项目五--液压系统运行与维护

任务描述液压系统的工作原理和结构组成液压元件及其作用风力发电机组液压系统风力发电机组运行与维护项目五液压系统的运行与维护液压系统的主要功能液压系统的主要功能是为变桨距控制装置、安全桨距控制装置、偏航驱动和制动装置、停机制动装置提供液压驱动力。在定桨距风力发电机组中，液压系统的主要任务是执行风力发电机组的气动刹车、机械刹车以及偏航驱动和制动；在变桨距风力发电机组中，液压系统主要用于控制变距机构、机械制动和偏航驱动与制动；控制变桨距机构以实现风力发电机组的转速控制、功率控制。与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点：(1)液压传动的各种元件可根据需要方便、灵活地来布置；(2)重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快；(3)操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000：1)；(4)可自动实现过载保护；(5)一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长；(6)很容易实现直线运动；(7)容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程度的自动控制过程，而且可以实现遥控。举个简单例子：千斤顶，能抬几吨重的东西，马达直接带动也行吗？液压的缺点1、由于流体流动的阻力和泄露较大，所以效率较低。如果处理不当，泄露不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。2、由于工作性能易受到温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。4、由于液体介质的泄露及可压缩性影响，不能得到严格的传动比。5、液压传动出故障时不易找出原因；使用和维修要求有较高的技术水平。液压系统三大顽疾发热由于传力介质（液压油）在流动过程中存在各部位流速的不同，导致液体内部存在一定的内摩擦，同时液体和管路内壁之间也存在摩擦，这些都是导致液压油温度升高的原因。振动液压系统的振动也是其痼疾之一。由于液压油在管路中的高速流动而产生的冲击以及控制阀打开关闭过程中产生的冲击都是系统发生振动的原因。漏油液压系统的泄漏分为内泄漏和外泄漏。内泄漏指泄漏过程发生在系统内部，例如液压缸活塞两边的泄漏、控制阀阀芯与阀体之间的泄漏等。内泄漏虽然不会产生液压油的损失，但是由于发生泄漏，既定的控制动作可能会受到影响，直至引起系统故障。外泄漏是指发生在系统和外部环境之间的泄漏。液压油直接泄漏到环境中，除了会影响系统的工作环境外，还会导致系统压力不够引发故障。泄漏到环境中的液压油还有发生火灾的危险。液压系统的组成执行元件液压缸液压马达摆动马达把油液的压力能转变成机械能去驱动负载做功，实现往复直线运动，连续转动或摆动原动机电动机发动机向液压系统提供机械能液压泵齿轮泵叶片泵柱塞泵把原动机所提供的机械能转变成油液的压力能，输出高压油液控制阀压力控制阀流量控制阀方向控制阀控制从液压泵到执行元件的油液的压力、流量和流动方向，从而控制执行元件的力，速度和方向液压辅件油箱盛放液压油，向液压泵供应液压油，回收来自执行元件的完成了能量传递任务之后的低压油液管路输送油液过滤器滤除油液中的杂质，保持系统正常工作所需的油液清洁度密封在固定连接或运动连接处防止油液泄露，以保证工作压力的建立蓄能器储存高压油液，并在需要时释放热交换器控制油液温度液压油是传递能量的工作介质，也起润滑和冷却作用任务一动力元件的认知与维护液压泵是能量转换装置，能将原动机提供的机械能转换为液压能，是液压系统中的液压能源，是组成液压系统的心脏，用它向液压系统输送足够量的压力油，从而推动执行元件对外做功。容积泵的工作原理1-偏心凸轮2-柱塞3-弹簧4-密封工作腔5-吸油阀6-压油阀图5-1容积泵的工作原理1-偏心凸轮2-柱塞3-弹簧4-密封工作腔5-吸油阀6-压油阀当偏心凸轮1由原动机带动旋转时，柱塞2做往复运动。