1. 液壓傳動的工作原理、系統組成是什麼
1液壓傳動的工作原理
機床工作台的液壓傳動系統如圖4-17所示,它由油箱、濾油器、液壓泵、溢流閥、開停閥、節流閥、換向閥、液壓缸以及連接這些元件的油管、接頭組成。其工作原理如下:液壓泵由電動機驅動後,從油箱中吸油;油液經濾油器進入液壓泵,油液在泵腔中從入口低壓到泵出口高壓,在圖4-17(a)所示狀態下,通過開停閥、節流閥、換向閥進入液壓缸左腔,推動活塞使工作台向右移動;這時,液壓缸右腔的油經換向閥和回油管6排回油箱。
圖4-17機床工作台液壓傳動系統
1—工作台;2—液壓缸;3—活塞;4—換向手柄;5—換向閥;6,8,16—迴流管;7—節流閥;9—開停手柄;10—開停閥;11—壓力管;12—壓力支管;13—溢流閥;14—鋼球;15—彈簧;17—液壓泵;18—濾油器;19—油箱
如果將換向閥手柄轉換成圖4-17(b)所示狀態,則壓力管中的油將經過開停閥、節流閥和換向閥進入液壓缸右腔,推動活塞使工作台向左移動,並使液壓缸左腔的油經換向閥和回油管6排回油箱。
工作台的移動速度是通過節流閥來調節的。當節流閥開大時,進入液壓缸的油量增多(在單位時間內),工作台的移動速度增大;反之,當節流閥關小時,單位時間內進入液壓缸的油量減少,工作台的移動速度降低。為了克服移動工作台時所受到的各種阻力,液壓缸必須產生一個足夠大的推力,這個推力是由液壓缸中的油液壓力所產生的。要克服的阻力越大,對應液壓缸中的油液壓力就越高;反之阻力小,壓力就低。這種現象正說明了液壓傳動的一個基本原理——壓力取決於負載。
需要說明的是,液壓傳動利用液體的壓力能工作,它與在非密閉狀態下利用液體的動能或勢能工作的液力傳動有本質的區別。
溢流閥的作用是調節與穩定系統的最大工作壓力並溢出多餘的油液。當工作台工作進給時,液壓缸活塞(工作台)需要克服大的負載和慢速運動。進入液壓缸的壓力油必須有足夠的穩定壓力才能推動活塞帶動工作台運動。調節溢流閥的彈簧力,使之與液壓缸最大負載力相平衡,當系統壓力升高到稍大於溢流閥的彈簧力時,溢流閥便打開,將定量泵輸出的部分油液經迴流管16溢回油箱。這時系統壓力不再升高,工作台保持穩定的低速運動(工作進給)。當工作台快速退回時,因負載小所以油的壓力低,溢流閥打不開,泵的流量全部進入液壓缸,工作台則實現了快速運動。
從上面這個例子可以看到:液壓泵將電動機(或其他原動機)的機械能轉換為液體的壓力能,然後通過液壓缸(或液壓馬達)將液體的壓力能再轉換為機械能以推動負載運動。液壓傳動的過程就是機械能—液壓能—機械能的能量轉換過程。
2液壓傳動系統的組成
由上述例子可以看出液壓傳動系統的基本組成為:
(1)能源裝置——液壓泵。它將動力部分(電動機或其他原動機)所輸出的機械能轉換成液壓能,給系統提供壓力油液。
(2)執行裝置——液壓機(液壓缸、液壓馬達)。通過它將液壓能轉換成機械能,推動負載做功。
(3)控制裝置——液壓閥(分為流量、壓力、方向三類控制閥)。通過它們的控制或調節,使液流的壓力、流量和方向得以改變,從而改變執行元件的力(或力矩)、速度和方向。
(4)輔助裝置——油箱、管路、蓄能器、濾油器、管接頭、壓力表開關等。通過這些元件把系統連接起來,以實現各種工作循環。
