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液压与气压传动分析与应用. 教学课件. 适用专业：机电、制造、数控模具类. 出版社：化学工业出版社. 学习情境 4 液压系统维护. 【 目的与要求 】 1 、能够对液压油的物理性质进行了解，会判断液压油的品质。 2 、会计算液压能量损失。 3 、能够对液压辅助元件进行选择、安装和更换。 4 、能够分析阅读液压系统图。 5 、看懂 YT4543 型组合机床动力滑台的液压系统，并会分析主、控制油路。了解压力机、汽车起重机液压系统。 6 、能够对液压系统振动、噪声过大，漏油、油温过高的常见故障进行分析和诊断。. 学习情境 4 液压系统维护.
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液压与气压传动分析与应用 教学课件 适用专业：机电、制造、数控模具类 出版社：化学工业出版社
学习情境4 液压系统维护 【目的与要求】 • 1、能够对液压油的物理性质进行了解，会判断液压油的品质。 • 2、会计算液压能量损失。 • 3、能够对液压辅助元件进行选择、安装和更换。 • 4、能够分析阅读液压系统图。 • 5、看懂YT4543型组合机床动力滑台的液压系统，并会分析主、控制油路。了解压力机、汽车起重机液压系统。 • 6、能够对液压系统振动、噪声过大，漏油、油温过高的常见故障进行分析和诊断。
学习情境4 液压系统维护 【难点与重点】 • 难点: 分析阅读液压系统图。 • 重点:会分析YT4543型组合机床动力滑台的液压系统。
学习情境4 液压系统维护 【任务引领】 液压系统是由一定数量的动力和执行元件、基本回路组成的能实现特定运动循环和工作目的的一个网络。 阅读和分析液压系统图，可按以下步骤进行：
学习情境4.1 认识液压油 • 4.1.1液压油的种类 • 液压传动所用的液压油一般为矿物油，是液压传动系统中的传动介质，起到对液压装置机构、零件起润滑、冷却和防锈作用。主要分为：石油型、合成型、乳化型。目前，90%以上的液压设备采用石油型液化油。
学习情境4.1 认识液压油 4.1.2液压油的基本性质 （1）密度 单位体积V液体的质量m称为液体的密ρ度，即 ρ =m/V （kg/m3） 一般液压油密度900 kg/m3，水1000kg/m3。 （2）可压缩性 液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体的可压缩性。 液压油体积弹性模量Κ＝（1.2～2）109Pa，数值很大，一般情况下，可以认为液体是不可压缩的。
学习情境4.1 认识液压油 4.1.2液压油的基本性质 （3）粘性 液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，这种特性称为液体的粘性。 用动力粘度、运动粘度、相对粘度来度量。 F =μA du/dy τ=μdu/dy ——牛顿的液体内摩擦定律 μ为比例常数，即动力粘度 特征：液体流动时才会呈现粘性 ——动有； 液体静止时则不显示粘性 ——静无。
（3）粘性 动态模拟图
（3）粘性 ①动力黏度μ。在法定计量单位制中，动力黏度μ的单位是Pa·s（帕·秒）或用N·s/m2（牛·秒/米2）表示。 ②运动黏度υ。动力黏度μ和该液体密度ρ之比值，称为运动黏度。即 运动黏度没有明确的物理意义。因为在其单位中只有长度和时间的量纲，所以称为运动黏度。它是工程实际中经常用到的物理量。 在我国法定计量单位制制中，运动黏度的单位是m2/s、mm2/s。
三、 液压油的选用 1、液压油的使用要求： （1）合适的粘度和良好的粘温特性； （2）良好的润滑性； （3）纯净度好，杂质少； （4）对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性。 （5）对热、氧化水解都有良好稳定性，使用寿命长； （6）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小； （7）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，闪点和燃点 高，流动点和凝固点低。凝点—— 油液完全失去其流动性的最高温度） （8）对人体无害，对环境污染小，成本低，价格便宜 总之：粘度是第一位的
