液压 绪论

液压系统动态液压系统动态分析讲义第⼀章绪论引⾔对于⼀个系统⽽⾔，输⼊和扰动往往随时间改变，系统中变量都与时间有关。

因此，系统特性的分析和设计必须考虑动态特性。

我们专业作为机械学科的分⽀，所研究对象的动态特性分析也是⼀个极为重要的问题。

这门课程叫液压系统动态分析。

顾名思义，是研究液压系统的动态特性。

液压系统要能正常⼯作，必须满⾜以下⼏⽅⾯的基本要求：(1) ⼯作循环要求：完成系统所要求的⼯作循环；(2) 静态特性要求：主要性能参数满⾜系统⼯作的要求，如驱动负载能⼒，包括运动(⾏程、速度和加速度)和⼒(⼒矩)的要求；(3) 动态特性要求：⼀般的液压系统应能满⾜系统⼯作时的动态特性要求，如不能产⽣振动、爬⾏或液压冲击，⼯作环节的切换快速平稳，动态误差⼩。

在对液压系统的动态特性要求较⾼时，仅考虑静态特性进⾏设计是不够的，还必须进⾏动态特性分析。

如果系统的动态特性不好，在动态过程中的⼯作情况就不能满⾜要求，甚⾄⽆法正常⼯作。

由于对液压系统⼯作性能的要求不断提⾼，液压系统的动态特性已逐渐被⼈们所重视。

液压系统的动态特性使其动态过程中的特性。

液压系统的动态过程可由很多原因引起，归纳起来有下述两个⽅⾯：(1) 控制过程：为实现系统所要求的动作，某⼀或某些元件要受控并改变状态。

如启动、制动、运动⽅向或速度、压⼒的转换等。

(2) 外界⼲扰液压系统在产⽣动态过程以前，是在某⼀稳态状况下⼯作的，即系统中各参量相互间的关系都处于静平衡状态。

系统产⽣动态过程时，这种平衡状态遭到破坏；动态过程结束时，系统由达到新的平衡状态。

所以液压系统的动态过程时系统失去原来平衡状态到达新的平衡状态的过程。

在这⼀过程中，系统中各参量都在随时间发⽣变化，这种变化过程性能的好坏，就是系统动态特性的优劣。

⼀、研究对象、内容和意义液压元件与系统都是我们的研究对象，具体可分为三类：（1）具有内反馈机制的液压元件，如溢流阀、恒压泵等。

这类元件通过其内部的反馈调节机制，控制压⼒、流量或者是功率为恒定值。

第一章绪论1－1液压系统中的压力取决于〔〕，执行元件的运动速度取决于〔〕。

1－2液压传动装置由〔〕、〔〕、〔〕和〔〕四局部组成，其中〔〕和〔〕为能量转换装置。

1—3 设有一液压千斤顶，如图1—3所示。

小活塞3直径d＝10mm，行程h=20mm，大活塞8直径D=40mm，重物w＝50000N，杠杆l＝25mm，L＝500mm。

求：①顶起重物w时，在杠杆端所施加的力F；②此时密闭容积中的液体压力p；⑧杠杆上下动作一次，重物的上升量H；④如果小活塞上有摩擦力f l＝200N，大活塞上有摩擦力f2＝1000 N, 杠杆每上下动作一次，密闭容积中液体外泄0.2cm3至油箱，重新完成①、②、③。

图题1—3第二章液压油液2－1什么是液体的粘性？2－2粘度的表式方法有几种？动力粘度及运动粘度的法定计量单位是什么？2－3压力和温度对粘度的影响如何？2—4 我国油液牌号与50℃时的平均粘度有关系，如油的密度ρ＝900kg ／m 3，试答复以下几个问题：1)30号机油的平均运动粘度为( )m 2／s ；2〕30号机油的平均动力粘度为( )Pa ．s ；３) 在液体静止时，40号机油与30号机油所呈现的粘性哪个大？2—5 20℃时水的运动粘度为l ×10—6m 2／s ，密度ρ＝1000kg ／m 3；20℃时空气的运动粘度为15×10—6m 2／s ，密度ρ＝1.2kg ／m 3；试比拟水和空气的粘度( )(A)水的粘性比空气大；(B)空气的粘性比水大。

