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液壓基礎(chǔ)知識(shí)連載（三）

復(fù)習(xí)前兩部分中所學(xué)的知識(shí)，讓我們更深入地學(xué)習(xí)液壓學(xué)的知識(shí)。

第三部分

液壓原理和液壓設(shè)備

第1節(jié)

能量（壓力）損失

為了了解液壓系統(tǒng)，另一個(gè)必須考慮的重要因素是液壓系統(tǒng)中的能量（壓力）損耗。
例如，流動(dòng)阻力會(huì)引起液壓油的壓力下降，導(dǎo)致能量損失。
現(xiàn)在，讓我們研究這方面的細(xì)節(jié)。

外磨擦形成的流動(dòng)阻力
油通過(guò)管道時(shí)，磨擦造成壓力下降。
在以下場(chǎng)合，壓力損失會(huì)進(jìn)一步加大。

其它因素造成的壓力損失

除了磨擦造成的壓力損失之外，改變流動(dòng)方向和改變油通道的截面面積也會(huì)產(chǎn)生壓力損失。

這些在液壓系統(tǒng)的彎管、T型接頭、錐形管道和閥口等處產(chǎn)生嚴(yán)重的渦流和碰撞。

孔口液流

正如我們?cè)?jīng)說(shuō)過(guò)的，壓力損失更大程度上出現(xiàn)在油流動(dòng)受阻時(shí)。
孔口是一種經(jīng)常被有目的地置于液壓回路中，以產(chǎn)生壓差的阻攔方式。
通常只要有流動(dòng)，孔口就會(huì)有壓力差。
但是，如果我們?cè)谶h(yuǎn)離孔口位置截?cái)嘤土?，帕斯卡定律就?huì)實(shí)現(xiàn)，兩側(cè)壓力便相等。

能量損耗

你已經(jīng)知道，液壓系統(tǒng)中有許多管道，連接件(接頭)和閥。

某些能量（壓力）是在執(zhí)行動(dòng)作之前，在油從一處流向另一處的過(guò)程中被損失的。
因此，請(qǐng)注意，油流過(guò)的管道、接頭和閥越多，能量損失就越大。

能量損耗轉(zhuǎn)換成熱量

壓力損失引起的能量損耗將轉(zhuǎn)換成熱量。油流速度增大，油粘度提高，硬管和軟管長(zhǎng)度延伸以及任何此類變化都會(huì)增大阻力，造成過(guò)熱。

為了避免這一問(wèn)題，供調(diào)換的配件應(yīng)該與原零件相同。

第2節(jié)

泵的效率

液壓泵的效率
我們已在前一課本中說(shuō)過(guò)，液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)變成液壓能。
泵的效率和它的運(yùn)行一樣重要，是檢驗(yàn)泵的性能的要點(diǎn)之一。泵的效率意味著它工作能力的優(yōu)劣。

有三種泵效率額定值

容積效率
轉(zhuǎn)矩（機(jī)械）效率
總效率

容積效率

容積效率是泵的實(shí)際輸出流量和理論輸出流量之間的比率。事實(shí)上，泵的實(shí)際輸出流量始終小于理論輸出流量。它通常以百分比表示。
流量的損失由泵工作零件間隙造成的泵的內(nèi)部泄漏引起。
有些間隙是設(shè)計(jì)中考慮到潤(rùn)滑零件時(shí)用的。
高精度公差配合的零件磨損時(shí)，將會(huì)造成更多的內(nèi)部泄漏。
我們把內(nèi)部泄漏增加看作是效率損失。

轉(zhuǎn)矩（機(jī)械）效率
轉(zhuǎn)矩（機(jī)械）效率是實(shí)際泵輸出轉(zhuǎn)矩和輸入轉(zhuǎn)矩之比。
實(shí)際泵輸出轉(zhuǎn)矩始終小于輸入轉(zhuǎn)矩。這種損失由于泵的運(yùn)動(dòng)零件間的磨擦造成。

總效率

總效率是泵輸出的液壓能和輸入的機(jī)械能的比率。
這是容積效率和扭矩效率兩者的乘積。換句話說(shuō)，泵的總效率可以用輸出馬力除以輸入馬力來(lái)表示。輸出功率小于輸入功率，因?yàn)橛捎谀ゲ梁蛢?nèi)部泄漏，泵的效率受到損失。
 
一般而言，齒輪泵和柱塞泵的效率范圍為75%至95%。
通常，柱塞泵效率根據(jù)較高一邊確定，齒輪泵效率根據(jù)較低一邊確定。

泵的驅(qū)動(dòng)功率

由于前面提及的原因，驅(qū)動(dòng)泵需要的功率必須高于輸出功率。

這里是一臺(tái)輸出功率100馬力的泵的例子。
如果泵的效率是80%，驅(qū)動(dòng)它需要的功率是125馬力。
輸入功率= = 125HP
換句話說(shuō)，需要125馬力的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)效率為80%，
輸出功率100馬力的泵。

第3節(jié)

