液壓系統(tǒng)之行走馬達(dá)原理分析

1、 液壓傳動的工作原理 液壓系統(tǒng)的組成及分類 液壓系統(tǒng)元件的作用及圖形符號 液壓系統(tǒng)常見故障的分析與排除 鉆機(jī)液壓回路分析液壓傳動的工作原理1.傳動類型及液壓傳動的定義 一部完整的機(jī)器都是由原動機(jī)、傳動裝置和工作機(jī)組成。原動機(jī)（電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī)）是機(jī)器的動力源；工作機(jī)是機(jī)器直接對外做功的部分；而傳動裝置則是設(shè)置在原動機(jī)和和工作機(jī)之間的部分，用于實(shí)現(xiàn)動力（或能量）的傳遞、轉(zhuǎn)換與控制，以滿足工作機(jī)對力（或轉(zhuǎn)矩）、工作速度（或轉(zhuǎn)速）及位置的要求。 按照傳動件（或工作介質(zhì)）的不同，有機(jī)械傳動、電氣傳動、流體傳動（液體傳動和氣體傳動）及復(fù)合傳動等。 液體傳動有包括液力傳動和液壓傳動。液力傳動是以動能進(jìn)行工作

2、的液體傳動。液壓傳動則是以受壓液體作為工作介質(zhì)進(jìn)行動力（或能量）的轉(zhuǎn)換、傳遞、控制和分配的液體傳動。2.液壓傳動的工作原理及特征 2.1 工作原理工作原理 如圖所示，小液壓缸10與排油單向閥3、吸油單向閥4一起構(gòu)成手動液壓泵，完成吸油與排油。當(dāng)向上抬起杠桿時(shí)，手動液壓泵的小活塞1向上運(yùn)動，小活塞的下部容腔a的容積增大形成局部真空，致使排油單向閥3關(guān)閉，油箱8中的油液在大氣壓的作用下經(jīng)吸油管5頂開吸油單向閥4進(jìn)入a腔。當(dāng)大活塞2在力F1作用下向下運(yùn)動時(shí)，a腔的容積減小，油液因受擠壓，壓力升高，于是，被擠出的油液將吸油單向閥4關(guān)閉，而將排油單向閥3頂開，經(jīng)排油管6進(jìn)入大液壓缸11的容腔b，推動大活

3、塞2上移擠壓工件（負(fù)載F2）。手搖泵的小活塞1不斷上下往復(fù)運(yùn)動，工件逐漸被擠扁。當(dāng)工件被加工成型后，停止小活塞1的運(yùn)動，則大液壓缸11的b腔內(nèi)油液壓力將使排油單向閥3關(guān)閉，b腔內(nèi)的油液被封死，大活塞2連同工件一同被閉鎖不動，此時(shí)，截止閥9關(guān)閉。 如打開截止閥9，則大液壓缸11的b腔油液經(jīng)排油管7排回油箱8，于是大活塞2將在自重的作用下下移回復(fù)到起始位置。 2.2 工作特征工作特征 歸納上述液壓模型的工作原理可知，由液壓缸10與排油單向閥3、吸油單向閥4一起組成的手動液壓泵，將杠桿的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為油液的壓力能輸出，完成吸油和排油；大液壓缸11將油液的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能輸出，舉起重物，手動液壓泵和舉

4、起重物的液壓缸（簡稱擠壓液壓缸）組成了簡單的液壓傳動系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了動力（包括力和運(yùn)動）的傳遞和轉(zhuǎn)換。其工作特征如下：力的傳遞靠液體壓力實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)的工作壓力取決于負(fù)載；運(yùn)動速度的傳遞靠容積變化相等原則實(shí)現(xiàn)，運(yùn)動速度取決于流量；系統(tǒng)的動力傳遞符合能量守恒定律，壓力和流量的乘積等于功率。液壓系統(tǒng)的組成及分類 液壓傳動與控制的機(jī)械設(shè)備或裝置中，其液壓系統(tǒng)大部分使用具有連續(xù)流動性的液壓油的工作介質(zhì)，通過液壓泵將驅(qū)動泵的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成液體的壓力能，經(jīng)過壓力、流量、方向等各種控制閥，送至執(zhí)行機(jī)構(gòu)（液壓缸、液壓馬達(dá)）中，轉(zhuǎn)換成機(jī)械能去驅(qū)動負(fù)載。這樣的液壓系統(tǒng)一般都是由動力源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、控制閥、液壓輔助件和液壓工作

