《液压与气压传动》

本文格式为Word版，下载可任意编辑——《液压与气压传动》第一章：液压与气压传动概述

1．何谓液压传动？液压系统是由哪几部分组成的？各部分的作用是什么？

答：（1）定义1：以液体作为工作介质,利用液体的静压能来实现功率传递；定义2：用液体压力能来转换或传递机械能的传动方式。

（2）液压传动系统由以下五个部分组成：能源装置；执行装置；控制调理装置；辅助装置；工作介质。

（2）能源装置的作用是将原动机所输出的机械能转换成液体压力能的装置；执行装置的作用是将液体或气体的压力能转换成机械能的装置；控制调理装置的作用是对系统中流体的压力、流量、滚动方向进行控制和调理的装置；辅助装置是指除上述三个组成部分以外的其他装置。分别起散热、贮油、过滤、输油、连接、测量压力和测量流量等作用，是液压系统不可缺少的组成部分；工作介质的作用是进行能量的传递。

2.液压技术的主要优缺点有哪些？

答：（1）液压传动与其它传动相比有以下主要优点：

①液压传动可以输出大的推力或大转矩，可实现低速大吨位运动，这是其它传动方式所不能比的突出优点。

②液压传动能很便利地实现无级调速，调速范围大，且可在系统运行过程中调速。③在一致功率条件下，液压传动装置体积小、重量轻、结构紧凑。液压元件之间可采用管道连接、或采用集成式连接，其布局、安装有很大的灵活性，可以构成用其它传动方式难以组成的繁杂系统。

④液压传动能使执行元件的运动十分均匀稳定，可使运动部件换向时无换向冲击。而且由于其反应速度快，故可实现频繁换向。

⑤操作简单，调整控制便利，易于实现自动化。特别是和机、电联合使用，能便利地实现繁杂的自动工作循环。

⑥液压系统便于实现过载保护，使用安全、可靠。由于各液压元件中的运动件均在油液中工作，能自行润滑，故元件的使用寿命长。

⑦液压元件易于实现系列化、标准化和通用化，便于设计、制造、维修和推广使用。（2）液压传动与其它传动相比，具有以下缺点：

①油的泄漏和液体的可压缩性会影响执行元件运动的确凿性，故无法保证严格的传动比。

②对油温的变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度条件下工作。

③能量损失(泄漏损失、溢流损失、节流损失、摩擦损失等)较大，传动效率较低，也不适合作远距离传动。

④系统出现故障时，不易查找原因。

3．气压传动与液压传动有什么不同？答：液压传动的主要优点：

1）在输出一致功率的条件下，液压转动装置体积小、重量轻、结构紧凑、惯性小、并且反应快。

2）可在运行过程中实现大范围的无级调速、且调理便利。调速范围一般可达100：1，甚至高达2000：1。

3）传动无间隙，运动平稳，能快速启动、制动和频繁换向。

4）操作简单，易于实现自动化，特别是与电子技术结合更易于实现各种自动控制和远距离操纵。

5）不需要减速器就可实现较大推力、力矩的传动。

6）易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作工作介质，滋润滑性好，故使用寿命长。

7）液压元件已是标准化、系列化、通用化产品、便于系统的设计、制造和推广应用。液压传动的主要缺点：

1）油液的泄露、油液的可压缩性、油管的弹性变形会影响运动的传递正确性，故不宜用于确切传动比的场合。

2）由于油液的粘度随温度而变，从而影响运动的稳定性，故不宜在温度变化范围较大的场合工作。

3）由于工作过程中有较多能量损失（如管路压力损失、泄漏等），因此，液压传动的效率还不高，不宜用于远距离传动。

4）为了减少泄漏，液压元件协同的制造精度要求高，故制造成本较高。同时系统故障诊断困难。

气压传动的主要优点：

以空气为传动介质，取之不尽，用之不竭；用过的空气直接排到大气中，处理便利，不污染环境，符合“绿色制造〞中清洁能源的要求。

空气的粘度很小，因而滚动时阻力损失小，便于集中供气、远距离传输和控制。工作环境适应性好，特别是在易燃、易爆、多尘埃、强磁、辐射及振动等恶劣环境中工作，比液压、电子、电气控制优越。

