第一章 液壓傳動基本知識

中國勞動社會保障出版社第一章液壓傳動基本知識液壓傳動系統(tǒng)概述§1-1液壓油§1-2流體力學(xué)基礎(chǔ)§1-3第一章液壓傳動基本知識

液壓傳動是用液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和進(jìn)行控制的傳動方式，屬于流體傳動。液壓傳動技術(shù)在機床、工程機械、汽車、船舶等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用?！?-1液壓傳動系統(tǒng)概述一、液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?/p>

液壓千斤頂利用柱塞、缸體等元件，通過壓力油將機械能轉(zhuǎn)換為液壓能，再轉(zhuǎn)換為機械能。1．小活塞吸油提起杠桿手柄1使小活塞3向上移動，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時單向閥4打開，通過吸油管5從油箱12中吸油。壓下手柄時，小活塞下移，小缸體的下腔壓力升高，單向閥4關(guān)閉，單向閥７打開，下腔的油液經(jīng)管道６輸入大缸體９的下腔，迫使大活塞８向上移動。再次提起杠桿手柄１吸油時，單向閥７關(guān)閉，使大缸體９中的油液不能倒流。2．小活塞壓油打開截止閥11，大缸體下腔的油液通過管道10、截止閥11流回油箱，大活塞８在重物和自重的作用下向下移動。3．大活塞泄油二、液壓傳動系統(tǒng)的組成1．動力部分動力部分將原動機輸出的機械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能（液壓能）。2．執(zhí)行部分執(zhí)行部分將液壓泵輸入的油液壓力能轉(zhuǎn)換為帶動機構(gòu)工作的機械能。液壓傳動系統(tǒng)中還包括工作介質(zhì)，主要是指傳遞能量的液體介質(zhì)，即各種液壓油。3．控制部分控制部分用來控制和調(diào)節(jié)油液的壓力、流量和流動方向。4．輔助部分輔助部分與動力部分、執(zhí)行部分和控制部分一起組成一個系統(tǒng)，起儲油、過濾、測量和密封等作用，以保證系統(tǒng)正常工作。5．工作介質(zhì)三、液壓元件的圖形符號液壓元件的圖形符號只表示元件的職能（即功能）、控制方式以及外部連接口，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)、參數(shù)以及連接口的實際位置和元件的安裝位置。用圖形符號表達(dá)或液壓傳動系統(tǒng)工作原理的示意圖稱為液壓傳動系統(tǒng)回路圖，又稱為液壓傳動系統(tǒng)圖或液壓回路圖。四、液壓傳動的應(yīng)用特點1．液壓傳動的優(yōu)點（1）傳動平穩(wěn)（2）質(zhì)量輕，體積?。?）承載能力大（4）易實現(xiàn)無級調(diào)速（5）易實現(xiàn)過載保護(hù)（6）能自潤滑（7）易實現(xiàn)復(fù)雜動作2．液壓傳動的缺點（1）制造精度要求高（2）定比傳動困難（3）油液受溫度的影響大（4）不宜遠(yuǎn)距離輸送動力（5）油液中的空氣影響工作性能（6）油液容易污染（7）發(fā)生故障不容易排查與排除§1-2液壓油液壓油是液壓系統(tǒng)中用作傳動介質(zhì)的液體，在液壓傳動系統(tǒng)中除了傳遞能量外，還起著潤滑、冷卻、防腐、防銹、清潔和減震等作用。一、液壓油的物理性能1．密度液體單位體積內(nèi)的質(zhì)量稱為密度。

