1.液壓傳動的工作原理
以液體作爲工作介質,並以其壓力能進行能量傳遞的方式,即爲液壓傳動。
2.液壓傳動的特徵
⑴力(或力矩)的傳遞是按照帕斯卡原理(靜壓傳遞定律)進行的
⑵速度或轉速的傳遞按容積變化相等的原則進行。“液壓傳動”也稱“容積式傳動”。
3.液壓傳動裝置的組成
⑴動力元件 即各種泵,其功能是把機械能轉化成壓力能。
⑵執行元件 即液壓缸(直線運動)和馬達(旋轉運動),其主要功能是把液體壓力能轉化成機械能。
⑶控制元件 即各種控制閥,其主要作用是通過對流體的壓力、流量及流動方向的控制,來實現對執行元件的作用力、運動速度及運動方向等的控制;也用於實現過載保護、程序控制等。
⑷輔助元件 上述三個組成部分以外的其他元件,如管道、接頭、油箱、過濾器等,它們對保證系統正常工作是必不可少的。
⑸工作介質 是用來傳遞能量的流體,即液壓油。
4.液壓油的物理性質
⑴密度
⑵可壓縮性 表示液體在溫度不變的情況下,壓力增加後體積會縮小、密度會增大的特性。
⑶液體的膨脹性 液體在壓力不變的情況下,溫度升高後其體積會增大、密度會減小的特性。
⑷粘性 液體受外力作用而流動或有流動趨勢時,液體內分子間的內聚力要阻止液體分子的相對運動,由此產生一種內摩擦力。液體內部產生摩擦力或切應力的性質,稱爲液體的粘性。
①動力粘度(絕對粘度) 根據牛頓摩擦定理(見流體力學)而導出的粘度稱爲動力粘度,通常以μ表示。
②運動粘度 同一溫度下動力粘度μ與密度ρ的比值爲運動粘度,用v表示。
③相對粘度 (條件粘度)
粘壓特性 在一般情況下壓力對粘度的影響比較小,在工程中當壓力低於5Mpa時,粘度值的變化很小,可以不考慮。
粘溫特性 液壓油粘度對溫度的變化是十分敏感的,當溫度升高時,其分子之間的內聚力減小,粘度就隨之降低。
5.液壓泵的主要性能參數
⑴壓力
①工作壓力P 液壓泵實際工作時的輸出壓力稱爲工作壓力。
②額定壓力Ps 液壓泵在正常工作條件下,按試驗標準規定連續運轉的最高壓力稱爲液壓泵的額定壓力。
③峯值壓力Pmax 在超過額定壓力的條件下,根據試驗標準規定,允許液壓泵短暫運行的最高壓力值,稱爲液壓泵的峯值壓力。
⑵排量和流量
①排量V 液壓泵每轉一週,由其密封容積幾何尺寸變化計算而得出的排出液體的體積稱爲液壓泵的排量。
②理論流量qt 在不考慮液壓泵泄漏的情況下,在單位時間內所排出的液體體積的平均值稱爲理論流量。
③實際流量q 液壓泵在某一具體工況下單位時間內所排出的液體體積稱爲實際流量。
④額定流量qn 液壓泵在正常工作條件下,按試驗標準規定必須保證的流量,亦即在額定轉速和額定壓力下泵輸出的流量稱爲額定流量。
⑶功率和效率
①液壓泵的功率損失
容積損失 液壓泵流量上的損失
機械損失 液壓泵在轉矩上的損失
②液壓泵的功率
輸入功率Pi 作用在液壓泵主軸上的機械功率
輸出功率Po 液壓泵在工作過程中的實際吸、壓油口間的壓差Δp和輸出流量q的乘積
③液壓泵的總效率
液壓泵的實際輸出功率與其輸入功率的比值。
6.齒輪泵的工作原理
當齒輪泵的主動齒輪由電動機帶動不斷旋轉時輪齒脫開齧合的一側,由密封容積變大則不斷從油箱中吸油,輪齒進入齧合的一側,由於密封容積減小則不斷地排油,這就是齒輪泵的工作原理。
7.齒輪泵的困油現像
當齒輪齧合後,齧合的兩齒間的液壓油由於齒的封閉無法排出而形成的現象。
