广东工大-液压与气压传动-复习

1一、填空、判断、选择绪论：1、液压与气压传动的两个特征压力与负载关系：p=F/A（F越大，即是负载越大，压力P也就越大）速度与流量关系：v=q/An=q/V液压系统中的压力取决于负载，执行元件的运动速度取决于流量。液压传动的两个特征：液压系统中的工作压力由负载决定；大液压缸活塞的运动速度只取决与输入流量大小，而与负载无关。第一篇液压传动第一章液压流体力学基础1.1.液压油1．密度的定义：单位体积液体的质量称为该液体的密度。m/v。2．液体体积弹性模量K的定义、物理含义及与温度、压力的关系；液体体积弹性模量K的定义：压缩系数k的倒数称为液体体积弹性模量。K的物理含义：产生单位体积相对变化量所需要的压力增量。K温度、压力的关系：温度增加时，K值减小；压力增大时，K值增大，但这种变化不呈线性关系，当P≥3MPa时，K值基本上不再增大。液压油的体积弹性模量K值一般在（1.2-2）x103MPa之间，故对于一般液压系统，可认为液压油是不可压缩的。气泡的影响：若液压油中混入空气时，K值将大大减小，其可压缩性将显著增加，并将严重影响液压系统的工作性能。故在液压系统中应尽可能减少油液中的空气含量。K越大抗压缩能力越好，越难被压缩；3、粘性液体的粘性是液体产生机械损失的根源。粘性是液体的重要物理性，也是选择液压油的依据。（1）粘度:粘度是衡量液体黏性的指标。常用的粘度有三种：动力粘度、运动粘度、相对粘度动力粘度：是指液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力，即为动力粘度；运动粘度：液体动力粘度和密度之比值称为运动粘度；（运动粘度并不具有表示液体粘度的物理意义，但工程中常用它来标识液体的粘度。如，液压油的牌号，就是这种油液在40度时的运动粘度的平均值。）相对粘度：工程上常用特定的粘度计在规定的条件下直接测量液体的粘度，即相对粘度。（主要是测量用）（2）粘度随温度的变化规律：当油液温度升高时，其粘度显著下降。（油液粘度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量，因此希望油液的粘度随温度的变化越小越好。）（3）粘度随压力变化的规律：油液的粘度随压力的增加而增加。（4）粘度越小，系统的泄漏会越大；3、液压油的选择：系统工作压力高、环境温度高：宜选择较高粘度油；执行件速度快：宜选低粘度油。21.2液体静力学1、液体静压力的定义：静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。p=F/A（液体静压力在物理学上称为压强，在工程实际应用中习惯上称为压力。）2、液体静压力基本方程式：3、等压面：离液体深度相同处各点的压力均相等，由压力相等的所有点组成的面称为等压面。4、压力的表示：绝对压力：以绝对真空作为度量基准的压力；相对压力：以大气压作为度量基准的压力；（用压力表测得的压力数值是相对压力，所以相对压力也称表压）真空度：当绝对压力低于大气压时，绝对压力不足于大气压力的那部分压力值，称为真空度，此时相对压力为负值。液压系统中压力表指示的压力是表压力即相对压力。绝对压力大气压时：表（相对）压力＝绝对压力－大气压力绝对压力大气压时：真空度＝大气压力－绝对压力压力的单位：Pa(N/m2)MPa1.3液体动力学1、理想液体、恒定流动、通流截面积、流量、平均流速的定义；理想液体：在研究流动液体时，把假设的既无粘性又不可压缩的液体。恒定流动：当液体流动时，如果液体中任一点处的压力、速度和密度都不随时间而变化，则称这种流动为恒定流动。通流截面积：液体流动时，与其流动方向正交的截面为通流截面，截面上每点处的流动速度都垂直于这个截面。流量：单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为流量。平均流速：平均流速是一个假想流速，即液体以此流速流过通流截面的流量等于以实际流速流过的流量。2、连续性方程及应用：，q=Av=const，质量守恒定律。