项目一任务三磨床工作台的液压传动.doc

学习情境一 简单机械的液压传动
学习目标：通过对本学习情境系列工作任务的教学实施，使学生了解常见简单机械的工作过程，掌握其液压传动系统的组成、结构原理；熟悉各液压元件的性能与使用；能分析其液压系统常见故障产生的原因并具有一定的排除故障的能力。
工作任务三　磨床工作台的液压传动
一、磨床工作台的结构与工作情况
1、结构
◆用途：
平面磨床，应用于机械加工行业，对机械零件进行精度较高的加工。磨床工作时，要求其工作台水平往复运动。

1－床身　2－工作台　3－砂轮架
4－滑鞍　5－立柱

◆半结构图：

2、动作运行
传动系统图：

1-油箱　2－滤油器　3－液压泵　4－压力表　5－溢流阀　6－节流阀　7－换向阀　8－液压缸　9－活塞　　10－工作台

当换向阀两端的电磁铁均不通电，其阀芯在两端弹簧力作用下处于中间位置时，管路中，P、A、B、T均不相通，液压缸两腔油路被封闭，活塞及工作台停止不动。
若换向阀左端的电磁铁通电，衔铁吸合，将其阀芯推至右端,使管路P和A通，B和T通，此时液压缸进油路为：泵3→节流阀6→换向阀（P→A）→液压缸左腔。回油路为：液压缸右腔→换向阀(B→T)→油箱，这时,活塞9连同工作台10在左腔液压力推动下向右移动。
当工作台上的挡铁11与行程开关12相碰时，触发左则电磁铁断电，右侧电磁铁通电，换向阀芯移至左端，使管路P和B通，A和T通。液压缸进油路为: 泵3→节流阀6→换向阀(P→B) →液压缸右腔；回油路为：液压缸左腔→换向阀(A→T) →油箱。这时,活塞带动工作台向左移动。
当挡块13再碰到行程开关时,又可控制电磁铁通断,使换向阀芯换位,从而实现工作台自动往复运动。
工作台的移动速度通过节流阀6调节。
二、压力损失
1、沿程压力损失
沿程压力损失是指液体在等直径直管中流动时的压力损失，它主要决定于液体的流速、粘性和管路的长度以及油管的内径等。

2、局部压力损失
局部压力损失是指液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口时，致使流速和方向发生剧烈的变化而造成的损失称局部压力损失。

液体流过各种阀类的实际局部压力损失常用下列经验公式计算

３、管路系统的总压力损失
管路系统中总的压力损失等于所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和，即

三、液体流经小孔和间隙的流量
1、液体流经小孔的流量计算：
◆流经薄壁小孔的流量计算

将上式整理得

◆流经细长小孔的流量计算

2、液体流经间隙的流量计算
◆流经固定平行平板间隙的流量：

q=△p

◆流经相对运动平行平板间隙的流量：

=A =

◆流经同心环状间隙的流量计算

◆流经偏心环状间隙的流量计算

=

四、液压元件
１、齿轮泵
◆分类：外啮合和内啮合
◆优缺点：外啮合齿轮泵结构简单、价格低廉、体积小、重量轻、自吸性能好、对油液污染不敏感。缺点是流量脉动大、噪声大。
◆齿轮泵的工作原理

齿轮各齿间槽和泵体以及齿轮前后端面贴合的前后端盖（图中未表示）间形成密封工作腔，而啮合线又把它们分割为两个互不串通的吸油腔和压油腔。
当齿轮按图示方向旋转时，右侧轮齿脱开啮合（齿与齿分离时）使容积增大，形成真空，在大气压力的作用下从油箱吸进油液，并被旋转的齿轮带到左侧。左侧齿与齿进入啮合时，使密封容积缩小，油液从齿间被挤出去排出泵外。

◆齿轮泵的排量和流量
排量：V=
流量：
◆齿轮泵的结构
◆齿轮泵的困油
如图所示，在两啮合处之间形成了一个封闭的容积将油困于其中。随着齿轮的转动，这个封闭的容积会周期性的由大变小，然后又由小变大，这样被困油液压力周期性升高和下降而引起振动、噪声和空穴现象，这种现象称为困油现象
◆内啮合齿轮泵

内啮合齿轮泵具有结构紧凑、体积小、运转平稳、噪声小等优点，在高转速下工作有较高的容积效率。其缺点是制造工艺较复杂，价格较贵。
2、液压缸
◆用途：将液体的压力能转变为运动部件的机械能，使运动部件实现往复直线运动或摆动。
◆分类
按形式分：活塞缸、柱塞缸和摆动缸
按作用方式分：分为单作用式和双作用式两种
◆双杆活塞缸
双杆活塞缸有缸体固定和活塞固定两种结构：

