液壓傳動(dòng)與控制

1、液壓傳動(dòng)與控制1. 液壓傳動(dòng)的工作原理 以液體作為工作介質(zhì)，并以其壓力能進(jìn)行能量傳遞的方式，即為液壓傳動(dòng)。2. 液壓傳動(dòng)的特征 力（或力矩）的傳遞是按照帕斯卡原理（靜壓傳遞定律）進(jìn)行的 速度或轉(zhuǎn)速的傳遞按容積變化相等的原則進(jìn)行?！耙簤簜鲃?dòng)”也稱“容積式傳動(dòng)”。3. 液壓傳動(dòng)裝置的組成動(dòng)力元件 即各種泵，其功能是把機(jī)械能轉(zhuǎn)化成壓力能。執(zhí)行元件 即液壓缸（直線運(yùn)動(dòng)）和馬達(dá)（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)），其主要功能是把液體壓力能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能?？刂圃?即各種控制閥，其主要作用是通過(guò)對(duì)流體的壓力、流量及流動(dòng)方向的控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件的作用力、運(yùn)動(dòng)速度及運(yùn)動(dòng)方向等的控制；也用于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)、程序控制等。輔助元件 上述三

2、個(gè)組成部分以外的其他元件，如管道、接頭、油箱、過(guò)濾器等，它們對(duì)保證系統(tǒng)正常工作是必不可少的。工作介質(zhì) 是用來(lái)傳遞能量的流體，即液壓油。4.液壓油的物理性質(zhì)密度可壓縮性 表示液體在溫度不變的情況下，壓力增加后體積會(huì)縮小、密度會(huì)增大的特性。液體的膨脹性 液體在壓力不變的情況下，溫度升高后其體積會(huì)增大、密度會(huì)減小的特性。粘性 液體受外力作用而流動(dòng)或有流動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，液體內(nèi)分子間的內(nèi)聚力要阻止液體分子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由此產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力。液體內(nèi)部產(chǎn)生摩擦力或切應(yīng)力的性質(zhì)，稱為液體的粘性。動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度） 根據(jù)牛頓摩擦定理（見(jiàn)流體力學(xué)）而導(dǎo)出的粘度稱為動(dòng)力粘度，通常以表示。運(yùn)動(dòng)粘度 同一溫度下動(dòng)力粘度與密度

3、的比值為運(yùn)動(dòng)粘度，用v表示。相對(duì)粘度 （條件粘度）粘壓特性 在一般情況下壓力對(duì)粘度的影響比較小，在工程中當(dāng)壓力低于5Mpa時(shí)，粘度值的變化很小，可以不考慮。粘溫特性 液壓油粘度對(duì)溫度的變化是十分敏感的，當(dāng)溫度升高時(shí)，其分子之間的內(nèi)聚力減小，粘度就隨之降低。5. 液壓泵的主要性能參數(shù) 壓力工作壓力P 液壓泵實(shí)際工作時(shí)的輸出壓力稱為工作壓力。額定壓力Ps 液壓泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱為液壓泵的額定壓力。峰值壓力Pmax 在超過(guò)額定壓力的條件下，根據(jù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，允許液壓泵短暫運(yùn)行的最高壓力值，稱為液壓泵的峰值壓力。 排量和流量排量V 液壓泵每轉(zhuǎn)一周，由其密封容積幾何尺

4、寸變化計(jì)算而得出的排出液體的體積稱為液壓泵的排量。理論流量qt 在不考慮液壓泵泄漏的情況下，在單位時(shí)間內(nèi)所排出的液體體積的平均值稱為理論流量。實(shí)際流量q 液壓泵在某一具體工況下單位時(shí)間內(nèi)所排出的液體體積稱為實(shí)際流量。額定流量qn 液壓泵在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定必須保證的流量，亦即在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下泵輸出的流量稱為額定流量。 功率和效率液壓泵的功率損失容積損失 液壓泵流量上的損失機(jī)械損失 液壓泵在轉(zhuǎn)矩上的損失液壓泵的功率 輸入功率Pi 作用在液壓泵主軸上的機(jī)械功率 輸出功率Po 液壓泵在工作過(guò)程中的實(shí)際吸、壓油口間的壓差p和輸出流量q的乘積液壓泵的總效率 液壓泵的實(shí)際輸出功率與其輸入

5、功率的比值。6. 齒輪泵的工作原理 當(dāng)齒輪泵的主動(dòng)齒輪由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)不斷旋轉(zhuǎn)時(shí)輪齒脫開(kāi)嚙合的一側(cè)，由密封容積變大則不斷從油箱中吸油，輪齒進(jìn)入嚙合的一側(cè)，由于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(xiàn)像 當(dāng)齒輪嚙合后，嚙合的兩齒間的液壓油由于齒的封閉無(wú)法排出而形成的現(xiàn)象。 危害 當(dāng)容積有大變小時(shí)，油液受到擠壓，造成油液發(fā)熱，產(chǎn)生振動(dòng)噪聲，功耗增大，軸與軸承受到一附加負(fù)荷。當(dāng)容積由小變大時(shí)，封閉空間的壓力降低，造成氣穴或氣蝕，并使容積效率下降。 措施 在齒輪泵嚙合部位側(cè)面的泵蓋上銑出兩個(gè)困油卸荷凹槽。8. 內(nèi)泄漏 三條途徑泄漏 通過(guò)齒輪嚙合處的間隙通過(guò)泵體內(nèi)孔和齒頂圓的徑