柱塞右移时，弹簧3使之从密封工作腔4中推出，密封容积逐渐增大，形成局部真空，油箱中的油液在大气压力的作用下，通过单向吸油阀5进入密封工作腔4，这是吸油过程。当柱塞左移被偏心轮压人工作腔时，密封容积逐渐减小，使腔内油液打开单向压油阀6进入系统，这是压油过程。偏心轮不断旋转，泵就不断地吸油和压油。液压泵的性能参数（1）工作压力和额定压力液压泵的工作压力（用P表示）是揩实际工作时输出的压力，它主要取决于执行元件的外负载，而与泵的流量无关。泵的铭牌上标出的额定压力是根据泵的强度、寿命、效率等使用条件而规定的正常工作的压力上限，超过此值就是过载。（2）排量和流量液压泵的排量（用V表示）是指泵在无泄漏情况下每转一周，由其密封油腔几何尺寸变化而决定的排出液体的体积。（3）效率液压泵在能量转换过程中必然存在功率损失，功率损失可分为容积损失和机械损失两部分。风力发电机组常用齿轮泵齿轮泵的工作原理当齿轮按图示方向旋转时，齿轮泵右侧（吸油腔）轮齿脱开啮合，齿槽内密封容积增大，形成局部真空，在外界大气压的作用下，从油箱中吸油，而且随着齿轮的旋转，吸人的油液被齿间槽带人左侧的压油腔。泵的左腔（压油腔）轮齿进入啮合，使密封齿槽内的容积逐渐减小，压力升高，由于液体的体积变化很小，故经管道输出给液压系统，也就是压油。泵轴不停地转动，油箱中的油就源源不断地被泵送入液压系统。外啮合齿轮泵在结构上存在的几个问题（1）困油现象齿轮泵要平稳工作，齿轮啮合的重叠系数必须大于1，于是总有两对轮齿同时啮合，并有一部分油液被围困在两对轮齿所形成的封闭空腔之间，如图5-4所示。这个封闭的容积随着齿轮的转动在不断地发生变化。封闭容腔由大变小时，被封闭的油液受挤压并从缝隙中挤出而产生很高的压力，油液发热，并使轴承受到额外负载；而封闭容腔由小变大，又会造成局部真空，使溶解在油中的气体分离出来，产生气穴现象。这些都将使泵产生强烈的振动和噪声。这就是齿轮泵的困油现象。（2）径向不平衡力齿轮泵工作时，作用在齿轮外圆上的压力是不均匀的。在压油腔和吸油腔，齿轮外圆分别承受着系统工作压力和吸油压力；在齿轮齿顶圆与泵体内孔的径向间隙中，可以认为油液压力由高压腔压力逐级下降到吸油腔压力。这些液体压力综合作用的合力相当于给齿轮一个径向不平衡作用力，使齿轮和轴承受载。工作压力愈大，径向不平衡力越大，严重时会造成齿顶与泵体接触，产生磨损。（3）泄漏外啮合齿轮泵高压腔（压油腔）的压力油向低压腔（吸油腔）泄漏有三条路径：一是通过齿轮啮合处的间隙；二是泵体内表面与齿顶圆间的径向间隙；三是通过齿轮两端面与两侧端盖间的端面轴向间隙。三条路径中，端面轴向间隙的泄漏量最大，约占总泄漏量的70%～80%。因此，普通齿轮泵的容积效率较低，输出压力也不容易提高。要提高齿轮泵压力的首要问题是要减小端面轴向间隙。齿轮泵的常见故障及排除方法（1）齿轮泵的优点①结构简单，工艺性较好，成本较低。②与同样流量的其他各类泵相比，结构紧凑，体积小。③自吸性能好。无论在高、低转速甚至在手动情况下都能可靠地实现自吸。④转速范围大。因泵的传动部分以及齿轮基本上都是平衡的，在高转速下不会产生较大的惯性力。⑤油液中污物对其工作影响不严重，不易咬死。（2）齿轮泵的缺点①工作压力较低。齿轮泵的齿轮，轴及轴承上受的压力不平衡，径向负载大，限制了泵压力的提高。②容积效率较低。这是由于齿轮泵的端面泄漏大。③流量脉动大，引起压力脉动大，使管道、阀门等产生振动，噪声大。不打油或输油量不足及压力提不高1.电动机的转向错误2.吸入管道或滤油器堵塞3.轴向间隙或径向间隙过大4.各连接处泄漏而引起空气混入5.油液黏度太大或油液温升太高1.纠正电动机转向2.疏通管道，清洗滤油器除去堵物，更换新油3.修复更换有关零件4.紧固各连接处螺钉，避免泄露严防空气混入5.油液应根据温升变化选用噪声严重及压力波动厉害1.吸油管及滤油器部分堵塞或入口滤油器容量小2.从吸入管或轴密封处吸入空气，或者油中有气泡3.泵与联轴器不同心或擦伤4.齿轮本身的精度不高5.CB型齿轮油泵骨架式油封损坏或装轴时骨架油封内弹簧脱落1.除去脏物，使吸油管畅通，或改用容量合适的滤油器2.