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    [轉摘]液壓傳動的若干知識
     
     

    液壓傳動的若干知識

    時間:2004-06-05 來源: 性質:原創  
    什么是液壓傳動?
         液壓傳動是用液體作為工作介質來傳遞能量和進行控制的傳動方式。液壓系統利用液壓泵將原動機的機械能轉換為液體的壓力能,通過液體壓力能的變化來傳遞能量,經過各種控制閥和管路的傳遞,借助于液壓執行元件(缸或馬達)把液體壓力能轉換為機械能,從而驅動工作機構,實現直線往復運動和回轉運動。

    液壓系統的組成及其作用
       一個完整的液壓系統由五個部分組成,即動力元件、執行元件、控制元件、無件和液壓油。
    動力元件的作用是將原動機的機械能轉換成液體的壓力能,指液壓系統中的油泵,它向整個液壓系統提供動力。液壓泵的結構形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵,它們的性能比較如1-1所示
    執行元件(如液壓缸和液壓馬達)的作用是將液體的壓力能轉換為機械能,驅動負載作直線往復運動或回轉運動。
        控制元件(即各種液壓閥)在液壓系統中控制和調節液體的壓力、流量和方向。根據控制功能的不同,液壓閥可分為村力控制閥、流量控制閥和方向控制閥。壓力控制閥又分為益流閥(安全閥)、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等;流量控制閥包括節流閥、調整閥、分流集流閥等;方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。根據控制方式不同,液壓閥可分為開關式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。
        輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計等。
        液壓油是液壓系統中傳遞能量的工作介質,有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾大類。

    表1-1 各種液壓泵性能比較

    項目 齒輪泵(外嚙合) 葉片泵 斜軸式柱塞泵 斜盤式柱塞泵
    排量(cm3/r) 1-500 平衡式1-350
    不平衡式10-230 100-1000 4-500
    最高壓力(MPa) 1-25 平衡式3.5-40
    不平衡式3.5-14 21-40 21-40
    最高轉速(r/min) 900-4000 平衡式1200-3000
    不平衡式1200-1800 750-3600 750-3600
    最高效率(%) 70-85 平衡式70-90
    不平衡式60-70 88-95 85-92
    對污染敏感性 不易受污染影響,隨著齒輪的磨損,效率有所降低 對污染較敏感,葉片磨損時,效率降低到很小 對污染最敏感,配流盤受損傷時效率降低 對污染的斜軸式高,配流盤滑靴磨損時效率降低
    吸油性能 轉速為1800r/min時,允許吸入真空度為-26664.4-54328.8Pa(-20-40cmHg) 轉速為1800r/min時,允許吸入真空度為-13332.2~-26664.4Pa(-10-20cmHg) 轉速為1800r/min時,允許吸入真空度為-3.9997-0Pa(-3-0cmHg) 同軸斜式柱塞泵
    噪聲(dB) 額定轉速300r/min時,噪聲83dB 額定轉速1450-2400r/min時,噪聲76dB 額定轉速1450-2400r/min時,噪聲87dB 額定轉速1450-2400r/min時,噪聲77dB
    對過濾精度要求 30-50μm 20-30μm 15-25μm 15-25μm
    易出故障的部位 內部摩擦副;支承軸套端面、齒輪及軸頸磨損,引起橡膠密封損壞、泵體內孔及兩側板磨損 配油盤三角槽極易堵塞,污染物侵入摩擦副,發生異常磨損或卡殆,應注意油液清潔和吸油通暢,易出現突發性故障 連桿組件磨損,連桿球頭從驅動軸球窩中脫出,功率調節彈簧失效,兩對摩擦副磨損 所有變量泵的變量機構,三對摩擦副磨損 .
    液壓系統的形式及評價 

       

