蓄能器的选型、使用维修说明.doc

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1、 一、液压蓄能器选型步骤1 明确蓄能器的主要功能辅助动力源 提供一个辅助能源，即所储存的能源能在高峰时刻应用，以便选用较小的泵。用较小的泵，也可以实现在瞬间提供大量压力油。 平稳保持液压系统中一定的流量和压力。 补充液体容积以保持一定的压力。 当液压装置发生故障、停泵或停电时，作为应急的动力源，以便安全地做完一个工作循环 ，如用于船舶液压方向舵。 较长时间地使系统维持一个必须的高压而无需开泵，以防止油料过热减少泵磨损并节约能源。 保持系统压力：补充液压系统的漏油，或用于液压泵长时期停止运转而要保持恒压的设备上。 驱动二次回路：机械在由于调整检修等原因而使主回路停止时，可以使用蓄能器的液压能来驱

2、动二次回路。 稳定压力：在闭锁回路中，由于油温升高而使液体膨胀，产生高压可使用蓄能器吸收，对容积变化而使油量减少时，也能起补偿作用。 为设备的严重磨损区提供不问断但流量不大的润滑油。建设工程、矿山设备中用于紧急情况下的操纵和刹车。 注模铸造设备操作中用于在一个短时间内提供高压。 机床上用于保持压力以便采用小规模的油泵。 汽轮机上用于提供润滑油。 油井、井口防喷器上用于作关闭闸门的备用动力。 流体储存，紧急能源，压力补偿，渗漏补偿，热胀吸收，增加流量。 对于间歇负荷，能减少液压泵的传动功率。当液压缸需要较多油量时，蓄能器与液压泵同时供油；当液压缸不工作时，液压泵给蓄能器充油，达到一定压力后液压泵

3、停止运转。 具体分析一个例子：蓄能器的重要性在高压EH油系统中，当系统的多数油动机快速开启时（比如汽轮机开始冲转，2个中压调节门同时开启，或者2900转时的阀切换，6个高调门同时开启），系统油压必然快速下降，此时油泵来不及做出反映，蓄能器在设计上位置不仅靠近油动机并且能比油泵更加迅速的向系统补充油液，避免系统油压下降到9.7MPA时造成保护动作而停机。吸收脉动 吸收液压泵的压力脉动。 减震，柱塞式/隔膜式泵等设备减少振动。 噪声衰减，柱塞式/隔膜式泵等设备降低噪音。 柱塞式/隔膜式泵等设备降低能耗。 使柱塞式/隔膜式泵等设备输出压力更加平稳，平衡管路油压波动。吸收冲击 吸收缓冲 突发和剧烈的冲

4、击 造成的系统内压力巨变。 缓和 阀在迅速关闭和变换方向时 所引起的水锤现象。 在管道系统中减少因压力巨变而产生的振动和损失。 吸收液体流路中的冲击振动，以减少管路，装置和仪表的损坏从而节约费用。 液压传动中用于换向时吸收冲击。 叉车及车载升降台等设备用于压力突变时起阻尼作用。 航空母舰上用于吸收飞机降落时对拉索的冲击。 涌流控制，力学平衡。 缓和冲击的蓄能器，应选用惯性小的蓄能器，如Tobul气囊式蓄能器。一般尽可能安装在靠近发生冲击的地方，并垂直安装，油口向下。如实在受位置限制，垂直安装不可能时，再水平安装。 以上3个主要功能的选择，无论选择的是哪一项，蓄能器在实现该项功能的同时，也可能对

5、另2项功能有一定程度的作用。2 依据主要功能对口计算蓄能器的容积和工作压力21 作辅助动力源V0所需蓄能器的容积（m3）p0充气压力Pa，按0.9p1p00.25 p2充气Vx蓄能器的工作容积（m3）p1系统最低压力（Pa）p2系统最高压力（Pa）n指数；等温时取n=1；绝热时取n=1.422吸收泵的脉动A缸的有效面积（m2）L柱塞行程（m）k与泵的类型有关的系数： 泵的类型 系数k 单缸单作用 0.60 单缸双作用 0.25 双缸单作用 0.25 双缸双作用 0.15 三缸单作用 0.13 三缸双作用 0.06p0充气压力，按系统工作压力的60%充气 23吸收冲击m管路中液体的总质量（kg）

6、管中流速（m/s）p0充气压力（Pa），按系统工作压力的90%充气注：1.充气压力按应用场合选用。 2.蓄能器工作循环在3min以上时，按等温条件计算，其余均按绝热条件计算。二、蓄能器故障的分析与排除1 蓄能器常见故障的排除以NXQ型皮囊式蓄能器为例说明蓄能器的故障现象及排除方法，其他类型的蓄能器可参考进行。11 皮囊式蓄能器压力下降严重，经常需要补气皮囊式蓄能器，皮囊的充气阀为单向阀的形式，靠密封锥面密封（见图1-8）。当蓄能器在工作过程中受到振动时，有可能使阀芯松动，使密封锥面1不密合，导致漏气。阀芯锥面上拉有沟糟，或者锥面上粘有污物，均可能导致漏气。此时可在充气阀的密封盖4内垫入厚3mm

