液壓傳動系統(tǒng)認知

1、項目一液壓傳動系統(tǒng)認知液壓傳動液壓傳動是利用密閉系統(tǒng)中的受壓液體來傳遞運動和動力的一種傳動方式。類比氣壓傳動是什么？氣壓傳動是利用密閉系統(tǒng)中的受空氣來傳遞運動和動力的一種傳動方式，傳輸介質(zhì)換成空氣了。液壓傳動系統(tǒng)液壓傳動系統(tǒng)是利用受壓液體的壓力能為主來傳遞運動和動力的系統(tǒng)。它是機械與電子控制裝置之間的紐帶，它與傳感技術、自動控制技術有機結(jié)合，是自動化技術不可缺少的重要手段。問題：生活中有哪些常見裝置利用了液壓傳動？汽車制動，車床，銑床，以及下面將要談到的千斤頂?shù)鹊取Ｈ蝿找?液壓傳動系統(tǒng)認知一、任務分析圖1-1為液壓千斤頂?shù)膶嵨锖凸ぷ髟韴D，通過觀察液壓壓千斤頂，弄清液壓傳動系統(tǒng)的工作原理和組成

2、。 (a) 液壓千斤頂實物圖 (b) 液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D二、相關知識1液壓傳動系統(tǒng)的應用液壓傳動系統(tǒng)廣泛用于鐵路運輸、汽車工業(yè)、輕工機械、工程機械、機床工業(yè)、軍事工業(yè)、農(nóng)業(yè)機械等行業(yè)，它的技術應用程度已經(jīng)成為衡量一個國家現(xiàn)代工業(yè)化水平的重要標志之一。液壓傳動系統(tǒng)在各行業(yè)的應用情況如表1-1所示。問題：觀察應用行業(yè)有哪些特點，為什么這些行業(yè)需要應用液壓傳動？要求動力大，動作速率要求不高，精度要求大。表1-1 液壓傳動系統(tǒng)在各行業(yè)的應用行業(yè)應用舉例鐵路運輸液壓搗固機、電動液壓轉(zhuǎn)轍機、CRH2型電力動車組制動系統(tǒng)、校裝液壓機等汽車工業(yè)液壓制動系統(tǒng)、汽車的液壓懸掛系統(tǒng)、液壓助力轉(zhuǎn)向器、自動變速器等

3、輕工機械注塑機、液壓打包機等工程機械液壓盾構(gòu)機、液壓叉車、挖掘機、裝載機、液壓汽車起重機等機床工業(yè)液壓磨床、組合機床、數(shù)控加工中心等軍事工業(yè)艦艇、坦克等上的炮塔轉(zhuǎn)位瞄準器農(nóng)業(yè)機械聯(lián)合收割機、拖拉機的懸掛系統(tǒng)2液壓技術的發(fā)展從17世紀中葉帕斯卡提出靜壓傳動原理、1795年英國制成第一臺水壓機算起，液壓技術已有兩百多年的歷史。 第二次世界大戰(zhàn)前后，成功地將液壓傳動裝置用于艦艇炮塔轉(zhuǎn)向器，其后出現(xiàn)了液壓六角車床和磨床，一些通用機床到20世紀30年代才用上了液壓技術。近30年來，由于控制技術、微電子技術等學科的發(fā)展，再次將液壓技術推向前進，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術。采

4、用液壓技術的程度已成為衡量一個國家工業(yè)水平的重要標志之一。目前液壓技術正向高壓、高速、大功率、低噪聲、低能耗、數(shù)字化、高集成化等方向發(fā)展。在液壓元件和液壓系統(tǒng)的計算機輔助設計與制造、機電液一體化開發(fā)上也取得了許多新成績。 我國20世紀50年代，開始將液壓技術用于機床和鍛壓設備上，從1964年開始國外引進液壓傳動技術，同時也自行設計和研制液壓產(chǎn)品以來，我國生產(chǎn)的液壓元件已形成系列，并在各種機電設備上得到了廣泛的應用。隨著我國改革開放、加入世界貿(mào)易組織，我國開始瞄準世界上先進的液壓技術，有計劃地引進、消化、吸收，大力開展液壓元件的國產(chǎn)化工作，液壓傳動技術必將獲得進一步的發(fā)展。3液壓傳動的優(yōu)缺點液壓

