液压传动复习资料.docx

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液压传动复习资料

液压与气压传动复习资料

1、液压传动系统基本由   动力装置   、   执行装置、控制调节装置、  辅助装置、

   传动介质  组成。

2、液压油的粘度随液压油的温度和压力而变，当压力增大时，液压油粘度  增大     ；当液压油温度升高时，液压油的粘度   下降        。

3、根据度量基准的不同，液体的压力分为   绝对压力  和  相对压力两种，大多数表测得的压力是    相对压力   。

4、液压泵按结构分  齿轮泵  、  柱塞泵、叶片泵  三种，它们是利用  密闭容腔体积  的变化来进行工作的，所以称为容积式液压泵  。

5、一般的外啮合齿轮泵的进油口大，出油口小，这主要是为了解决外啮合齿轮泵的径向力不平衡  问题。

6、双作用叶片泵配油盘上有4个配油窗口，斜盘式柱塞泵配油盘上有2个配油窗口。

7、斜盘式轴向柱塞泵的缸体、柱塞、斜盘、配油盘中随输入轴一起转动的为  缸体、   柱塞  。

8、在结构上，所有液压阀都是由阀体   、   阀芯    和     驱动阀芯在阀体内作相对运动的装置         组成。

9、方向控制阀的工作原理是利用  阀芯和阀体间   相对位置改变，实现油路与油路间的通断状态的改变，以满足系统对油流方向的要求。

10、压力控制阀共同特点是：

利用   阀芯上的液体压力与弹簧力的相互作用来控制阀口开度，调节压力或产生动作原理进行工作。

11．液力传动是主要利用液体  动  能的传动；液压传动是主要利用液体_压力_能的传动。

12．液压传动系统由__液压动力装置__、__液压执行装置______、__液压控制调节装置______、__液压辅助装置_和液压传动介质五部分组成。

13．某压力容器表压力为0.3Mpa，则压力容器的绝对压力为0.4Mpa。

（大气压力为0.1Mpa）

14．马达是  执行元件  元件，输入的是压力油，输出的是   转矩  和  转速。

15．排气装置应设在液压缸的    最高处  位置。

16．液压泵的理论流量_____实际流量（大于、小于、等于）。

17．调速阀可使速度稳定，是因为其节流阀前后的压力差   不随负载发生变化  。

18．后冷器一般装载空压机的  排气口处  。

19.液压传动是以  压力  能来传递和转换能量的，而液力传动则是以  动能来转换和传递能量的。

20.液压系统中的压力,即常说的表压力，指的是  相对  压力。

21.雷诺数的物理意义：

影响液体流动的力主要是惯性力和粘性力，雷诺数大，说明惯性力起主导作用，这样的液流呈紊流状态；雷诺数小，说明   粘性力     起主导作用，液流呈层流状态。

22.液体在直管中流动时，产生   沿程  压力损失；在变直径管、弯管中流动时产生    局部     压力损失。

23.在液压系统中，由于某一元件的工作状态突变引起油压急剧上升,在一瞬间突然产生很高的压力峰值，同时发生急剧的压力升降交替的阻尼波动过程称为  液压冲击      。

24.对于液压泵来说，实际流量总是小于  理论流量；实际输入扭矩总是   大于  其理论上所需要的扭矩。

25.齿轮泵中每一对齿完成一次啮合过程就排一次油，实际在这一过程中，压油腔容积的变化率每一瞬时是不均匀的，因此，会产生流量   脉动  。

26.单作用叶片泵转子每转一周，完成吸排油各1次，同一转速的情况下，改变它的偏心距e  可改变其排量。

27.三位换向阀处于中间位置时，其油口P、A、B、T间的通路有各种不同的联结形式，以适应各种不同的工作要求，将这种位置时的内部通路形式称为三位换向阀的   中位机能    。