6、向間隙通過(guò)齒輪兩側(cè)面和側(cè)蓋板間的端面間隙9. 徑向力不平衡 現(xiàn)象 齒輪泵是吸油，壓油區(qū)對(duì)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(zhuǎn)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(shí)能使軸彎曲，齒頂與殼體接觸（掃膛現(xiàn)象），同時(shí)加速軸承的磨損，降低了軸承的壽命。 措施 采用壓縮壓油口的辦法，以減少液壓力對(duì)齒頂部分的作用面積來(lái)減小徑向不平衡力；采用開(kāi)油槽的辦法。10. 高壓齒輪泵的特點(diǎn) 浮動(dòng)軸套式 浮動(dòng)側(cè)板式 撓性側(cè)板式11. 葉片泵 單作用葉片泵 （多為變量泵）在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中，每個(gè)工作腔完成一次吸油和壓油。 雙作用葉片泵 （均為定量泵）在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)一周的

7、過(guò)程中，每個(gè)工作腔完成兩次吸油和壓油。12. 液壓缸的分類 按結(jié)構(gòu)形式的不同可分為活塞泵、柱塞泵、擺動(dòng)式、伸縮式等。 活塞式液壓泵 單活塞桿式雙活塞桿式無(wú)活塞桿式 差動(dòng)連接 當(dāng)單活塞桿液壓缸無(wú)桿腔和有桿腔同時(shí)接通壓力油時(shí)，稱為“差動(dòng)連接?！?差動(dòng)連接時(shí)的推力比非差動(dòng)連接時(shí)小，但速度比非差動(dòng)連接時(shí)大。因此，差動(dòng)連接是一種減小推力而獲得高速的方法。柱塞式液壓缸伸縮式液壓缸擺動(dòng)式液壓缸增壓缸齒輪齒條式液壓缸13. 液壓缸組件的構(gòu)造 一般來(lái)說(shuō)，液壓缸的結(jié)構(gòu)主要包括缸體結(jié)構(gòu)、活塞桿導(dǎo)向部分結(jié)構(gòu)、活塞連接結(jié)構(gòu)、密封裝置、液壓缸安裝連接結(jié)構(gòu)、緩沖裝置及排氣裝置等。14. 液壓閥的分類按功能分類 壓力控制閥

8、用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中液流壓力的液壓控制元件。 流量控制閥 用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中液流流量的液壓控制元件。 方向控制閥 用來(lái)控制液壓系統(tǒng)中液流的流動(dòng)方向的液壓控制元件。按控制方式分類 定值或開(kāi)關(guān)控制閥 比例控制閥 伺服控制閥按連接方式分類 管式 板式 疊加閥 二通插裝閥 螺紋插裝閥15. 方向控制閥 單向閥單向閥類似電路中的二極管，在液壓系統(tǒng)中單向閥只允許液流沿一個(gè)方向流過(guò)，反向流動(dòng)則被截止，因此也稱為止回閥。 作用 保壓、鎖緊和消除油路干擾 換向閥換向閥借助于閥芯與閥體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)改變連接在閥體上各管道的通斷關(guān)系，使油路接通、斷開(kāi)或改變油液的流動(dòng)方向，從而實(shí)現(xiàn)液壓執(zhí)行元件及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的起動(dòng)、停止

9、或變換運(yùn)動(dòng)方向。根據(jù)換向時(shí)的操縱方式不同，換向閥可分為電磁換向閥、手動(dòng)換向閥、機(jī)動(dòng)換向閥、液動(dòng)換向閥、電液換向閥等。16. 壓力控制閥 溢流閥 溢流閥在液壓系統(tǒng)中主要起定壓或安全保護(hù)的作用。直動(dòng)式溢流閥 先導(dǎo)式溢流閥 減壓閥直動(dòng)式減壓閥先導(dǎo)式減壓閥 順序閥 順序閥在液壓系統(tǒng)中的主要作用是控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的先后順序動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)控制。直動(dòng)式順序閥先導(dǎo)式順序閥 壓力繼電器 壓力繼電器是一種將油液的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的小型電液控制元件。17. 流量控制閥 節(jié)流閥（最基本的控制閥） 調(diào)速閥 分流閥18. 過(guò)濾器的作用 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的液壓油不可避免地含有各種雜質(zhì)，雜質(zhì)混入液壓油后，隨著液壓油的循

