液压与气压传动1

A=3.2x10-4m2 A=4A1，h=1m，1-10如图示一抽吸设备水平放置，其出口和大气相通，细管处截面积A1= ，出口处管道截面积A21，h=1m，求开始抽吸时，水平管中所必需通过的流量q（液体为理想液体，不计损失）。解：对截面和建立液体的能量方程：(2)P+pgh=P12r(1)连续方程V(3)方程（(2)P+pgh=P12r(1)连续方程V(3)方程（1）（2）（3）联立，可得流量VA=VA1122x4A=2x9・8x1115x4x3.2x10-4m3/s=1.462L/s1-13液体在管道中的流速v=4m/s,管道内径d=60mm,油液的运动粘度v=30X10-6m2/是，试确定流态。若要保证其层流，其流速应为多少？Re=巴=4x0.06=8000湍流v 30x10-6v=1.15m/s2300=0.06v=1.15m/s30x10-61-14有一液压泵，，流量为32L/min,吸油口比油箱液面高出500mm,吸油管直径20mm,粗滤网压力降为0.01MPa,油液的密度为900kg/m3，油液的运动粘度为20X10-6m2/s,,问泵的吸油腔处的真空度为多少？qd4q4xqd4q4x32x10-3/60 80000兀d2 兀dv 兀x0.02x20x10-6 15兀v4二1698（层流）吸油管A 沪0.022沿程损失Ap吸油管A 沪0.022沿程损失Ap=1竺75九dx2Redx2止=75x0.5x900竺‘1436Pa1698x0.02x2局部损失Ap=10000Parq32x10-3/60 16一，— =——~1.7m/s3兀pav2片+ pav2片+ —pg 2g求开始抽吸时，水平管中所必需通过的流量q（液体为理想液体，不计损失）。解：对截面和建立液体的能量方程：=-16447图示一抽吸设备水平放置，其出口和大气相通，细管处截面积1=彳2X心m2，出口处管道截面积A2=4ATOC\o"1-5"\h\zp av2=―2+h+—2^2+hpg 2g w层流a=a=2Ap=pgh Ap=10000Pa,v=01 2 九 w r 1真空度=p大气压力-p绝对压力12pav2 900x2x1.72=pgh+ —+Ap+Ap=900x9.8x0.5+ —— +1436+100002 九 r=4410+2601+1436+100001，h=1m，PV2P V2PV21+pg2gpg2g连续方程VA=VA1122

P+pgh=P12方程（1）（2）（3）联立，可得流量q二VA二22x4A1：2x9.8x115x4x3.2x10-4mq二VA二22x4A1：2x9.8x115x4x3.2x10-4m3/s=1.462L/s2-1•某液压泵的输出压力为5MPa，排量为10mL/r，机械效率为0.95，容积效率为0.9,率和驱动泵的电动机的功率各为多少？解：已知：当转速为1200r/min时，泵的输出功p=5MPa,V=10mL/r=10x10-6m3/r，耳=0.95,耳=0.9,n=1200r/min0 m v则泵的输出功率：5x1°6x10x1°-6x1200x0.9x10-3600.9kw驱动泵的电动机功率：P+=將=珈2-2.某液压泵在转速n=950r/min时，排量为v=168m1/r。在同样的转速和压力29.5MPa时，测得泵的实际流量为150L/min,总效率n=087，求:(1)泵的理论流量；(2)泵在上述工况下的泵的容积效率机械效率；(3)泵在上述工况下所需的电动功率；(4)驱动泵的转矩多大？解：(1)泵的理论流量qt=v•解：(1)泵的理论流量qt=v•n=168X950=159600ml/min=159.6L/min=2.66X10-3m3/sq 150x10-3/60(2)n= = =0.94vq 159.6x10-3/60t◎耳=耳耳Vm耳0.87八心.•.