第三章液压甲板机械

1、第3章 液压甲板机械大纲要求1适用对象：3000kW及以上船舶轮机长/大管轮适任考 试 内 容评 价 标 准二、液压甲板机械1 船用主要液压元件的性能和故障分析2 舵设备的工作原理和对舵机的技术要求3 典型液压舵机的组成、工作原理和应急使用4 常用转舵机构和特点5 舵机典型远控系统的组成和工作原理6 液压舵机的调试、管理和常见故障分析7 液压油的选择和管理 了解液压泵、液压马达和换向阀、溢流阀、减压阀等的所列要求了解影响平衡舵转舵力矩和转船力矩的各种因素；掌握“钢质海船建造与人级规范”对舵机的各项要求了解阀控型和泵控型舵机的组成和工作原理；了解远控失灵和液压缸泄漏的应急使用方法了解十字头式、拨

2、叉式、摆缸式、滚轮式、转叶式转舵机构的所列要求了解阀控式和伺服液压缸式、交流及直流伺服电机式舵机远控系统的所列要求掌握舵机调试和日常管理方法及转舵液压缸更换填料方法；能分析阀控型和泵控型舵机舵不转、单向舵、舵慢、滞舵、冲舵、跑舵、舵不准或转舵噪声异常等故障原因了解对液压油的性能要求，了解对液压油的污染控制和温度控制的要求和方法2适用对象：750kW3000kW船舶轮机长/大管轮适任考 试 内 容评 价 标 准二、液压甲板机械1 船用主要液压元件的性能和故障分析2 舵设备的工作原理和对舵机的技术要求3 典型液压舵机的组成、工作原理和应急使用4 舵机典型远控系统的组成和工作原理5 液压舵机的调试、

3、管理和常见故障分析了解液压泵、液压马达和换向阀、溢流阀、减压阀等的所列要求掌握“钢质海船建造与人级规范”对舵机的各项要求了解阀控型舵机的组成和工作原理；了解远控失灵应急措施；了解阀控式舵机远控系统的所列要求掌握舵机调试和日常管理方法及转舵液压缸更换填料方法；能分析阀控型和泵控型舵机舵不转、单向舵、舵慢、滞舵、冲舵、跑舵、舵不准或转舵噪声异常等故障原因3适用对象：未满750kW船舶轮机长大管轮适任考 试 内 容评 价 标 准二、液压甲板机械1 电动起货机的基本组成、性能特点与使用管理2 对舵机的性能要求和常见故障分析3 溢流阀和换向阀基本结构和工作原理4 叶片式和柱塞式液压泵的基本工作原理5 常

4、用液压元件图形符号的识别6 船用简单液压系统的组成和基本工作原理了解电动起货机的所列要求；了解钢质海船建造与入级规范对舵机的要求能分析小型舵机的常见故障了解这二种液压控制阀在所列方面基本知识能用简图分析叶片泵、径向柱塞泵、斜盘式轴向柱塞泵的基本工作原理包括液压泵、液压马达、常见的方向、压力控制阀及辅件包括简单开式、闭式液压系统复习要求一、液压传动基本知识以液体作为工作介质，利用液体的压力能进行能量传递与控制的传动称为液压传动。是甲板机械中广泛采用的一种传动方式。1.液压传动装置的基本组成液压传动装置由四大元件组成，它们的作用为：动力元件将原动机的机械能转换成液压能，并为装置提供足够的液压能，常

5、见动力元件为液压泵。执行元件将液压能转换成装置所需的机械能。直线型液压缸输出推力与位移，回转型液压马达输出转矩与转速。控制元件控制液压系统中工作介质的压力、流量与流动方向，常见控制元件有方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀。辅助元件组成液压系统，为保证液压系统正常工作提供各种服务(净化、冷却等)，常见的辅助元件有管子、管子附件、热交换器、滤油器、油箱等。工作介质通常采用矿物基液压油，其作用是传递能量、冷却、润滑、净化液压系统。2.液压传动的工作原理与特性液压传动是在一个密闭系统中利用容积变化来完成能量传递的，它具有以下工作特性：装置工作压力，p取决于外负载(W)，即p=W/A，常用单位为MPa；

6、执行元件运动速度(v)取决于供油量(Q)，即v=Q/A(A执行元件有效作用面积)，常用单位为m/min；液压装置的自锁性取决于密封性，即：当Q=0时， v=0，执行元件可以停留在任意位置。3.液压传动装置的特点1) 单位功率的重量轻、尺寸小；2) 调速范围大，并可实现无级调速；3) 工作平稳性好，耐冲击；4) 惯性小，动作灵敏，换向频率高；5) 润滑好，工作寿命长；6) 便于遥控，自控；7) 易实现安全保护；8) 液压元件易实现通用化、标准化与集成化；9) 装置易泄漏，不宜用作定比传动，泄漏还会造成污染与能源浪费；10) 工作性能易受工作温度的影响；11) 工作噪声大；12) 管理、维修需专门

7、技术；13) 结构复杂，故障排除较困难。4.液压职能符号与规则 所有液压元件都可用相应液压职能符号来表示，使用符号应符合国家标准或国际标准，特殊元件可用结构简图来表示，用标准符号组成的系统图称为液压系统原理图，使用符号时应遵循以下规则：1) 符号只表示液压元件的功能，不表示其结构特征；2) 符号只表示液压元件的静止状态，不表示其过渡过程；3) 符号在液压系统原理图中只表示相互间的连接关系，不表示具体安装位置。二、液压泵液压泵是利用工作腔容积的变化来进行吸、排液压油，按其工作原理属容积式泵，常见的液压泵按其结构分有齿轮式、螺杆式、叶片式、柱塞式；按其的工作压力分有低压型、中压型、高压型；按其的变

