铁路救援起复液压起复基础知识Word文件下载.docx
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在液压起复设备中常用超高压作为千斤顶的推拉工作
压力，用低压、中压作为操纵系统工作的压力。
2.流量
单位时间内液体流过的体积称为流量，一般用L/
min（升/分）表示。
3.功率
单位时间内所作的功称为功率。
在液压系统中，流量与
压力的乘积即为功率。
在具体使用上，常用kW（千瓦）表示。
4．泄漏
单位时间内所漏油的体积称为泄漏，以L／min（升／分）
表示。
泄漏分内泄漏和外泄漏两种。
前者指元件高压腔漏到低压腔的液体，后者指从系统内漏到系统外面的液体。
二、系统压力的确定在救援起复中，为提高效率、减轻设备重量，应该选用压力较高的液压系统。
但是选用多高的系统压力为合适呢?
对这个问题应从重量／性能比和成本／性能比这两个方面进行考虑，应使它们同时处于最小值。
所谓重量／性能比是指千斤顶每单位举升能力所占自重，这个数值越小表明千斤顶越轻。
成本／性能比是指制造千斤顶时，每单位举升能力所占成本，其值越小表明生产成本越低。
这两个指标是现代机器生产中最重要的技术经济指标之一。
从理论上讲，在千斤顶活塞面积不变时，系统压力越高，千斤顶的承载力量就越大。
换句话说，在承载力量不变的情况下，压力越高，千斤顶的体积就越小，即千斤顶的重量越轻。
但是这个结论是有条件的。
据国外资料介绍，在目前的材料性能限制下，这个结论仅对63~／IPa以下的压力是成
立的。
这是因为，当压力超过63MPa时，由于受千斤顶缸体材料的限制，必须加大缸壁厚度，才能保持缸体应有的强度。
从这个角度来看，当系统压力超过63MPa时，压力越高千斤顶的自重就越大（但不成正比），也就是增大了重量／性能比。
另外，从经济角度来看，当压力超过63MPa时，随着加工精度和密封程度的提高，加工成本要大大增加，即增大了成本／性能比。
把重量／性能比和成本／性能比作为目标函数，对千斤
顶的工作压力进行优化的结果表明，32〜63MPa是较合适
的工作压力。
在这个压力范围内，有大量的液压标准件出售，可以降低起复机具的制造和运行维护成本。
三、液压传动工作原理起复机具采用的液压传动是用油液作为传递能量的工作介质。
在密闭的工作条件下，当原动机（内燃机或电动机）带动油泵旋转后，油泵的容积发生变化，把机械能转换为压力能，使油液具有一定的压力。
这种油液经过油管，通过液压阀进行控制和调节后进人液动机（油缸或油马达），又把压力能转换成机械能来传递动力。
这种装置的传动形式称为容积式液压传动，简称液压传动。
其工作原理是根据巴斯加原理得来的。
1．巴斯加原理
图5—2—1是一个充满液体的球形容器，如果在该容器
面积为A的柱塞上作用一个外力P,在忽略液体重力的情况下，球形容器内各点（如点1、2、…）的压力完全相同，其值为P/Ao这种现象是由法国科学家巴斯加发现的，故称
为巴斯加原理。
它可叙述为：
一压力加于密封容器的一部分，则压力以完全一样的大小向容器中所有各点传递。
2.液压传动原理
—ennuB
塞2的面积为F2，两容器于底部连通。
如在活塞1上作用一
外力R,则由P1形成的压力为R/F1,按巴斯加原理，在活塞2的底面上也将作用有压力R/Ro这样，作用于活塞2
的液压力P2=F2•P1/Ro如果F2/F1=n,贝U从活塞2输出的力P2=n•P1,当n较大时，给活塞1上作用一个很小的力，便可在活塞2上获得很大的力。
这就是容积式液压传动的工作原理。
如将图5—2—2中的活塞1作为液压系统中的油泵，活塞2作为油缸，当用原动机驱动活塞l时，油泵输出的流体压力能便可转换为油缸的输出功。
四、液压泵
液压泵亦称油泵，是液压系统的心脏。
像人的心脏一样，油泵担负着将油液输送到系统中各机构的任务。
油泵把由它的输入轴所传递的机械能转换为压力能，通过液压油将其传递到各执行机构，使之再变成机械能而作有用功。
油泵仅传递液流，并不传递压力。
压力是泵的流量受阻而引起的。
