液压系统基础知识

任务一认识液压系统任务二液压系统的清洗与过滤技能目标1．能初步识读液压原理图；2．能分析磨床工作台的液压传动系统原理；3．能说明液压传动的工作原理、力学基础和流量特性；4.能解释层流和紊流现象。一、磨床工作台液压传动系统分析1.回路分析1—工作台；2—液压缸；3—活塞；4—换向手柄；5—三位四通手动换向阀；6、8、16—回油管；7—节流阀；9—开停手柄；10—开停阀；11、12—压力管；13—14—钢球；15—弹簧；17—液压泵；18—过滤器；19—油箱磨床工作台液压系统工作原理图一、磨床工作台液压传动系统分析（5）工作介质（1）动力元件（4）辅助元件（2）执行元件（3）控制元件一、磨床工作台液压传动系统分析2.液压系统的图形符号（1）元件符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。（2）元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。一、磨床工作台液压传动系统分析（3）元件符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。一、磨床工作台液压传动系统分析3.系统仿真磨床工作台液压系统仿真过程如下：（1）利用FluidSIM-H搭接如图（a）所示的试验回路；（2）启动仿真，点击三位四通换向阀的手柄使其工作在左位，活塞向右伸出；（3）点击三位四通换向阀的手柄使其工作在右位，活塞向左收回。磨床工作台液压系统仿真（a）（b）（c）二、液压传动的工作介质1.液压油的作用、性能和分类1）液压油的作用（5）防锈（4）冷却（6）传递信号（2）润滑（1）传动（3）密封（7）吸收冲击二、液压传动的工作介质2）液压油的性能液压油作为液压系统传动与控制中的工作介质，在一定程度上决定了液压系统的工作性能。特别是在液压元件已经定型的情况下，液压油良好的性能与正确的使用更加成为系统可靠工作的重要前提。为了保证液压设备长时间的正常工作，液压油必须与液压装置完全适应。不同的工作机械、不同的使用情况对液压油的要求也各不相同。二、液压传动的工作介质3）液压油的分类液压油的类别二、液压传动的工作介质二、液压传动的工作介质2.液压油的物理性质1）密度3）压缩率和体积弹性模量2）黏度二、液压传动的工作介质3.液压油的选择根据环境条件选用根据工作压力选用AB合理选用液压油品种D根据设备要求选用C二、液压传动的工作介质4.液压油的污染与控制1）液压油污染的主要原因液压油虽然是在比较清洁的条件下精炼和调制的，但油液运输和储存过程中会受到管道、油桶、油罐的污染。（1）液压系统和液压元件在加工、运输、存储、装配过程中由于灰尘、焊渣、型砂、切屑、磨料等残留物造成的污染。（2）二、液压传动的工作介质液压系统运行过程中产生的污染物，如金属及密封件因磨损而产生的颗粒、油液氧化变质的生成物等。（4）液压系统运行中由于油箱密封不完善以及元件密封装置损坏而由系统外部侵入的灰尘、砂土、水分等污染物造成的污染。（3）二、液压传动的工作介质2）污染的危害固体颗粒使液压元件滑动部分磨损加剧，反应变慢，甚至造成卡死，缩短其使用寿命。（1）堵塞过滤器，使液压泵运转困难，造成吸空，产生气蚀、振动和噪声。（2）液压元件的微小孔道和缝隙发生堵塞，使液压阀性能下降或动作失灵。（3）二、液压传动的工作介质液压油中混入水分会使液压油的润滑能力降低并使液压油乳化变质，腐蚀金属表面，生成的锈片会进一步污染液压油。（5）加速密封件的磨损，使泄漏量增大。（4）低温时，自由水会变成冰粒，堵塞元件的间隙和孔道。（6）二、液压传动的工作介质空气混入液压油会产生气蚀，降低元件的机械强度，造成液压系统出现振动和爬行，产生噪声。（7）空气还能加速油液氧化变质，增大液压油的可压缩性。（8）二、液压传动的工作介质3）污染的分析和测定光谱分析、铁谱分析和红外光谱分析是液压油污染成分与含量分析的常用方法。