液压缸泄漏对动力特性影响研究

　　液压缸作为液压系统中使用最多的一种执行元件,出现的故障多为泄漏.泄漏分为外部泄漏和内部泄漏两种,简称内泄和外泄.外泄是指液压油从液压缸内部泄漏到缸体的外部,检查时容易发现;而液压缸的内泄是指液压油在液压缸内两容腔之间的泄漏,通过外表无法观察到,给内泄故障的诊断造成困难,有关这方面的资料也不多.在液压系统故障诊断过程中,常常认为液压缸发生内泄后液压缸输出无力,系统压力及液压缸运行速度降低等,但在恒压节流调速系统中,发生液压缸内泄时系统的压力和速度并不一定降低,因此,本文主要对恒压节流调速系统中液压缸内泄前后的动力性能进行对比分析,提出一种理论分析方法,对液压缸内泄故障的判断有一定的指导意义.符号定义:

　　ps,Qs为油源的供油压力和流量;

　　R1,Q11为进油通路上的液阻和流量;

　　R2,Q21为回油通路上的液阻和流量;

　　R,Q为内泄通道上的液阻和流量;

　　Q12为流入液压缸的流量;

　　Q22为流出液压缸的流量;

　　p1为液压缸进油腔压力;

　　p2为液压缸出油腔压力;

　　A1为非对称式液压缸无杆腔活塞有效面积;

　　A2为非对称式液压缸有杆腔活塞有效面积;

　　A为对称式液压缸活塞有效面积;

　　F1为无泄漏时对称式液压缸输出力;

　　F2为有泄漏时对称式液压缸输出力;

　　F3为无泄漏时非对称式液压缸输出力;

　　F4为有泄漏时非对称式液压缸输出力;

　　v为液压缸输出速度.

　　由于是恒压系统,所以在分析过程中,ps为常值,Qs始终满足系统的需要,另外,为了叙述方便,管路、液压阀及泄漏通道的液阻用集总参数R1,R,R2来表示,其产生的压力损失分别表示为R₁Q²₁₁,RQ²,R₁Q²₁₁.

　　1　对称式液压缸

　　1)无泄漏时,系统可简化为如图1(a)所示的计算模型[1-3],其各参数间的关系如下:

　　2)有泄漏时,系统可简化为如图1(b)所示的计算模型,其各参数间的关系列于(3)式:

　　比较(2)式和(4)式可以看出,(4)式的右端比(2)式右端多了两个含Q2和Q的项,这两项反映了泄漏对液压系统动力特性的影响.实际上泄漏量Q与液压缸的运动速度v之间是相互关联的两个量,但这里只是定性地分析内泄对液压缸动力特性的影响,因此,没有必要纠缠于Q,v的细节,只需要知道Q的方向即可.在列写参数方程式时,把从进油腔到出油腔的泄漏Q定为正,那么,从出油腔到进油腔的泄漏Q就定为负.从式F2= (p1-p2)A可知,要想使液压缸有输出,即v≥0,必使p1>p2,因此,Q> 0.