28.气压传动系统中，气动三联件是指分水滤气器、减压阀和    油雾器   。

29.气动顺序阀与气动溢流阀类似，不同之处在于  气动溢流阀  开启后将压缩空气排入大气之中，而  气动顺序阀打开后将压缩空气输入气动元件中去工作。

30.对气动安全阀的性能要求，首先是安全阀一旦打开，应在最短短的时间内将多余的压缩空气排向大气，第二位的要求是                                    要少，一旦气路压力低于调定压力应立即关闭阀门。

31.气动梭阀相当于两个   单向阀   组合的阀，其作用相当于"或门"，工作原理与液压梭阀  相同   。

32.气动单向               向阀和一个        阀组合而成。

33.与液压传动中的流量控制阀一样，气压传动中流量控制阀也是通过改变阀的  通流截面积来实现流量控制的。

34.气动减压阀与液动减压阀同样，也是以    出口压力  为控制信号工作的。

第一章流体力学基础

第一节：

工作介质

一、液体的粘性

（一）粘性的物理本质

液体在外力作用下流动时,由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力,导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力,这种特性称为粘性，或流动液体流层之间产生内部摩擦阻力的性质。

内摩擦力表达式:

Ff=μAdu/dy

牛顿液体内摩擦定律:

液层间的内摩擦力与液层接触面积及液层之间的速度成正比。

du/dy变化时,μ值不变的液体液压油均可看作牛顿液体。

静止液体不呈现粘性

1、动力粘度μ：

μ=τ·dy/du（N·s/m2）

物理意义：

液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上内摩擦力

2、运动粘度ν：

动力粘度与液体密度之比值

公式：

ν=μ/ρ（m2/s）单位：

m2/s。

单位中只有长度和时间的量纲，类似运动学的量。

三、液体的可压缩性

1、液体的体积压缩系数（液体的压缩率）

定义：

体积为V的液体，当压力增大△p时，体积减小△V,则液体在单位压力变化下体积的相对变化量

公式:

κ=-1/△p×△V/V0

物理意义：

单位压力所引起液体体积的变化　　　　

2、液体的体积弹性模数

定义:

液体压缩系数的倒数

公式：

K=1/κ=-△pV/△V　　　　

物理意义：

表示单位体积相对变化量所需要的压力增量，也即液体抵抗压缩能力的大小。

一般认为油液不可压缩（因压缩性很小），计算时取：

K=（0.7～1.4）×103MPa。

若分析动态特性或p变化很大的高压系统，则必须考虑

1、粘度和压力的关系：

∵p↑，Ff↑，μ↑

　∴μ随p↑而↑，压力较小时忽略，50MPa以上影响趋于显著

2、粘度和温度的关系：

∵温度↑，Ff↓，μ↓　　　　

∴粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好，常用粘度指数VI来度量，VI高，说明粘—温特性好。