危害 當容積有大變小時,油液受到擠壓,造成油液發熱,產生振動噪聲,功耗增大,軸與軸承受到一附加負荷。當容積由小變大時,封閉空間的壓力降低,造成氣穴或氣蝕,並使容積效率下降。
措施 在齒輪泵齧合部位側面的泵蓋上銑出兩個困油卸荷凹槽。
8.內泄漏
三條途徑泄漏
①通過齒輪齧合處的間隙
②通過泵體內孔和齒頂圓的徑向間隙
③通過齒輪兩側面和側蓋板間的端面間隙
9.徑向力不平衡
現象 齒輪泵是吸油,壓油區對稱的非平衡式液壓油泵。從吸油腔到壓油腔,壓力沿齒輪旋轉的方向逐齒遞減,因此,齒輪和軸受到徑向不平衡力的作用。
危害 徑向不平衡力很大時能使軸彎曲,齒頂與殼體接觸(掃膛現象),同時加速軸承的磨損,降低了軸承的壽命。
措施 ①採用壓縮壓油口的辦法,以減少液壓力對齒頂部分的作用面積來減小徑向不平衡力;②採用開油槽的辦法。
10.高壓齒輪泵的特點
⑴浮動軸套式
⑵浮動側板式
⑶撓性側板式
11.葉片泵
⑴單作用葉片泵 (多爲變量泵)
在轉子轉一週的過程中,每個工作腔完成一次吸油和壓油。
⑵雙作用葉片泵 (均爲定量泵)
在轉子轉一週的過程中,每個工作腔完成兩次吸油和壓油。
12.液壓缸的分類
按結構形式的不同可分爲活塞泵、柱塞泵、擺動式、伸縮式等。
⑴活塞式液壓泵
①單活塞桿式
②雙活塞桿式
③無活塞桿式
差動連接 當單活塞桿液壓缸無杆腔和有杆腔同時接通壓力油時,稱爲“差動連接。”
差動連接時的推力比非差動連接時小,但速度比非差動連接時大。因此,差動連接是一種減小推力而獲得高速的方法。
⑵柱塞式液壓缸
⑶伸縮式液壓缸
⑷擺動式液壓缸
⑸增壓缸
⑹齒輪齒條式液壓缸
13.液壓缸組件的構造
一般來說,液壓缸的結構主要包括缸體結構、活塞桿導向部分結構、活塞連接結構、密封裝置、液壓缸安裝連接結構、緩衝裝置及排氣裝置等。
14.液壓閥的分類
⑴按功能分類
①壓力控制閥 用來控制液壓系統中液流壓力的液壓控制元件。
②流量控制閥 用來控制液壓系統中液流流量的液壓控制元件。
③方向控制閥 用來控制液壓系統中液流的流動方向的液壓控制元件。
⑵按控制方式分類
①定值或開關控制閥
②比例控制閥
③伺服控制閥
⑶按連接方式分類
①管式
②板式
③疊加閥
④二通插裝閥
⑤螺紋插裝閥
15.方向控制閥
⑴單向閥
單向閥類似電路中的二極管,在液壓系統中單向閥只允許液流沿一個方向流過,反向流動則被截止,因此也稱爲止回閥。
作用 保壓、鎖緊和消除油路干擾
⑵換向閥
換向閥藉助於閥芯與閥體之間的相對運動來改變連接在閥體上各管道的通斷關係,使油路接通、斷開或改變油液的流動方向,從而實現液壓執行元件及其驅動機構的起動、停止或變換運動方向。
根據換向時的操縱方式不同,換向閥可分爲電磁換向閥、手動換向閥、機動換向閥、液動換向閥、電液換向閥等。
16.壓力控制閥
⑴溢流閥 溢流閥在液壓系統中主要起定壓或安全保護的作用。
直動式溢流閥
先導式溢流閥
⑵減壓閥
直動式減壓閥
先導式減壓閥
⑶順序閥 順序閥在液壓系統中的主要作用是控制執行機構的先後順序動作,以實現系統的自動控制。
直動式順序閥
先導式順序閥
⑷壓力繼電器 壓力繼電器是一種將油液的壓力信號轉換成電信號的小型電液控制元件。
17.流量控制閥
⑴節流閥(最基本的控制閥)
⑵調速閥
⑶分流閥
18.過濾器的作用
