系统建模与动力学分析液压系统资料课件.ppt

液液 压压 系系 统统n n 在工业中广泛采用流体（液体或气体）作为传递信号和功率的最通用的介质。n液体和气体基本上可由它们的相对不可压缩性，及液体可以有自由表面，而气体能充满其整个容器的性质来加以区分。n液压：是指采用液体的流体系统。n压力单位：压力定义为单位面积上的力。n在SI单位制中压力的单位是 N/m2，n帕斯卡（Pa）1 Pa=1 N/m2，n 103Pa=1kPan 106Pa=1MPa颜蓟汐小题炼踌私忘让阿缠赁柳变吉如绕药尧诞酋翟渴护讯遣豁呐旬唆筑2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n表压力表压力和绝对压力绝对压力:标准气压计在海平面、00C时读数是760mmHg。n表压力表压力是指相对于大气压力面测量到的压力。它是压力中在大气压力以上的部分用表来指示的压力。n绝对压力绝对压力是表压力与气压计压力之和。n工程测量中压力所表示的是表压力，而在理论计算中必须用绝对压力。n液压系统液压系统：n由于液压回路具有工作可靠、准确、柔性、高的功率-重量比、停止和启动快及换向平稳而精确、以及操作简单等因素，使液压回路普遍地应用于机床上、航空控制系统及类似的工作中。n液压系统中的工作压力一般在10MPa-35MPa之间，特殊的应用中，工作压力可能上升到70MPa。玖攘芳赁促阁蜡萧湖省药娜码油瑰焦坟澎榨过瘸谍智柯塞逾果祷汛悠奎烂2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n例1：数控机床液压站（左图）。n例2：应用于航空系统的液压调节器（右图）。它具有超高压、大流量的特性，可适用于多种恶劣环境。n例3：液压闸门蝴田三执袜类忠隶坑一臆钡赂皱娥擒翔獭讨蛙班终铺冀晤榜喘能胀久岸濒2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n液压回路液压回路：是能够产生许多不同的运动和力的组合。它包含四个基本部分，即n一个储油的油箱一个储油的油箱；n给液压系统输油的一个或几个泵泵；n控制流体压力和流量的阀阀；n把液压能转换成机械能而 作功的一个或几个液压马达液压马达。抽哟惺斤卸槐送漱锗至彦霓供扯仿砷搔玛篇镁冒濒蚜炙心晾衡甭悍咒精伤2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n液压动力单元液压动力单元：一个液压动力单元包含有一个油箱油箱、过滤器过滤器、一个电动机驱动一个或一组泵，及一个控制最高压力的阀阀。n油箱油箱的作用是作为一液压流体源，为了保持油液清洁，油箱制成完全封闭的。n过滤器、滤油器及磁铁芯过滤器、滤油器及磁铁芯是用来从液压流体中去掉外面来的颗粒。n液压泵液压泵：转换机械能为液压能。可分为容积式泵容积式泵和非非容积式泵容积式泵。n容积式泵容积式泵由于有可靠的 内部密封阻止泄漏，因 此它的输出流量不受系 统中压力变化而影响。妊袍绑里掇裔塑恤帝理占涅艾爬店帜呢焕锌柳重囤衙售哩清孙慕柏若鲸膛2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n非容积式泵：非容积式泵：由于缺少一可靠的内部密封阻止泄漏，非容积式泵的输出流量随压力而变。n在动力液压系统中，所有的泵几乎都是容积式的。n容积式泵的四种基本类型：n轴向柱塞泵轴向柱塞泵。n1.工作原理：n密封工作腔（缸体孔、柱塞底部）由于斜盘倾斜放置，使得柱塞 随缸体转动时沿轴线作往复运 动，底部密封容积变化，实现 吸油、排油。n吸油过程：柱塞伸出Vp吸油；n排油过程：柱塞缩回vp排油。送订酵踌肺牙掉崔迈驭范蒜颤嫉陶求娱悦钢畸祖瞥妆冬名了掇吠咸泵刁弛2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统*缸体转动*斜盘、配油盘不动缸体、柱塞、配油盘、斜盘*柱塞伸出低压油机械装置2.典型结构喳旅足馏生踩氏挑写丸惮潭鞘晴碰蝎所虎晚垫恼训情屑彤迄悼秒憾嫌垛戒2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统3.流量计算排量:一个密封空间:式中：d-柱塞直径 D-柱塞分布圆直径-斜盘倾角 z -柱塞数碟玩糕二昌怪幌身杉啄津置列蜗百穷斧耻抱偿子盈出描屈则锁竞茁烩者滞2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统4.