10、環(huán)作用，進(jìn)入液壓元件內(nèi)部，嚴(yán)重妨礙液壓系統(tǒng)的正常工作。清除混入液壓油中的雜質(zhì)的最有效辦法，除利用油箱沉淀一部分大顆粒雜質(zhì)外，主要是利用各種過(guò)濾器來(lái)濾除。19. 過(guò)濾器的分類 表面型過(guò)濾器 （粗過(guò)濾）網(wǎng)式過(guò)濾器線隙式過(guò)濾器 深度型過(guò)濾器 （精過(guò)濾）紙質(zhì)過(guò)濾器燒結(jié)式過(guò)濾器 吸附型過(guò)濾器20. 過(guò)濾器在液壓系統(tǒng)中的安裝位置 （過(guò)濾器只能單向使用） 安裝在液壓泵的吸油管路上 保護(hù)液壓泵免遭較大顆粒的雜質(zhì)的直接傷害 安裝在壓油管路上 保護(hù)液壓泵以外的其他液壓元件 安裝在回油路上 保證流回油箱的油液是清潔的 安裝在輔助泵的輸油路上 保證雜質(zhì)不會(huì)進(jìn)入主油路的各液壓元件中 安裝在支流管路上 濾除混入油液中的雜

11、質(zhì) 單獨(dú)過(guò)濾 濾除油液中的全部雜質(zhì)21. 油箱的作用 油箱的作用主要是儲(chǔ)存油液，此外還起著散熱、分離油液中的氣體及沉淀污染物等作用。22. 蓄能器的工作原理與功用 蓄能器是液壓系統(tǒng)中的一種能量?jī)?chǔ)存裝置。其主要作用如下： 作輔助動(dòng)力源 補(bǔ)償泄漏和保持恒壓用 作緊急動(dòng)力源消除脈動(dòng)與降低噪聲 吸收液壓沖擊 23. 蓄能器的使用和安裝 充氣式蓄能器應(yīng)使用惰性氣體（一般為氮?dú)猓?，允許工作壓力視蓄能器結(jié)構(gòu)形式而定。 不同的蓄能器各有其適用的工作范圍。 囊式蓄能器原則上應(yīng)垂直安裝（油口向下），只有在空間位置受限制時(shí)才允許傾斜或水平安裝。 裝在管路上的蓄能器必須用支板或支架固定。 蓄能器與管路系統(tǒng)之間應(yīng)安裝截

12、止閥，供充氣、檢修時(shí)使用。蓄能器與液壓泵之間應(yīng)安裝單向閥，以防止液壓泵停車時(shí)蓄能器內(nèi)儲(chǔ)存的壓力油液倒流。24. 密封裝置 密封裝置的作用是用來(lái)防止壓力工作介質(zhì)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(tǒng)泄漏問(wèn)題的最關(guān)鍵、最有效的手段。液壓系統(tǒng)如果密封不良，可能會(huì)出現(xiàn)不允許的內(nèi)、外泄漏。25. 基本液壓回路壓力控制回路調(diào)壓回路 使液壓系統(tǒng)整體或一部分的壓力保持恒定或不超過(guò)某個(gè)數(shù)值。減壓回路 使系統(tǒng)中的某一部分油路具有較低的穩(wěn)定壓力。增壓回路 通過(guò)增壓缸來(lái)實(shí)現(xiàn)提高液壓系統(tǒng)中的某一支路的工作壓力。卸荷回路 保壓回路 在執(zhí)行元件停止運(yùn)動(dòng)，而油液需要保持一定的壓力時(shí)，需要用到保壓回路。平衡回路

13、 為防止立式液壓缸和垂直運(yùn)動(dòng)的工作部件因自重而自行下滑，或在下行運(yùn)動(dòng)中由于自重而造成失控、失速的不穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)，常采用平衡回路。卸壓回路 對(duì)容量大的液壓缸和高壓系統(tǒng)，應(yīng)在保壓與換向之間采取卸壓措施。速度控制回路 節(jié)流調(diào)速回路（效率低） 工作原理是通過(guò)改變回路中流量控制閥通流面積的大小來(lái)控制進(jìn)去執(zhí)行元件的流量，以調(diào)節(jié)其運(yùn)動(dòng)速度。 容積調(diào)速回路 容積調(diào)速回路是通過(guò)改變泵或馬達(dá)的排量來(lái)實(shí)現(xiàn)調(diào)速的。 主要優(yōu)點(diǎn) 沒(méi)有節(jié)流損失和溢流損失，因而效率高，油液溫升小，適用于高速、大功率調(diào)速系統(tǒng)。 缺點(diǎn) 變量泵和變量馬達(dá)的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，成本較高。 增速回路 使液壓執(zhí)行元件獲得所需要的高速，縮短機(jī)械的空程運(yùn)動(dòng)時(shí)間，從而提高系統(tǒng)的工作效率。 速度換接回路 使液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一個(gè)工作循環(huán)中從一種運(yùn)動(dòng)速度換到另一種運(yùn)動(dòng)速度。方向控制回路 換向回路 鎖緊回路 通過(guò)切斷執(zhí)行元件的進(jìn)油、出油通道來(lái)使它停在規(guī)定的位置上。 緩沖