液压与气压传动-复习参考资料.doc

第一章 绪论（知识点）1、传动的类型有：机械传动、电力传动、液体传动、气压传动、复合传动等；2、液压传动 主要以液体压力能来传递动力； 液力传动 主要以液体动能来传递动力；3、液压传动是利用液体的压力能进行能量传递、转换和控制的一种传递形式。4、压力与负载： 液压系统的工作压力取决于外负载速度与流量： 执行元件的运动速度取决于流量压力和流量是液压传动中的两个最基本的参数5、液压传动特点：(1) 液压传动是以液体为工作介质来传递动力的。(2) 液压传动用液体的压力能来传递动力，与利用液体动能的液力传动方式不同。(3) 液压系统中的油液是在受调节、控制的状态下进行工作的。6、液压传动的组成及作用 1）能源装置把机械能转换成油液液压能的装置。 2）执行装置把油液的液压能转换成机械能的装置。3）控制调节装置对系统中油液压力、流量或流动方向进行控制或调节的装置。4）辅助装置上述三部分以外的其他装置7、液压传动的优点： 1）布置方便灵活2）无级调速，调速范围大，可达2000:1 3）功率-质量比大，力-质量比大，结构紧凑4）传动平稳，易于实现快速启动、制动和频繁换向 5）操作控制方便，易于实现自动控制 6）便于过载保护，元件寿命长 7）标准化、系列化和通用化程度高，有利于缩短设计周期、制造周期和降低成本统8、液压传动的缺点：1）传动效率不高，不宜远距离传动2）传动比不精确 3）受温度变化影响大4）系统故障不宜检查和排除，维护要求较高9、液压液的作用： 液压液是传递动力和信号的工作介质 ，有的还起到润滑、冷却和防锈的作用 10、液压油分类：石油基液压液 难燃液压液，目前90以上的液压设备采用石油基液压液 11、可压缩性 液体因所受压力增高而发生体积缩小的性质。12、石油基液压油的体积模量与温度、压力有关: 温度时，体积模量 ； 压力时，体积模量13、粘性的表现 液体在外力作用下流动时，分子间存在的内聚力使其流动受到牵制，从而沿其界面产生内摩擦力，这一特性称为液体的粘性。（液体流动时分子间内聚力产生的一种内摩擦力）静止液体不呈现粘性，只有在流动时才显示其粘性。14、粘性的度量 度量粘性大小的物理量称为粘度。15、绝对粘度(动力粘度) 是表征流动液体内摩擦力大小的粘性系数。单位： Pas(帕秒）、Ns /m2(牛秒/米2) 16、运动粘度 液体绝对粘度与其密度之比称为该液体的运动粘度，单位：m2/s 运动粘度常用来表示液压油的牌号17、相对粘度 相对粘度是根据特定测量条件制定的，故又称条件粘度。相对粘度用于测量液压油的粘度18、温度对粘度的影响： 温度变化使液体内聚力发生变化，温度升高，粘度下降。粘-温特性 常用粘度指数VI来度量；粘度指数高，说明粘度随温度变化小，其粘-温特性好19、压力对粘度的影响：压力增大时，液体分子间距离缩小，内聚力增加，粘度也会有所变大。20、液压系统使用的液压液应具备如下性能： 合适的粘度，较好的粘-温特性。 润滑性能好。 质地纯净，杂质少。 对金属和密封件有良好的相容性。 对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性。 抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。 体积膨胀系数小，比热容大。 流动点和凝固点低，闪点和燃点高。 对人体无害，成本低。 21、液压液的选择 液压液的粘度是最重要的考虑因素粘度太大，液流的压力损失和发热大，是系统效率下降；粘度太小，泄漏增大也影响系统效率。 22、常用的控制液压液污染的措施 严格清洗元件和系统。 防止污染物从外界侵入。 采用高性能的过滤器。 控制液压液的温度。 保持系统所有部位良好的密封性。 