8、量方式分有定量型与变量型。齿轮泵、螺杆泵、叶片泵的工作原理已在第一章中述及，本章仅对柱塞式液压泵进行讨论。1.径向柱塞泵1)组成与吸排原理径向柱塞泵因其的柱塞布置垂直于传动轴而得名，它由柱塞、缸体、浮动环、传动轴、配油轴、壳体等组成。设缸体在传动轴带动下回转，并且缸体中心与浮动环中心间有一偏心距存在时，位于泵半周内的柱塞外伸，使工作腔容积增大，压力降低，在压力差的作用下，外界油液经吸入口与配油轴上吸油窗口进入工作腔，即为吸入过程；而在泵的另半周内，柱塞在浮动环内表面的压迫下内缩，使工作腔容积减小，油液受挤压克服外负载经配油轴与排出口排出，即为泵的排出过程。泵在工作时，缸体、柱塞转动，浮动环在柱

9、塞磨擦力的带动下作同向不同步转动以减少相互间的磨损，配油轴与泵壳固定不转动。 2) 流量计算 泵的排量q： m3/r 泵理论流量Q： m3/min 式中：d柱塞直径，m；e缸体与浮动环间的偏心距，m；z柱塞数；i柱塞排数；n泵转速，r/min。从式中可看到，当泵的转速一定时，只要改变偏心距e的大小，即可改变泵的排量，改变偏心的方向即可改变泵的排油方向，故该泵可做成变量变向泵，变量变向泵具有专设的变量机构用作偏心距e的调节。柱塞泵的流量脉动率Q=(qmax-qmin)/qm与柱塞有关，当柱塞数为7、9、11、13时，分别为2.5、1.5、1、0.7。3) 特点 配油轴处于悬臂状态，工作时受不平衡

10、径向力作用，与缸体间的间隙大小直接影响泵的容积效率，是该泵的一个薄弱处； 缸体上承受不平衡径向力，使泵的工作压力不能大于20MPa； 径向尺寸大，转速较低； 结构异常复杂，工作时通常需辅泵供液； 可变向变量。2.轴向柱塞泵轴向柱塞泵因其的柱塞布置平行于传动轴而得名，常见的有斜盘式、斜轴式、通轴式几种，是甲板机械中使用较多一种液压泵，现以斜盘式轴向柱塞泵为例进行讨论。1) 斜盘式轴向柱塞泵的组成与工作原理由斜盘、缸体、传动轴、配油盘、柱塞副、泵壳等组成。设斜盘与缸体间有一倾斜角，并按一定转向旋转时，在缸体半周中，柱塞从缸体中退出，使柱塞底部的工作腔容积增大，压力下降，在压力差作用下，外界的液压油

11、经吸入口与配油盘进入工作腔，即为吸入过程；而在缸体另半周中，柱塞在斜盘压迫下伸入缸体柱塞孔中，使工作腔容积减小，油液受挤压，经配油盘与排出口排出。2) 流量计算泵排量q：m3/r泵理论流量Q： m3/min式中：d柱塞直径，m；z柱塞数；D柱塞分布圆直径，m； 斜盘倾角；±1820°n泵的转速，r/min。从式中可看到，当n一定时，改变斜盘倾角的大小即可改变泵的排量大小，改变的方向即可改变泵的排油方向，所以它可以作变量变向泵，并按需要设有变量机构，变量机构的种类有：恒功率、手动、手动伺服、恒压力等不同类型的变量机构，泵控型舵机中常采用手动伺服变量机构，起货机中则手动伺服与恒

12、功率变量机构使用较多。泵的容积效率与配油盘与缸体、柱塞与缸体、滑履与斜盘、滑履与柱塞间的密封有关，也与工作压力有关，约为0.920.98。3) 结构特点(CY型)柱塞副与斜盘之间采用静压支承，（压紧力比推开力大10%15）以改善柱塞滑靴与斜盘之间的润滑条件与减少磨损与泄漏，采用回程盘与定心弹簧确保柱塞外伸；采用定心弹簧将缸体紧压在配油盘表面上（两者间也采用静压支承，压紧力比推开力大6%10），并具有间隙补偿功能，以减少泄漏；配油盘与缸体间的安装采用非对称型(也可是对称型)布置进一步减少压力冲击，非对称布置时配油盘中心相对于斜盘中心顺缸体旋转方向偏转一个角度；配油盘上采用开阻尼孔(或眉毛槽)来消

13、除困油与减小压力冲击，有的泵配油盘上的封油区的圆心角与缸体柱塞孔圆心角之差为0-1°故称负重叠型，困油现象可彻底消除，容积效率影响也不大；采用非对称结构时，泵的转向不能随意改变，若要反转必须将配油盘翻转安装，并顺转向转过2。变量机构(手动伺服型)采用差动活塞与伺服阀来控制泵的排量大小与排油方向。控制油有二种：外供（辅泵）与自供。4) 特点径向尺寸小，转速高；效率高；工作压力高；可变向变量；工作可靠；输液脉动较大。3.柱塞泵的管理要点1) 泵与原动机间应采用弹性联轴器，轴线同心度误差不大于0.1mm；2) 有一定自吸能力，吸高小于125500mm，吸入口不允许装滤油器，为防气蚀，提高容

14、积效率与工作可靠性推荐用辅泵供油；3) 泵不能空转，以防干摩擦，同时不希望单独长时间在零流量下运转；4) 不允许关阀启动，系统中应设安全阀；5) 对油的清洁度要求高，系统过滤精度为101m；6) 泵壳回油管要高于泵的轴承，回油压力不能大于0.05MPa。三、压力控制阀利用压力作信号进行控制的阀或是控制系统工作压力大小的阀称为压力控制阀，常见有溢流阀，减压阀，顺序阀等。1.溢流阀溢流阀有直动式、差动式与先导式三种类型。1) 直动式溢流阀它由阀芯(滑阀式)、阀体、弹簧、调节机构组成，设弹簧予压紧力为F，阀进口的压力为p(系统压力)，作用在阀芯上的油压作用力为P，当P<F时，阀芯在弹簧力F的作