5、介質(zhì)等幾部分組成，各部分的功能作用見下表： 一般而言，能夠?qū)崿F(xiàn)某種特定功能的液壓元件的組合，稱為液壓回路。為了實(shí)現(xiàn)對某一機(jī)器或裝置的工作要求，將若干特定的基本功能回路連接或復(fù)合而成的總體叫液壓系統(tǒng)。 以傳遞動力為主，以傳遞信息為輔，在液壓技術(shù)中稱為液壓傳動系統(tǒng)；以傳遞信息為主，以傳遞動力為輔，在液壓技術(shù)中稱為液壓控制系統(tǒng)。 應(yīng)該指出，傳動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)在具體結(jié)構(gòu)上往 往是合在一起的。 按液壓系統(tǒng)中油液的循環(huán)方式可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)兩類。 液壓系統(tǒng)元件的作用及圖形符號 1.液壓泵 液壓泵作為液壓系統(tǒng)的動力元件，將原動機(jī)（電動機(jī)或內(nèi)燃機(jī)）輸入的機(jī)械能（轉(zhuǎn)矩和角速度）轉(zhuǎn)換為壓力能（壓力和流量）輸

6、出，為執(zhí)行元件提供壓力油。只有液壓泵滿足以下幾個(gè)條件才能夠正常工作： 結(jié)構(gòu)上，必須有若干個(gè)容積可變的密封工作腔； 工作中所有工作腔都能夠由小到大，由大到小平穩(wěn)連續(xù)地變化； 必須保證吸油和排油嚴(yán)格分開，即要有配油機(jī)構(gòu)。 液壓傳動系統(tǒng)中使用的液壓泵種類繁多，基本分類是： 液壓泵的優(yōu)缺點(diǎn)：A. 內(nèi)嚙合齒輪泵結(jié)構(gòu)緊湊、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、有良好的高速性能，但加工復(fù)雜、流量脈動大、高壓低速時(shí)容積效率低；外嚙合齒輪工藝簡單、加工方便；B. 葉片泵具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、流量均勻、運(yùn)動平穩(wěn)、噪聲小、使用壽命長、容積效率高等優(yōu)點(diǎn)。葉片泵廣泛用于完成各種中等負(fù)荷的工作。C. 柱塞泵的泄漏小，容積效率高，流量能調(diào)節(jié)，

7、一般做為高壓泵，但它具有自吸能力差、對油污染敏感和噪聲大的缺陷，同時(shí)由于高標(biāo)準(zhǔn)的配合精度而造成加工難度大，造價(jià)高。 2.液壓執(zhí)行元件 2.1 液壓馬達(dá) 液壓馬達(dá)是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，它是靠封閉容積變化來工作的。液壓馬達(dá)工作的必須條件和液壓泵的工作條件相同，從原理上講，泵可以作為馬達(dá)用，馬達(dá)也可以作為泵用。但是由于兩者的功能不同，因此在結(jié)構(gòu)上存在一些差異。例如：液壓泵在結(jié)構(gòu)上必須保證具有自吸能力，而液壓馬達(dá)無這一要求；a) 液壓馬達(dá)需要較大的啟動扭矩；b) 液壓泵的吸油腔一般為真空，為改善吸油性能和抗氣蝕能力，通常進(jìn)口做得比出口大；而液壓馬達(dá)的排油腔的壓力

8、稍高于大氣壓力，所以沒有上述要求，進(jìn)、出油口的尺寸相同；c) 液壓馬達(dá)需要正、反轉(zhuǎn)，所以在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上具有對稱性；而液壓泵一般是單向旋轉(zhuǎn)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以不對稱。 2.2 液壓缸a) 液壓缸是液壓系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，是將液壓能轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)式的機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，它使運(yùn)動部件實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動或擺動。b) 液壓缸按其作用方式可分為單作用式和雙作用兩大類；按其結(jié)構(gòu)形式的不同可以分為活塞式液壓缸、柱塞式液壓缸、擺動式液壓缸、伸縮式液壓缸等形式，其中以活塞式液壓缸應(yīng)用最多。c) 三者的圖形符號見以下列表： 3.液壓控制閥 A. 液壓控制閥是液壓系統(tǒng)中用來控制液流的壓力、流量及方向的控制元件，是影響液壓

9、系統(tǒng)性能和可靠性的重要元件。B. 按照液壓閥在系統(tǒng)的功能作用可分為以下三類： 壓力控制閥。用來控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中液體壓力的閥類，如溢流閥、減壓閥、順序閥、平衡閥、壓力繼電器等。 方向控制閥。用來控制液壓系統(tǒng)中液流方向的閥類，如單向閥、換向閥等。 流量控制閥。通過改變節(jié)流閥口開度來調(diào)節(jié)通過它的流量，以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)某負(fù)載流量控制的閥類，如節(jié)流閥、調(diào)速閥、分（集）流閥等。 按照閥的操縱方式可分為以下幾類： 手動控制閥。用手柄及手輪、踏板、杠桿等進(jìn)行控制。 機(jī)械控制閥。用擋塊及碰塊、彈簧等進(jìn)行控制。 液壓控制閥。利用液體壓力所產(chǎn)生的力進(jìn)行控制。 電液控制閥。采用電動控制（普通電磁鐵）和液壓控制的組合方