耳= = =0.93m耳0.94v（3）电机的驱动功率Ppq29.5x106x150x10-3/60P=—O= =i耳耳0.87=84770(W)=84.77kW（4）驱动泵的转矩Qp=Te=2兀nTii・•・Qp=Te=2兀nTii・•・T=Ji2兀ni847702x3.14x950/60=852.53(另解:pqp=i2兀nTi=pq2兀nn2兀nT=i29.5x106x150x10-3/602x3.14x950/60x0.87x3.14x950/60x852.53==852.53(N-m)84.77(KW)2—2处的压力分别在p1和p2,小孔中心到水箱自由液面的距Egl-2如图所示的水箱侧壁开有一小孔,水箱自由液面1—1与离为h,且h基本不变，若不计损失，求水从小孔流出的速度解：1.以小孔中心线为基准，选取截面1—1和2—2：在截面1一1：z1=h,pl=pl,v1~0（设al~1）在截面2—2：z2=0,p2=pa,v2〜？（设a2~1）2•由伯努利方程p1+Pgz1+12Pv12=p2+Pgz2+1/2Pv22代入参数得p1+Pgh=pa+1/22—2处的压力分别在p1和p2,小孔中心到水箱自由液面的距解：1.选取1—1和2—2两个截面截面1—1：A1,V1,P1截面2—2：A2,V2,P2由理想液体的伯努利方程得:2P1+ 2=Pj--2_根据连续性方程得A1v1=A2v2由U型管内的静压力平衡方程得p1+b1gh=p2+b2gh由2.3.4得Eg1-4例二：计算液压泵的吸油腔的真空度或液压泵允许的最大吸油高度解：取截面如图所示，设1-1截面的压力为p1、速度为v1、面积A1,2-2截面的压力为p2、速度为v2、面积A2,则有:p1+—apv2=p+pgh+—apv2+pgh2112222w又p1=pa，因为A1»A2，所以v1vvv2, v1=0p=p+pgh+—apv2+pgha2222w液压泵吸油口的真空度为：p-p=pgh+—apv2+pgha2222w=pgh+_pav2+Ap222液压泵吸油口的真空度不能太大，否则绝对压力太小，会产生气穴现象，导致液压泵噪声太大，一般h应小于500mm。分析题液压与气压传动的基本工作原理是相似的,现以图0—1所示的液压千斤顶来简述液压传动的工作原理。由图0—1a可知，大缸体9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1、小缸体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输入大缸体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，举升缸下腔的压力油将力图倒流入手动泵内，但此时单向阀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、阀11流回油箱，大活塞在重物和自重作用下向下移动，回到原始位置。双作用叶片泵工作原理：双作用叶片泵由定子，转子，叶片和配油盘等组成转子和定子中心重合,定子内表面近似为椭圆柱形，该椭圆形由两段长半径圆弧，两段短半径圆弧和四段过渡曲线组成。当转子转动时，叶片在离心力和（建压后）根部压力油的作用下，在转子槽内向外移动而压向定子内表面，由叶片、定子的内表面、转子的外表面和两侧配油盘间就形成若干个密封空间，当转子旋转时，处在小圆弧上的密封空间经过渡曲线而运动到大圆弧的过程中，这种叶片外伸，密封空间的容积增大，要吸入油液；再从大圆弧经过渡曲线运动到小圆弧的过程中，叶片被定子内壁逐渐压入槽内，密封空间容积变小，将油从压油口压出。因而，转子每转动一周，每个工作空间要完成两次吸油和压油，称之为双作用叶片泵。齿轮泵的工作原理：当泵按方向旋转时，齿轮从右侧脱开啃合，使密封容积增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大气压的作用下，经吸油管路、吸油腔进入齿间。随着齿轮的旋转，吸入齿间的油液被带到另一侧，进入压油腔。这时轮齿进入喻合，使密封容积逐渐减小，齿轮间部分的油液被挤出，形成了齿轮泵的压油过程。轮齿脱开啃合，雷封容积变大则不断从油箱中吸袖；轮齿进入嘀合，密封容积减小则不断地排油，这就是齿轮泵的工作原理。