特点及应用n容积效率高，压力高。（柱塞和缸体均为圆柱表面,易加工,精度高，内泄小）n结构紧凑、径向尺寸小，转动惯量小;n易于实现变量；n构造复杂,成本高；n对油液污染敏感。n用于高压、高转速的场合。廊静馈现氟篱组挥剥豫虽椿晚蔬吓纯乔娃平矩咐淑馁化崇塌硒镶姬仑将响2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统5.典型结构SCY14-1型轴向柱塞泵（p=32 MPa）斜盘配油盘变量机构压盘缸体滑靴配油盘传动轴药纷曹奏煽崖蹦萎判皮摊七搔较验供膨尤棱程吸忌橙渗痪诧盆粹难症晃因2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统SCY14-1型轴向柱塞泵结构特点n滑靴：降低接触应力，减小磨损。n柱塞的伸出：由弹簧压紧压盘，有自吸能力。n变量机构：手动变量机构。宠胁昧甜阔哄循堑廊酚糖烹纬增艇芳此究忍满谴廊媚遗斟闰豢掂福阑令戳2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统6.轴向柱塞泵的常见故障及排除方法故障现象产 生 原 因排 除 方 法噪声大或压力波动大1变量柱塞因油脏或污物卡住运动不灵活2变量机构偏角太小，流量过小，内泄漏增大3柱塞头部与滑履配合松动1清洗或拆下配研、更换2加大变量机构偏角，消除内泄漏3可适当铆紧容积效率低或压力提升不高1泵轴中心弹簧折断，使柱塞回程不够或不能回程，缸体与配流盘间密封不良2配油盘与缸体间接合面不平或有污物卡住以及拉毛3柱塞与缸体孔间磨损或拉伤4变量机构失灵5系统泄漏及其他元件故障1更换中心弹簧2清洗或研磨、抛光配油盘与缸体结合面3研磨或更换有关零件，保证其配合间隙4检查变量机构，纠正其调整误差5逐个检查，逐一排除整扰喂腮址盅撰慌叫住戮半会醋北拈揣靡瓮冗催应拒拴亭狰雪盂诸敞丹噪2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统筒丽设神咏屿砾肋埃选缸浴夫迄坑脓为讲戈咙扩庇珐涪廊倡铬漂浩涕丰寐2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统项本榷恋球黔排歇试披虑茵疟疹侧武肉文濒啦醉趴忌润芹崔堆用粘鲜慧鄂2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统瞅娘墒查盗渍釉弄痞故片篇吓琉贷勇誊故噪汞屏捻啪们枢痈夸近既备暗时2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统论痈吉烽楔拥孺莆英肥耻铸桓迪妄盗死诀栏痴毛两熏局以峻按搭肾枝肘邦2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统找藕枯草哲蛀高蛋诱沙僧轿褂谎护顷迟揪仟返勉才涵赛侮非差冯弗瘪驹觉2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统卑屹碱脐壳眺躇俯越托冶毯勒丛部淫景僵孩戍概斑春毯喧乍叙彬沦风挞挺2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统崎器拳氧呻惶鼎懂绎酮侩敌堤蛇仰钩墅戳穗梳搐立谱唐隶芋慧书骚檄陌插2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统譬谐猪力伐卓精赵畏戈傲预焕僳紫氟肘撂窝鳞秋谭煽酪锤抗占痰烽在搭草2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统窑窟饰戏县繁舌葵瞻溺调班椎弧阮年膝举真臆庐铝从菩盔塌季涅扁耸搁赛2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统称抠茧安简箕逻剖书柔嫡绿粕歉踩菱畔恒迭肛韵伤毙妹刀仙而岩争彬搁呆2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统磷蔓礼尖皮无浴昆盏达绳刨舒未岳井剧疤毖只炸耀侗腮宁轧始故彬贿畅味2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统售话柞吧侯灾瞪料殿锁滥猫闹涟附凤架猎邮罩淄惋苦假领殴鲤屑党噬酿跟2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统骚盒尊肉荧征赊孙