液压控制系统对液力传动装置提供传动

⑴ 液力传动装置有哪些类型

=(1)机械传动
机械传动是通过齿轮、皮带、链条、钢丝绳、轴和轴承等机械零件传递能量的。它具有传动准确可靠、制造简单、设计及工艺都比较成熟、受负荷及温度变化的影响小等优点，但与其他传动形式比较，有结构复杂笨重、远距离操纵困难、安装位置自由度小等缺点。
(2)电力传动
电力传动在有交流电源的场合得到了广泛的应用，但交流电动机若实现无级调速需要有变频调速设备，而直流电动机需要直流电源，其无级调速需要有可控硅调速设备，因而应用范围受到限制。电力传动在大功率及低速大转矩的场合普及使用尚有一段距离。在工程机械的应用上，由于电源限制，结构笨重，无法进行频繁的启动、制动、换向等原因，很少单独采用电力传动。
(3)气体传动
气体传动是以压缩空气为工作介质的，通过调节供气量，很容易实现无级调速，而且结构简单、操作方便、高压空气流动过程中压力损失少，同时空气从大气中取得，无供应困难，排气及漏气全部回到大气中去，无污染环境的弊病，对环境的适应性强。气体传动的致命弱点是由于空气的可压缩性致使无法获得稳定的运动，因此，一般只用于那些对运动均匀性无关紧要的地方，如气锤、风镐等。此外为了减少空气的泄漏及安全原因，气体传动系统的工作压力一般不超过0．7～0．8MPa，因而气动元件结构尺寸大，不宜用于大功率传动。在工程机械上气动元件多用于操纵系统，如制动器、离合器的操纵等。
(4)液体传动
以液体为工作介质，传递能量和进行控制的叫液体传动，它包括液力传动、液黏传动和液压传动。
1)液力传动
它实际上是一组离心泵一涡轮机系统，发动机带动离心泵旋转，离心泵从液槽吸入液体并带动液体旋转，最后将液体以一定的速度排入导管。这样，离心泵便把发动机的机械能变成了液体的动能。从泵排出的高速液体经导管喷到涡轮机的叶片上，使涡轮转动，从而变成涡轮轴的机械能。这种只利用液体动能的传动叫液力传动。现代液力传动装置可以看成是由上述离心泵一涡轮机组演化而来。
液力传动多在工程机械中作为机械传动的一个环节，组成液力机械传动而被广泛应用着，它具有自动无级变速的特点，无论机械遇到怎样大的阻力都不会使发动机熄火，但由于液力机械传动的效率比较低，一般不作为一个独立完整的传动系统被应用。
2)液黏传动
它是以黏性液体为工作介质，依靠主、从动摩擦片间液体的黏性来传递动力并调节转速与力矩的一种传动方式。液黏传动分为两大类，一类是运行中油膜厚度不变的液黏传动，如硅油风扇离合器；另一类是运行中油膜厚度可变的液黏传动，如液黏调速离合器、液黏制动器、液黏测功器、液黏联轴器、液黏调速装置等。
3)液压传动
它是利用密闭工作容积内液体压力能的传动。液压千斤顶就是一个简单的液压传动的实例。
液压千斤顶的小油缸l、大油缸2、油箱6以及它们之间的连接通道构成一个密闭的容器，里面充满着液压油。在开关5关闭的情况下，当提起手柄时，小油缸1的柱塞上移使其工作容积增大形成部分真空，油箱6里的油便在大气压作用下通过滤网7和单向阀3进入小油缸；压下手柄时，小油缸的柱塞下移，挤压其下腔的油液，这部分压力油便顶开单向阀4进入大油缸2，推动大柱塞从而顶起重物。再提起手柄时，大油缸内的压力油将力图倒流入小油缸，此时单向阀4自动关闭，使油不致倒流，这就保证了重物不致自动落下；压下手柄时，单向阀3自动关闭，使液压油不致倒流入油箱，而只能进入大油缸顶起重物。这样，当手柄被反复提起和压下时，小油缸不断交替进行着吸油和排油过程，压力油不断进入大油缸，将重物一点点地顶起。当需放下重物时，打开开关5，大油缸的柱塞便在重物作用下下移，将大油缸中的油液挤回油箱6。可见，液压千斤顶工作需有两个条件：一是处于密闭容器内的液体由于大小油缸工作容积的变化而能够流动，二是这些液体具有压力。能流动并具有一定压力的液体具有压力能。液压千斤顶就是利用油液的压力能将手柄上的力和位移转变为顶起重物的力和位移。

