液压传动相对于机械传动来说是一门新技术,从17世纪中叶帕斯卡提出静压传动原理、18世纪末英国制成世界上X一台水压机起,已有300年的历史了。近代液压传动技术在工业上的推广使用起始于本世纪中叶,X早实践成功的的液压系统是在舰艇上的炮塔转位器,其后才出现了液压六角车床和磨床。但由于缺乏成熟的液压元件,一些通用的机床到本世纪30年代才用上了液压传动系统。X二次世界大战期间,在一些兵器上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动系统和控制系统,它大大提高了兵器的性能,同时也大大促进了液压技术的快速发展。在战后50年的时间内,液压技术迅速转入民用工业,在机床、工程机械、农用机械、汽车等行业中逐步推广,同时各种标准也逐渐出台并不断完善,各类元件也相应标准化、系列化和规格化。本世纪60年代以来,液压技术与微电子技术的的成功结合,更加拓展了液压技术的发展空间。目前,液压技术正向高压、高速、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化发展。在完善比例控制、伺服控制、数字控制也有了很大的进步。
由于液压技术具有体积小、重量轻、能实现无X变速且易于实现频繁换向。因此,在工业生产的各个部门的应用是非常广泛的。目前,国外生产的95%的工程机械、90%的数控加工中心,95%生产自动线都采用了液压系统,采用液压传动的程度现在已成为衡量一个X工业水平的重要标志之一。
在冶金行业中的应用主要有高炉液压系统、轧钢液压系统等,其中我们建龙钢铁厂高炉液压系统主要包括高炉炉顶液压系统,它主要控制炉顶的移动受料斗、上密封阀、料流调节阀、下密封阀、炉顶放散阀、均压阀、均压放散阀等,它控制了85%以上的炉顶设备;高炉热风炉液压系统,它主要控制四座热风炉的热风阀、冷风阀、烟道阀、燃烧阀等等,它控制了热风炉90%以上的设备的动作;高炉槽下液压系统主要控制各种矿焦门的动作,控制了槽下70%以上的设备的动作。液压系统在我们棒材轧钢系统的应用主要包括:推钢机液压系统;轧机液压系统、冷床液压系统、收集区液压系统等部分。
气压传动系统相对于液压系统来说是比较简单的,主要由气源处理装置(气动三联件)、换向阀、调速阀、气缸等组成。气压传动在轧钢系统中也有很大应用,像出炉辊道的废丕剔除装置、轧区的气动活套、以及收集区的升降挡板等。气动元件目前的发展方向逐渐向节能化、小型化、轻量化、位置控制的高精度化发展。
目前,世界上比较X的液压公司有德国的力士乐(REXROTH)公司,它的主导产品有柱塞泵、压力阀和换向阀。美国的威格士(VICKERS)、派克(PARKER)公司。日本的油研(YUKEN)、不二越(NACHI)公司。以及近几年进入我国市场的意大利阿托斯(ATOS)公司。
我国的液压工业开始于本世纪50年代,80年代起开始加速对西方X液压技术的引进、消化、吸收和国产化工作,到现在我国的液压产品已从低压倒高压、从泵到阀已形成系列并与国际接轨,例如:北京华德液压公司引进德国力士乐系列。榆次液压件厂引进的日本油研系列等。这些都确保我国液压技术能在产品质量上、经济效益上、人才培训研究开发等各个方面全方位的赶上世界X水平。随着工业的发展,液压与气压传动技术将会越来越多地被应用到各个工业X域。
X二节液压传动的研究对象
液压与气压传动是以有压流体(压力油或压缩空气)为能源介质,来实现各种机械传动和自动控制的科学。液压传动所用的工作介质为液压油或其它合成液体;气压传动所用的工作介质为空气,由于这两种流体的性质不同,所以液压传动与气压传动各有其特点。液压传动传递动力大,运动平稳,但由于液体粘性大,在流动过程中阻力损失大,因此不易作远距离传动和控制;而气压传动由于空气的可压缩性大,且工作压力低(通常在1Mpa以下),所以传递动力不大,运动也不如液压传动平稳,但空气粘性小,传动过程中阻力小、速度快、反应灵敏,因此,气压传动能用于远距离传动和控制。
X三节液压与气压传动的工作原理
液压与气压传动的基本原理是相似的,现以图1—1的液压千斤顶来简述液压传动的工作原理。由图1—1可知,大缸体9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1、小缸体2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上移动,小活塞下腔容积增大,形成局部真空,这是单向阀4打开,通过吸油管5从油箱12中吸油;用力压下手柄,小活塞下移,小活塞下腔压力升高,单向阀4关闭,单向阀7打开,下腔的油液经管道6输入大缸体9的下腔,迫使大活塞8向上移动,顶起重物。再次提起手柄吸油时,举升缸下腔的压力油将力图倒流入手动泵内,但此时单向阀7自动关闭,使油液不能倒流,从而保证了重物不能下落。不断地往复搬动手柄,就能不断地将油液压入举升缸下腔,使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11,举升缸下腔的油液通过管道10、阀11流回油箱,大活塞在重物和自重的作用下向下移动,回到原始位置。
那么为什么用很小的力可以举起很重的物体那,这就是利用了物理学中的连通容器内各处压强相等的原理,压强的概念是单位面积上的压力,由此得出F1/S1=W/S2的公式,举例说明:用一公斤的力可以举起一吨的物体,但是前提是受力面积比值要足够的大。
X四节液压与气压传动系统的构成
液压系统一般由以下几部分组成:
1)能源装置把机械能转换为液体压力能的元件。他是液压系统的动力部分,一般X常见的是液压泵和空压机。
2)执行元件把液体压力能转化为机械能的元件,当输出为直线运动时,执行元件为液压(气)缸;当输出为旋转运动时,执行元件为液压(气)马达。
3)操纵元件通过对液体的压力、流量、方向的控制,来实现对执行元件的运动速度、方向、作用力等的控制;用以实现过载保护、程序控制等。如溢流阀、换向阀、节流阀等,这些元件的组合就构成了能完成不同功能液压(气压)回路系统。
4)辅助元件除上述三种元件以外的其他液压元件,如管道、管接头、油箱、虑油器、储能器等为液压辅件。
5)传动介质传动能量的流体,即液压油和压缩空气。
X五节液压元件的职能符号及表述形式
1.管路连接
名称 | 符号 | 说明 |
工作管路 | ||
控制管路 | ||
泄露管路 | ||
连接管路 | ||
交错管路 | ||
软管 | ||
排气装置 | 排气口必须朝上绘制 | |
通油箱管路 | 油管端部在油面之上 | |
油管端部在油面之下 | ||
压力测点 | 测系统压力 |
2.油泵、油马达
名称 | 符号 | 说明 |
定量油泵 | 单向定量泵 | |
双向定量泵 | ||
变量油泵 | 单向变量泵 | |
双向变量泵 | ||
定量油马达 | 单向定量油马达 | |
霜想定量油马达 | ||
变量油马达 | 单向变量油马达 | |
双向变量油马达 | ||
单作用油缸 | 单作用单活塞油缸 | |
双作用油缸 | 双作用单活塞油缸 |
3.控制方式
人力控制和操作 | 手动杠杆控制 | |
按钮控制 | ||
脚踏控制 | ||
弹簧控制 | ||
机械控制 | ||
液压控制 | 直接液压控制 | |
先导液压控制压力控制 | ||
电磁力控制 | 单线圈电磁铁控制 | |
双线圈电磁铁控制 |
4.压力控制阀
溢流阀(定压阀、安全阀) | 直接控制溢流阀 | |
远程控制溢流阀 | ||
减压阀 | 定压减压阀 | |
远程控制减压阀 | ||
顺序阀 | 直接控制顺序阀 | |
远程控制顺序阀 | ||
卸荷阀 | ||
限压切断阀 |
6.流量控制阀
名称 | 符号 | 说明 |
节流阀 | 可变节流阀 | |
节流阀 | 固定节流阀 | |
节流阀 | 可变节流阀 |
7.方向控制阀
二位二通阀 | 常闭式 | |
常开式 | ||
二位三通阀 | ||
二位四通阀 | ||
三位四通阀 | ||
单向阀 | 单向元件(与其它元件组合使用) | |
一般单向阀 | ||
液控单向阀 | ||
手动截止阀 |
8.附件和其它装置
名称 | 符号 | 说明 |
油箱 | ||
蓄能器 | ||
隔离式气体蓄压器 | ||
油温调节器 | ||
管路加热器 | ||
冷却器 | ||
滤油器 | 粗滤油器及滤油网 | |
精细滤油器 | ||
压力继电器 | ||
电动机 | 交流电动机 | |
电动机 | 直流变速电动机 | |
压力表 | 指针式压力表 | |
流量计 | ||
温度计 | 直读温度计 | |
转速表 | ||
扭矩仪 |
X六节、介绍几种典型液压基本回路
1、启停回路
液压系统一般不采用启动或停止液压泵电机的方法使执行元件启动或停止,因为这对电机和电网都不利。而采用在液压系统中设置启动和停止回路来实现这一要求。(见图一)
图一启停回路
2、换向阀的换向回路
用二位(或三位)四通电磁换向阀换向X为方便。但电磁动作快、换向有冲击。(见图二)
图二弹簧回程的换向回路
3、锁紧回路
锁紧回路的作用是防止液压缸在停止运动时因外界影响而发生漂移或窜动。(见图三、图四、图五)
图三单向阀的锁图四液控单向阀图五换向阀的紧回路锁紧回路 锁紧回路
4、压力控制回路
再液压系统中,常用溢流阀来限制系统的压力。(见图六、图七)
图六二X调压回路图七减压回路
1–低压溢流阀; 1–油泵;2–溢流阀
2–高压溢流阀 3–减压阀;4–液压缸
X七节液压传动的X缺点
1.与机械传动、电气传动相比液压传动具有如下X点:
1)液压传动的各种元件,可根据需要方便、灵活地来配置;
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X调速(调速范围可达2000:1)
4)可自动实现过载保护;
5)一般工作介质为矿物油,相对运动面可实现自行润滑,使用寿命长;
6)很容易实现直线或旋转运动;
2.液压传动的主要缺点:
1)由于液体流动的阻力损失和泄漏较大,所以效率较低。一旦液压系统产生泄漏,会对场地及周围环境造成污染。
2)工作性能容易受温度变化的影响,因此不宜在过高或过低的温度下工作。
3)液压元件的制造精度较高,因而价格较贵。
4)液压传动出现故障时不易判断,使用和维护需要较高的技术水平;
5)由于液体的可压缩性及泄漏的影响,不能得到严格的定比传动。
1.气压传动与液压传动相比有如下X点。
1)气压传动装置的信号传递速度限制在声速(约340m/s)范围内,所以他的工作效率和响应速度较低。
2)由于气体的可压缩性,因而运动部件稳定性较差。
3)气动执行元件的输出推力较小。
4)气动系统的噪音较大,排气口处须加消音器。
5)由于气体的可压缩性,因而工作部件稳定性较差。
6)气压传动的速度远远低于电信号,而且有很大的延时和失真,不宜用于高速传递复杂的电信号,且气动信号的传递距离也受到一定限制。
气压、液压及其他传动各种性能对照表。
表1--2
类型 | 执行元件输出力 | 工作环 境条件 | 负载变化影响 | 无X 调速 | 远距离控 制情况 | 信号 传递 | 外泄漏 影响 | 构造 | 工作 寿命 | 维护 | 价格 | 动作 快慢 |
气动 | 中等 | 适应性强 | 大 | 较好 | 中距离 | 较易 | 无污染 | 简单 | 长 | 简单 | 低廉 | 较快 |
液压 | X大 | 不怕振 | 小 | 良好 | 短距离 | X易 | 有 | 复杂 | 一般 | 复杂 | 较贵 | 较慢 |
电气 | 中等 | 要求高 | 无 | 无 | 远距离 | X易 | 漏电危险 | 较复杂 | 较短 | 复杂 | 较贵 | X快 |
机械 | 较大 | 一般 | 没有 | 良好 | 短距离 | 困难 | 一般 | 一般 | 一般 |