2、选择液压油粘度

慢速、高压、高温：

μ大（以↓△q）

快速、低压、低温：

μ小（以↓△p）

第二节液体静力学

静止液体：

指液体内部质点之间没有相对运动，以至于液体整体完全可以象刚体一样做各种运动。

液体的压力：

液体单位面积上所受的法向力，物理学中称压强，液压传动中习惯称为压力

静止液体特性：

（1）垂直并指向于承压表面

（2）各向压力相等

1、液体静力学基本方程式

物理意义：

静止液体内任何一点具有压力能和位能两种形式，且其总和保持不变，即能量守恒，但两种能量形式之间可以相互转换

绝对压力：

以绝对零压为基准所测测压两基准；相对压力：

以大气压力为基准所测

        关系：

绝对压力=大气压力+相对压力或相对压力（表压）=绝对压力-大气压力

      注  液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力；真空度=大气压力-绝对压力

1、帕斯卡原理（静压传递原理）

在密闭容器内，液体表面的压力可等值传递到液体内部所有各点p=F/A  。

液压系统的工作压力取决于负载，并且随着负载的变化而变化。

第三节流体动力学

（一）基本概念：

1、理想液体：

既无粘性又不可压缩的液体

定常流动（稳定流动、恒定流动）：

流动液体中任一点的p、u和ρ都不随时间而变化的流动

一维流动：

液体整个作线形流动

2、流线--流场中的曲线；流管--由任一封闭曲线上的流线所组成的表面；流束--流管内的流线群

3、通流截面：

流束中与流线正交的截面，垂直于液体流动方向的截面A

流量：

单位时间内流过某通流截面的液体的体积q

平均流速：

通流截面上各点流速均匀分布（假想）υ

∵q=V/t=Al/t=Au液压缸的运动速度取决于进入液液压缸的流量，并且随着流量的变化而变化。

（二）连续性方程--质量守恒定律在流体力学中的应用

1、连续性原理：

理想液体在管道中恒定流动时，根据质量守恒定律，液体在管道内既不能增多，也不能减少，因此在单位时间内流入液体的质量应恒等于流出液体的质量。

2、连续性方程：

ρ1υ1A1=ρ2υ2A2=q=常数

结论：

液体在管道中流动时，流过各个断面的流量是相等的，因而流速和过流断面成反比。

（三）伯努利方程--能量守恒定律在流体力学中的应用

1，能量守恒定律：

理想液体在管道中稳定流动时，根据能量守恒定律，同一管道内任一截面上的总能量应该相等。

2、理想液体伯努利方程

物理意义：

在密闭管道内作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、位能和动能。

在流动过程中，三种能量可以互相转化，但各个过流断面上三种能量之和恒为定值。

3、实际液体伯努利方程

∵实际液体具有粘性

∴液体流动时会产生内摩擦力，从而损耗能量，故应考虑能量损失hw，并考虑动能修正系数α，则：

应用伯努利方程时必须注意的问题：

（1）断面1、2需顺流向选取（否则hw为负值），且应选在缓变的过流断面上。

（2）断面中心在基准面以上时，z取正值；反之取负值。

通常选取特殊位置水平面作为基准面

4，动量定理：

作用在物体上的外力等于物体单位时间内的动量变化量

即∑F=dI/dt=d（mv）/dt

考虑动量修正问题，则有：

∴∑F=ρq（β2v2-β1v1）

X向动量方程    ∑Fx=ρqv（β22x-β1v1x）

X向稳态液动力   F'x=-∑Fx=ρqv（β1v1x-β2v2x）

结论：

作用在滑阀阀芯上的稳态液动力总是力图使阀口关闭

第四节液体流动时的压力损失

∵实际液体具有粘性∴流动中必有阻力，为克服阻力，须消耗能量，造成能量损失（即压力损失）　　

分类：

沿程压力损失、局部局部损失

（一）液体的流动状态

层流：

液体的流动是分层的，层与层之间互不干扰；湍流：

液体的流动不分层，做混杂紊乱流动

判断层流和图湍流：

采用雷诺数圆形管道雷诺数：

Re=vd/

过流断面水力直径：

dH=4A/xx--湿周；水力直径大，液流阻力小，通流能力大。

ReRecr为湍流

雷诺数物理意义：

液流的惯性力对粘性力的无因次之比

（二）沿程压力损失（粘性损失）

定义：

液体沿等径直管流动时，由于液体的粘性摩擦和质点的相互扰动作用而产生的压力损失。

产生原因：

外摩擦--液体与管壁间；内摩擦--因粘性，液体分子间摩擦

1、层流时的沿程压力损失（p41，p42）

1）通流截面上的流速分布规律（p41）

结论：

液体在圆管中作层流运动时，速度对称于圆管中心线并按抛物线规律分布。

2）通过管道的流量

3）管道内的平均流速

4）沿程压力损失:

△pλ=△p=32μlυ/d2

结论：

液流沿圆管作层流运动时，其沿程压力损失与管长、流速、粘度成正比，而与管径的平方成反比。

理论值

64/Re；实际值

75/Re

2、湍流时的沿程压力损失

对于光滑管，当3000

∵湍流运动时，△pλ比层流大∴液压系统中液体在管道内应尽量作层流运动

（三）局部压力损失

定义：

液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀滤网等局部装置时,液流会产生旋涡，并发生强烈紊动现象，由此而产生的损失称为局部损失。