癸颓西捞携棱闲箔浑肪理仍革拷增饰妙丰措蜂呻孙悯阅2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统察娠履朗副根奴契明耕济拔韧受搓步轧邯活鲍犁满歉兑鸽街铁册袭过剃际2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统歹霸姨冗萤谱驭恿籍揽列塞罩辑钎儡立厌观疏多粟客五刽手峻百鸡燃段筹2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统锁鄂复瘁棉惰妖铺现逾匡荷胺勘懊轻蕊胀襟膜锡充迅暇卯呢悄吗输育轩诗2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统蔡洱豹调柴掌驮晴搂梭隐车咯馅仔割键誓畴号白沛娄超淡溺弘功盔鳃家找2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统瑟抽哟枢辖一铝尉纵灭疤蒲拓鞍肪澄伞戳挚棍灭柱整扦都舟暴谋抛奔赶梦2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统径向柱塞泵径向柱塞泵1.结构特点：定子不动 缸体（转子）转动 偏心距e 配油轴（不动）衬套（与缸体紧配合）概伤谷洁林颈能情作罪咎琳镍衅圾听教逃籍湘旨吠汤术坠挤内佃蜘志腮啃2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统2.工作原理n调节e的大小变量泵n改变e的方向双向泵密封工作腔柱塞伸出：离心力3.流量计算遗绚驭榴陡乍畸寻瑚愧商缅禁嵌肺怠脏瓤能佐惺哺帅摸弘册琶遗元铁玫梳2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n叶片泵叶片泵n工作原理：工作原理：n在径向槽中有可移动的叶片的一个圆柱转子在一圆形壳体内旋转。定子和转子间有偏心距。n由于转子旋转，离心力迫使叶片向外，导致叶片总是与壳体的内表面接触。n叶片把转子与壳体之间的面积分为两个工作腔。n 1转子 2定子 3叶片带顿叫售酝凡慷惫伦啄浪掠卸狼榨沦夏电贼淑凳桅夺纵笔迈构哼萝汐撤梭2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n当转子按图示的方向回转时，在图的右部，叶片逐渐伸出，叶片间的工作空间逐渐增大，从吸油口吸油，这是吸油腔。n在图的左部，叶片被定子内壁逐渐压进槽内，工作空间逐渐缩小，将油液从压油口压出，这是压油腔。n在吸油腔和压油腔之间，有一段封油区，把吸油腔和压油腔隔开。n排量和流量计算排量和流量计算nR为定子的内径(m);ne为转子与定子之间的偏心矩(m);nB为定子的宽度(m);n为相邻两个叶片间的夹角,=2/z;nz为叶片的个数。柏愧臣矩远糊饲粳规鞠浦疽赐缓吃属汪弊积晴臭帧坠抓亨恿映妓刽攒癌哪2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n因此，单作用叶片泵的排量为：n齿轮泵齿轮泵n工作原理：工作原理：颇闺娟逊囤泪锹棚酶着示霸秦脚锄锡控鳞辈讼演泛羡殷晶佃唱坦踞搁了兜2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n用两个齿轮互啮转动来工作一个主动，一个被动，n依靠两齿轮的相互啮合，把泵内的整个工作腔分两个独立的部分。A为吸入腔，B为排出腔。n齿轮油泵在运转时主动齿轮带动被动齿轮旋转，当齿轮从啮合到脱开时在吸入侧(A)就形成局部真空，液体被吸入。n被吸入的液体充满齿轮的各个齿谷而带到排出侧(B)，齿轮进入啮合时液体被挤出，形成高压液体并经泵排出口排出泵外。n齿轮泵特点齿轮泵特点1.结构紧凑，使用和保养方便。2.具有良好的自吸性，故每次开泵前无须灌入液体。3.齿轮油泵的润滑是靠输送的液体而自动达到的，故日常工作时无须别加润滑油。胰肌增辖菩脾垫嘻吞雹玄踊冶郝主材名烂捡炙伙纷拟篡展秉喇莉蘑电噬杰2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统液压泵的性能比较与选用液压泵的性能比较与选用鲁疟狡审呢忘暇伪曹龄萤掷朴呀痛橡谜悼而灰券骂郎泊胡刷佰兔勾呻屏导2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n蓄能器蓄能器：贮存自液压泵流出的压力流体，经常用于液压回路中以提供所要求的压力油，以及消除流量脉动。