液压与气压传动复习资料本科.docx
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1、第一章 绪论考核目标考核学问点l 液压系统的组成和优缺点l 会计算液压油的粘度和三种粘度的转换l 液压传动的根本概念考核要求l 驾驭液压传动的工作原理领悟:主要参数, 两个重要概念l 液压系统的组成 领悟并识记:动力元件, 执行元件, 限制元件, 帮助元件, 传动介质在液压系统中的作用 l 液压油的粘度和三种粘度的转换领悟并识记:粘度的三种表示方法和动力粘度的物理意义 重点及难点1、 液压系统的组成和优缺点2、 液压油的粘度和三种粘度的转换。1.1 液压传动开展概述机械的传动方式:机械传动通过齿轮, 齿条, 蜗轮, 蜗杆等机件干脆把动力传送到执行机构的传递方式。电气传动利用电力设备,通过调整电
2、参数来传递或限制动力的传动方式。 液压传动利用液体静压力传递动力 液体传动液力传动利用液体静流淌动能传递动力流体传动 气压传动气体传动 气力传动1.2 液压传动的工作原理1.3 液压传动系统的组成一个完整的液压系统,应当由以下五个主要局部来组成:1.动力装置:是供应液压系统压力油,把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。2.执行装置:是把液压能转换成机械能的装置。包括液压缸和液压马达。3.限制调整装置:是对系统中的压力, 流量或流淌方向进展限制或调整的装置。包括压力, 流量, 方向等限制阀。4.帮助装置:上述三局部之外的其他装置,例如油箱,滤油器,油管等。它们对保证系统正常工作是必不
3、行少的。5.工作介质:传递能量的流体,即液压油等。1.4 液压系统的图形符号我国已经制定了一种用规定的图形符号来表示液压原理图中的各元件和连接收路的国家标准,即“液压系统图图形符号(GB/T 786.1-93)。我国制订的液压系统图图形符号(GB/T 786.1-93)中,对于这些图形符号有以下几条根本规定。(1)符号只表示元件的职能,连接系统的通路,不表示元件的具体构造和参数,也不表示元件在机器中的实际安装位置。(2)元件符号内的油液流淌方向用箭头表示,线段两端都有箭头的,表示流淌方向可逆。(3)符号均以元件的静止位置或中间零位置表示,当系统的动作另有说明时,可作例外。1.5 液压系统的特点
4、1, 液压传动的优点(1)由于液压传动是油管连接,所以借助油管的连接可以便利灵敏地布置传动机构,这是比机械传动优越的地方。(2)液压传动装置的重量轻, 构造紧凑, 惯性小。(3)可在大范围内实现无级调速。(4)传递运动匀整平稳,负载变更时速度较稳定。(5)液压装置易于实现过载爱惜。(6)液压传动简洁实现自动化。(7)液压元件已实现了标准化, 系列化和通用化,便于设计, 制造和推广运用。2, 液压传动的缺点(1)液压系统中的漏油等因素,影响运动的平稳性和正确性,使得液压传动不能保证严格的传动比。(2)液压传动对油温的变更比拟敏感,不宜在温度变更很大的环境条件下工作。(3)为了削减泄漏,以及为了满
5、足某些性能上的要求,液压元件的协作件制造精度要求较高,加工工艺较困难。(4)液压传动要求有单独的能源,不像电源那样运用便利。(5)液压系统发生故障不易检查和解除。第二章 流体力学根底 考核目标考核学问点l 液体静压力及其性质l 静压力方程l 压力对固体壁面的总的作用力l 几个根本概念l 连续方程, 伯努利方程及应用l 管路压力损失计算l 液体流经孔口及缝隙的特性l 液压冲击和气穴现象考核要求l 根本概念领悟并识记:确定压力, 相对压力, 真空度, 志向液体, 实际液体, 层流, 紊流雷诺数, 液压冲击和气穴现象等概念l 管路压力损失计算领悟:沿程压力损失, 局部压力损失产生的缘由和计算方法l