学习情境4.2 液压力学常识 在液压传动中，受压的流动油液以一定的速度进行能量传动，我们必须了解流动的重要参数（速度和压力）以及流动的变化规律。 （1）流量与流速 单位时间内流过某一截面的液体体积称为体积流量，简称流量，用q表示。流量的法定计量单位为m3／s，常用单位有L／min，二者的换算关系是：1L／min＝1×10-3 m3／60s。 液体在管道内单位时间流过的距离即流速，单位是m/s。
学习情境4.2 液压力学常识 （1）流量与流速 平均流速
流动状态：雷诺试验 链接：液压基本知识—雷诺实验
雷诺生平简介 雷诺（O.Reynolds，1842－1912）：英国力学家、理学家和工程师，皇家学会会员，1888年获皇家勋章。雷诺于1883年发表了一篇经典性论文—《决定水流为直线或曲线运动的条件以及在平行水槽中的阻力定律的探讨》。这篇文章用实验说明水流分为层流与紊流两种形态，并提出以无量纲数Re作为判别两种流态的标准。雷诺于1886年提出轴承的润滑理论，1895年在湍流中引入应力的概念。他的成果曾汇编成《雷诺力学和物理学课题论文集》两卷。
颜色水 图3 雷诺实验装置示意图 • 实验装置 链接：液压基本知识—恒定流动 链接：液压基本知识—非恒定流动
（a）平稳而鲜明的细色线 （b）振荡摇摆的波形色线 （c）色线破裂扩散 层流 紊流： 上临界流速 —— 紊流 层流： 下临界流速 —— • 实验现象 层流 过渡流 紊流
c）流动趋于紊流 d）紊流 a）层流 b）层流开始破坏
层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状的流动状态。紊流 ：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动以外，还存在着剧烈的横向运动 雷诺数 雷诺实验表明，真正决定液流流动状态的是用管内的平均流速v、液体的运动粘度、管径d三个数所组成的一个称为雷诺数Re的无量纲数，即 Re＝ vd/υ 液流紊流转变为层流时的雷诺数称临界雷诺数，记为Rec。 光滑金属圆管Rec 2000-2300
4.2.2连续性原理 链接：液压基本知识—连续性原理 • 连续性方程是质量守恒定律在流动液体中的表现形式。 • 根据质量守恒定律，在dt时间内流入截面A1的质量应等于流出截面A2的质量 • ρv1A1dt＝ρv2dA2dt v1A1＝v2A2＝q
4.2.3压力损失 （1）沿程压力损失 当液体在直径不变的直管中流动时，由于摩擦而产生的压力损失，叫做沿程压力损失，用表示。 层流时，金属或橡胶管道 —沿程压力损失，单位m；
4.2.3压力损失 （2）局部压力损失 液体在流经管道截面形状突然变化（如弯管、渐缩管、管接头、阀门等）时，导致液流方向和大小突然改变引起的压力损失， —局部压力损失系数 查相关手册。 —局部压力损失，单位m；
学习情境4.3 液压辅助装置维护与调试 液压辅助元件有油箱、管件、滤油器、密封件、蓄能器、压力表等。液压辅助元件和液压元件一样，都是液压系统中不可缺少的组成部分。它们对系统的性能、效率、温升、噪声和寿命的影响不亚于液压元件本身。
学习情境4.3 液压辅助装置维护与调试 4.3.1油箱的维护 1 、油箱的功用 ⑴ 储存系统所需的足够油液； ⑵ 散发油液中的热量； ⑶ 逸出溶解在油液中的空气； ⑷ 沉淀油液中的污物； ⑸ 对中小型液压系统，油箱顶板还用于安装泵装置及一些液压元件。
学习情境4.3 液压辅助装置维护与调试 4.3.1油箱的维护 油箱的结构总体式结构 利用设备机体空腔作油箱，散热性不好，维修不方便。分离式结构 布置灵活，维修保养方便。通常用2.5～5mm 钢板焊接而成。
油箱容积的确定： （1）通常取液压泵每分钟流量q的3—8 倍估算。 （2）低压系统V =（2~4）q ； （3）中压系统V =（5~7）q ； （4）高压系统V =（6~12 ）q （5）高压闭式循环系统由需要外循环油或补充油量来确定 （6）工作负荷大、长期连续工作系统， 按系统的发热量，通过计算来确定
4.3.1油箱的维护 • 油箱的外表清理：铲除油箱外表面油泥、用压缩空气吹净灰尘； • 油箱的内表面预处理：用铲刀清理油箱内表面的焊渣、磷化液残留物、颗粒；用砂布除锈，并在已除锈部位涂上磷化液，2分钟后清理磷化液残留物；油箱内表面灰尘用低颗粒脱落的长纤维织物品擦除。 • 油箱的内表面清洗：用吸尘器吸出灰尘，颗粒等杂物；用清洁的煤油(清洁度等级不低于16/13)，擦洗干净；用干净的46#液压油中浸泡过的面团，粘去油箱内表面微小灰尘和颗粒。