5、傳動與機械傳動、電氣傳動和氣壓傳動三種方式相比，有以下優(yōu)缺點。（1）優(yōu)點能獲得更大的輸出力和輸出力矩。 可以實現(xiàn)無級調(diào)速、且調(diào)速范圍大。 單位質(zhì)量的功率和單位體積的功率大。 工作平穩(wěn)，可實現(xiàn)無沖擊的換向。 液壓傳動系統(tǒng)的控制、調(diào)節(jié)簡單，操作方便、省力，易于實現(xiàn)“機、電、液、光”一體化。 易于實現(xiàn)過載保護。液壓元件易實現(xiàn)系列化、標準化和通用化，便于主機的設計、制造、使用和維修，而且大大提高生產(chǎn)效率，降低液壓元件的生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量。（2）缺點在在泄漏、污染環(huán)境、能源損耗的問題。在高溫和低溫下采用液壓有一定的困難，必須設法解決。傳動效率低、不適宜于遠程傳動。制造精度高，找故障難?？偨Y(jié)對比液壓傳

6、動和氣壓傳動的優(yōu)缺點如下表格：名稱優(yōu)點缺點液壓傳動單位質(zhì)量輸出的功率大；可以實現(xiàn)無級調(diào)速、且調(diào)速范圍大；結(jié)構(gòu)緊湊；工作平穩(wěn)；操作方便；壽命長；易實現(xiàn)系列化、標準化、通用化易泄漏；對油溫敏感；傳動效率低、不適宜于遠程傳動；制造精度高，找故障難氣壓傳動工作介質(zhì)是空氣，來源方便，取之不盡，成本低，無污染；壓力損失少；動作迅速；對環(huán)境的適應性好有可壓縮性，不易準確的速度控制和很高的定位精度，穩(wěn)定性不夠；空氣的壓力較低，只適用于壓力較小的場合；排氣噪聲大三、任務實施1液壓傳動系統(tǒng)的工作原理認知如圖1-1所示為液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D（動畫），液壓千斤頂由手動液壓泵和舉升液壓缸兩部分組成。 機械能轉(zhuǎn)換成油液

7、的壓力能，壓力油經(jīng)過管道6及單向閥7，推動大活塞8舉起重物，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機械能。 2液壓傳動系統(tǒng)的組成認知（動畫）（1）工作介質(zhì)液壓油，其作用是實現(xiàn)運動和動力的傳遞。（2）動力元件液壓泵，其作用是將原動機所輸出的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，向液壓傳動系統(tǒng)提供壓力油，是液壓傳動系統(tǒng)的心臟部分。（3）執(zhí)行元件液壓缸和液壓馬達，其作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能以驅(qū)動工作機構(gòu)進行工作。（4）控制元件壓力、方向、流量控制閥，其作用是對系統(tǒng)中工作介質(zhì)的壓力、流量、方向進行控制和調(diào)節(jié)，以保證執(zhí)行元件達到所要求的輸出力、運動速度和運動方向。（5）輔助元件管道、管接頭、油箱等輔助元件，其作用是提供必要

8、的條件使系統(tǒng)得以正常工作，是系統(tǒng)不可缺少的組成部分。問題：從能量角度來看液壓傳動系統(tǒng)的實質(zhì)是什么？四、知識拓展液力傳動系統(tǒng)簡介液力傳動系統(tǒng)是利用受壓液體的動能為主來傳遞運動和動力的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括液力偶合器和液力變矩器等元件。液力偶合器，又稱液力聯(lián)軸器，是一種利用受壓液體動能來傳遞功率的傳動元件。傳遞的功率一般在0.526000Kw，德國著名的伏依特公司能年產(chǎn)各種型號的液力偶合器3萬臺以上。在我國，液力偶合器的研制雖始于20世紀50年代，但進展緩慢，直到改革開放后，在引進技術和進口產(chǎn)品的帶動下，才有了較快的發(fā)展。液力變矩器具有無級變速和改變轉(zhuǎn)矩的作用，對外負載有良好的自動調(diào)節(jié)和適應能力，在外負

9、載增大時，液力變矩器的渦輪力矩自動增加，轉(zhuǎn)速則自動降低，反之當外負載減小時，渦輪力矩自動減小，轉(zhuǎn)速自動增高。由于液力變矩器的這種特性，它已廣泛用于工程機械、汽車、液力傳動的內(nèi)燃機車等上。任務二 液壓油的更換 一、任務分析液壓油是液壓傳動系統(tǒng)的工作介質(zhì)，液壓性能是液壓傳動系統(tǒng)正常運轉(zhuǎn)和高效率工作的前提，液壓設備80%的故障來自液壓油，因此應該及時正確更換液壓油。二、相關知識液壓油的分類和性質(zhì)1液壓油的分類液壓油主要有礦油型、合成型、乳化型三大類，如表1-2所示。表1-2 液壓油的主要品種及特性和用途類型名稱代號特性和用途礦油型通用液壓油L-HL由精制礦物油加抗氧、防銹和抗泡添加劑制成，提高抗氧化

