液压与气动知识点整理

1.液压与气动的组成？除工作介质（液压油或者压缩空气外），还有以下四部分组成：动力元件（将机械能转换成流体的压力能的元件。例如：液压泵和空气压缩机）、执行元件（将流体的压力能转换成机械能的元件。例如作直线运动的液压缸或者气缸，作回转运动的液压马达或者气压马达）、控制调节元件（例如溢流阀、节流阀、换向阀等）以及辅助元件（例如：管道、油箱、过滤器、蓄能器、油雾器、消声器等）2．液压、气压传动的特点？主要区别？一．液压1.优点：（1）液压传动能在较大范围内实现无级调速（调速范围可达2000）（2）在同功率下，液压装置体积小，重量轻（3）工作平稳，换向冲击小，便于实现快速气动、制动和频繁的换向（4）易于实现过载保护，安全性好，采用矿物油作为工作介质，自润滑性好（5）操作控制方便，便于设备实现自动化（6）液压元件的标准化、系列化和通用化程度高，便于设计、制造和使用维修2.缺点：（1）液压传动系统中存在的泄露和油液的可压缩性，影响了传动的准确性，故不宜用于要求具有精确传动比的场合（2）液压传动系统工作过程中往往有较大的能量损失，因此液压传动效率不高，并且不宜作距离传动（3）液压传动对油温性变化比较敏感，不宜在很高或者很低的温度条件下工作（4）液压件制造精度较高，系统过程中发生故障时不易诊断和排除二．气压1.优点：（1）以空气为工作介质，来源方便，使用后可以直接排入大气中，处理简单，不污染环境（2）空气粘度很小，在管道中压力损失较小，因此压缩空气便于集中供应和远距离输送（3）压缩空气的工作压力一般较低，因此对气动元件的材料和制造精度要求较低（4）工作环境适应性好（5）维护简单，使用安全可靠，能够实现过载保护2.缺点：（1）气动传动工作速度的稳定性较差，，易受负载变化的影响（2）工作压力较低，系统输出力较小，传动效率较低（3）排气噪声较大，在高速排气时需要安装消声器3.液压油的工作介质的物理特性1.液体的密度密度：单位体积液体的质量称为液体的密度，用表示，即Vm式中V—体积（3m），m—质量（kg）一般液压油的密度是850~9003/mkg2.液体的可压缩性：液体在压力作用下体积减小的这种性质称为液体的可压缩性。在常温下，可以认为油液是不可压缩的，但是当液压油混有气泡时，其可压缩性明显增加，并且对液压系统的速度稳定性影响较大3.液体的粘性（1）粘性的物理性质液体只有在流动（或者流动趋势）时，才显示出液体的粘性。而静止液体是不显示粘性的（2）牛顿内摩擦力定律牛顿内摩擦定律液层间的切应力dyduAF（相邻液层间的内摩擦力F、液层间的接触面积A、液层间的速度梯度dydu）（3）粘度①动力粘度，亦称绝对粘度，其单位是)/(2msNsPa，公式为dyduAF②运动粘度：动力粘度与该液体的密度的比值，以表示，单位是sm/2，公式为L-HL46的液压油在40C时，运动粘度的中心值为46smm/24.粘温特性油液的粘度随温度变化的性质称为粘温特性。温度对油液粘度的影响比较大，温度升高，粘文显著下降油液的其它物理以及化学性质包括：抗燃性、抗凝性、抗氧化性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、导热性、相容性以及纯净性4．液压油的品种有很多种，主要有三种：矿油型、乳化型、合成型。液压传动系统用油一般应满足要求有：粘度适当，粘温特性好；润滑性好，防锈性好；质地纯净，杂质少；对金属和密封件有良好的相容性；氧化稳定性好，不易变质；抗泡沫性和抗乳化性好；燃点高，凝固低，对人体无害，成本低等。5.液体静力学的基本知识1.液体的压力液压单位面积上所受的法向力称为压力，在物理学中称为压强的概念，但是在液压技术中习惯称为压力若在液体内某点处微小面积A上作用有法向力F,则该点的静压力P为AFpAlim所以液体的静压力有如下两个重要特性：（1）液体的静压力沿着法向力作用于承压面（2）静止液体内任意一点的静压力在各个方向上都相等2.重力作用下静止液体的压力分布（1）静止液体内任一点处的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力0p，另一部分是由该点以上液体重量所形成的压力。