液压系统基础知识及液压元件

品质改变世界液压系统基础知识及液压元件品质改变世界液压在三一产品上的应用品质改变世界目录一、液压传动概论………………………4二、液压传动基础知识…………………11三、液压元件……………………………20四、掘进机原理及配管…………………124品质改变世界一、液压传动概论品质改变世界一、液压传动概论设备动力装置传动装置电气控制系统执行装置机架机械传动电气传动流体传动液体传动气体传动液力传动液压传动一、液压传动概论液压传动：液压传动是以液体为介质，依靠运动液体的压力能来传递动力的传动。品质改变世界1、液压技术的发展17世纪中叶1650年帕斯卡提出静压传递原理18世纪末1795年英国人布拉默制成第一台水压机19世纪炮塔转位器、六角车床和磨床第二次世界大战武器工业促使液压伺服技术的发展，战后转向民用，工程机械、农业、汽车发展20世纪50年代后发展为一门完整的学科应用：95%工程机械、90%数控加工中心、95%以上的自动线采用液压传动。在密闭容器内，施加于静止液体上的压强将以等值同时传到液体各点，与容器的大小和形状无关。品质改变世界1、液压传动的工作原理及组成液压传动系统组成：1）动力元件-泵2）执行元件-马达、油缸3）控制元件-阀等4）辅助元件-油管、油箱等5）工作介质-液压油、水等①②③④⑤工作原理：将机械能转换成压力能带动执行机构工作的一种传动方式品质改变世界2、液压传动的主要优缺点2.1液压传动的优点：1、体积小，质量轻、功率大，即功率质量比大；300KW柴油机：1150Kg；200KW电机：1220Kg；300KW油泵：仅仅101Kg；2、易实现低速、超低速传动，易于实现大功率传动和过载保护；3、液压元件的自我润滑作用；4、主要元件已实现标准化、系列化、通用化。品质改变世界2、液压传动的主要优缺点5、系统的布局和安装灵活；6、易实现无级调速；7、执行元件运行平稳，易实现快速启动、停止和频繁换向；8、与电控系统结合具有良好的控制调节能力。品质改变世界2、液压传动的主要优缺点2.2液压传动的缺点：1、传动效率较低（机械能-压力能-机械能）；2、不能实现严格的传动比（系统有泄漏、液压的可压缩性等）；3、工作环境要求较高（注意防火、防灰、防高温等）；4、易产生泄漏，对环境产生污染；5、液压元件加工精度要求高、造价和成本较高；6、故障不易排除，对操作人员技术水平要求高。品质改变世界二、液压传动基础知识品质改变世界1、工作介质1.1、工作介质工作介质起到有效传递动力、润滑和冷却系统的作用，一般采用石油基液压油、难燃型液压油、高水基液等作为液压传动的工作介质，常用为矿物型液压油。1.2、主要性质1）粘性与温度和压力有关，用粘度来表示，粘性大小对系统的泄漏及润滑有关；2）可压缩性因液体可压缩性较小，在设计中一般视为不可压缩液压；3）抗磨性抗氧化性等品质改变世界1、工作介质1.3、液压油的选择1.3.1、液压油的牌号，用40℃时液压油的运动粘度中心值来表示液压油的牌号，如32、46、68等。粘度范围距中心值允差为±10%。1.3.2、液压油的选用原则：主要根据设备特点、使用环境进行选择环境温度：温度高-高粘度；温度低-低粘度；工作压力：高压-高粘度；低压-低粘度；运行速度：高速-低粘度；低速-高粘度。品质改变世界1、工作介质1.3.3、推荐用油：掘进机所用液压油，必须是适合于高压系统的抗磨液压油，所选用的液压油要具有合适的粘度指数、良好的抗氧化性、抗磨性能、抗乳化能力和润滑性等。品质改变世界1.4、液压油的污染1.4.1、液压油的污染：一般有外部污染及内部污染组成。外部污染是指由于装配、维修时对液压油的污染；内部污染是指由于液压元器件磨损、损坏及温度过高或过低造成液压油变质污染。1.4.2、液压油污染的危害：加剧元件磨损，导致元件性能衰降；固体颗粒堵塞或淤积，引起元件突发性故障（如滑阀卡紧等）；加速油液性能劣化。