因此，压力是液流的副产物，是液流做功的量度。
工作原理：
为传递液流，泵在其进油口一侧建立一个低压区，亦称部分真空区。
因为低压区的空气压力远小于油箱液面上的大气压。
因此油箱内的油液被源源不断地压入油泵的低压区，然后通过油泵再输送到出油管路。
用于液压起复设备的油泵是容积式柱塞泵。
其特点是在传递流量时能承受很高的压力，而且在油泵转速不变的情况下，通过变量机构的调节，可以使泵产生不同的流量。
在起复作业中，为了提高工作效率，减少辅助作业时间，要求在千斤顶空载工作（前进和返回）时，油泵应该大流量供油，但当千斤顶前进至接触到工作物，使油压增高时，为保证安全，油泵应立即转入小流量供油。
采用变量柱塞泵可以
满足这个要求
油泵调节流量的方式一般有手动、电动、液动、随动和压力补偿变量等几种形式。
在液压起复设备中，常常采用压力补偿变量方式调节油泵流量。
五、液压缸在液压传动中，有两类执行机构。
一类是液压缸，又称油缸，其特点是以直线做功。
起复设备中使用的各种液压千斤顶就是一种专门设计的油缸。
另一类执行机构是液压马达，又称油马达，它能提供连续的旋转运动。
因起复设备不采用油马达，不予讨论。
在油缸的选用中，有两个重要的技术参数。
1．速度在选用油缸时需要确定它的运行速度。
油缸的运行速度几乎完全取决于流人油缸的流量。
例如，在某一流量下，油缸以某一速度运动，为使其速度加倍，可以把流量加倍。
速度与油缸的内部尺寸也有关系。
例如，油缸的基本尺寸是活塞的有效面积，如果该面积增加一倍，流量不变，则油缸速度只有原来速度的1／2。
换句话说，如果一个活塞的有效面积是另一活塞的两倍，并要求以相同的速度运行，那么前者接受的流量必须是后者的两倍。
2．力选用油缸时，首先应确定它的最大输出力。
因为油泵只传递流量不传递压力，系统里的压力是由于执行机构的运动阻力而产生的，因此执行机构的最大输出力，完全取决于系统各液压元件所能承受的压力。
油缸的输出力等于活塞有效面积与系统工作压力的乘积。
压力／力的相互关系决定了油缸在负载下的工作情况。
如果系统压力不变，增大活塞有效面积就可增大输出力；
如果活塞有效面积不变，增大系统压力也可增大输出力。
因此压力、流量、活塞的有效面积是选择油缸的基本参数。
油缸的基本结构非常简单：
由带有前后缸盖的缸筒组成，活塞及活塞杆在缸筒中往复运动。
为防止漏油，各接触面之间装有密封圈。
油缸分单作用和双作用两种。
在液压起复设备中，大多采用双作用分离式千斤顶。
所谓“双作用”是指在两个方向上提供动力；
“分离”是指油泵部分与起升部分分离，通过油管连接进行作业。
因此，这种千斤顶能用于空间狭小和要求远程作业的起复工作。
这种千斤顶的另一个特点是，使用方位的限制少。
在垂直、横卧、倒放等方位都能工作，在配上各种附件后，能完成起复作业中的举升、横移，侧扶等多种空间动作。
受油缸结构特点制约，它只能沿其轴线承受负荷。
否则，当负荷偏离油缸轴线作用时，将在活塞杆上产生侧向负荷。
这样就会加速各接触面密封圈的磨损，严重时有可能使活塞杆弯曲，造成油缸报废。
液压起复设备中的爪式千斤顶，在某些情况下使用时，必须在两端安装铰座，其作用就是为了减少侧向力对活塞杆的影响。
在起复作业中，为了适应机车车辆下部空间狭小的特点，还配备了伸缩套筒式（简称套筒式）千斤顶。
其特点是结构高度较小，工作行程较大。
六、液压阀
液压阀又称控制阀，按其控制的对象来分，有三类液压
阀。
1.方向控制阀
在液压起复设备中，使用最多的液压阀是方向控制阀
（换向阀）。
换向阀是实现油路的换向、顺序动作及卸荷的阀门。
有多种形式的换向阀，如电磁换向阀、液动换向阀、机动换向阀、手动换向阀、多路换向阀等。
液压起复机具中一般使用手动换向阀进行控制。
图5—2—3是一种手动换向阀的结构原理图。
国5-2-3F功换向阀的结樹原理
如图5—2—3所示，阀体内装有与手柄相连的滑阀，滑阀上面开有沟槽。
当操纵者移动手柄时，滑阀上的沟槽便对准阀的进、出口，使油液流向执行机构。
当反向移动手柄时，滑阀可以关闭液流，让油液流向执行机构的其他孔口。
