拖拉机液压系效率下滑的因素研究与改进

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作者:admin     来源:未知       发布时间: 2017-08-04 19:29
导读:如何提高拖拉机液压悬挂系中液压系的效率应成为设计,制造和使用者共同注意的问题在没有先导信号输入时,处于常闭状态变量液压泵的释放控制手柄,斜盘会自动退回中位,流量变


拖拉机液压系效率下滑的因素研究与改进

  如何提高拖拉机液压悬挂系中液压系的效率应成为设计,制造和使用者共同注意的问题在没有先导信号输入时,处于常闭状态变量液压泵的释放控制手柄,斜盘会自动退回中位,流量变为零当先导气路的压缩空气进入B腔后,液压减开始工作。液压缸输出的有效功率flv与发动机输入的机械功率tw的比值,称为系统的总效率,即式中=flvtw=pch,p,c和h分别为泵的总效率,缸的效率和回路效率。
  1影响泵p的原因与控制对于常用的cb系列齿轮泵,p=vm,v和m分别为泵的容积效率和机械效率。
  1.1影响cb泵v下降的原因与控制
  泵的实际流量q与理论流量qt之比为容积效率,即v=qqt=1-qqt,q为容积损失,而q=qs q qn qt.式中:qs为齿轮端面间隙泄漏量;q为齿顶间隙泄漏量;qn为齿面啮合处泄漏量;qt为液体压缩时弹性损失。
  1)齿轮端面间隙泄漏qs的控制
  端面间隙是指主被动齿轮端面与前后轴套4个端面之间的间隙。由于端面间隙泄漏途径多,封油长度短,泄漏约占总泄漏量75~80,因此最大化减少qs对提高v起着决定性作用。端面间隙的总泄漏量可用两平行圆盘间隙流量公式来计算。实验证明,端面间隙每增加0.1mm,v就可能降低20.实际工作中,因端面零件的磨损,其间隙会逐渐增大。因此在中高压齿轮泵中,均采用端面间隙液压自动补偿措施。若端面过渡磨损,自动补偿效果明显减弱或失去作用时,使用中可视磨损程度在下轴套端面处加适当厚度的垫片来补偿。在安装时一定将卸荷片及其密封圈装在吸油腔一侧前轴套的端面上,否则端面间隙不能补偿。
  2)齿顶间隙泄漏q控制
  齿顶间隙是指齿顶与壳体内圆柱面之间隙,此处的q是指高压腔的油液经齿顶圆径向间隙向低压腔的泄漏。为考虑轴套及齿轮承受的径向力而产生的偏心,不产生扫膛等,该间隙一般放大到0.03~0.1mm.由于油液的黏度及边壁对整个液流的粘附作用很强,液流在其中流动的雷诺数比较小,属于层流运动;再加上齿顶的运动方向与泄漏方向相反,这部分封油长度较长,q约占总泄漏量15~20,q可按两平行平板间隙流动理论来计算。实验证明,径向间隙每增加0.1mm,容积效率则下降0.25.减小q的主要措施是:采用洁净具有合适粘度的工作油液,改善润滑条件和边壁的吸附性能,减轻齿顶与壳体,轴颈与轴套内孔的磨损而增大的间隙;为平衡液压径向力,齿轮泵的进出油口和卸荷片的位置不得装错;吸油管尺寸要配备合适,轴套定位要正确,过滤器通流能力要通畅,避免泵的吸空现象;正确接合齿轮泵,严禁发动机启动后再强行接合泵的手柄,避免泵与轴套,齿顶与膛孔的冲击磨损;确保驱动齿轮与泵主动齿轮的同心度。
  3)齿面啮合处qn的控制
  齿轮泵工作中有2处啮合面,而qn就是由于啮合面处的磨损在高低压腔间因齿面密封不良引起的泄漏。在正常情况下,qn很少,约占总泄漏量4~5.使用中要减小这部分泄漏必须保证泵吸油充分,防止气穴现象而出现的空蚀。其措施是:减小阀孔或其它元件通道前后的压力差,在管道安装中要尽量避免有狭小或急剧转弯处,保证油路中各处的压力都不低于油液的饱和蒸气压力;尽量减小泵的吸油高度,采用内径较大的吸油管道,少用弯头,吸油过滤器通流量要大,油箱盖中的通气器要经常与大气相通,增加油液在油箱中的空气分离能力,最大化减少吸油阻力;各元件的连接处要密封可靠,防止空气进入,要随时注意排除系统中的空气。
  4)液体压缩时弹性损失
  流量qt控制当泵工作压力较低时,qt很小,一般不予考虑,当工作压力比较高时,其压缩损失不可忽视在没有先导信号输入时,处于常闭状态。当先导气路的压缩空气进入B腔后,液压减开始工作。从使用方面,应避免工作压力过高,防止系统超负荷而出现高低压腔的压差过大。