7、左右的硬橡胶垫圈5，以及采取修磨密封锥面使之密合等措施，另外，如果出现阀芯上端螺母3松脱，或者弹簧2折断或漏装的情况，有可能使皮囊内氮气顷刻泄完。1.2 皮囊使用寿命短其影响因素有皮囊质量，使用的工作介质与皮囊材质的相容性；或者有污物混入；选用的蓄能器公称容量不合适（油口流速不能超过7m/s）；油温太高或过低；作储能用时，往复频率是否超过1次/10s，超过则寿命开始下降，若超过1次/3s，则寿命急剧下降；安装是否良好，配管设计是否合理等。另外，为了保证蓄能器在最小工作压力时能可靠工作，并避免皮囊在工作过程中常与蓄能器的菌型阀相碰撞，延长皮囊的使用寿命，p0一般应在0.750.91的范围内选取；

8、为避免在工作过程皮囊的收缩和膨胀的幅度过大而影响使命，要让p025%p133%p2。图1-81.3 蓄能器不起作用产生原因主要是气阀漏气严重，皮囊内根本无氮气，以及皮囊破损进油。另外当p0p2,即最大工作压力过低时，蓄能器完全丧失蓄能功能（无能量可蓄）。1.4 吸收压力脉动的效果差为了更好地发挥蓄能器对脉动压力的吸收作用，蓄能器与主管路分支点的连接管道要短，通径要适当大此，并要安装在靠近脉动源的位置。否则，它消除压力脉动的效果就差，有时甚至会加剧压力脉动。1.5 蓄能器释放出的流量稳定性差蓄能器充放液的瞬时流量是一个变量，特别是在大容量且p=p2-p1范围又较大的系统中，若要得到较恒定的和较大

9、的瞬时流量时，可采用下述措施：在蓄能器与执行元件之间加入流量控制；用几个容量较小的蓄能器并联，取代一个大容量蓄能器，并且几个容量较小的蓄能器采用不同挡充气压力；尽量减少工作压力范围p，也可以用适当增大蓄能器结构容积（公称容积）的方法；在一个工作循环中安排好足够的充液时间，减少充液期间系统其他部位的泄漏，使在充液时能确保蓄能器的压力迅速升到p2，再释放能量。蓄能器公称容积(L)NXQ-L0.5NXQ-L1.6NXQ-L6.3NXQ-L10NXQ-L40允许充放流量(L/s)13.26表1-1为国产NXQ-L型皮囊式蓄能器的允许充放流量1.6 油箱喷油的现象在实际操作中，有时还会遇到油箱喷油的现象

10、，这是由于蓄能器气囊受压破碎，大量气泡进入油液中，使油液的可压缩性增加，由于油液从高压突然降为低，流回油箱的油液在箱内急剧膨胀，油箱内的压力高于大气压，使油液混同空气一起从通气孔排出，从而出现喷油现象。怀疑蓄能器出现故障时，首先应检查蓄能器的充氮压力。此外，如果充氮压力过高，也会出现异常，因为这时蓄能器储存的油量太少，满足不了油缸的用量，不用正常工作。2 蓄能器引发液压系统故障的诊断与排除蓄能器在液压系统使用中有时会出现不能保压、夹紧、加速、快压射、增压、缓和液压冲击和吸收压力脉动的情况。这些功能失效的故障大多是由蓄能器吞吐压力油的能力引起的，故称蓄能器引发故障。发生故障的原因和故障源是多方面

11、的。2.1 故障的分析2.1.1 充气压力p0的影响蓄能器中所容纳气体的状态方程为：可推出蓄能器提供压力油的体积公式：或中v0充液前的充气体积（即蓄能器容积）；p2充液前的充气压力；p2系统允许的最高工作压力（蓄能器最高工作压力）；p1系统允许的最低工作压力（蓄能器最低工作压力）；V系统允许的最高和最低工作压力对应的蓄能器内气体体积v2与v1之差（蓄能器提供压力油的体积）；k指数（在蓄能器补油保压时其内气体可视为等温变化k=1；在蓄能器补油加速时其内气体可视为绝热变化，k=1.4）。当蓄能器作辅助动力源用于补油时充气压力p0=0.60.65p1（或p0=0.80.85 p1）一般比最低工作压力