液壓傳動系統中的液壓油不可避免地含有各種雜質,雜質混入液壓油後,隨着液壓油的循環作用,進入液壓元件內部,嚴重妨礙液壓系統的正常工作。清除混入液壓油中的雜質的最有效辦法,除利用油箱沉澱一部分大顆粒雜質外,主要是利用各種過濾器來濾除。
19.過濾器的分類
⑴表面型過濾器 (粗過濾)
①網式過濾器
②線隙式過濾器
⑵深度型過濾器 (精過濾)
①紙質過濾器
②燒結式過濾器
⑶吸附型過濾器
20.過濾器在液壓系統中的安裝位置 (過濾器只能單向使用)
⑴安裝在液壓泵的吸油管路上 保護液壓泵免遭較大顆粒的雜質的直接傷害
⑵安裝在壓油管路上 保護液壓泵以外的其他液壓元件
⑶安裝在回油路上 保證流回油箱的油液是清潔的
⑷安裝在輔助泵的輸油路上 保證雜質不會進入主油路的各液壓元件中
⑸安裝在支流管路上 濾除混入油液中的雜質
⑹單獨過濾 濾除油液中的全部雜質
21.油箱的作用
油箱的作用主要是儲存油液,此外還起着散熱、分離油液中的氣體及沉澱污染物等作用。
22.蓄能器的工作原理與功用
蓄能器是液壓系統中的一種能量儲存裝置。其主要作用如下:
⑴作輔助動力源
⑵補償泄漏和保持恆壓用
⑶作緊急動力源
⑷消除脈動與降低噪聲
⑸吸收液壓衝擊
23.蓄能器的使用和安裝
⑴充氣式蓄能器應使用惰性氣體(一般爲氮氣),允許工作壓力視蓄能器結構形式而定。
⑵不同的蓄能器各有其適用的工作範圍。
⑶囊式蓄能器原則上應垂直安裝(油口向下),只有在空間位置受限制時才允許傾斜或水平安裝。
⑷裝在管路上的蓄能器必須用支板或支架固定。
⑸蓄能器與管路系統之間應安裝截止閥,供充氣、檢修時使用。蓄能器與液壓泵之間應安裝單向閥,以防止液壓泵停車時蓄能器內儲存的壓力油液倒流。
24.密封裝置
密封裝置的作用是用來防止壓力工作介質的泄漏和阻止外界灰塵、污垢和異物的侵入,是解決液壓系統泄漏問題的最關鍵、最有效的手段。液壓系統如果密封不良,可能會出現不允許的內、外泄漏。
25.基本液壓回路
⑴壓力控制迴路
①調壓回路 使液壓系統整體或一部分的壓力保持恆定或不超過某個數值。
②減壓回路 使系統中的某一部分油路具有較低的穩定壓力。
③增壓回路 通過增壓缸來實現提高液壓系統中的某一支路的工作壓力。
④卸荷迴路
⑤保壓回路 在執行元件停止運動,而油液需要保持一定的壓力時,需要用到保壓回路。
⑥平衡迴路 爲防止立式液壓缸和垂直運動的工作部件因自重而自行下滑,或在下行運動中由於自重而造成失控、失速的不穩定運動,常採用平衡迴路。
⑦卸壓回路 對容量大的液壓缸和高壓系統,應在保壓與換向之間採取卸壓措施。
⑵速度控制迴路
①節流調速回路(效率低) 工作原理是通過改變回路中流量控制閥通流面積的大小來控制進去執行元件的流量,以調節其運動速度。
②容積調速回路 容積調速回路是通過改變泵或馬達的排量來實現調速的。
主要優點 沒有節流損失和溢流損失,因而效率高,油液溫升小,適用於高速、大功率調速系統。
缺點 變量泵和變量馬達的結構較複雜,成本較高。
③增速回路 使液壓執行元件獲得所需要的高速,縮短機械的空程運動時間,從而提高系統的工作效率。
④速度換接回路 使液壓執行機構在一個工作循環中從一種運動速度換到另一種運動速度。
⑶方向控制迴路
①換向迴路
②鎖緊迴路 通過切斷執行元件的進油、出油通道來使它停在規定的位置上。
