 工作时的三 大基本条件
3、： 多大的力、 多少时间和 什么方向； 满足满足 流量控制 方向控制 液压传动的两点认识液压传动的两点认识 （基于静液压理论）（基于静液压理论） 液压系统中压力取决于负载 液压系统中速度取决于流量 液压流体 静力学 帕斯卡定理 液压流体 静力学 帕斯卡定理 Pascal Law 液压流体 动力学 伯努利方程 液压流体 动力学 伯努利方程 ullis EquationBerno 静液压理论基础静液压理论基础 静液压原理是建立在理想的传递介质上的静液压原理是建立在理想的传递介质上的 - 没有质量没有质量 - 没有摩擦没有摩擦 - 不可压缩不可压缩 对高频响的系统，就要考虑介质的压缩性。 即介质不是
4、刚性的而是弹性的 对高频响的系统，就要考虑介质的压缩性。 即介质不是刚性的而是弹性的 静液压流体动力学静液压流体动力学 能量守恒：流速大压强小能量守恒：流速大压强小 理想流体的伯努利方程理想流体的伯努利方程 g V h g p g V h g p 22 2 2 2 2 2 1 1 1 +=+ 实际应用中总会有个困惑？实际应用中总会有个困惑？ 作为执行元件的油缸有时动作 慢时，调高系统的工作压力为何能 够提高油缸的动作速度，如何理解 “液压系统中速度取决于流量”。 这个时侯，我们更应关注油 缸变慢的真正原因。 液压传动的发展方向液压传动的发展方向 信息通讯技术信息通讯技术 液压传动技术液压传动技
5、术计算机技术计算机技术 电子液压轴电子液压轴 电子泵电子泵 二、液压系统污染与液压卡紧二、液压系统污染与液压卡紧 油液 污染 液压系统故障 70%80% 液压系统一般允许污染等级 普通中高压液压系统NAS 8NAS 9级 电液比例控制系统NAS 7NAS 8级 普通伺服控制系统NAS 6NAS 7级 精密电液伺服控制系统NAS 4NAS 5级 液压系统工作正常油温范围 3555 液压系统污染液压系统污染 侵入污染 内部污染 新油污染 残留污染 污染污染 液压油虽在较洁净的条件下提炼和 混合，但在炼制、灌装、贮存、运 输过程中不可避免地会受到各种污 染，据相关资料介绍及实测，新油 的污染度 液压
6、油虽在较洁净的条件下提炼和 混合，但在炼制、灌装、贮存、运 输过程中不可避免地会受到各种污 染，据相关资料介绍及实测，新油 的污染度NAS8-NAS10级左右。级左右。 新油污染新油污染 内部污染内部污染 极度危险极度危险 ?磨粒磨损：磨粒磨损：硬颗粒嵌在两运动表面之间，划伤 一个或两个表面。 ?粘附磨损：粘附磨损：油膜的丧失使运动表面之间金属对 金属接触。 ?疲劳磨损：疲劳磨损：嵌进间隙的颗粒引起表面应力集中 点或者微裂纹，由于危险区的重复应力作用扩展 成剥离。 ?冲刷磨损：冲刷磨损：高速液流中的精细颗粒蚕食掉节流 棱边或关键表面。 ?气蚀磨损：气蚀磨损：泵进口流动受阻引起油液空泡，这 些空
7、泡爆聚产生的冲击剥离关键表面的材料。 ?混气磨损：混气磨损：油液中的气泡爆聚剥离表面材料。 ?腐蚀磨损：腐蚀磨损：油液中的水或化学污染引起锈蚀或 化学反应，使表面劣化。 液压阀的污染敏感部位 （元件缝隙尺寸） 液压阀的污染敏感部位 （元件缝隙尺寸） 普通阀：普通阀：525微米微米 伺服阀：伺服阀：0.58微米微米 喷嘴挡板喷嘴：喷嘴挡板喷嘴：100450微米微米 挡板喷嘴间隙：挡板喷嘴间隙：2080微米微米 内部污染 导致的磨损 污染导致的元件失效形式污染导致的元件失效形式 突发失效 间歇失效 退化失效 不可逆转 可逆转 逐步劣化 液压系统污染防治措施液压系统污染防治措施 采取密封与防尘措施