定期检查和更换液压液并形成制度。23、液压液中混入空气的危害 1）产生噪声、振动及爬行；噪声和振动影响系统的性能和寿命，造成环境污染，构成危害。爬行则严重影响液压系统的运行平稳性。低速液压马达发生爬行就无法工作；爬行使液压阀失灵，也使液压缸受到冲击。 2）产生气蚀，引起液压元件磨损，寿命降低； 3）液压油与空气中的氧发生氧化作用。第二章 流体力学基础1、液体静压力分布特征静止液体内任一点的压力由两部分组成静止液体内的压力随液体深度呈线性规律递增。同一液体中，离液面深度相等的各点压力相等。2、静压力基本方程的物理意义是：静止液体内任何一点具有压力能和位能两种能量形式，且其总和保持不变，即能量守恒。但是两种能量形式之间可以相互转换。 3、压力的表示方法绝对压力：以绝对零压力作为基准所表示的压力 相对压力：以当地大气压力为基准所表示的压力 仪表指示的压力是相对压力。 液压传动中所提到的压力均为相对压4、液体中某点处的绝对压力小于大气压力，这时该点的绝对压力比大气压力小的那部分压力值，称为真空度。5、液压系统中的压力是由外界负载决定的液体静压力作用在固体壁面平面时：总力等于压力与承压面积的乘积，且作用方向垂直于承压表面曲面时：总力等于压力与曲面在该方向投影面积的乘积，即 理想液体：既无粘性又不可压缩的假想液体； 实际液体：具有粘性的液体。恒定流动：液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化的流动。连续方程是流量连续性方程的简称，它是流体运动学方程，其实质是质量守恒定律的另一种表示形式。6、通流截面：流束中与所有流线正交的截面称为通流截面 。特点：每点处的流动速度都垂直于这个面。 7、流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积8、理想液体能量方程的物理意义是：理想液体作恒定流动时具有压力能、位能和动能三种能量形式，在任一截面上这三种能量形式之间可以相互转换，但三者之和为一定值，即能量守恒。9、两种流动状态：层流和湍流层流时，液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；湍流时，液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在着剧烈的横向运动。10、液体流动状态可用雷诺系数判别 层流 Re Recr 湍流 Re Recr 实际液体具有粘性，所以流动时粘性阻力要损耗一定能量，这种能量损耗表现为压力损失沿程压力损失、局部压力损失；11、沿程压力损失 液体在等径直管内流动时因摩擦而产生的压力损失。12、局部压力损失 液体流经管道的弯头、接头、阀口以及突然变化的截面等处时，因流速或流向发生急剧变化而在局部区域产生流动阻力所造成的压力损失。 13、管路系统的总压力损失：为所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和14、气穴现象: 在液压系统中，当流动液体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游离出来，使液体中产生大量气泡，这种现象称为气穴现象。气穴现象使液压装置产生噪声和振动，使金属表面受到腐蚀。 15、空气分离压：在一定温度下，当液体压力低于某值时，溶解在液体中的空气将会突然地迅速从液体中分离出来，产生大量气泡，这个压力称为液体在该温度下的空气分离压。气泡越多，液体的体积模量越小。 16、饱和蒸气压：当液体在某一温度下其压力继续下降而低于一定数值时，液体本身便迅速汽化，产生大量蒸气，这时的压力称为液体在该温度下的饱和蒸气压。