液壓试验原理技术.docVIP

第五章 液压传动技术基础 5.1 概述 传动的类型很多，有机械传动、电气传动、气压传动、液体传动和复合传动等。用液体作为工作介质进行能量传递的被称为液体传动，液体传动按其工作原理的不同又可分为容积式液体传动和动力式液体传动两类，前者是以液体的压力能进行工作；后者除压力能外还以液体的动能进行工作，因此一般将前者称为液压传动，后者称为液力传动。所以，我们将用液体作为工作介质，并且以其压力能进行能量传递的方式称之为液压传动。 液压传动相对于机械传动来说，是一门新兴的技术，人类使用水利机械和液压技术虽然已有很长的历史，但液压技术作为一种可以传递动力和进行控制的传动方式在机械领域中得到真正应用并取得飞速发展是在二十世纪，特别是在二次世界大战前后至今的数十年里。由于液压传动具有许多突出的优点，因而目前已广泛应用在工农业机械、机床、交通运输、船舶、飞机、导弹、医疗、军事、矿山和建筑等各个领域，应用前景十分广泛。液压传动与其它类型的传动相比具有很多重要特点，概括起来具有以下优缺点： 1、单位功率的重量轻。统计表明，轴向柱塞泵每千瓦的重量只有1.5—2牛顿，而直流电动机则高达15—20牛顿。这个比较说明，轴向柱塞泵的重量只是同功率下直流电动机重量的10-20％ 至于尺寸更是相差悬殊，前者只约为后者的12-13％。这是由于电机的磁场电力强度只能达到0.4—0.6兆帕，而轴向柱塞泵的高达32兆帕之故，因此对于很多机械设备，如船舶、飞机等尺寸小、重量轻、功率大就显得尤其重要。 2、快速性好。实验表明，电动机转动部件的惯量大到其输出扭矩的50％左右，而液压马达则不大于5％，所以，加速中等功率的电动机需要一到几秒，而液压马达则只需要0.1秒。因此，液压传动允许高速启动、制动和反转，对于旋转运动的液压马达可以多达8次/秒，对于直线往复运动的液压缸可以多达7—17次/秒。 3、能实现无级调速。调速范围大，可高达1000倍。最低稳定角速度小，柱塞式液压马达一般可以低到0.1弧度/秒。启动机械效率高，内曲线马达可以高达98％。电动传动虽然能实现无级调速，但范围调速较小，角速度过低则不稳定，且本身不易实现实现大功率直线运动。因此，采用液压传动形式可以直接利用恒速的直流电机驱动，而且不需要解决困难的调速问题，简化了控制系统，也有助于交流电源的使用。 4、液压传动的各元器件能随机器的需要任意安排，不受限制，而在机械传动中，轴线的同轴度要求往往是很严格的。 5、防止过载容易，一般在系统中设置安全阀就能做到。操纵省力，容易实现自动化。 6、由于液体具有一定的弹性，能吸收一定的冲击，因此，液压传动运转平衡可靠。运转时可以实现自润滑，并且易于将热量带到热交换器中去散热，所以使用寿命较长。 7、与电气组合成电液复合系统，更容易实现省力化、自动化和远距离操纵。 8液压元件易于通用化、标准化和系列化，便于推广使用。 虽然液压传动具有许多突出的优点，但也存在着一些缺点，这些据点使它的应用受到一定的限制，现将这些据点列举如下： 要求制造工艺水平较高，因而价格较贵；使用和维修也需要有较高的水平。 由于液体的流动阻力损失和泄漏比较大，致使液压传动的效率较低，一般仅为75—80％左右。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，还可能引起火灾事故。 工作时受温度变化的影响比较大，温度变化引起液体粘度的变化，随之泄漏发生变化，温度过高还可能产生汽蚀。 对污染敏感，这是当前造成液压传动发生故障的主要原因。污染的液压油会使液压元件堵塞和磨损，性能变坏，寿命缩短，甚至损坏。 随着高压、高速、高效率和大容量化，液压元件和系统的噪声日益增加，也是一种急待解决的公害。 实验科学是理论科学的基础和支撑，决大多数理论都是建立在实验基础之上的，液压传动也不例外。特别是液压传动，由于它不象机械传动那样，可以摸得着，看得见，因此，实验就显得更加重要。由于我们所使用的液压实验台上的液压元器件均是用透明材料制造，更加方便读者直观、清楚地观察到元器件的内部构造，加深理解。由于所有的元器件均采用快接式接头，读者可以任意选配组合设计您的实验系统，进行实验。 5.2 液压元件及液压机构 液压元件是组成液压系统的基本元素，液压系统就是通过管路将液压元件有序地联接而组成的。按着功能的不同，液压元件可分为动力源元件（如各种泵）、控制元件（如各种阀）、执行元件和检测元件（如各种压力表，流量计等），下面介绍一下常用的液压元件。 动力源元件 通常液压泵按着结构形式化分有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵，按着变量形式化分有定量泵和变量泵。下面我们结合实验台，重点介绍常用的齿轮泵。 我们实验台上的齿轮油泵结构上参考CB-10型齿轮泵，材料上外壳和采用透明有机玻璃，齿轮和传动轴采用45号中碳钢，滑动轴承采用黄铜。整体具有透明直观，形象逼真的特点，兼顾教学