液压润滑培训讲义

液压润滑专业知识培训教案(2010年钳工技术比武）编制：刘宝焱审核：卢权观2010年5月第一部分：润滑基础知识一、摩擦1.摩擦的定义2.摩擦的分类3.摩擦危害1、摩擦定义•在外力作用下相互作用的两物体做相对运动，或有相对运动趋势，其接触表面将产生的切线运动阻力称摩擦力，这种现象叫做摩擦2、摩擦分类•按运动状态分：静摩擦、动摩擦*•按运动形式分：滑动摩擦、滚动摩擦*•按润滑状态分：干摩擦、流体摩擦、边界摩擦、混合摩擦*1、干摩擦：表面间无外加润滑剂或保护膜接触时的摩擦其阻力最大μ=0.3-1.52、流体摩擦：μ=0.1-0.0013、边界摩擦：μ=0.1-0.54、混合摩擦：3、摩擦危害•能量损耗、效率降低、温度升高、出现振动和噪音、表面磨损、配合间隙大、性能下降二、磨损（选学）•定义：由于机械作用，间或伴有化学和电的作用，使物体工作表面的材料在相对运动中不断损耗、转移或塑性变形的过程。•磨损量：磨损造成材料的损耗，以厚度、体积、质量为单位表示，称为磨损量。•磨损率：单位时间的磨损量称为磨损率。•耐磨性：磨损率的倒数称为耐磨性，它是指材料抵抗磨损的能力。二、磨损（选学）1.宏观磨损过程：（1）磨合磨损阶段（2）稳定磨损阶段（3）剧烈磨损阶段二、磨损（选学）2、磨损分类：（1）粘着磨损（2）磨粒磨损（3）表面疲劳磨损（4）腐蚀磨损（5）其他磨损：侵蚀磨损、微动磨损二、磨损3、改善摩擦副耐磨性措施•合理选择摩擦副材料•合理选择润滑剂和添加剂•合理采用表面强化技术•合理选用加工方法•合理采用过滤和密封技术•合理进行冷却、控制表面温度•合理结构设计三、润滑剂和添加剂1.润滑剂定义：凡是能降低摩擦副间的摩擦阻力的物质称为润滑剂功能：减小摩擦和磨损，降低工作表面的温度，防锈、传递动力、清除污物、减振、密封等2、润滑剂分类：液体润滑剂、润滑脂、固体润滑剂、气体润滑剂*3、润滑油的主要性能指标：•粘度：标志着液体流动的内摩擦力大小，常用粘度表示方法：动力粘度、运动粘度、相对粘度•油性：润滑油中极性分子湿润和吸附于摩擦表面形成边界油膜的性能，它是影响边界润滑性能好坏的重要指标，吸附能力愈强，油性愈好三、润滑剂和添加剂（选学）3、润滑油的主要性能指标：•闪点和燃点：润滑油蒸汽在火焰下闪烁时的最低温度称为闪点，闪烁持续5s以上的最低温度称为燃点，是衡量润滑油耐高温性能的尺度，在较高温度和易燃环境中润滑，应选用闪点高于工作温度20-30℃的油•倾点：指润滑油在规定条件下不能自由流动的最高温度，它是润滑油在低温下工作的一个重要指标，低温润滑时应用倾点低的油•水分•机械杂质、酸值（KOH含量）、铜片腐蚀三、润滑剂和添加剂（选学）4、润滑脂的主要性能指标锥入度：表征润滑脂稀稠程度的指标，标志润滑脂内阻力大小和流动性能的强弱。用标准圆锥体放于25℃润滑脂中，经5秒后所沉入的深度，（单位为0.1mm）称为该润滑脂的锥入度。锥入度愈小，润滑脂愈稠，承载能力愈强，密封性能愈好，反之愈弱。滴点：表示润滑脂在规定的加热条件下，从标准测量杯的孔口滴下第一滴液体时的温度，它标志润滑脂的耐高温的能力。其他：抗水性，机械安定性三、润滑剂和添加剂（选学）5、添加剂定义：为了改善润滑剂在某些方面的性能，满足高速、重载、高温、低温、真空等特殊工况条件的使用要求，在润滑剂中加入的各种具有独特性能的化学合成物即为添加剂。作用：1）影响润滑剂的物理性质：降凝剂、增粘剂2）与润滑剂起化学作用的添加剂，清净分散剂、抗泡剂、抗氧化抗腐蚀剂、极压抗磨添加剂四、集中润滑油品选用*1、低速、重载且温度较高的齿轮传动系统选用粘度较高的齿轮油（我厂主轧线轧机压下、主传动二重齿轮润滑系统用N320齿轮油）；2、中低速、中重载且温度不太高的齿轮传动系统选用粘度中等偏高的齿轮油（我厂精整线设备，热处理矫直机润滑系统用N150齿轮油）；3、电机、风机轴承轴瓦选用汽轮机油；（我厂一般选用N46汽轮机油）第二部分：液压传动基础知识液压系统的组成液压传动工作原理特征液压传动优缺点液压油（工作介质）基本力学液压元件一、液压系统的组成*•能源装置•执行元