执行件速度取决于进入/流出的q，流量连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的具体应用。质量守恒定律：在△t时间内流过两过截面的液体质量相等。运动件的速度取决于输入或输出的流量。3．理想和实际液体的伯努利方程、能量组成(压力能、动能、势能)及实际应用（能量守恒定律）（实际液体）其中，层流时，紊流时，实际计算时常取。伯努利方程：是能量守恒定律在流体力学中的具体应用。理想液体的伯努利方程，它表明理想液体作恒定流动时，液流中任一截面处液体的总能量由压力能、势能和动能三种形式的能量组成，这三种能量可以互相转换，其总和不变，即能量守恒。31.4管道中液流的特性1．液流状态：层流和紊流，对各流动状态起主导作用的因素：雷诺数液体的流动状态是层流还是紊流，可用雷诺数来判别。层流：实际雷诺数临界雷诺数，粘性力起主导作用紊流:实际雷诺数临界雷诺数，惯性力起主导作用2．压力损失与流态有关（λ、ξ）：存在压力损失的原因：油液的粘性管道流动的压力损失由沿程压力损失、局部压力损失两部分组成。1.5.孔口及缝隙的压力流量特性1．薄壁孔流量公式：特点：沿程阻力小，对温度变化不敏感。应用：液压系统中的节流器，如各种阀的阀口。2．短孔：同薄壁孔流量公式，常用作固定节流器。3．细长孔：4.平板缝隙流动由压差引起的平行平板缝隙的液流流量与缝隙值的三次方成正比；与缝隙两端的压差的一次方成正比。5.偏心圆环的流量同心圆环的流量1.6.液压冲击和气穴现象1、液压冲击的概念：在液压系统中，因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。2、气穴概念：在液压系统中，如果某点处的压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，从而导致液体中出现大量气泡。4第二章液压泵2.1概述：1．泵的能量转换关系:机械能转换成输出液体压力能；2.构成液压泵的3个基本条件和分类（简答题）3、液压泵的主要性能参数（简答题、计算题）（1）液压泵的压力是指其工作时出口处的压力。工作压力P:是指液压泵工作时出口处的实际运行压力，其值取决于负载与排油管路的压力损失。额定压力Pn压泵在正常工作条件下，根据试验标准规定，允许连续运行的最高压力。最高压力Pmax：按试验标准规定，液压泵超过额定压力的短暂运行压力。（2）排量和流量排量V：液压泵在没有泄漏的情况下，泵轴每旋转一周所能排出液体的体积，排量的大小仅与泵的几何尺寸有关。单位：m3/r和ml/r。理论流量qt：液压泵在没有泄漏的情况下，单位时间内输出液体的体积。其值取决于排量V与转速n，即qt=Vn。常用单位是m3/s和L/min。实际流量q：液压泵运行时，单位时间内实际输出液体的体积。在工作压力不为零的情况下，因存在泄漏，所以实际流量总是小于理论流量。额定流量qn：液压泵在额定压力和额定转速下必须保证的实际流量。（3）功率和效率输入功率Pi：驱动液压泵的机械功率。常用单位是W或Kw.W：液压泵的回转角速度；T:液压泵的输入转矩；n:液压泵的转速。输出功率P0：液压泵实际输出的液压功率。效率容积效率v：容积损失用容积效率来表征，它等于实际流量与理论流量之比。v随p升高而降低5机械效率：转矩损失用机械效率表征，它等于理论转矩与实际输入转矩之比。为泵内旋转件间的摩擦造成的转矩损失。总效率：等于输出液压功率与输入机械功率之比，也等于容积效率与机械效率之积。随p升高而升高，至附近达最大。4、液压泵的图形符号2.2齿轮泵、叶片泵、轴向柱塞泵1．各种泵的主要组成部分、工作原理、配油方式、变量方式齿轮泵：齿轮泵是利用齿轮啮合原理工作的，根据啮合形式不同分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵。外啮合齿轮泵：主要组成：一对齿轮、泵体、前后盖板配油方式：吸油腔吸入的油液随着齿轮的旋转被齿穴空间转移到压油腔,齿轮连续旋转，泵连续不断吸油和排油。(1)齿轮节圆直径一定时，为增大泵的排量，应增大模数，减小齿数。(2)为避免根切，齿轮泵的齿轮多为修正齿轮齿轮泵的瞬时理论流量是脉动的，噪声的主要根源。