筑养路机械使用与维护

筑养路机械使用与维护山东交通学院工程机械研究所张文海0531-8068743113505315131一、液压传动的基本概念两次能量转换机械能-----压力能----机械能两个重要特征1.液压传动中的液体压力取决于负载2.流量决定速度液压系统的组成1、动力元件即液压泵，它可将机械能转化成液压能，是一个能量转化装置。2、执行元件其作用是将液压能重新转化成机械能，克服负载，带动机器完成所需的运动。3、控制元件如各种阀。其中有方向阀和压力阀两种。4、辅助元件如油箱、油管、滤油器等。5、传动介质即液体。液压传动的优缺点优点：1、可以在运行过程中实现大范围的无机调速。2、在同等输出功率下，液压传动装置的体积小、重量轻、运动惯量小、动态性能好。3、采用液压传动可实现无间隙传动，运动平稳。4、便于实现自动工作循环和自动过载保护。5、由于一般采用油作为传动介质，因此液压元件有自我润滑作用，有较长的使用寿命。6、液压元件都是标准化、系列化的产品，便于设计、制造和推广应用。缺点：1、损失大、效率低、发热大。2、不能得到定比传动。3、当采用油作为传动介质时还需要注意防火问题。4、液压元件加工精度要求高，造价高。5、液压系统的故障比较难查找，对操作人员的技术水平要求高。二、液压油的选用对液压油的要求：1、良好的化学稳定性。2、良好的润滑性能，以减小元件之间的磨损。3、质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水份和水溶性酸碱等。4、适当的粘度和良好的粘温特性。5、凝固点和流动温度较低，以保证油液能在较低温度下使用。6、自燃点和闪点要高。7、有较快地排除油中游离空气和较好地与油中水份分离的能力。8、没有腐蚀性，防锈性能好，有良好的相容性。泵的分类轴向柱塞泵径向柱塞泵叶片泵齿轮泵定量泵轴向柱塞泵叶片泵变量泵泵液压泵职能符号（国家及ISO标准）特性分类单向定量双向定量单向变量双向变量液压泵图3－34泵工作时必须具备三个条件有一个密闭、变化的空间使吸、压油正常进行的装置：吸油阀、排油阀必须有(足够克服阻力、从而使油进入阀腔的)足够大的压差液压泵的主要性能参数1、流量和容积效率泵的流量是指泵在单位时间内排出液流的体积。其有理论流量和实际流量之分。泵的理论流量QT=qn，对于前图所示单柱塞泵，有q=d2H/4,则QT=d2Hn/4。泵的实际流量Q=QT-ΔQΔQ是泵的泄露流量。泵的实际流量和理论流量之比称为容积效率，即：PV=Q/QT=(QT-ΔQ)/QT=1-ΔQ/QT且Q=QT·PV图3-2泵的实际流量和效率2、压力工作压力是指泵的输出压力，其数值决定于外负载。如果负载是串联的，泵的工作压力是这些负载压力之和；如果负载是并联的，则泵的工作压力决定于并联负载中最小的负载压力。额定压力是指根据实验结果而推荐的可连续使用的最高压力，他反映了泵的能力（一般为泵铭牌上所标的压力）。在额定压力下运行时，泵有足够的流量输出，并且能保证较高的效率和寿命。最高压力比额定压力稍高，可看作是泵的能力极限。一般不希望泵长期在最高压力下运行。3、功率、机械效率和总效率泵的理论功率为pQT。输入功率2πMTn。不考虑损失，根据能量守恒，有pQT=2πMTn。p—泵的出口压力；MT—驱动泵所需理论扭矩。将QT=nq代入上式，消去n得MT=pq/2π.总效率p为泵的实际输出功率pQ与实际驱动泵所需的功率2πMPn之比，即P=pQ/2πMPnMP—驱动泵所需实际扭矩。将Q=QTPv及QT=nq代入上式得：ηP=pq.Pv/2πMp又因为泵的机械效率ηPm=pq/2πMP故总功率可表示为：P=Pm.PV齿轮泵的工作原理简单构造一对互相啮合的齿轮(Theteethmeshed)主动齿轮由原动机带动回转，齿顶和端面被泵体和前后端盖包围由于相啮合齿的分隔，吸入腔和排出腔隔开吸入和排出图示方向回转时，齿C退出啮合，其齿间V增大，P降低，液体在吸入液面P作用下，经吸入口流入随着齿轮回转，吸满液体的齿间转过吸入腔，沿壳壁转到排出腔当重新进入啮合时，齿间的液体即被轮齿挤出结构特点泵如果反转，吸排方向相反由于啮合紧密，齿顶和端面间隙都小，液体不会大量漏回吸入腔磨擦面较多，只用来排送有润滑性的油液。