泵的故障

什么降低了泵的效率？
被污染的油是大的敵人，它能以多種方式損壞泵。
油液中的碎屑、砂粒等對(duì)泵中的精密配合零件起研磨的作用。
這會(huì)導(dǎo)致零件的異常磨損，從而增大內(nèi)部泄漏，終降低泵的效率。
 
泄漏通道
使泄漏油回到油箱的通道叫做泄漏通道。

第4節(jié)

泵的氣穴現(xiàn)象

氣穴什么時(shí)候發(fā)生？
當(dāng)油不能*補(bǔ)充至泵中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。
這就會(huì)在油中留下對(duì)泵有害的氣泡。
假定泵入口管道較窄，那么它會(huì)引起輸入油的壓力降低。
壓力降低時(shí)，油不能像它被泵出時(shí)那樣快速補(bǔ)充到泵內(nèi)。
結(jié)果是，在輸入油中形成了氣穴或空腔。

液壓油中的空氣

這種壓力下降使溶解在液壓油中的空氣分離出來(lái)，從而產(chǎn)生氣穴。
當(dāng)帶有氣泡的液壓油被帶到泵的高壓區(qū)時(shí)，高壓會(huì)使氣泡崩潰。
這就形成了一種類似于爆裂的作用，它使泵元件表面的金屬剝落，并造成異常響聲和泵的異常振動(dòng)。

爆裂效應(yīng)

破壞瞬時(shí)出現(xiàn)，并發(fā)生很劇烈的爆裂。
這種爆裂產(chǎn)生的壓力達(dá)1,000kgf/cm2，它剝落泵零件上的金屬微粒。
如果泵總是出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象，則泵將受到嚴(yán)重?fù)p壞。

第5節(jié)

液壓馬達(dá)

概要
與泵相比，馬達(dá)以相反方式工作。
泵驅(qū)動(dòng)液壓油，而馬達(dá)則被液壓油驅(qū)動(dòng)。
馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能進(jìn)行工作。

馬達(dá)效率

像液壓泵一樣，馬達(dá)效率和它的運(yùn)行一樣重要。
容積效率是檢驗(yàn)馬達(dá)性能的要點(diǎn)之一。
內(nèi)泄漏由于馬達(dá)工作零件間的間隙而出現(xiàn)。某些間隙被設(shè)計(jì)成用以潤(rùn)滑零件。高精度公差配合的馬達(dá)零件開(kāi)始磨損時(shí)，將會(huì)發(fā)生更多的內(nèi)泄漏。
我們把內(nèi)泄漏的增加看作是效率損失。

馬達(dá)性能檢驗(yàn)

正如我們已經(jīng)說(shuō)過(guò)的，允許泄漏油返回油箱的通道叫做泄漏通道。
這使我們有了一種將從馬達(dá)殼體泄漏的實(shí)際油量與測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)油量作比較以檢驗(yàn)馬達(dá)性能的方法。泄漏量越大，能量損失越大，從而造成了馬達(dá)性能降低。

第6節(jié)

液壓缸
 
液壓缸泄漏—外部泄漏
活塞桿伸出時(shí)，它可能沾上臟物和異物。當(dāng)活塞桿縮回時(shí)，它將臟物帶進(jìn)液壓缸，損壞缸頭密封件。這就是為什么通常在缸頭安裝活塞桿刮油密封圈（或防塵
圈），液壓缸縮回時(shí)用以清潔活塞桿的原因。如果活塞桿四周漏油，則必須更換全部缸頭密封組件。

液壓缸泄漏—內(nèi)部泄漏

液壓缸活塞密封裝置的泄漏可引起液壓缸在載荷作用下動(dòng)作緩慢甚至停止。
活塞密封裝置或活塞環(huán)磨損，或缸筒內(nèi)表面拉毛均可造成活塞處泄漏。
后一個(gè)問(wèn)題可能由油中的臟物和顆粒物引起。

動(dòng)作緩慢

液壓缸中的空氣是動(dòng)作緩慢的常見(jiàn)原因，特別是在安裝新液壓缸時(shí)。
必須排除所有殘留的空氣。

液壓缸漂移

如果液壓缸在行程中間位置停止時(shí)發(fā)生漂移，應(yīng)檢查內(nèi)部是否泄漏。其它原因可能是控制閥磨損或溢流閥故障。


活塞桿毛口/銹蝕
裸露的活塞桿會(huì)由于與堅(jiān)硬的物體碰撞而受到損壞。如果損壞了活塞桿的光滑表面，則密封件可能損壞。應(yīng)使用油石打磨連桿毛口。
另一個(gè)問(wèn)題是活塞桿的銹蝕。
存放液壓缸時(shí)，應(yīng)將活塞桿縮回以防止它們銹蝕。

第7節(jié)

閥

上一卷教材只談到了閥的基本知識(shí)例如操作中的差異等。
現(xiàn)在讓我們學(xué)習(xí)一些與壓力控制閥有關(guān)的技術(shù)術(shù)語(yǔ)。
 
