液压传动与控制第6-7章.

DTPy1Py2第六章辅助装置辅助装置的性能直接影响到液压系统性能的好坏。•管件•蓄能器•滤油器•油箱•热交换器第一节油管与管节头一、油管连接各个液压元件的管路。1、分类硬管：钢管、紫铜管、铝管软管：塑料管、尼龙管、橡胶管。2、选用硬管：用于连接相对位置不变的固定元件。钢管能承受高压，便宜，但弯曲困难；紫铜管、铝管相反；软管：用于两个相对运动元件之间的连接；元件相对位置变化的连接。如：较远距离控制的时候橡胶管分低压和高压，其它软管用于低压低压的情况如：回油路注意：装配时，管线的弯曲应避免小于90度，管线之间应有一定的距离，防止振动时相互碰撞磨损。3、油管直径的确定4Qdv其中，Q：油管中的流量可根据执行元件所需的流量确定。V：油管中流体的速度理论分析和使用经验，供设计参考：吸油管道：V2m/s；压油管道：V6m/s；回油管道：V1.5~2.5m/s；4、油管壁厚的确定2pdp：管内的最高压力;：油管材料的许用拉应力。二、管接头是油管与油管、油管与液压元件间的可拆式连接，其种类很多。1、分类按通路分：直通、三通、四通等按油管与管接头的连接方式分：焊接式、卡套式、扩口式，快速接头等按油管接头与连接体的连接形式可分为：螺纹连接、法兰连接。螺纹有管螺纹，普通细牙螺纹，后者通常加密封垫圈。第二节蓄能器一、作用蓄能器是一种用来贮存和释放液压能的装置。合理利用蓄能器是节约能源的有效手段。二、应用1、短时大量放油。2、维持系统压力。3、吸收液压冲击（缓冲）和压力脉动。三、蓄能器的种类、结构和原理常见有弹簧式、活塞式、气囊式蓄能器四、蓄能器的安装及使用1．在充气前首先把少量的工作油（约容积的10M灌入壳体以便润滑，然后再充人一定压力的气体。若不灌油，在充气后往往会使胶囊损坏。2．所充气体应是氮气等惰性气体，绝对不能使用氧气等易爆炸气体。3．蓄能器原则上应该油口向下垂直安装，当倾斜或卧式安装时，皮囊因受浮力而与壳体单边接触，妨碍正常工作，加快磨损。4．与泵之间要有单向阀，防止蓄能器中的压力油从泵中倒流。5．尽量按装在靠近液压系统有冲击、脉动的地方6．安装于管路上的，作用着一个相当于它人口面积和管道油压相乘的作用力，因此必须用支持板和托架牢固地将其主体固定。7．在正常工作情况下，每隔六个月要检查一次充气压力，使之经常保持所定的预压力。8．在搬运、安装、拆卸之前，应预先把内部的气体及液压油完全放掉。第三节、滤油器一、滤油器的作用、原理及过滤精度1、作用滤油器的作用就是使混入油中的杂质从油中分离出来，使系统中的液压油经常保持清洁，以提高系统工作的可靠性和液压元件寿命。2、原理3、过滤精度过滤精度选择可参考表1一8。按所能过滤颗粒的大小，滤油器的精度可分为四类：粗滤油器、普通滤油器、精滤油器、特精滤油器。二、常用滤油器的种类按其应用分为油泵吸油管道用、压力管道用及回油管道用三种。按滤芯材料的不同，滤油器又可分为金属网式、金属线隙式、烧结式和纸芯式等多种。其连接方式有管式、板式和法兰式等，带差压指示和发讯装置的滤油器。滤油器的图形符号如图。三、滤油器的选择液压系统中的滤油器一般是根据其用途，过滤精度和系统流量选用，滤油器的流量应大于实际通过流量的2倍以上。四、滤油器的安装1安装在油泵的吸油管道上；2安装在油泵的压油管路上；3安装在回油管路；4安装在支路上；5单独虑油系统。第四节油箱主要用途是充分供给液压系统一定温度范围的清洁油液，对回油进行冷却，分离出所含的杂质和气泡。1．油箱的结构2．油箱的容量计算油箱应有足够的容量以储存油液并散热。计算油箱的容量时可采用以下经验公式：V1=KQ＋Vc＋VaV1——油箱有效容量；K——系数，一般取2一5，低压不连续工作时取小值，高压连续工作时取大值；变量泵取小值，定量泵取大值；油箱内有冷却器时取小值。Q——油箱供油的各液压泵流量总和；Va——蓄能器的容量；Vc——各液压缸最大储油量的总和。