液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)知識說課講解

液壓系統(tǒng)基礎(chǔ)知識任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)一、磨床工作臺液壓傳動系統(tǒng)分析1.回路分析1—工作臺；2—液壓缸；3—活塞；4—換向手柄；5—三位四通手動換向閥；6、8、16—回油管；7—節(jié)流閥；9—開停手柄；10—開停閥；11、12—壓力管；13—溢流閥；14—鋼球；15—彈簧；17—液壓泵；18—過濾器；19—油箱磨床工作臺液壓系統(tǒng)工作原理圖任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)一、磨床工作臺液壓傳動系統(tǒng)分析（5）工作介質(zhì)（1）動力元件（4）輔助元件（2）執(zhí)行元件（3）控制元件任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)一、磨床工作臺液壓傳動系統(tǒng)分析2.液壓系統(tǒng)的圖形符號（1）元件符號只表示元件的職能，連接系統(tǒng)的通路，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)，也不表示元件在機器中的實際安裝位置。（2）元件符號內(nèi)的油液流動方向用箭頭表示，線段兩端都有箭頭的，表示流動方向可逆。任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)一、磨床工作臺液壓傳動系統(tǒng)分析（3）元件符號均以元件的靜止位置或中間零位置表示，當系統(tǒng)的動作另有說明時，可作例外。任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)一、磨床工作臺液壓傳動系統(tǒng)分析3.系統(tǒng)仿真磨床工作臺液壓系統(tǒng)仿真過程如下：（1）利用FluidSIM-H

搭接如圖（a）所示的試驗回路；（2）啟動仿真，點擊三位四通換向閥的手柄使其工作在左位，活塞向右伸出；（3）點擊三位四通換向閥的手柄使其工作在右位，活塞向左收回。磨床工作臺液壓系統(tǒng)仿真

（a）

（b）

（c）任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)1.液壓油的作用、性能和分類1）液壓油的作用（5）防銹（4）冷卻（6）傳遞信號（2）潤滑（1）傳動（3）密封（7）吸收沖擊任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)2）液壓油的性能

液壓油作為液壓系統(tǒng)傳動與控制中的工作介質(zhì)，在一定程度上決定了液壓系統(tǒng)的工作性能。特別是在液壓元件已經(jīng)定型的情況下，液壓油良好的性能與正確的使用更加成為系統(tǒng)可靠工作的重要前提。為了保證液壓設(shè)備長時間的正常工作，液壓油必須與液壓裝置完全適應(yīng)。不同的工作機械、不同的使用情況對液壓油的要求也各不相同。任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)3）液壓油的分類液壓油的類別任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)2.液壓油的物理性質(zhì)1）密度

3）壓縮率和體積彈性模量

2）黏度

任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)3.液壓油的選擇根據(jù)環(huán)境條件選用根據(jù)工作壓力選用AB合理選用液壓油品種D根據(jù)設(shè)備要求選用C任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)4.液壓油的污染與控制1）液壓油污染的主要原因液壓油雖然是在比較清潔的條件下精煉和調(diào)制的，但油液運輸和儲存過程中會受到管道、油桶、油罐的污染。（1）液壓系統(tǒng)和液壓元件在加工、運輸、存儲、裝配過程中由于灰塵、焊渣、型砂、切屑、磨料等殘留物造成的污染。（2）任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)液壓系統(tǒng)運行過程中產(chǎn)生的污染物，如金屬及密封件因磨損而產(chǎn)生的顆粒、油液氧化變質(zhì)的生成物等。（4）液壓系統(tǒng)運行中由于油箱密封不完善以及元件密封裝置損壞而由系統(tǒng)外部侵入的灰塵、砂土、水分等污染物造成的污染。（3）任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)2）污染的危害固體顆粒使液壓元件滑動部分磨損加劇，反應(yīng)變慢，甚至造成卡死，縮短其使用壽命。（1）堵塞過濾器，使液壓泵運轉(zhuǎn)困難，造成吸空，產(chǎn)生氣蝕、振動和噪聲。（2）液壓元件的微小孔道和縫隙發(fā)生堵塞，使液壓閥性能下降或動作失靈。（3）任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)液壓油中混入水分會使液壓油的潤滑能力降低并使液壓油乳化變質(zhì)，腐蝕金屬表面，生成的銹片會進一步污染液壓油。（5）加速密封件的磨損，使泄漏量增大。（4）低溫時，自由水會變成冰粒，堵塞元件的間隙和孔道。（6）任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)空氣混入液壓油會產(chǎn)生氣蝕，降低元件的機械強度，造成液壓系統(tǒng)出現(xiàn)振動和爬行，產(chǎn)生噪聲。（7）空氣還能加速油液氧化變質(zhì)，增大液壓油的可壓縮性。（8）任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)3）污染的分析和測定