品质改变世界1、工作介质1.5、液压油在使用过程中的注意事项在装配或维护时，减少外部污染；防止空气的混入；防止水的混入；控制液压油使用温度；确保密封；定期抽检、定期更换。品质改变世界1、压力、流量和功率1.1、压力1.1.1压力的定义：单位面积上液体所受的作用力，压力有绝对压力和相对压力（相对于大气压）。压力负载压力=面积面积负载低压力1kg高压力1kg品质改变世界1、压力、流量和功率1.1.2、压力的单位压力的国际单位为pa,1pa=1N/m^2;常用单位MPa、kPa、Bar、Psi等。1MPa=1000kPa=10Bar=145Psi=1*10^6Pa压力的大小取决于负载的大小？品质改变世界1、压力、流量和功率1.2、流量流量Q：单位时间内流过某一截面液体的体积，流量国际单位是m^3/s,常用单位有L/Min。运动速度取决于输入流量的大小？流量的连续性基于假设液体不可压缩和质量守恒定律。流量Q＝AL/t＝AvV=Q/AQALv1.3、液压功率计算N＝Fv＝pAv＝pQN=T*2л*n品质改变世界三、液压元件品质改变世界液压元件分类⑴动力元件：液压泵⑵执行元件：液压马达或油缸⑶控制元件：液压阀⑷辅助元件：油箱、管件、过滤器、液位计、压力表、蓄能器等。⑴⑷⑵⑶液压元件的分类品质改变世界⑴⑷⑵⑶液压元件的分类品质改变世界1、动力元件-液压泵1.1、液压泵的工作原理依靠液压泵密封工作容积大小交替变化来实现吸油和压油的，从而实现能量的转换。1.2、液压泵的分类品质改变世界1、动力元件-液压泵1.2、液压泵的特性及常用参数（1）排量q（ml/r）：泵主轴转一圈所产生的容积变化；（2）额定压力p（Mpa）：是指根据实验结果而推荐的可连续使用的最高压力，它反映了泵的能力；(3)额定转速n（r/Min）:泵允许连续工作的最高转速；（4）理论流量Q(L/Min)：泵在单位时间理论所排出的液体体积；（5）额定功率w：泵连续使用的允许最大功率。流量:Q=q*n功率：W=p*Q品质改变世界1、动力元件-液压泵1.4、液压泵的图形符号a:单向定量液压泵；c:双向定量液压泵；b:单向变量液压泵；d:双向变量液压泵。品质改变世界1、动力元件-液压泵1.5、齿轮泵1.5.1齿轮泵的分类外啮合内啮合{{{{齿轮泵按齿面按齿形曲线按啮合形式直齿斜齿人字齿渐开线摆线品质改变世界1、动力元件-液压泵1.5.2外啮合齿轮泵优点：体积小，重量轻，结构紧凑，工作可靠，自吸性能好，对油液污染不敏感，便于制造、维修。缺点：效率低，脉动大，噪声高。用途：工程机械、机床低压系统和辅助系统。品质改变世界1、动力元件-液压泵1.5.3内啮合齿轮泵、摆线泵及螺杆泵压油窗口吸油窗口月牙板从动内齿轮主动小齿轮特点:1、结构紧凑，尺寸小，重量轻；1、流量脉动小，噪声小；2、齿形复杂，加工精度要求高，价格高。品质改变世界1、动力元件-液压泵1.6叶片泵特点：1、按每一转吸排油的次数可分为单作用叶片泵和双作用叶片泵；1、输出流量均匀、脉动小、噪声低、体积小可变量；2、自吸性能差、对油液污染敏感、结构较复杂。品质改变世界1、动力元件-液压泵1.7柱塞泵1.7.1柱塞泵的分类活塞偏心式{{柱塞泵径向柱塞泵轴偏心式斜盘式{轴向柱塞泵斜轴式品质改变世界1、动力元件-液压泵1.7.2工作原理由于斜盘倾斜放置，使得柱塞随缸体转动时沿轴线作往复运动，底部密封容积变化，实现吸油、排油。压油口7吸油口6缸体3柱塞2斜盘1配油盘4品质改变世界hd42hAVtgDdV42排量:ztgDdzVV42一个密封空间:tgDh式中：d-柱塞直径D-柱塞分布圆直径δ-斜盘倾角z-柱塞数tgDh1、动力元件-液压泵1.7.3排量的计算品质改变世界vvzntgDdVnq42流量:1、动力元件-液压泵1.7.4理论流量的计算和油泵的脉动品质改变世界配油盘缸体滑靴柱塞1.7.5主要零件1、动力元件-液压泵品质改变世界1、动力元件-液压泵负载敏感变量泵的泵头阀321力士乐A11VO260、190泵头阀力士乐A11VO145、60泵头阀1、功率调节阀2、泵压力切断阀3、Ls负载敏感控制阀品质改变世界1.7.6柱塞泵的变量补偿型变量：（1）压力补偿（恒压变量）；（2）负载敏感变量；（3）扭矩限定变量（恒功率变量）。