液壓傳動(dòng)系統(tǒng)認(rèn)知

1、項(xiàng)目一液壓傳動(dòng)系統(tǒng)認(rèn)知液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)是利用密閉系統(tǒng)中的受壓液體來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)方式。類比氣壓傳動(dòng)是什么？氣壓傳動(dòng)是利用密閉系統(tǒng)中的受空氣來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的一種傳動(dòng)方式，傳輸介質(zhì)換成空氣了。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是利用受壓液體的壓力能為主來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的系統(tǒng)。它是機(jī)械與電子控制裝置之間的紐帶，它與傳感技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)有機(jī)結(jié)合，是自動(dòng)化技術(shù)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(dòng)？汽車制動(dòng)，車床，銑床，以及下面將要談到的千斤頂?shù)鹊取Ｈ蝿?wù)一 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)認(rèn)知一、任務(wù)分析圖1-1為液壓千斤頂?shù)膶?shí)物和工作原理圖，通過觀察液壓壓千斤頂，弄清液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理和組成

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

3、輕工機(jī)械注塑機(jī)、液壓打包機(jī)等工程機(jī)械液壓盾構(gòu)機(jī)、液壓叉車、挖掘機(jī)、裝載機(jī)、液壓汽車起重機(jī)等機(jī)床工業(yè)液壓磨床、組合機(jī)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(zhǔn)器農(nóng)業(yè)機(jī)械聯(lián)合收割機(jī)、拖拉機(jī)的懸掛系統(tǒng)2液壓技術(shù)的發(fā)展從17世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓傳動(dòng)原理、1795年英國制成第一臺(tái)水壓機(jī)算起，液壓技術(shù)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(dòng)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(jī)床到20世紀(jì)30年代才用上了液壓技術(shù)。近30年來，由于控制技術(shù)、微電子技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，再次將液壓技術(shù)推向前進(jìn)，使它發(fā)展成為包括傳動(dòng)、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動(dòng)化技術(shù)。采

4、用液壓技術(shù)的程度已成為衡量一個(gè)國家工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。目前液壓技術(shù)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(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造、機(jī)電液一體化開發(fā)上也取得了許多新成績。 我國20世紀(jì)50年代，開始將液壓技術(shù)用于機(jī)床和鍛壓設(shè)備上，從1964年開始國外引進(jìn)液壓傳動(dòng)技術(shù)，同時(shí)也自行設(shè)計(jì)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(jī)電設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用。隨著我國改革開放、加入世界貿(mào)易組織，我國開始瞄準(zhǔn)世界上先進(jìn)的液壓技術(shù)，有計(jì)劃地引進(jìn)、消化、吸收，大力開展液壓元件的國產(chǎn)化工作，液壓傳動(dòng)技術(shù)必將獲得進(jìn)一步的發(fā)展。3液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓

5、傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)三種方式相比，有以下優(yōu)缺點(diǎn)。（1）優(yōu)點(diǎn)能獲得更大的輸出力和輸出力矩。 可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)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(shí)現(xiàn)無沖擊的換向。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的控制、調(diào)節(jié)簡單，操作方便、省力，易于實(shí)現(xiàn)“機(jī)、電、液、光”一體化。 易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。液壓元件易實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，便于主機(jī)的設(shè)計(jì)、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(diǎn)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(shè)法解決。傳動(dòng)效率低、不適宜于遠(yuǎn)程傳動(dòng)。制造精度高，找故障難。總結(jié)對(duì)比液壓傳

6、動(dòng)和氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)如下表格：名稱優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)液壓傳動(dòng)單位質(zhì)量輸出的功率大；可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)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(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化易泄漏；對(duì)油溫敏感；傳動(dòng)效率低、不適宜于遠(yuǎn)程傳動(dòng)；制造精度高，找故障難氣壓傳動(dòng)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(dòng)作迅速；對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性好有可壓縮性，不易準(zhǔn)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(wù)實(shí)施1液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理認(rèn)知如圖1-1所示為液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D（動(dòng)畫），液壓千斤頂由手動(dòng)液壓泵和舉升液壓缸兩部分組成。 機(jī)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(dòng)大活塞8舉起重物，將油液的壓力能又轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。 2液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成認(rèn)知（動(dòng)畫）（1）工作介質(zhì)液壓油，其作用是實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。（2）動(dòng)力元件液壓泵，其作用是將原動(dòng)機(jī)所輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，向液壓傳動(dòng)系統(tǒng)提供壓力油，是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的心臟部分。（3）執(zhí)行元件液壓缸和液壓馬達(dá)，其作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。（4）控制元件壓力、方向、流量控制閥，其作用是對(duì)系統(tǒng)中工作介質(zhì)的壓力、流量、方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)，以保證執(zhí)行元件達(dá)到所要求的輸出力、運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的實(shí)質(zhì)是什么？四、知識(shí)拓展液力傳動(dòng)系統(tǒng)簡介液力傳動(dòng)系統(tǒng)是利用受壓液體的動(dòng)能為主來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(dòng)能來傳遞功率的傳動(dòng)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(hào)的液力偶合器3萬臺(tái)以上。在我國，液力偶合器的研制雖始于20世紀(jì)50年代，但進(jìn)展緩慢，直到改革開放后，在引進(jìn)技術(shù)和進(jìn)口產(chǎn)品的帶動(dòng)下，才有了較快的發(fā)展。液力變矩器具有無級(jí)變速和改變轉(zhuǎn)矩的作用，對(duì)外負(fù)載有良好的自動(dòng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)能力，在外負(fù)