2—6 粘度指数高的油，表示该油 ( )(A)粘度较大；(B)粘度因压力变化而改变较大；(C) 粘度因温度变化而改变较小；(D) 粘度因温度变化而改变较大。

2—7 图示液压缸直径D=12cm ，活塞直径d＝11.96cm ，活塞宽度L ＝14cm ，间隙中充以动力粘度η=0.065Pa ·s 的油液，活塞回程要求的稳定速度为v＝0.5 m ／s ，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F 等于多少" 第三章 液压流体力学根底§ 3－1 静止流体力学3—1什么是液体的静压力？压力的表示方法有几种？压力的单位是什么？3—2在图示各盛水圆筒活塞上的作用力F ＝3000 N 。

液压与气压传动教案第一章绪论一、液压与气压传动的研究对象要研究液压与压传动及其控制技术;要了解传动介质的基本物理性能及其静力学、运动学和动力学特性;要了解组成系统的各类液压元件的结构、工作原理、工作性能以及有这些元件所组成的各种回路的性能和特点,并在此基础上进行液压与气压传动系统的设计.二、液压与气压传动的工作原理液压传动的工作原理,可以用一个液压千斤顶的工作原理来说明.图0-1a液压千斤顶工作原理图1—杠杆手柄2—小油缸3—小活塞4,7—单向阀5—吸油管6,10—管道8—大活塞9—大油缸11—截止阀12—油箱图0-1a是液压千斤顶的工作原理图.大油缸9和大活塞8组成举升液压缸.杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵.如提起手柄使小活塞向上移动,小活塞下端油腔容积增大,形成局部真空,这时单向阀4打开,通过吸油管5从油箱12中吸油;用力压下手柄,小活塞下移,小活塞下腔压力升高,单向阀4关闭,单向阀7打开,下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔,迫使大活塞8向上移动,顶起重物.再次提起手柄吸油时,单向阀7自动关闭,使油液不能倒流,从而保证了重物不会自行下落.不断地往复扳动手柄,就能不断地把油液压入举升缸下腔,使重物逐渐地升起.如果打开截止阀11,举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱,重物就向下移动.这就是液压千斤顶的工作原理.通过对上面液压千斤顶工作过程的分析,可以初步了解到液压传动的基本工作原理.液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质.压下杠杆时,小油缸2输出压力油,是将机械能转换成油液的压力能,压力油经过管道6及单向阀7,推动大活塞8举起重物,是将油液的压力能又转换成机械能.大活塞8举升的速度取决于单位时间内流入大油缸9中油容积的多少.由此可见,液压传动是一个不同能量的转换过程.图0-1b液压千斤顶的简化模型由图0-1b可分析两活塞之间的力比例关系、运动比例关系统和功率关系.1) 力比例关系液压传动区别于其它传动方式的基本特征一: 力(或力矩)的传递是靠液体压力来实现的,或者说,力(或力矩)的传递是按帕斯卡原理(即静压传递原理)进行的. 因此,有人把液压传动称为"静压传动" . 帕斯卡原理(即静压传递原理): "在密闭容器内,施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点".结论:在液压传动中工作压力取决于负载,而与流入的液体多少无关.注意:负载包括:有效负载、无效负载(如摩擦力)以及液体的流动阻力.2) 运动关系液压传动区别于其它传动方式的基本特征二: 运动速度(或转速)的传递是按照"容积变化相等"的原则进行的.基于此,有人把液压传动成为"容积式液体传动".在流体力学中,把单位时间内流过某一通流截面A的流体体积称为流量,则流量q = v·A结论:①活塞移动速度正比于流入液压缸中油液流量q,与负载无关.也就是说,活塞的运动速度可以通过改变流量的方式进行调节.基于这一点,液压传动可以实现无级调速.②活塞的运动速度反比于活塞面积,可以通过对活塞面积的控制来控制速度.3) 功率关系由前述可得P=Fv=Wv=pq上式说明,在不计各种功率损失的条件下,液压传动系统的输出功率Wv等于输入功率Fv,并且液压传动中的功率可以用压力p和流量q的乘积来表示. 总结上述: 在液压传动中压力p 和流量q是最基本、最重要的两个参数.三、液压与气压传动系统的组成液压千斤顶是一种简单的液压传动装置.下面分析一种驱动工作台的液压传动系统.如图1-2所示,它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、图0-2机床工作台液压系统工作原理图1—工作台2—液压缸3—活塞4—换向手柄5—换向阀6,8,16—回油管7—节流阀9—开停手柄10—开停阀11—压力管12—压力支管13—溢流阀14—钢球15—弹簧17—液压泵18—滤油器19—油箱换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成.其工作原理如下:液压泵由电动机驱动后,从油箱中吸油.油液经滤油器进入液压泵,油液在泵腔中从入口低压到泵出口高压,在图1-2(a)所示状态下,通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔,推动活塞使工作台向右移动.这时,液压缸右腔的油经换向阀和回油管6排回油箱.如果将换向阀手柄转换成图1-2(b)所示状态,则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔、推动活塞使工作台向左移动,并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管6排回油箱.工作台的移动速度是通过节流阀来调节的.当节流阀开大时,进入液压缸的油量增多,工作台的移动速度增大;当节流阀关小时,进入液压缸的油量减小,工作台的移动速度减小.为了克服移动工作台时所受到的各种阻力,液压缸必须产生一个足够大的推力,这个推力是由液压缸中的油液压力所产生的.要克服的阻力越大,缸中的油液压力越高;反之压力就越低.这种现象正说明了液压传动的一个基本原理——压力决定于负载.从机床工作台液压系统的工作过程可以看出,一个完整的、能够正常工作的液压系统,应该由以下五个主要部分来组成:1.能源装置它是供给液压系统压力油,把机械能转换成液压能的装置.