一套完整的液压系统一般在车间是按如下方式布置的:
1.液压站部分、:主要有油箱、电机、液压泵、冷却器、过滤器、储能器等有单X的房间,一般位于地下室或平台之下。我们轧钢系统的液压站全部位于5米平台之下。有单X的房间。
2.液压阀台:它由油路块、各种换向阀、电控端子箱、支架、压力表盘等组成,它一般位于主机附近,这主要是为提高系统的响应速度,
象轧机系统共有18台阀架,每台轧机对应一台。液压阀台是连接液压站(动力源)和执行机构(油缸)的中转站,阀块既与压力油P、回油T、泄漏油L相连,又与执行机构(油缸、液压马达、)A、B相连。
3.执行机构:主要是指液压缸和液压马达,一般位于主机上,它是液压传动的X终执行者,一般有缸体固定和活塞固定两种方式,例如:推钢机液压系统中的油缸就是缸体固定,活塞做往复运动的方式。
4.液压管路:液压管路是连接液压站、阀架和执行机构的,就像人的血管一样,是液压传动介质----液压油的载体,管线全部由无缝钢管构成,常用的有Φ18X3Φ22X3Φ28X4Φ34X4.5Φ42X5Φ63X6.5Φ76X4等,安装时采用冷弯的方法,接口处采用先亚弧焊后用电焊,并经过酸洗、钝化处理等工艺后方可安装。一般管线的排布分为高架式和地沟式两种,我们轧钢的液压系统的管线位于5米平台之下,采用高架式。由于每次换向时产生液压冲击,所以每根液压管路都得用管夹固定,每隔3—5米一个,油管可分为:
压力油管:P一般涂红色回油管:T一般涂黄色
泄漏油管:L一般涂黄色
另外,有些摆动的地方还须用液压胶管总成连接。
液压传动X基础的理论是帕斯卡定理(见图2--1):盛放在密闭容器内液体,其外加压力变化时,只要液体仍保持原来的静止状态不变,液体中任何一点的压力,均将发生同样大小的变化。也就是说,在密闭容器内,施加于静止流体上的压力将以等值的形式同时传到各点,这就是静压传递原理或帕斯卡定理。
1.压力:作用在单位面积上的力,用P表示,P = F / S
F----外负载
S----受力面积
压力的单位国内标准为:公斤(力)/平方厘米(kgf/cm2)
国际通用标准单位为:兆帕(MPa)
换算关系:1兆帕(MPa)=9.8公斤(力)/平方厘米(kgf/cm2)
2.流量:单位时间内流过过流截面积的液体的体积叫做流量。
流量用Q来表示,单位为:升/分(L/min)或立米/秒(m3/s)
3.密度:单位体积内的液体质量叫液体的密度:
ρ= m / V
ρ—密度单位:kg/m3m—液体的质量(kg) V—液体的体积(m3)
表2—1常用液压工作介质的密度(kg/m3)
种类 | 密度 | 种类 | 密度 |
石油基液压油 | 850~900 | 水包油乳化液 | 998 |
水—乙二醇 | 1060 | 油包水乳化液 | 932 |
4.液压系统的公称压力系列
为使液压系统的压力系统化、规范化、标准化,X制定了一系列相关标准详见表2—2,其中16 MPa为中压,16 MPa以上为高压,我们轧钢系统液压系统的压力一般均在16 MPa以下
表2—2液压系统工称压力系列(MPa)
0.16 | 0.25 | 0.40 | 0.63 | 1 |
1.6 | 2.5 | 4.0 | 6.3 | 10.0 |
12.5 | 16 | 20 | 25 | 31.5 |
在液压传动系统中,液压油是传递动力和信号的工作介质,同时他还起到润滑、冷却和防锈的作用,液压系统是否可靠X地工作,在很大程度当取决于系统中液压油的作用。因此,在了解液压系统之前,必须对液压油有一清晰了解。
1.与液压油有关的名词解释
(1)黏度:
液体的黏度是指液体在流动时,单位面积上产生的内摩擦力,习惯上叫X黏度或叫动力黏度,黏度是用来衡量液体黏性的指标。而液体动力黏度与其密度的比值,叫液体的运动黏度。用ν表示,
即ν=η/ρ运动黏度的法定计量单位为:m2/s,
以前沿用单位为St(施),1 m2/s = 104St=103Cp(厘泊)
就物理意义上来讲,运动黏度不是一个黏度的量,但习惯上常用它标志液体的黏度。黏度是划分液压系统工作介质牌号的依据,对于液压油和润滑油的黏度分X,是采用温度为40度时油液运动黏度的中心值的近似值表示液压油的牌号,液压油常用的黏度为:10、15、22、32、46、68、100、150等8个黏度等X。例如:L—HM46抗磨液压油中的46就是表示温度为40度时油液的运动黏度为46mm2/s.液体的黏度随液体的压力和温度而变化,对液压油来说,压力增大时,黏度增大。但在一般的液压系统使用的压力范围内,增大的数值很小可以忽略不计。液压油对温度的变化是十分明显的,温度升高,黏度下降;温度下降,黏度增大。这个变化率的大小直接影响着液压油的使用,其重要性不亚于黏度本身。
(2)闪点和燃点:
在规定的开口杯内,将规定容量的油样加热到它蒸发的油气与空气混合的温度后,在规定的火焰接触时能发生闪光的油样X低温度。它是考核油品挥发性的一个指标。继续加热该油样,并继续进行点火试验,如果该油样开始着火,并能连续燃烧5分钟以上,这时的油样温度叫做该油品的燃点。
(3)倾点:
油液在规定的条件下,冷却到能够流动的X低温度。倾点一般比凝点高2—3度。
(4)腐蚀性:
如果油液精炼得不好,仍会含有少量的含硫化合物和水溶性低分子有机酸。油液受氧化后会产生氧化产物。这些物质对金属都有腐蚀性,因此液压油必须进行腐蚀试验 。
2.油品的分类
液压系统用油可分为石油型和难燃型两类。石油型液压油是以机械油为基料精炼后按需要再加入各种添加剂而成,这种油液的润滑性能较好但抗燃性能较差;机械油是一种工业用润滑油(L—AN GB433-1989),成本较低,但物理化学较差性能较差,使用时易生成胶质,易起泡,堵塞元件,影响系统性能的稳定,压力越高,问题越严重,因此,只有在压力较低和精度要求不高的场合应用。总体上来说,机械油是一种低档的、浪费资源的品种,国外已没有该类产品,我国也把机械油列为淘汰产品,并把HL油列为机械油的升X换代产品。油品中的添加剂主要有两类:一类是改善化学性能的,如氧化剂、防腐剂、防锈剂等;另一类是改善其物理性能,如增强剂、抗磨剂、防锈剂等。
难燃型液压油主要有水-乙二醇、乳化液、磷酸脂液,他们主要用在长期工作在高温下的液压系统,其中, 水-乙二醇在冶金系统中比较常用。象电炉炼钢系统,他的缺点就是润滑性能较差。
液压系统的工作介质的品种以其代号和后面的数字组成,代号中“L”是石油产品的总分类号“润滑剂和有关产品”,“H”表示液压系统的工作介质,数字表示为该工作介质的某个黏度等X,油品的分类及常用特性见表2--3
表2—3液压系统工作介质的分类
分类 | 名 称 | 代 号 | 组 成 及 特 性 | 应用 |
石 油 型 | 精制矿物油 | L-HH | 无抗氧剂 | 循环润滑油,低压液压系统。 |
普通液压油 | L-HL | HH油,并改善其防锈性和抗氧性 | 一般液压系统 | |
抗磨液压油 | L-HM | HL油,并改善其抗磨性。 | 低、中、高液压系统,特别适用于有防磨要求的有叶片泵的液压系统中。 | |
低温液压油 | L-HV | HM油,并改善其防锈性和抗氧性 | 能在-20OC至-40OC的低温环境中工作,用于户外工作的工程机械和船用机械的液压系统。 | |
难燃型 | 水-乙二醇 | L-HFC | 需要难燃的场合 | |
乳化液 | L-HFB |
HM抗磨液压油是以深度精炼的矿物油为基础油,主剂是极压抗磨剂,再添加防锈剂、抗氧剂,消泡剂、破乳化剂、金属钝化剂等。因此,HM抗磨液压油具有良好的防锈、抗氧性,极压抗磨等X点,被广泛应用于用于高、中、低压液压系统。
3.液压油的选用
作为液压传动的工作介质的液压油,除了传递能量和运动外,还需要润滑和冷却运动部件,并能保证液压系统工作的可靠性和耐久性。因此,液压油必须符合如下条件:
(1)具有适当的黏度,其数值在系统工作温度范围内变化较小.
黏度太大,压力损失越大,系统效率越低;黏度太小,易于泄漏,容积损失增加,同样会降低系统的工作效率,甚至会破坏系统的正常工作。黏度受温度变化的影响是不可避免的,但黏度变化较大时,系统在长期工作后,原来调整好的的运动速度会发生显著变化,影响工作精度。一般可在工作液中加入适当的添加剂,来减少黏度对温度变化的影响。
(2)具有良好的润滑性
现在的液压系统多数采用润滑油为工作介质,在选用其他工作介质时,也必须考虑其润滑性。
(3)具有良好的化学稳定性,即不易氧化变质,保证系统正常稳定工作。
油与空气接触,会氧化生成胶质,称为“老化”,一般可加入添加剂,使其具有良好的抗老化性。
(4)不腐蚀金属,不破坏密封。
油中含酸量必须在规定范围内,不发生元件受腐蚀的现象。一般密封材料是橡胶或塑料的,选用工作介质时必须保证不致使密封材料迅速老化,变硬或膨胀而影响密封效果。
(5)在工作温度下不蒸发,不含有水蒸气、空气和易气化的物质,有抗乳化性。
工作液中含有气体,会使系统工作时产生颤动,气泡附近的油容易老化变质,油中的含水量必须在规定的范围内(一般不X过0.025%)。如果含水量过高易于乳化,影响润滑性和低温工作性能。
(6)含机械杂质较少
油中含灰分和沥青量必须在规定的数值之下,否则容易磨损机件,堵塞液体通路。
(7)具有较高的闪点和较低的凝固点
油的闪点应高于工作温度,确保工作安全。凝固温度低可保证在严寒的工作下正常工作。我们轧钢系统所用的液压油是L-HM46抗磨液压油
为保证液压系统能正常工作,必须根据油质和污染情况,及时换油。换油前必须将整个系统清洗干净。加入的油必须过滤,一般X一次加入的油在试车后三个月必须换油,以后正常工作时每隔半年更换一次。
4.液压油污染的污染及其控制
实践证明,液压油污染是系统发生故障的主要原因,它严重影响着液压系统及液压元件的使用寿命。由于液压油被污染,液压元件的使用寿命比原设计寿命降低很多,因此,液压油的正确使用、管理、以及污染控制,是提高系统可靠性及延长元件使用寿命的重要手段。
(1)污染物的种类及危害
液压系统中的污染物,是指包含在油液中的固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物等杂物。液压油被污染后,将对液压元件产生如下影响:
l固体颗粒加速元件磨损,堵塞缝隙及虑油器,使泵、阀的性能下降,产生噪声。
l水的侵入加速油液的氧化,并和添加剂反应产生粘性胶体。
l空气的混入降低油液的体积模量,引起气蚀,降低油液的润滑性。
l微生物的生成使油液变质,降低润滑性能,加速元件腐蚀。
l不正当的热能、静电能、磁场能及放射能也会对油液产生污染。
(2)污染的原因
液压油遭受污染的原因是很复杂的,污染物的来源如表2—4所示,表中的液压装置组装时残留下来的污染物主要有切屑、毛刺、型砂、磨粒、焊渣、铁锈等;从周围环境中混入的污染物主要指空气、尘埃、水滴等;在工作过程中产生的污染物主要指金属颗粒、锈斑、密封材料剥离片、水分、气泡、及液压油本身产生的胶状物。
表2—4液 压 油 中 的 污 染 物
外 界 侵 入 的 污 染 物 | 工作过程中产生的污染物 | |||
液压油在运输过程中带来的污染物 | 液压装置组 装时残留下 来的污染物 | 从周围环境中 混入的污染物 | 液压装置相 对运动件间 磨损时产生的污染物 | 液压油物理化学 性能变化时产生 的污染物 |
(3)污染度的表示方法:
为了描述和评定液压油污染的程度,以便对他进行控制,有必要规定出液压油液的污染度等X,目前有两种表示方法:
1.美国NAS1638污染度等X表示法。
它是以颗粒浓度为基础,按100毫升油液中在给定的5个颗粒尺寸区间内的X大允许颗粒数划分为14个等X,X清洁的为00X,污染度X高的为12X。我们轧钢系统的精度等X一般在8—10X。
2.我国制定的标准ISO4406.