一般说来，液体的饱和蒸气压比空气分离压要小得多17、气穴现象多发生在阀口和泵的吸油口18、当气泡进入高压区，附在金属表面的气泡迅速破灭时，产生局部碰撞和高压使金属表面剥蚀19、气穴的危害1）产生气泡，破坏液流连续性，造成流量和压力脉动；2）气泡破灭，引起液压冲击、噪声、振动和气蚀因气穴而对金属表面产生腐蚀的现象称为气蚀。20、减小气穴的措施 最根本的是要避免液压系统中的压力过分降低21、液压冲击 液压系统中因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值的现象。22、液压冲击成因 液流突然停止运动时产生的液压冲击。 运动部件制动或换向时产生的压力冲击。 液压系统中某些液压元件动作失灵或不灵敏产生的液压冲击第三章 动力元件1、液压泵 是一种能量转换装置，它把驱动电机的机械能转换成输到系统中去的油液的压力能，供液压系统使用。 2、液压泵的分类、图形符号 按结构形式：齿轮泵 叶片泵、柱塞泵、螺杆泵等3、液压泵的主要参数液压泵额定压力是指泵在正常工作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力。 液压马达额定压力是指马达在正常工作条件下按试验标准规定的连续运转的最高压力。 液压泵的几何流量 液压泵轴每转一转，由其密封容腔几何尺寸变化所算得的排出液体的体积。 4、液压泵功率及效率 功率损失可以分为容积损失和机械损失两部分。 容积损失的成因 是因内泄漏、气穴和油液在高压下的压缩(主要是内泄漏)而造成的流量上的损失机械损失的成因 因摩擦而造成的转矩上的损失。液压泵或液压马达的总效率都等于各自容积效率和机械效率的乘积5、齿轮泵是液压传动系统中常用的液压泵，在结构上可分为外啮合式和内啮合式两类。 6、外啮合齿轮泵消除困油的措施 通常在两侧盖板上开卸荷槽，使封闭腔容积减小时通过左边的卸荷槽与压油腔相通，容积增大时通过右边的卸荷槽与吸油腔相通；用异形卸荷槽，其消除困油现象的效果更佳。7、影响齿轮泵压力提高的因素 轴向泄漏 不平衡径向力 提高压力的措施： 1）首要的问题是解决轴向泄漏 一般采用轴向间隙自动补偿2）减小不平衡径向力 减小压油区 适当增加径向间隙8、单作用泵: 泵在转子转一转的过程中，吸油和压油各一次。非平衡式泵：转子上受有单方向的液压不平衡作用力，其轴承负载较大。变量泵： 改变定子和转子间偏心的大小，便可改变泵的排量。 9、单作用叶片泵特点 改变定子和转子之间的偏心便可改变流量。偏心反向时，吸油压油方向也相反。 处在压油腔的叶片顶部受有压力油的作用，要把叶片推入转子槽内。为了使叶片顶部可靠地和定子内表面相接触，压油腔一侧的叶片底部要通过特殊的沟槽和压油腔相通。吸油腔一侧的叶片底部要和吸油腔相通，这里的叶片仅靠离心力的作用顶紧在定子内表面上。 转子受有不平衡的径向液压作用力10、双作用叶片泵:泵的转子每转一转，每个密封工作腔完成吸油和压油动作各两次。平衡式叶片泵:泵的两个吸油和和压油区是径向对称的，作用在转子上的液压力径向平衡。 11、单作用叶片泵的叶片数为奇数，一般取13或15片双作用叶片泵的叶片数为偶数，一般取12或16片12、限压式变量叶片泵 限定压力PB 由限压弹簧的预压缩量x0决定当ppB时，pAkx0,定子不动，e=e0,泵流量为qmax当 ppB时，pAkx0,定子左移，e减小,泵流量q降低。当 p=pc时，pAkx0,定子与转子同心，e =0,泵流量q=0。13、外反馈限压式变量叶片泵的qp特性曲线 流量-压力特性曲线 AB段-定量段 BC段-变量段功率-压力特性曲线14、柱塞泵是依靠柱塞在缸体内作往复运动，而产生的容积变化来吸油和压油的。 15、柱塞和缸体内孔都是圆柱表面，所以容易得到高精度配合，密封性能好，且在高压下工作仍能保持较高的容积效率和总效率。