4.3.1油箱的维护 • 进行油箱设计或选用时，应注意以下几点： • （1）应考虑清洗，换油方便。 • （2）油箱应有足够的容量。 • （3）吸油管及回油管应隔开，最好用一个或几个隔板隔开，以增加油液循环距离，使油液有充分时间沉淀污物，排出气泡和冷却。 • （4）吸油管距离箱底距离H2D，距离壁大于3D（D为吸油管外径）。 • （5）油箱一般用2.5～4mm的钢板焊成，尺寸高大的油箱要加焊角铁和筋板，以增加刚性。 • （6）要防止油液渗漏和污染。 • （7）油箱应便于安装、吊装和维修。
4.3.2 油管与管接头 1、管件是用来连接液压元件、输送液压油液的连接件。它应保证有足够的强度，没有泄漏，密封性能好，压力损失小，拆装方便。它包括油管和管接头。 2、常用油管有钢管、紫铜管、塑料管、尼龙管、橡胶软管。应根据液压装置工作条件和压力大小来选择油管。油管内径d 的选取应以降低流速，减少压力损失为前提；管壁厚δ不仅与工作压力有关，还与管子材料有关。
１.硬管 硬管用于连接无相对运动的液压元件。 常用的种类为无缝钢管和紫铜管。 10号无缝钢管：压力小于8MPa； 15号无缝钢管：压力大于8MPa； 紫铜管：不超过10 MPa 。 ２.软管 软管主要用于连接有相对运动的液压元件。 常为耐油橡胶软管，分为高压和低压两种。
油管的安装要求 （1）管路尽量短、布置整齐、转弯少。油管悬伸太长时要有支架支撑； （2）管路最好平行布置，尽量少交叉； （3）安装前应清洗干净，干燥、涂油和做预压试验； （4）安装软管时不许拧扭，直线安装要有余量；
管接头 管接头是油管与液压元件、油管与油管之间可拆卸的的连接件。管接头与其他液压元件用国家标准米制锥螺纹和普通细牙螺纹连接。常用的管接头有扩口式、焊接式、卡套式、橡胶软管接头、快速接头
4.3.3过滤器及其维护 （1）过滤器的功用：滤去油中杂质，维护油液清洁，防止油液污染，保证系统正常工作。 选用过滤器的基本要求 满足液压系统对过滤精度的要求 粗滤: d≧0.1mm; 普通滤： d≧0.01mm 精滤： d≧0.005mm 特精滤： d≧0.001mm
（2）过滤器的类型及特点 网式滤油器 滤芯以铜网为过滤材料，在周围开有很多孔的塑料或金属筒形骨架上，包着一层或两层铜丝网，其过滤精度取决于铜网层数和网孔的大小。这种滤油器一般用于液压泵的吸油口。
（2）过滤器的类型及特点 线隙式滤油器 用钢线或铝线密绕在筒形骨架的外部来组成滤芯，依靠铜丝间的微小间隙滤除混入液体中的杂质。其结构简单、通流能力大、过滤精度比网式滤油器高，但不易清洗，多为回油过滤器。
（2）过滤器的类型及特点 金属粉末烧结式滤油器 滤油器滤芯由金属粉末烧结而成，利用金属颗粒微孔来挡住杂质通过，其特点是过滤精度高，过滤精度可以根据金属粉末的颗粒大小进行调整，但金属颗粒易脱落堵塞，不易清洗，适用于精过滤。
（3）过滤器的选用 选用滤油器时，要考虑下列几点： ①过滤精度应满足预定要求。 ②能在较长时间内保持足够的通流能力。 ③滤心具有足够的强度，不因液压的作用而损坏。 ④滤心抗腐蚀性能好，能在规定的温度下持久地工作。 ⑤滤心清洗或更换简便。
4.3.4密封装置 密封装置用来防止系统油液的内外泄漏，以及外界灰尘和异物的侵入，保证系统建立必要压力。 对密封装置的要求： 在一定的工作压力和温度范围内具有良好的密封性能； 与运动件之间摩擦系数要小； 寿命长，不易老化，抗腐蚀能力强； 制造容易，维护使用方便，价格低廉。 常用的密封有 间隙密封(金属密封)、O 型密封圈、唇型密封（Y 型、Yx型、V 型）、组合密封装置（组合密封垫圈、橡塑组合密封装置）
（1）O形密封圈 O形圈在密封槽内，其截面受压而变形。在无液体压力时，靠O圈的弹性对接触面产生预接触压力来实现初始密封。
（1）O形密封圈 当压力较高时，O形圈就会被挤入配合间隙中而损坏，为此需在O形圈低压侧或两侧增加一个挡圈。
（2）Y形密封圈 其截面呈Y形，属唇形密封圈，它一般是用耐油的丁氰橡胶制成。它是一种密封性、稳定性和耐压性较好，摩擦阻力小，寿命较长的密封圈，故应用也很普遍。Y形圈主要用于往复运动的密封。
4.3.5蓄能器的使用和安装 蓄能器的用途 （1）作辅助动力源 （2）使系统保压、弥补泄漏 （3）吸收压力冲击 （4）吸收压力脉动
4.3.5蓄能器的使用和安装 蓄能器的类型主要有重力式、弹簧式和充气式三种。在一般液压系统中，常采用的是充气式蓄能器。
4.3.6 压力表 压力表是测量压力最常用的仪器，品种有常用的弹簧管式压力表、精密压力表、点接点压力表、微压表、高压表和真空表等。