12、p1低。若p0太低，由公式（1-2）知供油体积V太小，保压压力由p2 降到p1的过程快，保压时间短会导致液压泵频繁地给蓄能器充油。在夹紧时夹紧压力也下降快。当压力下降到最低工作压力p1时液压泵又开始向蓄能器供油充液，但到充液压力实际回升要延迟一段时间。在这段时间内夹紧压力一直会下降到临界工作压力以下导致夹紧失效。相反若p0压力高，保压和夹紧时间长，液压泵就不会频繁地启动，给蓄能器充压，夹紧也不易失效。当蓄能器用于补油加速、快压射、增压之类用途时，若充气压力在蓄能器最低工作压力p1之上且比较高时，由方程（1-1）可知的比值比较小，v2与v1的差小，蓄能器从p2 降到p0的供油体积就很小。蓄能器提

13、提供的压力油小，就无法进行补油，以实现加速、快压射和增压动作。相反充气压力比较低时，蓄能器从p0充压到储存的压力油多，就能完成加速、快速射和增压动作。当蓄能器用于缓和液压冲击和吸收压力脉动时，充气压力p0分别为系统工作压力的90%和液压泵出口压力的60%时较合适。若充气压力太低，蓄能器几乎无储能作用，但对缓和液压冲击和吸收压力脉动仍有作用。2.1.2 蓄能器最高工作压力p2的影响当蓄能器最高工作压力p2较低时，由公式（1-2）可知，蓄能器的供油体积V比较小。这种情况下若用蓄能器补油保压和夹紧，必然出现压力下降快、保压时间短、夹紧失效之类的故障；若用蓄能器加速、快压射和增压时也因供油体积太小，不

14、能补油，必然导致不能加速、快压射和增压。特别是p0也同时增大时问题更严重。相反蓄能器最高工作压力比较高（但满足要求）时不会产生以上故障。蓄能器最高工作压力过高时，不但不能满足工作要求而且会损坏液压泵，浪费功率。2.1.3 蓄能器邻接液压元件汇漏的影响在液压传动中和蓄能器相连接的液压元件有单向阀、电磁换向阀和液压缸等。这些液压元件常出现密封不严、卡死不能闭合、因磨损间隙过大和密封件失效造成蓄能器在储油和供油时压力油大量泄漏。在这种情况下，若蓄能器是用来补油保压和夹紧的，会因为补油不足而不能保压、保压时间短或夹紧失效。若蓄能器是用来补油加速、快压射和增压的，也会因补油不足而使这些动作无法完成。2.

15、1.4 控制元件失灵而致蓄能器旁流的影响有些换向阀动作失灵，常可导致与蓄能器相连接的液压元件呈开启状态。这样蓄能器在充油和供油时会形成旁路分流，导致以上故障发生。2.2 故障的排除当发生保压时间短和夹紧失效故障时，原因有充气压力你、蓄能器的接邻元件泄漏、蓄能器最高工作压力低。前两个原因是主要的。当发生不能补油加速、快压射和增压故障时，其原因一般是充气压力高、蓄能器最高工作压力低、蓄能器的接邻元件有泄漏。实际上，前两个原因同时出现导致的故障不少。当发生蓄能器不能缓和液压冲击和吸收压力脉动故障时，其原因主要是充气压力太低。通过分析，确定故障原因是充气压力不合适时，首先应排出蓄能器内压力油，测定蓄能

16、器内气压，给以确诊。其次，要找出具体故障源，以便排除。当测知充气压力低时，可能是充气不足，还可能是蓄能器充气嘴泄漏、皮囊破裂、活塞密封不好等，应通过检测确定。当测知充气压力高时，可能是设定值过高、充气过量、或者环境条件（也有过高的），可能是液压泵故障或液压泵吸空；也可能是调压不当；也可能压力阀及调压装置有故障；还可能是有关液压元件泄漏，造成系统压力及蓄能器最高工作压力过低或过高，也可直接造成蓄能器最高工作压力过低或过高。当确定故障原因是液压元件泄漏时，首先应确定和蓄能器邻接的液压元件。在这些液压元件中，单向阀、液控单向阀、各类换向阀和液压缸泄漏帮障是较常见的。泄漏的原因大概有阀芯和阀座密封不严

17、，阀芯卡死不能闭合，磨损造成相对运动面间隙大，密封元件失效。对所有可疑元件应按检测的难易程度和发生故障的概率大小排序（易检测的，故障概率大的排在前面），再按顺序检测，确定泄漏的故障元件。最后，拆开故障元件检查、维修。对充气压力和蓄能器最高工作压力不合适引起的故障，也应该以上原则给可疑故障源排序。在充气压力、蓄能器最高工作压力、接邻元件泄漏三个原因中，若初步确定为两个以上者，也可按检测的难易和故障的概率排序，按排序检测。一般来说，蓄能器最高工作压力比充气压力测定方便。元件泄漏较难测定，但有的泄漏很直观。三、蓄能器使用维修实例1 薄板坯连铸机液压振动台故障的诊断1 .1 CSP薄板坯连铸机液压振动