因此，现在柱塞泵的形式众多，性能各异，应用非常广泛。 16、根据柱塞的布置和运动方向与传动主轴相对位置的不同，柱塞泵可分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵两类。17、直轴式轴向柱塞泵 改变斜盘与缸体中心线的夹角，就可改变柱塞的行程长度，因而改变了泵的排量V。 18、斜轴式泵一般为25，最大达40；而直轴式泵一般是15，最大为20，所以斜轴式泵变量范围大。 19、径向柱塞泵 按配油方式不同可分为阀配油式、轴配油式和轴/阀联合配油式三种。 20、齿轮马达、叶片马达、轴向柱塞马达高速马达低速马达的基本结构形式是径向柱塞式21、摆动液压马达是实现往复摆动的执行元件，输入为压力和流量，输出为转矩和角速度。摆动液压马达的结构比连续旋转的液压马达结构简单22、液压泵在吸油过程中，吸油腔中的绝对压力会低于大气压。如果液压泵离油面很高，吸油口处过滤器和管道阻力大，油液的粘度过大，则液压泵吸油腔中的压力就很容易低于油液的空气分离压，从而出现气穴现象。23、液压泵中产生气穴的危害有产生噪声，引起振动，使泵的零件腐蚀损坏。 24、性能外啮合齿轮泵双作用叶片泵限压式量叶片泵径向柱塞泵轴向柱塞泵螺杆泵输出压力低压、中高压中压、中高压中压、中高压高压、超高压高压、超高压低压、中高压超高压流量调节不能不能能能能不能效率低较高较高高高较高输出流量脉动很大很小一般一般一般最小自吸特性好较差较差差差好对油的污染敏感性不敏感较敏感较敏感很敏感很敏感不敏感噪声大小较大大大最小第四章 执行元件1、 液压缸：是液压系统中的执行元件，它是一种把液体的压力能转换成机械能以实现直线往复运动的能量转换装置。 2、液压缸的分类 按结构形式 按作用方式3、单作用式缸 油液只通过缸的一腔，使活塞作单方向运动活塞反向运动须靠外力（弹簧或自重）来实现双作用式缸缸两个方向运动都由通液压油来实现4、双杆活塞缸 运动速度和推力工作台移动范围适用范围力和速度缸筒固定的双杆活塞缸 活塞有效行程的三倍小型机械相同活塞杆固定的双杆活塞缸 缸筒有效行程的两倍较大型机械相同5、杆活塞缸 运动速度和推力差动连接-运动速度和推力6、单柱塞缸只能实现一个方向运动，反向要靠外力。用两个柱塞缸组合，可实现往复运动。7、伸缩缸 由两个或多个活塞式缸套装而成前一级活塞缸的活塞是后一级活塞的缸筒当通入压力油时，活塞由大到小依次伸出缩回时， 活塞则由小到大依次收回应用 特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置8、液压缸的典型结构 组成部分：缸筒、缸盖、活塞、活塞杆、密封装置、缓冲装置、排气装置9、缸筒和缸盖的连接形式10、活塞和活塞杆连接形式11、缓冲装置：是利用当活塞或缸筒移动到接近终点时，将活塞和缸盖之间的一部分油液封住，迫使油液从小孔或缝隙中挤出，从而产生很大的阻力，使工作部件平稳制动，并避免活塞和缸盖的相互碰撞。 12、缓冲装置-常见形式 间隙式 圆柱形环隙式 圆锥形环隙式 可变节流槽式 可调节流孔式13、在什么情况下必须设计缓冲装置？当液压缸运动速度较高且驱动具有较大质量的部件时，其惯性很大，活塞运动到液压缸终端停止时，会产生很大的冲击和噪声，甚至会与端盖发生机械碰撞，这种冲击和机械碰撞对液压缸及系统危害极大。为了消除或减少冲击、防止碰撞，必须采取适当的制动和缓冲措施。 14、空气混入液压系统的危害 液压系统中混入空气后，会影响液压缸运动的平稳性，如低速运动时易爬行，启动时出现冲击、振动和噪声，换向精度降低等，压力过大时还会产生绝热压缩而造成局部高温。15、排气装置用来排除积聚在液压缸内的空气。一般把排气装置安装在液压缸两端盖的最高处。 