在连接部位或密封处加点油，如果噪声减小，可拧紧接头处或更换密封圈，回油管口应在油面以下，与吸油管要有一定距离3.调整同心，排除擦伤4.更换齿轮或对研修整5.检查骨架油封，损坏时更换以免吸入空气液压泵旋转不灵活或咬死1.轴向间隙及径向间隙过小2.装配不良，CB型盖板，与轴的同心度不好，长轴的弹簧固紧脚太长，滚针套质量太差3.泵和电动机的联轴器同轴度不好4.油液中杂质被吸入泵体内1.修配有关零件2.根据要求重新进行装配3.调整使不同轴度不超过0.2mm4.严防周围灰沙、铁屑及冷却水等物进入油池，保持油液清洁任务二控制元件的认知与维护在液压系统中，用于控制和调节工作液体的压力高低、流量大小以及改变流量方向的元件，统称为液压控制阀。液压控制阀通过对工作液体的压力、流量及液流方向的控制与调节，从而可以控制液压执行元件的开启、停止和换向，调节其运动速度和输出扭矩（或力），并对液压系统或液压元件进行安全保护等。因此，采用各种不同的阀，经过不同形式的组合，可以满足各种液压系统的要求。一、液压控制阀分类1.按用途分类（1）压力控制阀。用于控制或调节液压系统或回路压力的阀，如溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。（2）方向控制阀。用于控制液压系统中液流的方向及其通、断，从而控制执行元件的运动方向及其启动、停止的阀，如单向阀、换向阀等。（3）流量控制阀。用于控制液压系统中工作液体流量大小的阀，如节流阀、调速阀、分集流阀等。2.按阀的控制方式分类（1）开关（或定值）控制阀。借助于通断型电磁铁及手动、机动、液动等方式，将阀芯位置或阀芯上的弹簧设定在某一工作状态，使液流的压力、流量或流向保持不变的阀。这类阀属于常见的普通液压阀。（2）比例控制阀。采用比例电磁铁（或力矩马达）将输入电信号转换成力或阀的机械位移，使阀的输出量（压力、流量）按照其输入量连续、成比例地进行控制的阀。比例控制阀一般多采用开环液压控制系统。（3）伺服控制阀。其输入信号（电量、机械量）多为偏差信号（输入信号与反馈信号的差值），阀的输出量（压力、流量）也可按照其输入量连续、成比例地进行控制的阀。这类阀的工作性能类似于比例控制阀，但具有较高动态响应和静态性能，多用于要求精度高、响应快的闭环液压控制系统。3.按结构形式分类液压控制阀按结构形式分类有：滑阀（或转阀）、锥阀、球阀等。二、方向控制阀方向控制阀的作用是控制油液的通、断和流动方向。它分单向阀和换向阀两类。（1）普通单向阀普通单向阀的作用是只允许油液流过该阀时单方向通过，反向则截止。（2）液控单向阀与普通单向阀相比，在结构上增加了控制油腔a、控制活塞1及控制油口K。当控制油口通以一定压力的压力油时，推动活塞1使锥阀芯2右移，阀即保持开启状态，使单向阀也可以反方向通过油流。为了减小控制活塞移动的阻力，控制活塞制成台阶状并设一外泄油口L（接油箱）。控制油的压力不应低于油路压力的30%～50%。2.滑阀式换向阀l-阀芯2-阀体常用滑阀式换向阀有二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、二位五通及三位五通等类型。通常所说的“二位阀”、“三位阀”是指换向阀的阀芯有两个或三个不同的工作位置。所谓“二通阀”、“三通阀”、“四通阀”是指换向阀的阀体上有两个、三个、四个各不相通且可与系统中不同油管相连的油道接口，不同油道之间只能通过阀芯移位时阀口的开关来沟通。二位四通阀控制执行元件换向不能使执行元件在任一位置停止运动执行元件正反向运动时回油方式相同三位四通阀能使执行元件在任一位置停止运动（4）电磁换向阀电磁换向阀是利用电磁铁的吸力控制阀芯换位的换向阀。它操作方便，布局灵活，有利于提高设备的自动化程度，因而应用最广泛。电磁铁按衔铁工作腔是否有油液，又可分为“干式”和“湿式”。干式电磁铁不允许油液流人电磁铁内部，因此必须在滑阀和电磁铁之间设置密封装置，而在推杆移动时产生较大的摩擦阻力，也易造成油的泄漏。湿式电磁铁的衔铁和推杆均浸在油液中，运动阻力小，且油还能起到冷却和吸振作用，从而提高了换向的可靠性及使用寿命。1衔铁2推杆3阀芯4弹簧三、压力控制阀常见压力控制阀分为溢流阀、减压阀、顺序阀、压