15、用下关闭；当P>F时，作用在阀芯底部的油作用力克服弹簧力F而开启，系统中的油经阀口释放至油箱，限定了系统的最大工作压力，阀的开启压力(1额定流量)与阀的额定设定压力(100额定流量)间的差值称为阀的静态超调量（稳态压力变化量），直动式阀的静态超调量可达20，即控制精度较差故只适用于小流量低压力，但这种阀的灵敏度很高，常用作安全阀。2) 先导式溢流阀它由先导阀与主阀(平衡活塞)两部分组成，先导阀的功能是设定主阀的启闭压力，而主阀只作油液释放，设主阀进口压力为p，先导阀调定压力为pc。当p<pc时，先导阀关闭，使平衡活塞上、下两腔压力相等，在主阀弹簧作用下，主阀口关闭；当p>pc

16、时，先导阀开启，阀进口处的极少一部分油经主阀进口，平衡活塞上阻尼孔(<1mm)，经先导阀阀口，主阀芯中心孔释放至油箱，在阻尼孔前后压差的作用下，克服主弹簧作用力，将主阀口开启，极大部分的油经主阀口释放至油箱，使系统压力下降，当主阀进口压力小于先导阀关闭压力时，先导阀关闭，阻尼孔前后的压差消除，主阀在弹簧力作用下关闭，关阀压力小于开启压力，先导式溢流阀的静态超调量约为510，故控制精度高，适用于高压、大流量，但该阀灵敏度稍差些。若通过先导阀上的外控口使控制油直接泄放，主阀会完全开启，此时阀作卸荷阀使用，卸荷压力约0.150.35Mpa。作卸荷阀用时，也可将阀的遥控口被一换向阀控制，当遥控口

17、通油箱时，阀开启使系统与油箱相通，起卸荷作用，将遥控口与另一溢流阀相接时，还能进行遥控调压。将先导阀上的弹簧调高，并在外控口处接一只直动式溢流阀，可改装成一远控调压阀，通过直动阀就可实现压力的远程调节。溢流阀系统中瞬时最大压力与阀调定压力间的差值称溢流阀动态超调量，先导式一般小于调定压力的1015，过渡过程约在0.10.3s间。3) 符号识别：溢流阀的基本符号为一方框；实线为阀进出口；采用进口压力为控制信号，用虚线表示；箭头表示阀芯与流动方向，阀为常闭型。4) 溢流阀的应用作安全阀用时，平时常闭，当系统压力大于设定值时阀开启，限制其的最大工作压力。作定压阀用时，工作时常开，溢出系统中多余的油液

18、，维持其的压力为一恒值。溢流阀在每一个液压系统中都有应用。5) 先导式溢流阀常见故障分析阀全开，系统不能建立压力主阀不能关闭：主阀芯卡死在开启位，阻尼孔堵或主弹簧拆断，失效使主阀芯不能复位；导阀不能关闭：调压弹簧漏装，拆断，导阀密封失效，阀口冲蚀等；外控口漏泄严重，外控管破裂；溢流阀装反。系统压力调不高主阀关不严：阀芯处有污物，磨损严重，安装不当；主阀阀盖处泄漏；导阀关不死；外控口泄漏。系统压力过高而调不低主阀在半闭位卡死；导阀与阀座粘住；调压弹簧弯曲而卡住。压力波动，不稳定主阀芯动作不灵活；主阀芯阻尼孔时堵时通；主阀阻尼孔孔径太大或主阀台肩与阀体间隙太大使阻尼作用过小；主阀或导阀与阀座磨损不

19、均匀，接触情况不稳定；导阀调压螺钉锁紧松动或弹簧弯曲，导致开启压力不稳定。振动与噪声主阀存在不平衡的液压径向力，导致性能不稳；导阀压偏，产生尖叫；系统中有空气；油泵压力波动与阀芯弹簧发生共振；回油管不畅；外控油管通径过大（一般取6mm）；阀通过的流量超过允许值。2.减压阀1)工作原理减压阀有定值输出与定差输出两种，现以定值输出为例。它有先导阀、主阀二部分组成，先导阀设定压力，主阀口起减压作用，设主阀芯上、下两端压力分别为p2 (二次压力)与p3(p3=p2-p阻)，主阀进口压力为p1 (一次压力)，主阀弹簧力为FF=c(x0±x)，主阀芯面积为A，则主阀力平衡方程为：即 式中：c弹簧

20、刚度；x0弹簧予压缩量；x减压阀开度。上式中除减压阀开度x为变量之外，其它均为常数，故只要保证c小一些，而阀口开度x的变化量尽可能小一些，则p2近似为常数，减压阀具有自调整作用，假设p2升高，p3也升高，先导阀开度增加，使泄放量增加，而使p阻(阻尼器前后压差)增加，最后使p2降低至调定值，反之也同理。2) 符号识别减压阀的符号具有下列特点：采用阀后压力控制；阀为常开型，阀出口压力不等于零，所以先导阀释放油需单独回油箱。3) 应用减压阀主要用作需一泵提供多种压力的油路中，例泵控型舵机系统中的辅泵经减压阀后可有二种不同压力油输出，以满足不同的需要。4) 常见故障分析 无出口压力由主阀打不开引起，原

21、因有：主阀在关阀位卡死，阻尼孔堵塞或主阀弹簧失效，导致主阀关闭。不起减压作用由主阀全开引起，原因有：主阀在全开位卡死；泄油口不通或泄油阻力过大；先导阀打不开。出口压力不稳定主阀运行不灵活：阀芯与阀体几何精度差，碰伤，弹簧太弱，弯曲受卡，阻尼孔时堵时通；油中空气太多；先导阀与阀接触不良：加工精度差，磨损严重。出口压力升不高主阀上方油压太低，调节先导阀弹簧也无效，以致主阀开度太小造成，原因有：盖板或丝堵漏油；先导阀关不严或弹簧太弱。3.顺序阀(平衡阀)1) 工作原理它由阀芯、阀体、调压机构、控制腔等组成，是一种以压力作为控制信号进行启闭的压力阀。当控制压力小于阀的调定值时阀关闭；当控制压力大于阀的