        液壓元件逐步實現了標準化、系列化、化,其規格、品種、質量、性能都有了很大提高,尤其是采用電子技術、伺服技術等新技術新工藝后,液壓系統的質量得到了顯著的提高,其在國民經濟及軍事工業中發揮了重大作用。
        從不同的角度出發,可以把液壓系統分成不同的形式。
        (1)按油液的循環方式,液壓系統可分為開式系統和閉式系統。開式系統是指液壓泵從油箱吸油,油經各種控制閥后,驅動液壓執行元件,回油再經過換向閥回油箱。這種系統結構較為簡單,可以發揮油箱的散熱、沉淀雜質作用,但因油液常與空氣接觸,使空氣易于滲入系統,導致機構運動不平穩等后果。開式系統油箱大,油泵自吸性能好。閉式系統中,液壓泵的進油管直接與執行元件的回油管相連,工作液體在系統的管路中進行封閉循環。其結構緊湊,與空氣接觸機會少,空氣不易滲入系統,故傳動較平穩。工作機構的變速和換向靠調節泵或馬達的變量機構實現,避免了開式系統換向過程中所出現的液壓沖擊和能量損失。但閉式系統較開式系統復雜,因無油箱,油液的散熱和過濾條件較差。為補償系統中的泄漏,通常需要一個小流量的補油泵和油箱。由于單桿雙作用油缸大小腔流量不等,在工作過程中會使功率利用下降,所以閉式系統中的執行元件一般為液壓馬達。
        (2)按系統中液壓泵的數目,可分為單泵系統,雙泵系統和多泵系統。
        (3)按所用液壓泵形式的不同,可分為定量泵系統和變量泵系統。變量泵的優點是在調節范圍之內,可以充分利用發動機的功率,但其結構和制造工藝復雜,成本高,可分為手動變量、盡可能控變量、伺服變量、壓力補償變量、恒壓變量、液壓變量等多種方式。
        (4)按向執行元件供油方式的不同,可分為串聯系統和并聯系統。串聯系統中,上一個執行元件的回油即為下一個執行元件的進油,每通過一個執行元件壓力就要降低一次。在串聯系統中,當主泵向多路閥控制的各執行元件供油時,只要液壓泵的出口壓力足夠,便可以實現各執行元件的運動的復合。但由于執行元件的壓力是疊加的,所以克服外載能力將隨執行元件數量的增加而降低。
        并聯系統中,當一臺液壓泵向一組執行元件供油時,進入各執行元件的流量只是液壓泵輸出流量的一部分。流量的分配隨各件上外載荷的不同而變化,首先進入外載荷較小的執行元件,只有當各執行元件上外載荷相等時,才能實現同時動作。
        全液壓傳動機械性能的優劣,主要取決于液壓系統性能的好壞,包括所用元件質量優劣,基本回路是否恰當等。系統性能的好壞,除滿足使用功能要求外,應從液壓系統的效率、功率利用、調速范圍和微調特性、振動和噪聲以及系統的安裝和調試是否方便可靠等方面進行。
        現代工程機械幾乎都采用了液壓系統,并且與電子系統、計算機控制技術結合,成為現代工程機械的重要組成部分。

    國內外工程機械液壓油污染等級比較
    說明 規定清潔度 實測清潔度
    中國挖掘機行業 NAS8-10級 63%低于NAS12級
    30%為NAS11-12級
    美國太平洋公司調查 -- 工程機械,NAS9-10級
    美國流體動力中心調查 -- 起重機,NAS9級
    挖掘機,NAS10-11級
    日本產業機械工業會 NAS8-9級 --
    日本油壓工業會 NAS10級 --
    英國流體力學協會 NAS10-11級 --
    日本混凝土泵車 NAS10-11級 --
    日本對500臺工程機械的調查 -- 36.2%為NAS8-9級
    59.6%為NAS10-12級
    4.2%低于NAS12級

    工程機械液壓系統油液劣化標準
    項目 標準值 備注
    粘度變化 ±(10-15)% 其中有三項指標超過標準值時應更換新油
    酸值(mg(KOH)/g) ±(20-30)%
    水分(體積) >0.15%
    顆粒雜質 不得低于規定的污染度等級
    比重變化 ±0.05
    銹蝕試驗 生銹
    腐蝕試驗 腐蝕
    乳化狀況 已乳化
    油的狀態變化 發自、發黑
     
         
     
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