图为外啮合齿轮泵实物结构外啮合齿轮泵的几个问题1、泄漏2、径向力3、困油泄漏的途径通过齿轮啮合线处间隙通过泵体和齿顶圆间的径向间隙通过齿轮两侧和侧盖板间的端面间隙径向不平衡力分析图3-7齿轮泵径向受力图'2'图3-7齿轮泵径向受力图吸油腔压油腔'112121主动2轴向柱塞泵图3-15简化轴向柱塞泵结构图1-传动轴2-壳体3-斜盘4-柱塞5-缸体6-配流盘7-弹簧A-AA7A123456吸油压油滑靴斜盘结构图3-17滑靴的静压支承机构工作情况图3-17滑靴的静压支承机构工作情况12′hAgfˊ斜盘RR图3-18缸体图3-19缸体缸体结构图3-18定量配油盘nm配油盘结构液压泵的工作特点（1）液压泵的吸油压力过低将会产生吸油不组，异常噪声,甚至无法工作。因此，除了在泵的结构上，尽可能减少吸油管的液阻外，为了保证泵的正常运行，应该使泵的安装高度不超过允许值，避免吸油滤油器及管路形成过大的压降，限制泵的使用转速在额定范围之内。（2）液压泵的工作压力取决于外负载，若负载为零，则泵的工作压力为零。随着排油量的增加泵的工作压力自动增加，泵的最高工作压力主要受结构强度和使用寿命的限制。为了防止压力过高而使泵系统受到损坏，液压泵的出口常常要采取限压措施。（3）变量泵可以通过调节排量来改变流量，定量泵只有用改变转速的办法来调节流量，但是，转速的增大受到吸油性能，泵的使用寿命，效率的限制。（4）液压泵的流量具有某种程度的脉动性质，其脉动情况取决于泵的形式以及结构参数。为了减小脉动的影响，除了在造型上考虑外，必要时可以在系统中设置蓄能器和液压滤波器（5）液压泵的工作腔靠容积的变化来吸、排油，所以就会在过度密封区存在容积剧烈变化时压力急剧升高或降低的“困油现象”从而影响效率，产生压力脉动，噪声几工作结构附加震动等问题。类型外啮合轮泵双作用叶片泵径向柱塞泵轴向柱塞泵输出压力低压中压高压高压流量调节不能不能能能效率低较高高高输出流量脉动很大很小一般一般自吸特性好较差差差对油的污染敏感性不敏感较敏感很敏感很敏感噪声大小大大应用范围机床、工程机械、农机、航空、船舶、一般机械机床、注塑机、液压机、起重运输、工程机械、飞机机床、液压机、船舶机械工程机械、锻压机械、起重运输机械、矿山机械、冶金机械、船舶、飞机马达的分类低速液压马达轴向柱塞马达径向柱塞马达齿轮马达定量马达轴向柱塞马达变量马达马达液压马达图形符号液压马达的主要性能参数1、流量、排量和转速设定马达的排量为q，转速为n，泄露量ΔQ则流量Q为：Q=nq+ΔQ容积效率mv=理论流量/实际流量=nq/Q=nq/(nq+ΔQ)或n=(Q/q)·mv可见，q和是mv决定液压马达转速的主要参数。2、扭矩理论输出扭矩MT=pq/2π实际输出扭矩MM=MT-ΔM因机械效率Mm=MM/MT=1-ΔM/MT故MM=MT.Mm=(pq/2π).Mm可见液压马达的排量q是决定其输出扭矩的主要参数。3、总功率液压马达总功率：ηM=2πMMn/pQ=mvMm可见，容积效率和机械效率是液压泵和马达的重要性能指标。因总功率为它们二者的乘积，故液压传动系统效率低下。总功率过低将使能耗增加并因此引起系统发热，因此提高泵和马达的效率有其重要意义。液压马达与液压泵的区别从原理上讲，液压泵与液压马达可以互换，但结构有差异1、泵的进油口比出油口大，马达的进、出油口相同2、结构上要求泵有自吸能力3、马达要正反转，结构具有对称性；泵单方向转，不要对称4、要求马达的结构及润滑，能保证在宽速度范围内正常工作5、液压马达应有较大的起动扭矩和较小的脉动液压缸液压缸是使负载作直线运动的执行元件。1、液压缸分类分为单作用式液压缸和双作用式液压缸两类。单作用式液压缸又分为无弹簧式、附弹簧式、柱塞式三种，如图3－1所示。