液压系统的工作原理及液压系统常见故障和解决方法

液压系统用于所有类型行业的各种应用。它们有时被称液压传动装置。任何时候需要以可变速度驱动一个或多个液压马达并具有双向能力时，通常会使用液压系统。常见应用包括输送机、原木起重机、移动设备、离心机、化学清洗机和刨床。液压系统是一些了解最少的系统，因为许多组件位于液压泵组件之上或之内。

液压系统的工作原理：

典型的液压系统示意图如图 1 所示。双向可变排量泵控制液压马达的方向和速度。这种类型的驱动器通常称为闭环系统。请注意泵的两个端口如何以液压方式连接到电机上的两个端口，从而形成闭环。

典型液压系统 图1

主泵

柱塞泵始终用于液压系统。泵容积的范围可以从零到最大量。在图 2 中，泵斜盘处于垂直位置，这意味着泵输出为每分钟零。斜盘由两个内部缸移动，这两个缸由单独的阀门或手动杆控制。为了向前驱动液压马达(图 3)，底部油缸伸出以使斜盘倾斜并将流体从“A”端口输送。油流随后被引导至用于旋转轴的马达。随着轴的旋转，从电机流出的油将返回到泵上的“B”端口。这个端口将作为这个方向的吸入口。

工作中的柱塞泵 图2

正向驱动液压马达 图3

要反向驱动电机，顶部油缸将伸出，使斜盘向相反方向倾斜(图 4)。然后，“B”端口将用作压力端口，“A”端口将成为吸入端口。斜盘在每个方向上的角度量将决定泵的流量。

反向驱动液压马达 图3

电荷泵

在主泵的后端安装了一个电荷泵。这有时被称为补充泵。在某些情况下，电荷泵位于主泵组件内。补油泵体积通常是主泵体积的 10-15%。当主泵处于闲置模式时，补油泵体积会用流体预填充“A”和“B”端口。

压力将继续在两个端口中建立，直到达到安全阀设置。补油泵泄压通常设置在 200-300 磅/平方英寸 (PSI) 之间。一旦达到阀门的弹簧设置，补油泵流体将流过补油泵减压阀并进入泵壳。然后机油通过壳体排放管返回油箱。

电荷泵的目的是在运行期间为系统提供补充液。泵和马达中的活塞和筒体之间存在严格的公差。这意味着泵和马达内的一些油将绕过活塞并通过壳体泄油管流回油箱。

由于这种旁路，流出电机的油量少于主泵实际需要的量。补油泵通过单向阀补给油，防止泵气蚀。补油泵还用于向弹簧加载的缸供油，以驱动主泵。

补油泵溢流阀

补油泵溢流阀为多余的泵容积提供一条流路，以在怠速模式下返回油箱。溢流阀通常安装在补油泵上或附近。该安全阀的出口流量通常连接到泵壳，然后通过主泵的壳排放管返回油箱。

在图 2 所示的系统中，安全阀设置决定了系统处于空闲模式时的压力。该压力通常为 200-300 PSI。在使用热油梭阀的系统上，梭式安全阀在驱动电机时确定回路低压侧的压力。

止回阀

止回阀允许从补油泵自由流动到回路的低压侧。同时，高压侧的油被对面的止回阀阻断到低压侧。通常通过卸下补油泵来访问止回阀。

安全阀

安全阀限制系统中的最大压力。如果电机出现机械失速，高压侧的安全阀将打开并将流体倒回回路的低压侧，以防止电机过压。这些阀门还可以吸收系统中的冲击峰值。为了最好地吸收压力峰值，阀门通常安装在尽可能靠近电机的位置。根据系统的不同，阀门可能位于泵上，安装在单独的块中或安装在液压马达上。

这些阀门通常预设为高于最大工作压力 200 至 400 PSI。一些驱动器可能具有最大压力超压，其运行类似于泵补偿器。当达到压力超控设置时，泵体积减少到几乎为零 GPM 的输出。泵只会输送足够的油来维持压力超控设置。在这些系统上，压力超控设置低于交叉溢流阀设置。

液压马达

液压马达的速度和方向由可变排量液压泵决定。马达的最大压力由安全阀设置控制。应检查并记录电机壳体排放流量，以便将来进行故障排除。在带有梭阀的系统上，梭式安全阀的油箱端口有时会连接到液压马达壳体泄油管路中。使用这些系统，检查案件流程不会提供绕过的准确指示。发生这种情况是因为系统中的过量流量会与液压马达中的旁路相结合。

液压系统常见故障和解决方法：

定期维护检查

为了有效地排除液压系统的故障，应在系统正常运行时进行一些初步检查，以便建立参考。

记录补油泵溢流阀设置。当主泵闲置时，补油泵溢流阀设置将显示在系统中的所有仪表上。使用两位梭阀时除外。

记录梭式安全阀设置。驱动液压马达时，检查回路低压侧的压力。

记录最大操作压力。检查驱动器何时在机器上负载最重。检查正向和反向。

检查放大器的命令电压和伺服阀的电流。电机的每分钟转数应记录为伺服阀的特定直流信号。液压系统中的速度问题通常与输入的直流信号或伺服阀有关。有些泵有排量指示器。还应记录放大器的特定命令电压的指示器位置。