⑵ 自动变速器是由哪些零部件组成的

汽车自动变速器常见的有四种型式：分别是液力自动变速器(AT)、机回械无级自动变速器(CVT)、电控答机械自动变速器(AMT)、双离合器自动变速器（Dual Clutch Transmission--DCT）。目前轿车普遍使用的是AT，AT几乎成为自动变速器的代名词。 AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中液力变扭器是AT最重要的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，兼有传递扭矩和离合的作用。

⑶ 液力传动的液力传动装置

液力传动装置是以液体为工作介质以液体的动能来实现能量传递的装置，常见的有液力耦合器、液力变矩器和液力机械元件。
目前，液力传动元件主要有液力元件和液力机械两大类。液力元件有液力耦合器和液力变矩器；液力机械装置是液力传动装置与机械传动装置组合而成的，因此，它既具有液力传动变矩性能好的特点，又具有机械传动效率高的特征。
液力传动装置主要由三个关键部件组成，即泵轮、涡轮、导轮。
泵轮：能量输入部件，它能接受原动机传来的机械能并将其转换为液体的动能；
涡轮：能量输出部分，它将液体的动能转换为机械能而输出；
导轮：液体导流部件，它对流动的液体导向，使其根据一定的要求，按照一定的方向冲击泵轮的叶片。 下图a是液力变矩器的实物模型图，图b是其结构原理简图。它主要由泵轮、涡轮、导轮等构成。泵轮、涡轮分别与主动轴、从动轴连接，导轮则与壳体固定在一起不能转动。当液力变矩器工作时，因导轮D对液体的作用，而使液力变矩器输入力矩与输出力矩不相等。当传动比小时，输出力矩大，输出转速低；反之，输出力矩小而转速高。它可以随着负载的变化自动增大或减小输出力矩与转速。因此，液力变矩器是一个无级力矩变换器。
下面以目前广泛使用的三元件综合式液力变矩器来具体说明其工作原理。
如图4所示，泵轮与变矩器外壳连为一体，是主动元件；涡轮通过花键与输出轴相连，是从动元件；导轮置于泵轮和涡轮之间，通过单向离合器及导轮轴套固定在变速器外壳上。
发动机启动后，曲轴通过飞轮带动泵轮旋转，因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的工作液沿叶片从内缘向外缘甩出；这部分工作液既具有随泵轮一起转动的园周向的分速度，又有冲向涡轮的轴向分速度。这些工作液冲击涡轮叶片，推动涡轮与泵轮同方向转动。
从涡轮流出工作液的速度可以看为工作液相对于涡轮叶片表面流出的切向速度与随涡轮一起转动的圆周速度的合成。当涡轮转速比较小时，从涡轮流出的工作液是向后的，工作液冲击导轮叶片的前面。因为导轮被单向离合器限定不能向后转动，所以导轮叶片将向后流动的工作液导向向前推动泵轮叶片，促进泵轮旋转，从而使作用于涡轮的转矩增大。
随着涡轮转速的增加，圆周速度变大，当切向速度与圆周速度的合速度开始指向导轮叶片的背面时，变矩器到达临界点。当涡轮转速进一步增加时，工作液将冲击导轮叶片的背面。因为单向离合器允许导轮与泵轮一同向前旋转，所以在工作液的带动下，导轮沿泵轮转动方向自由旋转，工作液顺利地回流到泵轮。当从涡轮流出的工作液正好与导轮叶片出口方向一致时，变矩器不产生增扭作用（这时液力变矩器的工况称为液力偶合工况）。
液力耦合器其实是一种非刚性联轴器，液力变矩器实质上是一种力矩变换器。它们所传递的功率大小与输入轴转速的3次方、与叶轮尺寸的5次方成正比。传动效率在额定工况附近较高：耦合器约为96～98.5%，变矩器约为85～92%。偏离额定工况时效率有较大的下降。根据使用场合的要求，液力传动可以是单独使用的液力变矩器或液力耦合器;也可以与齿轮变速器联合使用,或与具有功率分流的行星齿轮差速器（见行星齿轮传动）联合使用。与行星齿轮差速器联合组成的常称为液力-机械传动。
液力传动装置的整体性能跟它与原动机的匹配情况有关。若匹配不当便不能获得良好的传动性能。因此，应对总体动力性能和经济性能进行分析计算，在此基础上设计整个液力传动装置。为了构成一个完整的液力传动装置，还需要配备相应的供油、冷却和操作控制系统。