当液面上只受大气压力ap作用时，那么液体内任一点的压力为：ghppa（2）静止液体内的压力随液体深度呈线性规律分布（3）离液体深度相同的各点的压力相等，形成一个等压面（为水平面）3.压力的表示和单位根据度量基准的不同，液体压力分为绝对压力和相对压力。以绝对真空为基准度量的压力，叫绝对压力；则大气压力为基准来度量的压力则是相对压力。在地球的表面上，一切受大气笼罩的物体，大气压力的作用都是自相平衡的，因此一般压力仪器在大气中读数为零，用压力计测得的压力，显然是相对压。因此相对压力又称为表压力。如果液体中某点的绝对压力小于大气压力，这时，比大气压力小的那部分数值叫做真空度。图绝对压力、相对压力和真空度的关系绝对真空相对压力（正）绝对压力相对压力（负）真空度绝对压力大气压压力的法定计量单位是Pa（帕，2/mN），单位换算：aPbar5101aMPcmkgfat098.0/112aPatm510013.11aPOmH980012aPmmHg13314.帕斯卡原理我们认为，静止液体内各点的压力处处相等。在密闭的连通容器中，各点处压力表指示的数值处处相等外加负载F作用在横截面积上为A的活塞上，若不考虑自重所产生压力，则容器内液体各点的压力均为AFp,由此式可以知道压力决定于负载5.液体对固体壁面的作用力当固体壁面为一平面时，液体压力对水平该平面的总压力F等于液体压力p与该平面面积A的乘积，其作用方向与该平面垂直，即F=pAi）对于无杆腔活塞（活塞直径为D，面积为A）左侧所受的液体作用力F为pDpAF42ii）当固体壁面为一曲面时，液体压力在该曲面某方向x上的总作用力xF等于液体压力与曲面在该方向上投影面积xA的乘积，即24dppAFxx6.液体动力学的基本知识1.基本概念（1）理想液体与恒定流动理想液体是既无粘性有无可压缩性的假想液体液体流动时，当夜体内部任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化，则称这种流动为恒定流动（亦称定常流动）；反之，只要压力、速度和密度有一个随时间而变化，则称为非恒定流动（亦称非定常流动）（2）过载断面、流量和平均流速液体在管道中流动时，其垂直于流动方向的截面称为过断面积（或称为通流截面），用A表示。单位时间内通过某一过流断面的液体体积称为流量，用q表示，即tVq（sm/3，min/L）现假设通流截面上各点的各点的流速均匀分布时，流体以平均流速v，流过通流截面的流量与以实际流过流量相等，即Aqv液压缸工作时，活塞的运动速度就等于缸内的液体的平均流速（3）流态和雷诺数1）流态液体内流动时的两种状态：层流和紊流i）层流：液体流动时各质点平行于管道轴线呈线状或者层状运动，运动互不干扰。ii）紊流液体流动时各质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线运动外，还存在着剧烈的横向运动2）雷诺数Re液体管道在管道内流动是层流还是紊流，可以用雷诺数Re来判断，即vdRe，式中，v为平均流速，d为管道直径，为液体的运动粘度液体由层流转变为紊流时的雷诺数和由紊流转变为层流的雷诺数不相等，后者的数值小，所以一般用后者作为判断液流状态的依据，称为临界雷诺数。当液流的实际雷诺数小于临界雷诺数时，液流为层流，反之为紊流。2.连续性方程连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。根据质量守恒定律，单位时间内流过的两个截面的液体质量相等，即222111AvAv若不考虑液体的可压缩性，有21，则2211AvAv由于通流截面是任意选取的，因此有常数vAq7.液体流动时的压力损失1.沿程压力损失：液体沿等径直管流动时因液体与管壁以及液体之间存在摩擦而产生的压力损失，主要取决于液体的流速、粘性、管路的长度以及管路的内径，计算公式为22vdlp式中：沿程阻力系数，l：液体流过的管道长度（m），d：管道直径（m），v：流体的平均流速（m/s），：液体密度（3/mkg）2.