22、调定值时阀开启，开启后阀口开度与控制压力成正比的关系。按控制油可分为自控型与外控型；按阀泄油方式可分为自泄式(阀出口压力近似为零)与外泄式，共有四种型式，又由于该阀只能单向导通，故常与单向阀组成单向顺序阀以供在双向油路中使用。顺序阀与溢流阀的区别：顺序阀出口通执行元件，一旦动作阀全开，进出口压差很小，泄油口需外接直通油箱；溢流阀出口总是直通油箱或低压管，泄油全部内泄，进出口压力差很大；顺序阀也可作卸荷阀用，此时泄油可内泄，与溢流阀相反，控制油加压被控油路卸荷。2) 符号识别自控内泄式；自控外泄式；外控内泄式；外控外泄式。3) 顺序阀的应用顺序阀与单向阀组合使用，在液压起货机阀控型系统中作平衡阀

23、用，作为单侧负载(起升，变幅机构)液压油路中的控制阀，起平衡重物与节流限速作用，阀常位于下降工况的回油路中。在下降工况时，通过控制阀口开度来建立背压平衡住重物，利用阀口开度与控制压力成正比的关系来限止重物的下降速度，以防失速，由于限速与平衡重物均利用节流来实现，总要消耗一部分液压能，故采用平衡阀来限速与平衡重物被称为能耗限速与能耗制动。四、方向控制阀方向控制阀的功能是通过控制液流方向来达到控制执行元件的运动方向，常见的方向阀有单向阀与换向阀二大类。1.普通型单向阀它由阀芯、弹簧与阀体等组成，对其的要求是：正向导通时流动阻力要小(开启压力为0.0350.05MPa)，全流量时压力损失不超过0.1

24、0.3MPa，反向封闭时密封性要好，它按阀芯形式分有钢球式与锥阀式，按阀体的形状又有直通型与直角型之分，但更多的是与其它元件(节流阀，平衡阀)组成单向式组合阀，以满足不同需要，单向阀也可作为回油路中的背压阀（开启压力约为0.0.MPa），以使系统回油保持一定的压力，也可作冷却器、滤油器（细滤油器的压降不大于0.35MPa）中的的旁通阀，对辅助元件起安全保护作用，这时阀的开启压力应满足系统的需要，弹簧要换硬一些。2.液控单向阀普通型单向阀因反向具有止回作用，所以不能使用在双向油路中，对那些需单向止回又希望有条件的实现反向导通的油路，则需采用液控单向阀，液控单向阀与普通型单向阀相比，在结构上多了一

25、套反向强制开启装置，开启装置能使阀在控制油的控制下实现阀反向开启。液控单向阀在舵机液压系统中常用作锁舵阀，起防跑舵、防冲舵与防两液压泵间的干扰作用，锁舵阀由一对复合型液控单向阀组成。3.换向阀换向阀按阀芯结构可分为滑阀型与转阀型，船用以前者为主，现以三位四通换向阀为例进行讨论。1) 三位四通换向阀工作原理该阀由阀芯、阀体、回中弹簧、操纵装置组成，阀体开有四个油口，分别标为P、T、A、B，其中P与泵出口相连；T与油箱相连；A、B分别与执行元件进出口相连。当阀芯上无操纵力时，阀芯在两端弹簧作用下，位于中位，此时油口P、T、A、B互不相通，各自封闭，油泵不卸荷，执行元件由于进出口A、B封闭而固定不动

26、。当阀芯左端作用一个推力时，阀芯右移，使P口与A口相通，B口与T口相通，此时，泵的供油经P口、A口进入执行元件，使执行元件运动，执行元件的回油则经B口、T口回油箱。当阀芯左端作用一个拉力(或为阀芯右端作用一个推力)时，阀芯左移，使P口与B口相通，A口与T口相通，与上述相比改变了执行元件的进、回油口而使其运动方向改变。2) 换向阀符号说明方框数表示阀的工作位数，常用有二位，三位，多位(三位以上)阀。油口数表示阀的油液通路数，常用有二通，三通，四通，多通(四通以上)阀。三位四通阀符号，即有三个方框，四个油口组成，两端有弹簧符号表示弹簧回中，并按实际使用情况标上操纵符号即成为一个完整换向阀职能符号。

27、3) 换向阀的操纵方式 手动操纵(S)：手动操纵又有手动弹簧回中与手动钢球定位二种，前者使用较普遍，后者主要用在不经常操纵又需阀长时间固定在某一工况下工作的系统中，对于手动弹簧对中的三位阀来说，不操纵时弹簧对中阀有一个位置(称中位)，手拉、推阀芯又各有一位置(左、右位)，手动操作阀结构简单，但操纵吃力，不能自控。 电磁铁操纵(D)：电磁铁按其使用电源有交流(220V、36V)与直流（24V、110V）之分。交流电磁铁初始吸力大，电源来源方便，但易烧坏，换向频率低(30次/分)，吸合动作快（约10ms），换向冲击较大，工作寿命较短(吸合约数百万次)；直流电磁铁则相反，换向频率可达120次/分，吸

28、合动作慢（约100ms），工作寿命长(吸合数达千万次以上)，使用电压波动均不得超过额定电压的85105，三位阀需二个电磁铁，二位阀只需一个电磁铁，均采用弹簧回中(复位)，电磁铁操纵的优点是操纵省力，可以遥控，易实现自控，但其操纵力较小，只能用作小流量低压力的换向阀操纵。 液压操纵(Y)：液压操纵将阀芯两端做成二个工作腔(三位阀)，利用液压能来操纵阀芯换位，回中则用弹簧，二位阀只需一个工作腔即可，液压操纵的最大优点是输出力大，适用于大流量、高压力阀，但需一套操纵油路。液控换向阀采用自控内泄时只需接四根油管，外控外泄时需在阀体上接六根油管。 电液操纵(DY)：电液操纵由电、液控制阀组成，前者为控制