10、和防銹性能，適于機床等設備的低壓潤滑系統(tǒng)抗磨型液壓油L-HM由通用液壓油加添加劑，改善抗磨性能制成，適用于中、高壓液壓系統(tǒng)液壓導軌油L-HG由抗磨型液壓油加抗黏滑添加劑制成，適用于液壓和導軌潤滑為一個油路系統(tǒng)的精密機床，可使機床在低速下將振動或間斷滑動減為最小低溫液壓油L-HV由抗磨型液壓油加添加劑，改善黏溫特性制成，可用于環(huán)境溫度-40-20的作業(yè)溫度變化較大的室外中、高壓液壓系統(tǒng)合成型水-乙二醇液L-HFC其含乙二醇為20%30%，含水量35%50%，另加各種添加劑。其特點是難燃，黏溫特性和抗蝕性好，能在-3060溫度范圍內(nèi)使用，適用于有抗燃要求的中低壓系統(tǒng)磷酸酯液L-HFDR其特點是難燃

11、，潤滑抗磨性和抗氧化性能良好，能在-15135溫度范圍內(nèi)使用，但有毒。適用于有抗燃要求的高壓精密系統(tǒng)中乳化型水包油乳化液L-HFAE其含油為5%10%，含水量90%95%，另加各種添加劑。其特點是難燃，黏特性好，有一定的防銹能力，但潤滑性差，易泄漏。油包水乳化液L-HFB其含油為60%，含水量40%，另加各種添加劑。其特點是有較好的潤滑性、防銹性、抗燃性，但使用溫度不能高于652液壓油的性質(zhì)（1）液壓油的黏性液壓油的黏性是流體在外力作用下流動時分子間的內(nèi)聚力要阻止分子間的相對運動而產(chǎn)生的一種內(nèi)摩擦力。圖1-3 液體的黏性示意圖（動畫）dyduAFdyduAF 黏性是液體最重要的物理特征之一，是

12、選擇液壓油的主要依據(jù)，它常用絕對黏度（動力黏度）、運動黏度和相對黏度來表示，如表1-3所示。dydu21ttE EE64. 88EE46 . 7 項目公式概念及測定單位絕對粘度 絕對粘度又稱動力粘度。它是液體在單位速度梯度下流動時，接觸液層間內(nèi)摩擦剪切應力Pas運動粘度 運動粘度是液體絕對粘度與其密度的比值/s 、cSt相對粘度相對粘度又稱條件粘度，由于條件不同，各國相對粘度的含義也不同，如美國采用賽氏粘度、英國采用雷氏粘度、而我國、德國、俄國則采用恩氏粘度)。恩氏粘度用恩氏粘度計測定，即將200cm被測液體裝入粘度計的容器內(nèi)，容器周圍充水，電熱器通過水使液體均勻升溫到T，液體由容器的底部2.

13、8mm的小孔流盡所需的時間t1與同體積的蒸餾水在20時流過同一小孔所的時間t2（t2=51s）比值，稱為被測液體在這一溫度T下的恩氏粘度 無我國液壓油的牌號是以這種油液40時的運動黏度的平均值來標定的，例如液壓油L-HM46是指這種油在40時的運動黏度的平均值為46 cSt （mm2/s），L表示潤滑劑類別，HM表示抗磨型液壓油。液壓油的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(nèi)聚力減小，黏度就隨之降低。這個變化率的大小直接影響液壓傳動系統(tǒng)工作介質(zhì)的使用，因此液壓傳動系統(tǒng)中一般都設有冷卻裝置，來保證液壓油維持正常的溫度。液壓油的黏度隨著壓力的增大而增大，但對于一般的液壓系統(tǒng)，當壓

14、力在32MPa以下時，壓力對黏度的影響很小，可以忽略不計。（2）液壓油的可壓縮性液壓油的可壓縮性是液壓油受壓力的作用而使其體積發(fā)生變化的性質(zhì)?？捎皿w積壓縮系數(shù)表示。它是液壓油在單位壓力變化時的體積相時變化量。 液壓油還有其他一些性質(zhì)，如穩(wěn)定性、抗泡沫性、 抗乳化性、 防銹性、 潤滑性以及相容性等。三、任務實施 1換油周期的確定液壓油在高溫、高壓下使用一定的時間后，會逐漸老化變質(zhì)，出現(xiàn)下列狀況。（1）液壓油的狀態(tài)。這是指液壓油的顏色、氣味和外觀變化等油品老化現(xiàn)象。表現(xiàn)出發(fā)臭、顏色慢慢變深變黑、渾濁或有沉淀等。（2）閃點降低。（3）酸值顯著變化。（4）機械雜質(zhì)增加。（5）抗乳化性和抗泡性變差。（6