6、静压力方程, 连续方程, 伯努利方程及应用综合应用:计算泵吸油口的真空度, 吸油高度等 重点及难点1、 静压力根本方程, 连续方程, 伯努利方程2, 确定压力, 相对压力, 真空度等概念3, 层流状态下沿程压力损失, 局部压力损失的计算4, 流经薄壁小孔的流量计算公式2.1 液压油2.1.1 液压油的物理性质1, 液体的密度密度: = m/V kg/ m3 2, 液体的粘性F=A 粘度的分类:动力粘度运动粘度相对粘度3, 液体的可压缩性体积压缩系数 4, 其它性质1压力对粘度的影响 在一般状况下,压力对粘度的影响比拟小。当液体所受的压力加大时,分子之间的距离缩小,内聚力增大,其粘度也随之增大。
7、 2温度对粘度的影响 液压油粘度对温度的变更是特别敏感的,当温度上升时,其分子之间的内聚力减小,粘度就随之降低。 对液压油的要求及选用1, 对液压传开工作介质的要求1.适宜的粘度和良好的粘温性能一般液压系统所用的液压油其粘度范围为:=11.510-635.310-6m2/s(25E50)2.润滑性能好在液压传动机械设备中,除液压元件外,其他一些有相对滑动的零件也要用液压油来润滑,因此,液压油应具有良好的润滑性能。3.良好的化学稳定性即对热, 氧化, 水解, 相容都具有良好的稳定性。4.对液压装置及相对运动的元件具有良好的润滑性5.对金属材料具有防锈性和防腐性6.比热, 热传导率大,热膨胀系数小
8、7.抗泡沫性好,抗乳化性好8.油液纯净,含杂质量少9.流淌点和凝固点低,闪点(明火能使油面上油蒸气内燃,但油本身不燃烧的温度)和燃点高2, 选用正确而合理地选用液压油,乃是保证液压设备高效率正常运转的前提。选用液压油时,可依据液压元件生产厂样本和说明书所举荐的品种号数来选用液压油,或者依据液压系统的工作压力, 工作温度, 液压元件种类及经济性等因素全面考虑,一般是先确定适用的粘度范围,再选择适宜的液压油品种。同时还要考虑液压系统工作条件的特别要求,如在寒冷地区工作的系统那么要求油的粘度指数高, 低温流淌性好, 凝固点低;伺服系统那么要求油质纯, 压缩性小;高压系统那么要求油液抗磨性好。2.2
9、流体静力学 液体静压力及其特性所谓静压力是指静止液体单位面积上所受的法向力,用p表示。液体内某质点处的法向力F对其微小面积A的极限称为压力p,即: 静压力具有下述两个重要特征:(1)液体静压力垂直于作用面,其方向及该面的内法线方向一样。(2)静止液体中,任何一点所受到的各方向的静压力都相等。 液体静力学方程 压力的表示方法及单位确定压力, 相对压力, 真空度的关系是:(1)确定压力大气压力+相对压力(2)相对压力确定压力-大气压力(3)真空度大气压力-确定压力压力单位为帕斯卡,简称帕,符号为Pa,1Pa1N/m2。由于此单位很小,工程上运用不便,因此常接受它的倍单位兆帕,符号MPa。 帕斯卡原
10、理密封容器内的静止液体,当边界上的压力p0发生变更时,例如增加p,那么容器内随意一点的压力将增加同一数值p0也就是说,在密封容器内施加于静止液体任一点的压力将以等值传到液体各点。这就是帕斯卡原理或静压传递原理。 根本概念一, 志向液体和恒定流淌1, 志向液体 :志向液体就是指没有粘性, 不行压缩的液体。我们把既具有粘性又可压缩的液体称为实际液体。2, 恒定流淌:假如空间上的运动参数p, v及在不同的时间内都有确定的值,即它们只随空间点坐标的变更而变更,不随时间t变更,对液体的这种运动称为定常流淌或恒定流淌。二, 迹线, 流线, 流束和通流截面迹线:迹线是流场中液体质点在一段时间内运动的轨迹线。