产生原因：

碰撞、旋涡（突变管、弯管）产生附加摩擦。

附加摩擦--只有紊流时才有，是由于分子作横向运动时产生的摩擦，即速度分布规律改变，造成液体的附加摩擦。

公式：

△pξ=ξρ

/2

（四）管路系统的总压力损失

△p=∑△

+∑△

第五节孔口和缝隙流量

概述：

孔口和缝隙流量在液压技术中占有很重要的地位，它涉及液压元件的密封性，系统的容积效率，更为重要的是它是设计计算的基础，因此，小孔虽小，缝隙虽窄，但其作用却不可等闲视之，宽度一般在0.1mm以下，直径一般在1mm以内

（五）孔口流量 

孔口分类:

薄壁小孔：

l/d<0.5； 细长小孔：

l/d>4；短孔：

0.5<

≤4

短孔、细长孔口流量计算

短孔：

        ,Cd=0.82;细长孔口：

结论：

∵q∝△p反比于μ∴流量受油温影响较大（T↑μ↓q↑）

（六）空穴现象和液压冲击

1空穴现象：

液压系统中，由于某种原因（如速度突变），使压力降低而使气泡产生的现象

2液压冲击（水锤、水击）

液压冲击：

液压系统中，由于某种原因（如速度急剧变化），引起压力突然急剧上升，形成很高压力峰值的现象。

应搞清的概念：

ρ、压缩性、测压两基准（绝对  相对）、压力表指示压力（实为表压力或相对压力）、理想液体、稳定流动、流量概念、动量方程之结论、层流、紊流概念、△p沿，△p局产生原因，小孔类型、缝隙类型。

应记住的公式、概念和结论：

粘度、粘温特性、静力学基本方程及静压两个特性、压力表达式（p=F/A）及结论、液压力公式（F=pA）曲面A受力的计算、速度公式（v=q/A）及结论、连续性方程及结论、伯努利方程及物理意义、雷诺数表达式、薄壁小孔流量公式及特点。

第二、三章液压泵及液压马达

一、液压泵概念

1、定义：

将原动机输入的机械能转换为液体的压力能向系统供油。

2、液压泵基本工作条件（必要条件）：

（1）形成密封容积  ；

（2）密封容积变化；（3）吸压油口隔开

3、液压泵按结构形式分类:

齿轮式、叶片式、柱塞式

二、液压泵性能参数

1、排量和流量

（1） 排量V——在没有泄露的情况下，泵每转一周所排出的液体体积

（2） 理论流量qt——不考虑泄露的情况下，单位时间内qt=Vn（V是排量n是转速）

（3） 实际流量q——指泵工作时实际输出的流量q=qt-Δq（Δq是泄露流量）

2、功率

理论功率——Pt=Δqpt

输入功率——即泵轴的驱动功率PI=ωT=2πnT（ω是角速度T是转矩）

输出功率——

=Δpq

结论：

液压传动系统中，液体所具有的功率，即液压功率等于压力和流量的乘积。

3、容积效率——液压泵实际流量与理论流量的比值

ηv=q/qt

机械效率——理论转矩与实际输入转矩之比值

总效率——泵的输出功率与输入功率之比值

结论：

泵的总效率等于容积效率与机械效率之乘积。

4、效率（液压泵和液压马达）

主要性能参数的计算

液压泵

液压马达

理论流量

qpt=vp*n

qmt=vm*n

实际流量

qp

qm

理论输入功率

Pip=Δp*qpt

Pim=wTmt

实际输入功率

Pip=wTp

Pim=Δp*qm

实际输出功率

Pop=qpΔp

Pom=wTm

理论转矩

Tpt

Tmt

实际转矩

Tp

Tm

理论转矩与实际转矩关系

Tpt,

Tmt>Tm

容积效率

ηvp=qp/qpt

ηvm=qmt/qm

机械效率

ηmp=Tpt/Tp

ηmm=Tm/Tmt

总效率

ηp=ηvp*ηmp

ηm=ηvm*ηm

三、齿轮泵

齿轮泵分类：

按啮合形式可分为：

外啮合、内啮合

1、外啮合齿轮泵的突出问题及解决方法（p72）

2、泄漏主要来自：

（1）径向泄漏

（2）齿侧泄漏（3）端面泄漏（占主要）

3、径向不平衡作用力（看书P72）

径向力的结果：

加速轴承磨损，降低轴承寿命，还可能使齿轮轴弯曲，导致齿顶与泵体摩擦加剧，使泵不能正常工作。

4、改善措施：

1）缩小压油口，以减小压力油作用面积。

2）扩大泵体内高压区径向间隙3）开压力平衡槽，但泄漏量增大，容积效率减小。

困油现象：

（定义p72好好看看）消除困油的方法：

在泵盖（或轴承座）上开卸荷槽为彻底消除困油。

5、内啮合齿轮泵：

渐开线齿形内啮合齿轮泵和摆线齿轮泵

四、叶片泵

1、叶片泵：

作用非卸荷式——变量泵     双作用卸荷式——定量泵

单作用叶片泵双作用叶片泵的工作原理（p76-77）

限压式变量叶片泵的工作原理和特性（p78）

三、柱塞泵

按柱塞排列方式:

直轴式、斜轴式轴向柱塞泵、径向柱塞泵

柱塞泵共有三对摩擦副：

1、柱塞与缸体2、滑履与斜盘3、缸体与配油盘

五、液压缸及液压马达

液压缸:

实现直线往复运动的执行元件

液压马达：

把液压泵供给的液压能转换为机械能而对负载作功。

液压缸按其结构可分为：

活塞式、柱塞式和伸缩缸

1、活塞式液压缸分类：

双杆活塞液压缸、单杆活塞液压缸

2、柱塞式液压缸（p109-110）定义：

在缸体内做相对往复运动的组件是柱塞的液压缸

液压缸的结构

典型结构：

缸体组件（缸筒和缸盖）、活塞组件（活塞和活塞杆）、密封件、连接件、缓冲装置、排气装置等。

注：

当两个液压马达串联时其转矩T等于单个液压马达的转矩；当两个液压马达并联时其转矩T等于单个液压马达的转矩的2倍

计算题p106页2-4，2-5，p134页3-7,8,9（参考上面的表2-1，仔细独立完成。

）

第四章液压控制元件

1、按用途分：

１）方向控制阀２）压力控制阀　３）流量控制阀　　４）开关（定值）

2、按控制方式分：

１）比例阀２）伺服阀３）数字阀

3、按结构形式分：

１）滑阀　２）锥阀　３）球阀　４）转阀5）射流管阀

4、按安装连接形式分：

１）管式连接２）板式连接３）叠加式连接４）插装式连接

工作性能：

有压力、流量、压力损失、开启压力、允许背压、最小稳定流量等。

5、按操纵方式分：

1）手动阀2）机动阀3）液动阀4）电动阀5）电、液动阀

一、方向控制阀

功用：

用以控制油液的流动方向或液流的通断。

分类：

单向阀、换向阀

一、单向阀

1、单向阀的分类（普通单向阀、液控单向阀）

2、普通单向阀（逆止阀或止回阀）

功用：

只允许油液正向流动，不许反流。

工作原理：

液流从进油口流入时，P1→P2液流从出油口流入时，P1P2不通

开启压力：

0.04～0.1MPa做背压阀：

pk=0.2～0.6MPa

单向阀的作用：

1）安装在泵的出口，防止系统压力对泵的冲击

2）防止系统油液经泵倒流回油箱

3）分隔油路，防止干扰

4）与其它组合，构成复合阀

3、液控单向阀

功用：

正向流通，反向受控流通

结构：

普通单向阀+液控装置

普通型液控单向阀（外泄）如采用内泄，则一般适用于p1腔压力较低场合

应用：

∵液控单向阀具有良好的反密封性∴常用于保压、锁紧回路

二、换向阀

作用：

变换阀心在阀体内的相对工作位置，使阀体各油口连通或断开，从而控制执行

元件的换向或启停。

1　换向阀的要求：

压力损失小，通口间泄漏小，换向平稳、可靠　

2　滑阀式换向阀

分类：

按工作位置数分：

二位、三位、四位位：

阀心相对于阀体的工作位置数。

　用方格表示，几位即几个方格

按通路数分：

二通、三通、四通、五通通:

阀体对外连接的主要油口数（不包括控制油和泄漏油口）通——↑；不通——┴、┬箭头首尾和堵截符号与一个方格有几个交点即为几通。

按控制方式分：

电磁换向阀液动换向阀电液换向阀机动换向阀手动换向阀

油口有固定方位和含义，P——进油口（左下），T——回油口（右下）,A、B——与执行元件连接的工作油口（左、右上）。

（2）滑阀的中位机能

滑阀机能：

换向阀处于常态位置时，阀中各油口的连通方式，对三位阀即中间位置各油口的连通方式，所以称中位机能。

中位机能：

三位换向阀处于中立位置时，阀中各油口的连通方式。

（3）换向阀的主要性能：

工作可靠，压力损失小，内泄漏小，换向时间与复位时间，使用寿命长

二、压力控制阀

作用：

控制液压系统压力或利用压力作为信号来控制其它元件动作。

分类：

溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器

结构：

阀体、阀心、弹簧、调节螺帽等

共同工作原理：

利用作用于阀心上的液压力与弹簧力相平衡的原理进行工作。

一、溢流阀

作用：

稳压溢流或安全保护。

 分类:

　直动式、先导式

1、溢流阀的结构和工作原理

（1）直动式溢流阀

工作原理：

当阀口处于某一开度x时：

pA=k（x0+x）

p—阀进口处压力；x0—弹簧预压缩量；k—弹簧刚度；A—阀芯受力面积。

p=k（x0+x）/A，当x远小于x0时，p基本稳定。

弹簧作用力直接与液压力pA平衡，称直动式。

 当压力较高时，需要k较大当溢流量变化较大时，x变化也会较大，这时p的波动就会较大。

主要原因：

一个弹簧承担了“调压”和“复位”两个作用另外当p高，q大，k较大

先导式溢流阀的结构和工作原理

当溢流阀稳定工作时，主阀芯开度为x，有：

pA=p1A+k（x0+x）

p—阀进口处压力；A—主阀芯受力面积；p1—导阀进口压力；x0—主阀芯复位弹簧预压缩量；k—主阀芯复位弹簧刚度；p=p1+k（x0+x）/A

因为经过导阀的溢流量很小所以p1基本稳定；当主阀的溢流量变化较大时，由于k较小，所以p的波动较小

下面两个图一定得深入理解，有助于理解溢流阀的真正工作原理

2  溢流阀的主要性能

静态特性：

元件或系统在稳定工作状态下的性能其静态特性指标很多，主要是指压力调节范围、压力--流量特性和启闭特性。

（1） 压力调节范围

定义：

调压弹簧在规定范围内调节时，系统压力平稳上升或下降最大和最小调定压力差值。

3）启闭特性

启闭特性：

溢流阀从开启到闭合全过程的p-q特性。

∵由于阀心移动存在摩擦力∴开启与闭合时的p-q曲线不重合，闭合压力指阀口完全关闭时的压力，用pk表示，在相同溢流量下，pc>pk闭合比：

pk与pT之比，

一般规定：

开启比应不小于90%，闭合比应不小于85%，其静态特性较好。

3 、溢流阀应用举例

（1） 为定量泵系统溢流稳压和定量泵、节流阀并联，阀口常开。

（2）变量泵系统提供过载保护和变量泵组合，正常工作时阀口关闭，过载时打开，起安全保护作用，故又称安全阀。

（3）实现远程调压p远程

（4）系统卸荷和多级调压和二位二通阀组合（先导式）

（5）形成背压

二、减压阀

功用：

降低系统某一支路的油液压力，使同一系统有两个或多个不同压力

分类：

直动式、先导式*、定值减压阀、定差减压阀、定比减压阀

减压原理：

利用油液在某个地方的压力损失，使出口压力低于进口压力，并保持恒定，故又称定值减压阀。