⑷ 液压原理

中文名称：液压系统
英文名称：hydraulic system
定义：以油液作为工作介质，利用油液的压力能并通过控制阀门等附件操纵液压执行机构工作的整套装置。
液压系统的作用为通过改变压强增大作用力。一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。一个液压系统的好坏取决于系统设计的合理性、系统元件性能的的优劣，系统的污染防护和处理，而最后一点尤为重要。近年来我国国内液压技术有很大的提高，不再单纯地使用国外的液压技术进行加工。
液压系统定义
一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件（附件）和液压油。
动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。
执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。
控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。
辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。
液压油是液压系统中传递能量的工作介质，有各种矿物油、乳化液和合成型液压油等几大类。

液压系统结构
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。
液压动力部分采用回路图方式表示，以表明不同功能元件之间的相互关系。液压源含有液压泵、电动机和液压辅助元件；液压控制部分含有各种控制阀，其用于控制工作油液的流量、压力和方向；执行部分含有液压缸或液压马达，其可按实际要求来选择。
在分析和设计实际任务时，一般采用方框图显示设备中实际运行状况。 空心箭头表示信号流，而实心箭头则表示能量流。
基本液压回路中的动作顺序—控制元件（二位四通换向阀）的换向和弹簧复位、执行元件（双作用液压缸）的伸出和回缩以及溢流阀的开启和关闭。 对于执行元件和控制元件，演示文稿都是基于相应回路图符号，这也为介绍回路图符号作了准备。 根据系统工作原理，您可对所有回路依次进行编号。如果第一个执行元件编号为0，则与其相关的控制元件标识符则为1。如果与执行元件伸出相对应的元件标识符为偶数，则与执行元件回缩相对应的元件标识符则为奇数。 不仅应对液压回路进行编号，也应对实际设备进行编号，以便发现系统故障。
DIN ISO1219-2标准定义了元件的编号组成，其包括下面四个部分：设备编号、回路编号、元件标识符和元件编号。如果整个系统仅有一种设备，则可省略设备编号。
实际中，另一种编号方式就是对液压系统中所有元件进行连续编号，此时，元件编号应该与元件列表中编号相一致。 这种方法特别适用于复杂液压控制系统，每个控制回路都与其系统编号相对应
[编辑本段]液压系统的保养
一个液压系统的好坏不仅取决于系统设计的合理性和系统元件性能的的优劣，还因系统的污染防护和处理，系统的污染直接影响液压系统工作的可靠性和元件的使用寿命，据统计，国内外的的液压系统故障大约有70%是由于污染引起的。 油液污染对系统的危害主要如下：
1）元件的污染磨损
油液中各种污染物引起元件各种形式的磨损，固体颗粒进入运动副间隙中，对零件表面产生切削磨损或是疲劳磨损。高速液流中的固体颗粒对元件的表面冲击引起冲蚀磨损。油液中的水和油液氧化变质的生成物对元件产生腐蚀作用。此外，系统的油液中的空气引起气蚀，导致元件表面剥蚀和破坏。