光譜分析、鐵譜分析和紅外光譜分析是液壓油污染成分與含量分析的常用方法。光譜分析可以檢測液壓油中的元素及其含量；鐵譜分析可以檢測液壓油中鐵磁性顆粒污染物的成分、大小及數(shù)量；紅外光譜分析可以對液壓油中的化合物進行定性和定量分析。任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)二、液壓傳動的工作介質(zhì)4）污染的控制措施（1）在使用前保持液壓油清潔。（2）做好液壓元件和密封元件清洗，減少污染物侵入。（3）使液壓系統(tǒng)在裝配后、運行前保持清潔。（4）在工作中保持液壓油清潔。（5）防止污染物從活塞桿伸出端侵入。（6）合理選用過濾器。（7）對液壓系統(tǒng)中使用的液壓油定期檢查、補充、更換。任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)1.液壓傳動的工作原理1—吸油管；2、7—單向閥；3—小活塞；4—小油缸；5—杠桿手柄；6、10—管道；8—大活塞；9—大油缸；11—截止閥；12—油箱液壓千斤頂工作原理圖任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)2.液體靜力學(xué)1）帕斯卡原理

帕斯卡原理示意圖任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)2）液體壓力的表示方法根據(jù)度量基準的不同，液體壓力分為絕對壓力和相對壓力兩種。絕對壓力是以絕對零壓力作為基準來進行度量，相對壓力是以大氣壓力為基準來進行度量。任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)絕對壓力、相對壓力及真空度的關(guān)系任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)3）液體壓力的測量液壓系統(tǒng)和各局部回路的壓力值可以通過安裝在系統(tǒng)適當位置的壓力表觀測。壓力測量的方法有很多種，管形彈簧壓力表是最常用的位置式壓力測量儀表。1—管形彈簧；2—杠桿；3—扇輪；4—齒輪；5—指針；6—阻尼扼流圈；A—彈簧外環(huán)；B—彈簧內(nèi)環(huán)管形彈簧壓力表工作原理圖圖形符號壓力表任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)4）液、氣壓傳動中的力、速度與功率（1）力比例關(guān)系任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)（2）運動速度任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)（3）功率關(guān)系任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)5）流量的測量渦輪式流量儀工作原理圖1—渦輪；2—探頭任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)渦輪式流量儀剖面結(jié)構(gòu)及實物圖任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)3.液體動力學(xué)1）理想液體

液體在流動過程中，要受重力、慣性力、黏性力等多種因素的影響，其內(nèi)部各處質(zhì)點的運動各不相同。所以在液壓系統(tǒng)中，主要考慮整個液體在空間某特定點或特定區(qū)域的平均運動情況。為了簡化分析和研究的過程，將既無黏性又不可壓縮的液體稱為理想液。任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)2）流量和流速流量

在單位時間內(nèi)，流過某通流截面的液體體積稱為流量。流量通常用

q

表示，單位為

cm3/s、m3/s

或L/min。流速流速是指流動液體內(nèi)的質(zhì)點在單位時間內(nèi)流過的距離，以v表示，單位為m/min或cm/s。任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)3）流動液體連續(xù)性原理

連續(xù)性原理是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的一種表達形式。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，如果液體在管道內(nèi)的流動是連續(xù)的，沒有空隙存在，那么液體在壓力作用下穩(wěn)定流動時，單位時間內(nèi)流過管道內(nèi)任一個截面的液體質(zhì)量一定是相等的，既不會增多，也不會減少。任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)4）伯努利方程任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)伯努利方程示意圖任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)5）動量方程任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)三、液壓傳動的工作原理與力學(xué)基礎(chǔ)動量方程示意圖任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)四、壓力損失及流量特性1.流動液體的壓力損失1）流態(tài)與雷諾數(shù)液體流態(tài)示意圖任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)四、壓力損失及流量特性

雷諾數(shù)：影響液體流動狀態(tài)的力主要是慣性力和黏性力。雷諾數(shù)大說明慣性力起主導(dǎo)作用，這樣的液流易出現(xiàn)紊流狀態(tài)；雷諾數(shù)小就說明黏性力起主導(dǎo)作用，這時的液流易保持層流狀態(tài)。任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)四、壓力損失及流量特性2）壓力損失分類（3）（1）（2）局部壓力損失沿程壓力損失管道系統(tǒng)中的總壓力損失任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)四、壓力損失及流量特性3）減少壓力損失的措施

管道應(yīng)有足夠大的通流面積，將液流的速度限制在適當?shù)姆秶鷥?nèi)。（1）（2）（3）（4）

減小管道內(nèi)壁表面粗糙度，使其盡可能光滑。選用的液壓油黏度應(yīng)適當。

縮短管道長度，減少管道彎曲，盡量避免管道截面的突然變化。任務(wù)一認識液壓系統(tǒng)四、壓力損失及流量特性2.小孔及縫隙的壓力流量特性１）液體流經(jīng)小孔的流量計算2）液體流經(jīng)縫隙的流量計算任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾技能目標

