液压滑阀配合间隙含颗粒油液的泄漏特性研究
郑长松;娄伟鹏;范家辉;李慧珠;张周立;杜秋
【摘要】针对大功率变速箱液压滑阀在污染环境下的配合间隙泄漏现象,设计搭建了间隙泄漏量的试验台,对滑阀进行了漏油特性试验研究,并通过颗粒计数器分析了流经间隙的污染颗粒尺寸的分布规律.综合考虑了配合间隙大小以及污染油浓度等影响因素,建立了不同配合间隙下的滑阀二维模型,并利用Fluent仿真软件对滑阀内部颗粒分布与间隙泄漏进行数值仿真研究,数值模拟结果与试验数据较吻合.研究结果对液压滑阀的抗污染设计具有工程指导意义.%Aiming at the clearance leakage phenomenon of a buffer shift spool valve used in the integrated transmission,we establish a test system to research the characteristics of the leakage oil by experiments.The regularity of size distribution of the contaminative particle size flowing through the interval is analyzed by the liquid particle counting device.Furthermore,the two-dimensional geometric model of different clearances is set up.The effects of the clearance size,the particle diameter,the density and the concentration of the polluted oil are considered in the model.The distribution of the internal particle of the slide valve and the clearance leakage are numerically simulated by the software Fluent.The numerical simulation result is accordant with the experimental data.
【期刊名称】《液压与气动》
【年(卷),期】2017(000)009
【总页数】6页(P42-47)
【关键词】滑阀;Fluent仿真;颗粒分布;间隙泄漏量
【作者】郑长松;娄伟鹏;范家辉;李慧珠;张周立;杜秋
【作者单位】北京理工大学车辆传动国家重点实验室,北京100081;北京电动车辆协同创新中心,北京100081;北京理工大学车辆传动国家重点实验室,北京100081;北京理工大学车辆传动国家重点实验室,北京100081;上海汽车变速器有限公司,上海201807;北京理工大学车辆传动国家重点实验室,北京100081;北京理工大学车辆传动国家重点实验室,北京100081;北京理工大学车辆传动国家重点实验室,北京100081
【正文语种】中文
【中图分类】TH137.52
液压滑阀配合间隙中的流动特性对滑阀的性能产生重要影响，尤其是液压油中不可避免含有污染颗粒，他们悬浮在油液中进入配合间隙，会导致阀芯卡滞，造成间隙表面磨损加剧，增大滑阀的内泄漏量，从而对滑阀的控制特性和工作可靠性造成严重影响。液压系统75%以上的故障是由油液中含颗粒物引起的[1]。
国内外学者对滑阀的流动特性进行了大量的研究，利用CFD方法分析了滑阀内部流道流场，进而定性的分析了流场与阀的结构参数[2-4]、阀芯所受液动力[5-6]以及能量损失机理[7-8]的关系。何琪功[9]针对固体颗粒侵入滑阀配合间隙，探究了颗粒分布的影响因素。HAILING A等[10]对不同的阀芯结构进行CFD仿真并结合试验研究，给出了流道内的压力场、流线图、和湍动能分布图等可视化结果。文献[12-13]采用Fluent欧拉-欧拉液固两相流模型对配合间隙内流场进行仿真。CHEN Q和STOFFEL B [14]采用数值模拟方法，建立伺服阀模型，将流体设置成多相流，采用标准湍流模型，对流体的湍流进行了研究。
对于大功率变速箱的液压阀换挡控制系统，由于其使用工况恶劣，导致油液污染严重，极大地影响了其工作性能。本研究针对此情况，搭建液压阀换挡控制系统试验台进行试验研究，并选取其中的缓冲换挡滑阀作为研究对象，从计算流体力学角度对其进行仿真研究，探究配合间隙中油液含颗粒情况下的流动特性。其结果对液压阀间隙设计及液压阀污染环境下的工作状况预测具有重要的指导意义。
1.1 液压缓冲控制系统
图1为液压缓冲阀组的结构图(部分)，该液压缓冲控制系统主要由阀体、控制阀芯、缓冲阀芯、调压塞等组成。该系统对于改善车辆的换挡品质、保证车辆的动力性能具有重要作用，是大功率车辆的传动换挡控制阀的关键部件之一。
1.2 试验方法
油液在流道内的流动可以通过传感器对压力和流量进行监测，而阀芯阀套的配合间隙很小，一般为5～25 μm，很难进行在线监测。因此，利用流经间隙的油液进行离线分析，能够很好的分析颗粒在配合间隙里的分布特点及通过配合间隙的泄漏量。通过改变阀芯尺寸形成10 μm与15 μm两种配合间隙，采用ACFTD试验粉尘模拟配制4种污染油浓度，结合颗粒计数器配制目标污染浓度，按照ISO 4406-1999污染等级代码表进行污染等级划分，分别命名为新油(22/21/15)、污染油
A(23/22/16)、污染油B(23/23/20)以及污染油C(23/23/21)，污染等级依次增大，油箱的体积为101.35 L。具体测试系统如图2所示。
在阀板上设计相应的泄漏测量油道，通过TCU控制换挡，当阀组工作在某一挡位下，测量在一定时间内该档位下缓冲换挡阀配合间隙的泄漏量。如图3所示，在1档时，缓冲换挡阀阀芯F1工作，对应的泄漏口为L2。设置秒表测量时间为30 s，用量筒收集泄漏口的泄漏油，并用精度为0.1 mg的电子秤称量其质量。
1.3 试验结果
1) 流经间隙的颗粒分布分析
对通过配合间隙的油液利用PAMAS自动颗粒计数器进行分析，计数结果如表1所示。
由表1知，同一种污染油，随着配合间隙的增大，不同粒径的颗粒数量均增多，通过间隙的颗粒尺寸可以认为小于间隙尺寸。大于间隙尺寸的颗粒主要来源于两方面：① 颗粒呈长扁形状，通过间隙时没有因为旋转截留下来；② 量筒中，油管中以及颗粒计数器中存在的颗粒污染物。
图4为不同间隙对应污染油中颗粒数量分布柱状图，对于同一种污染油，当配合间隙为10 μm时，颗粒粒径在4～6 μm的占比较配合间隙为15 μm的高。当配合间隙为15 μm时，颗粒粒径在6～14 μm的占比较配合间隙为10 μm的高。这说明在配合间隙小于颗粒粒径的条件下，与配合间隙尺寸相近的颗粒更容易进入配合间隙。
2) 间隙泄漏量分析
图5为不同污染油在油温为60 ℃时泄漏量变化曲线，由图5知，随着污染油浓度的增大，配合间隙的泄漏量逐渐降低，基本呈线性关系，主要是由于颗粒在间隙产生淤积造成的，这与文献[11]中泄漏量试验变化规律基本一致。
2.1 CFD网格划分
由于流体区域的对称性，在不考虑阀芯偏心、歪斜以及倒锥等情况的影响时，将该三维流体区域简化成如图6a的二维计算模型，图6b为δ=20 μm所对应的间隙网格放大图，单元格为四边形结构化网格，对间隙附近的网格进行了细化和过渡。由于配合间隙尺寸很小，在间隙过渡处网格需要加密，所以在GAMBIT中对模型进行分块，先进行线网格划分，再进行面网格划分，最后对整体采用Cooper方法创建结构化网格。配合间隙δ只有5～25 μm，是分析的重点，因此在该方向划分8层网格。阀腔与间隙的交汇外流体流动较为剧烈，此处网格划分较密，采取变间隔的节点划分方式，节点间隔长度比设为单向1.2。网格数约为55万，通