光谱分析可以检测液压油中的元素及其含量；铁谱分析可以检测液压油中铁磁性颗粒污染物的成分、大小及数量；红外光谱分析可以对液压油中的化合物进行定性和定量分析。二、液压传动的工作介质4）污染的控制措施（1）在使用前保持液压油清洁。（2）做好液压元件和密封元件清洗，减少污染物侵入。（3）使液压系统在装配后、运行前保持清洁。（4）在工作中保持液压油清洁。（5）防止污染物从活塞杆伸出端侵入。（6）合理选用过滤器。（7）对液压系统中使用的液压油定期检查、补充、更换。三、液压传动的工作原理与力学基础1.液压传动的工作原理1—吸油管；2、7—单向阀；3—小活塞；4—小油缸；5—杠杆手柄；6、10—管道；8—大活塞；9—大油缸；11—截止阀；12—油箱液压千斤顶工作原理图三、液压传动的工作原理与力学基础2.液体静力学1）帕斯卡原理帕斯卡原理示意图三、液压传动的工作原理与力学基础2）液体压力的表示方法三、液压传动的工作原理与力学基础绝对压力、相对压力及真空度的关系三、液压传动的工作原理与力学基础3）液体压力的测量液压系统和各局部回路的压力值可以通过安装在系统适当位置的压力表观测。压力测量的方法有很多种，管形弹簧压力表是最常用的位置式压力测量仪表。1—管形弹簧；2—杠杆；3—扇轮；4—齿轮；5—6—阻尼扼流圈；A—弹簧外环；B—弹簧内环管形弹簧压力表工作原理图图形符号压力表三、液压传动的工作原理与力学基础4）液、气压传动中的力、速度与功率（1）力比例关系211211AAWFAWAFp或三、液压传动的工作原理与力学基础（2）运动速度21122211AAvvvAvA或三、液压传动的工作原理与力学基础（3）功率关系pqvpAvpAP2211三、液压传动的工作原理与力学基础5）流量的测量涡轮式流量仪工作原理图1—涡轮；2—探头三、液压传动的工作原理与力学基础涡轮式流量仪剖面结构及实物图三、液压传动的工作原理与力学基础3.液体动力学1）理想液体液体在流动过程中，要受重力、惯性力、黏性力等多种因素的影响，其内部各处质点的运动各不相同。所以在液压系统中，主要考虑整个液体在空间某特定点或特定区域的平均运动情况。为了简化分析和研究的过程，将既无黏性又不可压缩的液体称为理想液。三、液压传动的工作原理与力学基础2）流量和流速流量在单位时间内，流过某通流截面的液体体积称为流量。流量通常用q表示，单位为cm3/s、m3/s或L/min。流速流速是指流动液体内的质点在单位时间内流过的vm/min或cm/s。三、液压传动的工作原理与力学基础3）流动液体连续性原理连续性原理是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。根据质量守恒定律，如果液体在管道内的流动是连续的，没有空隙存在，那么液体在压力作用下稳定流动时，单位时间内流过管道内任一个截面的液体质量一定是相等的，既不会增多，也不会减少。三、液压传动的工作原理与力学基础4）伯努利方程whgvagphgvagph222222221111三、液压传动的工作原理与力学基础伯努利方程示意图三、液压传动的工作原理与力学基础5）动量方程1122-vvqF三、液压传动的工作原理与力学基础动量方程示意图四、压力损失及流量特性1.流动液体的压力损失1）流态与雷诺数液体流态示意图四、压力损失及流量特性雷诺数：影响液体流动状态的力主要是惯性力和黏性力。雷诺数大说明惯性力起主导作用，这样的液流易出现紊流状态；雷诺数小就说明黏性力起主导作用，这时的液流易保持层流状态。vudRe四、压力损失及流量特性2）压力损失分类（3）（1）（2）局部压力损失沿程压力损失管道系统中的总压力损失四、压力损失及流量特性3）减少压力损失的措施管道应有足够大的通流面积，将液流的速度限制在适当的范围内。（1）（2）（3）（4）减小管道内壁表面粗糙度，使其尽可能光滑。选用的液压油黏度应适当。缩短管道长度，减少管道弯曲，尽量避免管道截面的突然变化。四、压力损失及流量特性2.小孔及缝隙的压力流量特性１）液体流经小孔的流量计算pACqq22）液体流经缝隙的流量计算plbhq123技能目标1．