最常见的形式是液压泵.2.执行装置它是把液压能转换成机械能的装置.其形式有作直线运动的液压缸,有作回转运动的液压马达,它们又称为液压系统的执行元件.3.控制调节装置它是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置.如溢流阀、节流阀、换向阀、开停阀等.4.辅助装置上述三部分之外的其他装置,例如油箱,滤油器,油管等.它们对保证系统正常工作是必不可少的.5.工作介质传递能量的流体,即液压油等.四液压与气压传动的优缺点1、液压传动之所以能得到广泛的应用,是由于它具有以下的主要优点:(1)由于液压传动是油管连接,所以借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构,这是比机械传动优越的地方.例如,在井下抽取石油的泵可采用液压传动来驱动,以克服长驱动轴效率低的缺点.由于液压缸的推力很大,又加之极易布置,在挖掘机等重型工程机械上,已基本取代了老式的机械传动,不仅操作方便,而且外形美观大方.(2)液压传动装置的重量轻、结构紧凑、惯性小.例如,相同功率液压马达的体积为电动机的12%~13%.液压泵和液压马达单位功率的重量指标,目前是发电机和电动机的十分之一,液压泵和液压马达可小至0.0025N/W(牛/瓦),发电机和电动机则约为0.03N/W.(3)可在大范围内实现无级调速.借助阀或变量泵、变量马达,可以实现无级调速,调速范围可达1∶2000,并可在液压装置运行的过程中进行调速.(4)传递运动均匀平稳,负载变化时速度较稳定.正因为此特点,金属切削机床中的磨床传动现在几乎都采用液压传动.(5)液压装置易于实现过载保护——借助于设置溢流阀等,同时液压件能自行润滑,因此使用寿命长.(6)液压传动容易实现自动化——借助于各种控制阀,特别是采用液压控制和电气控制结合使用时,能很容易地实现复杂的自动工作循环,而且可以实现遥控.(7)液压元件已实现了标准化、系列化和通用化,便于设计、制造和推广使用.液压传动的缺点是:(1)液压系统中的漏油等因素,影响运动的平稳性和正确性,使得液压传动不能保证严格的传动比.(2)液压传动对油温的变化比较敏感,温度变化时,液体粘性变化,引起运动特性的变化,使得工作的稳定性受到影响,所以它不宜在温度变化很大的环境条件下工作.(3)为了减少泄漏,以及为了满足某些性能上的要求,液压元件的配合件制造精度要求较高,加工工艺较复杂.(4)液压传动要求有单独的能源,不像电源那样使用方便.(5)液压系统发生故障不易检查和排除.总之,液压传动的优点是主要的,随着设计制造和使用水平的不断提高,有些缺点正在逐步加以克服.液压传动有着广泛的发展前景.2、气压传动的优点(1)空气随处可取,取之不尽,节省了购买、贮存、运输介质的费用和麻烦;用后的空气直接排入大气,对环境无污染,处理方便.不必设置回收管路,因而也不存在介质变质、补充相更换等问题.(2)因空气粘度小(约为液压油的万分之一),在管内流动阻力小.压力损失小,便于集中供气和远距离输送.即使有泄漏,也不会像液压油一样污染环境.(3)与液压相比,气动反应快,动作迅速,维护简单,管路不易堵塞.(4)气动元件结构简单、制造容易,适于标准化、系列化、通用化.(5)气动系统对工作环境适应性好,特别在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射、振动等恶劣工作环境中工作时,安全可靠性优于液压、电子和电气系统.(6)空气具有可压缩性,使气动系统能够实现过载自动保护,也便于贮气罐贮存能量,以备急需.(7)排气时气体因膨胀而温度降低,因而气动设备可以自动降温,长期运行也不会发生过热现象.五液压与气压传动在机械中的应用驱动机械运动的机构以及各种传动和操纵装置有多种形式.根据所用的部件和零件,可分为机械的、电气的、气动的、液压的传动装置.经常还将不同的形式组合起来运用——四位一体.由于液压传动具有很多优点,使这种新技术发展得很快.液压传动应用于金属切削机床也不过四五十年的历史.航空工业在1930年以后才开始采用.特别是最近二三十年以来液压技术在各种工业中的应用越来越广泛.在机床上,液压传动常应用在以下的一些装置中:1.进给运动传动装置磨床砂轮架和工作台的进给运动大部分采用液压传动;车床、六角车床、自动车床的刀架或转塔刀架;铣床、刨床、组合机床的工作台等的进给运动也都采用液压传动.这些部件有的要求快速移动,有的要求慢速移动.有的则既要求快速移动,也要求慢速移动.这些运动多半要求有较大的调速范围,要求在工作中无级调速;有的要求持续进给,有的要求间歇进给;有的要求在负载变化下速度恒定,有的要求有良好的换向性能等等.所有这些要求都是可以用液压传动来实现的.2.往复主体运动传动装置龙门刨床的工作台、牛头刨床或插床的滑枕,由于要求作高速往复直线运动,并且要求换向冲击小、换向时间短、能耗低,因此都可以采用液压传动.3.仿形装置车床、铣床、刨床上的仿形加工可以采用液压伺服系统来完成. 其精度可达0.01~0.02mm.此外,磨床上的成形砂轮修正装置亦可采用这种系统.4.辅助装置机床上的夹紧装置、齿轮箱变速操纵装置、丝杆螺母间隙消除装置、垂直移动部件平衡装置、分度装置、工件和刀具装卸装置、工件输送装置等,采用液压传动后,有利于简化机床结构,提高机床自动化程度.5.静压支承重型机床、高速机床、高精度机床上的轴承、导轨、丝杠螺母机构等处采用液体静压支承后,可以提高工作平稳性和运动精度.液压传动在其他机械工业部门的应用情况见表0-1所示.表0-1 液压传动在各类机械行业中的应用实例行业名称应用场所举例工程机械挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等矿山机械凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架等建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机等农业机械联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机等汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等智能机械折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等。