它是用两个代号来表示油液污染度的,前面的代号表示1ml油液中大于5微米颗粒数的等X;后面的代号表示1ml油液中大于15微米颗粒数的等X,两个代号之间用一斜线隔开。
3.粮标准对照表如下:
表2—5美国NAS1638污染度与我国标准ISO4406.对照表
NAS1638 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 |
ISO4406. | 13/10 | 14/11 | 15/12 | 16/13 | 17/14 | 18/15 | 19/16 | 20/17 | 21/18 | 22/19 |
(4)为减少污染度,常采取如下措施:
1、对元件和系统进行清洗,清除在加工和组装过程中残留的污染物。液压元件每一道加工工序都应净化,装配后还需对整个管路进行油循环清洗。
2、防止污染物从外界进入,液压油在工作过程中会受到环境污染,因此可在油箱的呼吸口上装设空气滤清器防止灰尘的污染物进入。加油必须经过滤油小车将油注入油箱。
3、采用合适的滤油器。这是控制液压系统污染的重要手段之一。应根据不同的液压系统采用不同的过滤精度。并定期检查和清洗。
4、控制液压油液的油温。液压油的工作温度过高对液压元件不利,对液压油本身也会有影响,过高的油温会使油液加速变质,产生各种微生物,缩短他的使用期限。一般液压系统的工作油温控制在65度以下。
1、定期检查和更换油液。每隔一定时间,对系统中的油液进行抽样检查,测定其污染度,如不符合要求应立即更换。在更换之前,必须清洗整个系统。
液压泵是一种能量转换装置,他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。
液压马达也是一种能量转换装置,它是把油液压力能转换成机械能,使主机的工作部件克服负载及阻力而产生运动。
液压传动系统中使用的液压泵、液压马达都是容积式的。图3-1所示是液压泵的工作原理图,当凸轮1旋转时,柱塞2在凸轮和弹簧3的作用下在缸体中左右移动。柱塞2右移时,缸体中的油腔(密封工作腔4)容积变大,产生真空,油液便通过吸油阀5吸入;柱塞2左移时,缸体中的油腔容积变小,已吸入的油液便通过压油阀6输入到系统中去,。由此可见,液压泵是靠密封工作腔的容积变化来进行工作的,而他输出流量的大小是由密封腔的容积变化大小来决定的。
液压马达是产生连续旋转的执行元件,从原理上来说,向容积式泵中输入压力油,使其轴旋转就成为液压马达,大部分容积泵都可以作液压马达使用,但在结构细节上有一些变化。
液压泵(液压马达)按其单位时间内所输出的(所输入的)油液体积可否调节而分为定量泵(定量马达)两类;按结构形式来分可以分为齿轮式、一片式和柱塞式三种。
1.液压泵的压力(单位为MPa)
(1)泵的额定压力PS
在正常情况下,根据实验结果推荐的允许连续运转的X高压力。额定压力值与液压泵的结构形式及其零部件的强度、工作寿命和容积效率有关。
(2)X高压力Pmax
按实验标准规定X过额定压力而允许短暂运行的X高压力,其值主要取决于零件及相对摩擦副的极限强度。
(3)工作压力P
液压泵出口的实际压力,其值主要取决于负载。
2.液压泵的转速(单位常用r/min)
(1)额定转速n
在额定压力下,根据实验结果推荐的能长时间来连续运行并保持较高运行效率的转速。
(2)X高转速nmax
在额定压力下,为保证使用寿命和性能所允许的短暂运行的X高转速,其值主要与液压泵的结构型式及自吸能力有关。
3.液压泵的排量及流量
(1)排量V
液压泵主轴转一周所排出的液体的体积。排量的大小取决于液压泵的结构和几何尺寸,有时又称为理论排量。
(2)理论流量Qt
不考虑泄漏,液压泵单位时间内所排出的液体的体积。(m3/s)
(3)实际流量
实际运行时,在不同的压力下液压泵所排出的流量。实际流量低于理论流量,其差值为液压泵的泄漏量。
(4)额定流量QS
在额定压力、额定转速、液压泵所排出的实际流量。
1.齿轮泵
齿轮泵是液压传动中比较常用的一种液压泵,在结构形式上可分为外啮合式和内啮合式两种。齿轮泵是一种定量泵。
1)外啮合齿轮泵的工作原理
图3—2所示为外啮合齿轮泵的工作原理,在泵壳内有一对外啮合的齿轮,齿轮两侧有端盖盖住,壳体、端盖和齿轮的各个齿间槽组成了许多密封的工作腔,当齿轮按图示的方向旋转时,右侧吸油腔由于相互啮合的轮齿逐渐脱开,密封工作腔容积逐渐增大,形成部分真空,油箱中的油液被吸进来,将齿间槽充满,并随着齿轮旋转,把油液带到左侧压油腔中去。在压油区一侧,由于轮齿逐渐进入啮合,密封工作腔容积逐渐减小,油液被挤进去。吸油区和压油区是由相互啮合的齿轮以及泵体分隔开的。
2)外啮合齿轮泵的结构特点和X缺点
l困油
齿轮泵密封腔容积的减小会使被困油液受挤压并从缝隙中挤出而产生很高的压力,油液发热,并使其受到到额外负载,而封闭腔的容积的增大又会造成局部真空,使油液中溶解的气体分离,产生气穴现象。这些将使泵产生强烈的震动和噪声,这就是齿轮泵的困油现象。
l泄漏
外啮合齿轮泵高压腔内的压力油可通过三种途径泄漏到低压腔中去的:一是通过齿轮泵啮合处的间隙;二是通过泵体内孔和齿轮泵的啮合间隙;三是通过齿轮泵两侧面和盖板间的端面间隙。通过端面间隙的泄漏量X大,可占泄漏总量的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,要提高齿轮泵的压力,X先要减小端面间隙。
l径向不平衡力
在齿轮泵中,作用在齿轮外圆上的压力是不相等的,在高压腔和吸油腔处齿轮外圆和齿廓表面分别承受着工作压力和吸油腔压力,在齿轮和客体的径向间隙中,可以认为压力油由高压腔压力逐渐分X下降到吸油腔压力。这些液体压力综合作用合力,相当于给齿轮一个径向的作用力,使齿轮和轴承受载,工作压力越大,径向不平衡力越大。当径向不平衡力很大时,能使轴弯曲,齿顶与壳体内表面产生接触,同时加速轴承的磨损,降低轴承的使用寿命。为了减小径向不平衡力的影响,有的泵上采取了缩小压油口的办法,使压力油仅作用在一个齿到两个齿的范围内,同时适当增大径向间隙,使齿轮在压力的作用下,齿顶不能和壳体接触。
lX缺点
外啮合齿轮泵的X点是结构简单、尺寸小、重量轻,制造方便,价格低廉,工作可靠,自吸能力强(容许的吸油真空度大),对油液污染不敏感,容易维护。他的缺点是一些机件承受不平衡径向力,磨损严重,泄漏量大,工作压力的提高受到限制。此外,他的流量脉动较大,因而压力脉动和噪声都较大。
2.叶片泵
叶片泵在液压系统中应用比较广,他的特点是输出流量均匀,脉动小、噪声小,但结构较复杂,吸油特性不太好,对油液的污染度也较敏感。
1)叶片泵的工作原理
如图3—3叶片泵的工作原理图。泵由转子2、定子3、叶片4、配油盘和端盖(图中未表示)等件组成。定子的内表面是圆柱形孔,转子和定子之间存在着偏心,叶片在转子槽内可以灵活的滑动,在转子转动时的离心力以及通入叶片根部的压力油的作用下,叶片顶部贴紧在定子的内表面上,于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子间形形成了一个个密封的工作腔。当转子按图示的方向旋转时,图右侧的叶片向外伸出,密封工作腔容积逐渐增大,产生真空,于是通过吸油口5和配油盘上的窗口将油吸入。而在图的左侧,叶片往里缩进,密封腔的容积逐渐缩小,密封腔中的油液往配油盘的另一窗口和压油口1被压出而输入到系统中去。这种泵在转子转一转的过程中,吸油和压油各一次,故称作单作用泵。
2)单作用叶片泵的特点
l改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。偏心反向时吸油和压油的方向也相反。
l处在压油腔的叶片顶部有压力油的作用,要把叶片推入槽内。为了使叶片顶部可靠地和定子内表面接触,压油腔一侧的叶片的底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通,这里的叶片仅靠离心力的作用顶在定子的内表面上。
l转子受有不平衡的径向液压力的作用。
3.柱塞泵
柱塞泵是依靠柱塞在其缸体内作往复运动时密封工作腔的容积变化来实现吸油和压油的。由于柱塞和缸体内孔均为圆柱表面,容易得到高精度的配合,所以,这类泵的特点是泄漏量小,容积效率高,可以在高压下工作。
1)轴向柱塞泵
l轴向柱塞泵的工作原理
轴向柱塞泵可分为斜轴式和斜盘式两种。图3—4所示为轴向柱塞泵的工作原理图。他是由斜盘1、柱塞2、缸体3、配油盘4等主要部件组成。斜盘1和配油盘4时不动的,传动轴5带动缸体3、柱塞2一起转动,柱塞2靠机械装置或在低压油的作用下压紧在斜盘上。当传动轴在图示的方向旋转时,柱塞2在其自下而上回转的半周内逐渐向外伸出,使缸体孔内密封工作腔容积不断增加,产生局部真空,从而将油液经配油盘4上的配油窗口a1吸入;柱塞在其自上而下的回转的半周内又逐渐向里推入,使密封工作腔容积不断减小,经油液从配油盘窗口a2项外压出,缸体每转一转,每个柱塞往复运动一次,完成一次吸油和压油动作,改变斜盘的倾角δ,可以改变柱塞往复行程的大小,因而也可以改变泵的排量。
l斜盘式轴向柱塞泵
斜盘式轴向柱塞泵的传动轴中心线与缸体中心线重合,图3—4就是斜盘式轴向柱塞泵的一种,柱塞头部和斜盘为点接触。由于接触应力大,故一般限用于小流量和中高压的场合。图3—5所示为滑靴的结构形式,滑靴是按静压轴承运动原理设计的,缸体中的压力油经柱塞球头中间小孔流入滑靴油室,使滑靴和斜盘间形成液体润滑,改善了柱塞头部和斜盘的接触情况。使用这种结构的轴向柱塞泵压力可达32MPa以上,流量也可以很大。
l斜轴式轴向柱塞泵
这种泵的传动轴相对于缸体中心线有一个倾斜角度,故称作斜轴式轴向柱塞泵。图3—6所示为其原理图,当传动轴5转动时连杆4的侧面带动缸体3和柱塞2一起绕缸体中心线旋转,这时连杆又使柱塞在缸体孔中作往复运动,产生吸油和压油过程,并通过配油盘1和吸油孔a或压油口b接通,改变传动轴和缸体间的夹角,就可以改变泵的排量。这种泵适合于要求排量较大的场合,但结构较复杂。
l变量控制机构
轴向柱塞泵上可以安装各种各样的变量机构来改变斜盘或斜轴相对于缸体轴线的夹角,已达到调节流量的目的。这种装置按控制方式分为:手动控制、液压控制、电气控制等多种;按控制的目的可分为:恒压控制、恒流量控制、恒功率控制等多种。
4.螺杆泵
螺杆泵实质上是一种外啮合的摆线齿轮泵,泵内的螺杆可以是两个或者三个,图3—7是螺杆泵的结构原理图,三个互相啮合的双头螺杆装在壳体内
主动螺杆3是凸螺杆,从动螺杆1是凹螺杆,三个螺杆的外圆与壳体的对应弧面保持着良好的配合,在横截面内它们的齿廓由几对摆线共轭曲线组成,螺杆的啮合线把主动螺杆和从动螺杆的螺旋槽分割成多个相互隔离的密封工作腔,随着螺杆的旋转,这些密封腔一个接一个地在左端形成,不断从左向右移动(主螺杆移动一圈,每个密封工作腔移动一个导程)并在右端消失。密封腔形成时,他的容积逐渐加大,进行吸油;消失时容积逐渐缩小,将油压出。螺杆泵的螺杆直径越大,螺旋槽越深,排量就越大;螺杆越长,吸油口2和压油口4之间的密封层次越多,密封就越好,泵的额定输出压力就越高。
螺杆泵的结构简单,紧凑、体积小、重量轻、运转平稳、输油均匀、噪声小、容许采用高转速容积效率较高(90%--95%),对油的污染也不敏感,因此在轧钢系统的稀油润滑中得到广泛的应用。螺杆泵的缺点是形状较复杂,加工较困难,不易保证精度。
5.液压泵的噪声
在液压系统的噪声中,液压泵的噪声占有很大的比重,因此减小液压泵的噪声是液压系统中降噪处理的的重要组成部分。
液压泵噪声的大小和液压泵的种类、结构、大小、转速以及工作压力等很多因素有关。而研究结果表明,在各工作参数中,转速对噪声的影响远较压力为大,例如:对于轴向柱塞泵来说转速增大一倍,噪声增大8dB,而压力增大一倍噪声增大3dB。
1)产生噪声的原因
l泵的流量脉动和压力脉动,造成泵构件的震动。这种振动有时还可以产生谐振,谐振频率可以是流量的脉动频率的2倍、3倍或更大,泵的基本频率及谐振频率若和机械的或液压的自然频率相一致,则噪声便大大增加。
l液压泵在其工作过程中,当吸油容积突然和压油腔相通时或高压容积突然和吸油腔相通时会产生油液流量和压力的突变,他们对噪声的影响也比较大。
l气穴现象。
l泵内流道具有突然扩大或收缩、急拐弯、通道截面过小而导致液体紊流、漩涡及喷流。
l由于机械的原因,如转动部分不平衡,轴承振动引起的噪声。
2)降低噪声的措施
l消除液压泵内的液压急剧变化。
l为吸收泵的流量和压力脉动,在泵出口处设蓄能器或消声器。
l装在油箱上的电机和泵应使用橡胶垫减震,电机轴和泵轴间的同轴度要好。
l压油管的某一阶段采用橡胶软管,对泵和管路的连接进行隔振。
l防止气穴现象和油中掺混空气现象的发生。
1.各种液压泵在液压系统中的实际应用
在液压系统中液压泵的选择要根据所要求的工矿条件合理的选取液压泵,一般在负载小、功率小的液压系统中,可选用齿轮泵或叶片泵;精度较高的机械设备液压系统中,可用螺杆泵;负载大,功率大的设备可用柱塞泵;
常用液压泵性能比较表 3--1
性能 | 齿轮泵 | 叶片泵 | 螺杆泵 | 柱塞泵 |