过改变网格数量在43万到75万间变化时，仿真结果基本不变，网格独立性合格。
2.2 CFD仿真计算设置
欧拉模型适用于有一相为连续的主项，其他相为分散稀释的情况。污染颗粒在流动过程中有聚集现象且浓度较稀，故采用欧拉模型中的分散湍流模型，其中的控制方程采用标准的k-ε双方程湍流模型，固液两相之间曳力函数选择Syamlal-
o’brien，壁面采用标准壁面函数，不考虑重力影响。
两相材料设置，第一相设置为油液，密度ρ=875 kg/m3,动力黏度μ=0.036；第
二相设置为颗粒，密度ρ=7500 kg/m3，直径dp=5 μm；Phase Interaction中的Drag选择schiller-naumnn，Lift选择none即不分离相。
计算区域边界条件：进口处采用压力入口，mixture边界类型为pressure-inlet，定义总压为1.7 MPa，颗粒相的体积分数为0.03；出口处采用压力出口边界，mixture边界类型为pressure-outlet，定义静压为1.5 MPa，颗粒的回流体积分数为0，即颗粒在出口没有回流；间隙出口采用压力出口边界，mixture边界类型为pressure-outlet，定义静压为0；油液与壁面接触的边界为静止无滑移壁面，
边界类型为Wall。
3.1 颗粒分布分析
图7a是滑阀内污染颗粒的体积分数分布云图，图7b所示是流体区域流线图。
流束与壁面之间产生漩涡，颗粒在漩涡中心区域分布较漩涡边缘区域少，因为固体颗粒的密度较油液大，在离心力的作用下颗粒被甩到漩涡边缘区域。
由间隙局部放大图知，间隙内的颗粒分布也不均匀，在间隙入口初始段，间隙上表面的颗粒浓度较高，这主要是由于配合间隙的位置造成的，油液以一定的角度流入配合间隙，撞击间隙入口阀杆表面后改变方向，在入口处的阀体内表面速度迅速减小，形成一定的漩涡导致颗粒在入口处的阀体内表面聚集。在间隙轴向上，颗粒浓度越来越低。经过间隙初始段后，在间隙径向上，间隙阀体内表面的颗粒浓度下降，
而阀杆表面颗粒浓度越来越高。
针对配合间隙δ为20 μm的情况，研究颗粒直径在配合间隙内分布的影响规律。取间隙模型轴向中线的颗粒体积分数为研究对象，定义间隙油液流出方向为X方向，间隙径向为Y方向。
分别设置第二相颗粒的粒径为5、10、15、18 μm，由图8可知，颗粒在配合间
隙的入口存在颗粒聚集现象，且随着颗粒粒径的增大，入口颗粒浓度越高，粒径为5 μm时入口颗粒体积浓度为0.03005，而粒径增大到18 μm与配合间隙接近时，颗粒的浓度达到0.0378增幅26%。沿轴向X，颗粒浓度逐渐降低，颗粒粒径越大，降低的越快，在中部位置下降最快，在出口端粒径为5 μm时颗粒体积浓度为
0.014，而粒径增大到18 μm 时，颗粒的浓度仅为0.0045。发生上述现象的原因是：颗粒粒径越大，同样数目颗粒的体积就越大，颗粒的质量越大，在漩涡离心力与压差作用下就越容易进入配合间隙。而在配合间隙中，由于粒径越大，受到的油液阻力也增大，所以在配合间隙流动中颗粒浓度下降的越快。
仿真结果表明，与配合间隙尺寸相近的颗粒更易进入间隙中，这与1.3中1)的实
验结果一致。与配合间隙尺寸相近的颗粒是引起滑阀卡滞的一个重要因素，因此，在工程实际中，应有针对性的设计过滤器，滤除掉与间隙尺寸大小相近的颗粒，可以有效的减小液压滑阀的污染卡滞失效。
3.2 泄漏量分析
油液中的污染颗粒进入阀芯阀套的配合间隙，对间隙的泄漏量产生重要影响，利用Fluent计算污染颗粒体积浓度C为3%时配合间隙出口的泄漏量，与不含污染颗
粒的仿真值进行比较如图9所示。
由图9可知，当油液中含3%的污染颗粒时，泄漏量较不含污染颗粒时有所降低，并且随着间隙的增大降低得越多，最大为间隙20 μm时由15.1908 mL/min减少到14.1323 mL/min，减少6.97%。这是由于油液中含颗粒时增大了黏性阻力使
流速减小，且颗粒的侵入导致液相体积减小。
进一步探究污染颗粒体积浓度增加对泄漏量的影响，将污染颗粒体积浓度C从0.5%增加到3%，得到图10不同间隙下泄漏量与污染浓度关系曲线。由图10知，泄
漏量随颗粒浓度的增加而减小，对其曲线拟合发现一次函数残差最小，说明同一间隙下泄漏量与污染颗粒的体积浓度变化成线性关系。
比较图6的泄漏量的实验结果和图10的仿真可知，随着污染油浓度的增大，配合间隙的泄漏量逐渐降低，基本呈线性关系，仿真值与试验值变化规律一致。但试验泄漏量比仿真值和理论计算值均小。这是由于实际液压滑阀加工与装配存在一定的误差，阀芯存在锥度，偏心等现象，阀芯阀孔的表面粗糙度等会减小间隙的泄漏量，而且试验过程中泄漏油的油管较长，在流动过程也会使泄漏量减小。
(1) 随着配合间隙增大，间隙油中不同粒径的颗粒数量越多；与配合间隙尺寸相近的颗粒是引起滑阀卡滞的一个重要因素，滤除掉与间隙尺寸相近的颗粒，可以有效的减小液压滑阀的污染卡滞失效；
(2) 同一间隙下，随着污染油浓度的增大，配合间隙的泄漏量降低，基本呈线性关系，与试验验证基本一致；试验泄漏量比仿真值小，试验过程中颗粒的淤积堵塞对配合间隙的泄漏有重要的影响。
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第七章液压传动 本章重点 掌握液压传动的原理及系统的组成与功用； 掌握柱塞泵、齿轮泵、叶片泵的组成、工作原理、应用特点及泵的图形符号；掌握活塞式液压缸的结构、工作原理及有关计算和应用特点以及密封、缓冲和排气； 掌握单向阀、换向阀、溢流阀的工作原理，会识别其图形符号； 会识别减压阀、顺序阀、节流阀、调速阀的图形符号； 掌握液压基本回路的工作原理。 本章内容提要 (一) 1、液压传动特点 与机械传动，电气传动等传动相比，液压传动具有结构紧凑、传动力大、定位精确、运动平稳、易于实现自动控制，机件润滑良好，寿命长等优点，因此，液压传动广泛应用于机械工业、冶金工业、石油工业、工程建筑，船舶、航空、军事、宇航等工业部门。其不足之处在于传动效率较低，不宜作远距离传递，不宜于高温或低温条件下工作，以及液压元件精度要求高，成本高等缺点。 （二）液压传动的工作原理及液压系统的组成 1、液压系统的组成 任何一个简单而完整的液压系统，均由以下四个部分组成： (1）动力元件（油泵）：其作用是向液压系统提供压力油，是系统的动力源。（2）执行元件（油缸或马达）：其作用是在压力油的作用下，完成对外作功。（3）控制元件：如溢流阀、节流阀、换向阀等，分别控制系统的压力、流量和流向，以满足执行元件对力，速度和运动方向的要求。 （4）辅助元件：如油箱、油管、管接头、滤油器、蓄能器等。 2、液压传动的基本原理：液压传动是以油液为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力的一种传动方式 3、液压传动的应用特点 1) 易于获得很大的力和力矩 2) 调速范围大，易实现无级调速 3) 质量轻，体积小，动作灵敏 4) 传动平稳，易于频繁换向 5) 易于实现过载保护 6) 便于采用电液联合控制以实现自动化 7) 液压元件能够自动润滑，元件的使用寿命长 8) 液压元件易于实现系列化、标准化、通用化
生产中的流体力学知识介绍 班级：2015级机械电子工程(3)班 组员：王清昊、谢同雨 指导教师：权凌霄 2017年10月8日
