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1、筑养路机械使用与维护,0531-80687431 13505315131,一、液压传动的基本概念,两次能量转换,机械能-压力能-机械能,两个重要特征 1. 液压传动中的液体压力取决于负载 2. 流量决定速度,液压系统的组成,1、动力元件 即液压泵,它可将机械能转化成液压能,是一个能量转化装置。,2、执行元件 其作用是将液压能重新转化成机械能,克服负载,带动机器完成所需的运动。,3、控制元件 如各种阀。其中有方向阀和压力 阀两种。,4、辅助元件 如油箱、油管、滤油器等。 5、传动介质 即液体。,液压传动的优缺点,优点:,1、可以在运行过程中实现大范围的无机调速。,2、在同等输出功率下,液压传动装
2、置的体积小、重量轻、运动惯量小、动态性能好。,3、采用液压传动可实现无间隙传动,运动平稳。,4、便于实现自动工作循环和自动过载保护。,5、由于一般采用油作为传动介质,因此 液压元件有自我润滑作用,有较长的使用寿命。,6、液压元件都是标准化、系列化的产品,便于设计、制造和推广应用。,缺点:,1、损失大、效率低、发热大。,2、不能得到定比传动。,3、当采用油作为传动介质时还需要注意防火问题。,4、液压元件加工精度要求高,造价高。,5、液压系统的故障比较难查找,对操作人员的技术水平要求高。,二、液压油的选用,对液压油的要求: 1、良好的化学稳定性。 2、良好的润滑性能,以减小元件之间 的磨损。 3、
3、质地纯净,不含或含有极少量的杂质、水份和水溶性酸碱等。 4、适当的粘度和良好的粘温特性。,5、凝固点和流动温度较低,以保证油液能在较低温度下使用。 6、自燃点和闪点要高。 7、有较快地排除油中游离空气和较好地与油中水份分离的能力。 8、没有腐蚀性,防锈性能好,有良好的相容性。,泵的分类,液压泵职能符号(国家及ISO标准),泵工作时必须具备三个条件,有一个密闭、变化的空间 使吸、压油正常进行的装置:吸油阀、排油阀 必须有(足够克服阻力、从而使油进入阀腔的)足够大的压差,液压泵的主要性能参数,1、流量和容积效率,泵的流量是指泵在单位时间内排出液流的体积。其有理论流量和实际流量之分。 泵的理论流量
4、QT=qn ,对于前图所示单柱塞泵, 有 q=d2H/4 ,则QT=d2Hn/4。 泵的实际流量 Q=QT-Q Q是泵的泄露流量。,泵的实际流量和理论流量之比称为 容积效率,即: PV=Q/QT=(QT-Q)/QT =1-Q/QT 且 Q=QTPV,2、压力,工作压力是指泵的输出压力,其数值决定于外负载。如果负载是串联的,泵的工作压力是这些负载压力之和;如果负载是并联的,则泵的工作压力决定于并联负载中最小的负载压力。 额定压力是指根据实验结果而推荐的可连续使用的最高压力,他反映了泵的能力(一般为泵铭牌上所标的压力)。在额定压力下运行时,泵有足够的流量输出,并且能保证较高的效率和寿命。 最高压力
5、比额定压力稍高,可看作是泵的能力极限。一般不希望泵长期在最高压力下运行。,3、功率、机械效率和总效率,泵的理论功率为pQT。输入功率2MTn。不考虑损失,根据能量守恒,有 pQT=2MTn。 p泵的出口压力; MT驱动泵所需理论扭矩。 将QT=nq代入上式,消去n得 MT=pq/2. 总效率p为泵的实际输出功率pQ与实际驱动泵所需的功率2MPn之比,即 P=pQ/2MPn MP驱动泵所需实际扭矩。 将Q=QTPv及QT=nq代入上式得: P=pq.Pv/2Mp 又因为泵的机械效率Pm=pq/2MP 故总功率可表示为: P=Pm.PV,齿轮泵的工作原理,简单构造 一对互相啮合的齿轮 (The t