能解释液压冲击和气蚀现象；2．能合理选用过滤器；3．能阐述液压系统清洗与过滤的方法；4.能测定液阻特性。一、液压冲击和气蚀现象1.液压冲击液压系统在突然启动、停机、变速或换向时，阀口突然关闭或动作突然停止，由于流动液体和运动部件惯性的作用，使系统内瞬时形成很高的压力峰值，这种现象就称为液压冲击。一、液压冲击和气蚀现象1）液压冲击的危害产生液压冲击时，系统的瞬时压力峰值往往比正常工作压力高好几倍，并引起设备强烈的振动和噪声；造成系统温度上升；液压冲击还会破坏液压系统内部构件之间的相对位置，导致运动部件的运动精度降低，影响系统正常工作；它还会造成液压元件、密封装置的损坏，甚至会使管子爆裂，缩短整个液压系统的寿命；由于压力的突然升高，还可能使系统中的某些压力元件产生误动作，造成事故。一、液压冲击和气蚀现象2）液压冲击的产生原因（1）液流突然停止运动或换向时，液体流动的速度突然降为零，使液体的动能瞬间转变为压力能。（2）运动的工作部件突然制动或换向时，由于工作部件的惯性力使液压执行元件的回油腔和管路中的油液压力急剧升高，引起液压冲击。一、液压冲击和气蚀现象（4）液压泵在吸油和压油的过程中，压力和流量周期性的变化形成压力脉动。（3）由于液压系统中的某些元件如溢流阀反应动作不够灵敏，在系统压力升高时不能及时开启卸压，造成系统超压，出现液压冲击。（5）刚性管路或过细的管路以及方向、截面积变化大的管路也很容易产生液压冲击。一、液压冲击和气蚀现象3）减少和防止液压冲击的措施（1）降低开、关阀门的速度，减少冲击的强度。（2）限制管路中液流的流速。（3）在管路中易发生液压冲击的地方采用橡胶软管或设置蓄能器，以吸收液压冲击的能量，减少冲击传播的距离。（4）在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。一、液压冲击和气蚀现象2.气蚀现象1）空气分离压和饱和蒸气压在液体中总是溶解有一定量的空气。液压油中能溶解的空气量比水中能溶解的要多，在水中溶解的空气一般占水体积的2%，油液则可达到5%~6%，而且液体中气体的溶解度与绝对压力成正比。一、液压冲击和气蚀现象2）空穴现象及其危害空穴和气蚀现象示意图一、液压冲击和气蚀现象空穴现象的危害。当气泡随油液的流动由低压区进入高压区时会被压缩，会使油液失去不可压缩性，并造成气蚀。空穴现象还会引起系统的温升、噪声和振动，并影响系统的性能，缩短元件的使用寿命，严重时甚至会损坏设备。尤其在液压泵部分发生空穴现象时，除会产生噪声和振动外，还会影响泵的吸油能力，造成液压系统流量和压力的波动。此外，在高温高压下，空气极易使液压油氧化变质，生成有害的酸性物质或胶状沉淀。一、液压冲击和气蚀现象3）减少空穴现象的措施（1）减小流经节流小孔前后的压力差，尽量使小孔前后的压力比小于3.5。（2）保持液压系统中油压高于空气分离压。一、液压冲击和气蚀现象（3）液压零件应选用抗腐蚀能力强的金属材料，合理设计，增加零件的机械强度，提高零件的表面加工质量，提高零件的抗气蚀能力，减少气蚀对零件的影响。（4）进行良好的密封，防止外部空气侵入液压系统，降低液体中气体的含量。二、液压油的过滤1.过滤器的工作原理和结构1）过滤器的工作原理二、液压油的过滤过滤器滤芯实物图二、液压油的过滤2）过滤器的种类（1）网式过滤器1—盖板；2—金属网；3、5—密封圈；4—底板二、液压油的过滤（2）线隙式过滤器1—发讯装置；2—上盖；3—壳体；4—滤芯；5—排污螺塞二、液压油的过滤（3）纸质过滤器1—发讯装置；2—上盖；3—壳体；4—滤芯；5—排污螺塞1—上盖；2—外壳；3—滤芯；4—密封圈二、液压油的过滤（4）烧结式过滤器二、液压油的过滤3）过滤器的选用12345足够的过滤精度。足够的过滤能力。滤芯要利于清洗和更换，便于拆装和维护。过滤器滤芯应有良好的耐蚀性，并能在规定的温度下持久地工作。过滤器应有一定的机械强度，不能因油液压力的作用而破坏。二、液压油的过滤2.过滤器的安装过滤器安装位