上海理工大学液压与气动技术一页开卷纸

液压（气压）传动是以液体（压缩空气）为工作介质，以液体（压缩空气）的压力能进行运动或动力传递的一种传动形式。液压传动系统中工作压力取决于外负载，活塞面积比（A2/A1）越大，增力效果越明显。21AFAFp负载。单位时间内流过截面积为A的油液的体积称为流量2211vAvAq，调节流量可以调节速度。在液压系统中，功率为压力与流量的乘积。pqvpAvpAFvP22111，液压与气压传动由以下五个部分组成：1.动力原件（将机械能转变成油液的压力能），2.执行元件（将油液的压力能变成机械能输出），3.控制调节原件（控制液（气）压系统中油液的压力、流量、流动方式），4.辅助原件（除了上述元器件以外起连接承载等作用的辅助装置），5.工作介质（这里指液压油或压缩空气，可传递能量和信号）。液压与气压传动的优点：1.体积小、重量轻、惯性小。2.方便实现无极调速。3.工作平稳、反应快、冲击小，可频繁启动、换向。4.易实现自动化且调控简单可远控。5.易实现过载保护，安全可靠。6.易实现系列化、标准化、通用化。7.易实现回转、直线运动。8.避免机器过热。气压传动相对液压的优点：1.空气无成本，来源方便，无污染，可直接排放大气。2.空气黏度小，管道压力损失小，效率高。3.气动元件动作迅速反应快、维护简单、调节方便，系统有故障时容易排除。4.工作环境适应性好。5.成本低，有过载保护。液压传动的缺点：1.难以保证严格传动比。2.油液对油温变化比较敏感。3.需进行两次能量转换，过程有能量损失，效率较低，不适于做远距离传动。4.液压元件制作精度高，造价昂贵，成本高。5.液压传动装置故障不易追查原因和迅速排除。气压传动的缺点：1.因为空气可压缩，不易准确控制速度和定位，负载变化对系统影响大。2.空气压力低，只用于压力小场合。3.排气噪声大，高速排气应加消声器。一般计算中，石油基液压油的密度可取为ρ=900kg/m3。重度g。黏性：液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍其他分子的相对运动，即具有一定的内摩擦力，这种性质称为液体的黏性。若液体的动力粘度只与液体种类有关而与速度梯度无关，则这样的液体称为牛顿液体。常用的黏度有3种：1.动力粘度，2.运动粘度/v（单位：1sm/2=)(104斯St）国标规定，液压油的牌号是该液压油在40℃时运动粘度的平均值。相对粘度：我国、德国、俄罗斯采用恩氏黏度，美国用赛氏粘度，英国用雷氏粘度。恩氏黏度与运动黏度的换算关系：EEv31.631.7，4.调和油的黏度：100)(2121EEcEbEaE黏度与压力的关系：压力增大，内摩擦力增大，黏度增大)1(0cpvvp。黏度与温度的关系：温度升高，粘度降低，)1(0tt。液压油的性能要求：1.粘温性好（黏度随温度变化小）。2.润滑性要好。3.化学稳定性好，不易氧化。4.抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。5.对金属和密封件有良好的相容性。6.热膨胀系数低，比热高，导热系数高。7.凝固点低，闪点和燃点高。8.质地纯净，杂质少。9.良好的环保性能和经济性。液压油的种类：石油型、合成型、乳化型。液压油的选用：先选用合适的液压油类型，再选择液压油的牌号。选择黏度的因素：1.液压系统的工作压力（正比）、环境温度（正比）、运动速度（反比）。液压油被污染的危害：1.堵塞滤油器，使吸油困难，产生噪声；堵塞元件，使其失灵。2.加速零件磨损，影响正常工作；擦伤密封件，增加泄露。3.降低液压油润滑性能，使其氧化变质；产生气蚀，加速元件损坏。被污染的原因：1.残留物污染，2.侵入物污染，3.生成物污染。污染的控制：1.消除残留物污染。2.力求减少外来污染。3.滤除系统产生的杂质。4.定期检查更换液压油。液体静力学研究的是静止液体的力学性质。液体压力的特性：1.沿法线方向作用于承压面。2.任一点压力在各个方向上都相等。压力分布特征：1.任一点压力由液面上压力和液体自重压力组成，当液面上只受大气压pa的作用时，压力可表示为：ghppa0。