1. 液压传动的工作原理、系统组成是什么
1液压传动的工作原理
机床工作台的液压传动系统如图4-17所示,它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。其工作原理如下:液压泵由电动机驱动后,从油箱中吸油;油液经滤油器进入液压泵,油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压,在图4-17(a)所示状态下,通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔,推动活塞使工作台向右移动;这时,液压缸右腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。
图4-17机床工作台液压传动系统
1—工作台;2—液压缸;3—活塞;4—换向手柄;5—换向阀;6,8,16—回流管;7—节流阀;9—开停手柄;10—开停阀;11—压力管;12—压力支管;13—溢流阀;14—钢球;15—弹簧;17—液压泵;18—滤油器;19—油箱
如果将换向阀手柄转换成图4-17(b)所示状态,则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔,推动活塞使工作台向左移动,并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。
工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时,进入液压缸的油量增多(在单位时间内),工作台的移动速度增大;反之,当节流阀关小时,单位时间内进入液压缸的油量减少,工作台的移动速度降低。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力,液压缸必须产生一个足够大的推力,这个推力是由液压缸中的油液压力所产生的。要克服的阻力越大,对应液压缸中的油液压力就越高;反之阻力小,压力就低。这种现象正说明了液压传动的一个基本原理——压力取决于负载。
需要说明的是,液压传动利用液体的压力能工作,它与在非密闭状态下利用液体的动能或势能工作的液力传动有本质的区别。
溢流阀的作用是调节与稳定系统的最大工作压力并溢出多余的油液。当工作台工作进给时,液压缸活塞(工作台)需要克服大的负载和慢速运动。进入液压缸的压力油必须有足够的稳定压力才能推动活塞带动工作台运动。调节溢流阀的弹簧力,使之与液压缸最大负载力相平衡,当系统压力升高到稍大于溢流阀的弹簧力时,溢流阀便打开,将定量泵输出的部分油液经回流管16溢回油箱。这时系统压力不再升高,工作台保持稳定的低速运动(工作进给)。当工作台快速退回时,因负载小所以油的压力低,溢流阀打不开,泵的流量全部进入液压缸,工作台则实现了快速运动。
从上面这个例子可以看到:液压泵将电动机(或其他原动机)的机械能转换为液体的压力能,然后通过液压缸(或液压马达)将液体的压力能再转换为机械能以推动负载运动。液压传动的过程就是机械能—液压能—机械能的能量转换过程。
2液压传动系统的组成
由上述例子可以看出液压传动系统的基本组成为:
(1)能源装置——液压泵。它将动力部分(电动机或其他原动机)所输出的机械能转换成液压能,给系统提供压力油液。
(2)执行装置——液压机(液压缸、液压马达)。通过它将液压能转换成机械能,推动负载做功。
(3)控制装置——液压阀(分为流量、压力、方向三类控制阀)。通过它们的控制或调节,使液流的压力、流量和方向得以改变,从而改变执行元件的力(或力矩)、速度和方向。
(4)辅助装置——油箱、管路、蓄能器、滤油器、管接头、压力表开关等。通过这些元件把系统连接起来,以实现各种工作循环。
(5)工作介质——液压油。绝大多数液压油采用矿物油,系统用它来传递能量或信息。
2. 某机床的液压泵电动机M1和主电机M2的运行情况,有如下的要求:
这个控制线路主要实现顺序控制:
(1)M1先启动后,M2再启动,
(2)M2可以单独停止,按停止按钮SB22
(3)M1、M2同时停止,按停止按钮SB12
(4)有过载保护(执继电器FR1、FR2)和短路保护(熔断器FU1、FU2)
3. 数控机床液压系统常见故障形式有哪些
液压系统常见故障及排除方法:
液压系统大部分故障并不是突然发生的,一般总有一些预兆。如噪声、振动、冲击、爬行、污染、气穴和泄漏等。如及时发现并加以适当控制与排除,系统故障就可以消除或相对减少。 一、 振动和噪声
(一) 液压元件的合理选择
(二) 液压泵吸油管路的气穴现象 排除方法:(1)增加吸油管道直径,减少或避免吸油管路的弯曲,以降低吸油速度,减少管路阻力损失。
(2)选用适当地吸油过滤器,并且要经常检查清洗,避免堵塞。 (3)液压泵的吸入高度要尽量小。自吸性能差的液压泵应由低压辅助泵供油。。
(4)避免油粘度过高而产生吸油不足现象。 (5)使用正确的配管方法。 (三)液压泵的吸空现象