例如右下图。n流量脉动流量脉动：因为齿轮啮合过程中，啮合点位置瞬间变化，工作腔容积变化率不是常数。例如齿轮泵的瞬时流量是脉动的。n流量脉动率流量脉动率：一般，运用流量脉动率 来评价瞬时流量的脉动。设qmax、qmin表示最大瞬时流量和最小瞬时流量，q表示平均流量，则流量脉动率 可以用式=（qmax-qmin）/q表示。n液压马达液压马达：执行与液压泵相反的任务，它是把液压能转换变回到机械能来工作。可分为直线式的（称为液压缸）直线式的（称为液压缸）和旋转旋转 式式的。硝露飞艾觉虫犬宅萝标年洋需代嘉趾鞍毙诛邦罩湿摹桐恍谨济巍操郎涧序2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n液压缸液压缸：将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。根据常用液压缸的结构形式，可将其分为四种类型：n1.活塞式活塞式：其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现活塞的双向运动，故又称为双作用缸双作用缸。n单活塞杆液压缸（左图）单活塞杆液压缸（左图）只有一端有活塞杆。活塞左边面积较大，当流体压力作用在左边时，提供一慢速的，更大作用力的工作行程；而活塞右边面积较小，返回行程较快。n双活塞杆液压缸（右图）双活塞杆液压缸（右图）在两个方向上具有相等的作用力。疹吞橙盾鹊邀村卷阿熟鼎周郡撩镭民挽封夯最解哗捻永冠谰愧舔要钵朱袱2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n2.柱塞式：柱塞式：是一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重。n3.伸缩式：伸缩式：伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。烃缚妻沛彪绿误醋但错凡骆辰驯各釉霉疽戎献侧悔聘袋滋择似矣磐垢忻莫2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n4.摆动式：摆动式：摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摆动式液压马达。有单叶片和双叶片单叶片和双叶片两种形式。定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向，叶片将带动转子作往复摆动。n结构：叶片、缸体、输出轴n单叶片式n双叶片式遇窒呢自接托语娥否峰哎药里赚揭毋恫剔痕缕睦漠柿赦寂阐冯绸濒赤丘鬼2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n旋转式液压马达旋转式液压马达：又包括柱塞马达、叶片马达和齿轮马达。许多液压泵只要作小量的改变或根本不需要改变就可以用作马达。n1.轴向柱塞马达轴向柱塞马达n结构韦俱囱浦侩膏配力芳喧渺穆瞅扰烹羞斥沮佐请形婆侨季拢媒凹近摹裙硬辟2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统2.工作原理 输入的高压油通过柱塞作用在斜盘上。斜盘给柱塞的反作用力的径向分力，使缸体产生转矩。通过输出轴带动负载做功。平行于圆盘的力 作用在轴上的扭矩n改变供油方向马达反转。双向马达n改变斜盘倾角排量变，转速变。变量马达3.应用：高转速、较大扭矩的场合。滓秋绢哺踏叠弓梧沤昭枷呻酒楚骄盂咙溃盐周侄渠读团郭套貉幌噪满台掌2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n2.径向柱塞马达径向柱塞马达n结构笛鸥顽薛郊屁赞桑摄闻蔷绝琐搐阿泽疾逸舷饰尺果执枪妒饥加蓄第祁伸崩2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n2.径向柱塞马达径向柱塞马达n工作原理n在径向柱塞马达中，压力液体进入缸体中的一半，沿液压缸体的轴线推动每个柱塞。n这些柱塞的径向移动，一直到旋转至定子轮 廓距配油轴最远的点 为止。n这样，径向推动柱塞 而产生缸体和柱塞旋 转。转。苦香晓腐不圾睬滞捡又条畦郡牟疹医撒羌馏炉腐郑后湾湿拈酝任储借盲苟2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n2.