  1.2m及其损失的控制泵的理论功率pt与输入功率p之比,称为机械效率m=ptpt pm,pm为泵的机械损失,它包括5个方面:轴与轴承的摩擦损失pc;齿轮啮合的磨擦损失pn;轴与轴封的摩擦损失pf;齿顶与液体的粘性摩擦损失phs;齿轮端面与液体的粘性摩擦损失ps.对于与齿轮间隙有关的两种粘性摩擦损失和ps都与油液的动力程度,端面间隙s和齿顶与壳体的径向间隙有关;粘性摩擦损失随油液粘性的增加而增大,随间隙的增大而减小。因此在使用中一定按照不同的泵型,环境温度,工作压力和执行元件的运动速度选择合适黏度的液压油,视油液的污染程度定期清洗油箱和更换液压油。间隙增大虽能使粘性摩擦减小,但泄漏会增加;反之,会使泄漏减小而粘性摩擦增大。因此应在功率损失最小,总效率比较高的情况下,选择相应最佳间隙s和值。减小轴与轴承的摩擦损失是依轴承的结构而异,可以认为轴承的摩擦损失正比于轴承的负荷;另外在采用合格工作介质(起决定作用的物质)的前提下,通过选择不同的润滑方式方法来达到。泵轴与轴承有多种润滑方式方法,目前,拖拉机液压系统(Hydraulic systems)多采用螺旋吸油式低压润滑,不仅可获得相当大的润滑油的流量,而且使进入轴承的润滑油全部是冷却的,油液的黏度大,油膜形成的条件好,承载能力强,轴承的摩擦损失小。
  轴与油封的摩擦损失pf与负荷和转速无关,只与预紧度有关,并与油封的品种类型影响很大变量液压泵的释放控制手柄,斜盘会自动退回中位,流量变为零泵轴大多选自油封密封。轴端油封装得很紧时,油封引起的摩擦损失就不能忽视。
  2影响液压缸c下降的原因与控制
  液压缸也分为内漏和外漏液压阀是自动降低管路工作压力的专门装置,用于气动回路中,对压缩空气的压力值进行调节,使设定的压力值近于恒定。内漏主要在活塞与缸筒相对往复运动部件的动密封处,其次是活塞与活塞杆间的静密封处,这部分泄漏量可在额定压力下,将活塞停在液压缸一端保压一定时间测出。外漏是端盖导向密封部位,缸筒与端盖间,排气装置及油口连接处的泄漏。内外泄漏都会使缸容积效率降低。缸的总效率c为缸的容积效率v和机械效率m的乘积,即c=vm2.1影响液压缸v原因与控制v=qoqo q,qo为相对于速度的流量,q为缸的泄漏量。由于活塞与缸间的摩擦,会引起密封装置弹性减弱或失效,内漏是不可避免的。内漏量可按流径同心圆柱环形间隙流量公式来计算。实际工作中,由于缸出现偏载,圆柱活塞与缸筒的配合很难保持同心而出现偏心,通过偏心圆柱环形间隙的泄漏量较同心时泄漏量大。因此,在设计安装液压缸时要避免缸的偏载是非常重要的。o形密封圈使用的时长不太长,当缸与活塞的配合间隙超过0.2mm,缸的工作性能显着变差时应更换密封圈和两侧的牛皮支承环,或者在活塞矩形槽底缠入2~3层牛皮纸的垫片来补偿。
  安装活塞杆时,一定检查并按规定扭矩拧紧活塞杆下端的紧固螺母。
  2.2影响液压缸m的原因
  m=wpa=popo p,式中w为缸推动的负载,po为相应w的压力,p为缸摩擦阻力引起的压差,p为实际供油压力,a为活塞的面积。当w一定时,如何最大化减少因摩擦阻力引起的p,主要取决于活塞环密封装置的材料和形式,在缸与活塞,杆与端盖间广泛采用o型密封圈时,在最低工作压力下,其摩擦阻力引起的p很小
  3最大化减少管道和控制元件的损失
  油液在管道和阀中流动时由于粘性会产生阻力,这种阻力称为液阻。为克服液阻就必然多消耗一些能量,这种能量消耗主要表现为压力损失。压力损失可分为沿程压力损失沿和局部压力损失,其回路总的压力损失总为上两种损失之和。必须选择合适的液压系回路,在设计,制造和使用等方面采取一系列控制措施:合理选择管道内径,限制流速;缩短管道长度,最大化减少管道折叠和通流截面的突变,并力求管道内壁光滑,如分置式液压系比整体式和半分置式液压系p总大;要正确安装阀,防止因液压径向力而出现滑阀副的单边磨损而出现偏心圆柱形间隙的泄漏;分配器中的回油阀往往因阀与座的磨损或油脏而垫起引起泄漏,要视情况研磨锥面或在阀体(valve body)加垫来补偿。
  综上所述,提高拖拉机液压悬挂系中液压系的效率,必须采取下列措施:
  采用高效率的液压元件(Hydraulic element);
  最大化减少液压回路中压力损失;
  正确选择油液及其黏度范围;
  采取措施控制油温和油液污染;
  一旦功率损失较大,效率下降明显时,要针对故障的原因及时排除。