外啮合齿轮泵的主要结构特点：1)齿轮泵的噪声：(1)主要来源：齿轮泵的瞬时理论流量脉动引起的噪声。(2)降低措施：可同轴安装两套齿轮，每套齿轮之间错开半个齿距，由于两个泵的脉动错开半个周期，各自的脉动量相互抑制，因此，总的脉动量大大减小。2)泄漏与提高压力措施(1)三种间隙(泄漏)：轴向、径向、啮合间隙(泄漏);(2)轴向泄漏占75％~80％，影响压力的提高。(3)轴向间隙的补偿采用静压平衡措施：在齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引入压力油，让作用在背面的液压力稍大于正面的液压力，其差值由一层很薄的油膜承受。63)液压径向力及平衡措施(1)径向力的分布及合力齿谷内的油液由吸油区的低压逐步增压到压油区的高压。作用在齿轮轴上液压径向力和轮齿啮合力的合力F=KpBDeK为系数，对主动齿轮K=0.75；对从动齿轮K=0.85。(2)径向力的平衡措施a.缩小压油口，减小高压作用面积。b.扩大压油腔（吸油腔）c.在盖板上开设平衡槽上述措施都会增加径向泄漏，降低容积效率。(3)压力可达32MPa高，应用广泛。4)困油现象的卸荷措施a.在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽b.开设卸荷槽的原则:两槽间距a为最小闭死容积，而使闭死容积由大变小时与压油腔相通，闭死容积由小变大时与吸油腔相通。泄漏部位及间隙补偿（端面泄漏最大，端面间隙补偿-浮动轴套）4、轴向柱塞泵中斜盘与滑履、缸体与配油盘间减小磨损的工作原理：（简答题，6分）关键措施：静压平衡。斜盘式轴向柱塞泵：为了防止压力冲击，一般在配流盘吸、压油窗口的前端开设卸荷槽。5、单、双作用叶片泵的主要不同点：工作原理：①每转吸、压油次数（1，2），能否变量②转轴所受液压力（单：不平衡；双：平衡）③定、转子中心间的位置关系：偏心，同心④变量方式叶片泵又分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。双作用叶片泵只能作定量泵用，单作用叶片泵可作变量泵用。双作用叶片泵因转子旋转一周，叶片在转子叶片槽内滑动两次，完成两次吸油和压油而得名。单作用叶片泵转子每转一周，吸、压油各一次，故称为单作用。双作用叶片泵：转子与定子同心；单作用叶片泵：转子与定子偏心；变量原理定子右边控制活塞作用着泵的出口压力油产生的力F，左边作用着调压弹簧力Fs。当FFs时，定子处于右极限位置，偏心距e=emax，泵输出最大流量；若泵的压力随负载增大，导致FFs，定子将向偏心距e减小的方向移动，泵的输出流量减小。76、限压式变量叶片泵p-q特性及应用（习题2-13）输出功率最大点：拐点B限压式变量叶片泵特性曲线(1)调节压力调节螺钉的预压縮量，即改变特性曲线中拐点B的压力大小pB，曲线BC沿水平方向平移。(2)调节定子右边的最大流量调节螺钉，可以改变定子的最大偏心距emax，即改变泵的最大流量，曲线AB上下移动。(3)更换不同刚度的弹簧，即改变了BC的斜率，泵的最高压力pc也就不同。第三章液压马达与液压缸3.1液压马达1.能量转换关系液压能转换成机械能，输出转矩和转速。2.工作原理：转矩是如何产生的转矩的产生:斜盘对柱塞的反作用力F分解为水平分力Fx和垂直分力Fy，垂直分力产生转矩Ti，带动马达轴旋转。3.主要性能参数额定压力，工作压力p(或压差△p)实际输入流量：MtMMVqq功率：MMiMMMMpqPpqnTP输入：输出：20输出Vq2pVTTMVMMMmMtMn转速：转矩：效率MmMvMiM0MMMVPP总　：机械：容积：MtMmMMtTTqq4.液压马达分类：高速马达（齿轮、叶片、多数轴向柱塞马达）：500r/min以上低速液压马达（径向柱塞马达）：500r/min以下83.2活塞缸（单、双杆）、柱塞缸主要特点：液压能转换成机械能，输出作用力和速度双杆活塞缸两种安装方式及其优缺点：主要是空间范围。有效推力的传递（杆动/固定，柱塞缸－单作用）、运动方向（差动）速度的计算：单、双作用：单杆缸差动连接：单活塞杆缸两腔同时通压力油，称为差动连接。差动连接的缸只能一个方向运动。