叶片泵的工作原理：单作用叶片泵由转子1、定子2、叶片3和端盖等组成。定子具有圆柱形内表面，定子和转子间有偏心距。叶片装在转子槽中，并可在槽内滑动。当转子回转时，由于离心力的作用，使叶片紧事在定子内壁，这样在定子、转子、叶片和两侧配油盘间就形成若干个密封的工作空间。当转子按图示的方向回转时，在图的右部，叶片逐渐伸出，叶片间的工作空间逐渐增大，从吸油口吸油，这是吸油过程；在图的左郁，工作空间逐渐缩小，将油液从压油口压出，这是压油过程。转子不停地旋转，泵就不断地吸油和压油。柱塞泵的工作原理：油压冲床液压泵都是依靠密封容积变化的原理来进行工作的，故一般称为容积式液压泵。柱塞装在缸体中形成一个密封容积，柱塞在弹簧的作用下始终压紧在偏心轮上。当偏心轮如图顺时针方向旋转时，密封容积由小变大时就形成部分真空，使油箱中油液在大气压力的作用下，经吸油管顶开下面的单向间进入油箱实现吸油；反之，当密封容积由大变小时，吸满的油液将顶开上面的单向阀流入系统而实现压油。原动机驱动偏心轮不断旋转，液压泵就不断地吸油和压油。问答题气压传递的优点：①空气可以从大气中取之不竭，无介质费用和供应上的困难，将用过的气体排入大气，处理方便，泄漏不会严重影响工作，不会污染环境。②空气的粘性很小，在管道中的阻力损失远远小于液压传递系统，易于远程传输及控制③工作压力低，元件的材料和制造精度低④维护简单，使用安全，无油的气动控制系统，特别适用于无线电元器件的生产过程，也适于食品及医药的生产过程⑤气动元件可以根据不同场合，采用相应材料，使元件能够在恶劣的环境下进行正常工作。气压传递的缺点：①气压传递装置的信号传递速度限制在声速范围内，所以他的工作频率和响应速度远不如电子装置，而且信号要产生较大的失真和延滞，也不便于构成较复杂的控制系统。②空气的压缩性远大于液压油的压缩性，因此在此运动的响应能力，工作速度的平稳性方面不如液压。③气压传动系统出力较小且传动效率低。(P6)液压传动工作介质应具备如下性能：1)合适的粘度，较好的粘温特性。2)润滑性能好。3)质地纯净，杂质少。4)对金属和密封件有良好的相容性。5)化学稳定性要好。6)抗泡沫好，抗乳化性好。7)体积膨胀系数小，比热容大。8)闪点要高，凝固点要低。9)对人体无害，成本低。液压与气压传动。10)与产品和环形相容。为了减少工作介质的污染，应釆取如下一些措施：(1)对元件和系统进行清洗，清除在加工和组装过程中残留的污染物。(2)防止污染物从外界侵入，油箱呼吸孔上应装设高效的空气滤清器或采用密封油箱，工作介质应通过过滤器注入系统。活塞杆端应装防尘密封。(3)在液压系统合适部位设置合适的过滤器，并定期检查、清洗或更换。(4)控制工作介质的温度，工作介质温度过高会加速其氧化变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限。(5)定期检查和更换工作介质，定期对液压系统的工作介质进行抽样检查，分析其污染度，如已不合要求，必须立即更换。釆取什么措施减少液压冲击？答：(1)使直接冲击改变为间接冲击，用减慢阀的关闭速度和减少冲击波传递距离来达到。(2)限制管中液流的流速。(3)用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收液压冲击能量。(4)在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。液压机中限压式变量叶片泵与双作用叶片泵的主要区别：1.在限压式变量叶片泵中，当叶片处于压油区时，叶片底部通压力油，当叶片处于吸油区时，叶片底部通吸油腔，这样，叶片的顶部和底部的液压力基本平衡，这就避免了定量叶片泵在吸油区定子内表面严重磨损的问题。如果在吸油腔叶片底部仍通压力油，叶片顶部就会给予内表面以较大的摩擦力，以致减弱了压力反馈的作用。2.限压式变量叶片泵的叶片也有倾角，但倾斜方向正好与双作用叶片泵相反，这是因为限压式变量叶片泵的叶片上下压力是平衡的，叶片在吸油区向外运动主要依靠其旋转时的离心惯性作用，根据力学分析，这样的倾斜反向更有利于叶片在离心惯性作用下向外伸出。