船舶机械液压系统慨论

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1、第五讲第五讲 船舶机械液压系统慨论船舶机械液压系统慨论一、起重机械液压系统一、起重机械液压系统(起货、变幅、锚绞、舱盖) 升、降、停始终存在重力引起的静负荷升、降、停始终存在重力引起的静负荷, , 单侧油路高压单侧油路高压, ,有限速、制动问题。有限速、制动问题。二、走行机械液压系统二、走行机械液压系统 阻力负荷与运动方向相反，停车时一般消失；惯性负荷大阻力负荷与运动方向相反，停车时一般消失；惯性负荷大 双侧油路皆可能高压双侧油路皆可能高压, ,无限速、制动问题无限速、制动问题( (风吹船歪例外风吹船歪例外) )1.阀控型开式系统阀控型开式系统2.泵控型闭式系统泵控型闭式系统类型主泵执行机构系

2、统 换向 调速限速制动补油阀控型定向定量定量油马达(或油缸)变量油马达开式阀换向节流调速能耗限速换向阀回中，液压制动不补闭式节流调速1再生限速2油箱泵控型双向变量定量油马达(或油缸)变量油马达闭式(半闭式)泵换向容积调速再生限速泵回中，液压制动3辅泵甲板机械液压系统主要类型及其特点甲板机械液压系统主要类型及其特点1.采用有级变量油马达时也辅以容积调速采用有级变量油马达时也辅以容积调速; ;2.进一步限速以进一步限速以换向阀节流作能耗限速换向阀节流作能耗限速; ;3.中位不准设旁通阀改机械制动。中位不准设旁通阀改机械制动。第十讲第十讲 液压系统的维护管理液压系统的维护管理一、液压油一、液压油1.

3、液压油的作用液压油的作用-传能、润滑、散热、防锈、清杂。2.液压油的要求液压油的要求：1)粘度适宜，粘温指数粘度适宜，粘温指数90 (天然矿物油VI135C，凝固点比凝固点比环境温度低境温度低1015 C。3)质地纯净，杂质和水分很少。质地纯净，杂质和水分很少。4)与常用材料相容，不锈蚀金属。与常用材料相容，不锈蚀金属。 可加防锈添加剂可加防锈添加剂5)抗氧化、抗泡沫、抗乳化抗氧化、抗泡沫、抗乳化 可加抗氧化、抗泡沫添加剂可加抗氧化、抗泡沫添加剂6)油膜强度高油膜强度高 可加耐磨添加剂可加耐磨添加剂3.液压油的选用液压油的选用按主按主泵、工作压力、工作温度、等选择品种和粘度泵、工作压力、工作温

4、度、等选择品种和粘度 (工作时约工作时约3070 mm/s为宜为宜)名称牌号特点适用环境温度和场合简单液压油 L-HH不加或少量抗氧剂低压、简单机械低压液压油 L-HL加防锈抗氧抗沫剂0 40C，低压抗磨液压油抗磨液压油 L-HM再加抗磨剂-1040 C中、高压低温液压油低温液压油 L-HV加粘指增高剂-2040 C，温度变化大液压导轨油液压导轨油 L-HG粘度高高压导轨等机械油HJ价廉，精炼差0 40C，低压机械代用透平油HU精炼，抗氧化性好0 40C，低压机械代用二、二、 液压油的污染控制液压油的污染控制70%70%以上的故障因液压油的污染引起以上的故障因液压油的污染引起1.固体杂质污染固

5、体杂质污染1)污染度表示法污染度表示法NAS1638-美国航天学会美国航天学会1964年制定年制定按按5 5种尺寸杂质指数分布曲线分种尺寸杂质指数分布曲线分1414级级NAS1638重量法重量法ISO4406-1978年国际标准年国际标准按按55mm颗粒数颗粒数/ 15/ 15mm颗粒数颗粒数 分分2626级级2)固体杂质危害固体杂质危害(1)515 m m 阀阀( (间隙间隙7 7 20 20 m )m )堵塞、卡紧。堵塞、卡紧。(2)1030 m m 泵、马达磨损。泵、马达磨损。 轴向柱塞式轴向柱塞式 1015 mm 径向柱塞式径向柱塞式 1525 m m 叶片式叶片式 2030 mm(3