双作用式液压缸又分为单杆形，双杆形两种，如图3－2所示。液压缸及其分类柱塞式液压缸单活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸伸缩式液压缸双活塞杆式液压缸单活塞杆式液压缸伸缩式液压缸弹簧复位式液压缸增压缸串联式液压缸2、液压缸结构1）缸筒主要是由钢材制成，缸筒内要经过精细加工，表面粗糙度Ra0.08um，以减少密封件的摩擦。2）盖板：通常由钢材制成，有前端盖和后端盖，安装在缸筒的前后两端，盖板和缸筒的连接方法有焊接、拉杆、法兰、罗纹连接等。3）活塞的材料通常用钢或铸铁，也可采用铝合金。活塞和缸筒内壁间需要密封，采用的密封件有O形环、V形油封、U形油封、X形油封和活塞环等。而活塞应有一定的导向长度，一般取活塞长度为缸筒内径的（0.6～1.0）倍。4）活塞杆：是由钢材做成实心杆或空心杆，表面经淬火再镀铬处理并抛光。5）缓冲装置：为了防止活塞在行程的终点与前后端盖板发生碰撞，引起噪音，影响工件精度或使液压缸损坏，常在液压缸前后端盖上设有缓冲装置，以使活塞移到快接近行程终点时速度减慢下来终至停止。如图3－3b所示前后端盖上的缓冲阀附近有单向阀的结构。当活塞接近端盖时，缓冲环插入端盖板油出入口，强迫压油经缓冲阀的孔口流出，促使活塞的速度缓慢下来。相反，当活塞从行程的尽头将离去时，如压油只作用在缓冲环上，活塞要移动的那一瞬间将非常不稳定甚至无足够力量推动活塞，故必须使压油经缓冲阀内的止回阀作用在活塞上，如此才能使活塞平稳的前进。6）放气装置：在安装过程中或停止工作的一段时间后，空气将渗入液压系统内，缸筒内如存留空气，将使液压缸在低速时产生爬行、颤抖现象，换向时易引起冲击，因此在液压缸结构上要能及时排除缸内留存的气体。一般双作用式液压缸不设专门的放气孔，而是将液压油出入口布置在前后盖板的最高处。大型双作用式液压缸则必须在前后端盖板设放气栓塞。对于单作用式液压缸液压油出入口一般设在缸筒底部，在最高处设放气栓塞。7）密封装置：液压缸的密封装置用以防止油液的泄漏，液压缸的密封主要是指活塞、活塞杆处的动密封和缸盖等处的静密封。常采用O形密封圈和Y形密封圈。单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。1-缸底2-弹簧挡圈3-套环4-卡环5-活塞6-型密封圈7-支承环8-挡圈9-形密封圈10-缸筒11-管接头12-导向套13-缸盖14-防尘圈15-活塞杆16-定位螺钉17-耳环液压缸、液压泵、液压马达的共性油缸油泵油马达，工作原理属一家：能量转换共同点，均靠容积来变化，出油容积必缩小，进油容积则扩大。油泵输出压力油，出油当然是高压，缸和马达与泵反，出油自然是低压。工作压差看负载，负载含义要记下：油泵不仅看外载，管路阻力也得加，缸和马达带负载，压差只是克服它。流量大小看速度，再看排量小与大，单位位移需油量，排量含义就是它。滤油器一、滤油器的作用和过滤精度1、液压系统的油液中的各种污染物：外部污染物:切屑、锈垢、橡胶颗粒、漆片、棉丝内部污染物：零件磨损的脱落物、油液因理化作用的生成物2、过滤精度和过滤比滤油器的过滤精度通常用能被过滤掉的杂质颗粒的公称尺寸(m)大小来表示。一般要求系统过滤精度小于运动副间隙的一半。此外，压力越高，对过滤精度要求就越高。近年来，人们用另一个指标:过滤比x。x＝滤油器入口尺寸大小x(m)颗粒数滤油器出口处尺寸大小x(m)的颗粒数二、滤油器的典型结构滤油器的总类很多，主要类型有：机械式滤油器磁性滤器网式滤油器；线隙式滤油器；片式滤油器；纸芯式滤油器；烧结式滤油器；三、滤油器的选用选用滤油器时应考虑一下三个问题：1.滤孔尺寸滤芯的滤孔尺寸可根据过滤精度或过滤比的要求来选取。2.通过能力滤芯应有足够的通流面积。通过的流量愈高，则要求通流面积愈大。一般可按要求通过的流量，由样本选用相应的规格的滤芯。3.耐压包括滤芯的耐压以及壳体的耐压。这主要靠设计时的滤芯有足够的通流面积，使滤芯上的