(5)工作介質——液壓油。絕大多數液壓油採用礦物油,系統用它來傳遞能量或信息。
2. 某機床的液壓泵電動機M1和主電機M2的運行情況,有如下的要求:
這個控制線路主要實現順序控制:
(1)M1先啟動後,M2再啟動,
(2)M2可以單獨停止,按停止按鈕SB22
(3)M1、M2同時停止,按停止按鈕SB12
(4)有過載保護(執繼電器FR1、FR2)和短路保護(熔斷器FU1、FU2)
3. 數控機床液壓系統常見故障形式有哪些
液壓系統常見故障及排除方法:
液壓系統大部分故障並不是突然發生的,一般總有一些預兆。如雜訊、振動、沖擊、爬行、污染、氣穴和泄漏等。如及時發現並加以適當控制與排除,系統故障就可以消除或相對減少。 一、 振動和雜訊
(一) 液壓元件的合理選擇
(二) 液壓泵吸油管路的氣穴現象 排除方法:(1)增加吸油管道直徑,減少或避免吸油管路的彎曲,以降低吸油速度,減少管路阻力損失。
(2)選用適當地吸油過濾器,並且要經常檢查清洗,避免堵塞。 (3)液壓泵的吸入高度要盡量小。自吸性能差的液壓泵應由低壓輔助泵供油。。
(4)避免油粘度過高而產生吸油不足現象。 (5)使用正確的配管方法。 (三)液壓泵的吸空現象
液壓泵吸空主要是指泵吸進的油中混入空氣,這種現象不僅容易引起氣蝕,增加雜訊,而且還影響液壓泵的容積效率,使工作油液變質,所以是液壓系統不允許存在的現象。
主要原因:油箱設計和油管安排不合理,油箱中的油液不足:吸油管浸入油箱太淺:液壓泵吸油位置太高:油液粘度太大:液壓泵的吸油口通流面積過小,造成吸油不暢:濾油器表面被污物阻塞:管道泄漏或回油管沒有浸入油箱而造成大量空氣進入油液中。 排除方法:(1)液壓泵吸油管路聯接處嚴格密封,防止進入空氣。 (2)合理設計油箱,回油管要以45度的斜切口面朝箱壁並靠近箱壁插入油中。流速不應應太高,防止回油沖入油箱時攪動液面而混入空氣。油箱中要設置隔板。使油中氣泡上浮後不會進入吸油管附近。 (3)油箱中油液要加到油標線所示的高度吸油管一定要浸入油箱的2/3深度處,液壓泵的吸油口至液面的距離盡可能短,以減少吸油阻力。若油液粘度太高要更換低的油液。濾油器堵塞要及時清除污物。這樣就能有效的防止過量的空氣浸入。
(4)採用消泡性好的工作油液,或在油內加入消泡劑。 (四)、液壓泵的雜訊與控制 從液壓泵的結構設計上下功夫。 (五)、排油管路和機械繫統的振動 避免措施:(1)用軟管連接泵與閥、管路。 (2)配置排油管時防止共振與駐波現象發生。 (3)配管的支撐應設在堅固定台架上;
(六)、流體雜訊(壓力脈動)控制措施: (1) 安裝減震軟管
(2) 在管路中設置蓄能器。
(3) 在管路上安裝消聲器或串聯濾聲器 。因體積大、費用高而應用較少。
二、液壓沖擊
(一)液流換向時產生的沖擊
排除方法:改進換向閥閥芯進回油控制邊的結構。 (二)節流緩沖裝置失靈引起的液壓沖擊 (1) 液壓缸端部緩沖。 (2) 節流緩沖裝置