输出压力 | 低压 | 中压 | 低压 | 高压 |
流量调节 | 不能 | 不能 | 不能 | 能 |
效率 | 低 | 较高 | 较高 | 高 |
输出流量脉动 | 很大 | 很小 | X小 | 一般 |
自吸性 | 好 | 较差 | 好 | 差 |
对油的污染的敏感性 | 不敏感 | 较敏感 | 不敏感 | 很敏感 |
噪声 | 大 | 小 | X小 | 大 |
轧钢80万吨棒材系统中,我们根据现场的实际情况采用的液压泵配置如下:
l炉区液压系统
动力泵采用恒压柱塞泵(美国威格士产PHV系列);
共5台,工作时开4备1;
排量:131ml/r压力:32Mpa电机功率:55kw转速:1480r/min站内循环泵:叶片泵YB1-100
排量:100ml/r压力:0.5Mpa电机功率:3kw转速:960r/min
l轧区液压系统
动力泵采用恒压柱塞泵(美国威格士产PHV系列);
共3台,工作时开2备1;
排量:74ml/r压力:32Mpa电机功率:45kw转速:1480r/min站内循环泵:叶片泵YB1-100
排量:100ml/r压力:0.5Mpa 电机功率:3kw转速:960r/min
l冷床区液压系统
动力泵采用恒压柱塞泵(美国威格士产PHV系列);
共4台,工作时开3备1;
排量:131ml/r压力:32Mpa电机功率:55kw转速:1480r/min站内循环泵:叶片泵YB1-100
排量:100ml/r压力:0.5Mpa电机功率:3kw转速:960r/min
l收集区液压系统
动力泵采用恒压柱塞泵(美国威格士产PHV系列);
共4台,工作时开3备1;
排量:131ml/r压力:32Mpa电机功率:55kw转速:1480r/min站内循环泵:叶片泵YB1-100
排量:100ml/r压力:0.5Mpa电机功率:3kw转速:960r/min
l轧辊间液压系统
动力泵采用恒压柱塞泵(北京华德A7V系列);
共2台,工作时开1备1;
排量:27ml/r压力:25Mpa电机功率:7.5kw转速:960r/min
液压马达是将液压能转换为机械能的液压元件,它可分为:齿轮式、叶片式、柱塞式、球塞式(我们轧钢系统经常用的就是这种球塞式油马达),主要是轧钢机的的压下机构中。
液压缸是液压系统中的的执行元件,它是将液体压力能转换为机械能以实现往复直线运动的能量转换装置,液压缸结构简单,工作可靠,在液压系统中得到了广泛应用。
液压缸按其结构形式可分为活塞缸、柱塞缸、两类。活塞缸和柱塞缸的输入为压力和流量,输出为推力和速度。
1.单杠活塞缸
图3—8所示为单杠活塞缸,他的进出油口的布置根据安装方式而定,油缸可以缸筒固定,也可以活塞杆固定,工作台的移动范围都是活塞X行程的两倍。由于液压缸两腔的X工作面积不相等,因此它在两个方向的输出推力和速度是不相等的,其值分别为:
F1=P1A1-P2A2 F2=P1A2-P2A1
棒材生产线所用的油缸基本都是这种油缸,象推钢机液压缸、轧机上的各个液压缸。有两端固定式、两端耳轴铰接式。
2.柱塞缸
图3—9为柱塞缸,他只实现一个方向的运动,反向运动要靠外力,象轧机基座锁紧油缸就是这种柱塞油缸,平时工作时是靠弹簧压紧的,当换辊时液压油通入将蝶形弹簧顶开,活塞移开,方可换辊。这种油缸的柱塞和缸筒不接触,运动时由缸盖上的导向套来导向,因此缸筒壁的内表面不需精加工,柱塞缸
(1)缸筒内径(缸径)D
X标准规定的液压缸筒内径尺寸系列见表3—2单位(mm)
8 | 10 | 12 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 |
80 | 90 | 100 | 110 | 125 | 140 | 160 | 180 | 200 | 220 |
250 | 280 | 320 | 360 | 400 | 450 |
(2)活塞杆外径(杆径)
表3—1活塞杆外径系列(杆径)单位(mm)
4 | 5 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 22 |
25 | 28 | 32 | 36 | 40 | 45 | 50 | 56 | 63 | 70 |
80 | 90 | 100 | 110 | 125 | 140 | 160 | 180 | 200 | 220 |
(3)活塞行程S
表3—3活塞活塞行程系列单位(mm)
25 | 50 | 80 | 100 | 125 | 160 | 200 | 250 | 320 | 400 |
500 | 630 | 800 | 1000 | 1250 | 1600 | 2000 | 2500 | 3200 | 4000 |
(4)压力P
1)工称压力:也叫额定压力,即在正常工作条件下,液压缸能用以长期工作的X高压力。X标准液压缸的公称压力列表如下
表3—4X标准液压缸公称压力系列
0.63 | 1.0 | 1.6 | 2.5 | 4.0 | 6.3 | 10.0 | 16.0 | 25.0 | 31.5 | 40 |
2)X低启动压力
液压缸在空载的情况下,通入液压油压力逐渐升高,活塞杆在刚启动时的压力,叫液压缸的X低启动压力。
3)液压缸的往返运动速度
液压缸的往返运动速度v1、v2
v1=Q / S1v2= Q / S2
Q-----进入液压缸的流量
S1、S2---液压缸有杆腔和无杆腔的X工作面积
3)压缸的功率P
P = Fv = pq P---液压缸的功率 F---活塞上的作用力 p---工作压力 q---进入液压缸的流量
液压缸的安装方式有很多种。比较常见的有:耳环铰接式、脚架型、法兰型、中间耳轴型。例如:轧钢液压系统的推钢机就是采用这种两端耳环连接的方式,来实现液压缸的往复动作的。
通用型液压缸的结构比较简单,零部件的通用化、标准化程度较高制造和安装都很方便,因此,应用较广泛。焊接型液压缸的外形尺寸较小、暴露在外面的零件较少,能承受一定的冲击载荷和恶劣的外部环境,但受到前盖和缸筒焊接强度的影响,额定压力不宜过大。焊接型液压缸的结构如图3—10所示,缸筒与后盖的连接采用焊接连接,与前盖的连接方式有螺纹连接、卡环连接、钢丝挡圈连接等多种形式。
在液压系统中,液压控制元件主要用来控制液压执行元件的运行方向、承载能力和运动速度大小以满足机械设备工作性能的要求,按其用途来分可分为方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀三大类。尽管其类型各不相同,但它们之间存在着共性,在结构上所有的阀都是由阀体、阀芯、和驱使芯动作的元件(如弹簧、电磁铁)等组成;所有的阀都是通过控制阀体和阀芯的相对运动来实现的。下表是液压控制阀的分类。
表3—5液压控制阀的分类
分类方法 | 种类 | 详细分类 |
按用途分 | 压力控制阀 | 溢流阀、减压阀、比例控制阀、压力继电器等 |
流量控制阀 | 节流阀、调速阀、分流阀、比例流量控制阀等 | |
方向控制阀 | 单项阀、液控单项阀、换向阀、比例方向控制阀 | |
按操纵方式分 | 人力操纵阀 | 手把及手轮、踏板、杠杆、 |
机械操纵阀 | 挡块、弹簧、液压、气动、 | |
电动操纵阀 | 电磁铁控制、电—液联合控制 | |
按连接方式分 | 管是联接 | 螺纹式联接、法兰式联接、 |
板式叠加联接 | 单层连接板式、双层联接板式、集成块联接、 叠加阀 | |
插装式连接 | 螺纹式插装、法兰式插装 |
(1)动作灵敏、使用可靠、工作时冲击和震动小、使用寿命长
(2)油液通过液压阀时压力损失较小,密封性能较好、内泄漏要小、无外泄漏。
(3)结构简单、安装、维护、调整方便,通用互换性好。
方向控制阀主要用来通断油路或改变油流的方向,从而控制执行元件的启动或停止,改变其运动方向,它主要由单项阀和换向阀。
1.单向阀
单向阀主要作用是控制油液的单向流动,液压系统中对单项阀的主要性能要求是:正向阻力小,反向时密封性能好,动作灵敏。图3—11是一种管式单向阀的结构,压力油从阀体的左端的油口流入时,克服弹簧3作用在阀芯2上的力,使阀芯向右移动,打开阀口,并通过阀芯上的径向孔a、轴向b从阀体右端的通口流出;但是压力油从阀体右端的通口流入时,液压力和弹簧力一起使阀芯压在阀座上,使阀口关闭,油液无法通过,其图形符号如图3—11所示。
单向阀中弹簧主要是用来克服阀芯上的摩擦阻力和惯性力,使单向阀工作灵敏可靠,所以,普通的单向阀的弹簧刚度都较小,以免油液流动时产生较大的压降。一般单向阀的开启压力在0.035—0.05MPa左右。
单向阀除了一般的以外,还有液控单向阀,图3—12液控单向阀的结构图
当控制油口K无压力油通入时,他的工作和普通单向阀是一样的,压力油只能从进油口P1流向P2,不能反向流动。当控制油口K处有压力通入时,控制活塞1右侧a腔通油泄油口,在液压力的作用下活塞向右移动,推动顶杆2顶开阀芯,使油口P1和P2相通,油液就可以从P2口流向P1口,
2.换向阀
(1)概述
换向阀是利用阀芯对阀体的相对运动,使油路相通,关断或变换油流方向,从而实现液压执行元件的及其驱动机构的的启动、停止或变换运动方向。
换向阀的种类较多,其分类方式也有所不同,一般来说按阀芯相对于阀体的运动方式来分有滑阀和转阀两种,按操作方式来分有手动、机动、电磁动、液动和电液动等多种。按阀芯工作时在阀体中所处的位置有二位和三位等;按换向阀所控制的通路数不同有二通、三通、四通和五通。
液压系统对换向阀的性能的主要求是:
1)油液流经换向阀时的压力损失较小。
2)互不相同的油口间的泄漏较小。
3)换向要平稳,迅速可靠。
(2)换向阀的工作原理
如图3—13a为滑阀式换向阀的工作原理图,当阀芯向右移动一段距离时,由液压泵输出的压力油从阀的P口经A口流向液压缸的左腔,液压缸右腔的油经B口流回油箱,液压缸活塞向右移动;反之,若阀芯向左移某一距离时,液流反向,活塞相左运动。
图3—13a中的换向阀可绘制成如图3—13b所示的图形符号,由于该换向阀阀芯相对于阀体有三个工作位置,通常用一个粗实线方框代表一个工作位置,因而有三个方框;而该换向阀共有P、A、B、T1、T2五个油口,所以每一个方框中表示油路的通路与方框共有五个交点,在中间位置,由于各油口之间互不相通,用“⊥”或“ㄒ”来表示,而当阀芯向右移时,表示该换向阀左位工作,即P与B、A与T2相通;反之,则P与B、A与T1相通,因此,改换向阀被称为三位五通换向阀,图3—14为常用二位和三位换向阀的位和通路的符号图。常用的操作方式有:手动、机动、电磁动、不同的操作方式与换向阀的位和通路符号组成了不同的换向阀。
(3)电磁换向阀
电磁换向阀是利用电磁铁的通电吸合与断电释放而直接推动阀芯来控制油流方向的,它是液压系统与电气系统之间的信号转换元件,它的电气信号由液压设备中的按钮开关、限位开关、行程开关等电气元件发出,从而可以使液压系统方便地实现各种操作和自动顺序动作。电磁铁按使用电源的不同可分为交流和直流两种;按衔铁工作腔是否有油液又可分为“干式”和“湿式”两种,交流电磁铁启动力较大,不需要专门的电源,吸合、释放较快。动作时间为0.01—0.03秒。其缺点是若电源电压下降15%以上,则电磁铁吸力明显减小,若电磁铁不动作,干式电磁铁会在10—15min烧坏线圈(湿式电磁铁为1—1.5h),且冲击及噪声较大。
在液压系统中,控制油液压力高低的液压阀称之为压力控制阀,简称压力阀,这类阀的共同特点是利用作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理来工作的。
在具体的液压系统中,根据工作需要的不同,对压力控制的需要是各不相同的;有的需要限制液压系统的X高压力,如安全阀;有的需要稳定液压系统的某处的压力值,如溢流阀、减压阀等定压阀,还有利用液压力作为信号控制其动作,如压力继电器、顺序阀等。
1.溢流阀
(1)溢流阀的作用
溢流阀的主要作用是对液压系统定压或进行安全保护,几乎所有的液压系统都要用到他,其性能的好坏对整个液压系统的工作是至关重要的。
在液压系统中溢流阀主要是用来维护液压系统的压力恒定,它常用在节流调速系统中,和流量控制阀配合使用,调节进入系统的流量,保持液压系统的压力稳定。如图3—14a就是溢流阀并联在液压系统,进入液压缸4的流量由节流阀3调节。由于定量泵1的流量大于液压缸4所需的流量,油压升高,将溢流阀2打开,多余的油液经溢流阀2流回油箱,因此,这里溢流阀的功用就是在不断的溢流过程中保持系统压力的稳定不变。
用于过载保护的溢流阀一般称安全阀,如图3—14b所示的变量泵调速系统
在正常工作时,安全阀2关闭,不溢流,只有在系统发生故障压力升至安全阀的调定值时,阀口才打开,使变量泵排出的油液经阀2流回油箱,以保证液压系统的安全。
(2)液压系统对溢流阀的性能要求
1)定压精度高,当流过溢流阀的流量发生变化时,系统中的压力变化较小。
。 2)灵敏度要高;
3)作要平稳,密封要好,泄露量要小。
(3)直动式溢流阀的工作原理