维护简单，使用安全可靠，过载能自动保护。气压传动的主要缺点：

气压传动装置的信号传递速度限制在声速（约340m/s）范围内，所以它的工作频率和响应速度远不如电子装置，并且信号要产生较大的失真和延滞，不宜用于对信号传递速度要求十分高的场合中，但这个缺点不影响其在工业生产过程中应用。

由于空气的可压缩性大，因而气压传动工作速度的稳定性较液压传动差，但采用气液联

合可得到较满意的效果。

系统输出力小，气缸的输出力一般不大于50KN；且传动效率低。排气噪声较大，在高速排气时要加消声器。

其次章：流体力学基础

1．压力有哪几种表示方法？液压系统的压力与外负载有什么关系?表压力是指什么压力?

答：（1）压力有两种表示方法：绝对压力和相对压力。

（2）液压系统的压力与外负载的关系是：外负载越大，液压系统的压力就越高；反之，外负载越小，液压系统的压力就越低。

（3）表压力是指相对压力。

2．解释下述概念：理想液体、恒定滚动、层流、紊流和雷诺数。答：理想液体：是为简化问题难度而假设的既无粘性，又不可压缩的液体。

恒定滚动：是指液体滚动时，液体中任一质点处的压力、流速和密度不随时间而变化的滚动。

层流：是指液体滚动时，液体质点没有横向运动，互不混杂，呈线状或层状的滚动。紊流：是指液体滚动时，液体质点有横向运动（或产生小旋涡），作紊乱状态的滚动。雷诺数:是用来判定液体滚动时浮现出的流态是层流还是紊流的一个数。

3.理想伯努利方程的物理意义是什么？答：1）一般条件下伯努利方程在各项的意义

1p+ρv2+ρgh=c2

该方程说明理想流体在流管中作稳定滚动时,单位体积的动能1/2ρv2、重力势能ρgh、该点的压强P之和为一个常量，其中1/2ρv2相与流速有关,常称为动压,ρgh和P相与流速无关,常称为静压.

2）、单位重量流体中伯努利方程各项的物理意义ρg=m/ug=mg/u

表示单位体积的重力,以ρg除各项得:p/ρg+v平方/2g+h=常量

该方程表示流场中一点上单位重量流体所具有的总机械能.其中p/ρg表示流场中一点上单位重量流体所具有的压力潜能,也就是压力对单位体积重量流体所做的功,v平方/2g表示单位重量流体所具有的动能,h就是流场中该点的高度。由于v平方/2g+p/ρg+z=常数,定理中每一项都具有长度的量纲.所以p/ρg表示所考察点的压力潜能的同时也可表示它能将流体压升到某一高度的能力.

3）、单位质量流体中伯努利方程p/ρ项的物理意义以ρ除各项得:p/ρ+1/2v平方+gh=常量

该方程中:p/ρ项表示流场中某一点上单位质量流体所具有的压力或弹性势能,从能量的角度探讨p/ρ

项也可理解为单位质量流体相对于p=0状态所蕴涵的能量.综上所述：

通过以上的分析推导可以看出伯努利方程是能量方程式,尽管分析问题所用的动力学原理不同,但导出方程的意义是完全一致的,说明在管内作稳定滚动的理想液体具有压力能、势能和动能三种形式的能量,在适合限定条件的状况下,流场中的三种能量都可以相互转换,但其总和却保持不变,这三种能量统称为机械能.由此可以得出:伯努利方程在本质上是机械能的转换与守恒.

4.液压缸直径D=150mm，柱塞直径d=100mm，液压缸中充满油液。假使在柱塞上（如图a所示）和缸体上（如图b所示）的作用力F=50000N，不急油液自重所产生的压力，求液压缸中液体的压力。

解：经分析，两图结果一致：p=4F=6.37MPa2πd3ρ=900kg/m5.如下图，一管路输送密度的

液体，h=15mm。测得压力如下：1）点1、2,两处的压力分别是p1=0