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为市场营销人员 质量检验人员培训用 液压传动基础知识 传递运动时基于质量守恒定律 一般在工程液压传动中视液体是不可压缩的 故可以说基于容积变化相等 即在不同管径 不同流速的各处通过的液体容积是相同的 传递力时基于帕斯卡原理 在一个密闭的充满液体容积空间中 由于外力作用使液体压力发生变化 这个变化在此容积空间中每一点均相同 负载的作用产生液体的压力 负载为零则压力为零 液压泵的主要参数有 额定压力MPa 排量ml r 额定转速r min 效率 等 压力和排量决定了泵的扭矩 排量和转速决定了泵的流量 压力和流量决定了泵的功率 油缸的主要参数有 额定压力MPa 缸径 活塞杆径 行程 压力和缸径 活塞杆径决定了油缸的推力和拉力 液压马达的主要参数有 额定压力MPa 排量ml r 额定转速r min 效率 等 压力和排量决定了马达的扭矩 排量和转速决定了马达的流量 压力和流量决定了泵的功率 电磁换向阀 球阀等属于方向控制阀 溢流阀属于压力控制阀 平衡阀 节流阀等属于流量控制阀 多路换向阀是属于以上三类阀的组合 通常工程上液压系统使用的是以矿物油为基料的液压油 其主要参数有 粘度 粘度指数 凝点 闪点等工程上常使用的液压油有抗磨液压油 低温液压油 低凝液压油 航空液压油等 液压油牌号以40 时的粘度值为主参数 如32 46等 液压传动的主要参数1 压力额定压力 液压系统和元件均以此来表征允许长期可以使用的最高工作压力 最高压力 通常液压元件以此来表征可以在短时使用的的压力或最高的冲击尖峰压力 这里的短时一般为瞬时冲击或很短时间 压力级别 低压6 3MPa 中压16MPa 中高压20MPa 25MPa 高压32MPa或以上 此压力级别对应的压力是额定压力 各种元件组成的系统的压力级别以动力元件的压力级别为依据 2 流量额定流量 对各种元件而言是允许长期使用的最大工作流量 最大流量 是指可以短时使用的最大流量 因此时元件或系统会产生更大的功率损失 压力损失 造成液体发热 输入流量 对某元件或系统而言是实际获得的流量 输出流量 对某元件或系统而言是考虑了泄漏后实际能向外输出的流量 系统的输入流量是动力元件输出流量之和 在实际和使用液压系统和元件时首先需考虑压力和流量这两个主参数 这两个主参数又决定了系统或元件的输入功率和输出功率 如何学习和看懂液压元件职能符号和液压系统原理图再以后的章节结合元件逐步介绍 液压传动的优缺点优点 无级变速传输方便易于实现直线运动功率重量比大 重量轻 易于布置缺点 效率比机械传动低对液体的清洁度很敏感对液体的温度很敏感泄漏污染环境 液压传动的效率在能量转换和传递中都会产生损失如发动机 电机的输出功率 扭矩损失 在液压传动中表现为压力损失 流量损失 液压元件 泵 马达等 用机械效率 m和容积效率 来表示 液压元件 阀类 用 P 进口压力P进 出口压力P出 来表示压力损失 用 Q 进口流量Q进 出口流量Q出 来表示流量损失 液压系统的总效率 m 能量 功率 损失转换为热能 使液体产生温升 过高的液体温度导致泄漏升高 加剧功率损失 加剧液压油的变质 密封件寿命降低 并在很多场合导致液压件运动副的发卡 液压系统根据各种元件的配置情况其效率不同 通常在0 7 0 9之间 复习思考 1 液压元件的主参数有哪些 主参数在工作中如何运用 2 液压传动有哪些缺点 降低缺点的程度就是提高质量 应从哪些方面着手 3 有哪些因素导致液压传动的效率降低 如何从哪些方面着手提高效率 4 在工作中了解我公司产品的种类和特点 先导操纵阀 什么叫先导 要讲清此问题先需了解液压系统的主要油路和操纵方式主要的油路类型 主油路 回油路 泄漏油路 控制油路主油路 推动载荷做功的油路 从动力元件直到执行元件进出口所包括的传送和控制液压油的油路 如泵至多路阀的油路 多路阀至液压马达 油缸等执行元件的油路 主油路具有高压 大流量的特点 回油路 推动载荷做功后液压油回流至油箱的管路 具有集中 低压 大流量的特点 泄漏油路 一些元件如泵 马达 控制阀等泄漏的流量需直接回油箱 要求一般无压力或压力很小 1bar 