件•控制元件•辅助元件•工作介质二、液压传动工作原理特征*•压力决定于负载•速度决定于流量三、液压传动的优缺点1、优点•布局灵活，不受空间限制•实现无极调速•易于实现快速启动、制动及频繁换向•易实现自动化及中远程控制•标准化、通用化、系列化、程度高三、液压传动的优缺点2、缺点•能量需经二次转换，传动效率偏低•因泄漏、可压缩性不能严格保证定比传动•对温度敏感，不能在高温下工作，易燃需经防火•元件精度高，故障不易判断四、液压油•液压油性质•选用液压油的要求1、液压油性质密度可压缩性粘性其他特性：抗燃性、抗氧化性、抗凝性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、导热性、稳定性以及相容性（主要指对密封材料、软管等不侵蚀、不溶胀的性质）1、液压油性质•密度：单位体积液体的重量称为该液体的密度ρ=m/v，随着温度或压力的变化，其密度也会发生变化，但变化量一般很小，一般液压油密度为900Kg/m3•可压缩性：液体受压力作用而发生体积减小的性质成为可压缩性k=-1/△P.△V/V,其中k称为压缩系数，其倒数称为液体的体积弹性模量K，液压油的体积弹性模量K=（1-1.2）*103MPa，一般认为液压油是不可压缩的，但混入空气后，其可压缩性明显增加，并将严重影响液压系统的工作性能•粘性（同润滑油）•液压油的牌号：这种油液在40℃时的运动粘度的平均值，单位mm2/s，如N32汽轮机油就是它在40℃的运动粘度平均值为32mm2/s。*2、对液压油的要求•粘温特性好•具有良好的润滑性•成份要纯净•具有良好的化学稳定性•抗乳化性好•体积膨胀系数低•无毒性、价格低五、基本力学•静压力•压力单位和分级•帕斯卡原理•液体动力学•管道流动：层流和紊流•孔口流动和缝隙流动•液压冲击和气穴现象静压力1、定义：静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力，p=F/A2、特性：1）液体静压力垂直于其承压面，其方向和该面内法向方向一致；2）静止液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。3、绝对压力和相对压力：*1）绝对压力：P=P0+ρgh，以绝对真空为基准度量；2）相对压力：p-p0,，也称表压力。其中p0为大气压力压力单位和分级单位：*1Pa（帕）=1N/m21bar（巴）=1×105Pa=1×105N/m21at（工程大气压）=1Kgf/cm2=9.8×104N/m21mH2O（米水柱）=9.8×103N/m21mmHg（毫米汞柱）=1.33×102N/m2分级：低压：0-2.5MPa，中压：2.5-8MPa，中高压：8-16MPa，高压：16-32MPa，超高压：32MPa以上帕斯卡原理、液体动力学•帕斯卡原理在密闭容器里，施加于静止液体的压力可以等值地传递给各点，也称静压传递原理。•液体动力学：流量流速关系v=Q/A，其中v为流速，Q为流量。*液压冲击和气穴现象1.液压冲击：在液压系统中，因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象叫做液压冲击。液压冲击危害：压力峰值高于正常压力好几倍，瞬间压力冲击不仅引起振动和噪声，而且会损坏密封装置、管道和液压元件，有时还会使某些液压元件（如压力继电器、顺序阀等）产生误动作，造成设备事故。液压冲击和气穴现象•液压冲击类型按其产生原因分：•因液流通道迅速关闭或液流迅速换向使液流速度的大小和方向发生突然变化时，液流的惯性导致的液压冲击。•运动的工作部件突然制动或换向时，因工作部件的惯性引起的液压冲击。液压冲击和气穴现象•减少液压冲击的措施延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间，可采用换向时间可调的换向阀。限制管道流速及运动部件的速度。增大管径（降低流速和冲击波传递速度）。尽量缩短管道的长度，减少压力波传递时间，使完全冲击改为不完全冲击。