2.静止液体内压力随深度线性变化。3.深度相同，压力相同的点构成等压面，水平。静压力基本方程物理意义：静止液体内任意一点具有压力能和位能，总和不变，可相互转换。压力表示方法：绝对压力（以绝对真空为基准），相对压力（以大气压力为基准）。真空度：绝对压力比大气压小的那部分。帕斯卡原理（静压力传递原理）：在密闭容器内，施加于静止液体的压力将以等值传递至液体的各点。液体对固体壁面的作用力：)(轴的投影是缸筒内壁在xApAFxxx。液体中任一点处压力、密度、速度等参数都不随时间而变化，这种流动称为恒定流动（定常流动、非时变流动）。当液体整个作线性流动时称为一维流动。雷诺数的定义：雷诺数是液流的惯性力对黏性力的无因次比。Re=vd/ν（v平均流速，ν运动黏度，d管道内径）。层、紊流判定：当ReRec(临界雷诺数)，为层流，反之为紊流。光滑金属圆管Rec=2320，橡胶软管Rec=1600~2000。非圆截面管道Re=4vA/νχ（v平均流速，ν运动黏度，A通流截面积，χ接触液体的管壁周长）。连续性方程：CvAq（流量不变）。实际液体的伯努利方程：pvghpvghphhgvgphgvgpw22222211112222212111212122或（式中1、2层流时取1，紊流时取2）压力损失种类：沿程压力损失22vdlp（λ是沿程阻力系数，圆管层流时理论值λ=64/Re，一般金属管λ=75/Re，橡胶管λ=80/Re；紊流时，光滑管-0.250.3164Re）、局部压力损失22vp（ξ局部阻力系数，查表）。总压力损失：222)(22nVVqqpvvdlpppp。小孔分三种：薄壁孔（l/d≤0.5），细长孔（l/d＞4），短孔（0.5l＜l/d≤4）。薄壁小孔的流量公式为：222,11,2ddAACCCCCpACvAqeTecvcvqTqee其中24dAAATTe小孔通流截面面积收缩断面的面积，。液压系统中由于某种原因，系统中某处的压力在某一瞬间会突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。减小液压冲击的方法：1.延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。2.限制管道流速及运动部件速度。3.适当加大管径，尽量缩短管路长度。4.采用软管以增加系统的弹性。在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体中出现大量气泡，这种现象称为气穴现象。减少气穴现象和气蚀的方法：1.减小小孔或缝隙前后的压力降2.降低泵的吸油高度，适当加大吸油管内径，限制吸油管内液体流速，尽量减少压力损失。3.管路要有良好的密封，防止空气进入。齿轮泵特点：结构简单、体积小、重量轻、转速高且范围大，自吸性能好，对油液污染不敏感，工作可靠，维护方便和价格低廉等。齿轮泵排量和流量计算：排量齿轮节圆直径有效齿高，模数，齿数，齿宽，其中DhmzBBzmDhBV22；流量容积效率泵的转速，其中-66.62vvvnBnzmVnq。齿轮泵结构特点：1.泄油问题（包括泵体内圆和齿顶径向间隙的泄露、齿面啮合处间隙的泄露、齿轮端面间隙的泄露）2.困油现象（解决办法：在齿轮端面两侧板上开卸荷槽）3.不平衡的径向力（解决方法：减小压油口尺寸、加大齿轮轴和轴承的承载能力、开压力平衡槽、适当增大径向间隙等办法来解决）。单作用叶片泵排量和流量计算：排量eBRVZV4，R是定子半径，B是叶片宽度；流量：理论流量eBnRVnqt4，实际流量是容积效率其中vvvteBnRqq4。双作用叶片泵排量和流量计算：排量：)(2)(2222rRBBrRZV其中β是叶片夹角，B叶片宽度，R定子大圆弧半径，r定子小圆弧半径；流量：不考虑影响：vvnrRBVnq)(222，考虑叶片体积产生的影响：vvnbZrRrRBnVVq]cos)()([2)'(22其中B-叶片宽度，b叶片厚度，Z叶片数目（一般不小于8），θ叶片倾角。