3.限压式变量叶片泵结构复杂，轮廓尺寸大，相对运动的机件多，泄露较大，轴上承受不平衡的径向液压力，噪声较大，容积效率和机械效率都没有定量叶片泵高；但是，它能按负载压力自动调节流量，在效率使用上较为合理，可减少油液发热简述降低液压泵噪声的措施(1)减少和消除液压泵内部油液压力的急剧变化。(2)可在液压泵的出口装置消声器，吸收液压泵流量及压力脉动。(3)当液压泵安装在油箱上时，使用橡胶垫减振。(4)压油管的一段用高压软管，对液压泵和管路的连接进行隔振。(5)采用直径较大的吸油管，减小管道的局部阻力，防止液压泵产生空穴现象；采用大容量的吸油过滤器，防止油液中混入空气；合理设计液压泵，提高零件刚度。产生噪声的原因：(1)泵的流量脉动和压力脉动，造成泵构件的振动。转速增加对噪声的影响一般比压力增加还要大。(2)泵的工作腔从吸油腔突然和压油腔相通，或从压油腔突然和吸油腔相通时，产生的油液流量和压力突变，对噪声的影响甚大。(3)空穴现象。(4)泵内流道具有截面突然扩大和收缩、急拐弯，通道截面过小而导致液体紊流、旋涡及喷流，使噪声加大。(5)由于机械原因，如转动部分不平衡、轴承不良、泵轴的弯曲等机械振动引起的机械噪声。填空与概念1液压与气体传动式研究以有压流体(压力油或压缩空气)为能源介质，来实现各种机械的传动和自动控制的学科由若干回路有机组合成能完成一定的控制功能的传动系统来进行能量传递、转换和控制。液压传动工作介质液压油，或其他合成液体，介质为空气，由于液体粘性大，在流动的过程中阻力损失大不宜远距离传动控制，气压可以。最常用介质液压油。2液压和气压传动中工作压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。3活塞的运动速度取决于进入液压（气压）缸（马达）的流量，而流体压力大小无关4液压传动和气压传动是以流体的压力能来传递动力的5溢流阀在液压系统中的主要功能是控制系统的工作压力。6换向阀主要功能是控制液压缸及工作台的运动方向7液压与气压传动系统主要由能源装置、执行装置、控制调节装置、辅助装置、传动介质8以液体的静压能传递动力的液压传动是以油液作为工作介质的9液体的粘性：液体在外力作用下流动或有流动趋势时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力。10液体的静压力具有两个重要特性:A液体静压力的方向总是作用面的内法线方向B静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等11液体静力学主要是讨论液体静止时的平衡规律以及这些规律应用。12静止液体中单位质量液体的压力能和位能可以互相转换，但各点的总能量却保持不变，能量守恒。13液压系统中的压力是由外界负载决定的14静止液体和固体壁面相接触时,固体壁面上各点在某一方向上所受静压力的总和，是液体在该方向上作用于固体壁面上的力。15曲面上液压作用在某一方向上的分力等于液体静压力和曲面在该方向的垂直面内投影面积的乘积。16*定常流动：液体流体时，若液体任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化，则这种流动。17流量：单位时间内通过某通流截面的液体的体积18连续性方程：质量守恒定律在流体力学中一种表达形式19伯努利方程：能量守恒定律在流动液体的表达形式20液压泵吸油口的真空度由三部分组成:a把油液提升到一定高度所需的压力b产生一定的流速所需压力c吸油管内压力损失21液体作用在固体壁面的作用力分别称为瞬态液动力和稳态液动力22沿程压力损失：油液沿等直径直管流动时产生的压力损失23局部压力损失:油液经局部障碍由液流方向和速度突然变化，局部形成漩涡引起油液质点间以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失24水力半径大，表明液流与管壁接触少，