液壓油的密度隨溫度的升高而減小，隨壓力的升高而加大，但變化幅度很小，通?？梢院雎圆挥?。液體受壓力作用而發(fā)生體積減小的性質(zhì)稱為可壓縮性。2．可壓縮性一般液壓傳動系統(tǒng)，可以認(rèn)為液壓油是不可壓縮的。3．黏性阻礙液體分子間相對運動的性質(zhì)稱為液體的黏性。黏度分為動力黏度、運動黏度和相對黏度三種。我國液壓油的牌號是用溫度為40℃時的運動黏度的平均值來表示的。1．對液壓油液的要求二、液壓油的選用和污染控制（1）黏度合適，隨溫度的變化?。?）潤滑性能好（3）抗氧化性好（4）剪切穩(wěn)定性好（5）防銹和不腐蝕金屬（6）同密封材料相容（7）消泡和抗泡沫性良好（8）抗乳化性好（9）清潔度符合要求2．液壓油的類型（1）L-HL液壓油具有一定的抗氧防銹和抗泡沫性，適用于系統(tǒng)壓力低于7MPa的液壓傳動系統(tǒng)和一些輕載荷的齒輪箱潤滑。（2）L-HM抗磨液壓油除了具有L-HL液壓油的性能外，其抗磨性能強，適用于系統(tǒng)壓力7～21MPa的液壓傳動系統(tǒng)。高壓抗磨液壓油能在系統(tǒng)壓力為35MPa的情況下正常工作。具有防爬性，適用于潤滑機床導(dǎo)軌及其液壓傳動系統(tǒng)。（3）L-HV低溫抗磨液壓油在L-HM抗磨液壓油的基礎(chǔ)上加強了黏溫性能和低溫流動性，適合在寒區(qū)或嚴(yán)寒區(qū)工程機械液壓傳動系統(tǒng)中使用。（4）L-HG液壓導(dǎo)軌油3．液壓油的選用1）根據(jù)系統(tǒng)的工況和工作環(huán)境，確定系統(tǒng)應(yīng)選用液壓油的類型。2）確定系統(tǒng)應(yīng)選用什么黏度級別的液壓油。3）了解所選用液壓油的性能，分析是否符合系統(tǒng)工作要求。4）了解產(chǎn)品的價格。（1）液壓油選用原則1）根據(jù)液壓傳動系統(tǒng)的工作壓力和溫度選擇液壓油品種。2）根據(jù)液壓傳動系統(tǒng)的工作環(huán)境選擇液壓油品種。3）根據(jù)特殊性能要求選擇液壓油品種。（2）液壓油品種的選擇（3）液壓油黏度的選擇1）按液壓泵的類型選用因為溫度對油液黏度的影響較大，故環(huán)境溫度高時，宜選用黏度大的液壓油，環(huán)境溫度低時，宜選用黏度小些的液壓油。2）按液壓傳動系統(tǒng)的工作壓力選用當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力較高時，應(yīng)選用黏度較大的液壓油，以減少系統(tǒng)的泄漏；當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力較低時，宜選用黏度小些的液壓油，以減少流動損失。3）按液壓傳動系統(tǒng)執(zhí)行元件的運動速度選用液壓傳動系統(tǒng)的執(zhí)行元件運動速度高時，宜選用黏度較小的液壓油，以減少油液流動時的摩擦損失；當(dāng)執(zhí)行元件的速度較低時，宜選用黏度較大的液壓油。4）根據(jù)環(huán)境溫度選擇液壓油的黏度1）清除系統(tǒng)各元件在加工和裝配過程中殘留的污染物。2）防止污染物從外界侵入。3）采用過濾精度較高的過濾器。4）控制液壓傳動系統(tǒng)的溫度。5）定期檢查和更換液壓傳動系統(tǒng)的液壓油。4．液壓油的污染（1）液壓油污染的原因1）殘留物污染2）侵入物污染3）生成物污染（2）液壓油污染的控制§1-3流體力學(xué)基礎(chǔ)一、壓力1．壓力的概念液壓傳動系統(tǒng)的壓力是指液體在單位面積上所受的法向作用力。

p=F∕A液體的靜壓力有下面兩個特性：（1）液體的靜壓力垂直于其作用表面，其方向和該表面的內(nèi)法線方向一致。（2）靜止液體內(nèi)任意一點所受到的各個方向的壓力都相等。絕對壓力：以絕對真空作為基準(zhǔn)所表示的壓力。相對壓力：以大氣壓力作為基準(zhǔn)所表示的壓力。2．壓力的表示方法壓力的法定單位是Pa（帕），在工程上常采用kPa（千帕）和Mpa（兆帕）。絕對壓力＝大氣壓力＋相對壓力帕斯卡原理：置于密閉容器中的液體，其外加壓力發(fā)生變化時，只有液體仍然保持原來的靜止?fàn)顟B(tài)不變，液體中任意一點的壓力都發(fā)生同樣大小的變化。3．壓力的傳遞

4．工作壓力的形成（1）外負(fù)載為零外負(fù)載為零時，油液的壓力為零。（2）外負(fù)載為Fp＝F/A（3）活塞被擋鐵阻擋壓力急劇升高，系統(tǒng)中薄弱環(huán)節(jié)的元件將損壞1．流量二、流量和流速流量：單位時間內(nèi)流過某一通道截面的液體體積。qv=V∕t流量的單位為立方米每秒（m3∕s），工程中也常用升每分（L∕min），兩者的換算關(guān)系為1m3∕s=6×104L∕min。2．流速流速：液體流質(zhì)點在單位時間內(nèi)所移動的距離。平均流速和流量的關(guān)系：v=qv/A

