液压与气压传动 第1章 液压传动基础知识.ppt

第一章液压传动基础知识 2 1液压传动概述2 2液压油2 3液体静力学基础2 4液体动力学基础2 5管路中液体的压力损失2 6液压冲击及气穴现象 1 1液压传动概述 一 液压传动及发展简介液压传动是以液体为工作介质 利用液体的压力能来传递动力和进行控制的一种传动方式 二 液压传动的工作原理 以油液为工作介质 通过密封容积的变化来传递运动 通过油液内部的压力来传递动力 二 液压传动的工作原理 三 液压传动系统的组成 三 液压传动系统的组成 1 动力元件把机械能转换成液压能 供给液压系统压力油 液压泵 三 液压传动系统的组成 2 执行元件把液压能转换成机械能 带动机械完成所需的动作 液压缸和液压马达 三 液压传动系统的组成 3 控制元件是对系统中油液的压力 流量或流动方向进行控制或调节的装置 控制阀 如单向阀 换向阀 溢流阀 节流阀等 三 液压传动系统的组成 4 辅助元件包括上述三部分之外的其它装置 油箱 滤油器 油管 压力表等 三 液压传动系统的组成 5 工作介质用来传递液压能 即液压油等 直接影响系统的性能和可靠性 四 液压元件的图形符号 半结构式 直观性强 容易理解 但绘制比较麻烦 系统中元件多时更甚 图形符号 绘制方便 简单明了常用液压与气动图形符号 GB T786 1 1993 五 液压传动的优点 1 体积小 重量轻 结构紧凑 因而惯性小 动作灵敏 换向迅速 2 传递运动均匀平稳 负载变化时速度较稳定 3 可在大范围内实现无级调速 4 操作简单 易于实现自动化控制和远程控制 五 液压传动的优点 5 易于实现过载保护 并且液压元件能自行润滑 故使用寿命长 6 借助油管的连接可以方便灵活地布置传动机构 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 六 液压传动的缺点 1 漏油的存在 会造成环境污染 降低传动效率 加上油液的可压缩性 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 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 六 液压传动的缺点 3 液压元件制造精度要求较高 加工安装较困难 4 液压系统发生故障不易检查和排除 第一章液压传动基础知识 2 2液压油一 液压油的性质1 液体的密度2 液压油的粘性 1 粘性的度量 2 液压油的粘性 1 动力粘度 液体的粘性示意图 2 2液压油 1 动力粘度 F A 衡量液体粘性的比例系数 称为动力粘度或绝对粘度 表示液体液层间速度差异的程度 称为速度梯度 2 2液压油 2 液压油的粘性 1 动力粘度 若以 F A表示切应力 则动力粘度 物理意义是 当速度梯度为1时 相邻液层间单位面积上内摩擦力的大小 法定计量单位为Pa s 帕 秒 即 N s m2 2 液压油的粘性 2 2液压油 2 运动粘度 运动粘度是绝对粘度 与密度 的比值 运动粘度的法定计量单位为m2 s 常用mm2 s 2 液压油的粘性 2 2液压油 3 相对粘度 工程上常采用另一种可用仪器直接测量的粘度单位 即相对粘度 又称条件粘度 根据测量仪器和条件不同 有恩氏 赛氏 雷氏等粘度 2 液压油的粘性 2 2液压油 2 液压油的粘性 2 压力对粘度的影响 3 温度对粘度的影响 2 2液压油 液压油 液 牌号 标称粘度等级是用液压油 液 在40 时运动粘度中心值的近视值来表示 单位为mm2 s 同时用来表示液压油 液 的牌号 2 液压油的粘性 2 2液压油 二 液压油 液 的选用 1 液压油 液 的品种和代号 1 液压油 液 的品种分类矿物型和合成烃型液压油 难燃型液压油 还有一些专用液压油 2 2液压油 2 液压油 液 的代号示例 代号 L HM46简号 HM 46含义 L 润滑剂类 H 液压油 液 组 M 防锈 抗氧和抗磨型 46 粘度等级 或称牌号 为46号 命名 46号防锈 抗氧和抗磨型液压油 简称46号HM油或46号抗磨液压油 2 2液压油 2 3液体静力学基础 一 液体的静压力及其特性 液体内某点处的压力定义为 若法向力F均匀地作用于面积A上 则 一 液体的静压力及其特性 压力的法定计量单位为N m 或Pa 帕斯卡 工程上常采用kPa 千帕 或MPa 兆帕 2 3液体静力学基础 一 液体的静压力及其特性 液体的静压力具有两个重要的特性 1 液体压力作用的方向总是垂直指向受压表面 2 