为了便于控制滑阀的运动，换向阀中常常装有机械定位装置。
当操纵者松开手柄时，在弹簧作用下滑阀自动回到中间位置。
使用时，可以通过控制手柄的位置（滑阀的开口大小）来调节千斤顶的动作，松开手柄，千斤顶可以在负载下停在任意位置。
在选用换向阀时，须考虑阀芯机能。
所谓阀芯机能，是指换向阀的阀芯在中间位置时的通路形式。
不同的阀芯机能有不同的通路形式，以满足不同的工作要求。
在起复机具使用的高压、超高压系列换向阀中，有0、H、y、K、M、X、P、I，等8种阀芯机能，如表5—2—2所示。
2．压力控制阀在液压起复设备中，为了保证安全，必须使系统压力保持在预先规定的限度之间。
系统中使用的溢流阀就是一种防止过载的压力控制阀，可以精确地控制系统中的压力。
图5—2—4（a）是一种溢流阀的原理图，图5—2—4（b）是溢流阀
作为安全阀防止系统过载的原理图。
参见图5—2—4（a），这是一种平衡活塞式溢流阀。
设进油压力为P2，通过阻尼孔后压力为Pl；
P2的作用面积为A,主阀弹簧力为F。
当系统中压力P2低于弹簧d的调定压力时，
即，小于弹簧d的压力，导阀b未打开，此时，p1=p2，Ap1+F
Ap2，阀不溢流。
当系统中压力P2>
pi,也即pi大于或等于弹簧d的压力时，导阀b打开；
压力油通过主阀轴向的阻尼孔流回油箱。
由于阻尼孔的作用，此时piVp2,Api+F<
Ap2,
主阀向上提起，油液从溢流口流回油箱。
调整弹簧d的压力，即可调整溢流阀的溢流压力。
参见图5—2—4（b），溢流阀用于防止系统过载时，此阀是常闭的。
当阀前压力不超过某一预调的极限时，此阀关闭不溢流。
当阀前压力超过此极限时，阀立即打开，油液即流回油箱或流到低压回路，因而可防止液压系统过载。
通常安全阀所控制的过载压力比系统的工作压力高8%〜10%。
3．流量控制阀自来水龙头就是一个简单的流量控制阀，把它拧开一点，水便慢慢流出，把它打开很大，水可哗哗地流。
用于液压系统的流量控制阀，虽然其结构较之水龙头更为复杂，但工作原理却是相似的。
通过对流过阀门的液体速度进行控制，可以调节执行机构的运动速度。
在液压起复设备中，控制两个或数个千斤顶同步工作的分流阀就是一种流量控制阀。
分流阀有等量式和比例式两种。
前者是指阀两出口的流量相等，且等于入口流量的一半；
后者是指两出口的流量保持一定的比例。
扶正机具使用的分流阀属于可调式分流集流阀，其特点
是集等量式、比例式分流集流阀的功能于一身，通过手轮调节可以等量或比例分流集流。
这种阀在额定流量下可以无级调节，油液正向流动时，阀起分流作用，反向流动时，阀起集流作用。
因此这种阀可以一阀多用，能够代替多种不同流量的普通分流集流阀。
接入系统后，这种阀可以控制两个不同负荷的千斤顶同步运行或按任意选定的速比运行。
七、液压管路
液压管路包括油管和接头两部分。
油管有硬管和软管之分。
在液压起复设备中，为了方便搬运和灵活操作，除液压站使用一些硬管外，全部采用软管连接。
在液压起复设备中使用的是超高压耐油橡胶软管，它由三部分组成：
内壁是传递油液的内管，其材料是挠性的，能承受高、低温而不硬化；
内管加固层由螺旋钢丝编织而成；
最外层是为防止化学腐蚀与损伤的包裹层。
2〜4
在选择软管时，压力是最重要的因素。
各种尺寸的软管都有最小的额定破裂压力，这是软管可以安全工作的最高压力。
但在使用中，决不能把软管的最小破裂压力与系统工作压力相混淆。
因为液压系统的实际压力会大大超过预定压力，在选择软管时必须把这种压力波动考虑在内。
在液压起复设备中，为了做到万无一失，应按系统最大工作压力的倍来选择软管的最小破裂压力，即安全系数为2〜4。
为了保证安全和减少辅助作业时间，在液压起复设备中使用的油管接头几乎都是快换自封式接头。
这种接头能使操纵者在不使用工具、不使管路漏油的情况下，将软管快速连接或拆下。
其结构原理如下：
参见图5—2—5（a），快换自封式接头有一对凸凹连接偶件，其内腔各有一个单向阀。
当接头体分开时，单向阀的弹簧推动阀芯，使阀芯上的密封圈压紧在接头体的锥形孔上，关闭两端通路，使油液不能流出。
