液压基础知识连载（三）

 

复习前两部分中所学的知识，让我们更深入地学习液压学的知识。

  

 

 

第三部分

 

液压原理和液压设备

 

第1节

能量（压力）损失

为了了解液压系统，另一个必须考虑的重要因素是液压系统中的能量（压力）损耗。
例如，流动阻力会引起液压油的压力下降，导致能量损失。
现在，让我们研究这方面的细节。

外磨擦形成的流动阻力
油通过管道时，磨擦造成压力下降。
在以下场合，压力损失会进一步加大。

 

其它因素造成的压力损失

除了磨擦造成的压力损失之外，改变流动方向和改变油通道的截面面积也会产生压力损失。

这些在液压系统的弯管、T型接头、锥形管道和阀口等处产生严重的涡流和碰撞。

 

孔口液流

正如我们曾经说过的，压力损失更大程度上出现在油流动受阻时。
孔口是一种经常被有目的地置于液压回路中，以产生压差的阻拦方式。
通常只要有流动，孔口就会有压力差。
但是，如果我们在远离孔口位置截断油流，帕斯卡定律就会实现，两侧压力便相等。

 

能量损耗

你已经知道，液压系统中有许多管道，连接件(接头)和阀。

某些能量（压力）是在执行动作之前，在油从一处流向另一处的过程中被损失的。
因此，请注意，油流过的管道、接头和阀越多，能量损失就越大。

 

能量损耗转换成热量

压力损失引起的能量损耗将转换成热量。油流速度增大，油粘度提高，硬管和软管长度延伸以及任何此类变化都会增大阻力，造成过热。

为了避免这一问题，供调换的配件应该与原零件相同。

 

第2节

泵的效率

液压泵的效率
我们已在前一课本中说过，液压泵将机械能转变成液压能。
泵的效率和它的运行一样重要，是检验泵的性能的要点之一。泵的效率意味着它工作能力的优劣。

有三种泵效率额定值

容积效率
转矩（机械）效率
总效率

 

容积效率

容积效率是泵的实际输出流量和理论输出流量之间的比率。事实上，泵的实际输出流量始终小于理论输出流量。它通常以百分比表示。
流量的损失由泵工作零件间隙造成的泵的内部泄漏引起。
有些间隙是设计中考虑到润滑零件时用的。
高精度公差配合的零件磨损时，将会造成更多的内部泄漏。
我们把内部泄漏增加看作是效率损失。

转矩（机械）效率
转矩（机械）效率是实际泵输出转矩和输入转矩之比。
实际泵输出转矩始终小于输入转矩。这种损失由于泵的运动零件间的磨擦造成。

 

总效率

总效率是泵输出的液压能和输入的机械能的比率。
这是容积效率和扭矩效率两者的乘积。换句话说，泵的总效率可以用输出马力除以输入马力来表示。输出功率小于输入功率，因为由于磨擦和内部泄漏，泵的效率受到损失。
 
一般而言，齿轮泵和柱塞泵的效率范围为75%至95%。
通常，柱塞泵效率根据较高一边确定，齿轮泵效率根据较低一边确定。

 

泵的驱动功率

由于前面提及的原因，驱动泵需要的功率必须高于输出功率。

这里是一台输出功率100马力的泵的例子。
如果泵的效率是80%，驱动它需要的功率是125马力。
输入功率= = 125HP
换句话说，需要125马力的发动机驱动效率为80%，
输出功率100马力的泵。

 

第3节

泵的故障

什么降低了泵的效率？
被污染的油是大的敌人，它能以多种方式损坏泵。
油液中的碎屑、砂粒等对泵中的精密配合零件起研磨的作用。
这会导致零件的异常磨损，从而增大内部泄漏，终降低泵的效率。
 
泄漏通道
使泄漏油回到油箱的通道叫做泄漏通道。

 

第4节

泵的气穴现象

气穴什么时候发生？
当油不能*补充至泵中时，会产生气穴现象。
这就会在油中留下对泵有害的气泡。
假定泵入口管道较窄，那么它会引起输入油的压力降低。
压力降低时，油不能像它被泵出时那样快速补充到泵内。
结果是，在输入油中形成了气穴或空腔。

 

液压油中的空气

这种压力下降使溶解在液压油中的空气分离出来，从而产生气穴。
当带有气泡的液压油被带到泵的高压区时，高压会使气泡崩溃。
这就形成了一种类似于爆裂的作用，它使泵元件表面的金属剥落，并造成异常响声和泵的异常振动。

 

爆裂效应

破坏瞬时出现，并发生很剧烈的爆裂。
这种爆裂产生的压力达1,000kgf/cm2，它剥落泵零件上的金属微粒。
如果泵总是出现气穴现象，则泵将受到严重损坏。

 

第5节

液压马达

概要
与泵相比，马达以相反方式工作。
泵驱动液压油，而马达则被液压油驱动。
马达将液压能转变成机械能进行工作。

 

马达效率

像液压泵一样，马达效率和它的运行一样重要。
容积效率是检验马达性能的要点之一。
内泄漏由于马达工作零件间的间隙而出现。某些间隙被设计成用以润滑零件。高精度公差配合的马达零件开始磨损时，将会发生更多的内泄漏。
我们把内泄漏的增加看作是效率损失。

 