具有无压 小流量的特点 控制油路 为控制主油路元件而提供液压动力源的油路 通常包括控制泵 过滤器 蓄能器 溢流阀 换向阀 先导操纵阀等元件 操作类型 直动式操作 间接式操作直动式操作 直接操作主油流换向进而推动执行元件做功 如我公司的主阀 下车阀等就是这种操纵方式 操作位置必须靠近换向阀 操作杆与换向阀为机械连接 间接式操作 通常有液控 电控两种方式 液控操作是操纵阀直接操作控制油换向 通过控制油去改变主油路的换向阀使主油路推动执行元件做功 电控操作是操纵阀发出电信号 电流或电压 通过电信号去控制相关的控制阀 进而控制主油路换向阀 很多系统是电液结合控制 主油路系统及其元件归类于主级系统或元件 控制系统及其元件归类于先导级系统或元件 现在大家可以明白了 先导是基于主级而言先于主级动作的意思 具有先导环节的阀类很多 先导操纵阀只是其中一类 先导操纵阀 本节所述的先导操纵阀限于先导液控系统的元件 根据操作部位 油路通道数量的不同 先导液控操纵阀可以有手柄式 脚踏式 单手柄 多联手柄等不同的结构结构形式 工程机械上使用的先导液控操纵阀单手柄 4通路 一般在手柄上可配置电器按钮 1 手柄 2 减压阀芯3 输出压力弹簧4 回位弹簧5 顶杆主要特点 手柄偏置 人性化设计 操作舒适性好 图示为左手柄 4通路可控制两个机构的双向动作 在各45 方位操作时可两个机构组合动作 控制油输出为减压输出 输出压力与手柄位移角成比例 手柄最大位移角时 控制油等压输出 先导操纵阀使用广泛 在先导液控系统中是必须配置的元件 加工要求精密 弹簧质量决定输出压力的比例特性 对液压油清洁度敏感 要求高 一般应达到NAS8级 压力级别通常在5MPa 流量通常在20L min左右 先导操纵阀 先导操纵阀 工作原理 手柄输出位移 使顶杆压缩弹簧并带动阀芯下移 控制油减压输出 输出压力与弹簧3的压缩量 弹簧力 成比例 输出压力与弹簧3通过阀芯构成平衡状态 当输出压力大于弹簧3的作用力时 阀芯上移 控制油窗口减小 输出压力减小 直到输出压力与手柄的操作要求相适应 在最大手柄位移时 控制油等压输出 中位 控制油 红色 封闭 输出口与泄漏油路沟通 工作位 控制油输出 工作平衡位 最大行程工作位 控制油等压输出 先导操纵阀 输出压力与手柄位移的关系曲线 纵坐标为输出压力 横坐标为手柄位移角度不同的系统和配置需要不同的输出压力范围 以下是几种常用的性能曲线 先导操纵阀 先导操纵阀的应用例 液控换向阀 执行机构油缸 先导操纵阀 蓄能器 减压阀块 先导操纵阀 脚踏式先导操纵阀单踏板 两通路 先导操纵阀 脚踏式先导操纵阀 相当于两件单踏板阀的组合 先导操纵阀 先导操纵阀在营销工作中与客户沟通的要点 1 主机的工作机构数量 如起重机的先导操纵阀所控制的机构有主卷扬 副卷扬 伸缩 变幅 回转 对履带起重机还有左 右行走 2 液压系统的压力级别 控制系统的压力级别 流量 3 主机主阀的控制压力范围要求 这需与先导操纵阀的性能曲线相匹配 4 主机液压系统的清洁度指标 不能低于先导操纵阀的清洁度要求 先导操纵阀的质量控制要点 1 清洁度控制 零部件无毛刺 异物 装配过程严格控制液压油清洁度达标 2 顶杆 阀套 阀芯尺寸公差和形位公差 装配间隙等严格控制 3 弹簧刚度 形位公差 表面处理等质量项目 4 手柄位移和回位应灵活无卡滞 5 手柄外观质量 能够拖动载荷在垂直方向做位移的机械就叫起重机 而能将载荷沿地面作拖动的机械叫输送机 各机械产品一般均具有多种作业功能 将主要的功能的不同而定义为各类产品 如起重机 挖掘机 装载机 起重机根据其行走装置的不同而分为汽车起重机 履带起重机 轮胎起重机 全路面起重机等又根据主要的臂架型式不同分为伸缩臂式起重机 桁架式起重机 梁式起重机等 汽车起重机 履带起重机 轮胎起重机 全路面起重机等类型分为上车和下车两大部分 上车部分包括了起重机的主要工作机构 通常有卷扬 起升 机构 变幅机构 伸缩臂机构 回转机构 下车部分包括行驶功能的底盘 支腿等装置 汽车起重机和全路面起重机因为需上路行驶 故需按交通法规与汽车一样上公告 起重机的主参数是最大额定起重量 如汽车起重机QY25就是最大起重量为25t的汽车起重机 