10、式進(jìn)行控制。 電動控制閥。用普通電磁鐵。比例電磁鐵。力馬達(dá)、力矩馬達(dá)、步進(jìn)電動機(jī)等進(jìn)行控制。 綜上，液壓控制閥的基本參數(shù)認(rèn)為額定流量和額定壓力。閥的油口通徑D表示其過流能力，因而也代表額定流量。 壓力控制閥 方向控制閥 流量控制閥 4.液壓輔助元件 液壓系統(tǒng)的輔助元件包括密封件、油管及接頭、過濾器、蓄能器、油箱、冷卻器、加熱器等。密封 限制或防止液壓油（或其他流體）泄漏的措施稱為密封。在液壓系統(tǒng)中，密封的作用不僅是防止液壓油的泄漏，還要防止空氣和塵埃進(jìn)入液壓系統(tǒng)。液壓油的泄漏分內(nèi)泄和外泄兩種。內(nèi)泄指油液從高壓腔向低壓腔的泄漏，所泄漏的油液并沒有對外做功，其壓力能絕大部分轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高，

11、油黏度降低，又進(jìn)一步增加泄漏量，從而降低系統(tǒng)的容積效率，損耗功率。外泄是指油液泄漏于元件外部，會弄臟周圍物件，污染環(huán)境，外泄一般是不允許的。 油管和管接頭 油管的作用是保證液壓系統(tǒng)工作液體的循環(huán)和能量的傳輸；管接頭用于把油管與油管或油管與元件連接起來而構(gòu)成管路系統(tǒng)。油管和管接頭應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、良好的密封、較小的壓力損失和裝拆方便。 油管的種類有以下幾種：無縫鋼管、橡膠軟管、純銅管、棉綸管。 A. 過濾器 保持液壓油的清潔是保障液壓系統(tǒng)能正常工作的重要條件。由于外界塵埃、贓物、裝配時(shí)元件內(nèi)的殘留物（沙子、鐵屑、氧化皮）及油液變質(zhì)析出物的混入，會使元件相對運(yùn)動的表面加速磨損、劃傷甚至卡死或堵塞細(xì)小

12、通道（如阻尼孔），影響工作穩(wěn)定性，使控制元件失靈。因此，對工作液體進(jìn)行過濾是十分必要的，這一任務(wù)由過濾器來完成。B. 蓄能器 蓄能器又稱蓄壓器、貯能器，它是一種能把壓力油的液壓能貯存在耐壓容器里，待需要時(shí)又將其釋放出來的裝置。它在液壓系統(tǒng)中能起到調(diào)節(jié)能量、均衡壓力、減少設(shè)備容積、降低功能消耗及減少系統(tǒng)發(fā)熱等作用。 油箱及冷卻器A. 油箱 油箱是用來貯油、散熱、分離油中所含空氣和雜質(zhì)的。B. 冷卻器 建筑機(jī)械液壓系統(tǒng)油箱中的溫度最高不超過80OC。如果油箱靠自然散熱作用，其最高油溫超過允許值，就應(yīng)采取冷卻措施。液壓傳動系統(tǒng)根據(jù)冷卻介質(zhì)的不同，可分為風(fēng)冷式和水冷式兩種。 5.液壓工作介質(zhì) 在液壓系

13、統(tǒng)中，液壓油液是傳遞動力和信號的工作介質(zhì)。同時(shí)，它還起到潤滑、冷卻和防銹的作用，液壓系統(tǒng)能否有效、可靠地運(yùn)行，在很大程度上取決于系統(tǒng)中所用的液壓油液的性能。 對液壓工作介質(zhì)的主要要求： 黏度合適，隨溫度的變化小。 潤滑性良好。 抗氧化。 防銹和不腐蝕金屬。 同密封材料相容。 消泡抗泡性好。液壓工作介質(zhì)使用要點(diǎn) A. 日常維護(hù)B. 保持環(huán)境整潔，正常操作，防止水分、雜物或空氣混入。C. 含水型液壓油的使用溫度不要超過規(guī)定值，以免水分過分蒸發(fā)。D. 及時(shí)更換E. 安全液壓系統(tǒng)常見故障的分析與排除 液壓系統(tǒng)的泄露 水分進(jìn)入系統(tǒng)產(chǎn)生的故障和內(nèi)部銹蝕 液壓系統(tǒng)的壓力失常 液壓系統(tǒng)的泄漏泄露的分類 泄露分

