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工业润滑油中的液压油传动特点

2020-12-07

工业润滑油中的液压传动利用各种元件来组成所需要的控制回路,再由若干回路有机组合成为完成一定 控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。液压油是液压系统中传递和转换能量 的工作介质,同时还具有润滑、冷却、防锈、减震等作用。液压油是工业润滑油的一大类, 占工业润滑油的40% ~50%。可以是石油型的,也可以是水型或其他有机物组成的,其中 矿物型液压油占93% ,各种抗燃液压油占7%。


液压传动控制是工业中经常用到的一种控制方式,它采用液压原理完成传递能量的过 程。因为液压传动控制方式的灵活性和便捷性,液压控制在工业上受到广泛的重视。液压传 动是以有压流体为能源介质,来实现各种机械和自动控制的学科。
液压伺服系统是通过使用电液伺服阀,将小功率的电信号转换为大功率的液压动力,从 而实现了一些重型机械设备的伺服控制。
1.1液压传动装置构成
液压传动利用各种元件来组成所需要的控制回路,再由若干回路有机组合成为完成一定 控制功能的传动系统来完成能量的传递、转换和控制。液压传动装置中所需要的元件主要有 动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件等。任何一个液压传动 系统都是由几个基本回路组成的,每一基本回路都具有一定的控制功能。所谓液压回路就是 通过各种液压器件构成的相应的控制回路。根据不同的控制目标,可以设计不同的回路,如 压力控制回路、速度控制回路、多缸工作控制回路等。