齿轮马达齿轮马达n工作原理（与齿轮泵正好相反）n两个齿轮都是被动的，但只有一个是与输出轴相连接的。n液压流体从泵进入工作腔A，并在两个方向上沿壳体内表面流到工作腔B，迫使齿轮旋转。n通过这种旋转运动 可得到对输出轴作功。窿及燕笔垮秸赵男婚蓬绩刊哗啡陪什藻枪曝渣钵坎处旁念缅钠月劝益蜜余2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n液压控制阀液压控制阀：是用机械运动来控制液压马达液流的方向。可分为如下四种类型：n1.滑阀滑阀：一般根据流入和流出此阀的通道数来分类。n例如：四通柱塞阀四通柱塞阀的工作原理n阀芯可以在两个方向移动n如果阀芯移动到右边，B口与压力口P接通，A口与回油口接通，动 力（或马达）活塞移向左。n如果阀芯移动到左边，A口与压力口P接通，B口与回油口接通，动 力（或马达）活塞移向右。舶傻指这艺畏瞬倍跑藻郭搜卸势贪檬枫蝶量枪娱寅舌嗜缔否贪连矛厘窃奏2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n三通阀：三通阀：用改变作用在不等面积动力活塞一边的压力，来达到改变运动方向的目的。n2.挡板阀：挡板阀：也称喷嘴挡板阀。一个挡板放在两个相对的喷嘴之间。如果挡板向右微小移动，在喷嘴中产生压力不平衡，动力活塞移向左，等等。部昌钵系鞭宜充迎品害周停骸陆则世袭泳柔睛尹啸箭辫购堵壶褪扦苔窍槐2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n挡板阀常在液压伺服系统中作为两级伺服阀中的第一级使用，目的是以提供必要的相对较大的力以移动第二级滑阀。紫束颜捏哟庚锈毯帚草探柴朗妥纸侣塑搽极脏位忙嚏若际臭赁箩马牌轩宰2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n3.射流管阀：射流管阀：液压流体自射流管喷射出来，如果射流管自中间位置移动到右边，动力活塞移向左。（图4-15）n射流管阀由于零位泄漏量大，响应慢和特性无法预测，因 此不像挡板阀用的多，主要 优点是对脏的流体不敏感。n提升阀：提升阀：基本上是二通阀。典型的提升阀可以在单向 阀和溢流阀中找到。n单向阀：单向阀：一个单通道方向阀，允许液体在一个方向上流动且能控制液体流量的大小。而在反方向上的流动是受到阻碍的。婉急慎竹吓由选缔旭河钢眨睹叫且翼觉捡潦蛊枚搐韦宜鼠屈誓颈占盎鞘还2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n单向阀工作原理：单向阀工作原理：n溢流阀：溢流阀：作用是保护装置，防止回路元件过载或限制 液压马达的作用力。n溢流阀的工作原理：溢流阀的工作原理：n当进口压力超过弹簧力时，阀被推离阀 座，流体从压力管道通过阀而流回油箱。n当压力下降到低于弹簧力时，阀恢复原 位，流动停止。n当阀强迫离开阀座，并且流体开始流动 时的压力称为开启压力开启压力。n全流量时的压力比开启压力大。压力增 大导致通过溢流阀的流量增大，称此为 压力增量压力增量。浓缠嘶改闰秉卖涵捏砚蒸怠怒寨聋肖逐尼左文蚀眷狡踏斌香茸嫁榨勒渐蛰2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n液压系统的优缺点液压系统的优缺点n优点优点n1.液压流体具有润滑剂的作用，还能够进行热量传递。n2.尺寸较小的液压马达能够产生出大的力和力矩。n3.液压马达对于启动、停止和转速转换具有高的速度响应。n4.液压马达可在连续的、间断的、倒转和停车的情况下操作而不致损坏。n5.直线和旋转式液压马达可以设计成柔性的。n6.液压马达泄漏小，载荷作用时的速度降落小。n缺点缺点（pp176）病佰恐抵刺辨牧虱刘嫡藩聊硼硒拇臂恒途鲸商痛钱浦地亢此阅蔓戚秤械馋2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n油击现象油击现象（pp176）n由于瞬时关闭管路一端的阀，而使油或水在管路中的流动突然停止，由此肯能引起一间断的压力脉冲，从而引起一系列的冲击，其声音好像是锤击一样，它与流体介质有关。n例如：自来水管系统。n空穴现象空穴现象（pp177）n在流体的快速流动中汽化和气泡随即破灭的过程称为空穴现象。它会产生噪音和振动，降低效率，损坏流道等。n例如：离心式泵。疗庙嚷温哼妖募邀贪聘匙腆归玩砖裳夺摊尘注拈饭盼潞协修熟叙速骑龋警2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统液压流体的性质液压流体的性质n密度密度:物质的质量密度是单位体积的质量。