直动式溢流阀是靠系统中的压力油直接作用到阀芯上与弹簧力等相平衡,以控制阀芯的启闭动作,如图3—15为低压直动式溢流阀的工作原理图,
P是进油口,T是回油口,进口压力油经阀芯3中间阻尼孔a作用在阀芯的底部端面上,当进油压力较小时,阀芯在弹簧2的作用下处于下端位置,将P, T两油口隔开。当进油压力升高,在阀芯下端产生的作用力X过弹簧的压紧力F时,阀芯上移,阀口被打开,将多余的油液排回油箱,阀芯上的阻尼孔a用来对对阀芯的动作产生阻尼,以提高阀的工作平衡性,调整螺母1可以改变弹簧的压紧力,这样也就调整了溢流阀进口处的压力P。
2.减压阀
减压阀是使出口压力(二次压力)低于进口压力(一次压力)的一种压力阀,其作用是用来减低液压系统中的某一回路的油液压力,使用一个油源能同时提供两个或几个不同的压力输出。
(1)工作原理
图3—16为减压阀的工作原理图和职能符号,该图为直动式溢流阀的结构示意图,P1、P2分别为进油口和出油口,阀不工作时,阀芯在弹簧的作用下,处于X下端的位置,阀的进出油口是相通的,也就是阀是常开的,若出口压力增大
使作用在阀芯下端的压力大于弹簧力时,阀芯上移,关小阀口,这使阀处于工作状态,若忽略其他阻力,仅考虑作用在阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的条件,则可以认为出口压力基本保持在某一定值----调定压力值。这时如果出口压力减小阀芯就下移,开大阀口,阀口处阻力减小、压降减小,使出口压力回升到调定值,反之,若出口压力增大,则阀芯上移,关小阀口,阀口处阻力加大,压降增大,使出口压力将到调定值。
3.压力继电器
压力继电器是一种将油液的压力信号转换成电信号的电液控制元件,当油液压力达到压力继电器的调定值时,既发出电信号,以控制电磁铁、电磁离合器、继电器等元件的动作,使油路泄压、换向、执行元件实现顺序动作,或关闭电动机,使系统停止工作,起安全保护作用。常用的主要有柱赛式压力继电器。
1.概述
流量控制阀是用来控制液体的流量,在定量泵系统中,利用流量控制阀的改变输入液压缸的流量来达到调节流量的目的,这种调速方法叫节流调速。节流会引起功率消耗,产生热量,使油温升高,系统功率降低,因此节流调速一般用于控制空行程速度和低压系统或小流量辅助系统的调速。
所谓节流,是指液体从直径较大的管道流经一段细长的管子或流经截面形状大小急剧变化的缝隙或小孔时,发生显著的液压损失的现象,发生节流现象的局部地方叫做节流部分。任何一个流量控制阀都有一个节流部分,并且具有能调节其轻重程度的能力。因此,流量控制阀在液压系统中的作用,就是一个可调节的液压阻尼器。他和电路中的电阻较相似。
2.节流阀
流量控制阀中X简单的就是节流阀,既阀中只有节流元件,当阀芯转动时,改变了节流槽与通路的流通面积而改变调节流量。
如需单向节流(如液压缸工作行程要求慢速而返回行程要求快速),可以采用单向节流阀,即将节流阀和单向阀结合在一起,液压正向流动时,单向阀关闭,只能通过阀芯上的节流槽,实现节流,如反向流动,单向阀开启,截留法不起作用。
在液压系统中,液压辅件是指那些既不直接参与能量转换,也不直接参与方向、压力、流量等控制的在液压系统中必不可少的元件或装置。主要包括:过滤器、蓄能器、油箱、管路和管接头以及密封装置。
1.管路
在液压系统中,主要采用冷拔无缝钢管,有活动的地方采用高压软管,高压软管是由橡胶管中间加一层或几层钢丝编织网(层数越多耐压越高)制成。
在安装液压管路时,油管的弯曲半径不宜太小,一般应为弯曲半径3—5倍。应尽量避免90度的弯管,弯曲处的内侧不应有明显的皱褶。
2.管接头
液压系统中的油液的泄漏多发生在管路的连接处,所以管接头的重要性不容忽视,管接头必须在强度足够的条件下能在振动、压力冲击下保持管路的密封性。在高压处不能有管路泄漏。常用的管接头有如下几种:
(1)焊接管接头
图3-17所示为焊接管接头,,它多用于高压管路中,工作可靠,制作简单,管接头的接管1焊接在管子的一端,用螺母2将接管1和接头体4连接在一起,在接触面上是靠球面或锥面进行密封;也有用O型密封圈来进行密封的。
(2)卡套式管接头
图3—18为卡套式管接头示意图,它是由接头体1,卡套4和螺母3组成的。卡套是带有尖锐内刃的金属环当螺母3旋转时刃口嵌入管路2的表面,形成密封,与此同时,卡套受压中部略凸,在a处和接头体1的内锥表面接触,形成密封。这种管接头不用焊接,不用另外的密封件,尺寸小、拆装方便,在高压系统中被广泛应用,但他要求管道管道表面要有较高的尺寸精度,装配较困难。
(3)胶管接头
胶管接头有可拆式和扣压式两种,各有A,B,C三种形式,随管径的不同可用于工作压力在6—40MPa的液压系统中,这种管接头的连接和密封部分与普通的管接头一样,只是要把接管加长,成为芯管1,并和接头外套2一起将软管夹住,是管接头和胶管连接成一体。如图3—19所示。
(4)快速接头
快速接头全称快速装拆管接头,无需装拆工具,适用于经常装拆处,象轧机的压下马达与压力油管的连接就是采用这种快速接头。
密封是解决液压系统泄漏问题X重要、XX的手段。液压系统如果密封不良,可能出现不允许的外泄漏,外漏的油液将会污染环境,可能使空气进入吸油腔,影响液压泵的的工作性能和执行元件运动的平稳性,泄漏严重时,系统的容
积效率过低,甚至工作压力达不到要求值;若密封过度,虽可以防止泄露,但可以造成密封部分的严重磨损,缩短密封件的使用寿命,增大液压元件内的运动摩擦力,使系统效率降低,因此,合理的选用和设计密封装置在液压系统中是极其重要的。
1.对密封装置的要求
1)在工作压力和一定的温度范围内,应具有良好的密封性能,并随着压力的增加能自动提高密封性能。
2)密封装置和运动件之间摩擦力要小,摩擦系数要稳定。
3)抗腐蚀能力强。不易老化,工作寿命长,耐磨性好。
4)结构简单,使用和维护方便。
2.密封装置的类型和特点。
密封件按其原理来分可分为非接触时和接触时密封,前者主要指间隙密封,后者主要指密封件密封。
1)间隙密封
间隙密封是靠相对运动件之间的微小间隙来进行密封的,常用于柱塞、或阀的圆柱配合副中,一般在阀芯的外表面开有几条等距离的均压槽,它的主要作用是使径向压力分布均匀,减小液压卡紧力,同时使阀芯的对中性较好,以减少间隙的方法来减少泄漏,同时,槽所形成的阻力,对减少泄漏也有一定的作用,均压槽一般宽为0.3—0.5mm,深为0.5—1.0mm
圆柱面的配合间隙与直径大小有直接关系,对于阀芯与阀孔一般取0.005—0.017mm。这种密封的的X点是摩擦力小,缺点是磨损后不能自动补偿,主要用于直径较小的圆柱面之间。如液压泵之间的柱塞与缸体之间;滑阀的阀芯与阀体之间的配合。
2)O型密封圈
O型密封圈一般由耐油橡胶组成,其横截面呈圆形,它具有良好的密封特性,内外侧和端面都能起到良好的密封作用,结构紧凑,运动件的摩擦阻力小,制造容易,装拆方便,成本低、在液压系统中得到广泛的应用。图3—20是O型密封圈的结构图。
3)唇型密封圈
唇型密封圈根据截面的形状可分为:Y形、V形、U形、L形等,其工作原理如图3—20所示,液压力将密封圈的两唇h1压向形成间隙的两个零件的表面。这种密封的作用特点是能随着工作压力的变化自动调整密封性能。压力越高则唇边压得越紧,密封性越好;当压力降低时唇边的压紧程度也随之降低,从而也减少了摩擦阻力和功率消耗,除此之外,还能自动补偿唇边的磨损,保持密封性能不降低。目前,液压缸中普遍使用小Y形密封作为活塞和活塞杆的密封。
油箱的功能主要是储存油液,此外还起着散发油液中的热量、溢出混在油液中的气体,沉淀油中的污物等作用,液压系统中的油箱有总体式和分离式两种。
油箱一般由钢板焊接而成,采用不锈钢或普通钢板内部涂防锈的耐油涂料。图3—21为油箱的结构简图,图中1为吸油管,4为回油管,中间有两个隔板7和9,隔板7用来阻挡沉淀物进入吸油管,隔板9用来阻挡泡沫进入吸油管,脏物可以从放油阀8排出,空气过滤器3设在回油管一侧的上部,兼有加油和通气的作用,6是油面指示器(游标)当彻底清洗油箱时可将上盖5卸开。
油箱上的附件主要有空气滤清器和油位液温计。空气滤清器的主要作用是当液压系统工作时,液面上生由内向外排出空气,液面下降由外向内吸入空气;油位液温计的主要作用是测量油液的温度和显示油面位置。
(1)过滤器的作用
液压系统中工作介质含有各种杂质,其主要来源有:虽经清洗仍留在液压系统中的机械杂质,如水锈、焊渣、铁屑等。这些杂质的清除是采用过滤器的方法来虑出,过滤器地净化液压系统的辅助元件。
(2)过滤精度
过滤器的过滤精度,是指工作介质通过过滤器时,能够虑除X小杂质克粒度的大小用其直径的公称尺寸表示,颗粒度越小,过滤器的过滤精度越高,一般将过滤精度分为四个等X:特精(1—5微米)、精(10—20微米)、普通(30—40
微米)、粗(大于50微米),国产过滤器的过滤精度系列见表3—6
表3—6过滤精度系列(微米)
过滤精度 | |||||||||
1 | 3 | 5 | 10 | 20 | 30 | 50 | 80 | 100 | 180 |
(3)过滤器的种类
按虑芯的结构来分过滤器有网式虑油器、线隙式虑油器、纸质过滤器、磁性过滤器、烧结式过滤器等;按过滤精度来分可分为:粗过滤器、普通过滤器、精过滤器、特精过滤器等。
(4)过滤器在液压系统中的安装位置
1)安装在液压泵的吸油管上,主要目的是保护液压泵,防止吸油市将较大颗粒的杂质吸入泵内。
2)安装在压油管上。在压油管路上可以安装各种形式的精过滤器,用来保护除液压泵以外的其他元件。
3)安装在回油管路上。在系统的回油管路上安装过滤器是比较理想的,
蓄能器一液压系统中的储能元件,他储存多余的压力油液,并在需要时释放出来供给系统。
1.蓄能器的类别与结构
储能器有重力式、弹簧式、和充气式三类。X常用的是充气式,他又可以分为活塞式,气囊式和隔膜式三种,我们主要介绍皮囊式储能器。
皮囊式储能器如图3—22所示为NXQ型皮囊式储能器,它由壳体1、皮囊2、充气阀3、限位阀4等组成,工作压力为3.5—35MPa,容量范围为0.6—200L,温度适用范围为-10--+65度。工作前,从充气阀向皮囊内冲进一定的压力的气体,然后将充气阀关闭,使气体封闭在皮囊内,要储存的油液,从壳体的底部限位阀处引到皮囊外腔,使皮囊受压缩而存储液压能,其X点是惯性小、反应灵敏、结构简单、重量轻,一次充气后能长时间的保存气体,充气也较方便,故这种储能器应用较为广泛。
2.储能器的功用
1)作辅助动力源
当液压系统工作循环中所需的流量较大时,可采用一个储能器与一个较小流量的液压泵,在短期大流量是,由储能器与泵同时供油,当所需的流量较小时,泵将多余的油液向储能器充油,这样,可节省能源,降低温升,另一方面,储能器还可以做应急能源使用。
2)保压和补充泄漏
当液压系统需要很长时间内保压时,可采用储能器,补充其泄漏,使系统压力保持在一定范围内。
3)缓和冲击、吸收压力脉动。
当阀门突然关闭或换向时,系统中产生的压力冲击,可由安装在产生冲击处的储能器来吸收,使液压冲击的峰值降低,若将储能器安装在液压泵的出口处,可降低液压泵的压力脉动的峰值。
3.储能器的安装
储能器的安装要根据液压系统中的安装位置及其功能而定。主要注意以下几点:
1)气囊式储能器应垂直安装,油口向下;
2)用于吸收液压冲击和压力脉动的储能器应尽可能安装在振源附近。
3)装在管路上的储能器应用支板或支架固定。
4)储能器与液压泵之间应安装单向阀,防止液压泵停止时,储能器的压力油倒流而使泵反转,储能器与管路之间也应安装截止阀,供充气和检修用。
在液压系统工作过程中,各种能量的损失全部转化为热量,这些热量除一部分通过油箱、管道等散发到周围空间外,大部分热量使得系统油液温度升高。,严重影响液压系统的正常工作,因此,必须采取强制冷却的方法,通过冷却器来控制油液的温度。
1.冷却器的种类
冷却器按冷却介质的不同分为水冷河风冷两种,我们常用的主要是水冷却器。
1)管式冷却器
管式冷却器它是由挡板、隔板、铜管和外壳等组成。热油从壳体左端进口流入,由于多块挡板的作用,使热油的流动热线加长,有利于冷热水进行冷热交换,X后从右端出油口流出。冷却用水从壳体右端进水口流入,经隔板上部的水管流到左端,再从隔板下部的水管流到右端出水口流出,由水将油液中的热量带走,其传热效率较高,冷却效果较好。我们轧钢液压系统所用的冷却器全部是这种管式冷却器。
2)板式冷却器
板式冷却器它由波纹板、密封件垫、盖板等零部件组成,每两个波纹板之间构成一个单元油通道体,冷却器由多个单元流道体组成,热油从单元油道体内通过,由于板间流道狭窄、弯曲,使得液流的速度和方向不断的发生突然变化,引起流体的剧烈湍动,因此传热系数较大,冷却效果较好。
3)冷却器的安装
冷却器一般安装在回油管路上,除对主要系统的回油发热进行冷却外,还对溢流阀溢出的热油进行冷却。如图3—30所示回油路中的安全阀4用来保护冷却器,当油液不需要冷却时,打开截止阀5,回油直接回油箱。
液压系统中的加热器作用是在低温启动时,将油液的温度提高到适当的值(15度)加热方法主要采用电加热的方式,加热器一般安装在油箱内的横侧加热部分应全部浸入油中,严防因油的蒸发、油面降低而时间热部分露出油面。