8、控制油液 清洁度 控制油液 清洁度 定期检测与更换油液 控制油温与气水混入 合理设置过滤装置 规范维修作业过程 滑阀阀芯的受力滑阀阀芯的受力 一般电磁换向阀 的阀芯换向运动 时要受到以下几 种力： 一般电磁换向阀 的阀芯换向运动 时要受到以下几 种力： ?电磁推力；电磁推力； ?液动力；液动力； ?弹簧力；弹簧力； ?惯性力惯性力 ?摩擦力（液压 卡紧力） 摩擦力（液压 卡紧力） 液压卡紧现象液压卡紧现象 大多数液压元件均采用圆柱形滑阀结构，从 理论上讲，阀套与阀芯应该完全同心，不论控制 压力多大，只需克服很小的粘性摩擦力即可移动 阀芯。但实际上阀芯与阀套间液流的径向力一般 是不平衡的，这种不
9、平衡的力往往会使阀芯偏心 加大，最终将阀芯挤向阀套内壁面，导致阀芯移 动时摩擦阻力增大，出现液压卡紧。这种卡紧现 象，在阀进口压力高、阀芯停滞时间长、液压油 温度高和液压油污染严重时表现得尤为突出。 大多数液压元件均采用圆柱形滑阀结构，从 理论上讲，阀套与阀芯应该完全同心，不论控制 压力多大，只需克服很小的粘性摩擦力即可移动 阀芯。但实际上阀芯与阀套间液流的径向力一般 是不平衡的，这种不平衡的力往往会使阀芯偏心 加大，最终将阀芯挤向阀套内壁面，导致阀芯移 动时摩擦阻力增大，出现液压卡紧。这种卡紧现 象，在阀进口压力高、阀芯停滞时间长、液压油 温度高和液压油污染严重时表现得尤为突出。 定 义 定
10、 义 阀芯卡紧？ 主 要 成 因 主 要 成 因 液压阀阀芯、阀套加工精度与同心度变化 油液中污染物在压力作用下挤进阀芯阀套间隙 三、液压缸速度与液压冲击三、液压缸速度与液压冲击 M S 速度 时间 油缸运动的速度特性油缸运动的速度特性 制动阶段 油缸启动时间的长 短受制于进入油缸 的油压高低 油缸启动时间的长 短受制于进入油缸 的油压高低 匀速阶段启动阶段 油缸匀速速度的快 慢受制于进入油缸 的流量大小 油缸制动时间的快 慢受制于制动前的 速度高低 油缸匀速速度的快 慢受制于进入油缸 的流量大小 油缸制动时间的快 慢受制于制动前的 速度高低 普通油缸（非缓冲）在负载假定不 变的情况下，我们可
11、以如下理解： 普通油缸（非缓冲）在负载假定不 变的情况下，我们可以如下理解： 油缸爬行的主要原因油缸爬行的主要原因 油缸内部进入空气油缸内部进入空气 爬行爬行 本质本质: 油缸动 作速度 不均匀 油缸动 作速度 不均匀 进入油缸的流量不足或压力脉动进入油缸的流量不足或压力脉动 油缸机械阻力或摩擦阻力变化大油缸机械阻力或摩擦阻力变化大 油缸活塞杆或工作装置刚度不够油缸活塞杆或工作装置刚度不够 液压缸的制动形式液压缸的制动形式 速度高、制动时间短，如机械挡铁限位、机器装置强行制动；速度高、制动时间短，如机械挡铁限位、机器装置强行制动； 硬制动硬制动硬制动硬制动 速度低、制动时间长，如油缸增设缓冲节
12、流、先减速再制动；速度低、制动时间长，如油缸增设缓冲节流、先减速再制动； 软制动软制动软制动软制动 软制动软制动 停止时间 长，定位 精度低， 无液压冲 击，液压 设备影响 小； 硬制动硬制动 停止时间 短，定位 精度高， 液压冲击 大，液压 设备影响 大； 主要差异主要差异 液压缸软制动形式液压缸软制动形式 增设减速行程开关增设减速行程开关 使用缓冲节流油缸使用缓冲节流油缸 由于液压系统管 道内油液流动速度的 急剧改变，导致系统 管道内油液瞬时压力 增大的一种现象。 由于液压系统管 道内油液流动速度的 急剧改变，导致系统 管道内油液瞬时压力 增大的一种现象。 液压冲击现象液压冲击现象 泄漏泄
