【液压传动第二版((王积伟)课件全集-第1章】

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• 我国液压工业形成门类比较齐全，有一定 生产能力和技术水平的工业体系。目前液 压产品有1200品种、10000多个规格。 1996年液压总产值23.48亿元，世界第六 位。，1998年国产液压件480万件，销售额 28亿元。2004液压总产值103亿元。
• 1990年中国液压气动密封件工业协会成立。 行业标准化工作发展，到2004年液压气动 标准145项（国标79项，行业标准66项）
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 0.0025 N/W（牛/瓦），发电机和电动机则约为0.03 N/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。
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1.1液压传动的工作原理
1.1.1 液压千斤顶的工作原理
1、液压传动是以液体为工作介质传递动力，液体几乎 不可压缩。
2、液压传动用液体的压力能传递动力。 3、液压传动与控制不可分。 1.1.2 力、运动及能量的传递 1、系统压力取决于负载。 2、大活塞运动的速度，在缸的结构尺寸一定时， 取决于输入的流量。 3、液压系统的压力和流量之积就是功率，称为液 压功率。
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。
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（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。

3-3 叶片泵
优缺点：
优点：结构紧凑、外形小，平稳，流量
均匀，噪声小。
缺点：复杂，自吸性差。
3-3 叶片泵
分类：
单作用式叶片泵：泵轴每转中每个密封容积完成一
次吸压油循环。一般用作变量泵。
双作用式叶片泵：泵轴每转中每个密封容积完成两
次吸压油循环。一般用作定量泵。
密封容积均由定子内表面，转子外表面，叶片，前后 配油盘组成。
(2)液压泵的功率 1)输入功率Pi 2)输出功率P
式中 Δp为液压泵吸、压油口之间的压力差(N／m2)； q为液压泵的输出流量(m3／s)；P为液压泵的输出功率(W)。
式中 P为输出功率(kW)
P p v qpv q vt p v2 q tnvm vm P2 inT 2 n i/T m2 tn p vq t
三） 单向变量液压泵 d） 双向变量液压泵
3-2 齿轮泵 齿轮泵的分类：外啮合、内啮合
一、齿轮泵的工作原理
二、齿轮泵的困油和径向推力问题 1、困油问题
1、困油问题
困油区： 1.05~1.3,同时两对齿轮啮合密闭容积
困油现象:
a b容积困油区压力急剧 轴承负荷功耗油温 b c容积困油区产生真空度油液气化振动、噪声、气蚀 消除困油现象措 d施 ：
第3章 液压泵和液压马达
第1教学单元
3-1 概述 3-2 齿轮泵
3-1 概述
液压泵： 动力元件：机械能→压力能 液压马达：执行元件：压力能→机械能
是互为逆装置。
3-1 概述
一、液压泵和液压马达的工作原理及分类
1.液压泵的工作原理
容积式泵——利 用密封容积变化来产 生压力能。
工作条件： 1.周期变化的空间 2.配油机构 3.油箱与大气相连

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1.2液压传动的工作原理及系统构成
磨床工作台液压系统
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磨床工作台液压系统
磨床工作台
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18 17
16
15
14 13
12 11
9
10
7
8
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4 3
2
1
16 15
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磨床工作台液压系统
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磨床工作台
18 17
16
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节流阀 1 3
液压缸
换向阀
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12 11
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能分析的基本方法；
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二、学习要求
通过本课程的学习，全面系统地了解掌握： 1，液压气动技术特点和应用， 2，传动介质的特性及其基础理论， 3，液压泵和液压马达的结构原理、工作特性及选
择方法, 4，液压气动执行元件、控制元件、系统辅件元件
的结构原理、工作特性及基本设计计算选择方 法, 5，液压气动系统基本回路, 6，典型液压气动系统原理分析方法, 7，液压气动系统基本设计过程和方法， 8，能正确分析一般液压气动系统的工作过程，综 合应用的特点和方法。
◆液压传动和液力传动均是以液体作为工作介质来进行能量 传递的传动方式。
◆液压传动主要是利用液体的压力能来传递能量；
液力传动则主要是利用液体的动能来传递能量。
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流体传动
液体传动 气压传动
液压传动——利用液体静压力 传递动力
液力传动——利用液体流动动能 传递动力
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举例1
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动力源
?
消耗能量
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目前，流体传动技术正在向着高压、 高速、高效率、 大流量、大功率、微型化、低噪声、低能耗、经久耐用、 高度集成化方向发展，向着用计算机控制的机电一体化方 向发展。不仅传动动力，更能实现高精度运动控制，与其 它技术对接融合便捷。