29、阀，后者为主阀，它充分利用了上述电、液控制方法的优点，在甲板机械中使用较多。电液换向阀采用主阀自供控制油时，对卸荷型机能阀要在回油路上设一个节流器。4) 电液换向阀工作原理电磁换向阀具有“Y”(或“”)型机能，在中位，P口封闭，A、B、T互通，以便主阀在弹簧作用下位于中位，右端电磁铁有电，主阀位于右位，左端电磁阀有电，主阀位于左位，电磁换向阀的控制油可以由主阀P口提供(自控)，也可以是外供油(外控)，控制压力在1MPa左右，为减小换向冲击，常在控制油路中设置单向节流阀以增加回油背压，主阀(液动阀)的机能可按需选择，电液换向阀有详细职能符号与简化职能符号两种符号表示方式。5) 换向阀机能机能是表

30、示标准型三位四通换向阀中位所具有的功能，可按不同需要来选择，常用的有O型、M型、Y型、P型、X型等十几种。常用的有以下几种：O型阀在中位，P口、A口、B口、T口均封闭，泵不卸荷，可以向其它油路供油，执行元件进出口(A、B)封闭而固定不动，不能对其进行调整。M型阀在中位，P口与T口相通，A、B口封闭，泵卸荷，系统能耗少，效率高，并可利用M型阀串接可实现一泵向多油路供油而简化了油路，执行元件进出口封闭同O型阀相同，M型阀是较为常用的一种换向阀。Y型阀在中位，P口封闭，泵不卸荷，可一泵多用，A、B、T口互通，使执行元件(控制对象)处于浮动状态，可在外力作用下调节其位置，电液换向阀中的电磁阀常采用该型

31、机能，以便主阀在对中弹簧作用下回至中位。机能也可分为泵卸荷型、非卸荷型，执行元件浮动型与非浮动型。6) 换向阀常见故障分析 换向阀阀芯不能离开中位或不能回中主要原因有：电源故障；电磁铁线圈烧坏；阀芯与阀孔加工精度差，配合间隙过小；阀芯与阀孔在拆检中碰伤变形；有污染物进入间隙卡死；泄油管路不畅造成阀芯端部有静压作用；液压阀控制压力过低；控制油回油路堵死等，防止阀芯卡死的有效措施是在阀芯表面开环形均压槽(宽0.20.5mm，深0.50.8mm，间距15mm)，使滑芯圆周上受力均衡，开一条槽后阀芯的摩擦阻力可降低到不开槽的40左右，开三条槽降低到约为5左右，同时均压槽还有润滑与贮存颗粒杂质的功能，所

32、以，各类滑阀型阀芯上均开有均压槽。滑阀型阀芯在阀体内由于采用静压支承从理论上说是无任何的径向力与轴向力存在，但由于加工偏差，安装不当碰毛，使用中污染物进入等原因造成阀芯上存在不平衡力，也会造成阀芯的卡死。 换向阀换向冲击大主要原因有：换向速度过快；对于大流量的换向阀应采用液压操纵或电液操纵；电液换向阀换向冲击大，一般是控制油路中单向节流阀开度过大造成。 油液流经换向阀时流动阻力过大主要原因有：经过阀的流量超过额定值，或是阀的开度不足，一般要求在额定流量下的压力损失不大于0.30.5MPa。选择换向阀时应注意以下参数：额定压力（最大工作压力）；额定流量(公称通径)；压力损失不大于0.30.5MP

33、a；泄漏量小于1的额定流量。五、流量控制阀流量控制阀是靠改变阀的开度来改变通流面积，从而控制阀的输出流量大小，以达到控制执行元件运动速度的目的，常见的有节流器，节流阀，调速阀。1.节流器节流器是一种薄壁小孔型节流装置，其结构一般为孔板型，没有专门阀体，而安装于管路中或元件连接处，起分配流量与阻尼作用。2.节流阀节流阀有可调式与不可调式两种，前者使用较多，其原理为改变阀口的有效通流面积，从而改变流阻，以达到流量调节作用，对其的要求主要有：流量调节范围宽，调速比（最大流量与最小稳定流量之比）50以上；调定后流量受负载和油温影响要小；小流量时不易堵塞；阀口通流面积与开度成正比。流经节流口的流量Q可用

34、方程式表示：Q=CApm，式中C为流量系数，与节流口形状和油的粘度有关；A为节流口通流面积；p为节流口前后压差，指数m(薄壁小孔m=0.5，细长孔m=1)，从中可以看出，流经节流阀的流量不但与通流面积成正比，还与油液的粘度(温度)，节流口前后压差(负载)有关，所以它的控制性能较差。节流阀最常见故障是在小流量时阀易堵塞，预防措施有： 使用不易极化的油液； 防止油温过高； 提高油液的清洁度； 定期换新油； 阀芯与阀口材料选用合适； 节流口以薄壁型的抗堵性最好。 节流阀进出口具有方向性，在双向油路中常与单向阀联合组成单向节流阀使用。3.普通型调速阀它由定差输出减压阀与节流阀串联而成，简称调速阀，位于

35、节流阀前的定差减压阀确保节流阀进、出口压差为恒值，从而做到流经节流阀流量与负载大小无关，定差减压阀以节流阀进出口压力为信号进行自调整(压力降)，起压力补偿作用。普通型调速阀正常工作时，阀进出口压差一般最少应保持0.40.5MPa，其中节流阀压差约0.10.MPa。调速阀的符号有二种表示方式(原理型与简化型)。4.旁通型调速阀它由定差溢流阀与节流阀并联而成，故也称溢流节流阀，定差溢流阀以节流阀进出口压力为信号，进行自调整(开度)，以保证节流阀进出口压差为恒值，从而做到流经节流阀的流量与负载大小无关，其调节性能比普通型差(溢流阀弹簧硬)，溢流阀阀口压降大，低速工作时溢油量也大。溢流阀压差较大约0.