QUY80为最大起重量为80t的履带起重机等 起重机的最主要参数实际上是起重力矩 他表征了起重机的实际起重能力 起重力矩 起重量 吊钩距起重机回转中心的距离 起重力矩随着不同的工况是不同的 不同的吊臂的臂段 长度和角度决定了起重力矩的大小 起重机的工作原理 起重机的工作原理 汽车起重机的结构以回转支承为界分为上车和下车 上车部分 起重机的工作原理 起重机的工作状态水平支腿伸开 垂直支腿打起 所有轮胎离地 调平回转支承 根据起吊载荷的要求选择不同的臂段长度和角度 使用适当的钢丝绳倍率 按起重特性表规定的数值进行起重作业 副臂通常有三种规定角度 选择后人工安装 使用副臂时使用副卷扬机构作业 起升 卷扬 机构拖动载荷在垂直方向移动 变幅机构拖动吊臂运动 改变工作幅度 伸缩机构拖动各节臂段运动 改变吊臂的长度 通常不允许带载伸缩 回转机构带动转台部分回转 加装第五支腿时可360 回转 改变载荷的方位 起升机构 拖动载荷改变垂直高度做功 是起重机的最主要的工作机构 由减速机 液压马达 吊钩 钢丝绳等组成 主要参数有 单绳拉力 单绳速度 钢丝绳倍率 减速机速比 输入和输出扭矩 转速 液压马达的排量和转速 工作压力 制动器的制动力矩 开启压力等 由于载荷有下降运动 所以应设置平衡阀 起升机构的运动方向和速度调节由上车多路阀来控制 其调速性能是很重要的性能指标 回转机构 是起重机使用较频繁的机构 由减速机 液压马达 回转支承等组成 主要参数有 回转速度 减速机速比 输入 输出扭矩和转速 回转支承与减速机间的速比 制动器的制动力矩 开启压力 液压马达的排量 工作压力等 回转机构主要是克服摩擦力和惯性力做功 由于摩擦力是不稳定的 这种不稳定的载荷会造成回转运动的不稳定 故在设计换向阀时应着重考虑 因惯性载荷是一种超越载荷 会反过来拖动回转机构运动 故在必要时应设置双向平衡阀和补油阀 回转机构的运动和速度调节由上车多路阀或专门的控制阀来控制 其调速性能是很重要的性能指标 起重机的工作原理 变幅机构 拖动吊臂上下运动 由于吊臂载荷在运动中需向下运动 故应设置平衡阀 吊臂向下运动时是增大起重力矩的 属于向危险方向的运动 故在运动速度和稳定性上要求较高 其主要参数有 变幅速度 通常用全程上下变幅所用时间 S 来表示 变幅油缸的工作压力 平衡阀的控制压力等 变幅机构的运动和速度调节由上车多路阀来控制 其调速性能 特别是向下变幅侧的速度调节 是很重要的性能指标 伸缩机构 拖动伸缩臂轴向运动的机构 通常由主吊臂 伸缩油缸 钢丝绳滑轮组等组成 基本臂 各节臂全缩状态 伸缩臂工况 大于基本臂长度的各数值臂段工况 此时起吊载荷和伸缩机构的重量均作用在伸缩油缸和钢丝绳滑轮组上 由于这些零部件的强度均低于吊臂结构件的强度 故伸缩臂工况所能起重的载荷会较低于基本臂的起重量并一般不允许带载伸缩 伸缩机构的运动和速度调节由上车多路阀来控制 支腿 起重机的支腿分为水平支腿和垂直支腿 均由油缸拖动 水平支腿油缸带动水平支腿伸缩 改变支腿跨距 垂直支腿油缸带动整车在垂直方向运动 在起重机工作时将整车支承起来 由于需长久支承整车和载荷重量 并在起重机行驶时垂直油缸活塞杆不往下掉 需设置双向液压锁 中大吨位的汽车起重机通常还设置有第五支腿 支腿各油缸由下车多路阀 支腿操纵阀 控制打支腿和收支腿 起重机的工作原理 起重机的安全保护起重机的安全保护有 超载保护 如力矩限制器 其作用是当起重机处于超载范围时截断危险方向的运动 这种截断根据液压系统类型的不同而不同 当系统为先导液压控制时 是截断控制油路 通过截断相应电磁阀的电路 使控制油路卸荷 进而截断主油路 当系统为直动型控制时 是截断主工作油路 通过截断相应电磁溢流阀的电路 或遥控式溢流阀的泄荷电磁阀的电路使控制油路卸荷 进而使主工作油路卸荷这种保护方式是在任何压力值上均可进行的 因此要求压力释放要彻底 另一种安全保护方式是限位保护 如高度 过卷 限位 三圈 过放 保护 这种保护方式亦是在任何压力值上均可进行的 也要求压力释放要彻底 综上所述 起重机的安全保护是通过截断液压油路的压力 流量方式进行的 涉及的机构有主 副起升机构 起升和下降方向 变幅机构 向下变幅方向 伸缩臂机构 伸出方向 起重机的工作原理