径向柱塞泵的排量和流量计算：排量：eZdV242，当转速为n，容积效率为v时，流量veZndq242。轴向柱塞泵的排量和流量计算：柱塞直径d，柱塞分布圆的直径为D，斜盘倾角为γ，柱塞泵数为Z时，排量：tan42DZdV，流量：tan42vDZndq。液压缸作为执行元件，将液体的压力能转化为机械能。根据运动形式分为：1.缸筒固定式。2.活塞杆固定式。液压缸由：缸筒、活塞、活塞杆、端盖、密封件等主要部分组成。液压阀是控制元件，基本结构包括：阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的操纵装置。液压阀分类：1.根据在液压系统中的功用：方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀；2.根据控制方式：定位或开关控制阀、电液比例阀、伺服控制阀、数字控制阀；3.根据阀芯的结构形式：滑阀（或转阀）类、锥阀类、球阀类、喷嘴挡板阀、射流管阀4.根据连接和安装形式的不同：管式阀、板式阀、叠加式阀和插装式阀。阀的性能参数：1.公称直径，2.额定压力。对液压阀的基本要求：1.动作灵敏，使用可靠，工齿轮泵单作用叶片泵双作用叶片泵轴向柱塞泵径向柱塞泵功率质量比（kW/kg）中小中中大小噪声稍高中中大中耐污能力中等中中中中价格最低中中低高高作时振动和冲击小，噪声小，寿命长；2.流体通过液压阀时，压力损失小；阀口关闭时，密封性能好，内泄漏小，无外泄漏。3.所控制的参量（压力或流量）稳定，受外部干扰时变化量小。4.结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性好。单向阀的性能要求：正向液流通过时压力损失要小，反向截止时密封性要好，动作灵敏，工作时冲击和噪声小。单向阀分为普通单向阀、液控单向阀。单向阀常被安装在出口，一方面用来防止系统的压力冲击影响泵的正常工作；另一方面，在泵不工作时，防止系统的油液倒流经泵回油箱。换向阀的分类：1.按结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式；2.按操纵方式：手动、机动、电磁、液动、电液动、气动；3.按工作位置和通道数：二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等；4.按阀芯在阀体中的定位方式：钢球定位、弹簧复位、弹簧对中等。滑阀式换向阀操纵方式：手动、机动、电磁、液动、电液动。中位机能：O型（保持压力）、H型（液压泵可以卸荷）、M型（1、由于工作油口A、B封闭，工作机构可以保持静止。2、液压泵可以卸荷）、Y型（1、因为工作油口A、B与回油口T相通，工作机构处于浮动状态）、P型（组成差动回路）、X型（保持压力）、U型、（1、由于工作油口A、B连通，工作装置处于浮动状态、）K型（1、油泵可以卸荷。2、两个方向换向时性能不同）、J型（两个方向换向时性能不同）、C型（从停止到启动比较平稳，制动时有较大冲击）。压力控制阀分类：溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。溢流阀的主要用途：1.用来保持系统或回路恒定，2在系统中作安全阀。溢流阀的主要性能：a.静态性能：1.压力-流量特性（溢流特性），2.启闭特性，3.压力稳定性，4.卸荷压力，5.内泄漏量，6.最大允许流量和最小稳定流量；b.动态性能：1.压力超调量Δp，2.升压时间t1，3.升压过程过渡时间t2,4.卸荷时间t3。溢流阀的应用：1.调压溢流，2.安全阀，3.使泵卸荷，4.远程调压，5.形成背压。按调节要求不同，减压阀可分为定压输出减压阀、定差减压阀、定比减压阀。减压阀的应用：1.组成不同压力级别的液压回路，2.稳定系统压力。按控制压力来源，顺序阀分类：内控式、外控式。顺序阀与溢流阀的差别：1.顺序阀出口连负载，溢流阀出口回油箱；2.顺序阀泄油口单独回油箱（外泄），溢流阀多内泄；3.顺序阀进口压力由液压系统的工况决定，溢流阀进口最高压力由调压弹簧限定，液体能量全部损失。顺序阀的应用：1.实现多缸顺序