一个气动系统通常由气压传动系统和控制系统组成,它主要由以下基本元件组成。
1.压缩空气产生装置----空气压缩机。
2.气动执行元件----汽缸或气马达。
3.气动控制元件----用于控制工作介质的压力、流量和流动方向,使执行元件完成预定的运动规律。象换向阀、节流阀、减压阀、安全阀等
5.传感元件----将被控元件参数检测出来,并转换成气压信号。
6.气动辅件----各种管接头、气路板、消声器、气源净化装置。
1.公称直径系列(见表4—1)
表4---1公称通径系列标准单位(mm)
1 | 1.2 | 1.6 | 2 | 3 | 4 | 6 | 8 | 10 |
15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 63 | 80 |
2.压力范围
在气压传动中,压力范围是指气动元件的X低工作压力和工称压力。气动元件的工称压力是指气动元件在规定的使用寿命内,能正常工作并保持各种性能指标在正常范围内的X大工作压力。GB/T2346—1998规定气动元件的工称压力系列为:0.63,0.8,1.00,1.6Mpa,如无特殊说明,压力指压力表的指数。
1.气动三联件
(1)在气压系统中,将空气过滤器、减压阀和油雾器称为“气动三联件”他们虽然都是X立的气动元件,可以单X使用,但在实际应用中却常常组合在一起作为一个组件使用,常见的有以下几种组合方式:
1)将这些单X的元件组合在一起,组成三联件。
2)将过滤器与减压阀组合在一起形成二联件。
这样组合的目的一是为节省空间,另一方面也便于安装、维护和集中管理。
(2)工作原理
将空气过滤器、减压阀和油雾器三种元件组合在一起成为三元件。压缩空气XX入空气过滤器,经除水虑灰净化后进入减压阀,经减压阀控制气体的压力以满足气动系统的要求,输出的稳压气体X后进入油雾器,将润滑油雾化后混入压缩空气一起进入空气管道输往气动装置。
2换向阀
气动换向阀和液压换向阀基本相似,分类方法也大致相同。气动换向阀按阀芯的结构来分可分为:滑柱式(也称滑阀)、截止阀等;按控制方式的不同可分为:电磁换向阀、气动换向阀、机动换向阀和手动换向阀,其中后三类的工作原理与液压换向阀的基本相同。其职能符号也与液压传动的基本相同。所以这里就不再讲述了。
3.消声器
消声器是一种允许气体通过而使声音衰减的装置,它能降低气道上的空气动力性噪声。它一般安装在阀的排气控口处,X常用的主要有多孔扩散性消声器,他的制造材料是用铜粒烧结而成,也有用塑料颗粒烧结成的。
4.气缸
作为将气动系统的气压能转换为机械能的汽缸,他的工作原理和结构形式基本与液压缸的基本相似。这里就不再复述。
X五章液压系统的使用注意事项及故障分析和排除
X一节使用注意事项
1)使用者应明白液压系统的工作原理,熟悉各种操作和调整手柄的位置及旋向等。
2)开车前应检查系统上各调整手柄、手轮是否被无关人员动过,电气开关和行程开关的位置是否正常,主机上工具的安装是否正确和牢固等,再对导轨和活塞杆的外露部分进行擦拭,而后才可开车。
3)开车时,X先启动控制油路的液压泵,无X的控制油路液压泵时,可直接启动主液压泵。
4)液压油要定期检查更换,对于新投入使用的液压设备,使用3个月左右即应清洗油箱,更换新油。以后每隔半年至1年进行清洗和换油一次。
5)工作中应随时注意油液,正常工作时,油箱中油液温度应不X过60℃。油温过高应设法冷却,并使用粘度较高的液压油。温度过低时,应进行预热,或在运转前进行间歇运转,使油温逐步升高后,再进入正式工作运转状态。
6)检查油面,保证系统有足够的油量。
7)有排气装置的系统应进行排气,无排气装置的系统应往复运转多次,使之自然排出气体。
8)油箱应加盖密封,油箱上面的通气孔处应设置空气过滤器,防止污物和水分的侵入。加油时应进行过滤,使油液清洁。
9)系统中应根据需要配置粗、精过滤器,对过滤器应经常地检查、清洗和更换。
10)对压力控制元件的调整,一般X先调整系统压力控制阀----溢流阀,从压力为零时开调,逐步提高压力,使之达到规定压力值;然后依次调整各回路的压力控制阀。主油路液压泵的安全溢流阀的调整压力一般要大于执行元件所需工作压力的10%--25%。快速运动液压泵的压力阀,其调整压力一般大于所需压力10%--20%。如果用卸荷压力供给控制油路和润滑油路时,压力应保持在0.3--0.6MPa范围内。压力继电器的调整压力一般应低于供油压力0.3--0.5MPa。
11)流量控制阀要从小流量调到大流量,并且应逐步调整。同步运动执行元件的流量控制阀应同时调整,要保证运动的平稳性
X二节故障分析和排除
1、工作部件产生爬行的原因及排除方法
1)因为空气的压缩性较大,当含有气泡的液体到达高压区而受到剧烈压缩时,会使油液体积变小,使工作部件产生爬行。
采取措施:在系统回路的高处部位设置排气装置,将空气排除。
2)由于相对运动部件间的磨擦阻力太大或磨擦阻力变化,致使工作部件在运动时产生爬行。
采取措施:对液压缸、活塞和活塞杆等零件的形位公差和表面粗糙度有一定的要求;并应保证液压系统和液压油的清洁,以免脏物夹入相对运动件的表面间,从而增大磨擦阻力。
3)运动件表面间润滑不良,形成干磨擦或半磨擦,也容易导致爬行。
采取措施:经常检查有相对运动零件的表面间润滑情况,使其保持良好。
4)若液压缸的活塞和活塞杆的密封定心不良,也会出现爬行。
采取措施:应卸除载荷,使液压缸单X动作,测定出磨擦阻力后,校正定心。
5)因液压缸泄漏严重,导致爬行。
采取措施:减少泄漏损失,或加大液压泵容量。
6)在工作过程中由于负载变化,引起系统供油波动,导致工作部件爬行。
采取措施:注意选用小流量下保持性能稳定的调速阀,并且在液压缸和调速阀间尽量不用软管联接,否则会因软管变形大,容易引起爬行现象。
2、液压系统油温升高的原因、后果及解决措施
液压系统在工作中有能量损失,包括压力损失、容积损失和机械损失三方面,这些损失转化为热能,使液压系统的油温升高。一般液压系统的油温应控制在(30-60)℃范围内,X高不X过(60-70)℃。
油温升高会引起一系列不良后果:(1)使油液粘度下降,泄漏增加,降低了容积效率,甚至影响工作机构的正常运动;(2)使油液变质,产生氧化物杂质,堵塞液压元件中的小孔或缝隙,使之不能正常工作;(3)引起热膨胀系数不同的相对运动零件之间的间隙变小,甚至卡死,无法运动;(4)引起机床或机械的热变形,破坏原有的精度。
3、保证液压系统正常工作温度的措施:
(1)当压力控制阀的调定值偏高时,应降低工作压力,以减少能量损耗;
(2)由于液压泵及其连接处的泄漏造成容积损失而发热时,应紧固各连接处,加强密封;
(3)当油箱容积小、散热条件差时,应适当加大油箱容积,必要时设置冷却器;
(4)由于油液粘度太高,使内磨擦增大而发热时,应选用粘度低的液压油;
(5)当油管过于细长并弯曲,使油液的沿程阻力损失增大、油温升高时,应加大管径,缩短管路,使油液通畅;
(6)由于周围环境温度过高使油温升高时,要利用隔热材料和反射板等,使系统和外界隔绝;
(7)高压油长时间不必要地从溢流阀回油箱,使油温升高时,应改进回路设计,采用变量泵或卸荷措施
4、空气侵入到液压系统的不良后果及解决措施
空气侵入到液压系统的不良后果主要有:(1)使油液具有一定的压缩性,致使系统产生噪声、振动和引起运动部件的爬行,破坏了工作的平稳性;(2)易使油液氧化变质,降低油液的使用寿命。
解决措施:
(1)空气由油箱进入系统的机会较多,如油箱的油量不足;液压泵吸油管侵入油中太短;吸油管和回油管在油箱中距离太近或没有用隔板隔开;回油飞溅,搅成泡沫;液压泵吸入空气;回油管没有插入油箱,使回油冲出油面和箱壁,在油面上会产生大量气泡,使空气与油一起吸入系统。因此,油箱的油面要经常保持足够的高度;吸油管和回油管应保证在X低油面以下,两者要用隔板隔开;
(2)由于密封不严或管接头处和液压元件接合面处的螺钉拧得不紧,外界空气就会从这些地方侵入;系统中低于大气压部分,如液压泵的吸油腔、吸油管和压油管中油流速度较高(压力低)的局部区域;在系统停止工作,系统中回油腔的油液经回油管返回油箱时,也会形成局部真空的区域,在这些区域空气X容易侵入。因此,要尽量防止各处的压力低于大气压力;各个密封部件均应使用良好的密封装置,管接头和各接合面处的螺钉应拧紧;经常清洗液压泵吸油口处的过滤器,以防止吸油阻力增大而把溶解在油中的空气游离出来进入系统;
(3)对于主要的液压设备,液压缸上X好设有排气装置,以排除系统中的空气。
5、系统中流量不足的原因及解决措施
(1)由于液压泵流量不足,致使系统中流量不足时,应检查液压泵零件是否有损坏情况,及时地更换或修复损坏X差件;如果因泵内吸入空气影响了液压泵的流量,则要采取措施,防止空气吸入,变量泵由于变量机构工作不良影响泵的流量,应对变量机构拆卸、清洗或修理、更换;
(2)压力分配阀工作不良引起流量不足时,应修理或更换;
(3)因油液粘度不合适而影响流量时,要更换粘度适当的油液,并注意油温对粘度的影响;
(4)溢流阀工作不良影响流量时,应采取措施,使其工作正常;
(5)由于液压缸、阀等元件泄漏严重,造成流量不足时,应针对不同情况采取相应的措施;
(6)流量控制阀的调节机构工作不正常时,应根据零件损坏情况予以修复或更新、或拆开清洗,使调节机构动作灵活,工作正常。
6、液压系统中噪声产生原因及解决措施
(1)空气侵入液压系统是产生噪声的主要原因。因为液压系统侵入空气时,在低压区其体积较大,当流到高压区时受压缩,体积突然缩小,而当它流入低压区时,体积突然增大,这种气泡体积的突然改变,产生“爆炸”现象,因而产生噪声,此现象通常称为“空穴”。针对这个原因,常常在液压缸上设置排气装置,以便排气。另外在开车后,使执行件以快速全行程往复几次排气,也是常用的方法;
(2)液压泵或液压马达质量不好,通常是液压传动中产生噪声的主要部分。液压泵的制造质量不好,精度不符合技术要求,压力与流量波动大,困油现象未能很好消除,密封不好,以及轴承质量差等都是造成噪声的主要原因。在使用中,由于液压泵零件磨损,间隙过大,流量不足,压力易波动,同样也会引起噪声。面对上述原因,一是选择质量好的液压泵或液压马达,二是加强维修和保养,例如若齿轮的齿形精度低,则应对研齿轮,满足接触面要求;若叶片泵有困油现象,则应修正配油盘的三角槽,消除困油;若液压泵轴向间隙过大而输油量不足,则应修理,使轴向间隙在允许范围内;若液压泵选用不对,则应更换;
(3)溢流阀不稳定,如由于滑阀与阀孔配合不当或锥阀与阀座接触处被污物卡住、阻尼孔堵塞、弹簧歪斜或失效等使阀芯卡住或在阀孔内移动不灵,引起系统压力波动和噪声。对此,应注意清洗、疏通阴尼孔;对溢流阀进行检查,如发现有损坏,或因磨损X过规定,则应及时修理或更换;
(4)换向阀调整不当,使换向阀阀芯移动太快,造成换向冲击,因而产生噪声与振动。在这种情况下,若换向阀是液压换向阀,则应调整控制油路中的节流元件,使换向平稳无冲击。
在工作时,液压阀的阀芯支持在弹簧上,当其频率与液压泵输油率的脉动频率或与其它振源频率相近时,会引起振动,产生噪声。这时,通过改变管路系统的固有频率,变动控制阀的位置或适当地加蓄能器,则能防振降噪。
(5)机械振动,如油管细长,弯头多而未加固定,在油流通过时,特别是当流速较高时,容易引起管子抖动;电动机和液压泵的旋转部分不平衡,或在安装时对中不好,或联轴节松动等,均能产生振动和噪声。对此应采取的措施有:较长油管应彼此分开,并与机床壁隔开,适当加设支承管夹;调整电动机和液压泵的安装精度;重新安装联轴节,保证同轴度小于0.1MM等。
在液压系统中安装油管、液压元件、液压泵的注意事项
7、在液压系统中安装油管的注意事项:
(1)吸油管不应漏气,各接头要紧牢和密封好;
(2)吸油管道上应设置过滤器;
(3)回油管应插入油箱的油面以下,防止飞溅泡沫和混入空气;
(4)电磁换向阀内的泄漏油液,必须单X设回油管,以防止泄漏回油时产生背压,避免阻碍阀芯运动;
(5)溢流阀回油口不许与液压泵的入口相接;
(6)全部管路应进行两次安装,X一次试装,X二次正式安装。试装后,拆下油管,用20%的硫酸或盐酸溶液酸洗,再用10%的苏打水中和,X后用温水清洗,待干燥后涂油进行二次安装。注意安装时不得有砂子和氧化皮等。
8、在液压系统中安装液压元件时的注意事项:
(1)液压元件安装前,要用煤油清洗,自制的重要元件应进行密封和耐压试验,试验压力可取工作压力的2倍,或取X高使用压力的1.5倍。试验时要分X进行,不要一下子升到试验压力,每升一X检查一次;
(2)方向控制阀应保证轴线呈水平位置安装;
(3)板式元件安装时,要检查进出油口处的密封圈是否合乎要求,安装前密封圈应突出安装平面,保证安装后有一定的压缩量,以防泄漏;
(4)板式元件安装时,固定螺钉的拧紧力要均匀,使元件的安装平面与元件底板平面能很好地接触。
9、在液压系统中安装液压泵时的注意事项:
(1)液压泵传动轴与电动机驱动轴同轴度偏差小于0.1MM,一般采用挠性联轴节联结,不允许用V带直接带动泵轴转动,以防泵轴受径向力过大,影响泵的正常运转;