18、台液压振动台是现代板坯连铸机的重要设备，液压振动台与机械振动台相比的主要优点是可方便地设定与改变波形、振幅、频率，能实现非正弦振动，极大地满足板坯连铸、尤其是薄板坯连铸工艺的需要。某公司从德国SMS公司引入的CSP连铸连轧薄板坯生产线采用的是液压振动技术，其液压系统如图1-9所示，其控制原理如图1-10所示。有关的技术参数分别为：最大频率450次/ min，最大振幅+/-10mm，最大铸速6m/min，两液压缸最大振动力的偏差20%，振动台的最大加速度579m/s2。图1-10 CSP 连铸机振动台控制原理图（2）系统振动、噪声故障的排除为吸收压力与流量的脉动，液压回路的进、回油口设置了4个小

19、型蓄能器（如图1-9所示）。当蓄能器皮囊破损时，它失去了吸收脉动的功能，因此管路的振动与噪声增大。例如在蓄能器附近，系统正常时测得振动速度值是0.91.2mm/s，当蓄能器破损后，其振动值变为3mm/s以上。当回油蓄能器充氮压力调节不当，过大或过小时，均不能有效吸收回油压力与流量的脉动，将引起令人讨厌的系统管线的谐振，造成管线系统的异常有规律的周期振动和冲击噪声。通过调节回油蓄能器的氮气压力值可有效地消除管线系统的冲击振动噪声问题，实践证明：对于该高频工作的液压系统，回油蓄能器的氮气压力值调节到回油管线压力的1/3为佳。2 蓄能器充气压力不足引发的一起制动故障一台ZL50G装载机在工作4500

20、h后，出现微踩脚制动时整机即紧急停机的故障，即出现制动器抱死状态；松开脚制动、加大油门时，整机又恢复行驶状态。停机后，将手动电磁阀拨到制动位置，停机制动动作完全正常。ZL50G装载机制动系统为全液压双回路湿式制动。行车制动也叫脚制动，用于经常性的一般行驶中的速度控制及停机；停车制动用于停机后的制动，或者在行车制动失效时的应急制动，用手动电磁阀控制，当系统出现故障时能自动切断手动电磁阀电源，并使变速器挂空档，装载机紧急停机，确保行车安全。制动系统液压原理如图1-11所示，整个系统由泵、组合制动阀、蓄能器、停车制动液压缸、压力开并及管路等组成。组合制动阀、蓄能器、停车制动液压缸、压力开关及管路等组

21、成。组合制动阀内包括双单向阀、充液阀、行车制动阀、停车制动手动电磁阀等。当制动系统中蓄能器油压达到15Mpa时，充液阀停止向制动系统供油，转为向工作液压系统供油。当蓄能器内油压低于12.3Mpa jf ,充液阀又转为向制动系统供油。由泵过来的油经过组合制动阀内的充液阀充到行车制动、停车制动回路中的蓄能器内。踩下制动踏板，行车制动回路中的蓄能器内储存的高压油经组合制动阀进入前、后桥轮连制动器以制动车轮。放松制动踏板解除制动后，轮连制动器内的液压油经组合制动阀流回油箱。组合制动阀的输出油压与作用在制动踏板上的操纵力成正比，很小的操纵力就能得到安全制动所需的制动油压6Mpa。行车制动为双回路，阀中的

22、双单向阀能保证当其中一个回路损坏时，另一个回路仍能起作用，操纵力不变。在系统出现故障时，行车制动回路中的蓄能器内油压低于7Mpa，此时系统中低压切断开关会自动切断动力，使变速器挂空档。同时，使电磁阀断电，停车制动缸内的液压油经手动电磁阀流回油箱，停车制动器抱死，装载机紧急停机。图1-11 ZL50G装载机制动系统液压原理图1前桥；2低压报警开关；3停车制动液压缸；4停车制动手动电磁阀；5行车制动阀；6制动灯开关；7停车制动蓄能器；8低压报警开关；9，12行车制动蓄能器；10单向阀；11双单向阀；13紧急制动切断开并；14充液阀；15油箱；16制动阀；17液压阀；18后桥由以上分析并结合故障现象

23、可以判断：整个系统中泵、停车制动缸、压力开关及管路正常；故障点集中在组合制动阀、蓄能器上。原因是行车制动蓄能器9和12内因氮气泄漏导致压力不够或组合制动阀出现故障：阀芯卡死、制动阀阴尼孔堵塞、内泄或弹簧弹力不够等。根据“先易后难”的原因，首先测量蓄能器内的压力，再检查组合制动阀的状况。用量程为25Mpa的压力表测量蓄能器7、9、12的压力，数值分别为5.2Mpa、0Mpa和0Mpa，均低于标准值（9.2Mpa、5.5Mpa和5.5Mpa）。组合制动阀结构简单，拆卸容易，检查时未发现异常情况。由此判断，制动系统的故障是由于蓄能器充气压力不足所致。将所有蓄能器内压力充到规定数值，再试机时故障现象消

