液压制造技术 毕业论文.doc

第一章液压传动系统原理与特点1.1液压传动概念液体传动包括液压传动和液力传动。液力传动是主要是利用液体的动能来传递能量。而液压传动是以液体做为密封容积中的工作介质，利用液体的压力能来传递运动和动力的一种传动方式。在制造液压系统过程时必须有泵、阀、缸及管道等元件组成一个完整的系统。1.2 影响我国液压制造技术发展的原因1.2.1今后中国液压传动系统发展方向随着社会主义市场经济的不断深化，液压、气动和密封产品的市场供求关系发生较大变化，长期来以“短缺”为特征的卖方市场已基本成为以“结构性过剩”为特征的买方市场所取代。从总体能力看，已处于供大于求的态势，特别是一般低档次液压、气动和密封件，普遍供过于求；而主机急需的技术含量高的高参数、高附加值的高档产品，又不能满足市场需要，只能依赖于进口。在我国加入wto后，其冲击有可能更大。因此，“十五”期间行业产值的增长，决不能依赖于量的增长，而应针对行业自身的结构性矛盾，加大力度，调整产业结构和产品结构，也就是应依靠质的提高，促进产品技术升级，以适应和拉动市场需求，求得更大的发展。1.2.2影响我国液压传动系统发展的主要因素 (1)企业产品开发能力不强，技术开发的水平和速度不能完全满足先进主机产品、重大技术装备和进口设备的配套和维修需要； (2)不少企业的制造工艺、装备水平和管理水平都较落后，加上质量意识不强，导致产品性能水平低、质量不稳定、可靠性差，服务不及时，缺乏使用户满意和信赖的名牌产品； (3)行业内生产专业化程度低，力量分散，低水平重复严重，地区和企业之间产品趋同，盲目竞争，相互压价，使企业效益下降，资金缺乏、周转困难，产品开发和技术改造投入不足，严重地制约了行业整体水平的提高以及竞争实力的增强；(4)国内市场国际化程度日益提高，国外公司纷纷进入中国市场参与竞争，加上国内私营、合作经营、个体、三资等企业的崛起，给国有企业造成愈来愈大的冲击。1.3液压传动基本原理利用液体作为工作介质来传递能量和进行控制的传动方式，它将机械能转换成压力能，然后通过各种元件组成的控制回路来实现能量的控制，最终再将压力能转换成机械能，是执行机构实现预定的功能，按照预定的程序完成相应的动力与运动输出。如图1.1液压千斤顶是一种起重高度小于1米的最简单的起重设备。主要用于厂矿和交通运输部门，做车辆修理及其他起重和支撑等工作。就是在左边小活塞上施加一个小的力f,就能把一个非常重的物体(汽车)升起一定高度。 图1.1假设小活塞面积为a1，大活塞面积为a2,施加在小活塞上的力为f，汽车重g,应存在这样的关系式： （1-1）可见静压力传动有以下特点：传动必须在密封容器内进行，系统内压力取决于外负载的大小。1.4液压传动的优缺点(1)优点1）传动平稳 在液压传动装置中，由于油液的压缩量非常小，在通常压力下可以认为不可压缩，依靠油液的连续流动进行传动。油液有吸振能力，在油路中还可以设置液压缓冲装置，故不像机械机构因加工和装配误差会引起振动扣撞击，使传动十分平稳，便于实现频繁的换向；因此它广泛地应用在要求传动平稳的机械上，例如磨床几乎全都采用了液压传动。 2）质量轻体积小 液压传动与机械、电力等传动方式相比，在输出同样功率的条件下，体积和质量可以减少很多，因此惯性小、动作灵敏；这对液压仿形、液压自动控制和要求减轻质量的机器来说，是特别重要的。例如我国生产的1m3挖掘机在采用液压传动后，比采用机械传动时的质量减轻了1t。 3）承载能力大 液压传动易于获得很大的力和转矩，因此广泛用于压制机、隧道掘进机、万吨轮船操舵机和万吨水压机等。4）容易实现无级调速 在液压传动中，调节液体的流量就可实现无级凋速，并且凋速范围很大，可达2000：1，很容易获得极低的速度。 5）易于实现过载保护 液压系统中采取了很多安全保护措施，能够自动防止过载，避免发生事故。 6）液压元件能够自动润滑 由于采用液压油作为工作介质，使液压传动装置能自动润滑，因此元件的使用寿命较长。