双杆活塞缸的推力和速度可按下式计算

◆单杆活塞缸

当无杆腔进压力油，有杆腔回油时，活塞推力F和运动速度1别为

当有杆腔进压力油，无杆腔回油时，活塞推力F和运动速度分别为

差动连接时，活塞的推力为

差动连接的速度为

◆柱塞缸
柱塞缸最大的特点是缸体内孔可以低精度加工或不加工。当活塞缸体内孔加工精度要求很高，或缸体较长加工困难时，因而常采用柱塞缸，工艺性好，成本低。

1-进油口 2-缸筒 3-柱塞

◆摆动缸
摆动缸有单叶片和双叶片两种型式，图4-6a、b为其工作原理图。定子块固定在缸体上，叶片与输出轴连为一体。当油口通入压力油时，叶片即带动输出轴作往复摆动。

1-缸体2－叶片　3－定子块　4－摆动轴

◆其它液压缸
增压缸：

伸缩缸：伸缩缸的特点是前一级的活塞与后一级的缸筒连为一体,活塞伸出的顺序是先大后小，相应的推力也是由大到小，而伸出时的速度是由慢到快。活塞缩回的顺序，一般是先小后大，而缩回的速度是由快到慢。

1－二级活塞　2－二级缸筒　3－一级活塞　4－一级缸体
3、溢流阀及调压回路
◆溢流阀的分类：溢流阀主要有直动式溢流阀和先导式溢流阀。
◆直动式溢流阀的结构：
直动式溢流阀是依靠系统中的压力油直接作用在阀芯上与弹簧力相平衡，以控制阀芯的启闭动作的溢流阀。

◆先导式溢流阀的结构：
主阀受力为：

由于先导阀弹簧刚度很小，可认为P1基本是定值，而主阀弹簧刚度K较小，这样由上式分析，压力P的稳定性比直动式溢流阀好得多。

◆溢流阀的静态特性：
1）压力—流量特性（p—q特性） 压力流量特性又称溢流特性，它表示溢流阀在某一调定压力下其溢流量与阀进口实际压力之间的关系曲线。
2）启闭特性 溢流阀的启闭特性是指溢流阀从刚开启到通过额定流量（也叫全流量），再由全流量到闭合整个过程中的压力—流量特性。
3)压力稳定性
4)卸荷压力

◆溢流阀的应用

a) 调压溢流

b)安全保护

c)使泵卸荷

d)远程调压

f)形成背压

4、油管和管接头
◆油管的种类：液压系统中使用的油管种类很多，有钢管、紫铜管、橡胶软管、尼龙管、塑料管等。
◆管接头
类型
结构简图
特点
扩
口
式

适用与紫铜管、薄壁钢管、尼龙管及塑料管等中、低压管件的连接，其工作压力小于8MPa。
焊
接
式

它利用“O”型密封圈密封,这种接头连接简单，密封可靠，工作压力可达32MPa。焊接管接头，拆卸不方便，焊接较麻烦，主要用于连接厚壁钢管。
铰
接
卡
套
式

这种接头可使管道在一个平面内按任意方向安装。
卡
套
式

当旋紧接头螺母时，卡套产生弹性变形而将油管夹紧，不需要事先扩孔或焊接，但对油管径向尺寸的精度要求较高，需采用冷拔无缝钢管。
扣
压
式
软
管
接
头

1-接头体 2-外接头体，可用于工作压力为6—40MPa系统中软管的连接，在装配时须剥离胶层，然后在专门的设备上扣压而成。
快
速
装
拆
管
接
头

当接头连接时（图示位置）两锥阀1、7互相顶开，形成油流通道。当将卡箍压弹簧3向左移动时，钢球4可以从环槽中向外退出，这时可将接头芯子6从接头体2中拔出。这种接头使用方便，但结构复杂。

５、流量计、压力表
◆流量计
◆压力表
　压力表有多种精度等级。普通精度等级的有1、1.5、2.5、…级；精密型的有0.1、0.16、0.25、…级。
使用压力表要有一定裕量，实际被测压力不应超过压力表量程的3/4。压力表必须直立安装，压力表接入压力里管道时，应通过阻尼小孔，以防止被测压力突然升高而将表冲坏。
压力油路与压力表之间须装一压力表开关。实际上它是一个小型的截止阀，用以接通或断开。

12