详细描述
液压传动广泛应用于工程机械、农业机械、汽车工业、船舶工业、航空航天等领域。例如，挖掘机、起重机、推 土机等工程机械采用液压传动系统来实现各种动作；航空航天领域的飞行器也采用液压传动系统来进行姿态控制 和起落架收放等操作。
02 液压传动的基本原理
液压油的特性
01
液压油是液压传动系统中的工作介质，具有不可压缩性 、粘性和润滑性等特性。
液压系统的调试与检测
总结词
液压系统的调试与检测是确保系统性能和稳定性的必 要步骤，有助于及时发现和解决潜在问题。
详细描述
在液压系统安装完成后，应对其进行全面的调试和检测 ，以确保各元件工作正常、系统性能稳定。调试过程中 ，应对系统的压力、流量、温度等参数进行监控和调整 ，确保其在正常范围内。同时，应定期对液压系统进行 检测，可以采用振动、噪声、油温等手段，以及专业的 检测设备，对系统的性能和状态进行全面评估。对于发 现的问题，应及时进行处理和修复，以避免对系统造成 更大的损害。
液压泵有齿轮泵、叶片泵、柱 塞泵和螺杆泵等多种类型，根 据不同的应用场景选择合适的 液压泵。
液压阀的工作原理
液压阀是液压传动系统中的控制元件，用于控制液体的流动方向、压力和流量等参 数。
液压阀通过控制阀芯的位置来改变液体的流动状态，从而实现不同的控制功能。
液压阀有方向控制阀、压力控制阀和流量控制阀等多种类型，根据不同的控制需求 选择合适的液压阀。
液压缸的工作原理
液压缸是液压传动系统中的执行元件 ，能够将液体的压力能转换为机械能 。
液压缸有单作用缸和双作用缸等多种 类型，根据不同的应用场景选择合适 的液压缸。
液压缸通过密封工作腔的容积变化来 实现活塞的往复运动，从而输出机械 能。
03 液压传动的系统组成

• 一般说来，液体的饱和蒸气压比空气分离压要小 得多。几种液压液的饱和蒸气压与温度的关系如 图3-38
二、节流口处的气穴现象
➢ 当液流流到图3-39所示的节流口的喉部位置时， 根据能量方程，该处的压力要降低。
➢ 如该处压力低于液压液 工作温度下的空气分离 压，溶解在液压液中的 空气将迅速地大量分离 出来，变成气泡，产生 气穴。
（一）沿程压力损失
(二)局部压力损失 （三）波纹管中的 压力损失 （四）液压系统管 路的总压力损失
第四节 孔口和缝隙液流
一、薄壁小孔
➢ 薄壁小孔是指小孔的长度和直径之比l/d＜0.5的孔， 一般孔口边缘做成刃口形式，如图3-25所示。
二、短孔和细长孔
当孔的长度和直径之比0.5＜l/d≤4时，称为 短孔，短孔加工比薄壁小孔容易，因此特别 适合于作固定节流器使用。
Re vd
二、圆管层流
• 液体在圆管中的层流流动是液压传动中的最常见 现象，在设计和使用液压系统时，就希望管道中
• 图3-18所示为液体在等径水平圆管中作恒定层流 时的情况。
三、圆管湍流
湍流时流速变化情况如图3-19所示。 对于充分的湍流流动，其流通截面上的流速分布
图形如图3-20所示。
四、压力损失
➢ 尽可能缩短管长，以减小压力冲击波的传播时间，
➢ 在容易发生液压冲击的部位采用橡胶软管或设置 蓄能器，以吸收冲击压力；也可以在这些部位安 装安全阀，以限制压力升高。
第三章 结束!
p lim F A0 A
• 液体的压力有如下重要性质：静止液体内任意点处 的压力在各个方向上都相等。
二、重力作用下静止液体中的压力分布
（一）静压力基本方程
p p0 gh
•液体静压力分布有如下特

2、实际流体的伯努利方程：
由于实际流体具有粘性，流动时必然产生内摩擦力且 造成能量的损失，使总能量沿流体的流向逐渐减小， 而不再是一个常数；另一方面由于液体在管道过流截 面上的速度分布并不均匀，在计算中用的是平均流速， 必然会产生误差，为了修正这一误差引入了动能修正
系数α 。
所以，实际的伯努利方程应为
•由此可知动力粘度μ ：是指它在单位速度梯 度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。
动力粘度μ的单位：
CGS制中常用 P（泊） 1cP（厘泊）=10-2 P （泊）
SI单位： Pa·s（帕·秒） 1 Pa·s =1 N·s/m2
换算关系： 1 Pa·s =10 P =103 cP
（2） 运动粘度ν ：
第一节 液压油液
在液压系统中，最常用的工作介质是 液压油，液压油是传递信号和能量的工作 介质。同时，还起到润滑，冷却和防锈等 方面的作用。液压系统能否可靠和有效地 工作，在很大程度上取决于液压油。
一、液压油液的性质
（一）密度和重度： 密度ρ：单位 Kg/m3
对匀质液体：单位体积内所含的质量。 ρ = m/V
1）静止液体内某点处的压力由两部分组成：一部分是液体
表面上的压力p0，另一部分是ρg与该点离液面深度h的
乘积。
2）静止液体内的压力沿液深呈直线规律分布。
3）离液面深度相同处各点的压力都相等，压力相等的点组 成的面叫等压面。
同一种液体于连通器内
空气 水
连通但不是同一种液体
汞
水
（二）压力的表示法及单位：
1bar＝105N/m2
例1：已知ρ=900kg/m3 , F=1000N,
A=1 ×10-3 m2 , 求h=0.5m处的静压力p=?