9、載增大時(shí)，液力變矩器的渦輪力矩自動(dòng)增加，轉(zhuǎn)速則自動(dòng)降低，反之當(dāng)外負(fù)載減小時(shí)，渦輪力矩自動(dòng)減小，轉(zhuǎn)速自動(dòng)增高。由于液力變矩器的這種特性，它已廣泛用于工程機(jī)械、汽車、液力傳動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車等上。任務(wù)二 液壓油的更換 一、任務(wù)分析液壓油是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作介質(zhì)，液壓性能是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)和高效率工作的前提，液壓設(shè)備80%的故障來自液壓油，因此應(yīng)該及時(shí)正確更換液壓油。二、相關(guān)知識(shí)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(hào)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(jī)床等設(shè)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(dǎo)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(dǎo)軌潤滑為一個(gè)油路系統(tǒng)的精密機(jī)床，可使機(jī)床在低速下將振動(dòng)或間斷滑動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)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(dòng)時(shí)分子間的內(nèi)聚力要阻止分子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的一種內(nèi)摩擦力。圖1-3 液體的黏性示意圖（動(dòng)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(duì)黏度（動(dòng)力黏度）、運(yùn)動(dòng)黏度和相對(duì)黏度來表示，如表1-3所示。dydu21ttE EE64. 88EE46 . 7 項(xiàng)目公式概念及測定單位絕對(duì)粘度 絕對(duì)粘度又稱動(dòng)力粘度。它是液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)，接觸液層間內(nèi)摩擦剪切應(yīng)力Pas運(yùn)動(dòng)粘度 運(yùn)動(dòng)粘度是液體絕對(duì)粘度與其密度的比值/s 、cSt相對(duì)粘度相對(duì)粘度又稱條件粘度，由于條件不同，各國相對(duì)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(jì)測定，即將200cm被測液體裝入粘度計(jì)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(shí)間t1與同體積的蒸餾水在20時(shí)流過同一小孔所的時(shí)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(hào)是以這種油液40時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度的平均值來標(biāo)定的，例如液壓油L-HM46是指這種油在40時(shí)的運(yùn)動(dòng)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(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，黏度就隨之降低。這個(gè)變化率的大小直接影響液壓傳動(dòng)系統(tǒng)工作介質(zhì)的使用，因此液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中一般都設(shè)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(duì)于一般的液壓系統(tǒng)，當(dāng)壓

14、力在32MPa以下時(shí)，壓力對(duì)黏度的影響很小，可以忽略不計(jì)。（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)。可用體積壓縮系數(shù)表示。它是液壓油在單位壓力變化時(shí)的體積相時(shí)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(wù)實(shí)施 1換油周期的確定液壓油在高溫、高壓下使用一定的時(shí)間后，會(huì)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(diǎn)降低。（3）酸值顯著變化。（4）機(jī)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(dòng)系統(tǒng)的要求，必須更換。目前換油的周期有經(jīng)驗(yàn)法、固定周期法和油質(zhì)換油法等三種。 經(jīng)驗(yàn)法是憑借操作者和現(xiàn)場技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，通過“看、嗅、摸、搖”等簡易方法，規(guī)定當(dāng)液壓油變黑、變臟、變渾濁到某一程度就必須換油。現(xiàn)場鑒定液壓油變質(zhì)項(xiàng)目如表1-4所示。表1-4 現(xiàn)場鑒定液壓油變質(zhì)項(xiàng)目試驗(yàn)項(xiàng)目檢查項(xiàng)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(yàn)用指示劑油變質(zhì)程序硝酸侵蝕試驗(yàn)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(diǎn)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(yàn)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(shè)備和油品，規(guī)定半年、一年或運(yùn)轉(zhuǎn)10002000h后換油。上述兩種應(yīng)用較廣泛，都不太科學(xué)，不太經(jīng)濟(jì)。第三種方法是油質(zhì)換油法，它是通過定期取油樣進(jìn)行化驗(yàn)，測定必要的項(xiàng)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(xué)性質(zhì)指標(biāo)變化的實(shí)際情況確定何時(shí)換油，這種方法較科學(xué)，但需要一套理化檢驗(yàn)儀器。2換油指標(biāo)的確定液壓油的更換指標(biāo)見1-5所示。檢查項(xiàng)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(hào)色度板不透明或渾濁比新油的變化

17、大于2號(hào)色度板40運(yùn)動(dòng)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(diǎn)機(jī)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(dòng)系統(tǒng)中剩余的液壓油放凈。（2）認(rèn)清液壓油的種類和牌號(hào)，確認(rèn)種類和牌號(hào)與要求一致。存放過久的液壓油還必須進(jìn)行化驗(yàn)，確認(rèn)它是否可以使用。（2）從取油到注油的全過程都應(yīng)保持桶口、罐口、漏斗等器皿的清潔。（3）注油時(shí)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行過濾。（4）加油時(shí)應(yīng)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(shí)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(jì)性等因素全面考慮，如表1-6所示。表1-6 選擇液壓油時(shí)應(yīng)考慮的因素考慮因素內(nèi)容工作環(huán)境在高溫?zé)嵩椿蛎骰鸶浇话氵x用抗燃液壓油；在寒冷地區(qū)要求選用黏度較大、低溫流動(dòng)性好、凝固點(diǎn)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(duì)于工作壓力較高的液壓系統(tǒng)，應(yīng)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(duì)于工作速度較高的液壓系統(tǒng)，應(yīng)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(jì)性要考慮液壓油的價(jià)格、使用壽命、貨源情況等根據(jù)工作環(huán)境應(yīng)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(yīng)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