11、流线:流线是流场中液体质点在某一瞬间运动状态的一条空间曲线。在该线上各点的液体质点的速度方向及曲线在该点的切线方向重合。(a)流线 (b)流束流管:某一瞬时t在流场中画一封闭曲线,经过曲线的每一点作流线,由这些流线组成的外表称流管。流束:充溢在流管内的流线的总体,称为流束。通流截面:垂直于流束的截面称为通流截面。三, 流量和平均流速1, 流量:单位时间内通过通流截面的液体的体积称为流量,用q表示,流量的常用单位为升/分,L/min。流过整个通流截面的流量为2, 平均流速:假设通流截面上流速匀整分布,用v来表示,得= vA 那么平均流速为:v = q/A四, 流淌状态, 雷诺数1, 流淌状态层流
12、和紊流 层流:在液体运动时,假如质点没有横向脉动,不引起液体质点混杂,而是层次清楚,能够维持安定的流束状态,这种流淌称为层流。紊流:假如液体流淌时质点具有脉动速度,引起流层间质点相互错杂交换,这种流淌称为紊流或湍流。2, 雷诺数 Re=vd/ 连续性方程 质量守恒是自然界的客观规律,不行压缩液体的流淌过程也遵守能量守恒定律。在流体力学中这个规律用称为连续性方程的数学形式来表达的。 其中不行压缩流体作定常流淌的连续性方程为:v1A1=v2A2 伯努利方程1, 志向液体的伯努利方程 即:c为常数 伯努利方程的物理意义为:在密封管道内作定常流淌的志向液体在随意一个通流断面上具有三种形成的能量,即压力
13、能, 势能和动能。三种能量的总合是一个恒定的常量,而且三种能量之间是可以相互转换的,即在不同的通流断面上,同一种能量的值会是不同的,但各断面上的总能量值都是一样的。2, 实际液体的伯努利方程 2.4液体流淌时的压力损失分沿程压力损失和局部压力损失2.4.1沿程压力损失液体在等径直管中流淌时因粘性摩擦而产生的压力损失。层流时:速度: 流量: 层流, 湍流时:压力损失:2.4.2局部压力损失 或2.4.3管路中的总压力损失液体流经小孔和缝隙的流量薄壁小孔的流量:流量通用公式:液压冲击及空穴现象1, 液压冲击现象1液压冲击 在液压系统中,当极快地换向或关闭液压回路时,致使液流速度急速地变更(变向或停
14、顿),由于流淌液体的惯性或运动部件的惯性,会使系统内的压力发生突然上升或降低,这种现象称为液压冲击(水力学中称为水锤现象)。在探讨液压冲击时,必需把液体当作弹性物体,同时还须考虑管壁的弹性。2空穴现象一般液体中溶解有空气,水中溶解有约2%体积的空气,液压油中溶解有(6%12%)体积的空气。成溶解状态的气体对油液体积弹性模量没有影响,成游离状态的小气泡那么对油液体积弹性模量产生显著的影响。空气的溶解度及压力成正比。当压力降低时,原先压力较高时溶解于油液中的气体成为过饱和状态,于是就要分解出游离状态微小气泡,其速率是较低的,但当压力低于空气别离压pg时,溶解的气体就要以很高速度分解出来,成为游离微
15、小气泡,并聚合长大,使原来充溢油液的管道变为混有许多气泡的不连续状态,这种现象称为空穴现象。油液的空气别离压随油温及空气溶解度而变更,当油温t=50时,pg4106Pa (确定压力)。第三章 液压泵和液压马达 考核目标考核学问点l 泵和马达的工作原理l 泵和马达的性能参数l 限压式变量叶片泵考核要求l 泵和马达的工作原理领悟:密封工作腔变更, 配流装置的作用。l 泵和马达的性能参数识记:压力, 排量, 理论流量, 实际流量, 转速, 理论转矩, 实际转矩, 功率, 容积效率, 机械效率, 总效率。简洁应用:会计算有关参数3.1 液压泵概述液压泵根本工作条件必要条件:1 形成密封容积2 密封容积
16、变更3 吸压油腔隔开配流装置 液压泵的工作原理及分类 液压泵和液压马达的主要工作参数1, 压力(1)工作压力;(2)额定压力;(3)最高允许压力。2, 排量和流量(1)排量V。液压泵每转一周,由其密封容积几何尺寸变更计算而得的排出液体的体积叫液压泵的排量。(2)理论流量qi。理论流量是指在不考虑液压泵的泄漏流量的状况下,在单位时间内所排出的液体体积的平均值。明显,假如液压泵的排量为V,其主轴转速为n,那么该液压泵的理论流量qi为: (3)实际流量q 液压泵在某一具体工况下,单位时间内所排出的液体体积称为实际流量。 (4)额定流量qn 液压泵在正常工作条件下,按试验标准规定(如在额定压力和额定转
