液压与气压传动串讲.ppt

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1、考试题型,选择题：30分，20个空。分析题：30分，15分/题计算题：40分，3题,时间：1月9日，周三，8:30-10:10地点：工三-101,考试时间和地点：,答疑时间和地点：,时间:，工1-402,考试范围,1、液压流体力学基础 2、液压泵 3、液压马达和液压缸 4、液压控制阀 5、液压基本回路,液压系统的工作压力取决于外负载，活塞的运动速度取决于流量。,第一章 液压流体力学基础,粘性：液体流动时分子之间会产生一种内摩擦力，阻碍分子相对运动，这一特性称为液体的粘性。液体流动时，由于液体和固体壁面间的附着力以及液体的粘性，会使液体内各液层间的速度大小不等。静止的液体不呈现粘性。,液体粘性的

2、大小用粘度来表征。常用的粘度有三种，即动力粘度、运动粘度和相对粘度。动力粘度的定义式由此可知动力粘度的物理意义是：当速度梯度等于1时，接触液体液层间单位面积上的内摩擦力动力粘度又称为绝对粘度、粘度系数，单位是。运动粘度：动力粘度和该液体的密度之比，即 运动粘度没有明确的物理意义，但在工程中常用它来标志液体的粘度，单位为m2/s。,静压力基本方程,（1）静压力基本方程 容器中盛有液体，作用在液面上的压力为P0，计算A点处的压力。取微元，微元体受力分析。,上式即为静压力基本方程式,1.2.2 静压力基本方程,（2）压力的表示方法及单位 压力有两种表示方法：以绝对零压力作为基准所测得的压力，称为绝对

3、压力。以当地大气压力为基准所测得的压力，称为相对压力。相对压力也称表压力。,当绝对压力低于大气压时，习惯上称为出现真空。因此，某点的绝对压力比大气压小的那部分数值叫作该点的真空度。,1.2.2 静压力基本方程,绝对压力、相对压力(表压力)和真空度的关系如图所示,1.3.1 基本概念,恒定流动：液体流动时，液体中任一点处的压力、速度和密度都不随时间而变化。又称为定常流动或非时变流动。反之，称为非恒定流动，或者非定常流动或时变流动。流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积。用q表示，单位 或。,1.3.2 流量连续性方程,当液体在管道内作恒定流动时，根据质量守恒定律，管内液体的质量不会增多也不会减

4、少，所以在单位时间内流过每一截面的液体质量必然相等。如图所示，管道的两个通流面积分别为A1、A2，液体流速分别为v1、v2，液体的密度为，则,考虑液体的不可压缩性，得出,或写为,即为液体的流量连续性方程，它说明恒定流动中流过各截面的不可压缩流体的流量是相等的。,1.3.3 伯努利方程,伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。（1）理想液体的伯努利方程无粘性、不可压缩，在管内作稳定流动时没有能量损失。根据能量守恒定律，同一管道每一截面上的总能量都是相等的。,因两个截面是任取的，因此上式可改写为：,1.3.3 伯努利方程,在管内作恒定流动的理想液体具有压力能、位能和动能三种形式的能量。

5、在任意截面上这三种能量都可以相互转换，但其总和保持不变。静压力基本方程则是伯努利方程（在速度为零时）的特例。（2）实际液体的伯努利方程实际液体具有粘性，当它在管中流动时，为克服内摩擦阻力需要消耗一部分能量hwg，用平均流速代替实际流速还会产生误差，所以实际液体的伯努利方程为：,1.4.1 流态与雷诺数,通过大量实验发现，液体在管道中流动时存在两种流动状态，即层流和紊流。,雷诺试验装置,雷诺试验原理,（一）流态,1.4.1 流态与雷诺数,液体的流态只能通过观察才能判断吗？,（二）雷诺数,液体的流态与液体的流速v、液体运动粘度和管道内径d有关。,由这三个参数组成了无量纲数雷诺数Re,如果液流的雷诺

6、数相同，则流态亦相同。,1.5.4 短孔和细长孔,当长径比 0.5 l/d 4 时，称为短孔。,当l/d 4 时，称为细长孔。,短孔的流量计算公式为,Cd 应按曲线查得，雷诺数较大时，Cd基本稳定在0.8 左右。,1.5.4 短孔和细长孔,流经细长孔的液流，由于粘性的影响，流态一般为层流，所以细长孔的流量可用流经圆管的流量公式，即,1.6.2 圆柱环形缝隙,在液压元件中，某些相对运动零件，如柱塞与柱塞孔，圆柱滑阀阀心与阀体孔之间的间隙为圆柱环形间隙。根据两者是否同心又分为同心圆柱环形间隙和偏心环形间隙。通过其间的流量也包括压差流动流量和剪切流动流量。设圆柱体直径为d，缝隙值为h，缝隙长度为。,