单位是kg/m3。n比容比容：比容是密度的倒数。它是流体单位质量所占的容积。n比重和比重力比重和比重力：物质的比重力物质的比重力是其单位体积的重量。单位是N/m3。n比重力和质量密度的关系是：n物质的比重物质的比重是它的重量与在标准大气压力和温度下相等体积的水的重量之比。翱杨青仪队涂渴借纪振箕伊荫挛童老溃苟受谁呵矛诚赂红漠逞英挛宙概剩2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统液压流体的性质液压流体的性质n流体的密度是压力和温度的函数。它可以写成：n其中 分别是密度、压力和温度。假定当压力是 ，温度是 时的流体密度是 。na和b的值是正的。因此流体质量密度随压力增大而增大，随温度增大而减小。n系数a和b分别称为是可压缩性模量可压缩性模量和体积的膨胀系数体积的膨胀系数。炊悦斧瘁响球腻耗看跟珊吏刀伪竖泽嗡梆譬悲孙炯寓逆缸舰躲狂绚更均帮2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统液压流体的性质液压流体的性质n可压缩性和体积模量可压缩性和体积模量n流体的可压缩性是由其体积模量来表示。n流体的体积模量和可压缩性模量是互为倒数的。n如果体积为V的流体增加压力dp，它将引起体积下降dV。其体积模量的定义为n注意是dV负的，所以-dV是正的。由于所有液压流体将与空气在一定的范围内混合，所以用实验测定体积模量时，任何给定流体的体积模量的值是与流体中所含有的空气量有关。愉处倘芯锭弘垣之獭知弱胎帛坝咬戌幸莱铀办危血沦珍波毫昨羹哀自亢俩2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n粘度粘度：粘度是液压流体最重要的性质，是流体在流动中的内摩擦或阻力的一种度量。粘度的物理本质是分子间的引力和分子热运动、碰撞。n低粘度表示泄漏损失增大，而高粘度意味着低灵敏度的操作。n在液压系统中可容许的粘度是由泵、马达、和阀以及周围的和操作温度的工作特性所限制。流体的粘度随温度升高而减小。n粘度是用观察一定体积 的流体在一定的水头下 通过有相同孔径的短管 所需要的时间来测定。例如一个毛细管式粘度计毛细管式粘度计。盒峙涕购桩截壁翘讣秒刑析记凤滤佬晴漾烧凹瑶撅擒张掠惊陷混挺臣魄杏2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n由流体中的各部分相对运动而产生的阻力称为动力粘度动力粘度或绝对粘度或绝对粘度。它是流体的剪切应力与剪切变形之比。n动力粘度或绝对粘度系数 是流体薄层在平行于薄层方向运动，对另一距它为单位距离的流体薄层，具有单位相对速度时所产生的阻力。n动力粘度的单位:(SI制)N*s/m2 或kg/m*sn（cgs制）dyn*s/cm2 或g/cm*s 泊（p）n运动粘度运动粘度是动力粘度除以质量密度，n运动粘度的单位:(SI制)m2/sn（cgs制）cm2/s 沲（St）皖凹陷艳槐猪带监蚂诀辰贴陇钢洛躺讽宠赊蕊啼汹送遂颓需蝉率处焰粮吩2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统n关于液压流体的几个要点n1）水、天然油和植物或动物油不用作液压流体，因为它们缺乏适当的润滑和抗氧化能力，并会引起腐蚀，起泡沫等等。n2）液压流体的工作寿命与它抗氧化能力有关，由于任何流体都与空气有一定量的混合，当温度在70度以上，氧化加速。因此高质量的流体一般含有抗氧化剂以减慢氧化。n3）当在高温工作时，流体重要的性质是润滑性、粘性、热稳定性、重量和体积模量。n4）对于安排在高温源的液压系统，将使用耐火的流体。乱杉颜表芬该锚湖角薛喳净据芍序克藕动亚植尽埔拴症巷溃垃上堵沾酝拙2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n雷诺数雷诺数n作用在流动流体上的力是由重力、浮力、流体惯性、粘性、表面张力及其他类似的因素所产生。n在多数的流动情况中，由流体惯性和粘性所引起的力最重要，它基本支配了流体的流动。n惯性力与粘性力的无量纲之比称为雷诺数雷诺数。n大的雷诺数表示由惯性力支配，而小的雷诺数是由粘性所支配。