開(kāi)啟壓力和全流壓力（或調(diào)定壓力）
開(kāi)啟壓力是溢流閥開(kāi)始打開(kāi)時(shí)的壓力。
全流壓力是溢流閥通過(guò)全流量時(shí)的壓力。
全流壓力比開(kāi)啟壓力略高。通常以全流壓力作為溢流閥的調(diào)定壓力。

靜態(tài)調(diào)壓偏差

正如我們?cè)?jīng)說(shuō)過(guò)的，全流壓力比開(kāi)啟壓力略高。
這是因?yàn)殡S著閥芯逐步打開(kāi)，彈簧壓力增大。這一狀態(tài)叫做靜態(tài)調(diào)壓偏差，它是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的直動(dòng)式溢流閥的一種缺點(diǎn)。

開(kāi)啟壓力和靜態(tài)調(diào)壓偏差

在上一卷課本中我們了解到有兩種溢流閥：直動(dòng)式溢流閥和先導(dǎo)式溢流閥。
讓我們看一下這兩種閥的靜態(tài)調(diào)壓偏差的特點(diǎn)。
先導(dǎo)式溢流閥比直動(dòng)式溢流閥的靜態(tài)調(diào)壓偏差小。
插圖對(duì)這兩種閥作了比較。
插圖中的直動(dòng)式溢流閥以大約一半的全流壓力開(kāi)始打開(kāi)，先導(dǎo)式溢流閥以大約90%的全流壓力打開(kāi)。

哪一種閥更好？

先導(dǎo)式溢流閥適用于高壓、大流量系統(tǒng)。由于這種閥幾乎在全流壓力時(shí)才開(kāi)啟閥芯，因此系統(tǒng)效率得到了保護(hù)—溢流的油較少。

盡管操作比直動(dòng)式緩慢，但是溢流過(guò)程中，先導(dǎo)式溢流閥使系統(tǒng)保持更穩(wěn)定的壓力。

第8節(jié)

平衡閥

平衡閥是什么？
平衡閥用于液壓馬達(dá)回路中，它可在操作過(guò)程中產(chǎn)生，用于控制的背壓，并且當(dāng)回路處于中位時(shí)用于制動(dòng)馬達(dá)。


用于KH系列機(jī)型（液壓起重機(jī)）的平衡閥
平衡閥通常是配備內(nèi)部單向閥的常閉式壓力控制閥。當(dāng)泵排出的油流向起升馬達(dá)以降低負(fù)載時(shí)，馬達(dá)由其負(fù)載的慣性驅(qū)動(dòng)，換而言之，當(dāng)馬達(dá)由于載荷和重力原因試圖超速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，平衡閥形成背壓，防止載荷自由下落。內(nèi)部單向閥允許液壓油倒流并以相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)馬達(dá)，提升負(fù)載。

UH系列機(jī)型（液壓挖掘機(jī)）的平衡閥

配備平衡閥的目的是保證平穩(wěn)啟動(dòng)和對(duì)回轉(zhuǎn)/行走速度的加速，它也可防止馬達(dá)發(fā)生氣穴。
該閥保持泵出油管路中的壓力，始終高于馬達(dá)出油管路中的壓力。
任何由于負(fù)載慣性引起的馬達(dá)超速運(yùn)轉(zhuǎn)都會(huì)在泵出油管路中引起瞬時(shí)壓力下降，閥芯會(huì)立即關(guān)閉馬達(dá)出油管路，直至在泵出油管路中形成壓力。

第9節(jié)

閥的維護(hù)
 
使閥保持良好狀態(tài)
眾所周之，閥的生產(chǎn)工藝精密，才能十分地控制液壓系統(tǒng)中油的壓力、方向以及流量。
因此，必須仔細(xì)安裝并使閥保持良好的狀態(tài)。

閥的故障原因

液壓油中的臟物等污染物是閥產(chǎn)生故障的主要原因。
少量臟物、纖維屑、銹跡或金屬碎屑可以引起故障和閥的零件廣泛的損壞。
這些污染物會(huì)造成閥芯咬死，小孔堵塞，或配合表面磨損直至閥芯泄漏。
如果用戶小心防止污染物進(jìn)入系統(tǒng)，則可以排除這種故障形成。

需要注意的要點(diǎn)

排除故障和修理時(shí)，應(yīng)仔細(xì)檢查以下各點(diǎn)。

壓力控制閥—溢流閥
檢查配合部位（閥座和提動(dòng)頭）是否泄漏和磨損。
檢查閥座上的柱塞是否咬死。
檢查O形圈是否損壞。
檢查孔口是否堵塞。

方向控制閥

檢查閥桿和閥座是否有毛口和磨損。
檢查油封是否泄漏。
檢查邊緣部位是否有毛刺。
檢查閥桿表面是否磨損。

方向控制閥閥桿以配合偶件形式安裝在閥座內(nèi)。
這樣可以在閥座和閥桿之間實(shí)現(xiàn)緊密的配合，實(shí)現(xiàn)小內(nèi)泄漏和大閉鎖能力。因此，務(wù)必將閥桿裝入與之相對(duì)應(yīng)的閥座中。