2）元件堵塞与卡紧故障
固体颗粒堵塞液压阀的间隙和孔口，引起阀芯阻塞和卡紧，影响工作性能，甚至导致严重的事故。
3）加速油液性能的劣化
油液中的水和空气以其热能是油液氧化的主要条件，而油液中的金属微粒对油液的氧化起重要催化作用，此外，油液中的水和悬浮气泡显著降低了运动副间油膜的强度，使润滑性能降低。
一、污染物的种类
污染物是液压系统油液中对系统起危害作用的的物质，它在油液中以不同的形态形式存在，根据其物理形态可分成：固态污染物、液态污染物、气态污染物。
固态污染物可分成硬质污染物，有：金刚石、切削、硅沙、灰尘、磨损金属和金属氧化物；软质污染物有：添加剂、水的凝聚物、油料的分解物与聚合物和维修时带入的棉丝、纤维。
液态污染物通常是不符合系统要求的切槽油液、水、涂料和氯及其卤化物等，通常我们难以去掉，所以在选择液压油时要选择符合系统标准的液压油，避免一些不必要的故障。
气态污染物主要是混入系统中的空气。
这些颗粒常常是如此的细小，以至于不能沉淀下来而悬浮于油液之中，最后被挤到各种阀的间隙之中，对一个可靠的液压系统来说，这些间隙的对实现有限控制、重要性和准确性是极为重要的。
二、污染物的来源：
系统油液中污染物的来源途径主要有以下几个方面：
1）外部侵入的污染物：外部侵入污染物主要是大气中的沙砾或尘埃，通常通过油箱气孔，油缸的封轴，泵和马达等轴侵入系统的。主要是使用环境的影响。
2）内部污染物：元件在加工时、装配、调试、包装、储存、运输和安装等环节中残留的污染物，当然这些过程是无法避免的，但是可以降到最低，有些特种元件在装配和调试时需要在洁净室或洁净台的环境中进行。
3）液压系统产生的污染物：系统在运作过程当中由于元件的磨损而产生的颗粒，铸件上脱落下来的砂粒，泵、阀和接头上脱落下来的金属颗粒，管道内锈蚀剥落物以其油液氧化和分解产生的颗粒与胶状物，更为严重的是系统管道在正式投入作业之前没有经过冲洗而有的大量杂质。
系统的维护
一个系统在正式投入之前一般都要经过冲洗，冲洗的目的就是要清除残留在系统内的污染物、金属屑、纤维化合物、铁心等，在最初两小时工作中，即使没有完全损坏系统，也会引起一系列故障。所以应该按下列步骤来清洗系统油路：
1）用一种易干的清洁溶剂清洗油箱，再用经过过滤的空气清除溶剂残渣。
2）清洗系统全部管路，某些情况下需要把管路和接头进行浸渍。
3）在管路中装油滤，以保护阀的供油管路和压力管路。
4）在集流器上装一块冲洗板以代替精密阀，如电液伺服阀等。
5）检查所有管路尺寸是否合适，连接是否正确。
要是系统中使用到电液伺服阀，我不妨多说两句，伺服阀得冲洗板要使油液能从供油管路流向集流器，并直接返回油箱，这样可以让油液反复流通，以冲洗系统，让油滤滤掉固体颗粒，冲洗过程中，没隔1～2小时要检查一下油滤，以防油滤被污染物堵塞，此时旁路不要打开，若是发现油滤开始堵塞就马上换油滤。
冲洗的周期由系统的构造和系统污染程度来决定，若过滤介质的试样没有或是很少外来污染物，则装上新的油滤，卸下冲洗板，装上阀工作！
有计划的维护：建立系统定期维护制度，对液压系统较好的维护保养建议如下：
1）至多500小时或是三个月就要检查和更换油液。
2）定期冲洗油泵的进口油滤。
3）检查液压油被酸化或其他污染物污染情况，液压油的气味可以大致鉴别是否变质。
4）修护好系统中的泄漏。
5）确保没有外来颗粒从油箱的通气盖、油滤的塞座、回油管路的密封垫圈以及油箱其他开口处进入油箱。