上式计算所得为油箱的有效容量，油箱的总容量一般为有效容量的1．25涪。油箱的散热及冷却1.简述蓄能器的作用，在使用蓄能器时应注意哪些问题？2.简述滤油器的作用，举出几种滤油器的安装方式。第七章液压基本回路一个复杂的液压系统都是有一些基本的液压回路组成的。所谓基本回路是液压元件组成，以完成特定功能的油路结构。第一节方向控制回路方向控制基本回路用来控制液压系统中油路的接通、切断、和换向，从而使执行元件实现起动、停止和换向。这一类换向回路常用的有换向、顺序、同步、自锁等基本回路。一、换向基本回路换向问路是用来使执行元件换向和起停。它主要由各种换向阀等组成。1滑阀换向的基本回路ABPo2为采用变量泵进行换向的回路3行程换向阀控制的换向回路4行程开关控制的换向回路ABPo二、顺序动作基本回路实现顺序动作。1．压力控制的利用油路本身压力的变化，使执行元件动作，发出讯号，使执行元件顺序动作。a用顺序阀控制的顺序动作回路b液控顺序阀C压力继电器控制的2．行程控制的利用某一执行元件运动到预定（位置）行程以后，发出讯号，使另外执行元件顺序动作。a电磁换向阀与行程开关配合的顺序动作回路b电磁阀与行程换向阀配合的顺序动作回路三、锁紧回路为了使油泵停止工作时，防止执行元件因外界影响而发生漂移或窜动而采用的回路。1用液控单向阀锁紧的回路2用三位阀的O、M型滑阀机能的换向锁紧回路ABPo四、同步回路（速度同步、位置同步两种）作用：实现几个执行机构的同步动作，即外负荷不相等，而保持相同的位移（位移同步）或相同的速度（速度同步）。目前，由于回路中的泄漏，制造的误差，对同步的精度会有影响，但在机械工程中的使用一般是能满足的。1．并联油缸加机械固结用机械连接的同步回路。ABPo2．并联油缸串联流量阀（调速阀同步）3．并联油缸加分流阀（速度同步）4．双泵供油同步回路（速度同步）5．串联缸同步回路6．比例调速阀五、多缸快慢互不干涉回路在多缸系统中，为了防止一个液缸快动而大量吞进油液，降低整个系统的压力，干扰其它液缸的速度，需要设置专门的多缸快慢互不干涉回路。1．用流量阀的互不干扰2．用蓄能器的互不干扰3．双泵互不干扰第二节压力控制基本回路一、安全、调压回路1．设有安全阀的安全、调压回路2．采用远程调压阀的安全调压回路3．分级调压回路4双压回路DTPy1Py25比例压力阀二、卸荷回路1．用换向阀卸荷回路2．用溢流阀卸荷回路3．单向阀卸荷阀卸荷回路4．用蓄能器保压并使泵卸荷的回路自画5．活塞在两端时使泵卸荷的回路自画6利用限压式变量泵卸荷的回路三、保压回路执行机构工作行程结束，仍需继续保持工作压力的操作方法，称保压。1．开泵保压执行机构已到达工作行程的终点或遇负载，油泵继续向工作机构供油以保持压力，称开泵保压。任何一个液压系统都可实现开泵保压，但开泵保压时泵输出的压力油全部通过溢流阀溢流，功率消耗大，并引起油液升温，故这种方法仅适用于短时保压的场合。2、用液控单向阀保压3．用蓄能器保压回路4．自动补油的保压回路回路四、平衡及支承回路1、平衡回路2．支承回路五、泄压回路六、减压回路七、背压回路（缓冲回路、刹车回路）八、增压回路第三节速度控制回路速度控制回路包括：调速回路，速度换接回路，增速与减速回路等。速度控制回路往往是液压系统中的核心部分，它的工作性能优劣对系统起着决定性的作用。一、调速回路所谓调速就是调节执行机构的速度。液压缸：v=Q/A液压马达：n=Q/qM所以，改变输入到执行元件的流量Q，或改变液压缸的有效工作面积A(困难)和液压马达的每转排量qM都可达到调速的目的。定量泵变量泵流量控制阀油缸定量马达变量马达主要有以下几种：（1）节流调速回路（2）容积调速（3）容积节流调速（4）其它对调速回路的要求，一般有以下几个主要方面：（1）调速范围，即在额定载荷下，应满足执行元件所要求的最高至最低的速度调节范围。（2）调速刚度（即速度－负载特性），当负载变化时，调节好的速度不变或只在允许的范围内变化。