6、)(3)密封件磨损。密封件磨损。(4)(4)滤器堵塞。滤器堵塞。(5)(5)间接影响间接影响: :效率降低，油液发热、氧化。效率降低，油液发热、氧化。元件因油脏损坏换新，如不彻底清洗换油，寿命元件因油脏损坏换新，如不彻底清洗换油，寿命66个月个月 要求要求: 高压系统高压系统(20MPa) NAS5NAS9(14/1118/15) 中压系统中压系统(720MPa) NAS7NAS11 (16/1320/17) 低压系统低压系统(7MPa) NAS8NAS12 (17/1421/18)NAS12 常需维修常需维修3)控制污染措施控制污染措施油液油液污染量污染量=初始污染量初始污染量+侵入污染量侵

7、入污染量+新生污染量新生污染量-滤出污染量滤出污染量(1)初始污染初始污染-安装后要彻底清洗。安装后要彻底清洗。 新系统比工作新系统比工作100h后的系统油脏。后的系统油脏。 新装或大修后要冲洗油路新装或大修后要冲洗油路: 20mm2/s、5080 C洗洗涤油；油；大流量大流量,泵、马达、油缸旁通达、油缸旁通;510min直至直至2h洗洗滤器无垢。器无垢。(2) 侵入污染侵入污染 加油加油: 新油新油NAS1014(50%不合格不合格)。 要求比系统中油强要求比系统中油强12级，船用精滤至级，船用精滤至NAS7为宜。为宜。 拆修拆修:保持清洁，不用棉纱、泡沫塑料清洁油箱。保持清洁，不用棉纱、泡

8、沫塑料清洁油箱。 其他其他:油箱设高效空气滤清器，涂层应与油相容；油箱设高效空气滤清器，涂层应与油相容； 活塞杆设除尘圈。活塞杆设除尘圈。(3) 新生污染新生污染-磨损物磨损物(稳定期主要污染源稳定期主要污染源) 油氧化物油氧化物(油温高油温高) 锈蚀物锈蚀物(油含水多油含水多)(4)良好过滤良好过滤滤器滤器过滤精度过滤精度吸油吸油滤器滤器80120回油滤器回油滤器50100( (辅泵辅泵) )排排油油滤器滤器高压高压(20MPa) :1015m中高压中高压(1020MPa) :1525m中低压中低压(710MPa) :2040m低压低压(2%油混浊。油混浊。气泡的危害气泡的危害:产生气蚀和噪

9、音；产生气蚀和噪音； 执行机构动作滞后执行机构动作滞后; 油易氧化变质。油易氧化变质。防止进气的方法防止进气的方法:(1)油箱油位足够高,回油管、吸油管在最低油面之下 100mm。(泄油管口可在液面之上防虹吸)(2)油箱有足够大容积，隔板将油、排口分隔。(3)有正吸高的泵吸入管防漏、滤器防堵。 浇油法查漏。(4)闭式系统应有足够补油压力。(5)初次充油驱尽空气。小流量充，分段放气，瞬时排油，反复放气。小流量充，分段放气，瞬时排油，反复放气。取样取样:工作中从回油管取工作中从回油管取, 油样油样1升。升。目测法目测法: 透明、色变淡透明、色变淡-混有别种油混有别种油 浑浊浑浊-含空气或水多含空气

10、或水多 发黑、有臭味发黑、有臭味-氧化变质氧化变质 透明、有小黑点透明、有小黑点-杂质多杂质多 透明、有闪光点透明、有闪光点-有金属粉末有金属粉末玻璃夹片法、滤纸滴油法。玻璃夹片法、滤纸滴油法。寿命寿命:24年或更长年或更长(46)油的检验和更换油的检验和更换每年检验一次。每年检验一次。换油换油标准标准:(1) 粘度粘度( 40)变化变化: 15%（L-HV 10 )(2)酸值酸值 0.3mg KOH/g(3)水分水分0.2 (4)开口闪点开口闪点8c(5)固体污染固体污染18/15(ISO)或或NAS107(中、高压系统中、高压系统)21/18(ISO)或或NAS108(一般液压系统一般液压