③緩衝迴路 防止執行元件起動、停止時的衝擊。
④迴轉迴路 提高工作效率和整機機動性。
⑷多執行元件控制迴路
①順序動作迴路 實現多個執行元件按預定的次序動作的液壓回路。
②同步動作迴路 實現多個元件以相同的位移或相等的速度運動的液壓回路。
③互不干擾迴路 防止液壓系統中的幾個液壓執行元件因速度快慢的不同而在動作上互相干擾的液壓回路。
⑸液壓馬達控制迴路
①液壓馬達串、並聯迴路 適應行走機械的不同工況。
②液壓馬達制動迴路 使液壓馬達迅速停轉。
QY-QDSY16透明液壓傳動與控制培訓系統性能實驗臺爲液壓回路創新設計,採用透明液壓元件,透明尼龍軟管,紅色液壓油連成可視液壓回路,用軟件動態模擬實驗過程的可視化實驗系統。
實驗項目:
一)、壓力控制迴路
- 調壓回路:
a. 單級調壓回路
b. 單級遠程調壓回路
c. 兩級調壓回路
d. 兩級遠程調壓回路
e. 三級調壓回路
f. 雙壓回路 - 減壓回路
a. 一級減壓回路
b. 二級減壓回路 - 保壓回路
a. 單向閥保壓回路
b. 液控單向閥保壓回路
c. 換向閥保壓回路 - 卸荷迴路
a. 三位四通M型中位機能換向閥卸荷迴路
b. 三位四通H型中位機能換向閥卸荷迴路
c. 二位二通電磁換向閥卸荷迴路
d. 先導式溢流閥卸荷迴路 - 平衡迴路
a. 順序閥平衡迴路
b. 液控單向閥平衡迴路
c. 單向節流閥平衡迴路
d. 液控單向閥和單向節流閥的平衡迴路 - 緩衝迴路
a. 調速閥緩衝迴路
b. 溢流閥緩衝迴路
二)、速度控制迴路 - 節流調速回路
a. 節流閥進油節流調速回路
b. 調速閥進油節流調速回路
c. 節流閥回油節流調速回路
d. 節流閥旁路節流調速回路
e. 調速閥旁路節流調速回路
f. 單節流閥雙向進油節流調速回路
g. 單節流閥雙向回油節流調速回路
h. 雙節流閥雙向進油節流調速回路
i. 雙節流閥雙向回油節流調速回路
j. 有背壓閥的進油節流調速回路
k. 調速閥回油節流調速回路 - 增速回路
a. 單向閥控制差動連接增速回路
b. 二位三通電磁換向閥差動連接增速回路 - 速度變換回路
a. 二位二通電磁閥差動連接速度變換回路
b. 二位三通電磁閥差動連接速度變換回路
c. 調速閥串聯速度變換回路
d. 調速閥並聯進油控制速度變換回路
e. 調速閥並聯回油控制速度變換回路
f. 雙向速度變換回路
g. 進油控制速度變換回路
h. 回油控制速度變換回路(1)
i. 快慢速轉換回路
j. 回油控制速度變換回路(2)
三)、方向控制迴路 - 換向迴路
a. 二位四通電磁閥控制連續往復運動迴路
b. 三位四通電磁閥控制連續往復運動迴路 - 鎖緊迴路
a. 三位四通電磁換向閥O型中位機能鎖緊迴路
b. 三位四通電磁換向閥M型中位機能鎖緊迴路
c. 單向閥鎖緊迴路
d. 液控單向閥鎖緊迴路
四)、多缸控制迴路 - 順序動作迴路
a. 壓力繼電器控制順序動作迴路
b. 單順序閥控制順序動作迴路
c. 行程開關控制順序動作迴路
d. 雙順序閥控制順序動作迴路
e. 順序閥與行程開關聯合控制順序動作迴路
f. 壓力繼電器與行程開關聯合控制順序動作迴路 - 同步動作迴路
a. 調速閥出油節流同步迴路
b. 調速閥進油節流同步迴路
c. 調速閥進油節流雙向同步迴路
d. 調速閥回油節流雙向同步迴路