36、30.5MPa，而且随溢流阀芯改变开度后的变化也大些，故流量稳定性不如普通型，但它能使泵的排压随负载而变，故功耗较小，油液发热程度轻，适用于对流量稳定性要求低的系统。它的符号也有二种表示方式。六、液压马达液压马达的作用是将液压能转换成机械能，与液压泵的作用相反，就工作原理而言，所有液压泵均可作液压马达使用，但从具体结构上来分析还有一定的差异，例泵只作单向运行，故结构上可以不对称，而对马达来说一般需要作双向回转，所以结构上一定要保证对称；容积式泵为减小几何尺寸，每转排量较小，为获得大流量，一般均为高速，若变作马达使用即为高速小扭矩液压马达，而船用起货机(锚机)液压绞车上使用的液压马达则希望是低速

37、大扭矩，若使用高速小扭矩液压马达则需设置减速装置，船用低速大扭矩液压马达常见的有活塞连杆式，静力平衡式，内曲线式、叶片式等几种，大多为双向定量型或有级变量型。1.活塞连杆式液压马达1) 工作原理该液压马达由活塞、连杆、偏心轮(输出轴)、配油轴、壳体等组成，配油轴与输出轴间有十字形联轴器，确保配油轴与输出轴同步回转，连杆采用球铰与活塞相连，大端则有导环与档圈压紧在偏心轮表面上，进、回油经配油轴分配后经流道与工作腔相通。液压马达工作时，进油经配油轴进入马达进液压缸(其余缸回油)，压力油作用在活塞顶部，产生的作用力通过连杆、偏心轮表面作用在偏心轮中心，由于偏心轮中心与输出轴中心之间存有偏心距，油压作

38、用力就会对输出轴形成转矩使其回转，由于配油轴由输出轴带动作同步旋转，所以只要不断向液压马达供油，马达各缸即会交替进回油，使液压马达连续运转，液压马达的转向取决于供油方向，马达的转速取决于供油量。2) 液压马达的工作参数液压马达的排量 m3/r液压马达的转速 r/min液压马达的输出扭矩N·m液压马达的实际输出功率 W式中：d活塞直径，m；e偏心距，m；z活塞数；Q供油量，m3/min；p马达进出口压力差，pa。液压马达的转速取决于供油量与马达工作腔容积，实际转速还与容积效率有关：（v=Qe/Q Qe=Q-Q泄）液压马达的转矩取决于工作压力(负载)与马达工作腔容积；实际转矩还取决于马达

39、的机械效率。为此，大转矩液压马达的几何尺寸都比较大 (vMMth， Mth为理论转矩)低速液压马达的转速低于500r/min。3) 特点结构简单；工艺性较差；个别零件受力条件不好，工作时易咬死与磨损；转矩与转速脉动率(最大和最小转矩或转速与其平均值之比)大，约7.5；最低稳定转速约10r/min，低速时易产生爬行；机械效率低；启动转矩小(80%85额定转矩)；配油轴处易泄漏；马达径向力不平衡，故工作压力较低。使用时壳内的油压保持在0.030.5 MPa以下，不能大于1MPa，泄油要单独回油箱，并要保持壳内充满油，初次使用要灌满油。2.静力平衡式液压马达该马达由空心柱塞、压力环、五星轮、输出轴(

40、偏心轮、配油轴、输出轴共为一体)、缸体等组成，该型马达可以做成双排，双排时为平衡径向力，偏心轮偏心方向相差180°，并在控制阀作用下可以进行有级调速。马达中的空心柱塞、压力环与五星轮在结构上保证其静力平衡，基本上不传递油压作用力，只起密封作用，马达的转动是依靠由空心柱塞，压力环，五星轮密封形成的高压油柱来驱动的，进液压缸中的高压油柱一端作用在偏心轮表面上(油柱另一端作用在缸盖上)并通过偏心轮中心各缸形成一个合力，推动偏心轮绕着输出轴中心转动，输出轴回转时，五星轮作平动，柱塞作住复运动，产生容积变化，使其进回油，进回油经空心柱塞、偏心轮、配油轴，从柱塞底部进、出工作腔，工作腔中的弹簧保

41、证柱塞、压力环与五星轮间有一个压紧力，以确保它们间的密封。静力平衡式液压马达因实现了油压的静力平衡，使摩擦力大为减少；工作可靠，寿命长；转矩和转速的脉动率小(约5)；低速稳定性好(5r/min以下)；但它的外形尺寸和质量都比较大；柱塞受较大的侧向力，缸壁易磨损，柱塞易卡死；容积效率较低。该型马达可做成双列式，以改善轴承受力与实现变速，也可做成轴转式与壳转式。3.内曲线式液压马达该型马达为多柱塞、多作用(常见有：8柱塞，6作用；10柱塞，8作用)液压马达，故它的输出转矩大；低速稳定性好(0.5r/min以下)；只要选用合适的导轨曲线就能获得十分均匀的转速与转矩；只要作用次数与柱塞数的最大公约数2

42、时，马达上的径向力完全平衡；工作可靠，机械效率、容积效率都比较高；但制造工艺复杂，对材料要求高，结构也较复杂，内曲线式液压马达种类比较多，但工作原理基本相似。内曲线式液压马达由柱塞副、壳体(内圆上分布有导轨曲面)、缸体(开有径向柱塞孔)、配油轴等组成，该型马达有轴转式与壳转式两种，轴转时缸体转动，壳体、配油轴固定；壳转时壳体、配油轴转动，缸体则固定不动，当供油方向一定，轴转与壳转的转动方向相反，起货机中以使用壳转式为主压力油进入柱塞底部时，油压作用力经柱塞、横梁、滚轮作用在导轨内曲面上，分解成导轨法向分力与切向分力，其中切向分力则迫使壳体(或缸体)回转，输出转矩与转速，转速大小取决于进油量，转