用橡胶软管和蓄能器吸收冲击，或安置安全阀液压冲击和气穴现象2、气穴现象1）定义：又称空穴现象，在液压系统中，如果某点处的压力低于液压油所在温度下的空气分离压时，原先溶解在液体中的空气会分离出来，使液体中迅速出现大量气泡，这种现象叫做气穴现象。多发生在：阀门和液压泵的吸油口。2）减少气穴现象措施：•减少阀孔和其他元件通道前后压力降•降低吸油高度，增加吸油通径，少用弯头，吸油过滤面积增大•密封可靠，防止气体进入•易气蚀件采用抗腐蚀性强的材料六、液压元件（一）液压泵（二）液压缸（三）液压控制阀（四）液压辅助元件（一）液压泵1、液压泵的工作原理2、液压泵的主要性能参数3、液压泵的分类1、液压泵工作原理•原理图：1、偏心轮2、柱塞3、弹簧4、缸体5、6单向阀7、油箱1、液压泵工作原理•液压泵运动件和非运动件构成密闭空间，容积随运动发生周期性变化，容积增大形成真空吸油，容积减少受挤压排油•吸油与排油交替时吸油腔排油腔隔开，分：阀式配流、配流盘式配流、配流轴式配流•吸油排油量取决于密闭容积的大小•真空度、小于0.05MPa，泵的吸油腔容积能自动变化的泵成为自吸泵•排油压力取决于排油管路油流总阻力•排油时存在泄漏，实际排油量减少，减少的体积称：容积损失•困油现象（为保证齿轮传动的平稳性，齿轮泵的重合度ε必须大于1，即在前一对轮齿未脱开之前，后一对齿轮已进入啮合，它们之间将形成一个与吸、压油腔均不相同的闭死容积，这个闭死容积随着齿轮的旋转，先由大变小，后由小变大。因闭死容积形成前与压油腔相通，因此容积由大变小时油液受挤压经缝隙溢出，不仅使压力增高，齿轮轴承受周期性的压力冲击，而且导致油液发热。在容积由小变大时，又因无油液补充产生真空，引起气蚀和噪声。常用的方法是开卸荷槽）2、液压泵的主要性能参数压力：吸入压力、工作压力、额定压力排量（cm3/r）、流量（L/min）*、容积效率流量分：平均理论流量、实际流量、瞬时理论流量、额定流量容积效率：实际流量与平理论流量的比值ηv液压泵的功率和效率输入功率：驱动液压泵轴的功率：Pr=Tω输出功率：液压泵实际输出的功率P=pq总效率和机械效率ηp、ηm：液压泵的输出功率和输入功率之比ηp=P/Pr=ηvηm2、液压泵的主要性能参数*液压泵的转速额定转速：在额定压力下，能连续长时间正常运转的最高转速，称为液压泵的额定转速。最高转速：在额定压力下，超过额定转速允许短时间运行的最高转速。最低转速：正常运转所允许的最低转速转速范围：最低转速与最高转速之间的转速为液压泵的转速范围3、液压泵的分类*1）按形状和运动方式分齿轮泵叶片泵柱塞泵2）按排量分定量泵变量泵3）按进油、出油方向分单向泵双向泵（二）液压缸*将压力能转化为机械能的一种能量转化装置，与液压马达不同，液压缸将液压能转变成直线运动或摆动的机械能。1.分类：根据结构特点：活塞式、柱塞式、回转式根据作用力分：单作用和双作用，前者只有一个方向有液压驱动，反向动作靠弹簧力或重力或其他力（二）液压缸*2、常用液压缸活塞式液压缸（职能符号见附图）基本组成：活塞杆、活塞、缸盖、压盖、缸体、密封圈等分类：双活塞杆缸、单活塞杆缸双活塞杆缸F=A(P1-P2)ηm=π/4(D2-d2)(P1-P2)ηmV=q/A=4qηv/π(D2-d2)单活塞杆缸：工作：F1=π/4[（P1-P2）D2+P2d2]ηmV1=q/A1=4qηv/πD2返程：F2=π/4[（P1-P2）D2-P1d2]ηmV2=q/A2=4qηv/π(D2-d2)往返速比：λv=v2/v1=1/[1-(d/D)2]（二）液压缸*2、常用液压缸柱塞式液压缸特点：缸筒与柱塞没有配合要求，缸筒内孔不需精加工，只对导向套精加工，适合行程较大的场合。F=PAηm=π/4Pd2ηmV=qηv/A=4qηv/πd23、其他形式液压缸：伸缩液压缸齿条活塞液压缸增压缸增速缸摆动式液压缸（三）液压控制阀•液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向、保证执行元件按照负载的需求进行工作。1.液压阀的分类：根据结构分：滑阀、锥阀、球