7、（一）同心圆柱环形缝隙的流量,设圆柱体直径为d，缝隙值为h，缝隙长度为。若将环形缝隙沿圆周方向展开，就相当于一个平行平板缝隙。,1.6.2 圆柱环形缝隙,因此，将b=d代入平板缝隙流量公式得,当圆柱体移动方向和压差方向相同时取正号，方向相反时取负号。若无相对运动，则同心环形缝隙流量计算公式为,第2章 液压泵,液压泵是液压系统的动力元件，将原动机（电动机、柴油机）输入的机械能转换为压力能输出，为执行元件提供压力油。,2.1.2 液压泵的主要性能参数,（二）液压泵的排量、流量和容积效率,1、排量V：液压泵每转一转理论上应排除的油液体积，又称为理论排量或几何排量，记为V。常用单位为cm3/r（ml/

8、r）。排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。,2.1.2 液压泵的主要性能参数,2、流量,（1）平均理论流量 qt：泵在单位时间内理论上排出的油液体积，qt=nV，单位为 m3/s 或 L/min。,（2）实际流量 q：泵在单位时间内实际排出的油液体积。在泵的出口压力 0 时，存在泄漏流量q，因此q=qt-q。因为q正比于p，工作压力越高，泄漏量越大，使得泵的实际流量小于泵的理论流量。,（3）瞬时理论流量 qsh：任一瞬时理论输出的流量，一般泵的瞬时理论流量是脉动的，即qshqt。,（4）额定流量 qs：泵在额定压力，额定转速下允许连续运转的流量。,2.1.2 液压泵的主要性能参数,需要指出，当泵的

9、出口压力等于零或进出口压力差等于零时，泵的泄漏量=0，即q=qt，工业生产中将此时的实际流量等同于理论流量。,3.2.1 常用液压缸及其速度推力特性,左、右两腔的有效面积相等，左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，产生的推力和速度相等。,式中 D活塞直径；d活塞杆直径；p1、p2分别为液压缸进、出油腔的压力；q输入流量；F双活塞杆液压缸的推力;v活塞的速度。,3.2.1 常用液压缸及其速度推力特性,2.单活塞杆液压缸单杆活塞缸只有一端带活塞杆，它也有缸筒固定和活塞杆固定两种安装方式，两种方式的运动部件移动范围均为活塞有效行程的两倍。,3.2.1 常用液压缸及其速度推力特性,液压油从无杆腔输入

10、,式中 v1活塞杆伸出速度；q输入液压缸流量；A1、A2分别为无杆腔和有杆腔有效面积；D、d分别为活塞直径和活塞杆直径；F1活塞推力；p1、p2分别为液压缸进、出口压力；m、V 分别为液压缸机械和容积效率。,3.2.1 常用液压缸及其速度推力特性,油液从有杆腔输入,式中 v1活塞杆伸出速度；q输入液压缸流量；A1、A2分别为无杆腔和有杆腔有效面积；D、d分别为活塞直径和活塞杆直径；F1活塞推力；p1、p2分别为液压缸进、出口压力；m、V 分别为液压缸机械和容积效率。,差动连接：单活塞杆缸的左、右两腔同时通压力油的连接方式。差动连接的液压缸称为差动液压缸。,差动缸活塞推力F3和运动速度v3为,差

11、动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大，因此，可以在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度。,3.2.1 常用液压缸及其速度推力特性,如果要求差动缸向右运动速度v3非差动连接向左运动速度 v2,则,3.2.1 常用液压缸及其速度推力特性,已知单活塞杆液压缸的活塞直径D为活塞杆直径d的两倍，差动连接的快进速度等于非差动连接前进速度的（4倍)，差动连接的快进速度等于快退速度的（3倍）。,已知单活塞杆液压缸两腔的有效面积A1=2A2，液压泵供油流量为q，如果将液压缸差动连接，活塞实现差动快进，那么进入大腔的流量是（2q），如果不差动连接，则小腔的排油流量是（0.5q）。,例3