(2)液压泵的旋转方向和进、出油口应按要求安装;
(3)各类液压泵的吸油高度,一般要小于0.5M。
10、如何清洗液压系统
液压系统在制造、试验、使用和储存中都会受到污染,而清洗是清除污染,使液压油、液压元件和管道等保持清洁的重要手段。生产中,液压系统的清洗通常有主系统清洗和全系统清洗。全系统清洗是指对液压装置的整个回路进行清洗,在清洗前应将系统恢复到实际运转状态。清洗介质可用液压油,清洗时间一般为2-4小时,特殊情况下也不X过10小时,清洗效果以回路滤网上无杂质为标准。
清洗时注意事项:
(1)一般液压系统清洗时,多采用工作用的液压油或试车油。不能用煤油、汽油、酒精、蒸气或其它液体,防止液压元件、管路、油箱和密封件等受腐蚀;
(2)清洗过程中,液压泵运转和清洗介质加热同时进行。清洗油液的温度为(50-80)℃时,系统内的橡胶渣是容易除掉的;
(3)清洗过程中,可用非金属锤棒敲击油管,可连续地敲击,也可不连续地敲击,以利清除管路内的附着物;
(4)液压泵间歇运转有利于提高清洗效果,间歇时间一般为(10-30)min;
(5)在清洗油路的回路上,应装过滤器或滤网。刚开始清洗时,因杂质较多,可采用80目滤网,清洗后期改用150目以上的滤网;
(6)清洗时间一般为(48-60)小时,要根据系统的复杂程度、过滤精度要求和污染程度等因素决定;
(7)为了防止外界湿气引起锈蚀,清洗结束时,液压泵还要连续运转,直到温度恢复正常为止;
(8)清洗后要将回路内的清洗油排除干净。
设备润滑
一、 润滑油作用
润滑油是用在各种类型机械上以减少摩擦,保护机械及加工件的液体润滑剂,主要起润滑、冷却、防锈、清洁、密封和缓冲等作用。润滑油占全部润滑材料的85%,种类牌号繁多,现在世界年用量约3800万吨。对润滑油总的要求是:
(1) 减摩抗磨,降低摩擦阻力以节约能源,减少磨损以延长机械寿命,提高经济效益;
(2) 冷却,要求随时将摩擦热排出机外;
(3) 密封,要求防泄漏、防尘、防窜气;
(4) 抗腐蚀防锈,要求保护摩擦表面不受油变质或外来侵蚀;
(5) 清净冲洗,要求把摩擦面积垢清洗排除;
(6) 应力分散缓冲,分散负荷和缓和冲击及减震;
(7) 动能传递,液压系统和遥控马达及摩擦无X变速等。
润滑脂涂于机械摩擦部位,在机械表面形成一定强度的油膜,以减小摩擦磨损,还可以防止金属氧化,填充机件空隙,防止漏气、漏油、漏水,保证设备正常运转。
润滑脂的选用要根据机械的工作温度、运转速度、负荷大小、工作环境和供脂方式的不同,综合考虑,一般应考虑以下四个方面的因素:
1、温度
温度对润滑脂的影响很大,环境温度高和机械运转温度高的,应选用耐高温的润滑脂,一般润滑脂的是温度都应低于其滴点20~30摄氏度。
2、转速
高速运转的机件温升高,温升快,易使润滑脂变稀而流失,使用时应选用稠度较大的润滑脂。
3、负荷。
根据负荷选用润滑脂是保证润滑的关键之一。润滑脂锥入度的大小关系到使用时所能承受的负荷。负荷大应选用锥入度小(稠度较大)的润滑脂。如果既承受重负荷又承受冲击负荷,应选用含有极压添加剂的润滑脂,如含有二硫化钼的润滑脂。
4、特殊部位的要求
机械工作环境的不同,应选用不同的润滑脂,在潮湿环境下应选用具有抗水性能的润滑脂;在尘土较多的环境下,可选用浓稠的含有石墨的润滑脂;在含酸的环境下可选用经基脂;如对密封有特殊要求,应选用钡基脂。
目前,大部分进口汽车车型和我过近几年生产的汽车车型,基本上选用了通用的锂基润滑脂。这是因为锂基润滑脂具有以下X点:
1、具有良好的耐水性、防锈性、胶体稳定性和高低温性,基本适应了现代其车高速度行驶的要求。
2、使用寿命长,是钙基润滑脂和普通润滑脂使用周期的2-3倍,可达3万公里左右。
3、降低能耗,可延长车辆的滑行距离,并可在-30摄氏度低温环境下使用。
4、通用性好。其车通用锂基润滑脂可适用于夏季又可适用于冬季,不仅简化了采购品种,降低了能耗,而且可提高效益,方便管理。
二、钢铁冶金机械的润滑特点
(一)炼铁、炼钢的设备润滑特点
1.炼铁及烧结设备的润滑
炼铁及烧结设备如炼焦机、推焦机、石灰石及矿石烧结设备、大型鼓风机、矿石斗牵引钢丝绳等炉顶设备、化铁炉、高炉、带输送机等等,多半暴露在大气及粉尘、腐蚀性烟尘环境中,容易遭受到腐蚀、磨料磨损及气蚀。要对其中相应的轴承、减速机、齿轮、蜗轮、液压系统、钢丝绳等应进行润滑。
炼焦机械因经常暴露在煤粉弥漫的空气中,因而必须进行密封润滑,如炉门开关及翻底车和水淋急冷车等的液压系统,一般应使用水-乙二醇等难燃液压液;带输送机轴等要用锂基或复合钙基脂的润滑。
推焦机间接工作,且是冲击负荷,处于煤尘和高温环境,需使用耐热、耐水性好的极压锂基脂或使用抗氧、防锈极压润滑油进行循环润滑,液压系统也要使用难燃液压液。
煤气净化和化学副产品回收部分机械,因有粉尘和腐蚀性烟尘,因此如煤气排送机所用润滑剂应是含抗氧防锈型汽轮机油,并应用带过滤器的循环润滑系统。
石灰石及矿石烧结设备,经常在尘埃和振动及高温情况下工作,因而要使用复合钙基、复合锂基、膨润土或复合铝基润滑脂。
大型鼓风炉、矿石斗曳引钢丝绳等炉顶设备一般可采用0号或1号极压锂基脂的干油润滑系统进行润滑,炉顶机械可用磷酸酯难燃液为液压介质。铁水包车负荷较大,温度高,需用滴点大于125℃的极压锂基脂润滑。
2.炼钢设备的润滑
近代炼钢炉的操作采用计算机控制,自动化程度高,所用设备要求相应的润滑系统和润滑剂。
对氧转炉设备中,吹氧转炉由极限回转轴支撑,支撑滚动轴承采用二硫化钼锂基脂润滑,静压轴承和聚四氯乙烯油垫,也可用润滑脂润滑。转炉驱动装置齿轮中负荷或重负荷工业齿轮油润滑。主要附属设备如排风机、电机、装料天车及吊车的润滑点很多,都用相应润滑脂干油润滑系统润滑,驱动齿轮常用油浴润滑。
连铸机包括铸机转台、天车、铸模摆动器及取锭台等的滚动轴承处于高温下,一般用复合铝基润滑脂等润滑。铸模的润滑则采用防止铸模磨损和粘结的润滑剂。
连铸件的液压介质常用水-乙二醇型或磷酸酯型介质。
3、冶金设备用油
1)烧结设备:
带机减速机:150工业齿轮油;圆盘给料机减速机:150工业齿轮油;烧结机弹性滑道:1号复合铝基脂;烧结机抽烟机轴承:HL32液压油;烧结机台车车轮轴承:复合铝基脂;原料抓斗吊车:减速机用150工业齿轮油;车轮轴承用2号通用锂基脂;
2)炼铁设备:
高炉汽轮鼓风机:HL32液压油;电动泥炮机:齿轮传动用320号工业齿轮油;打泥丝柑及推力轴承:2号通用锂基脂;高炉上料卷扬机减速机:220号工业齿轮油;上料卷扬机钢丝绳:ZM型钢丝绳脂;炉顶布料及大小钟拉杆的密封装置集中润滑:经过滤后的废机油;称量车:走行轴瓦用车轴油;空气压缩机:100号往复式压缩机油;减速机:150工业齿轮油;集中润滑系统:1号复合铝基脂;液压系统:L-HL32液压油;热风炉:各种阀门减速机用L-CKC100工业齿轮油,各部开式齿轮用半流体锂基脂。
3)炼钢设备:
平炉换向阀蜗轮减速机:460号工业齿轮油;平炉鼓风机滚动轴承:2号通用锂基脂;冶金吊车(铁水罐吊车、铸锭吊车、脱锭吊车):各部减速机用320、460工业齿轮油,集中润滑系统用1号复合铝基脂,钢丝绳用ZM型钢丝绳脂,开式齿轮用半流体锂基脂,蜗轮减速机用320、460工业齿轮油;混铁炉:减速机用320、460工业齿轮油,集中润滑系统用1号复合铝基脂;原料吊车(磁性吊车、抓斗吊车):减速机用150工业齿轮油,车轮轴承用2号通用锂基脂,钢丝绳用ZM型钢丝绳脂。
4)轧钢设备:
轧制线上的稀油系统:460工业齿轮油(中、重载荷);集中于干油润滑系统:1号复合铝基脂;主电机轴承稀油润滑系统:32、46抗磨液压油(油膜轴承油);开式齿轮:半流体锂基脂。
注:工业齿轮油可使用L-CKB、L-CKC型或L-CKC、L-CKD(中重载荷)工业闭式齿轮油。
4、轧钢机的润滑特点
(1)轧钢机:其主要设备包括轧钢机工作机座、万向接轴及其平衡装置、齿轮机座、主连轴器、减速机、电动机连轴器和电动机及前后卷取机、开卷机等。
(2)轧钢机对润滑的要求:干油润滑,如热带钢连轧机中炉子的输入锟道、推钢机、出料机、立锟、机座、轧机锟道、轧机工作锟、轧机压下装置、万向节轴和支架、切头机、活套、导板、输出锟道、翻卷机、卷取机、清洗机、翻锭机、剪切机、圆盘剪、碎边机、剁板机等都用于油润滑;稀油循环润滑,如宝钢2030五机架冷连轧机为例,带钢冷却与润滑的乳液系统和给油系统的开卷机、五架机、送料锟、滚动剪、导锟、转向锟和卷取机、齿轮油、平整机等设备润滑,各机架的油膜轴承系统等;高速高精度轧机的轴承,用油雾润滑和油气润滑。
(3)轧钢机工艺润滑冷却常用介质:在轧钢过程中,为了减小轧锟与轧材之间的摩擦力,降低轧制力和功率消耗,使轧材易于延伸,控制轧制温度,提高轧制产品质量,必须在轧锟和轧材接触面间加入工艺润滑冷却介质。
对轧钢机工艺润滑冷却介质的基本要求有:适当的油性;良好的冷却能力;良好的抗氧化安定性、防锈性和理化指标稳定性;过滤性能好;对轧锟和制品表面有良好的冲洗清洁作用;对冷轧带钢的退火性能好;不损害人体健康;易于获得油源,成本低。
轧钢机工艺润滑冷却介质品种繁多,不同的轧材需要不同的介质;这里简单介绍如下:轧制铝带,铝箔材,用加添加剂的煤油作冷却润滑介质。
武钢1700冷轧机、轧制乳液夏天45-50℃,冬天50-55℃、所用乳液质量分数为1.2-4.5%,X高用质量分数为7%,常用为30%以上。轧薄带浓度高一些,轧厚带浓度低一些。所用的乳化油每8小时验一次PH值、质量分数为、铁皂指标,每周一次全面分析化验。
5、轧钢机润滑采用的润滑油、脂
(1)轧钢机经常选用的润滑油、脂:
中小功率齿轮减速器:LAN68、L-AN100全损耗系统用油或中负荷工业齿轮油;
小型轧钢机:L-AN100、L-AN150全损耗系统用油或中负荷工业齿轮油;
高负荷及苛刻条件用齿轮、蜗轮、链轮:中、重负荷工业齿轮油;
轧机住传动齿轮和压下装置,剪切机、推床:轧钢机油,中、重负荷工业齿轮油;
轧钢机油膜轴承:油膜轴承油;
干油集中润滑系统,滚动轴承:1号、2号锂基脂或复合锂基脂;
重型机械、轧钢机:3号、4号、5号锂基脂或复合锂基脂;
干油集中润滑系统,轧机锟道:压延机脂(1号用于冬季、2号用于夏季)或极压锂基脂、中、重负荷工业齿轮油;
干油集中润滑系统,齿轮箱、联轴器1700轧机:复合钙铅脂、中、重负荷工业齿轮油。
(2)轧钢机典型部位润滑形式的选择:轧钢机工作锟锟缝间与冷却系统采用稀油循环润滑(含分段冷却润滑系统);轧钢机工作锟和支承锟轴承一般用干油润滑,高速时用油膜轴承和油雾、油气润滑;轧钢机齿轮机座、减速机、电动机轴承、电动压装置中的减速器,采用稀油循环润滑;轧钢机锟道、联轴器,万向接轴及其平衡机构、轧机窗口平面导向摩擦副采用干油润滑。
(3)轧钢机常用润滑系统简介
1)稀油和干油集中润滑系统:由于各种轧钢机结构与润滑的要求有很大差别,故在轧钢机上采用了不同的润滑系统和方法。如一些简单结构的滑动轴承、滚动轴承等零、部件可以采用油杯、油环等单体分散润滑方式。而对复杂的整机较为重要的摩擦副,则采用了稀油或干油集中润滑系统。从驱动方式看,集中润滑系统可分为手动、半自动及自动操纵三类系统,从管线布置等方面看可分为节流式、单线式、双线式、多线式、递进式等类。
2)轧钢机工艺润滑系统:根据工况和所用介质不同,轧机工艺润滑系统压力常在0.4-1.8MPa左右,每分钟流量可大至几百至几千升,介质过滤精度小于5μm。常用喷嘴和分段冷却装置将介质喷射到轧锟及轧材上,
对喷出介质的压力、温度等严格的要求。所以,对喷出介质、油(介质)液温度由压力、温度控制阀控制。
3)轧钢机油膜轴承润滑系统:轧钢机油膜轴承润滑系统有动压系统,静压系统和动静压混合系统。动压轴承的液体摩擦条件在轧锟有一定转速才能形成。当轧钢机起动、制动或反转时,其速度变化就不能保障液体摩擦条件,限止了动压轴承的使用范围。静压轴承靠静压力使轴颈浮在轴承中,高压油膜的形成和转速无关,在起动、制动、反转甚至静止时,都能保障液体摩擦条件,承载能力大、刚性好,可满足任何载荷、速度的要求,但需X高压系统,费用高。所以,在起动、制动、反转、低速时用静压系统供高压油。而高速时关闭静压系统,用动压系统供油的动静压混合系统效果更为理想。
4)轧钢机油雾润滑和油气润滑系统:油雾润滑以压缩空气为动力使油液雾化,经管道、凝缩嘴送入润滑部位。用于齿轮、蜗轮、特别常用于大型、高速、重载的滚动轴承润滑。它润滑、冷却效率高;且可节约用油;因油雾有一定压力(2-3KPa)又可防杂质和水浸入摩擦副,使轴承寿命提高40%。
油雾润滑系统包括分水滤气器、电磁阀、调压阀、油雾发生器、输送管道、凝缩嘴、控制检测仪表等。油雾发生器是核心装置。
油气润滑比油雾润滑效果更好,它是靠压缩空气流动把油沿管路送至润滑点的。
油气润滑的系统组成,关键的是油气混合器和油气分配器,国内已有一些引进设备上采用油气润滑。
5)轧钢机常用润滑装置
重型机械(包括轧钢机及其辅助机械设备)常用润滑装置有干油、稀油、油雾润滑装置;国内润滑机械设备已基本可成套供给。这里介绍的是其中主要的润滑装置设备,其名称、性能如下:
重型机械标准稀油润滑装置(JB/ZQ4586-86)
本标准适用于冶金、重型、矿山等机械设备稀油循环润滑系统中的稀油润滑装置,工作介质粘度等X为N22—N460的工业润滑油,循环冷却装置采用列管式冷却器。
稀油润滑装置的公称压力为0.63MPa;过滤精度低粘度为0.08mm;高粘度为0.12mm;冷却水温度小于或等于30℃的工业用水;冷却水压力小于0.4MPa;冷却器的进油温度为50℃时,润滑油的温降大于或等于8℃;蒸汽压力
为0.2-0.4MPa。
以上主要润滑元件压力范围是10MPa、20MPa、40MPa,其中20MPa、40MPa是国外引进技术生产产品,由太原润滑设备厂和上海润滑设备厂生产。其他产品、除上两家外,还有沈阳润滑设备厂和西安润滑设备厂生产等。稀油系统、元件四家都生产。
6)轧钢机常用润滑设备的安装维修
(1)设备的安装:认真审查润滑装置、润滑装置和机械设备的布管图纸、审查地基图纸,确认连接、安装关系无误后,进行安装。安装前对装置、元件进行检查;产品必须有合格证,必要的装置和元件要检查清洗,然后进行预安装(对较复杂系统)。预安装后,清洗管道;检查元件和接头,如有损失、损伤、则用合格、清洁件增补。
清洗方法:用四氯化碳脱脂;或用氢氧化钠脱脂后,用温水清洗。再用盐酸(质量分数)10-15%,乌洛托品(质量分数)1%、浸渍或清洗20-30min、溶液温度为40-50℃,然后用温水清洗。再用质量分数为1%的氨水溶液,浸渍和清洗10-15min,溶液温度30-40℃中和之后,用蒸汽或温水清洗。X后用清洁的干燥空气吹干,涂上防锈油,待正式安装使用。
(2)设备的清洗、试压、调试:设备正式安装后,再清洗循环一次为好,以保障可靠。
干油和稀油系统循环时间为8-12小时,稀油压力为5-3MPa;清洁度为YBJ84.8G、H(相似于NAS11、12)。
对清洗后的系统,应以额定压力保压10-15min试验。逐渐升压,及时观察处理问题。
试验之后,按设计说明书读压力继电器、温度调节、液位调节和诛电器联锁进行调定,然后方可投入使用。
(3)设备维修:现场使用者,一定要努力了解设备、装置、元件图样,说明书等资料,从技术上掌握使用、维护修理的相关资料,以便使用维护和修理。
稀油站、干油站常见事故与处理:
a.稀油泵轴承发热(滑块泵):原因是轴承间隙太小、润滑油不足,检查间隙,重新研合,间隙调整到0.06-0.08mm;
b.油站压力骤然增高:管路堵塞不通,检查管路,取出堵塞物。
c.稀油泵发热(滑块泵):泵的间隙不当,调整泵的间隙;油液粘度太大,合理选择油品;压力调节不当,X过实际需要压力,合理调整系统中各种压力;油泵各连接处的泄漏造成,容积损失而发热,紧固各连接处,并检查密封,防止漏泄。
d.干油站减速机轴承发热:滚动轴承间隙小;轴套太紧,蜗轮接触不好,调整轴承间隙,修理轴套,研合蜗轮。
e.液压换向阀(环式)回油,压力表不动作:油路堵塞,将阀拆开清洗、检查、使油路畅通。
f.压力操纵阀推杆在压力很低时动作:止回阀不正常,检查弹簧及钢球,并进行清洗修理或换新的。
g.干油站压力表挺不住压力:安全阀坏了,给油器活塞配合不良,换向阀柱塞配合不严,油泵柱塞间隙过大,修理安全阀,更换不良的给油器,排出管内空气;更换柱塞,研配柱塞间隙。
h.连接处与焊接出漏油:原因有法兰盘端面不平、连接处没有放垫、管子连接时短了、焊口与砂眼,拆下修理法兰盘端面,放垫紧螺栓,多放一个垫并锁紧,拆下管子重新焊接。
7)、油雾润滑系统故障分析:
油雾压力下降:供气压力太低,检查气源压力,重新调整减压阀;分水滤起器积水过多,管道不畅通,放水、清洗或更换滤气器;油雾发生器堵塞,卸下阀体,清洗吹扫;油雾管道漏气,检修。
油雾压力升高:供气压力太高,调整空气减压阀;管道有U形弯,或坡度过小,凝聚油堵塞管道,消除U形弯,加大管道坡度或装设放泄阀;管道不清洁,凝缩嘴堵塞,检查清洗。
油雾压力正常,但雾化不良,或吹纯空气,油位不下降:加错润滑油,粘度太高, 换油;油温太低,检查温度调节器和电加热器使其正常工作; 吸油管过滤器堵塞,清洗或更换;喷油嘴堵塞,卸下喷嘴,清洗检查;油位太低,补充至正常油位;油量针阀开启太大,关小或完全关闭油量针阀;空气针阀开启太大,压缩空气直接输至管道,调节空气针阀。
6、轧机油膜轴承的润滑
油膜轴承属滑动轴承一族,在工作条件下,处于全流体润滑状态。油膜轴承是利用流体的动压润滑原理,即靠轴与轴承元件的相对运动,借助于润滑油的粘性和油在轴承副中的楔型间隙形成的流体动压作用,而形成承载油膜的轴承。
承载油膜又称之为压力油膜,它起到平衡负载、隔离轴颈与轴套,将金属间的固体摩擦转化为液体内部的分子摩擦,将摩擦磨损降至X低限度,因而能在X大范围内满足承载压力、抗冲击力、变换速度、轧制精度、结构尺寸与使用寿命等要求。
根据雷诺方程设计,将轧制压力、轧制速度、轴承间隙和润滑油粘度四要素相匹配,形成不间断的稳定承载油膜,实现液体动压润滑,以满足轧机在不同运转状态下的摩擦与润滑;即在起动、停机、正转、反转变换时处于半干摩擦和边介摩擦的润滑,在冲击负荷或大量进水的混合摩擦的润滑,在正常运转和满负荷,连续作业时的液体摩擦与润滑。
所以油膜轴承润滑,常以下面三种形式表现:
(1)起动或停机时,尽管轴与轴承间有润滑油,但由于运动速度等于零或趋近于零,流体动压润滑尚未形 成或逐渐消失,轴与轴承必然直接接触,此时处于边介润滑甚至是半干摩擦状态。
(2)轧机操作中,由于产生震动或进水过多或供油不足或油质有问题都可能产生混合润滑。
(3)轧机运转正常平稳时,呈流体润滑.
因此,油膜轴承的润滑特点是上述三种情况交替存在的混合润滑。
为适应钢铁企业高速、重载、自动化、大型化和高产的需要,解决轧机油膜轴承的润滑要求,满足日趋苛刻的工况条件,轧机油膜轴承所用的润滑油--油膜轴承油应运而生。
7、油膜轴承油的使用性能要求
轧机油膜轴承的润滑特点,决定了油膜轴承油必须满足其使用性能要求,方可保障轧机的正常运转和连续生产,因此,油膜轴承油需具备:
(1)X良的粘温性能(高粘度指数),在轴承温度大幅度变动时,仍能实现各个润滑部位的正常润滑。
(2)X越的抗乳化性能(即分水性),在长期使用中能迅速分离油中水份。
(3)良好的抗磨及极压性能,运转时油中混入少量水分时,仍能形成油膜保持重载和抗磨性能。
(4)良好的抗磨、防锈、抗泡沫性能,防止润滑系统产生锈蚀,阻塞油路、造成磨损和供油不足。
(5)良好的氧化安定性、清洗性与过滤性。使润滑系统油路畅通,保证润滑正常。
8、油膜轴承油的润滑管理及使用要求
油膜轴承油的润滑管理
资料表明,引起机械故障或早期磨损的主要原因,一半以上都与润滑技术管理有关。搞好润滑管理,防止轴承、齿轮等摩擦运动部件的擦伤或烧结,防止和减少磨损,减少摩擦阻力,预防设备事故的发生,提高设备生产效率;节约能源,提高能源X利用率,增加经济效益,是润滑管理工作的主要任务。
1)润滑管理是一项X技术管理,应设专职润滑技术管理人员,制订润滑管理制度,进行润滑技术知识的培训。
2)在合理的油箱容量前提下,保持油箱合理的油位,经常向油箱添补润滑油,使油箱内油液始终处于合理的运行油位,对油液脱气,沉淀机杂,分离水分和降低箱内油温均有利。
3)定时、定位抽取运行中油样,从油品气味、色度、粘度变化、含水量、分水性能、污染物类别与含量、抗泡性能等进行检测化验。进入润滑点的油中含水量X过0.1%时,机械磨损急剧增加;X过0.5%时的润滑状况将是很危险的。作好检测记录。
4)分析比较每次检测记录,对不良的润滑状态进行预测预报,制订出改进或防患措施。对系统的油位、油质、油温、油压控制报警与联锁要安全可靠,杜绝润滑事故的发生。
9、防止混油和控制油的污染:
(1)油品购买、入库、贮存、发出和废油处理,应有严格的管理制度,按不同品种,牌号分别进行,有明显的易于区分的标牌或标志,标明品名,牌号,日期等。严禁混存,防止错用造成混油事故。
(2)贮运和贮存中,要严格保证容器的清洁和密闭,防止尘埃、杂质、雨水的侵入。应在避光,阴凉通风,留有消防通道的库房存放。临时露天存放时,应使桶盖保持略显倾斜状态的位置,以防雨水侵入。油品勿与铜铅等促进氧化反应的金属接触。
(3)润滑油验收复验主要项目:粘度、粘度指数、含水量、抗乳化性、极压性。清洁度要求机械杂质在0.01%内,无水分和沉淀物痕迹等。
(4)油箱顶部的人孔盖板应盖严,切勿敞开。所设空气滤清器过滤精度在100目以上,定期检查清理,油箱下部的排污阀定时排放。往油箱添补润滑油应用管道泵送,并装设适当过滤精度的过滤器。油箱应定期清理沉淀油泥,不允许用带纤维织物擦抹油箱内表面。
(5)更换堵塞的过滤器滤芯时,应排尽滤筒内存油,谨防污物进入过滤器下游管道,造成严重的无法挽救的二次污染,否则将直接危及润滑点处的正常润滑。
(6)根据在用油品的色度、粘度、水份和污染度等指标变化情况,按时按质换油。
10、X次使用油膜轴承油的单位,除对原润滑系统和设备进行全面彻底循环清洗合格外,还须做好如下几项工作:
(1)将油膜轴承油的理化性能指标的标准值和实际测试值,与国内外有关厂商油品的理化指标进行对比分析,结合自身设备工况情况,制订出替代使用的工作计划及意外情况发生时的技术措施,做到万无一失。
(2)用油部门应组织有关技术人员进行油品技术数据分析和研讨,以便充分了解油品的性能和正确的使用方法。
(3)新油品与在用油品的混兑试验,对两者之间相容性或发生化学反应,油质变化的客观情况应进行记录,并测试相关理化性能数据。
11、油膜轴承油在设备中的使用要求:
1)对润滑系统装置的技术要求:
润滑装置必须能对供油油质、油温、油压和油位进行全面控制,减少对在线润滑油的污染物侵入。对装置有如下技术要求:
(1)油箱设备两个,一用一备,定期切换,备用油箱清洗,油液升温沉淀,净油分水。
(2)油箱容积应为油泵每分钟排量的35~40倍,有的甚至更大。在高油位运行情况下,保证油液在油箱内足够长的滞留沉淀时间。
(3)油箱内应设置回油区脱气板-减少加油油流冲击;磁栅装置-吸附回油区中铁性机杂;浮动吸油口-液面下方适当位置吸油;自动排水装置或浸水报警装置-将沉淀分离出水及时排出;动态液位控制-对突发性大量油液外泄报警或联锁。
(4)供油过滤精度高,一般要求过滤精度达到10~20μm以保证油品的清洁度。
(5)供油温度应控制在40±2℃之间,保证供油油液的粘度。
(6)过滤器必须排尽过滤筒内残存空气后再进行切换。
(7)供油压力要保持恒定,润滑系统工作压力控制装置要有高的灵敏度和X度,避免因压力变化,产生工作压力降,造成局部润滑系统供油不足,发生油膜轴承的磨损和烧结。
(8)润滑系统中的压力罐必须正常运行,控制合理的充油流量值和罐内液位,起到部分缓冲系统压力波动和应急油源的供给。
(9)润滑装置启泵供油后,应有一定的供油循环时间,使润滑供油管道和设备润滑部位的温度达到或接近供油油温,有利于各个润滑点工作油膜的形成。同时也有利于排尽供油管道中残存的气体。
(10)油箱中油液加热提温速度不宜过快,同时X好启泵进行油循环,以防止局部发生油过热变质。当进行加热沉淀分水时,油液加热温度以不X过65℃为宜。
(11)轧机启停加减速的时间长些较好,减少机械振动冲击而影响油膜强度。
2)润滑装置的清洗和投用:
润滑装置的清洗分新建系统和在线使用系统两种情况,一般采用通过系统管道,以循环方式进行冲洗。对于新建润滑系统,参照冶金部部标准YBJ207-85冶金机械设备安装工程施工及验收规范液压、气动和润滑系统的有关技术规定执行。在线使用系统的循环冲洗要点简介如下:
(1)排尽润滑系统和设备中的原用油液。
(2)清洗油箱,检查箱体内壁,涂漆层或防锈剂涂层应完好,无返锈脱落等现象,不应有任何肉眼可见污染物。
(3)循环冲洗回路应使设备润滑点与冲洗回路分开,无死角管段。并将回路中截止阀,节流阀和减压阀调整到X大开启度。
(4)冲洗油液用纯净的低粘度的基础油,与系统工作介质相容。冲洗油液应经过滤加入油箱,过滤精度不宜低于系统使用的过滤精度。冲洗油液温度不X过60℃。
(5)冲洗油液应与冲洗回路的内壁全部接触,冲洗流速应使油流呈紊流状态,冲洗过程中应采用振动管路的方法来加强冲洗效果。
(6)在过滤器出口管道至供油干管末端之间分段抽取冲洗油样进行检验。连续进行2-3次,以平均值达到清洁度等X的要求。抽取油样严格按规定的程序,取样容器必须清洁,以免油样失真。
(7)系统冲洗合格后,将冲洗油液全部排除干净,不得剩留残液。为防止工作油粘度下降,有必要可再用工作油液进行冲洗,并作相应检验,确保润滑系统投运的清洁度。
(8)工作油经过滤加入油箱至高油位后,进行系统的油温、油压、油位、油质等控制调节,并检查润滑系统的控制报警和联锁,按润滑系统操作规程要求投入运行。
总之,润滑对象-机械设备设计与造的质量精良;润滑装置-机械设备设计与制造的质量精良;润滑装置-对供油油质、油温、温压和油位能全面X控制;润滑介质-精制油品理化指标X良,性能稳定;润滑管理-严谨合理,理论与实践统一。做好四个方面的润滑工作,达到合理润滑的目的,增加经济效益。