目录 一、项目内容 (1) 二、研究目的及意义 (1) 三、设计要求及完成过程 (2) 四、主要成果及内容 (2) 4.1 流体力学在液压中的应用——液压滑阀卡紧力 (2) 4.2水下通道——侧壁受力计算 (9) 4.3消防验收——射流高度及射程计算 (15) 4.4流体力学在水泵站中的应用 (19) 五、心得体会 (20) 六、组内互评 (21) 七、参考文献 (21)
一、项目内容 流体力学是力学的一个重要分支,它主要研究流体本身的静止状态和运动状态,以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。在生活环保、科学技术及工程中具有重要的应用价值。流体力学中研究得最多的流体是水和空气。它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律,此外还要用到热力学知识,有时还会用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和高等数学、物理学、化学等基础知识。流体力学广泛应用于航空航天、城市给排水、航海、冶金采矿、天文气象、环境保护、水利水电、消防、食品、化工、大气、海洋、生物、土木建筑、军工核能等,都有许多流体力学的应用问题。本文介绍了流体力学在液压，水下通道，消防验收和水泵站中的应用。 二、研究目的及意义 流体力学分布广泛，与人民生活息息相关。目前流体力学各方面发展也日趋成熟，在生产中应用越来越广泛，学习和研究流体力学知识，积极发展与流体力学有关的科学，充分利用身边的资源，不仅让人民生活水品得到提高，而且更好的保护我们生活的自然环境，实现人与自然和谐相处的美好的局面，使人类社会更加美好。
实验七 液压泵的特性实验 一、实验准备知识 预习思考题 1．液压泵的功能和种类 2．液压泵的特性 3．液压泵的动态特性和静态特性分别指的是什么？ 实验基础知识 液压泵是一种能量转换装置，它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的油液的压力能，供液压系统使用。 液压泵（液压马达）按其在单位时间内所能输出（所需输入）油液体积可否调节而分为定量泵（定量马达）和变量泵（变量马达）两类；按结构形成可以分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类。 液压泵或液压马达的工作压力是指泵（马达）实际工作时的压力。对泵来说，工作压力是指它的输出压力；对马达来说，则是指它的输入压力。液压泵（液压马达）的额定压力是指泵（马达）在正常工作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。 液压泵（液压马达）的排量（用V 表示）是指泵（马达）轴每转一转，由其密封容腔几何尺寸变化所算得的排出（输入）液体体积，亦即在无泄漏的情况下，其轴转一转所能排出（所需输入）的液体体积。 液压泵（液压马达）的理论流量（用q t 表示）是指泵（马达）在单位时间内由其密封容腔几何尺寸变化计算而得的排出（输入）的液体体积。泵（马达）的转速为n 时，泵（马达）的理论流量为 q t =Vn 。 实际上，液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的．因此输出功率小于输入功率。两者之间的差值即为功率损失，功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分。 容积损失是因内泄漏、气穴和油液在高压下的压缩（主要是内泄漏）而造成的流量上的损失。对液压泵来说，输出压力增大时，泵实际输出的流量q 减小。设泵的流量损失为q t ，则泵的容积损失可用容积效率ην来表征。 ην =t t t t q q q q q q q 11 1-=-= 泵内机件间的泄漏油液的流态可以看作为层流，可以认为流量损失q 1和泵的输出压力P 成正比，即 q 1 = k 1P
三级项目-液压滑阀卡紧力 机械工程学院 液压流体力学课程三级项目液压滑阀中液压卡紧力的计算与分析 组员: 指导教师: 2013/10/18 前言 在实际生产设备中安装的滑阀式换向阀, 在使用中经常出现动作失灵的现象, 经检查是滑阀阀芯“卡死”。一般会有如下几个原因: (1)由于加工工艺不完善。零件加工工艺和磨损等原因，柱塞为圆锥型。阀芯和阀套的滑动副之间有一定的间隙, 在正常充满油液的条件下, 摩擦力应该是很小的, 但是由于加工锥度的原因, 在圆柱滑动副的密封长度内, 各个截面上的环形缝隙中的流体压强分布不均, 对柱体产生侧向力, 这个侧向力使得阀芯和阀套之间产生摩擦力导致了滑阀卡紧现象。(2)由于液压油污染，液压元件受污染物的磨损和侵蚀使摩擦副摩擦变形，从而产生不同心度，也会产生液压卡紧。 (3)系统工作参数偏高。系统工作压力偏高，使磨损加剧，使阀体，阀芯产生形状误差，阀的泄露增大，引起油液和阀的温升偏高，阀芯处于高温的油液中，温升速度远大于阀体，使得配合间隙减少，甚至发生卡紧。本文详细推导了滑阀卡紧现象的相关公式, 并借助这些公式说明了阀芯“卡死”产生的原因, 并提出了相关解决方案。 第一章液压阀上的作用力 液压阀的阀芯在工作过程中所受的作用力是多种多样的，掌握各种作用力的特点及计算方法是分析液压阀的基础。下面将介绍液压阀设计中常见的集中作用力。1-1 液压力
液压元件中，由于液体重力引起的液体压力相差对于 液压力而言是极小的，可以忽略不计。因此，在计算时认为同一容腔中液体的压力相同。 作用在容腔周围固体壁上的液压力F的大小为 p 式1-1 FPd,pA,,A 当壁面为平面时，液压力F为压强p与作用面积A的p 乘积，即 FpA,p 1-2 液动力 立体经过阀口时，由于流动方向和流速的变化造成液 体动量的改变，使阀芯受到附加的作用力，这就是液动力。在阀口开度一定的稳定流动情况下，流动力为稳态液 动力;当阀口开度发生变化时，还有瞬态液动力的作用。1. 稳态液动力 如图1-1所示，取进出口之间的阀芯与阀体孔所构成 的环形通道为控制体积。对于某一固定的阀口开度 x而言，根据动量定理，控制体积对阀芯轴线方向的 稳态液动力的计算公式为 Fs 式1-2 FqvCCWxp,,,,,,cos2cossdV2 式中——油液密度 , ——流经阀口的流量 q ——阀口的射流角 , ——阀口的流量系数 Cd ——阀口的流速系数 CV W ——阀口梯度