11、系统)混入混入10%10%旧油旧油, ,新油寿命减少新油寿命减少75%75%。氧化后粘度增高；氧化后粘度增高；HV型粘度日久下降；型粘度日久下降；进水或稀油后粘度降低进水或稀油后粘度降低三、液压油温度控制三、液压油温度控制先加热，至油温升到-10C以上禁动区空载起动使油循环升温至10C以上低温区可以使用，机械效率低常温区最佳状况理想区冷却使用，容积效率低警戒区尽量避免使用极限区禁止使用危险区100-101030506585温度C太太低低: 粘度太高粘度太高-吸入难，排压高吸入难，排压高, ,流阻损失大，过载。流阻损失大，过载。太太高高:粘度太低粘度太低-漏泄损失大；润滑差，磨损大；漏泄损失大；

12、润滑差，磨损大； 密封老化，元件卡死；油急剧氧化。密封老化，元件卡死；油急剧氧化。油油温过高的原因和措施温过高的原因和措施:油泵进口油温油泵进口油温 环境温度环境温度+30 C 60 C(3)漏油严重漏油严重(10MPa压差节流使油温升高6 C)；(4)机械损失大机械损失大(泵、马达摩损或轴承损坏)；(5)产生气穴现象产生气穴现象(吸入压力空气分离压)；发发热热多多(1)冷却器效果差冷却器效果差(太小、脏、风扇风门未开)；(2)油箱小或油少油箱小或油少(3160L/kW)；散散热热差差(6)溢油量太大溢油量太大(溢流量大、压差大，中位不卸荷)；(7) 流阻损失大流阻损失大(空载压降5%-6%:

13、5%-6%:小流量简单管路 0.20.5MPa；大流量复杂管路0.51.5MPa)；(8)功率损失大的系统未采用半闭式。功率损失大的系统未采用半闭式。设设计计不不当当四、液压油漏泄控制四、液压油漏泄控制1.危害危害: (1)运动速度降低，严重时压力升不高；运动速度降低，严重时压力升不高； (2)油液发热、氧化；油液发热、氧化； (3)效率降低，耗电增加；效率降低，耗电增加； (4)损失油液，污染环境损失油液，污染环境(外漏外漏)； (5)影响液压制动和下降限速。影响液压制动和下降限速。2.原因原因: 外漏外漏-密封件损坏、老化；密封件损坏、老化； 内漏内漏-配合间隙过大。配合间隙过大。3.检查

14、方法检查方法-检查运动速度。检查运动速度。 外漏外漏:查油箱油位查油箱油位; 内漏内漏:柱塞式泵、马达查壳体泄油量柱塞式泵、马达查壳体泄油量型式型式马达马达泵泵齿轮式齿轮式0.80.90.70.90.80.96(间隙补偿间隙补偿)叶片式叶片式0.880.940.600.90(单作用单作用)0.850.95(双作用双作用)径向径向柱塞式柱塞式0.900.980.850.95轴向柱塞式轴向柱塞式0.930.980.920.95( 20MPa)0.950.98(20MPa)泵、马达容积效率泵、马达容积效率五、液压机械的负荷控制五、液压机械的负荷控制装装置置负负荷荷(电电流流)泵机械摩擦负荷(空转电流

15、空转电流)管路阻力(中位循环压降中位循环压降)执行机构机械摩擦负荷执行机构外负荷满满载载压压降降空空载载压压降降空空载载电电流流六、控制异常噪音、振动六、控制异常噪音、振动1.“气穴”现象-油中析气或进气；2.泵或马达损坏；3.阀件(溢流阀、换向阀、主油路锁闭阀等)噪音；4.其他机械原因(联轴节、管路、地脚、舵柱轴承等)；5.漏泄引起-超声波可探测4万HZ漏泄噪音。第十一讲第十一讲 液压机械故障分析液压机械故障分析故障诊断的一般方法故障诊断的一般方法:看资料看资料(液压原理图、重要原件结构、性能参数、 压力控制阀整定压力、电气原理、各种保护)查情况查情况(问故障、使用、维修情况； 尤需现场试车