24、失。导致出现此故障的根本原因，在2000h和4000h保养过程中未按保养规程对蓄能器压力进行测量，在机器运行过程中又未发现蓄能器压力因氮气泄漏而低于标准值，从而导致在行车制动时，系统中的低压切断开关自动切断动力，使变速器挂空档，同时使电磁阀断电，停车制动器抱死，导致装载机紧急停机。对蓄能器充气时，应注意以下事项。蓄能器内只能充装氮气。先停机，不关电锁；连续踩8次制动踏板，连续开、关停车制动手动电磁阀的开关5次以上，以排掉蓄能器内的高压油；然后，打开蓄能器下端出油口处的排气嘴。将充气工具上有压力表的一头接蓄能器，另一头接氮气钢瓶。打开氮气钢瓶开关，当压力表稳定后，打开充气工具上的开关向蓄能器里充

25、气。充到所需压力后，先关氮气钢瓶开关，再关充气工具上的开关，然后取下充气工具。充气后，要防止蓄能器漏气。3 Atlas1838型凿岩机蓄能器充气方法及故障排除Atlas1838型凿岩机与352E和M2D型凿岩台车配用。每台凿岩机上均北京地区有低压缓冲和高压进油两个蓄能器。两者的结构和原理相同，但充气压力不同。工作时，隔膜运动，一方面液压油压缩蓄能器中的氨气减小液压油波动，保证凿岩机平稳工作；另一方面吸收由岩石传给凿岩机的强烈振动，减小凿岩机各零件的磨损。蓄能器修复后，需要给气室重新充氮气，要求压力只能在较小范围内搅动，压力过低或过高都起不到减振的作用。如果充气不当，会造成凿岩机工作效率降低、零

26、件磨损加剧、噪声增加、氮气隔膜破裂、产生高压冲击和回油管爆烈，甚至凿岩机过早地报废。3.1 蓄能器的充气方法蓄能器的充气方法如图1-12所示。充气步骤如下。拆掉蓄能器进气间外罩保护盖，将专用氮气表上软管的一端接在进气阀上，另一端接在氮气瓶上。检查氮气瓶压力：旋开氯气瓶阀，若表上显示的氮气压力超过11MPa，即可用。充气时，一人用专用扳手慢慢地松开进气阀螺母，同时，另一人打开氮气瓶阀门给蓄能器充气。图1-12 蓄能器的充气方法1蓄能器； 2进气阀； 3氮气瓶； 4进气阀螺母； 5保护盖； 6检测阀； 7检测销给进油蓄能器（高压）充气时，待表的压力上升到10MPa(充气压力为1011MPa（充气压

27、力为1011MPa），即开始旋紧氮气瓶阀门，并拧紧蓄能器进气阀螺母。如果充气压力过高，可在旋紧氮气瓶阀门后慢慢地松开进气阀给气室放气，但气室的压力不得低于10MPa。给缓冲蓄能器（低压）充气时，待表的压力上升到0.2MPa（充气压力0.20.25MPa），开始旋紧氮气瓶阀门，并拧紧蓄能器进气阀螺母。如果压力充得过高，调节方法同上，要求气室压力不得小于0.2MPa。蓄能器压力达标后，用扭力扳手以20Nm的扭矩拧紧蓄能器的进气阀；拆下氮气表和管子；将蓄能器浸在水中检查是否漏气，如果不漏气，即可拧紧外罩螺母。充气完毕。3.2 常见故障及排除方法隔膜出现裂纹氮气隔膜损坏，蓄能器不能承担缓冲和减振作用。

28、因此，作业时苦发现和蓄能器相连接的液压软管发生跳动或凿岩机出现异响，应检查检测阀上的检测销。若蓄能器有氮气，检测销应凸起4.5mm，用手压下时有较强的反力；若很容易压下，蓄能器中没有氮气，表明隔膜损坏。重装时，应在隔膜边缘涂一层很薄的硅质油脂，阀盖与阀室螺纹上加涂铝质油脂。盖和室扣合在一起（扭紧力矩为33Nm）。蓄能器盖或阀室出现裂纹，螺纹受损或严重锈蚀凿岩过程中，蓄能器和侧墙上的岩石若发生碰撞，蓄能器有可能出现裂纹，造成漏油或漏气。同时，凿岩机长期处在潮湿的环境中，水不断地侵蚀蓄能器，也会造成蓄能器严重锈蚀。如损坏，应更换。O形密封圈损坏凿岩机长期在恶劣的环境下作业，O形密封圈经常会因老化而