17、速下)必需保证的流量。3, 功率和效率理论功率: 液压泵的功率损失。事实上,液压泵和液压马达在能量转换过程中是有损失的,因此输出功率小于输入功率。两者之间的差值即为功率损失,功率损失有容积损失和机械损失两局部。(2)液压泵的功率。输入功率Pi。液压泵的输入功率是指作用在液压泵主轴上的机械功率,当输入转矩为T0,角速度为时,有: 输出功率Po。液压泵的输出功率是指液压泵在工作过程中的实际吸, 压油口间的压差p和输出流量q的乘积,即: (3)液压泵的总效率。液压泵的总效率是指液压泵的实际输出功率及其输入功率的比值,即:3.2 齿轮泵齿轮泵的工作原理和构造1、 齿轮泵的工作原理2, 齿轮泵存在的问题
18、为保证齿轮连续平稳运转,又能够使吸压油口隔开,齿轮啮合时的重合度必需大于1, 有时会出现两对轮齿同时啮合的状况,故 在齿向啮合线间形成一个封闭容积。ab 容积缩小 p 高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出,使轴和轴承受很大冲击载荷,泵猛烈振动,同时无功损耗增大,油液发热。bc 容积增大 p 形成局部真空,产生气穴,引起振动, 噪声, 汽蚀等总之:由于困油现象,使泵工作性能不稳定,产生振动, 噪声等,干脆影响泵的工作寿命。消退困油的方法原那么 :ab 密封容积减小,使之通压油口bc 密封容积增大,使之通吸油口b 密封容积最小,隔开吸压油方法:在泵盖或轴承座上开卸荷槽以消退困油,CB-B形泵将卸荷槽
19、整个向吸油腔侧平 移一段距离,效果更好2齿侧泄漏:约占齿轮泵总泄漏量的 5%径向泄漏约占齿轮泵总泄漏量的 20%25%端面泄漏* 约占齿轮泵总泄漏量的 75%80%提高齿轮泵压力的方法:浮动轴套补偿原理:将压力油引入轴套反面,使之紧贴齿轮 端面,补偿磨损,减小间隙。弹性侧板式补偿原理:将泵出口压力油引至侧板反面,靠侧板自身的变形来补偿端面间隙。3齿轮泵的径向不平衡力:齿轮泵工作时,在齿轮和轴承上承受径向液压力的作用。如下图,泵的右侧为吸油腔,左侧为压油腔。在压油腔内有液压力作用于齿轮上,沿着齿顶的泄漏油,具有大小不等的压力,就是齿轮和轴承受到的径向不平衡力。液压力越高,这个不平衡力就越大,其结
20、果不仅加速了轴承的磨损,降低了轴承的寿命,甚至使轴变形,造成齿顶和泵体内壁的摩擦等。齿轮泵的流量计算齿轮泵的实际输出流量q(1/min)为: 3.3 叶片泵 单作用叶片泵1, 单作用叶片泵的工作原理 2, 单作用叶片泵的流量计算 泵的实际输出流量为: 3, 特点(1)变更定子和转子之间的偏心便可变更流量。偏心反向时,吸油压油方向也相反;(2)处在压油腔的叶片顶部受到压力油的作用,该作用要把叶片推入转子槽内;(3)由于转子受到不平衡的径向液压作用力,所以这种泵一般不宜用于高压;(4)为了更有利于叶片在惯性力作用下向外伸出,而使叶片有一个及旋转方向相反的倾斜角,称后倾角,一般为24。4, 限压式变
21、量叶片泵 双作用叶片泵1.双作用叶片泵的工作原理 2. 叶片泵的优缺点及其应用主要优点:(1)输出流量比齿轮泵匀整,运转平稳,噪声小。(2)工作压力较高,容积效率也较高。(3)单作用式叶片泵易于实现流量调整,双作用式叶片泵那么因转子所受径向液压力平衡,运用寿命长。(4)构造紧凑,轮廓尺寸小而流量较大。主要缺点:(1)自吸性能较齿轮泵差,对吸油条件要求较严,其转速范围必需在500 1500 r/min范围内。(2)对油液污染较敏感,叶片简洁被油液中杂质咬死,工作牢靠性较差。(3)构造较困难,零件制造精度要求较高,价格较高。叶片泵一般用在中压(6.3 MPa)液压系统中,主要用于机床限制,特别是双
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