液压执行元件结构及故障诊断

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1、中国工业技术培训中心2009技术培训,液压技术培训 Hydraulic Technology,中国工业技术培训中心2009技术培训,本次课教学内容：,一、液压马达 二、液压缸 三、液压辅助元件 四、液压马达故障诊断 五、液压缸故障诊断 六、几种常用的液压辅助液压故障诊断,液压元件结构及故障诊断,中国工业技术培训中心2009技术培训,一、液压马达,液压执行元件是指把液体压力能转换成机械能的元件。包括液压马达和液压缸两大类。 定义： 液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,可实现连续的旋转运动，输出转矩和转速，是液压系统的执行元件。 马达与泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有些差别：马达要求

2、正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。,中国工业技术培训中心2009技术培训,（一）液压马达的分类：,液压马达可分为高速液压马达和低速液压马达两大类。 额定转速高于 500 RPM 属于高速液压马达；主要包括齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达。 额定转速小于500 RPM 属于低速液压马达；主要是径向柱塞马达。,中国工业技术培训中心2009技术培训,液压马达图形符号,中国工业技术培训中心2009技术培训,（二）、液压马达的基本性能参数,中国工业技术培训中心2009技术培训,1、工作压力与额定压力,进出口压力差p,中国工业技术培训中心2009技术培训,2、流量与容

3、积效率,qMqMtq 其中 qMt为理论流量，马达在没有泄漏时， 达到要求转速所需进口流量。 由于马达有容积损失，所以马达实际输入流量Q要比理论输入流量Q0 多，所以马达的容积效率等于理论流量Q0与实际输入流量Q的比值。 Mv qMt / qM 1 q / qM,中国工业技术培训中心2009技术培训,3、排量与转速,排量V为MV等于1时输出轴旋转一周所需油液体积。 转速 n qMt/ V qMMV / V 排量不可变的为定量马达，排量可变的为变量马达。,中国工业技术培训中心2009技术培训,4、转矩与机械效率,Tp VMm/ 2,中国工业技术培训中心2009技术培训,5、功率与总效率,M PM

4、o/ PmiT 2n/ p qM MvMm,中国工业技术培训中心2009技术培训,（三）、齿轮马达,1、工作原理,2、结构特点 进出油口相等，有单独的泄油口； 为减少摩擦力矩，采用滚动轴承； 为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。,3、应用 仅用于高速小转矩的场合，如工程机械、农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备,中国工业技术培训中心2009技术培训,（四）、叶片马达,1、工作原理 2、结构特点 进出油口相等，有单独的泄油口； 叶片径向放置，叶片底部设置有燕式弹簧； 在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。 3、优有缺点： 转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。

5、4、应用 适用于转矩小、转速高、机械性能要求不严格的场合。,中国工业技术培训中心2009技术培训,叶片马达的工作原理,中国工业技术培训中心2009技术培训,（五）、轴向柱塞马达,1、工作原理,2、结构特点 配流盘为对称结构 3、应用 作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。,中国工业技术培训中心2009技术培训,（六）、低速大扭矩马达,单作用连杆型径向柱塞马达 多作用内曲线径向柱塞马达,中国工业技术培训中心2009技术培训,单作用连杆型径向柱塞马达,结构原理 呈五星状的壳体内有均匀分布的柱塞缸、柱塞与连杆、曲轴（输出轴）、配

6、流轴（随曲轴旋转），配流套（不转）。,中国工业技术培训中心2009技术培训,中国工业技术培训中心2009技术培训,中国工业技术培训中心2009技术培训,特点及应用：,结构简单，工作可靠。 可以是壳体固定曲轴旋转，也可以是曲轴固定壳体旋转（可驱动车轮或卷筒）。 体积重量较大，转矩脉动，低速稳定性较差。 采用静压支承或静压平衡后最低转速可达3 r/min。,中国工业技术培训中心2009技术培训,二、液压缸,液压缸与马达一样，是液压系统的执行元件，它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。 液压缸结构简单、制造容易、工作可靠、应用广泛。,中国工业技术培训中心2009技术培训,（一）液压缸的分类：,按结

7、构形式分分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类。 活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，输出推力和速度；摆动缸实现往复摆动，输出转矩和角速度。 活塞缸 又分单杆活塞缸，双杆活塞缸 柱塞缸 摆动缸 又分单叶片和双叶片摆动缸 按作用方式分： 单作用液压缸 双作用液压缸 复合式缸 有活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合等。,中国工业技术培训中心2009技术培训,图形符号,中国工业技术培训中心2009技术培训,（二）液压缸的典型结构,液压缸安装连接形式：脚架式，耳环式，铰轴式,缸体组件 活塞组件 密封装置 缓冲装置 排气装置,中国工业技术培训中心2009技术培训,1、双杆活塞缸,中国工

8、业技术培训中心2009技术培训,双作用活塞式液压缸,活塞两端都有活塞杆的油缸。 双杆活塞缸的两个活塞杆通常做成相同的直径，如果两腔分别输入相同流量和压力的油液时，则左右两个方向运动的推力和速度都相等。,图形符号：,中国工业技术培训中心2009技术培训,2、单杆活塞缸,由缸筒部分、活塞部分、密封部分等几部分组成。由于是双向液压驱动，又称为双作用缸。,中国工业技术培训中心2009技术培训,3、单作用柱塞缸,中国工业技术培训中心2009技术培训,4、伸缩液压缸,它由两个或多个活塞式缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。