29、失效，若密封圈损坏，蓄能器的氮气压力下降很快或出现密封圈处漏油，应及时更换密封圈，并以扭矩70Nm扭紧检测阀螺母。进气阀损坏由于每次充氮气时都要拧松进气阀螺母，容易导致螺纹损坏。有时，进气阀堵塞会使充气缓慢或不能充气。应更换进气阀螺母，并按规定力矩（30 Nm）拧紧。检测阀螺纹损坏或检测销不起作用此种情况不应更换。4 混泥土泵车液压系统蓄能器故障的分析IPF-85B型砼泵车主液压系统原理如图1-13所示。图1-13 IPF-85B型砼泵车主液压系统原理图1主泵；2溢流阀；3卸荷电磁阀；4手动逆转阀；5主换向阀；6主液压缸；7顺序阀；8主压力计；9减压阀；10活塞引拔阀；11手动换向阀；12蓄能

30、器；13闸阀油缸；14闸阀换向阀；15升压阀；16先导换向阀；17行程调整阀；18安全阀在这个系统中有一蓄能器，标准气压为7MPa ，其主要作用是建立一个预压，以保证闸阀油缸13先于主液压缸动作，并保证闸阀换向阀和主换向阀迅速换向。如果蓄能器氮气压力不足（低于5MPa），液压系统预压力降低，因而在每次升压阀换向后，来自主泵的压力油必须首先对蓄能器充压以弥补压力损失，在给油路充压过程中由于闸阀换向阀和主换向阀不能及时动作，导致主液压缸和闸阀油缸不能及时换向，致使主泵负荷增加，因而出现换向时发动机转速下降的现角。5 组合机床液压滑台故障分析5.1 动力滑台液压系统动力滑台是组合机床上实现进给运动的

31、一种通用部件，配上动力头和主轴箱后可以对工件完成各种孔加工、端面加工等工序。液压动力滑台用液压缸驱动，它在电气和机械装置的配合下可以实现各种自动工作循环。图1-14和表1-2分别是某型动力滑台的液压系统图和系统的动作循环表。图1-14 某型动力滑台液压系统图1低压泵；2高压泵；3，5，8，11，13，15，18单向阀；4卸荷阀；6溢流阀；7，9可调节流阀；10三位四通换向阀；12背压阀；14外控顺序阀；16行程换向阀；17调速阀；19压力继电器；20油缸；21蓄能器表1-2 某型动力滑台液压系统动作循环表该组合机床采用双联泵，这个系统在机械和电气的配合下，能够实现“快进-工进-停留-快退-停止

32、”的半自动工作循环。这个液压系统有以下一些特点。系统采用了双联叶片泵供油，滑台快进快退时两泵同时大流量供油，加上回油路通过单向阀差动接入进油咱，能够实现快速移动滑台，满足节拍要求；而工进时由小泵单独供油，提供稳定的高压小流量油液，保证稳定的低速运动；由于系统双联泵和差动连接式液压缸，能量利用比较合理。滑台工进及停止时大流量泵在低压下卸荷，减少能量损耗。系统中接入蓄能器，在滑台快进快退时能够为系统供油；在工进和停止时能够开启卸茶阀，使大流量泵低压卸荷，减少能量损耗。5.2 问题及分析系统中油温过高问题：在生产中该项组合机床曾出现油温过高（高于70）的现象，开始检查油箱冷却设备，发现无问题，而检查

33、泵也完好。于是又观察高压油路和低压油路的压力表，发现两者数值基本上一致，通过分析液压系统认为此时低压油路上的卸荷阀在该卸荷的时候没有卸荷，而是大量油液通过溢流阀流回油箱。分析：图1-14中卸荷阀4和溢流阀6的设定压力值都可调，正常情况下卸荷阀4压力设定值应低于溢流阀6设定值，并且两者之间要有一定的数值匹配关系。当滑台工进和停止的时候，蓄能器在充满压力后提供压力，打开卸荷阀4，使大流量泵卸荷，而溢流阀6则在滑台停止的时候打开，使小流量泵溢流。苦卸荷阀4调定值较高，大于溢流阀6的设定压力，则大流量泵提供的大量油液将会经过节流阀9，再经由溢流阀6流回油箱，由于大量高压油液经过溢流阀，导致油温升高。解

34、决办法：重新调整卸荷阀3和溢流阀5的压力值（溢流阀比卸荷阀高难度10%20%），使在滑台工进和停止动作时，大流量泵能够顺利通过卸荷阀卸荷，问题随之解决。快进时速度较慢问题发现及解决过程：长时间使用后，生产工人发现该滑台快进时速度明显比以前下降。检查蓄能器，并为其重新充氮，问题没有得到解决。于是怀疑液压缸的活塞有泄漏，但取下液压缸接回油路的管子，继续让系统供油时，并未发现液压缸回油的一侧有油液流出，于是排除液压缸的问题。随后检查双联泵，经过和相同液压结构的机床互换，发现问题并不是出现在泵身上；随即考虑到该系统快进时采用差动连接，是否差动没有起作用，而油液通过工进时所走的油路呢？带着这个问题找到顺