6、eeth meshed) 主动齿轮由原动机带动回转,齿顶和端面被泵体和前后端盖包围 由于相啮合齿的分隔,吸入腔和排出腔隔开 吸入和排出 图示方向回转时,齿C退出啮合,其齿间V增大,P降低,液体在吸入液面P作用下,经吸入口流入 随着齿轮回转,吸满液体的齿间转过吸入腔,沿壳壁转到排出腔 当重新进入啮合时,齿间的液体即轮齿挤出 结构特点 泵如果反转,吸排方向相反 由于啮合紧密,齿顶和端面间隙都小,液体不会大量漏回吸入腔 磨擦面较多,只用来排送有润滑性的油液。,图为外啮合齿轮泵实物结构,外啮合齿轮泵的几个问题,1、泄漏,2、径向力,3、困油,泄漏的途径,通过齿轮啮合线处间隙 通过泵体和齿顶圆间的径向间
7、隙 通过齿轮两侧和侧盖板间的端面间隙,径向不平衡力分析,轴向柱塞泵,滑靴斜盘结构,缸体结构,配油盘结构,马达的分类,液压马达图形符号,液压马达的主要性能参数,1、流量、排量和转速,设定马达的排量为q,转速为n,泄露量Q 则流量Q为: Q=nq+Q 容积效率 mv=理论流量/实际流量 =nq/Q=nq/(nq+Q) 或 n=(Q/q)mv 可见,q和是mv决定液压马达转速的主要参数。,2、扭矩 理论输出扭矩MT=pq/2 实际输出扭矩MM=MT-M 因机械效率Mm=MM/MT=1-M/MT 故MM=MT.Mm=(pq/2).Mm 可见液压马达的排量q是决定其输出扭矩的主要参数。,3、总功率,液压
8、马达总功率: M=2MMn/pQ=mvMm 可见,容积效率和机械效率是液压泵和马达的重要性能指标。因总功率为它们二者的乘积,故液压传动系统效率低下。总功率过低将使能耗增加并因此引起系统发热,因此提高泵和马达的效率有其重要意义。,液压马达与液压泵的区别,从原理上讲,液压泵与液压马达可以互换,但结构有差异,1、泵的进油口比出油口大,马达的进、出油口相同,2、结构上要求泵有自吸能力,3、马达要正反转,结构具有对称性;泵单方向转,不要对称,4、要求马达的结构及润滑,能保证在宽速度范围内正常工作,5、液压马达应有较大的起动扭矩和较小的脉动,液压缸,液压缸是使负载作直线运动的执行元件。 1、液压缸分类 分
9、为单作用式液压缸和双作用式液压缸两类。 单作用式液压缸又分为无弹簧式、附弹簧式、柱塞式三种,如图31所示。 双作用式液压缸又分为单杆形,双杆形两种,如图32所示。,液压缸及其分类,柱塞式液压缸,单活塞杆式液压缸,双活塞杆式液压缸,伸缩式液压缸,双活塞杆式液压缸,单活塞杆式液压缸,伸缩式液压缸,弹簧复位式液压缸,增压缸,串联式液压缸,2、液压缸结构 1)缸筒主要是由钢材制成,缸筒内要经过精细加工,表面粗糙度Ra0.08um,以减少密封件的摩擦。 2)盖板:通常由钢材制成,有前端盖和后端盖,安装在缸筒的前后两端,盖板和缸筒的连接方法有焊接、拉杆、法兰、罗纹连接等。 3)活塞的材料通常用钢或铸铁,也
10、可采用铝合金。活塞和缸筒内壁间需要密封,采用的密封件有O形环、V形油封、U形油封、X形油封和活塞环等。而活塞应有一定的导向长度,一般取活塞长度为缸筒内径的(0.61.0)倍。,4)活塞杆:是由钢材做成实心杆或空心杆,表面经淬火再镀铬处理并抛光。 5)缓冲装置:为了防止活塞在行程的终点与前后端盖板发生碰撞,引起噪音,影响工件精度或使液压缸损坏,常在液压缸前后端盖上设有缓冲装置,以使活塞移到快接近行程终点时速度减慢下来终至停止。如图33b所示前后端盖上的缓冲阀附近有单向阀的结构。当活塞接近端盖时,缓冲环插入端盖板油出入口,强迫压油经缓冲阀的孔口流出,促使活塞的速度缓慢下来。相反,当活塞从行程的尽头