7)容易实现复杂的动作 采用液压传动能获得各种复杂的机械动作，如仿形车的液压仿形刀架、数控铣床的液压工作台，可加工出不规则形状的零件8）简化机构 采用液压传动可大大地简化机械结构，从而减少了机械零部件数目。9）便于实现自动化 液压系统中，液体的压力、流量和方向是非常容易控制的，再加上电气装置的配合，很容易实现复杂的自动工作循环。目前，液压传动在组合机床和自动线上应用得很普遍。10）便于实现“三化” 液压元件易于实现系列比、标准化和通用化也易于设计和组织专业性大批量生产，从而可提高生产率、提高产品质量、降低成本。(2) 缺点 1）液压元件制造精度要求高 由于元件的技术要求高和装配比较困难，使用维护比较严格。 2）实现定比传动困难 液压传动是以液压油为工作介质，在相对运动表面间不可避免的要有泄漏，同时油液也不是绝对不可压缩的。因此不宜应用在在传动比要求严格的场合，例如螺纹和齿轮加工机床的传动系统。 3）油液受温度的影响 由于油的粘度随温度的改变而改变，故不宜在高温或低温的环境下工作。4)不适宜远距离输送动力 由于采用油管传输压力油，压力损失较大，故不宜远距离输送动力。 5）油液中混入空气易影响工作性能 油液中混入空气后，容易引起爬行、振动和噪声，使系统的工作性能受到影响。 6）油液容易污染 油液污染后，会影响系统工作的可靠性。 7）发生故障不易检查和排除。1.5 液压传动系统的问题1、噪音控制 噪音是一种公害。工业企业或作业场所的噪音有一定的限制。液压系统的主要噪声源是液压泵，降低液压泵的噪声经过国内多年的努力，已经取得了显著的改善。 2、污染问题液压元件失灵和失效的主要原因是液压油中有污染物。油液中的污染物有各种形态，并来自不同的根源。因此液压系统的污染控制要针对污染物的根源，对症下药地采取有力的措施。3、泄漏控制 液压系统中的油液，理应在液压元件的容腔或管路内流动或停留，而且不同的容腔往往有不同的压力。如果油液由于某中原因越过了边界，流到了它不该去的其它容腔或系统外部，这就是泄漏。从高压腔到低压腔的泄漏就是内泄漏，从元件或管路中到外部的泄漏是外泄漏。4、出厂试验 液压系统总成出厂之前，至少要进行清洁度检查、耐压试验和密封试验、功能试验。功能试验包括：泵运行功能试验、回路功能试验以及噪声试验等。第二章 调速阀串联二次进给回路系统组成2.1液压传动系统的构成液压系统由信号控制和液压动力两部分组成，信号控制部分用于驱动液压动力部分中的控制阀动作。一个完整的液压系统有五部分组成。1、动力装置 把机械能转换成液体压力能的装置，一般最常见的是液压泵或空气压缩机。2、执行装置 把液体的压力能转换成机械能的装置，一般指作直线运动的液压缸、做回转运动的液压马达等。3、控制调节装置 对液压系统中流体的压力流量和流动方向进行进行控制和调节的装置。4、辅助装置 对工作介质起到容纳、净化、润滑、消声和实现元件间连接等作用的装置。5、传动介质 传递能量的液体，即液压油或液压。2.2调速阀串联二次进给回路系统的组成 图2.1 调速阀串联二次进给回路构成回路的液压元器件工作原理介绍1、元件1（1）工作原理如图2.2为单向变量泵, 单向变量液压泵是指泵的输油方向和排量都不能改变。图2.2 单向变量泵图形符号单向变量液压泵是液压泵的一种，是利用密封的容积变化产生压力能的能量转换装置。液压泵是一种将机械能转换为液体压力能的能量转换装置，是为液压系统提供动力的动力源，又称为动力元件是液压系统中不可缺少的原件。它的功能是把动力机(如电动机和内燃机等)的机械能转换成液体的压力能。输出流量可以根据需要来调节的称为变量泵，流量不能调节的称为定量泵。液压系统中常用的泵有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵 3种。齿轮泵：体积较小，结构较简单，对油的清洁度要求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严重，泄漏较大。叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。