当两个接头体连接时，见图5—2—5（b），两个阀芯前端的顶杆相互把对方顶开，使通路打开，油液通过。
两个接头体的连接，是利用在接头体H上的数个钢球被压落在接头体工的V形槽内实现的。
工作时，钢球由外套压住不能退出，外套由弹簧圈顶住，保持在右端位置。
八、液压油液压油是液压系统的血液，它对液压系统的作用像血液对人体一样重要。
在液压系统中，液压油除作为传递能量的工作介质外，它还兼有润滑和冷却传动系统的作用。
因此液压油的质量和品种是否符合要求，使用或保管是否得当，都直接影响整个系统的寿命和工作效率。
1．一般物理性质
（1）粘度粘度俗称稠度，它是表示油液流动阻力的一种物理量。
粘度越大，流动阻力就越大。
在一定温度下，油液做功的能力取决于粘度。
太稠的工作油，温度一降低就可能难于从油泵中输出；
而过稀的工作油，一遇高温便改变其流动性质，会使系统产生泄漏等问题。
有三种度量粘度的单位，我国主要采用运动粘度。
其物理单位为cH2/S,称为斯托克斯，是为了纪念英国学者斯托克斯而取名的。
由于斯托克斯的单位太大，应用不方便，往往应用厘斯托克斯来度量粘度的大小。
在实际使用中厘斯托克斯常用英文符号cSt表示，lcSt=mm2/s．
在液压油的牌号表示上，通常是以这种油在40C时，以厘斯托克斯（cSt）为单位的运动粘度的平均值来表示。
例如20*机械油，是指这种油在40C时，以厘斯托克斯为单位的运动粘度的平均值是20cSt。
一般液压传动油以11〜50cSt为宜。
液压油的牌号越大，表示油液的粘性越高。
（2）粘度指数理想的工作油应在各种温度下都保持稳定的粘度，温度
低不变稠，温度高不变稀。
这样的工作油就具有很高的粘度指数。
一般液压油的粘度指数要求在90以上，优良的在100以上。
（3）油的密度单位容积的油的重量称为密度，一般常用液压油的密度
在0.86〜0.93g/cmi之间。
2．液压油的选用
（1）一般要求
1不得含有蒸汽、空气及其他容易气化和产生气体的杂
质。
含水量不得超过0.025%。
2不侵蚀机件及破坏密封装置，即油中不含有水容性酸及碱类物质。
3有高度的化学稳定性，在长期贮存及使用过程中不变质。
当系统内温度、压力和流速变化时，仍保持其原有的特性。
4有适宜的粘度和良好的粘温特性。
在工作温度变化范围内，粘度变化为最小。
5满足防火、安全的要求，油的闪点要高。
（2）液压油的选用
液压起复设备是铁路行车事故抢险救援的专用设备。
虽然平时不常使用它们，但一旦使用起来绝不允许出现故障。
根据这个原则，应该选用能够用于户外，适应四季温差变化的高级专用油做为液压起复设备的工作油。
表5—2—3列出
了推荐液压起复设备使用的国产咼级油牌号。
表5-2—3起复机具常用液压油
项目
低温抗磨液压油
航空液压油
高级抗磨液压油
YC--N32
YC--N46
10号
12号
N32
N46
10
12
28〜35
40〜51
运动粘度
17〜23
27〜33
（cst）50C
1500
1200
cSt40C
-50C
凝点（c）<
-35
-70
-60
-15
粘度指数》
160
95
闪点，开口，（C）
92
100
180
机械杂质（％）<
无
腐蚀，铜片
100c,3h
合格
±
0.15
0.2
1级
高级液压油由于加入了各种添加剂，因此使用性能良好
现扼要说明如下：
1航空液压油。
通常染成红色，俗称红油。
凝固点低，
粘温性能很好，在-40C〜50C范围内具有要求的适当粘度，价格较贵，约为一般机械油价格的4倍。
2高级抗磨液压油。
在油液中添加了有效的抗磨剂，除
具有与普通液压油相似的特性外，抗磨性更好，摩擦系数小，
凝点低。
对钢一钢摩擦副有特别好的抗磨性。
3低温抗磨液压油（稠化液压油）。
除具有与抗磨液压油相似的特性外，在油液中还添加了降凝剂、增粘剂等，其粘
度指数在130以上，低温流动性好，可用于—30C的严寒地区。
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