35、序阀14，结果发现其已经损坏，更换后经过重新调整其压力值，滑台恢复快进速度，问题解决。分析：快进时油缸20差动连接，其右腔油通过单向阀15又流回进油路参与供油。若顺序阀14压力调节器定值较低或者阀芯卡死造成弹簧不能压回原位，油液将会通过从而流回油箱。由于此时这条油路压力低于单向阀15左侧压力，回油路变为油缸20右腔顺序阀14-背压阀12-三位四通换向阀10-油条箱。这样没有形成差动，速度自然就慢下来了。6 专用机床蓄能器回路的改进6.1 故障现象图1-15是某专用机订液压回路原理图。已知液压泵1为定量泵，输出流量为100L/min，回路工作绝对压力为5MPa，由溢流阀2来调定，蓄能器5总容积V

36、0=0.25L，管道内径d =10mm，电磁换向阀4前管路长L=20m，油液密度 =900kg/m3。为了消除电磁换向阀4换向冲击对工件加工质量的影响，回路采取了气囊式蓄能器5来吸收液压冲击。实验并调试发现，蓄能器并没有起到消除液压冲击的效果。而且当液压缸停止不动时，液压泵的出口压力忽高忽低，不能持续卸荷，致使系统功耗大，油温升高。图1-15 专用机床液压回路原理图1定量液压泵；2溢流阀；3压力表；4电磁换向阀；5气囊式蓄能器6.2 故障原因分析经过全面检查分析，并没有发现系统有明显的外泄漏现象，所以问题很可能就出现在蓄能器的选择上面。因为液体在管路内流动时，由于控制阀突然关闭，使液体突然停止

37、流动，液体的动能变成压力能，在阀前产生高压。高压区以压力波的形式的管路内传播，形成液压冲击，其压力升高值可能高出正常压力几十倍以上，并有可能危及液压系统中的仪表、元件和密封装置等，从而影响系统的正常工作，此外还能合系统产生噪声和振动。在系统中产生液压冲击的部位装设蓄能器是缓和液压冲击的有效措施之一。由于液压冲击压力的大小决定于管路中液体的动量对时间的变化率，当压力升高时，蓄能器可以吸收液体，这样减慢了管路中液体动量变化的速度，从而降低了冲击压力。由于液压冲击压力的大小决定于管路中液体的动量对时音的变化率，当压力升高时，蓄能器可以吸收液体，这样就减慢了管路中液体动量变化的速度，从而降低了冲击压力

38、。用于吸收液压冲击的蓄能器总容积按下式计算：式中工作油液的密度，kg/m3；L产生冲击波的管段长度，m；Q阀门关闭前管内流量，m3/s；A管道通流面积，m2；0蓄能器的充气压力，绝对压力，Pa；2系统允许的最大冲击压力，即蓄能器吸收液压冲击后的绝对压力，Pa；k绝热系统，取k=1.4。用于吸收液压冲击的蓄能器的充气压力一般常取为回路工作压力的90%。为保证工件的加工精度，要求系统冲击压力不超过回路工作压力的5%。故由上式可计算出该回路中选用的蓄能器的总容积应为V0=0.63L从上式计算中看出，该系统获得吸收液压冲击最佳效果的蓄能器的总容积应为0.63L，而系统实际选用的蓄能器仅为0.25L。可

39、见，蓄能器规格选择不当是系统存在问题的主要原因。6.3 改进措施按上述计算结果选择合适规格的蓄能器，并在安装上注意以下几点：蓄能器装在冲击源附近，即装在电磁换向阀附近，以获得吸收液压冲击的最佳效果；蓄能器与管路系统之间安装截止阀，供充气、检修时使用；蓄能器与液压泵之间安装单向阀，防止液压泵停车时蓄能器储存的压力油倒流。改进后的回路如图1-16所示。经过改进后，蓄能器吸收液压冲击的效果明显提高，工件加工质量得到了保证。图1-16 改进后的专用机订液压回路原理图1定量液压泵；2溢流阀；3单向阀；4压力表；5电磁换向阀；6气囊式蓄能器；7截止阀这个例子说明，蓄能器的安装可有效地减小系统的压力变化，吸

40、收冲击，大大降低液压系统的故障；还说明液压系统中有些元辅件只有与系统结构匹配才能达到最佳的使用效果。选择元辅件时，最好根据系统要求按实际尺寸来计算和确定，单凭经验和估算，有时很难做得准确，因此也就不容易达到预期的效果。7 液压泵站异常振动与噪声故障诊断与排除某液压泵站如图1-17所示，泵站由两台A2V型9柱塞斜轴式柱塞泵排量为63m L/(r/min)转速为1500r/min，2台20通径的电磁溢流阀7与8，以及过滤器与单向阀，在阀站靠近执行器处设有一台32通径的YF型溢流阀10及远程控制阀12，根据设计要求，系统压力脉动应小于0.4MPa，因此，在泵出口及32通径溢流阀处分别设有容积为0.6