马达性能检验

正如我们已经说过的，允许泄漏油返回油箱的通道叫做泄漏通道。
这使我们有了一种将从马达壳体泄漏的实际油量与测试标准油量作比较以检验马达性能的方法。泄漏量越大，能量损失越大，从而造成了马达性能降低。

 

第6节

液压缸
 
液压缸泄漏—外部泄漏
活塞杆伸出时，它可能沾上脏物和异物。当活塞杆缩回时，它将脏物带进液压缸，损坏缸头密封件。这就是为什么通常在缸头安装活塞杆刮油密封圈（或防尘
圈），液压缸缩回时用以清洁活塞杆的原因。如果活塞杆四周漏油，则必须更换全部缸头密封组件。

 

液压缸泄漏—内部泄漏

液压缸活塞密封装置的泄漏可引起液压缸在载荷作用下动作缓慢甚至停止。
活塞密封装置或活塞环磨损，或缸筒内表面拉毛均可造成活塞处泄漏。
后一个问题可能由油中的脏物和颗粒物引起。

 

动作缓慢

液压缸中的空气是动作缓慢的常见原因，特别是在安装新液压缸时。
必须排除所有残留的空气。

 

液压缸漂移

如果液压缸在行程中间位置停止时发生漂移，应检查内部是否泄漏。其它原因可能是控制阀磨损或溢流阀故障。


活塞杆毛口/锈蚀
裸露的活塞杆会由于与坚硬的物体碰撞而受到损坏。如果损坏了活塞杆的光滑表面，则密封件可能损坏。应使用油石打磨连杆毛口。
另一个问题是活塞杆的锈蚀。
存放液压缸时，应将活塞杆缩回以防止它们锈蚀。

 

第7节

阀

上一卷教材只谈到了阀的基本知识例如操作中的差异等。
现在让我们学习一些与压力控制阀有关的技术术语。
 
开启压力和全流压力（或调定压力）
开启压力是溢流阀开始打开时的压力。
全流压力是溢流阀通过全流量时的压力。
全流压力比开启压力略高。通常以全流压力作为溢流阀的调定压力。

 

静态调压偏差

正如我们曾经说过的，全流压力比开启压力略高。
这是因为随着阀芯逐步打开，弹簧压力增大。这一状态叫做静态调压偏差，它是结构简单的直动式溢流阀的一种缺点。

 

开启压力和静态调压偏差

在上一卷课本中我们了解到有两种溢流阀：直动式溢流阀和先导式溢流阀。
让我们看一下这两种阀的静态调压偏差的特点。
先导式溢流阀比直动式溢流阀的静态调压偏差小。
插图对这两种阀作了比较。
插图中的直动式溢流阀以大约一半的全流压力开始打开，先导式溢流阀以大约90%的全流压力打开。

 

哪一种阀更好？

先导式溢流阀适用于高压、大流量系统。由于这种阀几乎在全流压力时才开启阀芯，因此系统效率得到了保护—溢流的油较少。

尽管操作比直动式缓慢，但是溢流过程中，先导式溢流阀使系统保持更稳定的压力。

 

第8节

平衡阀

平衡阀是什么？
平衡阀用于液压马达回路中，它可在操作过程中产生，用于控制的背压，并且当回路处于中位时用于制动马达。


用于KH系列机型（液压起重机）的平衡阀
平衡阀通常是配备内部单向阀的常闭式压力控制阀。当泵排出的油流向起升马达以降低负载时，马达由其负载的惯性驱动，换而言之，当马达由于载荷和重力原因试图超速运转时，平衡阀形成背压，防止载荷自由下落。内部单向阀允许液压油倒流并以相反方向转动马达，提升负载。

 

UH系列机型（液压挖掘机）的平衡阀

配备平衡阀的目的是保证平稳启动和对回转/行走速度的加速，它也可防止马达发生气穴。
该阀保持泵出油管路中的压力，始终高于马达出油管路中的压力。
任何由于负载惯性引起的马达超速运转都会在泵出油管路中引起瞬时压力下降，阀芯会立即关闭马达出油管路，直至在泵出油管路中形成压力。

 

第9节

阀的维护
 
使阀保持良好状态
众所周之，阀的生产工艺精密，才能十分地控制液压系统中油的压力、方向以及流量。
因此，必须仔细安装并使阀保持良好的状态。

 

阀的故障原因

液压油中的脏物等污染物是阀产生故障的主要原因。
少量脏物、纤维屑、锈迹或金属碎屑可以引起故障和阀的零件广泛的损坏。
这些污染物会造成阀芯咬死，小孔堵塞，或配合表面磨损直至阀芯泄漏。
如果用户小心防止污染物进入系统，则可以排除这种故障形成。

 

需要注意的要点

排除故障和修理时，应仔细检查以下各点。

压力控制阀—溢流阀
检查配合部位（阀座和提动头）是否泄漏和磨损。
检查阀座上的柱塞是否咬死。
检查O形圈是否损坏。
检查孔口是否堵塞。

 

方向控制阀

检查阀杆和阀座是否有毛口和磨损。
检查油封是否泄漏。
检查边缘部位是否有毛刺。
检查阀杆表面是否磨损。

方向控制阀阀杆以配合偶件形式安装在阀座内。
这样可以在阀座和阀杆之间实现紧密的配合，实现小内泄漏和大闭锁能力。因此，务必将阀杆装入与之相对应的阀座中。