14、內(nèi)泄漏和外泄漏兩種。根據(jù)泄漏的程度有油膜刮漏、滲漏、滴漏和噴漏等多種表現(xiàn)形式。油膜刮漏發(fā)生在相對運(yùn)動部位之間，例如回轉(zhuǎn)體的滑動副、往復(fù)運(yùn)動（如液壓缸的活塞桿、手動換向閥的閥芯外伸部位等）；滲漏發(fā)生在端蓋閥板結(jié)合等處；滴漏多發(fā)生在管接頭等處；噴漏多發(fā)生在管子破裂、漏裝密封件等處。漏油的危害 外漏造成工作環(huán)境污染、浪費(fèi)資源；內(nèi)漏造成油溫升高、效率下降、工作壓力上不去、系統(tǒng)無力、運(yùn)動速度減慢等多種故障。 漏油的原因 密封件質(zhì)量不好、裝配不正確而破損、使用日久老化變質(zhì)、與工作介質(zhì)不相容等原因造成密封失效。 相對運(yùn)動副磨損使配合間隙增大、內(nèi)泄漏增大，或配合面拉傷而產(chǎn)生內(nèi)外泄漏。 油溫太高。 系統(tǒng)使用壓力

15、過高。 密封部件尺寸設(shè)計(jì)不正確、加工精度不良、裝配不好產(chǎn)生內(nèi)外泄漏。 消除和減少泄漏的方法 可在查明產(chǎn)生內(nèi)外泄漏原因的基礎(chǔ)上對癥采取對應(yīng)措施。水分進(jìn)入系統(tǒng)產(chǎn)生的故障和內(nèi)部銹蝕 水分等進(jìn)入液壓系統(tǒng)的危害 水分進(jìn)入油中，會使液壓油乳化，成為白濁狀態(tài)。這種白濁的乳化油進(jìn)入液壓系統(tǒng)內(nèi)部，不僅使液壓元件內(nèi)部生銹，同時(shí)還降低摩擦運(yùn)動副的潤滑性能，零件磨損加劇，降低系統(tǒng)效率。 進(jìn)入水分使液壓系統(tǒng)內(nèi)的鐵系金屬生銹，剝落的鐵銹在液壓系統(tǒng)管道和液壓元件內(nèi)流動，蔓延擴(kuò)散，導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部生銹，產(chǎn)生更多的剝落鐵銹和氧化生成物，甚至出現(xiàn)很多油泥。這些水分污染物和氧化生成物即成為進(jìn)一步氧化的催化劑，更導(dǎo)致液壓元件的堵死、

16、卡死現(xiàn)象，引起液壓系統(tǒng)動作失常、配管堵塞、冷卻器效率降低、濾油器堵塞等一系列故障。水分進(jìn)入的原因和途徑 油箱蓋上因冷熱交替而使空氣中的水分凝結(jié)，變成水珠落入油中。 液壓回路中的水冷式冷卻器因密封破壞或冷卻管破裂等原因，水漏入油中。 油桶中的水分、雨水、水冷卻液噴濺漏入油中。 人的汗水。 防止水分進(jìn)入、防止生銹的措施 液壓油的運(yùn)輸存放要有防雨水進(jìn)入的措施。 經(jīng)常檢查并排除水冷式冷卻器漏水、滲水故障。 更換液壓油時(shí)應(yīng)盡量避免雨天進(jìn)行，油箱要嚴(yán)加密封，防止雨水滲漏進(jìn)入油中。 定期排放液壓油中的積水。 液壓系統(tǒng)的壓力失常 A. 壓力是液壓系統(tǒng)的兩個(gè)最基本的參數(shù)之一，在很大程度上決定了液壓系統(tǒng)工作性能的優(yōu)劣。這一故障表現(xiàn)為：當(dāng)對液壓系統(tǒng)進(jìn)行壓力調(diào)節(jié)時(shí)，出現(xiàn)調(diào)節(jié)失靈，系統(tǒng)壓力建立不起來，壓力不足，甚至根本無壓力，或者壓力調(diào)不上來，或者壓力上升后又掉下來以及所調(diào)節(jié)壓力不穩(wěn)定、壓力波動大等現(xiàn)象。B. 壓力失常的影響 執(zhí)行元件不動作或雖動作但一負(fù)載便停止運(yùn)動或無力、克服不了負(fù)荷做功。 液壓系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)正確的工作循環(huán)。 執(zhí)行元件的速度因負(fù)載流量不夠，而使運(yùn)動速度下降。 依靠壓力控制的一些閥體不能工作，從而導(dǎo)致液壓系統(tǒng)不能正常工作。 壓力失常的原因 液壓泵