高性能液压滑阀配合间隙特性分析 高性能液压阀是工程机械的核心部件，其性能对工程机械的工作性能有相当大的影响。但由于制造和装配误差，阀芯和阀体之间不可避免的存在几何形状误差和同轴度误差，使阀芯和阀体之间存在间隙。配合间隙过小，会增加阀芯运动过程中的摩擦阻力，造成阀芯卡死等故障；反之间隙过大则会大大增加泄漏，影响液压阀使用寿命和工作性能。文章计算了阀芯受间隙内流场作用的摩擦力，建立了阀间隙的数学模型，并探讨了间隙大小对阀性能的影响，并给出了使阀性能最佳的间隙大小。 标签：高性能液压阀；工程机械；多路阀；特性分析 1 概述 多路阀是工程机械液压控制系统中的关键控制部件，它可以实现液压执行机构的复杂动作，其性能对工程机械的性能产生较大影响。但由于制造装配等多种原因，阀芯与阀体之间的配合并非严丝和缝，其间存在间隙。当阀芯处于工作状态时，若间隙过大，则会使系统泄漏量大大增加，从而影响阀的使用寿命；相反若工作间隙过小，则阀芯与阀体之间的摩擦会加剧，从而出现阀芯卡死等故障，严重影响系统安全。就目前而言，间隙泄漏问题还没有很好的解决方法。余祖耀等[1]分析了柱塞泵中柱塞与缸孔环形缝隙流道的流量，并推导得出了计算公式；徐林[2]利用数值计算方法计算得到了湍流工况下泵环状间隙内速度与压力的分布规律；姜福祥，郁凯元[3]建立了先导式溢流阀的数学模型，并在此基础上对先导式溢流阀间隙泄漏特性及其对溢流阀静态特性的影响进行了仿真，并将仿真结果与刘冀民[4]的实验结果进行了比较，得出了较满意的结论。Pan，X.D. Wang，G.L.[5]等模拟了电液伺服阀阀芯径向间隙阀口节流特性的影响，并实验验证了理论结果。Duan Shanzhong和Nielsen Tyler[6]建立了考虑了诸多影响阀芯动态性能因素的阀芯运动过程的数学模型。文章通过求解阀芯配合间隙内的流场，探讨了间隙对滑阀性能的的影响，并探讨了阀芯配合间隙的最佳缝隙大小。 2 阀芯间隙流场分析 由于制造和装配误差，阀芯与阀体的配合之间存在间隙，考虑到计算上的方便，对间隙几何模型做出适当的简化。 图1 阀芯间隙配合几何模型 Navier-storkes方程是描述粘性流体运动的基本方程，其基本表述为： （1） 考虑到阀芯间隙中的尺寸效应，可以忽略油液质量力，又缝隙圆环具有轴向几何对称性，在轴向的任何截面上速度分布是相同的，故可取阀芯表面一点作为
液压系统常见故障及排除方法总结 第一章油泵与油马达 油泵的故障有设计上的原因，也有使用维护及装配问题。常见的有: 一、油泵噪声 消除或控制油泵噪声有以下几种方法: 1、严格控制空气进入油泵而产生气穴 1）油箱的油面不能太低，油量要够。一般油泵的吸油口距油箱油面高度不超过140-160mm。否则油面太低，会从吸油管吸入空气。 2）进油管的密封性要可靠，不得有漏气处，密封圈要保持完好。发现漏气时，可拧紧管接头或更换密封圈。 3）滤油器不可堵塞或滤网过密，滤油网一定不要露出油面或插入油面的深度过浅，一般滤网应在油箱的油面下2/3处。 4）检查油泵的密封部位，防止由此进入空气；检查油泵的转速，不要太高。太高会造成“吸空”现象。 2、尽量防止由于装配不良、油泵零件磨损、松动等而引起的振动与噪声。 二、油泵压力不足或无压力 现场维修中，常遇到下列故障: 1、油泵不吸油 2,、油泵泄漏严重
三、油泵排量不足或无排量 故障产生的原因: 1、油泵转速不够，使吸油量不足。这种现象往往是由于泵的驱动装置打滑或功率不足所致。 2、吸油口漏气，导致油量不足和噪声较大。漏气的原因：多是管接头密封不良。 3、滤油器或吸油管有堵塞现象。滤油器堵塞的原因：多数是由于油液被污染，污物堵塞。所以，滤网必须定期清洗。 4、油箱中油面太低、油量不足或油泵安装位置距油面过高等，都会使吸油困难。若空气被吸入，也会造成流量不足。 5、油液粘度太高，造成吸油不畅、油泵转速下降，使流量下降。 6、粘度过低或油温过高，造成泄漏增加，使流量不足。 四、油泵温升过高 造成温升过高的原因: 1、装配质量没有保证。相对运动的表面油膜被破坏，形成干摩擦，机械效率下降，使油泵发热。 2、油泵磨损严重，轴向间隙过大，泄漏增加，容积效率降低，其损失转化为热能，使油泵发热。 3、油液污染严重、粘度过高或过低都会使油温升高。 4、系统压力调整过高，使油泵在超负荷下运行工作(超过额 定压力)，因而易使油温升高。 5、油量不足或油箱内隔板漏装，使回油得不到充分冷却又被吸
9.1 液压系统的故障及维修 液压传动系统在数控机床中占有很重要的位置，加工中心的刀具自动交换系统(ATC)，托盘自动交换系统，主轴箱的平衡，主轴箱齿轮的变档以及回转工作台的夹紧等一般都采用液压系统来实现。从图8-12中可看出它所驱动控制的对象。 机床液压设备是由机械、液压、电气及仪表等组成的统一体，分析系统的故障之前必须弄清楚整个液压系统的传动原理、结构特点，然后根据故障现象进行分析、判断，确定区域、部位、以至于某个元件。液压系统的工作总是由压力、流量、液流方向来实现的，可按照这些特征找出故障的原因并及时给予排除。造成故障的主要原因一般不外有三种情况：一是设计不完善或不合理；二是操作安装有误，使零件、部件运转不正常；三是使用、维护、保养不当。前一种故障必须充分分析研究后进行改装、完善，后两种故障可以用修理及调整的方法解决。 9.1.1 液压系统常见故障的特征 设备调试阶段的故障率较高，存在问题较为复杂，其特征是设计、制造、安装以及管理等问题交织在一起。除机械、电气问题外，一般液压系统常见故障有： 1)接头连接处泄漏。 2)运动速度不稳定。 3)阀心卡死或运动不灵活，造成执行机构动作失灵。 4)阻尼小孔被堵，造成系统压力不稳定或压力调不上去。 5)阀类元件漏装弹簧或密封件，或管道接错而使动作混乱。 6)设计、选择不当，使系统发热，或动作不协调，位置精度达不到要求。 7)液压件加工质量差，或安装质量差，造成阀类动作不灵活。 8)长期工作，密封件老化，以及易损元件磨损等，造成系统中内外泄漏量增加，系统效率明显下降。 9.1.2 液压元件常见故障及排除 1、液压泵故障 液压泵主要有齿轮泵、叶片泵等，下面以齿轮泵为例介绍故障及其诊断。齿轮泵最常见的故障是泵体与齿轮的磨损、泵体的裂纹和机械损伤。出现以上情况一般必须大修或更换零件。
第6章液压阀的故障排除与维修 6.1 液压阀的概述 液压控制阀是液压系统的控制元件，其作用是控制和调节液压系统中液体流动的方向、压力的高低和流量的大小，以满足执行元件的工作要求。 6.1.1 液压阀的分类 1.按结构形式划分 （1）滑阀 滑阀的阀芯为圆柱形，阀芯上有台肩，阀芯台肩的大小直径分别为D和d；与进出油口对应的阀体上开有沉割槽，一般为全圆周；阀芯在阀体孔内中做相对运动，开启或关闭阀口。如图6—1（a）所示。 （2）锥阀 锥阀阀芯半锥角α一般为12°～20°，有时为45°。阀口关闭时为线密封，不仅密封性好，而且开启阀口时无死区，阀芯稍有位移即开启，动作很灵敏。如图6—1（b）所示。 （3）球阀 球阀的性能与锥阀相同。如图6—1（c）所示。 （a）滑阀（b）锥阀（c）球阀 图6—1阀的结构型式 2.按用途划分 液压阀可分为方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀。 （1）压力控制阀 压力控制是用来控制或调节液压系统液流压力，以及利用压力作为信号控制其他元件的阀。如溢流阀、减压阀、顺序阀等都是压力控制阀。 （2）流量控制阀 流量控制阀是用来控制或调节液压系统液流流量的阀。如节流阀、调速阀、二通比例流量阀、溢流节阀等都是流量控制阀。 （3）方向控制阀 方向控制阀是用来控制和改变液压系统中液流方向的阀。如单向阀、液控单向换向阀等都是方向控制阀。 3.按控制原理划分 液压阀可分为开关阀、比例阀、伺服阀和数字阀。开关阀是指被控制量为定值或阀口启闭控制液流通路的阀类，包括普通控制阀、插装阀、叠加阀。本章重点介绍这一使用最为普遍的阀类。比例阀和伺服阀能根据输入信号连续或按比例地控制系统的参数，数字阀则用数