9、当通入压力油时，活塞由大到小依次伸出；缩回时，活塞则由小到大依次收回,中国工业技术培训中心2009技术培训,5、齿条活塞缸,齿条活塞缸是活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。它将活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动，用在机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等。,中国工业技术培训中心2009技术培训,6、摆动式液压缸,当通入液压油，它的主轴能输出小于360的摆动运动的缸称为摆动式液压缸。 常用于辅助装置，如送料和转位装置、液压机械手及间歇进给机构。,中国工业技术培训中心2009技术培训,摆动缸图形符号,中国工业技术培训中心2009技术培训,7、液压缸的缓冲装置,节流缓冲 阀式卸压缓冲,中国

10、工业技术培训中心2009技术培训,（1）节流缓冲,中国工业技术培训中心2009技术培训,（2）阀式卸压缓冲,中国工业技术培训中心2009技术培训,8、液压缸的排气装置,中国工业技术培训中心2009技术培训,（三）液压缸的计算,中国工业技术培训中心2009技术培训,1、双杆活塞缸的速度推力特性,当缸筒固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的三倍；当活塞杆固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的两倍 v q / A 4qv /（D2 d2） 缸在左右两个方向上输出的速度相等 F A（p1 p2）m/4（D2d2）（p1 p2）m 缸在左右两个方向上输出的推力相等,中国工业技术培训中心2009技术培

11、训,2、单杆活塞油缸推力和速度计算,单杆活塞缸左右两腔的有效工作面积不相等，因此从左腔通压力油和从右腔通相同压力的油，所得两个方向的推力是不相等的。,1,2,2,1,从左腔通压力油； 从右腔通压力油,1,2,中国工业技术培训中心2009技术培训,3、单杆活塞缸的速度推力特性,向右运动速度 v1 qv /A1 4 qv /D2 向右运动推力 F1 （A1p1 A2p2）m 向左运动速度 v2 qv /A2 4 qv /（D2 d2） 向左运动推力 F2 （A2 p1 A1p2）m 往返速比 v v2 / v11/1（d /D）2 ,缸筒固定和活塞杆固定两种安装方式的运动部件移动范围均为活塞有效行

12、程的两倍。,中国工业技术培训中心2009技术培训,单杆活塞缸差动连接的速度推力特性,运动速度 v3（q q）/ A1（q A2v3）/ A1 q /（A1A2） 如果要求 差动缸向右运动速度v3非差动连接向左运动速度 v2 则 D=2 1/2 d 活塞推力 F3 p1（A1A2）m,单活塞杆缸两腔同时通压力油，称为差动连接。差动连接的缸只能一个方向运动。,中国工业技术培训中心2009技术培训,三、液压辅助元件,液压系统的辅助元件是指密封件、管件、压力表、滤油器、油箱、热交换器和蓄能器等液压件。 油箱可供选择的标准件少，常常是根据液压设备和系统的要求自行设计，其它一些辅助元件则做成标准件，供设计

13、时选用。,中国工业技术培训中心2009技术培训,（一）密封件,中国工业技术培训中心2009技术培训,1、密封件的作用和分类,密封件能防止外漏。 密封件还能防止内漏。 密封件也能防止空气和灰尘以及其它污染物侵入系统。 根据被密封部位的偶合面在机械运转时有无相对运动，密封件可以分为静密封和动密封两大类。,中国工业技术培训中心2009技术培训,液压系统对密封件的主要要求,在一定的压力、温度范围内必须具备良好的密封性能； 有相对运动时，因密封件所引起的摩擦力应尽量小，摩擦系数应尽量稳定； 密封件的材料和系统的工作介质要有相容性，即密封件的耐腐蚀性好； 耐磨性好，不易老化，工作寿命长，磨损后能在一定程度

14、上自动补偿； 结构简单，装拆方便，成本低廉。,中国工业技术培训中心2009技术培训,2、常用密封件,常用密封件按其断面形状可分为O形密封圈和唇形密封圈，而唇形密封圈又可分为Y形、V形密封圈等。,中国工业技术培训中心2009技术培训,（1）O形密封圈,O形密封圈又简称O形圈，截面呈圆形。O形密封圈一般由耐油橡胶（丁腈橡胶、聚氨酯橡胶等）制成，与常用的石油基液压油有良好的相容性。它主要用于静密封和滑动密封，而在转动密封中用的较少。,中国工业技术培训中心2009技术培训,O形圈的使用,密封圈在安装时都必须保证适当的预压缩量。预压缩量过小不能起到密封作用，过大则会使摩擦力增大，且易损坏。因此，安装密封

15、圈的沟槽的形状、尺寸和表面加工精度必须按有关手册给出的数据进行确定。 不管是静密封还是动密封，当压力较高时，O形圈可能会被挤入配合间隙中面损坏，解决的办法是在O形圈低压侧或同时在两侧增加挡圈。挡圈用较硬的聚四氟乙烯制成。用于静密封时，当压力p超过32Mpa时也要装挡圈，此时密封压力最高可达32MPa。,中国工业技术培训中心2009技术培训,O形密封圈特点：,密封性好，寿命较长； 用一个密封圈即可起到双向密封的作用； 动摩擦阻力小 对油液的种类、温度和压力适应性强； 体积小、重量轻、成本低； 结构简单，装拆方便； 既可作动密封用，又可作静密封用； 可在-40120较大的温度范围内工作。 但它与唇形密封圈相比，其寿命较短，密封装置机械部分的精度要求高。,中国工业技术培训中心2009技术培训,（2）Y形密封圈,Y形密封圈整体呈圆形、截面呈Y形。它属于唇形密封圈类，一般用耐油的丁腈橡胶制成。它是一种密封性。稳定性和耐压性较好，摩擦阻力小，寿命较长的密封圈，故应用比较普遍。 Y形圈主要用于往复运动装置的密封。根据截面长宽比的不同，Y形圈可分为宽断面和窄断面两种形式。,中国工业技术培训