1．能解釋液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象；2．能合理選用過濾器；3．能闡述液壓系統(tǒng)清洗與過濾的方法；4.能測定液阻特性。任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾一、液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象1.液壓沖擊

液壓系統(tǒng)在突然啟動、停機、變速或換向時，閥口突然關(guān)閉或動作突然停止，由于流動液體和運動部件慣性的作用，使系統(tǒng)內(nèi)瞬時形成很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象就稱為液壓沖擊。任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾一、液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象1）液壓沖擊的危害

產(chǎn)生液壓沖擊時，系統(tǒng)的瞬時壓力峰值往往比正常工作壓力高好幾倍，并引起設(shè)備強烈的振動和噪聲；造成系統(tǒng)溫度上升；液壓沖擊還會破壞液壓系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)件之間的相對位置，導(dǎo)致運動部件的運動精度降低，影響系統(tǒng)正常工作；它還會造成液壓元件、密封裝置的損壞，甚至?xí)构茏颖眩s短整個液壓系統(tǒng)的壽命；由于壓力的突然升高，還可能使系統(tǒng)中的某些壓力元件產(chǎn)生誤動作，造成事故。任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾一、液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象2）液壓沖擊的產(chǎn)生原因（1）液流突然停止運動或換向時，液體流動的速度突然降為零，使液體的動能瞬間轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?。?）運動的工作部件突然制動或換向時，由于工作部件的慣性力使液壓執(zhí)行元件的回油腔和管路中的油液壓力急劇升高，引起液壓沖擊。任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾一、液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象（4）液壓泵在吸油和壓油的過程中，壓力和流量周期性的變化形成壓力脈動。（3）由于液壓系統(tǒng)中的某些元件如溢流閥反應(yīng)動作不夠靈敏，在系統(tǒng)壓力升高時不能及時開啟卸壓，造成系統(tǒng)超壓，出現(xiàn)液壓沖擊。（5）剛性管路或過細的管路以及方向、截面積變化大的管路也很容易產(chǎn)生液壓沖擊。任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾一、液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象3）減少和防止液壓沖擊的措施（1）降低開、關(guān)閥門的速度，減少沖擊的強度。（2）限制管路中液流的流速。（3）在管路中易發(fā)生液壓沖擊的地方采用橡膠軟管或設(shè)置蓄能器，以吸收液

壓沖擊的能量，減少沖擊傳播的距離。（4）在容易出現(xiàn)液壓沖擊的地方，安裝限制壓力升高的安全閥。任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾一、液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象2.氣蝕現(xiàn)象1）空氣分離壓和飽和蒸氣壓

在液體中總是溶解有一定量的空氣。液壓油中能溶解的空氣量比水中能溶解的要多，在水中溶解的空氣一般占水體積的2%，油液則可達到5%~6%，而且液體中氣體的溶解度與絕對壓力成正比。任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾一、液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象2）空穴現(xiàn)象及其危害空穴和氣蝕現(xiàn)象示意圖任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾一、液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象

空穴現(xiàn)象的危害。當氣泡隨油液的流動由低壓區(qū)進入高壓區(qū)時會被壓縮，會使油液失去不可壓縮性，并造成氣蝕?？昭ìF(xiàn)象還會引起系統(tǒng)的溫升、噪聲和振動，并影響系統(tǒng)的性能，縮短元件的使用壽命，嚴重時甚至?xí)p壞設(shè)備。尤其在液壓泵部分發(fā)生空穴現(xiàn)象時，除會產(chǎn)生噪聲和振動外，還會影響泵的吸油能力，造成液壓系統(tǒng)流量和壓力的波動。此外，在高溫高壓下，空氣極易使液壓油氧化變質(zhì)，生成有害的酸性物質(zhì)或膠狀沉淀。任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾一、液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象3）減少空穴現(xiàn)象的措施（1）

減小流經(jīng)節(jié)流小孔前后的壓力差，盡量使小孔前后的壓力比小于3.5。（2）

保持液壓系統(tǒng)中油壓高于空氣分離壓。任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾一、液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象（3）

液壓零件應(yīng)選用抗腐蝕能力強的金屬材料，合理設(shè)計，增加零件的機械強度，提高零件的表面加工質(zhì)量，提高零件的抗氣蝕能力，減少氣蝕對零件的影響。（4）

進行良好的密封，防止外部空氣侵入液壓系統(tǒng)，降低液體中氣體的含量。任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾二、液壓油的過濾1.過濾器的工作原理和結(jié)構(gòu)1）過濾器的工作原理任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾二、液壓油的過濾過濾器濾芯實物圖任務(wù)二液壓系統(tǒng)的清洗與過濾二、液壓油的過濾2）過濾器的種類（1）網(wǎng)式過濾器1—蓋