12、液压马达与液压泵从能量转换观点上看是互逆的，因此所有的液压泵均可以用来做马达使用。（）例4 因存在泄漏，因此输入液压马达的实际流量大于其理论流量，而液压泵的实际输出流量小于其理论流量。（）例5 双活塞杆液压缸又称为双作用液压缸，单活塞杆液压缸又称为单作用液压缸。（）例6 在下列液压马达中，（）为高速马达，（）为低速马达。（A）齿轮马达（B）叶片马达（C）轴向柱塞马达（D）径向柱塞马达,对于三位四通滑阀，左、右工作位置用于执行元件的的换向，一般为P与A通、B与T通，或者P与B通、A与T通。当阀心处于中位时，各油口有不同的连通方式，可满足不同的使用要求。滑阀在中位时各油口的连通方式体现的换向阀的控

13、制机能，称之为滑阀的中位机能。不同中位机能的滑阀，阀体是通用的，仅阀心台肩的尺寸和形状不同。滑阀机能的应用：使泵卸载的有H、K、M型；使执行元件停止的有O、M型；使执行元件浮动的有H、Y型；使液压缸实现差动的有P型。,4.2.2 换向阀,4.2.2 换向阀,例题1：一水平放置的双伸出杆液压缸，采用三位四通电磁换向阀，要求阀处于中位时，液压泵卸荷，且液压缸浮动，其中位机能应选用（D）；要求阀处于中位时，液压泵卸荷，且液压缸闭锁不动，其中位机能应选用（B）。（A）O型（B）M型（C）Y型（D）H型,第4章 液压控制阀,1 方向控制阀2 压力控制阀3 流量控制阀,4.3.1 溢流阀,（一）直动型溢流

14、阀的结构及工作原理,液压油流向：出口接什么元件？阀芯受力分析 常位开启,滑阀式直动型溢流阀,滑阀式直动型溢流阀的工作原理,4.3.1 溢流阀,4）回油路有背压。下图溢流阀1开启时，阀1的进口压力是多少？,4.3.1 溢流阀,先导式溢流阀的特点,进口压力和弹簧力的关系。,主阀、先导阀的流量。,阻尼孔被堵塞阀常开。,遥控口的使用。,4.3.2 减压阀,缝隙流动压力损失p出p进减压阀原理,减压阀分为（定值）减压阀、定差减压阀、定比减压阀。,（一）先导式减压阀的结构及工作原理。,4.3.2 减压阀,（二）减压阀的特点（注重与溢流阀比较）,进口压力控制？出口压力控制？,阀口常开？常闭？,内泄式？外泄式？

15、,遥控口,进口压力控制？出口压力控制？,阀口常开？常闭？,4.3.3 顺序阀,内控外泄式顺序阀的功用,(二)顺序阀的图形符号,(三)顺序阀的功用,何种压力控制？,阀口常开？常闭？,4.3.3 顺序阀,外控内泄式顺序阀的功用,4.4.2 节流阀,（一）节流口的结构及工作原理,进、出口压差的大小变化时，通过节流阀的流量变化吗？,4.4.3 调速阀,调速阀=定差式减压阀+节流阀 串联,节流阀刚性差输出流量波动执行元件运动速度不稳定。,调速阀的工作原理,进、出口压差的大小变化时，通过调速阀的流量变化吗？,第6章 液压基本回路,1 压力控制回路2 速度控制回路调速回路3 速度控制回路快速和速度换接回路4

16、 方向控制回路,6.1 压力控制回路,什么是压力控制回路？,压力控制回路包括:调压回路、卸载回路、减压回路、增压回路、平衡回路、保压回路，以及泄压回路。,阀、控制对象、目的。,6.1.1 调压回路,（2）多级调压回路,几级调压？,6.1.1 调压回路,溢流量如何分配,6.1.2 卸载回路,（2）用先导型溢流阀的卸载回路,遥控口 节流阀,6.1.5 平衡回路,功能：背压，平衡重力。,(1)采用单向顺序阀的平衡回路回路,顺序阀的调定压力,泄漏,6.2.1 定量泵节流速度回路,有何区别？节流调速的分类：进，回，旁,6.2.1.1 节流调速回路,溢流阀开启吗？,能承受负值负载的是哪种？回路效率最高的是哪种?,6.3.1 快速运动回路,2.双泵供油,（1）压力控制顺序动作回路,