国产液压系统的发展
目前我国液压技术缺少技术交流，液压产品大部分都是用国外的液压技术加工回来的，液压英才网提醒大家发展国产液压技术振兴国产液压系统技术。 其实不然，近几年国内液压技术有很大的提高，如派瑞克、维民液压等公司都有很强的实力。

液压附件
世界上，做附件较好的有：EMB（德国）、派克（美国）、贺德克（德国、伊顿（美国）颇尔、（美国）,西德福（德国））等

国内较好的有：旭展液压、欧际、意图奇、恒通液压、依格等

国内美国派克Parker的运营合作商有：北京威士乐机电设备有限公司，石家庄北方众诚机电设备有限公司等等。

⑸ 液压传动知识

(一)液压传动概述

液压传动是以液体为工作介质来传递动力和运动的一种传动方式。液压泵将外界所输入的机械能转变为工作液体的压力能,经过管道及各种液压控制元件输送到执行机构→油缸或油马达,再将其转变为机械能输出,使执行机构能完成各种需要的运动。

(二)液压传动的工作原理及特点

1.液压传动基本原理

如图2-62所示为一简化的液压传动系统,其工作原理如下:

液压泵由电动机驱动旋转,从油箱经过过滤器吸油。当控制阀的阀心处于图示位置时,压力油经溢流阀、控制阀和管道(图2-62之9)进入液压缸的左腔,推动活塞向右运动。液压缸右腔的油液经管道(图2-62之6)、控制阀和管道(图2-62之10)流回油箱。改变控制阀的阀心的位置,使之处于左端时,液压缸活塞将反向运动。

改变流量控制阀的开口,可以改变进入液压缸的流量,从而控制液压缸活塞的运动速度。液压泵排出的多余油液经限压阀和管道(图2-62之12)流回油箱。液压缸的工作压力取决于负载。液压泵的最大工作压力由溢流阀调定,其调定值应为液压缸的最大工作压力及系统中油液经阀和管道的压力损失之总和。因此,系统的工作压力不会超过溢流阀的调定值,溢流阀对系统还起着过载保护作用。

在图2-62所示液压系统中,各元件以结构符号表示。所构成的系统原理图直观性强,容易理解;但图形复杂,绘制困难。

工程实际中,均采用元件的标准职能符号绘制液压系统原理图。职能符号仅表示元件的功能,而不表示元件的具体结构及参数。

图2-63所示即为采用标准职能符号绘制的液压系统工作原理图,简称液压系统图。

图2-62 液压传动系统结构原理图

1—油箱;2—过滤器;3—液压泵;4—溢流阀;5—控制阀;6,9,10,12—液压管道;7—液压缸;8—工作台;11—限压阀

图2-63 液压传动系统工作原理图

1—油箱;2—过滤器;3—液压泵;4—溢流阀;5—控制阀;6,9,10,12—液压管道;7—液压缸;8—工作台;11—限压阀

2.液压传动的特点

(1)液压传动的主要优点

1)能够方便地实现无级调速,调速范围大。

2)与机械传动和电气传动相比,在相同功率情况下,液压传动系统的体积较小,质量较轻。

3)工作平稳,换向冲击小,便于实现频繁换向。

4)便于实现过载保护,而且工作油液能使传动零件实现自润滑,因此使用寿命较长。

5)操纵简单,便于实现自动化,特别是与电气控制联合使用时,易于实现复杂的自动工作循环。

6)液压元件实现了系列化、标准化和通用化,易于设计、制造和推广应用。

(2)液压传动的主要缺点

1)液压传动中不可避免地会出现泄漏,液体也不可能绝对不可压缩,故无法保证严格的传动比。

2)液压传动有较多的能量损失(泄漏损失、摩擦损失等),故传动效率不高,不宜作远距离传动。

3)液压传动对油温的变化比较敏感,不宜在很高和很低的温度下工作。

4)液压传动出现故障时不易找出原因。

(三)液压传动系统的组成及图形符号

1.液压传动系统的组成

由上述例子可以看出,液压传动系统除了工作介质外,主要由四大部分组成:

1)动力元件——液压泵。它将机械能转换成压力能,给系统提供压力油。

2)执行元件——液压缸或液压马达。它将压力能转换成机械能,推动负载做功。

3)控制元件——液压阀(流量、压力、方向控制阀等)。它们对系统中油液的压力、流量和流动方向进行控制和调节。

4)辅助元件——系统中除上述三部分以外的其他元件,如油箱、管路、过滤器、蓄能器、管接头、压力表开关等。由这些元件把系统连接起来,以支持系统的正常工作。

液压系统各组成部分及作用如表2-6所示。

表2-6 液压系统组成部分的作用

2.液压元件的图形符号

图2-64是液压千斤顶的结构原理示意图。它直观性强,易于理解,但难于绘制。特别是当液压系统中元件较多时更是如此。

图2-64 液压千斤顶的结构原理图

1—杠杆;2—泵体;3,11—活塞;4,10—油腔;5,7—单向阀;6—油箱;8—放油阀;9—油管;12—缸体

为了简化原理图的绘制,液压系统中的元件可采用符号来表示,并代表元件的职能。使用这些图形符号可使系统图即简单明了又便于绘制,如果有些液压元件职能无法用这些符号表达时,仍可采用它的结构示意图形式。如表27为液压泵的图形符号;表2-8为常用控制方式的图形符号。欲了解更多液压元件的图形符号,可参阅相关书籍。