局部压力损失液体经阀口、弯管、突变截面以及阀口、滤网等局部装置时，由于液流方向和速度发生急剧变化，形成漩涡，并发生强烈的紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失，其公式为22vp，式中：局部阻力系数阀局部压力损失的计算公式为2)(nnvqqpp3.管路系统的总压力损失整个管路系统的总压力损失应该包括所有的沿程压力损失和所有的局部压力损失，因此vpppp因此减少压力损失的措施：减少流速（效果最好）、缩短管路的长度、减小管路截面的突变，提高管路内壁的加工质量8.液压冲击和空穴现象1.液压冲击定义由于某种原因引起的液体压力急剧上升的现象。如起动、制动、快速换向时容易出现液压冲击产生的原因以及危害（1）当液流通道迅速关闭或者液流迅速换向使液流速度的大小或方向突然变化时，由于液流的惯性引起的液压冲击（2）液压系统中的运动部件突然制动或换向时，因工作部件的惯性引起的液压冲击液压冲击会引起振动和噪声，严重时甚至导致密封装置、管道或其它液压元件的损坏，影响系统的正常工作减小液压冲击的措施（1）延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间（2）限制管路中液流速度及运动部件的速度（3）适当加大管道内径，尽量缩短管路的长度（4）采用橡胶软管，以增加系统的弹性（5）在发生冲击的部位设置蓄能器，以吸收冲击的能量2.空穴现象定义局部出现压力降低，而析出气泡的现象，截面、流速急剧变化的局部区域空穴现象的危害大量的气泡破坏了油液的连续性，而造成流量和压力的脉动，当气泡随油液进入高压区时又急剧破灭，引起局部的液压冲击，引起噪声和振动减小空穴现象的措施（1）降低泵的吸油高度，适当增大吸油管的内径，限制吸油管的流速，及时清洗过滤器（2）管路要有良好的密封，防止空气进入（3）节流口两端的压力差要小9.液压泵基本工作条件（1）应该具有实现周期性变化的密封容积（2）应该配流装置（3）油箱为敞口或者压力油箱10.液压泵的主要性能参数1.液压泵的压力（1）工作压力p是指液压泵工作时输出油液的实际压力，其大小取决于负载（2）额定压力np是指液压泵在使用中允许达到最高的工作压力。泵的额定压力的大小受泵本身的泄露和结构强度所制约2.液压泵的排量和流量（1）排量V是指不考虑泄露情况下泵轴每转所排出的油液的体积，常用单位rmL/（2）流量是指液压泵在单位时间内的排出油液的体积1）理论流量tq是指在不考虑泄露的情况下，单位时间内的排出油液的体积。计算公式Vnqt2）实际流量q是指泵工作时的实际输出流量，由于泵存在泄露，，因此泵的实际流量小于理论流量3）额定流量nq是指泵在额定压力和额定转速下的输出流量3.液压泵的功率液压泵输入的是机械能，表现的形式为输入转矩iT和转速n，液压泵的输入功率nTPii2。液压泵输出的是压力能，表现的形式为输出流量q和压力p，液压泵的输入功率pqPo4.液压泵的效率（1）容积效率v是指液压泵实际流量和理论流量的比值。即ttttvqqqqqqq1（2）机械效率m是指驱动液压泵的理论输入转矩和实际输入转矩的比值。即itmTT（3）总效率是指泵的输出功率与输入功率的比值，即mviPP011.齿轮泵优点是结构简单、尺寸小、制造方便、价格低廉、工作可靠、自吸能力强、对油液污染不敏感，缺点：流量和压力脉动大、噪声大、排量不明确齿轮泵是液压系统中广泛采用的一种液压泵,它一般做成定量泵,按结构不同,齿轮泵分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵,而以外啮合齿轮泵应用最广。存在的问题：困油、径向不平衡力、泄露12.叶片泵叶片泵与其它液压泵相比较具有结构紧凑、体积小、流量均匀、运转平稳，噪声小等优点，但是结构比较复杂、对油液污染比较敏感等缺点.按照工作原理可以分为：单作用式和双作用式两大类。双作用叶片泵常用作定量泵，单作用叶片泵常用作变量泵。叶片泵是通过两叶片之间密封容积的增大和减小，产生吸油和压油的。转子转一转时，