第1章绪论 液压技术作为一门新兴应用学科，虽然历史较短，发展的速度却非常惊人。液压设备能传递很大的力或力矩，单位功率重量轻，结构尺寸小，在同等功率下，其重量的尺寸仅为直流电机的10%~20%左右；反应速度快、准、稳；又能在大范围内方便地实现无级变速；易实现功率放大；易进行过载保护；能自动润滑，寿命长，制造成本较低。因此，世界各国均已广泛地应用在锻压机械、工程机械、机床工业、汽车工业、冶金工业、农业机械、船舶交通、铁道车辆和飞机、坦克、导弹、火箭、雷达等国防工业中。 液压传动设备一般由四大元件组成，即动力元件——液压泵；执行元件——液压缸和液压马达；控制元件——各种液压阀；辅助元件——油箱、蓄能器等。 液压阀的功用是控制液压传动系统的油流方向，压力和流量；实现执行元件的设计动作以控制、实施整个液压系统及设备的全部工作功能。 1.1 液压技术的发展历史 液压技术作为一门新兴应用学科，虽然历史较短，发展的速度却非常惊人。液压设备能传递很大的力或力矩，单位功率重量轻，结构尺寸小，在同等功率下，其重量的尺寸仅为直流电机的10%~20%左右；反应速度快、准、稳；又能在大范围内方便地实现无级变速；易实现功率放大；易进行过载保护；能自动润滑，寿命长，制造成本较低。因此，世界各国均已广泛地应用在锻压机械、工程机械、机床工业、汽车工业、冶金工业、农业机械、船舶交通、铁道车辆和飞机、坦克、导弹、火箭、雷达等国防工业中。 液压传动设备一般由四大元件组成，即动力元件——液压泵；执行元件——液压缸和液压马达；控制元件——各种液压阀；辅助元件——油箱、蓄能器等。 液压阀的功用是控制液压传动系统的油流方向，压力和流量；实现执行元件的设计动作以控制、实施整个液压系统及设备的全部工作功能。 1.2 我国液压阀技术的发展概况 我国的液压工业及液压阀的制造，起始于第一个五年计划（1953~1957年），期间，由于机床制造工业发展的迫切需求，50年代初期，上海机床厂、天津液压件厂仿造了苏联的各类低压泵、阀。 随后，以广州机床研究所为主，在引进消化国外中低压元件制造技术的基础上，自行设计了公称压力为2.5MPa和6.3MPa的中低压液压阀系统（简称广州型），并迅速投入大批量生产。
1.什么是液压与气压传动？ 液压与气压传动是以流体（液压油液或压缩空气）为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。 2.简答：液压与气压传动工作原理有哪两个相互独立的重要特征？ 压力与外负载有关，速度取决于流量。 3.简答：分析说明液压与气压传动系统组成及功用？ ①能源装置：将机械能转换成流体压力能的装置。（液压泵或空气压缩机） ②执行元件：将流体的压力能转换成机械能的输出装置。（液压缸或液压马达） ③控制元件：对系统中流体的压力、流量及流动方向进行控制和调节的装置，以及进行信号转换，逻辑运算和放大等功能的信号控制元件，（溢流阀、流量控制阀、换向阀等） ④辅助元件：保证系统正常工作所需的上述三种以外的装置。（气动三联件：空气过滤器、减压阀、油雾器） ⑤工作介质：用它进行能量和信号的传递。液压系统以液压油作为工作介质，气动系统以压缩空气作为工作介质。 4.液压油有哪两个主要性质？ ①密度（ρ=m/V）一般计算时ρ=900kg/m^3 ②可压缩性（液体受压力作用而发生体积减小的性质） ③黏性（分子之间产生的内摩擦力） 5.什么是牛顿液体内摩擦定律（用两个公式表示）？ 6.液体的黏性用什么表示？常用粘度有哪三种？分别用哪些单位表示？ 液体黏性的大小用黏度来表示。 ①动力黏度μ（单位：Pa·s）：它是表征液体黏度的内摩擦系数。 ②运动黏度ν（单位：m^2/s）：无明确物理意义。 ③相对黏度（条件黏度，无单位）：采用特定的黏度计在规定的条件下测出来的液体黏度。 7.N32号液压油表示什么含义？μ是多少？ L-AN32液压油表示这种液压油在40℃时运动黏度ν的平均值为32mm^2/s。N是型号。 8.什么是黏温特性？ 温度对油液黏度影响很大，当油液温度升高时，其黏度显著下降。油液黏度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量，希望黏度岁温度的变化越小越好。不同的油液有不同的黏度温度变化关系，这种关系叫做油液的黏温特效。 9.什么是帕斯卡原理？ 密闭容器内的液体，当外加压力Po发生变化时，只要保持液体原来的静止状态不变，则也体内任一点的压力将发生同样的大小的变化。在密闭容器内，施加于静止液体的压力可以等值地传递到液体各点。（连通压力相等） 10.液体压力表示有哪两种？绝对压力和相对压力。 11.绝对压力为2.5MPa，则：相对压力是指表压力还 是指真空度?其值是多少？
液压油作为动力介质广泛应用于油压机械。油液类型包括合成化合物，矿物油，水和水基混合物。油液分布在机械设备的制动系统和动力转向系统中。液压系统是非常普遍的飞机飞行控制系统。 液压系统，如上面提到的那些, 如果使用低压缩,将最有效地利用工作液压油。由于工业液压系统快速循环运行数百至数千次，导致气温达数百摄氏度，可能造成元件失灵，对系统造成严重伤害，因此液压系统需要经常维护。 为了财产安全要使用专门的耐火液体。飞机中使用的液压系统中一般是始于制动系统。[引文需要]飞机的性能提高于20世纪中叶，军事所需的机械飞行控制成为难题，并介绍了液压系统，以减少试点工作。液压执行器控制阀生产属直接经营投入，由空勤人员（液压机械）或由计算机管制（飞线），见飞行控制。 液压动力可以用于其他目的。它可以储存在蓄电池启动辅助动力单元（APU ）中来自动启动飞机的主引擎。许多飞机配备M61液压动力来驱动火炮系统，提高了可靠行，不易引起火灾。 液压系统自身的动力来源于泵驱动，泵与发动机相连直接供电。当液压系统操作存在问题时可以直接关闭发动机，对系统维护非常有用。 飞机液压油有各种规格： 液压油经常暴露于工作场所。某些动物吞咽或吸入酷似饮用水的液压油可造成神经损伤，甚至导致死亡。有些类型的液压油会刺激你的皮肤或眼睛。在这些油液中发现了国家环境保护署（EPA ）确定的1428中有害物质中的至少10种。 什么是液压油？液压油是多种化学物质组成的液体。它们被用于汽车的自动变速箱，或叉车、拖拉机、推土机、工业机械和飞机的制动系统和动力转向系统。三种最常见类型的液压油是矿物油型，合成油型以及水液型。一些液压油的商品说明中说自己的产品已经通过了国际上的许多检验，但并不意味着此种液压油不含有毒物质。 液压油是由原油和某些材料生产，因此有些液压油是温和的，有的有油腻味有的没有任何气味，有些易燃有些不会燃烧。 液压油进入环境时会发生什么变化？当液压油从机械或从储存区和废物场地中泄露出去后，如果蔓延到土壤，液压油中的某些化学物质可能分解在空气、土壤或水中，但分解了多少目前尚不清楚；某些成分将继续渗透到地下水，沉淀在底部，足以呆在那里一年之久。鱼类如果生活在受污染的水中，那么他们体内可能含有一些液压油成分。 人是怎么接触到液压油的呢？当你生活在被污染的水或土壤以及危险废物场地或工业设施附近时，空气中存在大量的挥发性的液压油分子，当吸入这些挥发性的液压油分子后，类似于间接的触摸或吞咽液压油。由于液压油实际上是化学品的混合物，人很难在空气中发觉出来。吸入大量的某些类型的液压油可引起肺炎，肠出血，甚至死亡。如果对此知之甚少很可能会影响您的健康。 吞食或吸入液压油能影响动物的神经系统。家兔吸入某种非常高成分的液压油造成肺部拥挤，出现呼吸困难，并表现为昏昏欲睡。如果有动物吞食了液压油，会立即全身震颤，腹泻，出汗，呼吸困难，一段时间内四肢无力，甚至几个星期后瘫痪。这都是液压油的直接影响造成的，因为液压油能破坏体内行动的某些酶。没有报告说人吞咽或呼吸此种类型的液压油，会造成这些影响。当某些类型的液压油不慎进入眼中或接触到皮肤，在很短的时间内，会有发红和肿胀的现象发生。目前还不清楚液压油是否会导致出生缺陷或对生殖有影响。