13、漏 损坏损坏 噪音噪音 危害危害 振动振动 液压冲击产生的主要因素液压冲击产生的主要因素 换向阀换向动作过快 油缸或马达突然降速停止 油泵或溢流阀动作响应慢 液压冲击 防止或减小液压冲击的措施防止或减小液压冲击的措施 使用缓冲油缸 增加管道通径 适当采用软管 增设安全阀 降低换向速度 使用缓冲油缸 增加管道通径 适当采用软管 增设安全阀 降低换向速度 措施措施 设置蓄能器设置蓄能器 四、液压闭环控制系统浅析四、液压闭环控制系统浅析 机器的发展要求液压设备机器的发展要求液压设备: - 更快的响应速度- 更快的响应速度 - 更高的控制精度- 更高的控制精度 - 开环、闭环都能控制- 开环、闭环都能
14、控制 - 多功能的运动控制- 多功能的运动控制 - 实现计算机、网络控制- 实现计算机、网络控制 控制控制 定义：为达到某种目的，对某一对象施加约束的 操作；控制方式通常分为手动控制和自动控制。控制 一般包括控制对象、控制装置、控制量和目标值。 定义：为达到某种目的，对某一对象施加约束的 操作；控制方式通常分为手动控制和自动控制。控制 一般包括控制对象、控制装置、控制量和目标值。 自动控制自动控制 定义：在没有人直接参与的情况下，利用外加的 设备或装置（控制装置或控制器）,使机器、设备或生 产过程（控制对象）的某个工作状态或参数（控制量) 自动地按照预定的规则运行。 定义：在没有人直接参与的情
15、况下，利用外加的 设备或装置（控制装置或控制器）,使机器、设备或生 产过程（控制对象）的某个工作状态或参数（控制量) 自动地按照预定的规则运行。 控制系统分类控制系统分类开环控制开环控制 ? ? 开环控制开环控制 控制装置与被控对象间只有顺序作用而无反 向联系且控制单方向进行。 ?优点：简单、稳定、可靠.若组成系统的元件特性和参数值 比较稳定,且外界干扰较小,开环控制能够保持一定的精度。 ?缺点：精度通常较低、无自动纠偏能力,当系统参数发生变 化时，系统性能会降低。 开 环 控 制 系 统 控制系统分类控制系统分类闭环控制闭环控制 ? ? 闭环控制闭环控制 输出端和输入端之间存在反馈回路，输出
16、量 对控制过程有直接直接影响。闭环控制也就是反馈控制反馈控制。 ?优点：精度较高,对外部扰动和系统参数变化不敏感。 ?缺点：存在稳定、振荡、超调等问题，系统性能分析和设 计麻烦，成本相对较高。 闭 环 控 制 系 统 反馈控制定义反馈控制定义 检测控制对象的输出量（转速、位置、温度检测控制对象的输出量（转速、位置、温度 等）同目标值进行比较得到偏差值，然后对等）同目标值进行比较得到偏差值，然后对 控制对象进行控制以减小，乃至消除偏差的控制对象进行控制以减小，乃至消除偏差的 控制模式，也称为控制模式，也称为偏差控制偏差控制偏差控制、偏差控制、闭环控制闭环控制闭环控制闭环控制。 偏差来自于外部的扰动，有偏差才有控制。偏差来自于外部的扰动，有偏差才有控制。 反馈控制系统反馈控制系统 反馈控制系统特点反馈控制系统特点 (1)能够自动克服或减少扰 动对系统输出的影响. (3)反馈控制系统的实质是 “发现偏差发现偏差再纠正偏差纠正偏差” (2)在利用反馈减少系统偏 差的同时，也会因调整 过度而导致系统不