表2-7 液压泵的图形符号

表2-8 常用控制方式图形符号

(四)液压传动的主要元件

1.液压泵

是一种能量转换装置。它将机械能转换为液压能,为液压系统提供一定流量的压力油液,是系统的动力元件。

液压泵的结构类型有齿轮式、叶片式和柱塞式等。目前钻探设备的液压系统中主要采用前两种形式。

(1)齿轮泵

齿轮泵分为外啮合和内啮合两种形式。外啮合式齿轮泵由于结构简单,价格低廉,体积小质量轻,自吸性能好,工作可靠且对油液污染不敏感,所以应用比较广泛。

1)齿轮泵的工作原理。齿轮泵由泵壳体,两侧端盖及由各齿间形成密封的工作空间组成。齿轮的啮合线把容腔分隔为两个互不相通的吸油腔和排油腔。当齿轮按图示方向旋转时吸油一侧的轮齿逐渐分离,工作空间的容腔逐步增大,形成局部真空。此时油箱中的油液在外界大气压的作用下进入吸油容腔,随着齿轮的旋转,齿间的油液带到排油一侧。由于此侧的轮齿是逐步啮合,工作空间的容腔缩小,油液受挤压获得能量排出油口并输入液压系统。

2)齿轮泵的结构。YBC-45/80齿轮泵是钻探设备常用的一种液压泵,额定流量45L/min,额定泵压8MPa(图2-65)。该泵主要由泵体、泵盖、主动齿轮、被动齿轮及几个轴套等组成。齿轮与轴呈一体,以4只铝合金轴套支撑于泵体内,泵盖与泵体用螺栓紧固,端面及泵轴处均以密封圈密封,两个轴套(图2-65之7与19)在压力油的作用下有一定的轴向游动量,油泵运转时与齿轮端面贴紧,减少轴向间隙同时在轴套和泵盖之间有封严板等,将吸排油腔严格分开,防止窜通以提高泵的容积效率。在轴套靠近齿轮啮合处开有卸荷槽。泵主轴伸出端以半圆键与传动装置连接,接受动力。

图2-65 YBC—45/80齿轮泵

1—卡圈;2—油封;3—螺栓;4—泵盖;5,13,20—O型密封圈;6—封严板;7,10,17,19—轴套;8—润滑油槽;9—主动齿轮;11—进油口;12—泵体;14—油槽;15—排油口;16—定位钢丝;18—被动齿轮;21—油孔;22—压力油腔

3)齿轮泵的流量。齿轮泵的流量可看作是两个齿轮的齿槽容积之和。若齿轮齿数为z,模数为m,节圆直径为D(D=z·m),有效齿高h=2m,齿宽为b时,泵的流量Q为

Q=πDhb=2πzm²b

考虑齿间槽比轮齿的体积稍大一些,通常取π为3.33加以修正,还应考虑泵的容积效率ηv,则齿轮泵每分钟的流量为

地勘钻探工：基础知识

(2)叶片泵

叶片泵与齿轮泵相比较具有结构紧凑,外形尺寸小,流量均匀,工作平稳噪音小,输出压力较高等优点,但结构较复杂,自吸性能差,对油液污染较敏感。在液压钻机中也有采用。

叶片泵分为单作用和双作用两种。前者可作为变量泵,后者只能作定量泵。

2.液压马达

液压马达是将液压能转换为机械能的装置,是液压系统的执行元件。其结构与液压泵基本相同,但由于功能和工作条件不同,一般液压泵和液压马达不具有可逆性。

液压马达按结构特点分为齿轮式、叶片式和柱塞式三类。钻探设备中常用柱塞式液压马达。

如图2-66所示,当压力油经配油盘进入缸体的柱塞时,柱塞受油的作用向外伸出,并紧紧抵在斜盘上,这时斜盘对柱塞产生一法向反作用力F。由于斜盘中心线与缸体轴线倾斜角为δ_M,所以F可分解为两个分力,其中水平分力F_x与柱塞推力相平衡,而垂直分力F_g则对缸体产生转矩,驱动缸体及马达轴旋转。若从配油盘的另一侧输入压力油,则液压马达朝反方向旋转。