一、油液发热的原因 （1）油箱容积太小，散热面积不够，未安装油冷却装置，或虽有冷却装置但其容量过小。（2）系统中卸荷回路出现故障或因未设置卸荷回路，停止工作时油泵不能卸荷，泵的全部流量在高压下溢流，产生溢流损失而发热，导致油液发热。 （3）按快进速度选择油泵容量的定量泵供油系统，在工作时会有大部分多余的流量在高压下从溢流阀溢回而发热。 （4）系统管路过细过长，弯曲过多，局部压力损失和沿程压力损失大。 （5）液压系统工作压力调整得比实际需要高。有时是因密封过紧，或因密封件损坏、泄漏增大而不得不调高压力才能工作。 （6）配合件的配合间隙太小，或使用磨损后导致间隙过大，内、外泄漏量大，造成容积损失大，如泵的容积效率降低，发热快。 （7）元件精度不够及装配质量差，相对运动间的机械摩擦损失大。 （8）气候及作业环境温度高，致使油温升高。 （9）选择油液的粘度不当，粘度大粘性阻力大，粘度太小则泄漏增大，两种情况均能造成油液发热。 二、温度过高的危害 （1）使机械产生热变形，液压元件中热胀系数不同的运动部件因其配合间隙变小而卡死，引起动作失灵、影响液压系统的传动精度，导致部件工作质量变差。 （2）加速油液氧化变质，并析出沥青物质，降低液压油的使用寿命。析出物堵塞阻尼小孔和缝隙式阀口，导致压力阀卡死而不能动作、金属管路伸长而弯典，甚至破裂等。 （3）使橡胶密封件变形，加速老化失效，降低密封性能及使用寿命，造成泄漏。 （4）使油的粘度降低，泄漏增加，泵的容积效率和整个系统的效率会显著降低。由于油的粘度降低，滑阀等移动部件的油膜变薄和被切破，摩擦阻力增大，导致磨损加剧。 （5）使油的空气分离压降低，油中溶解空气逸出，产生气穴，致使液压系统工作性能降低。 三、防治措施 （1）根据不同的负载要求，经常检查、调整溢流阀的压力，使之恰到好处。 （2）改善运动件的润滑条件，以减少摩擦损失，有利于降低工作负荷、减少发热。 （3）合理选择液压油，特别是油液粘度，在条件允许的情况下，尽量采用低一点的粘度以减少粘度摩擦损失。 （4）提高液压元件和液压系统的装配质量与自身精度，严格控制配合件的配合间隙和改善润滑条件。采用摩擦系数小的密封材料和改进密封结构，尽可能降低液压缸的启动力，以降低机械摩擦损失所产生的热量。 （5）增设必要的冷却装置。
液压系统泄压原因及解决方法 液压系统中，泄漏造成泄压影响生产，是必须要考虑的问题。液压系统泄压还会导致液压缸工作腔的压力降低,使液压缸无法正常工作。采取比较先进的方法,有效地防止泄漏,使之正常工作。有效地防止泄漏,使液压系统实现“零泄漏”是液压行业多年来始终追求的目标。另外,准确地分析液压系统泄漏产生的最初原因，可以帮助我们及时排除液压系统的泄漏故障.我们通过对《液压与气压传动》课程的学习以及查阅相关资料,结合自己专业实习、工程训练和日常生活中的所见和所想,就常见泄漏故障问题，分析了液压传动的泄漏形式及原因，提出控制泄漏的措施. 相对于机械传动,液压传动是一门新的技术，起源于1654年帕斯卡提出的静压传动原理。它是以液体为工作介质，通过能量转换装置来进行能量传递的一种传动形式。液压传动具有如下优点:①工作液体可以用管道输送到任何位置；②执行元件的布置不受方位限制,借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构；③液压传动能将原动机的旋转运动变为直线运动;④可以方便地实现无级调速；⑤载荷控制、速度控制以及方向控制容易实现,也容易进行集中控制、摇控和自动控制;⑥液压传动平稳无振动；⑦具有良好的润滑条件可提高液压元件工作的可靠性和使用寿命；⑧液压元件有利于实现标准化、系列化和通用化.因此，液压传动在国民经济各部门中得到了广泛的应用。 但液压传动也存在着一些缺点：①存在液体流动的阻力损失、油液的泄漏以及机械摩擦，故效率较低；②对控制工作温度要求较高；③由于工作液体的泄漏和可压缩性,液压系统的刚性较差使液压系统无法保证严格的传动比；④对工作液体的使用维护要求十分严格;⑤液压元件成本较高；⑥液压系统的故障判断和处理较难,要求工作人员技术水平和专业知识较高。其中工作液体的泄漏一直是不可避免的问题，其解决方法也是各行各业研究的重点之一。 (一)泄漏形式 泄漏按流向可分为内泄漏和外泄漏.外泄漏主要是指液压油从系统泄漏到环境中，产生在液压系统的液压管路、液压阀、液压缸和液压泵（液压马达）的外部；内泄漏是指由于高低压侧的压力差的存在以及密封件失效等原因,使液压油在系统内部由高压侧流向低压侧，如液压传动中油液从高压腔向低压腔的泄漏;从换向阀内压力通道向回油通道的泄漏等。泄漏的主要形式有缝隙泄漏、多孔隙泄漏、粘附泄漏和动力泄漏等。 1。缝隙泄漏 液压系统的缝隙泄漏主要有两种,固定密封处(静接合面）泄漏和运动密封处（动结合面）泄漏。固定密封处泄漏的部位主要包括液压缸缸盖与缸筒的接合处等；运动密封处主要包括液压缸活塞与缸筒内壁、活塞杆与缸盖导向套之间.缝隙泄漏量的大小与压力差、间隙等因素有关。 2。多孔隙泄漏 液压元件中的各种盖板，由于表面粗糙度的影响，两表面之间不可能完全接触,在两表面不接触的微观凹陷处,形成许多截面形状多样、大小不等的空隙，空隙的截面尺寸与表面粗糙度有关。多空隙泄漏,液体需流经弯曲的众多空隙，在做密封性能试验时，需经一定的保压时间，泄漏才能显露出来。
浅析液压系统泄漏故障排除及控制措施 摘要:液压系统的泄漏严重影响着机械设备工作的安全性和可靠性，不仅造成油液浪费、环境污染、还会增加机械设备的停工时间，降低作业率、直接增加生产成本，对产品造成污损，因此，我们应及时排除液压系统的泄漏故障并采取行之有效的控制措施来防漏治漏，以安全可靠地使用液压传动系统设备。本文针对此浅析液压系统泄漏的原因、排除方法以及防漏与治漏的主要措施，对于推广液压传动系统的应用，优化液压系统的设计，指导维修人员排除故障、维护液压设备有着积极意义。 关键词液压系统泄漏故障排除防漏措施 液压传动系统具有体积小、重量轻、传递功率大、运行平稳、可实现无级调速等优点，近年来得到广泛应用。但由于液压油的可压缩性和泄漏造成液压传动不能保证严格的传动比，也因为流体流动的阻力损失和泄漏较大，导致液压系统效率低，由此可见液压系统的泄漏直接制约着液压系统推广应用。 液压系统泄露治理是一项系统性工程，涵盖了液压系统设计，元件的选型，制造，安装，冲洗，调试及运行各个环节。本文就针对此浅析液压系统泄漏故障的排除及防漏、治漏的措施，对于推广液压传动系统的应用，优化液压系统的设计，指导维修人员排除故障、维护液压设备有着积极意义。 正文 液压系统油液的泄漏是指油液在液压元件、附件（含管道）组成的封闭容腔内，由于压差的存在，液压油从高压侧通过缝隙流向低压侧而不做功的过程。泄漏可分为外泄漏和内泄漏。外泄漏主要是指液压油从系统漏到环境中，如管路、阀件连接出现松动、密封破损等造成的泄露，致使油液由系统外泄至周围环境。内泄漏是指因液压元件内高低压力差的存在以及密封件失效，使液压油在系统内部从高压腔流向低压腔，但液压油仍在系统内循环，尽管对环境不造成影响，但内泄严重时可造成液压传动效率低，不能完成指定动作。