1. 1. 1 液压动力元件
液压动力元件是为液压系统提供动力的部件,主要包括各种液压泵。液压油泵把发动机 输出的机械能转换为流动液体的压力能。液压栗依靠容积变化原理来工作,所以一般也称为 容积液压栗。齿轮泵是最常见的一种液压泵,它通过两个啮合的齿轮的转动使得液体进行运 动,其他的液压泵还有叶片泵、柱塞泵。还有一些其他形式的液压栗,如螺杆栗等,但应用 不如前者普遍。
(1)齿轮泵
齿轮栗具有体积较小、结构较简单、对油的清洁度要求不严的特点,价格较便宜;缺点是 泵轴受不平衡力,磨损严重,泄漏较大。齿轮栗按照其啮合形式的不同,有外啮合和内啮合两 种。外啮合齿轮栗应用较广,而内啮合齿轮栗则多为辅助泵。外啮合齿轮泵由一对完全相同的 圆柱齿轮及泵体、前后栗盖、传动轴、密封件等组成,其工作原理及主要结构见图2 ― _2。
(2)叶片泵
叶片栗分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种栗流量均勻、运转平稳、噪音小、工作 压力和容积效率比齿轮泵高、结构比齿轮泵复杂。转子旋转时,叶片在离心力和压力油的作 用下,尖部紧贴在定子内表面上。这样两个叶片与转子和定子内表面所构成的工作容积,先 由小到大吸油后再由大到小排油,叶片旋转一周时,完成两次吸油和两次排油。叶片泵的工 作原理及主要结构见图2 - 1 - 3。
图2-1-2齿轮泵的工作原理图2-1-3叶片泵的工作原理及主要结构示意图及主要结构示意图1-配油盘;2-轴;3-转子;
4一定子;5-叶片;6-壳体
(3)柱塞泵
柱塞泵由缸体与柱塞构成,柱塞在缸体内作往复运动。柱塞栗是通过柱塞在柱塞孔内往 复运动时密封工作容积的变化,来实现吸油和排油的。由于柱塞与缸体内孔均为圆柱表面, 滑动表面配合精度高,所以这类泵的特点是容积效率高、泄漏小,可在高压下工作,大多用 于大功率液压系统;但结构复杂,材料和加工精度要求高,价格贵,对油的清洁度要求高。 图2- 1 -4为斜盘式轴向柱塞泵的工作原理及主要结构示意图。
1.1.2 液压执行元件
液压执行元件是用来将液压泵提供的液压能转变成机械能的装置,主要包括液压缸和液 压马达。液压马达是与液压杲做相反的工作的装置,也就是把液压的能量转换称为机械能, 从而对外做功。1.1.3液压控制元件液压控制元件用来控制液体流动的方向、压力的高低以及对流量的大小进行预期的控 制,以满足特定的工作要求。正是因为液压控制元器件的灵活性,使得液压控制系统能够完 成不同的活动。液压控制元件按照用途可以分成压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀。按 照操作方式可以分成人力操纵阀、机械操纵法、电动操纵阀等。
1.1.4辅助元件
辅助元件包括油箱、油管、管接头和滤油器以及密封件等元件。
1.2液压伺服系统
液压伺服系统是根据液压传动原理建立起来的一种自动控制系统,由液压动力机构和反 馈机构组成。该系统的输出量,如位移、速度或力等,能自动、快速而准确地跟随输入量的 变化而变化,与此同时,输出功率被大幅度地放大。因为具有响应速度快、负载刚度大、控 制功率大等独特的优点,在工业控制中得到了广泛的应用。目前,液压伺服系统主要分为机 械液压伺服系统和电气液压伺服系统两类。
机械液压伺服系统应用较早,主要用于飞机的舵面控制和机床仿型装置上。图2-1-5 是一个典型的机械液压伺服系统。输人信号X操作伺服阀,把油液引人液压缸推动活塞,活 塞的运动y反馈回来与输人x相减,直到使阀回到零位为止。输出y与输人*之间的传递特 性可以近似为一常数。整个系统相当于一个比例控制器。为提高系统稳定性,常采用阻尼器 来增加系统的阻尼特性,此外也可采用动压反馈校正装置。
电气液压伺服系统简称电液伺服系统。电液伺服系统在自动化领域占有重要位置,很多 大功率快速响应的位置控制和力控制都应用电液伺服系统,如船舶的舵机系统,雷达、大炮 的随动系统,轧钢机械的液压压下系统等。是一个典型的电液位置伺服控制系 统。图中反馈电位器与指令电位器接成桥式电路。反馈电位器滑臂与控制对象相连,其作用 是把控制对象位置的变化转换成电压的变化。反馈电位器与指令电位器滑臂间的电位差(反 映控制对象位置与指令位置的偏差)经放大器放大后,加于电液伺服阀转换为液压信号(图 中/!、S),以推动液压缸活塞,驱动控制对象向消除偏差方向运动。当偏差为零时,停止驱 动,因而使控制对象的位置总是按指令电位器给定的规律变化。 械传动、电气传动比较,它的主要优点有:①易于获得很大的力或力矩。②易于在较大范围内 实现无级变速而且在变速时不需要停车。③传动平稳,便于实现频繁换向。④机件在油液中工 作,润滑好,寿命长。⑤体积小、重量轻、结构紧凑,可无级调速、传动平稳,惯量小、反 应灵敏,安装方便、操作灵活,易标准化、系列化、通用化,可实现自动润滑,元件寿命长。
液压传动虽然具备了上述优点,但也还存在不足之处。由于流体流动的阻力损失和泄漏 较大,所以效率较低。如果处理不当,泄漏不仅污染场地,而且还可能引起火灾和爆炸事 故。工作性能易受温度变化的影响,因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。由于液体介 质的泄漏及可压缩性影响,不能得到严格的定比传动。液压传动中所产生的油液挤压、磨 损,更加重了不可避免的泄露(工作中泄露会引起能量损失,称容积损失)。传递旋转运动 时效率低,加工精度高、维修水平高、密闭不易检修,对油品要求严,对密封要求严。
1.4液压油作用
液压油用于液压传动系统中作中间介质,起传递和转换能量的作用,同时还起着液压系 统内各部间件的润滑、防腐蚀、冷却、冲洗等作用。


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