16、密封圈密封第五章 控制调节元件1、液压阀的作用 液压阀是液压系统中的控制元件，用来控制液压系统中油液的流动方向、调节压力和流量的。 2、液压阀的分类 按机能分方向阀控制阀、压力阀控制阀、流量控制阀 按结构形式 滑阀、 提升阀、 转阀 按连接形式 管式连接、板式连接、插装式、叠加式3、液压阀由阀体、阀心(锥阀、球阀或滑阀)和驱使阀心动作的元、部件(如弹簧、电磁铁)组成。 4、液压阀工作原理是利用阀心在阀体内的相对运动来控制阀口的通段及开口大小，来实现对压力、流量和方向控制。5、方向控制阀的分类6、方向控制阀的工作原理：利用阀心与阀体间相对位置的改变，实现油路间的通断，以满足系统对液流方向的要求。7、普通单向阀和其他阀组合，便可组成复合阀。（单向顺序阀、单向节流阀等） 8、普通单向阀的应用 装于泵的出口，防止液体向泵倒灌； 装在执行元件回路油路上，增加回油腔压力（背压），提高运动稳定性。9、液控单向阀 分普通型和带卸荷阀心型两种，每种又按控制活塞泄油腔的连接方式分内泄式和外泄式。 10、带卸荷阀心型的液控单向阀中卸荷阀心的作用：反向开启前P2口的压力很高，所以K口的控制压力也较高，当控制活塞推开阀心时，高压封闭回路内油液的压力突然释放，会产生很大的冲击，为了避免这种现象发生且减小控制压力，可采用带卸荷阀心的液控单向阀。 11、液控单向阀的应用 锁紧回路；保压回路；12、换向阀工作原理 利用阀芯在阀体中的相对运动，使液流的通路接通、关断，或变换流动方向，使执行元件起动、停止或变换运动方向。 13、方向控制阀的种类及其图形符号14、三位换向阀几种常用的滑阀中位机能： O型 、P型、 H型、M型、Y型的图形符号、特点15、选择三位换向阀中位工作机能时考虑的因素： 当系统有保压要求时： 选用油口P是封闭式的中位机能，如O、Y、J、U、N型。这时一个油泵可用于多缸的液压系统。选用油口P和油口T接通但不畅通的形式，如X型中位机能。这时系统能保持一定压力，可供压力要求不高的控制油路使用。 当系统对换向精度要求较高时： 应选用工作油口A、B都封闭的形式，如O、M型。这时液压缸的换向精度高，但换向过程中易产生液压冲击，换向平稳性差。当系统对换向平稳性要求较高时： 应选用A口、B口都接通O口的形式，如Y型。这时换向平稳性好，冲击小，但换向过程中执行元件不易迅速制动，换向精度低。若系统对起动平稳性要求较高时： 应选用油口A、B都不通O口的形式，如O、C、P、M型。这时液压缸某一腔的油液在起动时能起到缓冲作用，因而可保证起动的平稳性。当系统要求执行元件能浮动时： 应选用油口A、B相连通的形式，如U型。这时可通过某些机械装置按需要改变执行元件的位置(立式液压缸除外)；当要求执行元件能在任意位置上停留时，应选用A、B油口都与P口相通的形式(差动液压缸除外)，如P型。这时液压缸左右两腔作用力相等，液压缸不动。 当系统有卸荷要求时：应选用油口P与O畅通的形式，如H、K、M型。这时液压泵可卸荷。16、多路换向阀的并联油路：各单阀的进油路、回油路都并联；各单阀可以同时操作也可单独操作。17、多路换向阀的串联油路：各单阀之间进油路串联，前一个阀的回油路为后一个阀的进油；油路可以实现两个或两个以上执行元件的同步动作。18、多路换向阀的串并联油路：各单阀之间进油路串联；各单阀之间回油路并联；每一个单阀的进油口与前一个单阀的中立位置回油道相通。19、压力控制阀的分类 20、溢流阀功用 通过阀口的溢流，使被控制系统或回路的压力维持恒定，实现稳压、调压或限压作用。21、直动型溢流阀 是利用液压力直接和弹簧力相平衡的原理来进行压力控制的。22、直动型溢流阀只适合于系统压力较低、流量不大的场合。