11、将离去时,如压油只作用在缓冲环上,活塞要移动的那一瞬间将非常不稳定甚至无足够力量推动活塞,故必须使压油经缓冲阀内的止回阀作用在活塞上,如此才能使活塞平稳的前进。 6)放气装置:在安装过程中或停止工作的一段时间后,空气将渗入液压系统内,缸筒内如存留空气,将使液压缸在低速时产生爬行、颤抖现象,换向时易引起冲击,因此在液压缸结构上要能及时排除缸内留存的气体。一般双作用式液压缸不设专门的放气孔,而是将液压油出入口布置在前后盖板的最高处。大型双作用式液压缸则必须在前后端盖板设放气栓塞。对于单作用式液压缸液压油出入口一般设在缸筒底部,在最高处设放气栓塞。 7)密封装置:液压缸的密封装置用以防止油液的泄漏,
12、液压缸的密封主要是指活塞、活塞杆处的动密封和缸盖等处的静密封。常采用O形密封圈和Y形密封圈。,单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油,以实现双向运动,故称为双作用缸。,液压缸、液压泵、液压马达的共性,油缸油泵油马达,工作原理属一家: 能量转换共同点,均靠容积来变化, 出油容积必缩小,进油容积则扩大。 油泵输出压力油,出油当然是高压, 缸和马达与泵反,出油自然是低压。 工作压差看负载,负载含义要记下: 油泵不仅看外载,管路阻力也得加, 缸和马达带负载,压差只是克服它。 流量大小看速度,再看排量小与大, 单位位移需油量,排量含义就是它。
13、,滤油器,一、滤油器的作用和过滤精度,1、液压系统的油液中的各种污染物:,外部污染物:切屑、锈垢、橡胶颗粒、 漆片、棉丝,内部污染物:零件磨损的脱落物、 油液因理化作用的生成物,2、过滤精度和过滤比,滤油器的过滤精度通常用能被过滤掉的杂质颗粒的公称尺寸(m)大小来表示。一般要求系统过滤精度小于运动副间隙的一半。此外,压力越高,对过滤精度要求就越高。 近年来,人们用另一个指标:过滤比x。 x 滤油器入口尺寸大小x (m)颗粒数 滤油器出口处尺寸大小x (m)的颗粒数,二、滤油器的典型结构,滤油器的总类很多,主要类型有:,机械式滤油器,磁性滤器,网式滤油器; 线隙式滤油器; 片式滤油器; 纸芯式滤
14、油器; 烧结式滤油器;,三、滤油器的选用 选用滤油器时应考虑一下三个问题:,1. 滤孔尺寸 滤芯的滤孔尺寸可根据过滤精度或过滤比的要求来选取。,2. 通过能力 滤芯应有足够的通流面积。通过的流量愈高,则要求通流面积愈大。一般可按要求通过的流量,由样本选用相应的规格的滤芯。,3. 耐压 包括滤芯的耐压以及壳体的耐压。这主要靠设,计时的滤芯有足够的通流面积,使滤芯上的压降足够小,以避免滤芯被破坏。当滤芯堵塞时,压降便增加,故要在滤油器上装置安全阀或发讯装置报警。必须注意滤芯的耐压与滤油器的使用压力是两回事。当提高使用压力时,只需考虑壳体(以及相应的密封装置)是否能承受,而与滤芯的耐压无关。,蓄能器
15、的功用,蓄能器在液压系统中的功用主要有以下几个方面:,1.短期大量供油,2.系统保压,3.应急能源,4.缓和冲击压力,5.吸收脉动压力,上诉五项中,前三项属辅助能源,后二项属减少压力冲击,改善性能的辅助装置。,使用蓄能器时应注意一下几点:,气瓶式蓄能器需要垂直安装,气体在上部,油液处于下部,以避免气体随液体一起排出。 装在管路上的蓄能器必须用支承架固定。 蓄能器与管路系统之间应安装截至阀,以便在系统长期停止工作以及充气和检修时,将蓄能器与主油路切断。蓄能器与液压泵之间还应安装单向阀,以防止液压泵停转时蓄能器内的压力油倒流。,六、 方向阀和方向控制回路,一、单向阀,单向阀只允许油液某一方向流动,而反向截止。这种阀也称为止回阀。对单向阀的主要性能要求是:油液通过时压力损失要小;反向截止密封性要好。其结构如图。压力油从P1进入,克服弹簧力推动阀芯,使油路接通,压力油从P2流出;当压力油从反向进入时,油液压力和弹簧力将阀芯压紧在阀座上, 油液不能通 过。单向阀都采用图 示的座阀式结构,这 有利于保证良好的反 向密封性能。,二、液控单向阀,如图所示,液控单向阀下部有一控制油口K,当控制口不通压力油时,此阀的作用与单向阀相同;但当控制口通以压力