数控机床控制技术基础

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1、第2章液压控制技术一、概述液压传动是利用密闭系统中的受压液体作为工作介质来传递运动和动力的一种传动方式。1、液压传动系统的组成与工作原理（1）液压千斤顶的工作原理（2）液压传动系统的组成①动力元件②执行元件③控制调节元件④辅助元件⑤工作介质二、液压传动的特点1、优点（1）可输出很大的推力和转矩，且系统结构简单。（2）能方便地实现无级调速，且调速范围大。（3）在输出相同功率的情况下，体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑。（4）工作平稳、反应快、冲击小、能快速启动、制动和频繁换向。（5）操作简单，调整控制方便，便于采用机、电、液联合控制以实现自动化。（6）液压元件可自行润滑，

2、使用寿命长。且液压系统易于实现过载保护，使用安全、可靠。（7）易于实现标准化、通用化、系列化。便于设计、制造、维修和推广使用。2、缺点（1）由于油液的泄漏和可压缩性，故无法保证严格的传动比。（2）能量损失较大，传动效率较低，不适宜作远距离传动。（3）液压油对温度的变化敏感，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。（4）使用和维修技术要求较高，系统出现故障时，不易查找原因。三、静止液体的性质静止液体是指液体内部各个质点之间没有相对位移。1、液体静压力P=F/A在SI制中压力的单位为N/m2（牛/米2）或Pa（帕斯卡）。1MPa=103kPa=106Pa2、液体静压力的特性

3、①液体的压力沿着内法线方向作用于承压面，即静止液体承受的只是法向压力，而不承受剪切力和拉力。②静止液体内任一点处所受到的静压力在各个方向上都相等。3、压力的表示方法以绝对真空（P=0）作为基准所表示的压力，称为绝对压力。以大气压力作为基准所表示的压力，称为相对压力。大多数压力表测量得到的压力都是相对压力。相对压力=绝对压力-大气压力4、静压力的传递在密闭容器中由外力作用在液面上的压力能等值的传递到液体内部的所有各点，这就是帕斯卡原理，或称为静压力传递原理。结论：液压系统的工作压力决定于外负载。四、流动液体的性质1、流量单位时间流过某一通流截面的液体体积称为流量。qv=

4、V/t单位为m3/s或L/min2、平均流速液体在管中流动时，在同一截面上各点的流速是不相等的，分布规律为抛物线体。平均流速是指液流质点在单位时间内流过的距离。v=s/t=qv/A结论：液压系统中执行元件的运动速度由液体的流量决定。3、连续性方程v1A1=v2A2=常数五、液压元件（一）液压动力元件液压泵是液压系统的动力元件，它把原动机输入的机械能转换成为输出油液的压力能。1、液压泵概述（1）液压泵的工作原理液压泵正常工作必备的条件：1、必须具有连续可变的密封容积V，当V由小变大时泵处于吸油状态；当V由大变小时泵处于压油状态。2、必须具有配油装置，在保证吸压油腔严格分

5、开的前提下，泵吸油腔通油箱，压油腔通系统。3、油箱必须与大气相通。（2）液压泵的主要类型按结构分：齿轮泵，叶片泵，柱塞泵等。按输出流量可调性分：定量泵，变量泵（3）液压泵的图形符号（4）液压泵的性能参数①压力是单位面积上所受力的大小。p=F/A②泵的排量和流量排量V：泵轴一转泵向外排出液体体积。流量q：单位时间内泵向外输出液体体积理论流量qt=Vn实际流量q=qt-Δq由于存在泄漏，所以qt＞q③液压泵的功率和效率功率P：单位时间内所做的功P=Fv=pA×q/A=pq④效率容积效率：ηv=q/qtq=nVηv机械效率：ηm=Tt/T=pqt/2πnT总效率：η=P0/

6、PI=ηvηm2、齿轮泵（定量泵）（1）齿轮泵的工作原理①密封容腔：由齿轮各齿间槽、泵体和前、后泵盖形成；轮齿脱开啮合—V↑—P↓—吸油轮齿进入啮合—V↓—P↑—压油②齿轮啮合线：将吸、压油腔分开；③油箱与大气相通。齿轮泵的特点：优点：结构简单，尺寸小，重量轻，制造方便，价格低廉，工作可靠，自吸能力强，对油液污染不敏感，维护容易，所以应用比较广泛。缺点：流量脉动大，噪声大。（2）齿轮泵的结构特点①低压齿轮泵的结构②径向力不平衡齿轮泵工作时，齿轮外圈径向力由压油腔到吸油腔逐级降低，使齿轮压向一侧。危害：a:轴弯曲变形，轴承磨损加快，寿命下降；b:齿顶与泵体内壁摩擦。（擦

7、壳）措施：a:缩小压油口；F=PAb:适当增大齿顶与泵体内壁的径向间隙。δ=0.13～0.16mm。因径向泄漏方向与齿轮旋转方向相反，泄漏不会增加太多③困油现象为使齿轮泵运转平稳，要求齿轮啮合的重叠系数ε>1，即当前一对轮齿尚未脱开啮合时，后一对轮齿已经进入啮合，在这一小段时间内，同时有两对轮齿啮合，在两对啮合轮齿之间便形成了一个密闭容积V闭。危害：a:V闭由大变小油液受挤，压力增加，齿轮、轴承承受极大的附加载荷，寿命下降。b:V闭由小变大因已挤出部份油液形成局部真空，产生气蚀现象，引起振动，噪声。措施：在泵盖上铣两个困油卸荷槽（但必须保证吸、压油腔