液压传动考试复习题总汇（含答案）第一章绪论一、填空1.液压系统由、、、四个主要组成部分。

2.液压传动是以为传动介质，依靠液体的来传递动力。

3.液压系统工作时外界负荷，所需油液的压力也越大，反之亦然，负载为零，系统压力。

4.活塞或工作台的运动速度取决于单位时间通过节流阀进入液压缸中油液的，流量越大，系统的速度，反之亦然。

流量为零，系统速度。

5.液压元件的职能符号只表示元件的、及，不表示元件的、及连接口的实际位置和元件的。

二、判断1.液压传动不易获得很大的力和转矩。

（）2.液压传动装置工作平稳。

能方便地实现无级调速，但不能快速起动、制动和频繁换向。

( )3.液压传动适宜在传动比要求严格的场合采用。

( )4.液压系统故障诊断方便、容易。

（）5.液压传动适宜于远距离传动。

（）第二章液压油和液压流体力学基础一、填空1.油液在外力作用下，液层间作相对运动而产生内摩擦力的性质，叫做油液的，其大小用表示。

常用的粘度有三种：即、和。

2.液体的粘度具有随温度的升高而，随压力增大而的特性。

3.各种矿物油的牌号就是该种油液在40℃时的的平均值，4.当液压系统的工作压力高。

环境温度高或运动速度较慢时，为了减少泄漏。

宜选用粘度较的液压油；当工作压力低，环境温度低或运动速度较大时，为了减少功率损失，宜选用粘度较的液压油。

5.液压系统的工作压力取决于。

6.在研究流动液体时，将既又的假想液体称为理想液体。

7.当液压缸的有效面积一定时，活塞的运动速度由决定。

8.液体的流动状态用来判断，其大小与管内液体的、和管道的有关。

9.在液压元件中，为了减少流经间隙的泄漏，应将其配合件尽量处于状态。

二、判断1.液压传动中，作用在活塞上的推力越大，活塞运动的速度越快。

（）2.油液在无分支管路中稳定流动时，管路截面积大的地方流量大，截面积小的地方流量小。

（）3.习题图2-1所示的充满油液的固定密封装置中，甲、乙两个用大小相等的力分别从两端去推原来静止的光滑活塞，那么两活塞将向右运动。