静止液体内任一点处的压力在各个方向上都相等 2 3液体静力学基础 二 重力作用下的液体静力学基本方程式 重力作用下静止的液体 2 3液体静力学基础 二 重力作用下的液体静力学基本方程式 小液柱处于平衡状态 于是有p A Po A gh A静力学基本方程式 2 3液体静力学基础 二 重力作用下的液体静力学基本方程式 1 静止液体内任一点的压力p由两部分组成 一部分是液面上的压力po 另一部分是液体自重所引起的压力pgh 当液面上只受大气压力Pa作用时 则 2 3液体静力学基础 二 重力作用下的液体静力学基本方程式 2 静止液体内的压力随液体深度h的增加而增大 即呈直线规律分布 2 3液体静力学基础 二 重力作用下的液体静力学基本方程式 3 连通容器内同一液体中 深度相同处各点的压力均相等 由压力相等的点组成的面叫做等压面在重力作用下静止液体的等压面是一个水平面 2 3液体静力学基础 三 压力的传递 帕斯卡 静压力传递 原理 在密闭容器中 施加于静止液体上的压力将以等值同时的传递到液体内各点 2 3液体静力学基础 液压千斤顶的工作原理图 2 3液体静力学基础 液压千斤顶的工作原理 容器内液体的压力p与负载F之间总是保持着正比的关系可见 压力决定于负载 2 3液体静力学基础 液压千斤顶的工作原理 根据帕斯卡原理p1 p2 则有 2 3液体静力学基础 四 压力的表示方法 2 4液体动力学基础 一 基本概念1 理想液体 假定的既无粘性又无压缩性的液体2 实际液体3 稳 恒 定流动4 过流断面 液体在管道中流动时 其垂直于流动方向的截面 一 基本概念 5 流量q单位时间内流过某一过流断面的液体的体积单位为m s 实际中常用的单位为L min或mL s 2 4液体动力学基础 一 基本概念 6 平均流速液压缸工作时 液体的流速与活塞的运动速度相同 2 4液体动力学基础 一 基本概念 6 流动液体的压力在流动液体内 由于惯性和粘性的影响 任意点处在各个方向上的压力并不相等 因为数值相差甚微 所以流动液体内任意点处的压力在各个方向上的数值可以看作是相等的 2 4液体动力学基础 一 基本概念 7 流动状态和雷诺数 1 层流和湍流 2 4液体动力学基础 4 流动状态和雷诺数 2 流动状态的判别 当Re Re临时 液流为层流 反之为湍流 雷诺数 2 4液体动力学基础 二 流动液体的连续性方程 2 4液体动力学基础 三 伯努利方程 1 理想液体的伯努利方程 理想液体的伯努利方程 根据能量守恒定律 单位质量液体的能量方程 三 伯努利方程 2 实际液体的伯努利方程 2 4液体动力学基础 例1试利用实际液体的伯努利方程分析液压泵的吸油过程 2 4液体动力学基础 四 动量方程 刚体力学动量定理指出 作用在物体上的外力等于物体在单位时间内的动能变化量 对于作恒定流动的液体 若不考虑液体的可压缩性 则 2 4液体动力学基础 2 5管路中液体的压力损失 一 沿程压力损失液体在等径直管中流动时因内外摩擦而产生的压力损失 沿程阻力系数 它与液流的状态有关 2 5管路中液体的压力损失 二 局部压力损失液体流经截面突然变化的管道 弯头 接头以及阀口等局部障碍引起的压力损失 局部阻力系数 可查阅有关手册 三 管路中的总压力损失 2 5管路中液体的压力损失 2 6液压冲击及气穴现象 一 液压冲击在液压系统中 常由于某些原因而使液体的压力在某一瞬间突然急剧上升 形成一个很大的压力峰值的现象危害 常伴随着巨大的噪声和振动 使液压系统产生升温 有时会使一些液压元件或管件损坏 避免产生液压冲击的基本措施 尽量避免液流速度发生急剧变化 延缓速度变化的时间 具体是 1 缓慢开关阀门 2 限制管路中液流的速度 3 系统中设置蓄能器和安全阀 4 在液压元件中设置缓冲装置 如节流阀 2 6液压冲击及气穴现象 二 气穴现象 在流动的液体中 由于流速突然变大 供油不足等因素 某点处的压力会迅速下降至低于空气分离压时 就有气泡产生 这些气泡夹杂在油液中形成气穴 称为气穴现象 2 6液压冲击及气穴现象 二 气穴现象 危害 破坏了油流的连续性 造成流量和压力的脉动 引起局部的液压冲击 使系统产生强烈的噪声和振动 腐蚀金属表面 导致元件寿命缩短 2 6液压冲击及气穴现象 减少气穴危害的措施 1 减小液流在间隙处的压力降 2 降低吸油高度 适当加大吸油管的内径 限制吸油管的流速 及时清洗滤油器 对高压泵可采用辅助泵供油 3 管路要有良好的密封性 防止空气进入 2 6液压冲击及气穴现象 本章小结 1 液压传动系统都是由动力