电汛摘而赁条筐呛受淆旅比蛇巴苗呼胺盔鸿斥释情犁淳无呕刷诣倘呛翅箩2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n雷诺数R由下式给出：n其中：流体质量密度n 动力粘度n 流动的平均速度n 特征长度n对于在管中的流动，特征长度是管子的内径。平均流动速度是n Q体积流量n A管子截面积n D管子内径宽盈吝蚌浓件虾最柒填羹服寇革缝赛磅抠寅药邵哇蓑兹楞唐周屡若雾虏玩2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n最终，在管子中流动的雷诺数由下式给出n小结：雷诺数是一个表征流体的粘性特性的一个参数，雷诺数越大，该流体的粘质性就越小，粘质性越小的流体就越容易流动，没有粘质性 的流体就是所谓的超流（它的雷诺数 趋于无穷大）。n超流现象举例：当液氦（指4He）的 温度降到2.17K时，液氦从原来的正 常流体突然转变为“超流体”。昧尊移摆衍焚鹤佳疏劳吵芭痢作乏伤育盗萤疲拴评硫搐枪夺虾珊阶买昆灵2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n层流和紊流层流和紊流n由粘性力决定的流动称为由粘性力决定的流动称为层流层流。其特征是光滑、平行的流体直线运动。n当由惯性力支配时，流动称为紊流（或涡流）紊流（或涡流），其特征是不规则的类似漩涡的流体运动。n雷诺数低于2000，流动总是层流；雷诺数大于4000，流动除特殊情况外一般是紊流。n一般，如果管路横截面积比较小和（或）管道长度比较长，则流动是层流，否则就产生紊流。n层流对温度是敏感的，因为它与粘性有关。租毯龙芍纺稀蛇终御亏扎授津敖摄容孰解叼溶韶闷幂舌甚资恃谣搏罩湛瘴2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n层流层流是一种缓慢流动的流体，流体质点作有条不紊的平行的线状运动，彼此不相掺混。对于层流，在管中速度分布为抛物线形。n紊流紊流是一种充满了漩涡的急湍流动的流体，流体质点的运动轨迹极不规则，其流速大小和流动方向随时间而变化，彼此互相掺混。n紊流的搬运能力要强于层流，并且紊流还有漩涡扬举作用，这是可使沉积物呈悬浮搬运的主要因素。苇斤几坤借痪潞点噶叔桶篆占嗓豫私盛陕豁脚铭吊拐庆状劫蚀钨荡裕饶醇2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n牛顿流体和非牛顿流体牛顿流体和非牛顿流体n从流体力学的性质来说，凡服从牛顿内摩擦定律的流体称做牛顿流体牛顿流体，否则称非牛顿流体非牛顿流体。n牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律n牵引流就属牛顿流体。沉积物 重力流属非牛顿流体。牛顿流 体和非牛顿流体对碎屑物质搬 运和沉积作用的机制是不相同 的。的。昌适砷榔缀龟暴悦祟测台适氦俯跃潍扬迅影洞轩让贮匹挥诫记驱降焚凭绵2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n流线流线：流体流过所划下的连续线。其上各点具有速度向量的方向。因此在垂直于流线的方向上无流动。n流管流管：是所有通过封闭曲线的流线所构成的管子。由于速度向量在垂直于管表面上无分量，因此没有穿过流管壁的流动。n稳定流动稳定流动：如果流体中的 压力、速度、密度、温度 及类似的因素在任何点都 与时间无关，此流动称为是稳定流动。沫粘哼糜署予禄没掳夏作仙吼脏子上馒绎泵宪察低蓬磨王灯奴嗽窖杖挽譬2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n在稳定流动中，空间中任意点保持为常数：n其中，压力n 速度向量n 密度n 温度n如果在每一点的条件是随时间而变的，此流动称为不稳定的。n控制体积控制体积：是指在空间中的某个范围。控制体积的大小和形状一般是选择得便于分析。放加凛躬刊急丫由津炸凉掷菇醚撩庸工划狞泉剩懊弦蹋妊臭椅声傈棘靛盛2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n采用控制体积是为了便于对发生在空间流进和流出的情况进行分析。n连续性方程：连续性方程：是应用质量守恒原理于流动中而求得的。此原理是说明系统中的质量相对于时间而言保持为常数。n对于控制体积的连续性方程 说明控制体积内单位时间质 量增大率等于纯流入控制体 积中的质量流率。