液压泵吸空主要是指泵吸进的油中混入空气,这种现象不仅容易引起气蚀,增加噪声,而且还影响液压泵的容积效率,使工作油液变质,所以是液压系统不允许存在的现象。
主要原因:油箱设计和油管安排不合理,油箱中的油液不足:吸油管浸入油箱太浅:液压泵吸油位置太高:油液粘度太大:液压泵的吸油口通流面积过小,造成吸油不畅:滤油器表面被污物阻塞:管道泄漏或回油管没有浸入油箱而造成大量空气进入油液中。 排除方法:(1)液压泵吸油管路联接处严格密封,防止进入空气。 (2)合理设计油箱,回油管要以45度的斜切口面朝箱壁并靠近箱壁插入油中。流速不应应太高,防止回油冲入油箱时搅动液面而混入空气。油箱中要设置隔板。使油中气泡上浮后不会进入吸油管附近。 (3)油箱中油液要加到油标线所示的高度吸油管一定要浸入油箱的2/3深度处,液压泵的吸油口至液面的距离尽可能短,以减少吸油阻力。若油液粘度太高要更换低的油液。滤油器堵塞要及时清除污物。这样就能有效的防止过量的空气浸入。
(4)采用消泡性好的工作油液,或在油内加入消泡剂。 (四)、液压泵的噪声与控制 从液压泵的结构设计上下功夫。 (五)、排油管路和机械系统的振动 避免措施:(1)用软管连接泵与阀、管路。 (2)配置排油管时防止共振与驻波现象发生。 (3)配管的支撑应设在坚固定台架上;
(六)、流体噪声(压力脉动)控制措施: (1) 安装减震软管
(2) 在管路中设置蓄能器。
(3) 在管路上安装消声器或串联滤声器 。因体积大、费用高而应用较少。
二、液压冲击
(一)液流换向时产生的冲击
排除方法:改进换向阀阀芯进回油控制边的结构。 (二)节流缓冲装置失灵引起的液压冲击 (1) 液压缸端部缓冲。 (2) 节流缓冲装置
排除方法:将换向阀上的节流阀调节手轮顺时针旋进,适当增加缓冲阻尼,如不起作用检查单向阀是否内泄。 (3) 电磁换向阀动作快,容易产生换向液压冲击。 (4) 立式液压缸两端没有缓冲装置。在液压系统中设置背压阀或在设备上设置平衡锤。 (5) 在液压缸两端均设有缓冲装置,使液压缸运动到末端时能平滑停止,但当活塞中途停止或反向运动时产生冲击。
排除方法:在液压缸进出油口处设置反应快、灵敏度高的小型溢流阀或顺序阀,以消除冲击。此溢流阀压力的调定值应比系统压力高5-10%,以保证系统工作。 (6) 安装蓄能器来消除液压冲击,蓄能器应尽可能近的安装在发生冲击的地方。 (7) 尽可能的缩短管路长度,减少管路弯曲,在适当地部位接入软管,对减小冲击和振动也有良好的效果。 (8) 压力阀调整不当,或发生故障:油温过高,泄漏增加,节流和阻尼减弱:系统中混入大量空气等,都易发生冲击。 三、 气穴和气蚀
前面已提及气穴和气蚀。
1、定义:油液在液压系统中流动,流速高的区域压力低。当压力低于工作温度下的空气分离压时,溶于油液中的空气就将大量分离出来,形成气泡:另一种情况,如果液体内部压力低于工作温度下油液的饱和蒸汽压时,油液迅速汽化,加速形成气泡。这些气泡混杂在液体中产生气穴,使原来充满在管道中或元件中的油液成为不连续状态,这种现象称为气穴现象。
当气泡随着油液流入高压区时,便突然收缩,而原来所占据的空间形成真空。四周液体质点以极大的速度冲向真空区域,在高压下气泡破裂,产生局部压力冲击,将质点的动能突然转换成动能,局部高压区域温度可高达1000度,管壁或元件表面上,因长期承受液压冲击和高压作用,逐渐腐蚀,表面剥落行成小坑,呈蜂窝状,这种现象称为气蚀。
2、判断和排除方法
(1) 气穴和气蚀的检测与判断。
A在液压泵进出口处设置一个压力表。 B听液压泵运转声音是否有啸叫声
C看现象:执行元件动作减慢、系统运行变迟钝。
(2)使系统油压高于空气分离压。当油温较高、空气溶解量大时,空气分离压也高。当矿物油含气量10%、油温50度时,空气分离压约为40kpa。
(3)防止小孔或锥阀等节流部位产生气穴,节流口前后压力之比应小于3.5。 (4) 液压泵的吸油管内径要足够大,并避免狭窄通道或急剧拐弯。 (5) 尽可能减少油液中空气的含量,避免压力油与空气直接接触而增加空气溶解量 四、 爬行 (一) 驱动刚性差引起的“爬行”。空气进入油液中后,一部分溶于压力油中,其余部分就形成气泡浮游于压力油中。因为空气有压缩性,使液压油产生明显的弹性。 (1) 液压系统中有空气存在,使传动系统产生种种故障: A使运动部件产生爬行,破坏液压系统的工作平稳性。 B使工作机构产生振动和噪声
C由于振动,管接头容易松动,甚至油管断裂,造成泄漏。
D油箱中出现大量气泡,使油液容易氧化变质,缩短油液的使用寿命。 E影响运动部件的换向精度。
F由于空气存在于油液中,使工作压力不稳定。 (2) 空气混入液压系统中的原因; a油管连接接头密封不严
b油箱中吸油管与回油管距离太近,回油飞溅搅起泡沫,使液压泵吸油管吸入空气。
C油箱中油液不足或吸油管插入深度不够,造成液压泵吸入时混入空气。
D液压缸两端密封不良,造成泄漏。
E回油路上没有背压阀,使管中进入空气。
F液压泵吸油管处滤网被堵,在吸油管局部形成真空。
G液压系统局部压力低于空气的分离压,使溶于油液中的空气分离出