41、L和4L的皮囊式蓄能器15、16与18，用于吸收压力脉动，系统的工作压力为20MPa 。图 1-17 液压泵站图系统在调试时出现强列压力振荡的故障，当压力调至10MPa，系统压力在416MP a之间大幅度脉动。故障分析过程如下。用压力传感器和TD4037分析仪测取振动信号和作频谱变换，求出振动主要频谱在430450Hz之间。一台泵工作，另一台泵卸荷，测试压力振动情况，结论是压力振幅达MPa关断截止阀21，改变管长，观测压力振动情况，发现压力振动基本消失。核算泵流量脉动频率f0。f0nz/60=14809/60=222 Hz式中 n 泵转速z泵柱塞数；f0流量脉动的一次谐波频率。计算溢流阀先导阀

42、的固有频率 mf。式中，K为弹簧常数，N/m；m为质量，kg根据有关文献推算蓄能器的固有频率，在几赫兹至几十赫兹之间。综上，可得出进一步的结论如下。振动是管网共振造成的，与管长相关。振源来自于柱塞泵的流量脉动。管网的谐振频率（430450Hz），泵的流量脉动频率的2位2f0（444Hz），以及溢流阀的固有频率mf0（473Hz）三者接近时，会产生强列的振动。蓄能器因有频率过低，对200Hz以上的流量脉动不起滤波作用，对消振作用不大。8 锁定型蝶阀开启时系统油管振动的处理8.1 概述某发电厂循环泵蝶阀（锁定型HD37s41X-6ZN）试运行期间，多次发生系统投运时蝶阀系统油管道振动问题，蝶阀重锤

43、在开阀时也出现剧烈摆动现象，严重的一次由于油管道的振动导致重锤脱落，危及人身和设备的安全。由于此种情况对于系统及蝶阀稳定工作存在较大隐患，而且由于管道振动引起电磁阀等密封处的密封处的密封垫及密封圈的损坏，还导致蝶阀的检修周期缩短，增加了设备维修费用和检修人力的设入。8.2 问题分析为了消除蝶阀开启时系统产生振动等不利影响，对液压油系统（图5-18）工作原理及管路进行分析，发现引起管道振动的根本原因在于管道中存有空气，这样在开启蝶阀时管道内存有的空气引起系统压力不稳。导致管道产生剧烈振动及蝶阀重锤出现摆动。但由于液压系统中未专门设计排气管路及阀门。所以对蝶阀液压油系统工作原理进行分析，确定排除管

44、道空气的方法。图1-18 蝶阀液压系统8.3 解决方法首先确认蝶阀相关检修工作已结束，蓄能器的氮气压力正常（充氮压力达7.5MPa），系统状态满足蝶阀的开关，不影响系统的安全性（每次系统开阀排气前，记录所动阀门的螺杆原始数据）。排气冲压时，蝶阀及油泵送电并启泵，同时通过调节溢油阀DT1对蓄压及锁紧缸回路进行排气冲压，系统升压至整定值（16MPa）。反复对系统排气操作（手动开DT1排气至Y2压力指示12MPa，关DT1、手动开DT4并保持，然后开DT2对系统充油排气，至Y2压力指示范作用MPa，依次关DT4、DT2、蝶阀及油泵送电）。启动油泵系统调至至整定值，关蝶阀、停油泵并断电，即可排出系统管

45、路中的空气。保证系统操作时的稳定性。当确认系统稳定，信号指示正常，即可投入使用。锁定型蝶阀经排气冲压后再未发生由于管道振动引起的蝶阀检修事件。提高了电部常规岛循环冷却水的运行稳定性，对电站安全稳定运行起到了重要作用。液压系统的压力脉动将引起严重的噪声，在系统中并联蓄能器可吸收压力脉动。这种蓄能器容量不大，但要求惯性小、反应灵敏。蓄能器的固有频率在几十赫兹以内，用于吸收低频压力脉动比较有效。9 造波机液压系统振动与噪声的消除图1-19某造波机液压系统如图5-19所示，是一个长管道液压系统。调试过程中，系统管道曾产生强烈的振动与噪声，后来在发出噪声的回油管道上安装一个小型蓄能器（6.3L以下），显著降低了噪声。这是由于伺服阀开关回油管路时，阀后回油管路产生大幅值压力脉动，其压力变化率dp/dt也相当大，由此引起振动与噪声。在这里装上蓄能器，可有效吸收压力脉动