43、向取决于进油方向，为防柱塞副在回油区脱离导轨，回油压力一般要求保持在0.51MPa，配油轴与缸体间的间隙是影响马达容积效率的关键。内曲线式液压马达可以进行有级(一般为二级)调速，常用调速方法有：改变有效作用次数；改变有效柱塞数；改变柱塞排数(对具有多排柱塞的马达而言)，马达有级调速原理是，当供油量一定时，减小马达的每转排量，使转速提高，但此时输出转矩会相应降低。船用低速液压马达性能见表31。表31 船用低速液压马达性能比较类型名称单作用液压马达多作用液压马达活塞连杆式静力平衡式内曲线式叶片式主要部件受力特点连杆与活塞、偏心轮间比压大柱塞、压力环、五星轮基本受力平衡导轨压力大轴承径向负荷不平衡（

44、单列）基本平衡(双列）完全平衡完全平衡总效率（%）容积效率机械效率起动效率9096.89385909595909095959876.590858085压力MPa额定20.5172913.5最高24283018.5转速r/min最低3520.514最高20027575250单位排量的质量(N/ml)1.01.61.350.8双出轴一般不能有不行可以壳转式没有有有没有变量方式变偏心距（无级）变有效列数变有效列数、柱塞、作用次数变作用数4.液压马达管理要点1) 保证马达与被驱动机械间的同心度；2) 不能超负荷使用；3) 保证马达回油具有一定背压(0.51MPa)；4) 马达壳体上的泄漏油管应单独回油

45、箱，防壳体内压力(小于0.1MPa)过高；5) 液压油粘度适中、清洁，工作温度最高不超过65，短时高温也不要超过85；6) 低温工况下起动，应先作轻载运行，防配合面咬伤。七、辅助元件辅助装置是液压系统中不可缺少的部分，它包括油箱、油管及管接头、蓄能器、滤油器、密封装置等。这些装置或元件，就其在液压系统中所起作用而言，它们只起辅助作用；但从保证液压系统有效地传递力和运动，以及提高液压系统的工作性能来看，它们又是很重要的，因此，不但在设计液压系统时，应予以足够的重视，在使用管理中也要维持辅助元件的完好性。1滤油器1）功用与类型滤油器的功用在于滤除混在油液中的颗粒污染物，降低系统中油液的污染度，保证

46、系统正常地工作。滤油器按其滤芯材料的过滤机制来分有以下几种。 表面型滤油器：整个过滤作用是由一个几何面来实现，滤下的污染杂质被截留在滤芯元件靠油液上游的一面。滤芯材料具有均匀的标定小孔，可以滤除比小孔尺寸大的杂质。由于污染杂质积聚在滤芯的表面上，因此它很容易被堵塞住。编网式滤芯（过滤精度80、100、180µm），线隙式滤芯（过滤精度30、50、80µm）属于这种类型。 深度型滤油器：这种滤芯材料为多孔可透性材料，内部具有曲折迂回的通道。大于表面孔径的杂质直接被截在外表面，较小的污染杂质进入滤材内部，撞到通道壁上，由于吸附作用而得到滤除。滤材内部曲折的通道也有利于污染杂质的

47、沉积。纸质滤芯（过滤精度20µm）、毛毡、烧结式滤芯（过滤精度10µm）、陶瓷和各种纤维制品滤芯（过滤精度可达µm）等属于这种类型的滤油器。 吸附型滤油器：这种滤芯材料把油液中的铁磁性杂质吸附在其表面上。磁性滤油器（磁塞）即属于此类。2）滤油器的主要性能参数与选用 过滤精度。表示滤油器对各种不同尺寸的污染颗粒的滤除能力，用绝对过滤精度、过滤比和过滤效率等参数来表示。绝对过滤精度是指通过滤芯的最大坚硬球状颗粒的尺寸（µm），它反映了过滤材料中最大的通孔尺寸，以µm表示。它可以用试验的方法进行测定。过滤比（值）是指滤油器上游油液单位容积中大于给定尺

48、寸的颗粒数与下游油液单位容积中大于同一尺寸的颗粒数之比，即对于某一尺寸x的颗粒来说，其过滤比x的表达式为：式中，u为上游油液中大于某一尺寸x的颗粒尺寸浓度；d为下游油液中大于同一尺寸x的颗粒尺寸浓度。从上式可看出，x愈大，过滤精度愈高。当过滤比的数值达到75时，即被认为是滤油器的绝对过滤精度。过滤比能确切地反映滤油器对不同尺寸颗粒污染物的过滤能力，它已被国际标准化组织采纳作为评定滤油器过滤精度的性能指标。过滤效率Ec可以通过下式由过滤比值直接换算出来： 压降特性。液压回路中的滤油器对油液流动来说是一种阻力，因而油液通过滤芯要出现压力降。一般说来，在滤芯尺寸和流量一定的情况下，滤芯的过滤精度愈高

49、，压力降愈大；在流量一定的情况下，滤芯的有效过滤面积愈大，压力降愈小；油液的粘度愈大，流经滤芯的压力降也愈大。滤芯所允许的最大压力降，应以不致使滤芯元件发生结构性破坏为原则。在高压系统中，滤芯在稳定状态下工作时承受到的仅仅是流经滤芯产生的压力降，压力降大部分是通过试验或经验公式来确定的。 纳垢量。指滤油器在压力降达到其规定值之前可以滤除并容纳的污染物数量，这项性能指标可以用多次通过性试验来确定。滤油器的纳垢容量愈大，使用寿命越长，所以它是反映滤油器寿命的重要指标。一般说来，滤芯尺寸愈大，即过滤面积愈大，纳垢容量就愈大。增大过滤面积，可以使纳垢容量成比例地增加。滤油器的种类比较多，选用时除考虑其