这种泵流量均匀，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。柱塞泵：容积效率高，泄漏小，可在高压下工作，大多用於大功率液压系统；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。一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。还有一些其他形式的液压泵，如螺杆泵等，但应用不如上述3种普遍 。当然它的功能是把动力机(如电动机和内燃机等)的机械能转换成液体的压力能，这才是最重要的。 以外啮合齿轮泵为例进行介绍，外啮合双齿轮泵的结构。一对相互啮合的齿轮和泵缸把吸入腔和排出腔隔开。齿轮转动时，吸入腔侧轮齿相互脱开处的齿间容积逐渐增大，压力降低，液体在压差作用下进入齿间。随着齿轮的转动，一个个齿间的液体被带至排出腔。这时排出腔侧轮齿啮合处的齿间容积逐渐缩小，而将液体排出。齿轮泵适用于输送不含固体颗粒、无腐蚀性、粘度范围较大的润滑性液体。泵的流量可至300米3/时，压力可达3107帕。它通常用作液压泵和输送各类油品。齿轮泵结构简单紧凑,制造容易,维护方便，有自吸能力，但流量、压力脉动较大且噪声大。齿轮泵必须配带安全阀，以防止由于某种原因如排出管堵塞使泵的出口压力超过容许值而损坏泵或原动机.必须具有密封且可周期性变化的空间。密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大吸油，由大变小压油；油箱内的液体绝对压力恒等于或大于大气压力，为了能正确吸油，油箱必须与大气相通或采用充气油箱。必须有合适的配流装置，目的是将吸油腔和压油腔分开，保证泵有规律的连续的吸排油。泵的结构不同，配流装置也不同。 图2.3液压泵工作原理（2）.功能和参数1） 压力工作压力：液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，而与液压泵的流量无关。额定压力：液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。最高允许压力：在超过额定压力的条件下，根据试验准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值，称为液压泵的最高允许压力，超过此压力，泵的泄漏会迅速增加。 2）、流量为泵单位时间内排出的液体体积，有理论流量qt和实际流量q两种。理论流量：是根据泵密封容积几何尺寸计算而得的流量。实际流量：是指泵工作时出口实际输出的流量。 qtnv （21）式中：v 泵的排量（ml / r） n 泵的转速（r/min） 3）、排量 排量是泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值，如泵排量固定，则为定量泵；排量可变则为变量泵。一般定量泵因密封性较好，泄漏小，在高压时效率较高。 2.元件2、3、4电磁换向阀下图所指为三位四通换向阀的结构与图形符号 三位四通液动换向阀图2.8三位四通换液动换向阀，该阀由电磁换向阀和液动换向阀组合而成。其中电磁换向阀作为先导阀，液动换向阀为主阀。当左边电磁铁通电时，先导阀芯右移，控油阀源相通，控制油进入主阀左端弹簧腔，主阀阀芯右移，主油p与b相通。反之当右边电磁铁通电时，先导阀阀芯左移，控油源相通，控制油进入主阀右端弹簧腔，主阀阀芯左移，主油p与b相通。三位四通液动换向阀的简化图形符号如图2.8（b）。图2.7所示为二位三通交流电磁换向阀结构，在图示位置，油口p和a相通，油口b断开；当电磁铁通电吸合时，推杆1将阀芯2推向右端，这时油口p和a断开，而与b相通。而当磁铁断电释放时，弹簧3推动阀芯复位。图(b)所示为其职能符号。二位三通电磁换向阀图2.7如前所述，电磁换向阀就其工作位置来说，有二位和三位等。二位电磁阀有一个电磁铁，靠弹簧复位；三位电磁阀有两个电磁铁。