液流連續(xù)性原理：液體在無分支管路中，通過每一截面的流量是相等的。qv1＝qv2A1v1＝A2v2三、管道中的壓力損失和流量損失1．壓力損失液體在等徑直管中流動時，因其黏性摩擦而產(chǎn)生的壓力損失。（1）沿程壓力損失液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突變截面以及閥口、濾網(wǎng)時，所引起的壓力損失。（2）局部壓力損失壓力損失降低了系統(tǒng)的效率，增加了能量消耗，使液壓油的溫度上升，泄漏量加大，影響了液壓傳動系統(tǒng)的性能，甚至可能使油液氧化變質(zhì)，產(chǎn)生的雜質(zhì)甚至?xí)斐晒艿阑蜷y口堵塞，造成系統(tǒng)故障。（3）壓力損失的利弊阻力效應(yīng)是許多液壓控制元件的基礎(chǔ)。溢流閥、減壓閥、節(jié)流閥等都是利用小孔及縫隙的液壓阻力來進(jìn)行工作的，液壓缸的緩沖裝置也是利用縫隙的阻力進(jìn)行工作的。1）盡可能縮短管道長度，減少管道截面的突變和彎曲次數(shù)。2）提高管道內(nèi)壁的表面結(jié)構(gòu)質(zhì)量。3）適當(dāng)增大管路直徑以增大通流截面積，降低流速。4）選用適宜黏度的液壓油。（4）減小壓力損失的措施2．流量損失內(nèi)泄漏：液壓元件內(nèi)部高壓腔與低壓腔之間的泄漏。外泄漏：液壓傳動系統(tǒng)內(nèi)部的油液泄漏到系統(tǒng)外部時的泄漏。泄漏不僅浪費油液，污染環(huán)境，還會降低系統(tǒng)的效率，影響系統(tǒng)的正常工作。減小泄漏的常用措施：采用合理的密封裝置和密封件，提高零件加工和裝配精度，正確布置管路，保持系統(tǒng)清潔等。四、液壓沖擊和空穴現(xiàn)象1．液壓沖擊液壓沖擊：在液壓傳動系統(tǒng)中，由于某些原因使液體壓力突然升高，形成很大的壓力峰值的現(xiàn)象。液壓沖擊不但會引起設(shè)備振動，產(chǎn)生噪聲，而且會損壞系統(tǒng)的密封裝置、管道和液壓元件，影響系統(tǒng)正常工作，縮短系統(tǒng)使用壽命，甚至造成事故。1）流動的液體突然停止（如突然關(guān)閉閥門）。2）靜止的液體突然流動和流動的液體突然變向。3）運動部件突然制動和換向。4）某些液壓元件動作不靈敏。（1）液壓傳動系統(tǒng)產(chǎn)生液壓沖擊的原因1）減慢閥的關(guān)閉速度和延長運動部件的換向時間。2）限制油液在管道中的流速，以減小油液的動能；減小系統(tǒng)中工作元件的運動速度，以減小其慣性。3）用橡膠軟管代替金屬管或在沖擊源處安裝蓄能器，以吸收液壓沖擊的能量。4）在易出現(xiàn)液壓沖擊的位置設(shè)置限壓閥和設(shè)置緩沖裝置。（2）防止和減少系統(tǒng)液壓沖擊的措施在流動的液體中，因某點處的壓力低于空氣分離壓力而形成氣泡的現(xiàn)象稱為空穴現(xiàn)象或氣穴現(xiàn)象。2．空穴現(xiàn)象出現(xiàn)氣穴現(xiàn)象時，大量的氣泡破壞了液流的連續(xù)性，造成流量和壓力脈沖。氣泡隨液流進(jìn)入高壓區(qū)后又急劇破滅，引起局部液壓沖擊并引發(fā)噪聲和振動。當(dāng)附著在管壁等金屬上的氣泡破滅時，它所產(chǎn)生的局部高溫會使金屬剝蝕，使液壓元件的工作性能變差，壽命縮短。減少和防止空穴現(xiàn)象的措施：（1）減小閥口前后的壓力差，一般使壓力比p1/p2＜3.5。