15、）穩(wěn)定性變壞。變質(zhì)的液壓油不能滿足液壓傳動系統(tǒng)的要求，必須更換。目前換油的周期有經(jīng)驗法、固定周期法和油質(zhì)換油法等三種。 經(jīng)驗法是憑借操作者和現(xiàn)場技術人員的經(jīng)驗，通過“看、嗅、摸、搖”等簡易方法，規(guī)定當液壓油變黑、變臟、變渾濁到某一程度就必須換油?，F(xiàn)場鑒定液壓油變質(zhì)項目如表1-4所示。表1-4 現(xiàn)場鑒定液壓油變質(zhì)項目試驗項目檢查項目鑒定內(nèi)容外觀顏色、霧狀、透明度、雜質(zhì)氣泡、水分、其他油脂、塵埃、油變質(zhì)老化氣味與新油比較氣味油變質(zhì)、有惡臭、焦臭酸性度pH試紙或硝酸侵蝕試驗用指示劑油變質(zhì)程序硝酸侵蝕試驗滴油一滴于濾紙上，放置0.22h，觀察油浸潤的情況油浸潤的中心部分，若出現(xiàn)透明的濃圓點即是灰塵或磨

16、損顆粒，證明液壓油已變質(zhì)，必須更換裂化試驗在熱鋼板上滴油是否有爆裂聲音聲音大，響聲長證明水分多固定周期法是根據(jù)不同的設備和油品，規(guī)定半年、一年或運轉(zhuǎn)10002000h后換油。上述兩種應用較廣泛，都不太科學，不太經(jīng)濟。第三種方法是油質(zhì)換油法，它是通過定期取油樣進行化驗，測定必要的項目，以便連續(xù)監(jiān)測油液變質(zhì)情況，根據(jù)液壓油的物理化學性質(zhì)指標變化的實際情況確定何時換油，這種方法較科學，但需要一套理化檢驗儀器。2換油指標的確定液壓油的更換指標見1-5所示。檢查項目L-HL型液壓油L-HM型液壓油外觀目測：不透明或渾濁色度（GB/T6540）不透明或渾濁比新油的變化大于3號色度板不透明或渾濁比新油的變化

17、大于2號色度板40運動黏度（GB/T265）變化率超過10%酸值KOH增加量0.3mg/g0.4mg/g水分（GB/T260）含量0.1%0.1%銅板腐蝕銅板顏色發(fā)暗，有黃褐色班點機械雜質(zhì)（GB/T511）質(zhì)量0.1%正戊烷不溶物（GB/T89261）0.1%3換油步驟和方法（1）換油先要將液壓傳動系統(tǒng)中剩余的液壓油放凈。（2）認清液壓油的種類和牌號，確認種類和牌號與要求一致。存放過久的液壓油還必須進行化驗，確認它是否可以使用。（2）從取油到注油的全過程都應保持桶口、罐口、漏斗等器皿的清潔。（3）注油時應當進行過濾。（4）加油時應采用專門的加油小推車，通過帶加油濾油器的加油口加至規(guī)定高度。（5

18、）最后蓋好密封蓋。四、知識拓展液壓油的選用選用液壓油必須根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境、工作壓力、液壓元件種類及經(jīng)濟性等因素全面考慮，如表1-6所示。表1-6 選擇液壓油時應考慮的因素考慮因素內(nèi)容工作環(huán)境在高溫熱源或明火附近一般選用抗燃液壓油；在寒冷地區(qū)要求選用黏度較大、低溫流動性好、凝固點低的液壓油；露天等水分多的環(huán)境里，要考慮選用抗乳化性好的液壓油。如表1-7所示工作壓力對于工作壓力較高的液壓系統(tǒng)，應選用黏度較大的液壓油；反之選用黏度較小的液壓油，如表1-8和表1-9所示工作速度對于工作速度較高的液壓系統(tǒng)，應選用黏度較小的液壓油；反之選用黏度較大的液壓油液壓泵的類型 如表1-7所示經(jīng)濟性要考慮液壓油的價格、使用壽命、貨源情況等根據(jù)工作環(huán)境應選擇的液壓油種類如表1-7所示。 表1-7 根據(jù)工作環(huán)境應選擇的液壓油種類工況環(huán)境壓力7MPa以下溫度50以下壓力714MPa溫度50以下壓力714MPa溫度5080壓力7