（2）静止液体内的压力随液体深度呈直线规律分布； （3）深度相同的各点组成等压面；
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2）静压力基本方程物理意义
ppg=p+0+zρ=g(p zg0 0
-
+
z)
z0=C
Z:单位重量液体的位能,称位置水头
p :单位重量液体的压力能,称压力水头 g
物理意义:静止液体具有两种能量形式，即压力能与位 能。这两种能量形式可以相互转换，但其总和对液体中 的每一点都保持不变为恒值，因此静压力基本方程从本 质上反映了静止液体中的能量守恒关系.
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3、压力的表示和单位
绝对压力：以绝对真空为基准来度量的压力 相对压力：以大气压为基准来度量的压力
相对压力（表压）= 绝对压力 - 大气压力
真空度 = 大气压力 - 绝对压力
压力单位：Pa (帕）或N/㎡(牛/米） 1MPa=103kPa=106Pa
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4、 帕斯卡原理（静压传递原理）
1）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。 根据帕斯卡原理： p = F/A
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2）运动粘度ν: 动力粘度μ与液体密度ρ之比值，即： ν= μ/ρ
物理意义：无（只是因为μ/ρ在流体力学中经常出 现,∴ 用ν代替（μ/ρ） )
单位：㎡/s，c㎡/s，m㎡/s ISO和我国标准规定，工作介质按其在一定下运动粘
度的平均值来标定粘度等级。
3）相对粘度（条件粘度）：是采用特定的粘度计
液体的静压力的方向总是沿着作用面的内法线 方向 静止液体中任何一点所受到各个方向的压力都 相等
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2、静压力基本方程 在外力作用下的静止液体，其受力见图2－3。
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1）基本方程： p＝p0+ρgh

（2）可压缩性 液体在压力的作用下使体积变小的性质称为液体的可压缩性，通常 用体积压缩系数K（m2/N）和体积弹性模量E（N/m2）表示。 提示 液体的可压缩性很小，在很多情况下可以忽略不计，仅在高 压及涉及动态特性时才加以考虑，此时，工作介质中可能有游离的气泡， E取1.4～2GPa。
表8-1 常用液压油的使用范围
液体的粘度受温度的影响较大，温度升高粘度显著降低，温度降低 粘度显著升高。液体粘度随温度变化的特性称为粘温特性。压力变化对 液体的粘度也有影响，压力高时粘度大，反之则小。
3．液压油的选用
为了较好地适应液压系统的工作要求，液压油一般应具有如下基本 性能：
（1）合适的粘度，良好的粘温特性。 （2）质地纯净，杂质少，有良好的润滑性能。 （3）对金属和密封件有良好的相容性，抗泡沫、抗乳化、防腐性、 防锈性好。 （4）对热、氧化、水解和剪切有良好的稳定性。 （5）体积膨胀系数小，比热容大。 （6）流动点和凝固点低，闪点和燃点高。 （7）对人体无伤害，成本低。 在满足基本性能要求的前提下，一般要根据液压系统的使用要求和 工作环境，以及综合经济性等因素确定液压油的品种。液压油的粘度主 要根据液压泵的类型来确定，同时还要考虑工作压力范围、油膜承载能 力、润滑性、系统温升程度、液压油与液压元件的相容性等因素。选用 液压油时，还要考虑工作环境因素，例如：环境温度的变化范围、有无 明火和高温热源、是否造成环境污染等。此外，选用液压油时还要综合 考虑液压油的成本，以及连带的液压元件成本、使用寿命、维护费用、 生产效率等因素。 按液压泵类型推荐采用的液压油粘度见表8－2。
表8-2 按液压泵类型推荐采用的液压油粘度
4．液压油的使用及其污染的控制
（1）污染的原因 工作介质污染的主要因素是杂质，杂质有外界侵入的和工作过程中 产生的两类。从外界侵入的主要是空气、尘埃、切屑、棉纱、水滴和冷 却用乳化液等，在液压系统安装或修理时残留下来的污染物主要有铁屑、 毛刺、焊渣、铁锈、沙粒和涂料渣等；在工作过程中系统内产生的污染 物主要有液压油变质后的胶状生成物、密封件的剥离物和金属氧化后剥 落的微屑等。 （2）污染的危害 固体杂质会加速元件的磨损，堵塞阀件的小孔和缝隙，堵塞滤油器， 使泵吸油困难并产生噪音，还能擦伤密封件使油的泄漏量增加。水分、 清洗液等杂质会降低润滑性能并使油液氧化变质，使系统工作不稳定， 产生振动、噪声、爬行及启动冲击等现象，使管路狭窄处产生气泡，加 速元件腐蚀。 （3）污染的控制 液压元件、油箱和各种管件在组装前应严格清洗，组装后应对系统 进行全面彻底的冲洗，并将清洗后的介质换掉；在设备运输、使用过程 中防止尘土、磨料等侵入；加装高性能的滤油器、空气滤清器，并定期 清洗和更换；维修拆卸元件应在无尘区进行；采用适当的措施控制系统 的温度（65℃以下），防止介质氧化变质；定期检查和更换工作介质。