23、溢流阀应用 作溢流阀 可维持系统压力恒定 系统正常工作时，溢流阀处于开启状态，用来保证系统压力恒定，称为定压阀；作安全阀 系统超载时，溢流阀才打开，对系统起过载保护作用。系统正常工作时，溢流阀处于关闭状态，对系统起保护作用，称为安全阀作背压阀 溢流阀(一般为直动式的)装在系统的回油路上，产生一定的回油阻力，以改善执行元件的运动平稳性。 用先导式溢流阀对系统实现远程调压或使系统卸荷 24、减压阀 功用 降低系统某一支路油液压力，液流流过减压阀中缝隙产生压力损失，使其出口压力低于进口压力。25、减压阀的应用 26、顺序阀是利用油液压力作为控制信号控制油路通断的压力阀27、顺序阀在液压系统中的应用 控制多个执行元件的顺序动作。 与单向阀组成平衡阀，保持垂直放置的液压缸不因自重而下落。 用外控式顺序阀可在双泵供油系统中，当系统所需流量较小时，使大流量泵卸荷。卸荷阀便是由先导式外控顺序阀与单向阀组成的。 用内控式顺序阀接在液压缸回油路上，产生背压，以使活塞的运动速度稳定。28、压力控制阀的图形符号29、流量控制阀 依靠改变阀口通流面积的大小来改变液阻，控制通过阀的流量，达到调节执行元件运动速度的目的。 30、分类 常用的流量控制阀有普通节流阀、调速阀。31、普通节流阀的应用 在液压系统中，节流阀主要与定量泵、溢流阀和执行元件等组成节流调速系统。调节其开口，便可调节执行元件运动速度的大小。起负载阻尼作用，对某些液压系统，通流量是一定的，改变节流阀开口面积将改变液体流动的阻力（液阻），节流口面积越小液阻越大。起压力缓冲作用，在液流压力容易发生突变的地方安装节流元件，可以延缓压力突变的影响，起保护作用。32、调速阀 功用 消除负载变化对流量稳定的影响由定差减压阀与节流阀串联而成，节流阀是调节元件，定差减压阀是压力补偿元件，它保证了节流阀前后的压力差基本不变。33、旁通式调速阀 溢流节流阀 由定差式减压阀和节流阀并联而成34、流量控制阀的图形符号第六章 辅助装置1、液压系统中的辅助装置包括：蓄能器、过滤器、油箱、热交换器、管件、密封装置、压力表装置等2、蓄能器的功用主要是储存油液的压力能。 1）在短时间内供应大量压力油液； 2）维持系统压力； 3）减小液压冲击或压力脉动。 蓄能器的种类主要有弹簧式和充气式3、蓄能器在液压回路中安放位置随其功用而不同4、过滤器 功用 滤去油中杂质，维护油液清洁，防止油液污染，保证系统正常工作。5、油箱的功用主要是： 1）贮存油液；2)散发热量；3）释出气体；4）提供安装位置。6、液压系统中多用强制对流式冷却器；也用风冷却，甚至采用冷媒介质冷却器。冷却器一般安装在回油管或低压管路上。 液压系统中液压油可用热水或蒸汽来加热，也可用电加热。7、管件包括管道和管接头，主要功用是连接液压元件和输送油液。主要要求：足够强度，密封性好，压力损失小和装拆方便。第七章 回路1、调速回路的分类 按调速方式 节流调速回路 容积调速回路 容积节流调速回路2、节流调速回路 通过改变回路中流量控制元件通流截面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量，以调节其运动速度3、节流调速回路分类 定压式（进口节流、出口节流）、变压式（旁路节流）4、节流调速回路的机械特性、功率特性、调速特性5、容积调速回路 通过改变回路中变量泵或变量马达的排量来调节执行元件的运动速度6、容积调速回路的机械特性、功率特性、调速特性7、调速回路的选用在机床上，首先考虑的是执行元件的运动速度和负载性质。一般说来，速度低的用节流调速回路；速度稳定性要求高的用调速阀式调速回路，要求低的用节流阀式调速回路；负载小、负载变化小的用节流调速回路，反之则用容积调速回路或容积节流调速回路。 其次考虑的是功率大小。一般认为3kW以下的用节流调速回路；35kW的用容积节流调速回路或容积调速