排除方法:將換向閥上的節流閥調節手輪順時針旋進,適當增加緩沖阻尼,如不起作用檢查單向閥是否內泄。 (3) 電磁換向閥動作快,容易產生換向液壓沖擊。 (4) 立式液壓缸兩端沒有緩沖裝置。在液壓系統中設置背壓閥或在設備上設置平衡錘。 (5) 在液壓缸兩端均設有緩沖裝置,使液壓缸運動到末端時能平滑停止,但當活塞中途停止或反向運動時產生沖擊。
排除方法:在液壓缸進出油口處設置反應快、靈敏度高的小型溢流閥或順序閥,以消除沖擊。此溢流閥壓力的調定值應比系統壓力高5-10%,以保證系統工作。 (6) 安裝蓄能器來消除液壓沖擊,蓄能器應盡可能近的安裝在發生沖擊的地方。 (7) 盡可能的縮短管路長度,減少管路彎曲,在適當地部位接入軟管,對減小沖擊和振動也有良好的效果。 (8) 壓力閥調整不當,或發生故障:油溫過高,泄漏增加,節流和阻尼減弱:系統中混入大量空氣等,都易發生沖擊。 三、 氣穴和氣蝕
前面已提及氣穴和氣蝕。
1、定義:油液在液壓系統中流動,流速高的區域壓力低。當壓力低於工作溫度下的空氣分離壓時,溶於油液中的空氣就將大量分離出來,形成氣泡:另一種情況,如果液體內部壓力低於工作溫度下油液的飽和蒸汽壓時,油液迅速汽化,加速形成氣泡。這些氣泡混雜在液體中產生氣穴,使原來充滿在管道中或元件中的油液成為不連續狀態,這種現象稱為氣穴現象。
當氣泡隨著油液流入高壓區時,便突然收縮,而原來所佔據的空間形成真空。四周液體質點以極大的速度沖向真空區域,在高壓下氣泡破裂,產生局部壓力沖擊,將質點的動能突然轉換成動能,局部高壓區域溫度可高達1000度,管壁或元件表面上,因長期承受液壓沖擊和高壓作用,逐漸腐蝕,表面剝落行成小坑,呈蜂窩狀,這種現象稱為氣蝕。
2、判斷和排除方法
(1) 氣穴和氣蝕的檢測與判斷。
A在液壓泵進出口處設置一個壓力表。 B聽液壓泵運轉聲音是否有嘯叫聲
C看現象:執行元件動作減慢、系統運行變遲鈍。
(2)使系統油壓高於空氣分離壓。當油溫較高、空氣溶解量大時,空氣分離壓也高。當礦物油含氣量10%、油溫50度時,空氣分離壓約為40kpa。
(3)防止小孔或錐閥等節流部位產生氣穴,節流口前後壓力之比應小於3.5。 (4) 液壓泵的吸油管內徑要足夠大,並避免狹窄通道或急劇拐彎。 (5) 盡可能減少油液中空氣的含量,避免壓力油與空氣直接接觸而增加空氣溶解量 四、 爬行 (一) 驅動剛性差引起的「爬行」。空氣進入油液中後,一部分溶於壓力油中,其餘部分就形成氣泡浮游於壓力油中。因為空氣有壓縮性,使液壓油產生明顯的彈性。 (1) 液壓系統中有空氣存在,使傳動系統產生種種故障: A使運動部件產生爬行,破壞液壓系統的工作平穩性。 B使工作機構產生振動和雜訊
C由於振動,管接頭容易松動,甚至油管斷裂,造成泄漏。
D油箱中出現大量氣泡,使油液容易氧化變質,縮短油液的使用壽命。 E影響運動部件的換向精度。
F由於空氣存在於油液中,使工作壓力不穩定。 (2) 空氣混入液壓系統中的原因; a油管連接接頭密封不嚴
b油箱中吸油管與回油管距離太近,回油飛濺攪起泡沫,使液壓泵吸油管吸入空氣。
C油箱中油液不足或吸油管插入深度不夠,造成液壓泵吸入時混入空氣。
D液壓缸兩端密封不良,造成泄漏。
E回油路上沒有背壓閥,使管中進入空氣。
F液壓泵吸油管處濾網被堵,在吸油管局部形成真空。
G液壓系統局部壓力低於空氣的分離壓,使溶於油液中的空氣分離出