电液伺服阀静态特性实验台液压系统设计 一、本课题的项目背景及研究意义 电液伺服阀是闭环控制系统中最重要的一种伺服控制元件，它能将微弱的电信号转换成大功率的液压信号（流量和压力）。用它作转换元件组成的闭环系统称为电液伺服系统。电液伺服系统用电信号作为控制信号和反馈信号，灵活、快速、方便；用液压元件作执行机构，重量轻、惯量小、响应快、精度高。对整个系统来说，电液伺服阀是信号转换和功率放大元件；对系统中的液压执行机构来说，电液伺服阀是控制元件；阀本身也是个多级放大的闭环电液伺服系统，提高了伺服阀的控制性能。因此其性能直接决定和制约着整个电液伺服控制系统的控制精度、响应特性、工作可靠性及寿命。电液伺服系统是液压伺服系统和电子技术相结合的产物，由于它具有更快的响应速度，更高的控制精度，在军事、航空、航天、机床等领域中得到广泛的应用。目前，液压伺服系统特别是电液伺服系统己经成为武器自动化和工业自动化的一个重要方面，应用十分广泛。 按照国家有关规定，电液伺服阀出厂或维修以后必须进行性能测试和参数调节，以检验它的质量好坏。伺服阀用量大的使用单位或重要使用场合，用户应设有伺服阀试验台，以便对新阀性能进行复检，并对使用中的伺服阎定期复检或比较试验。 目前，电液伺服阀性能测试试验台主要有两种类型：一种是传统的手工测试、记录类型；另一种是计算机辅助测试(ComputerAided Test简称CAT)类型。传统手工测试系统利用按钮、信号发生器、记录仪、示波器等来实现，测试成本高、结构复杂，测试时受人为因素影响大，测试精度低。随着信号处理技术和计算机技术的发展，出现了一种新型的测试系统，即CAT系统，是建立一套计算机数据采集和数字控制系统，与试验台连接起来，由计算机对各试验参数，如压力、流量、转速、温度等参数进行数据采集、量化和处理并输出测试结果。在试验过程中，计算机还可以根据数字反馈或人工输入要求，对测试过程进行控制，达到计算机密切跟
培训三 一、液压泵常见故障分析与排除方法 a、故障现象：不出油、输液量不足、压力上不去 故障分析：1.电动机转向不对 2.吸油管或过滤器堵塞 3.轴向间隙或径向间隙过大 4.连接处泄漏，混入空气 5.介质粘度太大或温升太高 排除方法：1.检查电动机转向 2.疏通管道，清洗过滤器，更换新的工作介质 3.检查更换有关零件 4.紧固各连接处螺钉，避免泄漏，严防空气混入 5.正确选用工作介质，控制温升。 b、故障现象：噪音严重压力波动厉害 故障分析：1.吸油管及过滤器堵塞或过滤器容量小 2.吸油管密封处漏气或介质中有气泡 3.泵与联轴节不同心 4.油位低 5.油温低或粘度高 6.泵轴承损坏 排除方法：1.清洗过滤器使吸油管通畅，正确选用过滤器。 2.在连接部位或密封处加点油，如噪音减小，可拧紧接头处或更换密封圈； 回油管口应在口应在油面以下，与吸油管要有一定距离 3.调整同心 4.加油液 5.把油液加热到适当的温度 6.检查（用手触感）泵轴承部分温升 c、故障现象：泵轴颈油封漏油 故障分析：漏油管道液阻过大，使泵体内压力升高到超过油 封许用的耐压值 排除方法：检查柱塞泵泵体上的泄油口是否用单独油管直接接通油箱。若发现把几台柱塞泵的泄漏油管并联在一根同直径的总管后再接通油箱，或者把柱塞泵的泄 油管接到回油管上，则应予改正。最好在泵泄漏油口接一个压力表，以检查 泵体内的压力，其值应小于0.08Mpa 培训四 二、溢流阀的故障分析及排除方法 a、故障现象：压力波动 故障分析：1.弹簧弯曲或太软 2.锥阀与阀座接触不良 3.钢球与阀座密合不良 4.滑阀变形或拉毛
5.油不清洁，阻尼孔堵塞 排除方法：1.更换弹簧 2.如锥阀是新的即卸下调整螺帽将导杆推几下， 使其接触良好；或更换锥阀 3.检查钢球圆度，更换钢球，研磨阀座 4.更换或修研滑阀 5.疏通阻尼孔，更换清洁油液 b、故障现象：调整无效 故障分析：1.弹簧断裂或漏装 2.阻尼孔阻塞 3.滑阀卡住 4.进出油口装反 5.锥阀漏装 排除方法：1.检查、更换或补装弹簧 2.疏通阻尼孔 3.拆出、检查、修整 4.检查油源方向 5.检查、补装 c、故障现象：泄漏严重 故障分析：1.锥阀或钢球与阀座的接触不良 2.滑阀与阀体配合间隙过大 3.管接头没拧紧 4.密封破坏 排除方法：1.锥阀或钢球磨损时更换新的锥阀或钢球 2.检查阀芯与阀体间隙 3.拧紧联接螺钉 4.检查更换密封 d、故障现象：噪音及振动 故障分析：1.螺帽松动 2.弹簧变形，不复原 3.滑阀配合过紧 4.主滑阀动作不良 5.锥阀磨损 6.出油路中有空气 7.流量超过允许值 8.和其他阀产生共振 排除方法：1.紧固螺帽 2.检查并更换弹簧 3.修研滑阀，使其灵活 4.检查滑阀与壳体的同心度 5.换锥阀 三、减压阀的故障分析及排除方法 a.故障现象：压力波动不稳定 故障分析：1、油液中混入空气
2.5孔口和间隙的流量—压力特性 在液压元件中，普遍存在液体流经孔口或间隙的现象。液流通道上其通流截面有突然收缩处的流动称为节流，节流是液压技术中控制流量和压力的一种基本方法。能使流动成为节流的装置，称为节流装置。例如，液压阀的孔口是常用的节流装置，通常利用液体流经液压阀的孔口来控制压力或调节流量；而液体在液压元件的配合间隙中的流动，造成泄漏而影响效率。因此，研究液体流经各种孔口和间隙的规律，了解影响它们的因素，对于理解液压元件的工作原理、结构特点和性能是很重要的问题。 2.5.1 孔口的流量—压力特性 孔口是液压元件重要的组成因素之一，各种孔口形式是液压控制阀具有不同功能的主要原因。液压元件中的孔口按其长度l 与直径d 的比值分为三种类型：长径比l/d ＜0.5的小孔称为薄壁孔；长径比0.5＜l/d ＜4的小孔称为厚壁孔或短孔；长径比l/d ＞4的小孔称为细长孔。这些小孔的流量—压力特性有共性，但也不完全相同。 ⒈薄壁孔 薄壁孔一般孔口边缘做成刃口形式，如图 2.28所示。各种结构形式的阀口就是薄壁小孔 的实际例子。液流经过薄壁孔时多为紊流，只有 局部损失而几乎不产生沿程损失。 设薄壁孔直径为d ，在小孔前约d /2处，液 体质点被加速，并从四周流向小孔。由于流线不 能转折，贴近管壁的液体不会直角转弯而是逐渐 向管道轴线收缩，使通过小孔后的液体在出口以 下约d /2处形成最小收缩断面，然后再扩大充满整个管道，这一收缩和扩大的过程便产生了局部能量损失。 设最小收缩断面面积为A c ，而小孔面积为A T ，则最小收缩断面面积与孔口截面面积之比称为截面收缩系数，即 T c c A A C （2.61） 收缩系数反映了通流截面的收缩程度，其主要影响因素有：雷诺数Re 、孔口及边缘形式、孔口直径 d 与管道直径d 1比值的大小等。研究表明，当d 1/d ≥7时，流束的收缩不受孔前管道内壁的影响，这时称之为完全收缩；当d 1/d ＜7时，由于小孔离管壁较近，孔前管道内壁对流束具有导流作用，因而影响其收缩，这时称液流为不完全收缩。 选择管道轴线为参考基准，对1—1截面和2—2截面列写伯努利方程，得 图2.28 通过薄壁小孔的液流
第二章 思考题 1、为什么把液压控制阀称为液压放大元件？ 答：因为液压控制阀将输入的机械信号（位移）转换为液压信号（压力、流量）输出，并进行功率放大，移动阀芯所需要的信号功率很小，而系统的输出功率却可以很大。 2、什么是理想滑阀？什么是实际滑阀？ 答： 理想滑阀是指径向间隙为零，工作边锐利的滑阀。 实际滑阀是指有径向间隙，同时阀口工作边也不可避免地存在小圆角的滑阀。 4、什么叫阀的工作点？零位工作点的条件是什么？ 答：阀的工作点是指压力-流量曲线上的点，即稳态情况下，负载压力为p L ，阀位移x V 时，阀的负载流量为q L 的位置。 零位工作点的条件是 q =p =x =0L L V 。 5、在计算系统稳定性、响应特性和稳态误差时，应如何选定阀的系数？为什么？ 答：流量增益q q =x L V K ∂∂，为放大倍数，直接影响系统的开环增 益。 流量-压力系数c q =-p L L K ∂∂，直接影响阀控执行元件的阻尼比 和速度刚度。 压力增益p p = x L V K ∂∂，表示阀控执行元件组合启动大惯量或 大摩擦力负载的能力 当各系数增大时对系统的影响如下表所示。 7、径向间隙对零开口滑阀的静态特性有什么影响？为什么要研究实际零开口滑阀的泄漏特性？ 答：理想零开口滑阀c0=0K ，p0=K ∞，而实际零开口滑阀由于径向间隙的影响，存在泄漏流量 2c c0r = 32W K πμ ， p0c K ，两者相差很大。 