3.元件5、6根据“流量负反馈”原理设计而成的流量阀称为调速阀。根据“串联减压式”和“并联分流式”之差别，又分为调速阀和溢流节流阀2种主要类型，调速阀中又有普通调速阀和温度补偿型调速阀两种结构。调速阀和节流阀在液压系统中的应用基本相同，主要与定量泵、溢流阀组成节流调速系统。节流阀适用于一般的系统，而调速阀适用于执行元件负载变化大而运动速度要求稳定的系统中。 调速阀的常见故障及排除 （一） 内泄漏量增大 减压节流型调速阀节流口关闭时，是靠间隙密封，因此不可避免有一定的泄漏量，故它不能作为截止阀用。当密封面（减压阀芯、节流阀芯和单向阀芯密封面等）磨损过大后，会引起内泄漏量增加，使流量不稳定，特别会影响到最小稳定流量。（二） 流量调节失灵 这是指调整节流调节部分，出油腔流量不发生变化，其主要原因是阀芯径向卡住和节流调节部分发生故障等。 （三） 流量不稳定 减压节流型调速阀当节流口调整好锁紧后，有时会出现流量不稳定现象，特别在最小稳定流量时更易发生。其主要原因是锁紧装置松动，节流口部分堵塞，油温升高，进、出油腔最小压差过低和进、出油腔接反等。 油流反向通过qf型调速阀时，减压阀对节流阀不起压力补偿作用，使调速阀变成节流阀。故当进、出油腔油液压力发生变化时，流经的流量就会发生变化，从而引起流量不稳定。 因此在使用时要注意进、出油腔的位置，避免接反。5.元件7液压缸通常由端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件等主要部分组成；为防止泄漏需设置密封装置；为防止活塞运动到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还需设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。如图 4.7 是单出杆活塞式液压缸的典型结构举例。分析图示结构可知：无缝钢管制成的缸筒8和缸底1焊接在一起，另一端缸盖11与缸筒则采用螺纹连接，以便拆装检修。两端进出油口 a 和b都可通压力油或回油，以实现双向运动。活塞5 用卡环4、套环3、弹簧挡圈2 与活塞杆13 连接。活塞和缸筒之间有密封圈7，活塞杆和活塞内孔之间有密封圈6，用以防止泄漏。导向套10用以保证活塞杆不偏离中心，它的外径和内孔配合处也都有密封圈。此外，缸盖上还有防尘圈12，活塞杆左端带有缓冲柱塞等。图 4.7 单活塞杆液压缸结构1缸底；2弹簧挡圈；3套环；4卡环；5活塞；6、7密封圈；8缸筒；9管接头；10导向套；11缸盖；12防尘圈；13活塞杆；14耳环4.2.1 缸筒与端盖的接。如图 4.8 所示，液压缸缸筒与端盖的连接方式很多，其结构形式和使用的材料有关，一般工作压力p10mpa 时使用铸铁，10mpa p 20mpa 使用无缝钢管，p20mpa 时使用铸钢或锻钢。液压缸分为单作用式液压缸和双作用式液压缸两类。图2-4 液压缸双作用液压缸双作用式：两腔均能进出压力油，活塞（缸体）能作正、反两个方向移动的液压缸 单作用式：只有一腔能进出压力油，活塞（缸体）只能依靠液压力作单向运动，回程需借助自重/外力的液压缸双杆缸运动范围 : 受安装方式影响缸体固定： (3倍缸体长) 活塞杆固定： (2倍缸体长) 双杆活塞式液压缸的特点和应用：当两活塞杆直径相同、缸两腔的供油压力和流量都相等时，活塞(或缸体)两个方向的推力和运动速度也都相等，适用于要求往复运动速度和输出力相同的工况。第三章 调速阀串联二次进给回路系统分析3.1 液压系统的工作原理1、图示状态 液压油经液压泵进入三位四通电磁换向阀，换向阀中位工作，中位机能未o，不能供给系统油液，液压缸停止状态。2、1ya通电 4ya通电 液压油经液压泵进入三位四通电磁换向阀，换向阀左位工作，经元件3 两位两通电磁换向阀左位，进入液压缸无杆腔，液压缸活塞杆右移；液压缸有杆腔回油经三位四通电磁换向阀左位进入油箱。此时液压缸快速右移。3、当4ya断电处于右位时，阀三油路被切断，压力