50、过滤精度之外，还要考虑到滤油器耐压能力，纳垢能力。常用过滤元件的特点：纸质滤油器其滤芯由厚度为0.350.70mm的平纹或皱纹木桨微孔滤纸做成，当油液经过滤芯内部迂回曲折的通道时，流体的流动方向与速度都发生变化，将污染物截留住。它的过滤精度高，结构紧凑，重量轻，按工作压力要求可做成低压型（无支承圈），中压型（有金属网内衬），高压型（具有内外金属支承）多种结构，以使用在压力油路中为多，但其不能清洗重复使用，阻力较大，抗冲击能力差，一般需设压差保护装置。线隙式滤油器在内骨架上缠绕圆、扁金属丝，利用金属丝间的间隙截留污染物，用于吸口的精度在50100µm，压力损失小于0.03MPa；压力油

51、路上使用的精度在3050µm，压力损失小于0.06MPa，特点为结构简单，通油能力大，过滤精度高于网式，但不易清洗。缝隙式滤油器它由圆片、垫片、过滤片和刮片组成，其结构复杂，工艺要求高。但其过滤性能好，还可利用刮片把缝隙中的污染物刮掉，从而提高过滤效果。烧结式滤油器过滤精度高，强度好，耐冲击，耐高温，抗腐蚀，适用于高压系统的进出口管路中，但它易堵塞，难清洗，需经常更换滤芯，材料常用青铜粉，低碳铜粉，镍铬粉，制造简单，再生性好。磁性滤油器磁性滤油器有较好的过滤性能，结构简单，清洗维护方便，适用于高压，并可收集系统中的污染物，有一定污染与磨损监测作用。纤维型滤油器使用人造纤维，聚酯纤维，

52、金属纤维做成的滤芯，过滤精度可达120µm，一般用于要求过滤精度高、流量大的埸合，阻力小，结构紧，纳垢量大，允许压差大与易清洗垢特点。3）滤油器在液压系统中的位置与作用 安装在泵吸入管路上。这种安装方式一般使用过滤精度较低的网式或线隙式滤油器，滤去较大的污染物，保护液压泵。为保证泵吸入条件，不致产生空穴现象，要求其压力降不超过0.02MPa，流量应为泵流量的2倍以上。 安装在压力管路上。这种安装方式能够保护系统中除泵和溢流阀以外的元件。由于滤油器承受高压和冲击，要求有足够的强度。为了防止滤油器堵塞引起泵过载或滤芯破损，在滤油器上一般设置堵塞指示器或并联一个单向阀。单向阀开启压力略大于

53、滤油器的最大允许压差。 安装在液动机回油管路上。可以滤掉液压元件磨损后产生的金属屑和橡胶颗粒，保护液压系统；允许采用滤芯强度和刚度较低的滤油器，允许滤油器有较大的压降；与滤油器并联的单向阀起旁通作用，防止油液低温启动时，高粘度油通过滤芯或滤芯堵塞等引起的系统压力升高；滤油器必须通过液压泵的全部流量。 安装在泵的旁路溢流阀出口。这种安装方式又称局部过滤，只是部分流量通过，故其容量可以减小，也不承受多大压力。但溢流阀出口背压增加，会使其调压精度降低。 单独过滤系统。在液压起货机系统或大型液压系统中，采用低压泵和滤油器组成过滤系统，可以不间断清除油中污染物。 外过滤系统。在重要的液压系统中，经常配置

54、一个独立的滤油装置（如滤油车），可以视情对系统中油液进行外过滤，清除油液中的污染物。液压系统中除了整个系统按需设置滤油器外，还常常在一些重要元件（如伺服阀、比例阀等）的前面单独安装一个专用的精滤油器来确保它们的正常工作。4）滤油器使用注意事项滤油器是保证液压油清洁度的基本保证，除在系统中设置必要的滤油器外，正常的维护工作是不可缺少的，在正常情况下每工作500h应清洁或更换滤芯一次，清洁或更换滤芯时，应对滤壳内部进行仔细的清洁。当系统进行大修后，或液压油遭受污染后可视情缩短滤芯的清洁或更新周期。在日常管理中要时常注意滤油器进出口压差，或滤油器上的压差指示器工作状况，检查压差指示器的工作状况一定要

55、在系统正常运行时进行，原则上吸油滤油器压力降不大于0.015MPa，压力油路上的压力降不大于0.03MPa。低温工况下运行时，应旁通滤油器以防阻力过大损坏滤芯。2.蓄能器蓄能器是一种能储存、释放液体压力能的元件，它总是并联于回路中。当回路压力大于蓄能器内压力时，回路中一部分液体充入蓄能器腔内，将液压能转变为其他工作物体的势能集存起来；当蓄能器内压力高于回路压力时，蓄能器中工作物体势能将腔内液体压入系统。所谓工作物体势能，常用的是气体压缩和膨胀的弹性势能，也可以是重锤的重力势能或弹簧的弹性势能。1）蓄能器的功用 在短时间内供应大量压力油液，实现周期性动作的液压系统。在系统不需要大量油液时，可以把

56、液压泵输出 的多余压力油储存在蓄能器内，到需要时再由蓄能器快速释放给系统。这样就可使系统选用流量等于循环周期内平均流量m的较小的液压泵，以减小电机功率消耗，降低系统温升。 维持系统压力。在液压泵停止向系统提供油液的情况下，蓄能器把集存的压力油供给系统，补偿系统泄漏或充当应急能源，使系统在一段时间内维持系统压力，避免停电或系统发生故障时油源突然中断所造成的机件损坏。 减小液压冲击或压力脉动。蓄能器能吸收系统在液压泵突然启动或停止，液压阀突然关闭或开启，液压缸突然运动或停止时出现的液压冲击，也能吸收液压泵工作时的压力脉动，大大减小其幅值。2）蓄能器的类型：常用蓄能器有以下几种类型：活塞式。这种蓄能器构造简单，耐压较高，使用寿命长，但容量不大，活塞有较大惯性而