理想零开口滑阀实际零开口滑阀因有径向间隙和工作边的小圆角，存在泄漏，泄漏特性决定了阀的性能，用泄漏流量曲线可以度量阀芯在中位时的液压功率损失大小，用中位泄漏流量曲线来判断阀的加工配合质量。 9、什么是稳态液动力？什么是瞬态液动力？ 答：稳态液动力是指，在阀口开度一定的稳定流动情况下，液流对阀芯的反作用力。 瞬态液动力是指，在阀芯运动过程中，阀开口量变化使通过阀口的流量发生变化，引起阀腔内液流速度随时间变化，其动量变化对阀芯产生的反作用力。 习题 1、有一零开口全周通油的四边滑阀，其直径-3 d=810 m ⨯，径向 间隙-6 c r =510m ⨯，供油压力5 s p =7010a P ⨯，采用 10号航 空液压油在40 C 。 工作，流量系数d C =0.62，求阀的零位系数。 解：零开口四边滑阀的零位系数为： 零位流量增益 q0 d K C =零位流量-压力系数 2c c0r 32W K πμ = 零位压力增益 p0c K = 将数据代入得 2q0 1.4m s K = 123c0 4.410m a K P -=⨯⋅ 11 p0 3.1710a m K P =⨯ 2、已知一正开口量-3 =0.0510 m U ⨯的四边滑阀，在供油压力 5s p =7010a P ⨯下测得零位泄露流量c q =5min L ，求阀的三 个零位系数。 解：正开口四边滑阀的零位系数为： 零位流量增益 c q0q K U = 零位流量-压力系数 c c0s q 2p K = 零位压力增益 q0s p0c02p K K K U == 将数据代入得 2q0 1.67m K = 123c0 5.9510m s a K P -=⨯⋅ 11p0 2.810a m K P =⨯ 第三章 思考题 1、 什么叫液压动力元件？有哪些控制方式？有几种基本组成类 型？ 答：液压动力元件（或称为液压动力机构）是由液压放大元件（液压控制元件）和液压执行元件组成的。控制方式可以是液压控制阀，也可以是伺服变量泵。有四种基本形式的液压动力元件：阀控液压缸、阀控液压马达、泵控液压缸和泵控液压马达。 4、 何谓液压弹簧刚度？为什么要把液压弹簧刚度理解为动态刚 度？ 答：液压弹簧刚度2 e p h t 4A K V β= ，它是液压缸两腔完全封闭由于 液体的压缩性所形成的液压弹簧的刚度。因为液压弹簧刚度是在液 压缸两腔完全封闭的情况下推导出来的，实际上由于阀的开度和液压缸的泄露的影响，液压缸不可能完全封闭，因此在稳态下这个弹簧刚度是不存在的。但在动态时，在一定的频率范围内泄露来不及起作用，相当于一种封闭状态，因此液压弹簧刚度应理解为动态刚度。 习题 1、有一阀控液压马达系统，已知：液压马达排量为 3 -6m m =610rad D ⨯，马达容积效率为95%，额定流量为 3-4n m q =6.6610s ⨯，额定压力5 n p =14010a P ⨯，高低压 腔总容积-43 t V =310m ⨯。拖动纯惯性负载，负载转动惯量为 2 t =0.2kg m J ⋅，阀的流量增益2 q m =4s K ，流量-压力系数3 -16c m =1.510 s Pa K ⨯⋅，液体等效体积弹性模量8e =710a P β⨯。试求出以阀芯位移v x 为输入，液压马达转角m θ为输出的传递函数。 解：由阀控液压马达的三个基本方程 q c L V L Q K X K P =- t m m tm e s p s 4L L L V Q D C P θβ=++ 2m t m s L P D J θ= 可得 ()q m m 32 t c tm t t 22 e m m s s s 4V K D J K C X V J D D θβ= +++ 马达的容积效率 n v n q q q η-∆= 且 tm n q p C ∆= 得 () n v 123tm n q 1 2.3810m s a p C P η--= =⨯⋅ 代 入 数 据 得 () 5 m 4226.6710s 5.9510s 1.3210s 1V X θ--⨯=⨯+⨯+ 2、阀控液压缸系统，液压缸面积 -42p =15010m A ⨯，活塞行程 L=0.6m ，阀至液压缸的连接管路长度l=1m ，管路截面积 -42a=1.7710m ⨯，负载质量t m =2000kg ，阀的流量-压力系 数3 -12 c m =5.210 s Pa K ⨯⋅。求液压固有频率h ω和液压阻尼比 h ζ。计算时，取8e =710a P β⨯，3 kg =870m ρ。 解：总压缩体积 33 t p al 9.17710m V A L -=+=⨯ 管道中油液的等效质量 2p 02 m a l 1106kg a A ρ =⋅⋅= 液压缸两腔的油液质量 1 p m 7.38kg A L ρ=⋅⋅= 则折算到活塞上的总质量 t t 01m m +m +m 3113kg ==， 所以液压固有频率 h 148.5rad s ω= = 液压阻尼比 3h 5.3410ζ-= =⨯ 4、有一四边滑阀控制的双作用液压缸，直接拖动负载作简谐运动。 已知：供油压力5 s p 14010a P =⨯，负载质量t m 300kg =， 负载位移规律为 p m x x sin t ω=，负载移动的最大振幅 2m x 810m -=⨯，角频率30rad s ω=。试根据最佳负载匹配求液压缸面积和四边阀的最大开面积m x V W 。计算时，取 d 0.62C =，3870kg m ρ=。 解：负载速度 p m x x cos t L υωω== 负载力 2t p t m F m x m x sin t L ωω==- 功率 32 t m 1F m x sin 2t 2 L L N υωω=⋅= 则在2t=2 π ω时，负载功率最大 最大功率点的负载力 * 2t m m x 2L F ω= 最大功率点的负载速度 * m x 2 L υ= 故液压缸面积 * 32p s 1.6410m 2p 3 L F A -==⨯ 由于最大空载流量 * 0m p d x q V L C W υ==可 求 得 四 边 阀的最大开面 积 m * 52x 6.1310m V W υ-= =⨯ 第四章 思考题 1、 什么是机液伺服系统？机液伺服系统有什么优缺点？ 答：由机械反馈装置和液压动力元件所组成的反馈控制系统称为机械液压伺服系统。机液伺服系统结构简单、工作可靠、容易维护。 2、 为什么机液位置伺服系统的稳定性、响应速度和控制精度由液 压动力元件的特性所定？ 答：为了使系统稳定，v h K ω<（0.2～0.4）， 穿越频率c ω稍大于开环放大系数v K 而系统的频宽又稍大于c ω，即开环放大系数越大，系统的响应速度越快，系统的控制精度也越高，而v K 取决于f q p K K A 、、，所以说机液位置伺服系统的稳定性、响应速度和控制精度由液压动力元件的特性所定。 3、 为什么在机液位置伺服系统中，阀流量增益的确定很重要？ 答：开环放大系数越大，系统的响应速度越快，系统的控制精度也越高，而v K 取决于f q p K K A 、、，在单位反馈系统中，v K 仅由q K 和p A 所确定，而p A 主要由负载的要求确定的，因此v K 主要取决于q K ，所以在机液位置伺服系统中，阀流量增益的确定很重要。 5、低阻尼对液压伺服系统的动态特性有什么影响？如何提高系统的阻尼？这些方法各有什么优缺点？ 答：低阻尼是影响系统的稳定性和限制系统频宽的主要因素之一。提高系统的阻尼的方法有以下几种： 1）设置旁路泄露通道。在液压缸两个工作腔之间设置旁路通道增加泄露系数tp C 。缺点是增大了功率损失，降低了系统的总压力增益和系统的刚度，增加外负载力引起的误差。另外，系统性能受温度变化的影响较大。