（3）回路效率，即回路功率消耗要小，效率要高。（4）此外，还要求结构简单、安全可靠。（一）节流调速回路按流量阀在回路中的安装位置不同，节流调速回路可分为：进油路节流调速回路回油路节流调速回路旁路节流调速回路1.节流阀的进油路节流调速回路1）基本方程a、根据流量连续方程Q泵=Q1+ΔQ（1）b、当稳定工作时，活塞上的力平衡方程p1A1=p2A2+F（2）c、p泵由溢流阀调定，不变；为了使油液进入液缸工作，必须克服节流阀上的压力降，p泵p1。p泵=Δp节+p1=Δp节+F/A1Δp节=p泵-F/A1（3）d、根据节流阀的压力流量特性)4(1）－（＝＝泵节节节节AFpcApcAQe、活塞运动速度)5(1111）－（泵节AFpAAcAQv速度是载荷的函数，称为速度—负载特性，反映了速度随外载变化的特性，可用速度刚度进行描述f、速度刚度速度－负载特性曲线上某一点切线斜率的负倒数：vFtgT1（6）意义：反映了负载变化时，速度保持不变的程度，保持不变或变化小，说明了系统速度稳定性好，也可以说速度刚度大，反之，差。)7()(11111节泵泵进或cAFpAAvFApT2）工作特性①速度—负载特性F恒定vmaxF变化②功率特性和回路效率P泵=p泵Q泵P缸=p1Q1＝p1A1v=Fv不计管路等的损失，回路的功率损失ΔP=P泵-P缸=p泵Q泵-p1Q1=P泵ΔQ+Δp节Q1可见，有两部分组成：ΔP=P泵ΔQ——溢流损失ΔP=Δp节Q1——节流损失都转化为热能回路效率③调速范围即最高工作速度与最小稳定工作速度之比：)11111QQpQpQpQp＋（泵泵泵进minmaxminmax节节AAvv泵泵节cpQAmax2、节流阀的回油路节流调速回路1)基本方程vFApvFTpAFApCAAQvAFAppQQQ13121222121)0()(泵回泵节泵泵＝－2)回油节流调速回路的特性①速度负载特性②功率特性和回路效率(规律和进油一样)功率损失：ΔP=P泵-P缸=P泵ΔQ+p2Q2可见，有两部分组成：ΔP=P泵ΔQ——溢流损失ΔP=p2Q2——节流损失回路效率122122QpQpQpQpQpQp泵泵泵泵泵泵回③调速范围即最高工作速度与最小稳定工作速度之比：由于装在回油路上，有背压，A节min较小时也能获得较低的稳定速度，故调速范围稍大。minmaxminmax节节AAvv④其它回油节流调速回路因流量阀装在回油路上，节流阀的阻尼作用相当于在执行元件的回油路上产生背压力，所以能承受负值负载。负值负载F=p2A2。进油节流调速回路通过节流阀而发热的油直接进入液压缸，会使缸内泄漏增加。而回油节流调速回路，通过节流阀的油流回油箱，得到充分冷却。进油节流调速路因流量阀装在缸的进油路上，可避免启动时的前冲现象回油节流调速回路中液压缸回油腔的压力p2有时比进油腔的压力p1还要高得多。由缸的力平衡方程可得p2=（p1A1-F），当负载F=0、A1/A2=2（即差动缸）时，p2=2p1。这样就会增加密封摩擦、降低密封件的寿命，引起泄漏增加，效率降低。3、节流阀的旁路节流调速回路))111111111vAQFAvFTAAFCAQAQQvFApApQQQ泵旁节泵泵泵泵（＝－（1)基本方程2）工作特性①速度—负载特性111max,0)(ApAACAQF泵节节泵决定：由溢流阀所调定的压力极限：②功率特性和回路效率功率特性:P泵=p泵Q泵＝p1Q泵P缸=p1Q1＝p1（Q泵－ΔQ）不计管路等的损失，回路的功率损失ΔP=P泵-P缸=p1Q泵-p1Q1=p1ΔQ可见，ΔP=p1ΔQ1——节流损失回路效率:泵泵旁QQQ③调速范围即最高工作速度与最小稳定工作速度之比：A节max较大时，速度不稳定；p泵变化时（受负载影响），泄漏会使Q泵变化，引起速度变化，因而速度刚度差，调速范围小。minmaxminmax节节AAvv4．采用调速阀的节流调速回路前面分析的节流阀调速回路三