图2-66 轴向柱塞式液压马达工作原理

1—斜盘;2—缸体;3—柱塞;4—配油盘;5—主盘

若液压马达的排量为Q,输入液压马达的液压力为P,机械效率为η_m,则液压马达的输出转矩M为:M=PQη_m/2π。

3.液压缸

液压缸是液压系统的执行元件。它的作用是将液压能转变为机械能,使运动部件实现往复直线运动或摆动。液压缸结构简单,使用方便,运动平稳,工作可靠,在钻探设备中应用十分广泛。液压缸的种类很多,按结构类型可分为活塞式、柱塞式和摆动式三种。其中活塞式液压缸最常用。活塞或液压缸可分为单出杆式和双出杆式两种。其固定方式可以是缸体固定或活塞杆固定。

(1)单出杆活塞式液压缸

如图2-67所示为液压式钻机给进油缸的结构。它由活塞、活塞杆、缸筒、上盖、下盖、密封圈和压紧螺母等组成。活塞杆与活塞以螺纹连接成一体。活塞环槽中配装的活塞环及上盖处的密封圈等用以保证缸内具有良好的密封性。在液缸的上下盖上设有输油口,压力油经输油口进入液缸的上、下腔,即推动活塞移动,并通过活塞杆顶端的连接螺母带动立轴上行或下行。由图示结构可知,单出杆液压缸活塞两侧容腔的有效工作面积是不相等的,因此当向两腔分别输入压力和流量相等的油液时,活塞在两个方向的推力和运行速度是不相等的。

图2-67 钻机给进油缸的结构

(2)双活塞杆式液压缸

双活塞杆式液压缸结构,组成件与单活塞杆液压缸基本相同,所不同的是活塞左右两端都有活塞杆伸出,可以连接工作部件,实现往复运动。由图示结构可知,

两侧活塞杆直径相同,当两腔的供油压力和流量都相等时,两个方向的推力和运行速度也相等。

4.液压控制阀

液压控制阀是液压系统中的控制元件,用于控制系统的油液流动方向及压力和流量的大小,以保证各执行机构工作的可靠、协调和安全性。

液压控制阀按其用途和工作特点不同,通常可分为方向控制阀(如单向阀和换向阀等)、压力控制阀(如溢流阀、减压阀和顺序阀等)和流量控制阀(如节流阀和调速阀等)。这3种阀可根据需要互相组合成为集成式控制阀,如液压式钻机或其他工程机械就是将一个或多个换向阀、调压溢流阀和流量阀等组装在一起成为集中手柄控制的液压操纵阀。

(五)液压传动系统的基本回路简介

1.压力控制回路

主要是利用压力控制阀来控制系统压力,实现增压、减压、卸荷、顺序动作等,以满足工作机构对力或力矩的要求。如图2-68所示为一减压回路,由于油缸G往返时所需的压力比主系统低,所以在支路上设置减压阀,实现分支油路减压。

图2-68 减压回路

2.速度控制回路

主要有定量泵的节流调速、变量泵和节流阀的调速、容积调速等回路,可以实现执行机构不同运动速度(或转速)的要求。在定量泵的节流调速回路中,采用节流阀,调速阀或溢流调速阀来调节进入液压缸(或液压马达)的流量。根据阀在回路中的安装位置,分为进口节流、出口节流和旁路节流3种。

3.换向控制回路

换向控制回路是利用各种换向阀或单向阀组成的控制执行元件的启动、停止或换向的回路。常见的有换向回路、闭锁回路、时间制动的换向回路和行程制动的换向回路等。

如图2-69所示是简化的工作台作往复直线运动的液压系统图。为了控制工作台的往复运动,在这个系统中设置了一个手动换向阀,用来改变液流进入液压缸的方向。当手动换向阀的阀心在最右端时(图2-69a),压力油由P—A,进入液压缸左腔。此时,右腔中的油液由B—O流回油箱,因而推动了活塞连同工作台一起向右运动。

若把手动换向阀的阀心扳到中间位置(图2-69b),压力油的进油口P与回油口O都被阀心封闭,工作台停止运动。

如果把阀心扳到最左端,压力油从P—B进入液压缸右腔(图2-69c),左腔中的油液由A—O回油箱,从而推动活塞连同工作台向左运动,完成换向动作。

图2-69 换向工作原理图

4.同步回路

当液压设备上有两个或两个以上的液压油缸,在运动时要求能保持相同的位移和速度,或要求以一定的速度比运动时,可采用同步回路。

5.顺序动作回路

当用一个液压泵驱动几个要求按照一定顺序依次动作的工作机构时,可采用顺序动作回路。实现顺序动作可以采用压力控制、行程控制和时间控制等方法。