16、调查)想方案想方案(逻辑分析，设想原因，确定鉴别方法)查毛病查毛病(按预定方案进行，随时调整)修故障修故障(调节、修换元件及密封、换油清洗)做总结做总结(书面记录故障现象、分析调查过程、处理结果 、经验教训)分类排除法分类排除法-故障树法或鱼刺图法 能迅速逼近故障原因，少走弯路；能迅速逼近故障原因，少走弯路； 但要有全面的知识基础和分析能力但要有全面的知识基础和分析能力, , 并有可行的鉴别手段。并有可行的鉴别手段。逐项逐项排除法排除法 先易后难，先多发后特殊，逐项查看先易后难，先多发后特殊，逐项查看 缺乏严密的理论分析和鉴别手段时用，缺乏严密的理论分析和鉴别手段时用， 易走弯路，依靠经验。易

17、走弯路，依靠经验。液压机械故障表液压机械故障表执行元件状态舵机起货机1.不动(或负荷大时不动) 或单方向不动2.动作慢3.动作滞后滞舵4.不及时停或不停冲舵5.停后稳不住跑舵6.速度失控(不存在负扭矩、 长行程)7.爬行(慢速时出现)(转舵只用快速)1.执行元件不动执行元件不动原因特征举例1)远控失灵机旁操作正常电气、液压信号无2)主油路不通或执行机构受阻p高，溢流阀开-手摸、听声阀未开；刹车不松；舵卡阻；吊重大用轻载档3)主油路旁通或严重漏泄p低，隔断泵出口则高舵机备用泵反转；油缸内漏；换向阀不离中4)主泵不供油p低，隔断泵出口也不高泵不转:查电路，盘车泵转:内漏重或元件坏5)起货机限位保护

18、工作油压低钢丝绳松；吊钩、巴杆、回转等限位阀不复位2.执行机构动作慢执行机构动作慢n=Qv/q(1)舵机遥控机构慢(全程应2224s)-机旁操作不慢；(2)主泵流量小，包括自动变量泵调节不当；(3)执行元件或主油路漏泄；(4)油温高，粘度太低；(5)起货机轻载用重载档。3.动作滞后动作滞后(1)主油路多气-放气不彻底;补油压力低或补油箱 油位低；开式吸压低漏气或析气。(2)远控迟滞-液压远控系统多气；(3)泵控主油路漏或旁通(小流量不动)。4.冲过头或不停冲过头或不停(1)变量泵不能回中变量泵不能回中(变量机构卡、堵；控制油压低) 或换向阀不能回中换向阀不能回中(阀芯卡、单侧弹簧断、弱);(2

19、)舵机反馈失灵或不准舵机反馈失灵或不准(包括控制杆系间隙大);(3)舵机遥控伺服油缸锁闭不严舵机遥控伺服油缸锁闭不严(手控使换向阀回中仍冲到头);(4) 主油路锁闭不严主油路锁闭不严-舵有惯性或负扭矩时冲舵；甲板机械用油马达有重力负荷或惯性负荷时易冲过头，必要时用即时机械制动器。5.停不稳停不稳舵机-跑舵:(1)主油路锁闭不严-舵机无刹车，全靠液压制动； 如活塞油缸、转叶油缸、换向阀、油路锁闭阀(2)双泵共用控制杆中位不一致。起重机构-停后慢慢下滑:(1)油马达(本身有漏泄)-机械制动器失效(弹簧张力不足、 刹车片磨损、打滑)(2)液压缸-高压段油路锁闭失严(平衡阀、液控单向阀)6.起重机构降速失控起重机构降速失控(1)开式系统: 制动溢流阀或平衡阀卡在开位； 或与执行元件间漏油(少有)。 (2)闭式系统: 变量泵在快速下降位不能回中; 高压油路破漏,失压保护失效； 内漏泄严重。(8)油马达油马达“爬行爬行”-低速时忽快忽慢马达最低稳定转速(由于q不均引起) r/min 连杆式 35 五星轮式 2 内曲线 式 0. 5 叶片式 14原因: (1)有空气 ; (2)执行机构阻力过大(包括密封件摩擦力大) ; (3)泵阀件摩损大、内漏造成压力不稳; (4)油脏，平衡阀移动不灵活。