伺服型变量：（1）比例控制变量；（2）伺服控制变量。1、动力元件-液压泵品质改变世界1、动力元件-液压泵1.7.7特点及应用（1）容积效率高，压力高。（ηv=0.98,p=30-45Mpa）（柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小）（2）结构紧凑、转动惯量小;（3）易于实现变量；（4）构造复杂,成本高；（5）对油液污染敏感；（6）用于高压、高转速的场合。品质改变世界1、动力元件-液压泵1.8各种液压泵的性能种类/性能压力转速rpm效率自吸特性对油液污染敏感性输出流量脉动流量调节外啮合齿轮泵中低压500-6000低好不敏感很大定量内啮合齿轮泵中低压500-3000低好不敏感较大定量叶片泵中低压1000-3000较高较差较敏感很小定量/变量径向柱塞泵中低压1000-2000高差很敏感一般定量斜轴泵高压500-3000高差很敏感一般定量/变量斜盘泵高压500-3000高差很敏感一般定量/变量品质改变世界1、动力元件-液压泵1.9油泵启动调试步骤一：将油泵油泵最高处泄油口的胶管拆下，用干净的堵头堵住；步骤二：使用清洁度在NAS9级以内的油液慢慢向泄油口灌注排气，直至泵壳内注满油后向外溢出为止；步骤三：将胶管的堵头拆下，把胶管连接到泵的泄油口上，按照规定力矩表拧紧；步骤四：检查油箱的液位高度，如果液位高度在液位计高度的一半以上，那么不用加油可以启动油泵；如果液位高度在液位计高度的一半以下，那么必须进行补油；步骤五：液压泵启动前，用手转动电动机和泵之间的联轴器，确认无干涉并转动灵活。点动电机，检查电机转向和液压泵要求的转向是否一致（正确方向：面向泵轴伸，顺时针旋转），确认后连续点动几次，无异常后才能启动电机；品质改变世界步骤六：启动电机，检查吸油管与油泵、吸油过滤器结合处是否存在漏油现象，如存在，立即停车重新安装吸油管；步骤七：启动电机，松开泵头阀待命压力调节螺钉的锁紧螺母，顺时针方向转动调整螺钉，则待命压力增加，逆时钟方向转动调整螺钉待命压力降低，待命压力调定在2.0～2.5MPa的压力范围内。待命压力调定好以后，拧紧锁紧螺母，并将电机停止运行；注：力士乐泵待命压力2.0～2.5MPa，哈威泵待命压力2.5～3MPa，派克泵待命压力调定值在3.0～3.5MPa步骤八：用内六角扳手调节新换泵的截断压力调节螺钉，调定压力为25MPa。设定截断压力按照以下方法：首先在多路阀上找没有二次溢流阀的换向阀联（如后支撑联），将后支撑联的LS溢流阀用内六角扳手拧死，启动电机，动作先导控制手柄，将后支撑油缸的活塞杆完全缩回，保持先导手柄的动作，调节新换泵的截断压力调节螺钉，压力调定为25MPa，1、动力元件-液压泵品质改变世界拧紧锁紧螺母，然后用内六角扳手调节此联的LS溢流阀，压力调节为16MPa，将电机停止运行。在截断压力调节过程中，如果发现调节的压力最大值小于25MPa，则说明多路阀首联上的主溢流阀压力值低，先将主溢流阀的压力调节到27.5MPa，然后将泵的截断压力调节到25MPa。注意：调压过程中，逐级调压，每调一段，保压几分钟。步骤九：油泵的恒功率一般在出厂前已调定好，无需调节。品质改变世界2、执行元件-液压马达与油缸2.1、液压马达液压马达是将液压能转变为旋转机械能的一类执行元件。2.1.1液压马达的分类轴配流马达盘配流马达阀配流马达摆线马达径向柱塞马达轴向球柱塞马达斜轴柱塞马达斜盘式柱塞马达轴向柱塞马达柱塞马达叶片马达齿轮马达马达分类低速大扭矩马达高速马达品质改变世界2、执行元件-液压马达与油缸2.1.2、液压马达主要性能参数1）压力：马达入口工作介质的实际压力，通常近似认为马达的工作压力等于其工作压差；2）额定压力：马达在正常工作条件下，按实验标准规定连续运转的