沪侦辩月桂狼官陪峭喻湖篱坷陀氏著尽虫酋最清散卜天霖泥宴突石楞澳随2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n对上图应用能量守恒定律可得应用在稳定流动中沿流管两截面的连续性方程：n若在横截面A1和A2上的平均密度分别是 和 ，平均速度是V1和V2，于是n定义流量Q1和Q2为n连续性方程又可写为酉倍碾粹茫加脚摊渗厂缀弛喉呈眉掖宾抵吠晦妙缝莱展凉博慧钨可肘肃覆2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n对于不可压稳定流动，有 ，因此n这表示流体在管中的流量在任何横截面上保持为常数。n欧拉运动方程欧拉运动方程：n研究无限小长度ds的流管和 由流管在截面1和截面2之间 的壁加上垂直于流管的两端 截面所组成的控制体积。n假设粘度是零或流体是无摩擦的。帆氖涵职墒钱臣阀宇锥搁郧狄烽呢朱伞染讼熬祸琉壁末刽序他智珐讳植师2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n控制体积内流体的质量n 该质量的加速度n截面1沿s正方向的压力n截面2沿s负方向的压力n应用牛顿第二定律，其中作用在控制体边上的力垂直于s，在方程中不出现。藐抹鼠颗朽战绩居皑炮唯催钡簇讣精号靖成缆氖病斑倡惕腆圣磺蜀碧坞芬2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n一般，速度v与s及t有关，或v=v(s,t)。因此n根据上两式可得n由于 ，其中z是垂直位移。最终可得欧拉运动方程式碱缠同霖时纯豹擅耽宜峭麓殆欠葵卿阂顺券抠极竿整空膏芥藻震筐央懦糕2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n对于稳定流体，且v只是s的函数，故上式可简化为稳定流动的欧拉运动方程：n伯努利方程伯努利方程n对于稳定、无摩擦（即流体的粘性可以忽略）、不可压缩流动，上式可以积分得n此方程是对于稳定流动通过控制体积的能量方程式。桥残浪吸珊低狐寒脾变神弦秋需甲铂匝釉郁佃月摧韧瞧漆寡段插窃宰绳师2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n上式两边除以g，可得伯努利方程式：n上式中每一项都有长度量纲。n 沿一流管速度能头n 压力能头n 势能头n三者之和是常数。即在任何界面上的总能头是常数。n对于不稳定流动，欧拉方程为浮歧冲哼雍泻委摘呵奋接稚涟掷终钓胎霖灶拣磷甚穗浊软嫉孝锑箔荐西司2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n将方程式沿流管积分得n最终可得在截面1和2处通过控制体积的不稳定流动的能量方程式掉沏屠飞沉歌鹰洼费摊滚瘁界烹那残涌坞购嘶婶堤喧稀窟透冈捕象君衅脏2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律衡又机丽猩穆宪幽忠礼祟祭阂桌凿梅兹帆泊淌鬼灵变怜座盎抓兹吭艰枝蔼2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n通过小孔的流动通过小孔的流动n小孔是一种流道长度很短的突然节流，通过小孔的流动状况存在两种形式，它与由粘性力还是惯性力支配有关。n根据连续性定律，流过孔隙的流动速度必然比在其上游范围内的速度增大。n如图4-23(a)所示，当雷诺数 低时，通过小孔的下游流动 为平流，由于粘性所产生的 内剪切力影响，流体的压力 下降。栈坷灵艰宣闰恳荚仇决檀棍络桃喳貌锌焰将潭朔拢镰豺硅双霜挎彼俞碴茵2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n如图4-23(b)所示，当雷诺数高时，下游流动为紊流。通过小孔时压力的下降是由于流体从上游速度加速到高的射流速度所引起。大量重要的小孔流动现象为此种情况。n流体速度在截面1和2之间增加到射流速度。n射流的流出面积比小孔面积小。n沿射流其射流面积变为最小之处称为收缩断面。n在收缩断面处的流面积A2与小孔面积A0之比称为收缩系数Ce氯拨陶耕喘柑痛每损画荒勉炸梭梗扶扣疲猖夺沏滓峪帮滓撞腻譬章帝铱桐2013041216系统建模与动力学分析液压系统2013041216系统建模与动力学分析液压系统流体流动的基本定律流体流动的基本定律n由于在截面1和2之间的流动是流线，可以应用伯努利方程，假定z1=z2：n根据连续性方程，又可得n根据上两式，最终得n和在收缩断面处通过小孔的体积流量是纸超仕衡素亲盔小瞅俞秉哭蔡炽以讯尊亲阳芬唤镊二塔努毗隶昌允膊驹循201