如果马达是活塞式，检查壳体泄油流量。随着电机磨损，更多的油会绕过。驱动电机时一定要检查，因为当压力处于最大水平时会发生过度旁路。如果穿梭式安全油箱管路通过发动机箱向后移动，这将不是有效的检查。

检查过滤器指示器。过滤器通常具有颜色编码或其他视觉指示器来显示元素条件。如果元件部分堵塞在非旁路型过滤器上，则驱动器将减速。应定期检查和更换过滤器。

泵控制

改变泵容积的最常见方法是通过机械连接或伺服阀。机械控制是通过电缆或其他机械联动装置完成的。在某些情况下，机械连接会移动泵上的阀门，该阀门将油输送到泵内的弹簧加载缸。在其他情况下，机械控制直接连接到旋转斜盘。

操作员将移动操纵杆来驱动泵。泵每分钟输送的流量与操纵杆或踏板的移动量成正比。泵的流动方向以及液压马达的旋转取决于踏板或操纵杆的移动方向。如果在操纵杆或踏板居中时泵正在输送流体，则可能需要调整机械联动装置。

工业应用中的大多数静液压驱动器使用伺服或比例阀来控制主泵。专用阀通常安装在泵壳上。阀门由进入阀门放大器的输入信号控制(通常是正负直流电压)。

输入信号可以来自电位器、操纵杆或可编程逻辑控制器 (PLC)。正电压通常会将阀门移至“A”(直箭头)位置，而负电压会将其移至“B”(交叉箭头)位置。

在图 1 中，伺服阀移动到“A”位置，将油从补油泵输送到弹簧加载的缸，以驱动泵旋转斜盘。一旦斜盘与伺服阀阀芯的移动量成比例地移动，机械反馈将阻止油流出伺服阀。然后泵斜盘将停止移动并保持选定的体积。

为了反转流出泵的流向，向放大器施加负直流 (DC) 电压。然后阀门将按比例移动到“B”位置，并从相反的端口输送流体以使电机反转。

当阀门没有电信号时，泵体积输出应为零 GPM。如果液压马达漂移，则需要调整气缸上的定心弹簧或需要调零阀门。

流向阀门的油液由非旁路 3 至 10 微米滤芯过滤。大多数伺服阀还包含一个具有 100 至 200 微米等级的小型先导过滤器。如果任一过滤器堵塞，泵将非常缓慢地冲程或根本不冲程。

梭阀和梭阀泄压

液压系统的缺点之一是大部分油留在回路中，不会返回油箱进行冷却。将部分油返回油箱的一种方法是使用梭阀。该阀的目的是引导一部分流出电机的流量在返回油箱之前通过冷却器。

当电机正向驱动时，梭阀移动，因此回路吸入侧的油流向梭阀泄压口。补油泵将向泵吸入侧输送比弥补主泵和电机内部旁路所需的更多的油。

这会导致压力增加到梭阀泄压设置 (150-220 PSI)。然后，梭式安全阀将打开，并将少量从电机流出的油通过冷却器输送回油箱。梭式安全阀弹簧的设置决定了回路低压侧的压力。尽管并非所有系统都使用梭阀，但强烈建议使用梭阀来减少系统中的热量。

将梭式安全阀的压力设置在补油泵安全阀以下很重要。如果设置得更高，多余的补油泵流体将始终通过补油泵安全阀排出，绕过冷却器。这会导致系统过热。梭阀和溢流阀一般用螺栓固定在液压马达上。它们也可以与交叉泄压阀一起安装在一个单独的块中。

过滤器

除了通过梭式安全阀的油流外，液压系统中的流体不断循环。最好的过滤器布置是在环路每一侧的两个方向上过滤流体。如果没有在两个方向进行过滤，当泵发生故障时，泵中的污染物会直接进入电机，反之亦然。

图 1 中所示的过滤器将过滤流入电机的油。如果元件被污染，油将流过弹簧加载的旁路止回阀。从马达流出的油将流过非弹簧式止回阀。过滤器应具有视觉或电子指示器，以显示滤芯何时被污染。

液压系统故障排除

如果很难或不可能找到中间位置，请检查控制阀和联动装置。如果可能的话，关闭阀门。

如果系统过热，请检查油箱中的油位，检查交换器，检查在线压力过滤器，检查交叉端口安全阀，并检查泵和电机壳体排放口是否过度旁路。

如果驱动器仅在一个方向上运行，请检查溢流阀、电压、控制阀和联动装置以及止回阀。另外，检查梭阀。

如果反应迟钝，检查补油泵压力、补油泵吸滤器、补油泵溢流阀、梭式溢流阀、控制阀、交叉溢流阀、补油泵吸滤器和补油泵。

如果驱动器无法在任一方向运行，请检查油箱中的油、控制阀和联动装置、电源电压、横向安全阀、补油泵压力、补油泵安全阀、梭泄压阀、压力超控以及泵和电机外壳泄油管路是否过度旁路。

过滤器清洁

该过滤器清洁从油箱到增压泵吸入口的油。它通常是非旁路的并且具有 10 微米的额定值。应定期更换和清洁过滤器。如果它被污染，充电泵和主泵可能会产生气穴。

希望通过了解静液压驱动器的不同组件，您现在可以更好地了解这些重要系统以及它们的功能。

本文标题：液压系统的工作原理及液压系统常见故障和解决方法

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