大型养路机械液气压传动技术 课件 01液压传动基础知识

单元一液压传动基础知识大型养路机械设备中的作业装置及走行装置都是利用液压传动来进行工作的。液压传动是以液压油为工作介质来实现各种机械的传动与控制的。它利用各种元件组成基本控制回路，再由若干基本回路有机组合成能完成一定控制功能要求的传动系统，来进行能量的传递、转换和控制，以满足机电设备对各种运动和动力的需求。因此，了解液压传动的基本组成、液体的基本性质，掌握液体平衡和运动的主要力学规律，对于正确理解液压传动原理以及合理使用液压系统都是非常必要的。学习项目一液压传动的工作原理及系统组成流体传动是以流体（液压油、压缩气体）为传动介质来实现能量传递和控制的一种传动形式，它可分为气压传动、液压传动和液力传动，液压（气压）传动主要是以液体（气体）压力能来传递动力，液力传动主要是以液体动能来传递动力。一、液压传动的工作原理

液压千斤顶的工作原理液压传动具有以下基本特点：①以液体为传动介质来传递运动和动力②液压传动必须在密闭的容器内进行③依靠密闭容器的容积变化传递运动④依靠液体的静压力传递动力。一、液压传动的工作原理二、

液压传动实例一般常用标准的元件图形符号来绘制液压和气压系统图的系统图称为图形符号图。图中各元件符号只表示元件的职能、控制方式及外部连接口，不表示元件的具体结构和参数及连接口的实际位置和元件的安装位置。按照规定，液压与气压元件符号均以元件的非工作位置（静止位置）或零位表示。二、

液压传动实例1）动力元件2）执行元件3）控制元件4）辅助元件5）工作介质三、液压传动系统的组成学习项目二液压传动的优缺点及应用一、液压传动的特点液压传动优点①单位功率的重量轻（比功率大）。②可在较大范围内实现无级调速，调速范围大。③工作平稳、动作灵敏，能快速起动、制动和频繁换向。④容易获得很大的力和转矩，可以使传动结构简单。⑤操作控制方便，调节简单，易于实现自动化。当机、电、液配合使用时，易于实现较复杂的自动工作循环和较远距离操控。⑥易于实现过载保护，安全性好。采用矿物油为工作介质，相对运动表面间能自行润滑，可以延长元件的使用寿命。⑦液压元件的布置不受严格的位置限制，容易按照机器的需要通过管道实现系统中各部分的连接，布局按照灵活方便。⑧液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于液压系统的设计、制造和使用。液压传动的缺点

①液压系统中存在着油液泄漏，油液的可压缩性、油管的变形等都会影响运动传递的准确性，故不易用于对传动比要求精确的场合。②由于液压油对温度比较敏感，油温变化，容易引起工作性能的改变，故液压传动系统不易用于温度变化范围较大的场合。此外，油液对污染较为敏感，故不易用于环境差、粉尘多的场合。③由于工作过程中有较多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等，故此，液压传动的效率不高，不易用于远距离传动。④为减少泄漏，液压元件的制造精度高要求较高，其制造成本较大。液压系统的故障较难诊断排除。一、液压传动的特点二、液压传动的应用学习项目三液压油液压油是液压系统中的工作介质，不仅用来传递动力和信号，而且还对液压传动装置中的机构和零件起润滑、冷却和防锈等作用。同时液压油的粘性对减少运动零件间隙处的泄漏、保证元件的密封有着重要作用。所以液压油质量的优劣直接影响液压系统的工作性能，合理选用液压油是十分必要的。

动力粘度表征液体粘性的内摩擦系数μ=(F/A)/(du/dy)

运动粘度ν=μ/ρ,没有明确的物理意义,但是工程实际中常用的物理量。相对粘度又称条件粘度，我国采用恩氏粘度（°E）。粘度随着温度升高而显著下降（粘温特性）。粘度随压力升高而变大（粘压特性）。密度:一般认为液压油的密度为900kg/m3可压缩性:对于一般液压系统，可认为油液是不可压缩的。粘性:液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力会阻碍分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，这一特性称作液体的粘性。用动力粘度、运动粘度、相对粘度来度量。一、液压油的物理性质1．对液压油的性能要求为保证液压系统正常工作，液压油必须满足必要的性能要求，这些性能包括：1）适宜的粘度和良好的粘温特性；2）良好的润滑性能、热稳定性、氧化稳定性、防腐性、抗磨性和防锈性；3）质量纯净，不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等；4）良好的抗乳化性(液压油乳化会降低其润滑性，使酸性增加、使用寿命缩短)；5）在高温环境下具有较高的闪点，起防火作用；在低温环境下具有较低的凝点。二、对液压油的要求及选用2．液压油的选用1）油液的类型根据使用要求和运转条件，使用压力界限，油液的使用寿命、品质和价格等选定液压油的类型。2）合适的油液粘度有关粘度的确定一般可作如下考虑：①液压系统的工作压力。②液压系统的环境温度。③工作部件的运动速度。一般根据液压泵的要求来确定液压油液的粘度及品种。二、对液压油的要求及选用根据实践经验，使用液压油应注意以下几个方面：1.防止污染2.防止工作油温过高3.防止空气混入液压油三、液压油的合理使用一、液体静压力及其特性

液体静压力具有下列两个特性：

1．液体的静压力垂直于其受压平面，且方向与该面的内法线方向一致；

2．静止液体内任意点处所受到的静压力在各个方向上都相等。学习项目四液体静力学基础二、液体静力学基本方程其特征如下：1）静止液体内任意点的压力由两部分组成，即液面上的压力

和液体自重对该点的压力

。静止液体内的压力随液体的深度呈线性规律分布。2）静止液体内同一深度的各点压力相等，压力相等的所有点组成的面为等压面。三、压力的表示方法及单位在密闭容器内，施加于静止液体的压力可以等值地传递到液体各点。这就是帕斯卡原理，或称静压传递原理。A1、A2——小活塞、大活塞的活塞面积；

F1

、F2

——作用在小活塞、大活塞上的力。四、

静止液体内压力的传递五、液体对固体壁面的作用力作用在曲面上的液压作用力在某一方向上的分力等于静压力与曲面在该方向投影面积的乘积。学习项目五液体动力学基础液体动力学的主要内容是研究液体流动时流速和压力的变化规律。流动液体的连续性方程、伯努利方程和动量方程是描述流动液体力学规律的三个基本方程式。前两个方程式反映压力、流速与流量之间的关系，动量方程式用来解决液体与固体壁面间的作用力问题。1）理想液体

所谓理想液体是一种假想的无粘性、不可压缩的液体，而把实际上既有粘性又可压缩的液体称为实际液体。2）稳定流动

液体流动时，液体中任意点处的压力、流速和密度都不随时间而变化，称为稳定流动；反之，称为非稳定流动。一、基本概念——理想液体和稳定流动一、基本概念——通流截面、平均流速与流量单位时间内流过通流截面的液体的体积称为流量，用

q表示。其单位为m3/s，工程上过去用L/min。通流截面上的平均流速为：

流量与平均流速是描述液体流动的两个主要参数。

液体的流动有层流和紊流两种基本形态。

液体是作层流运动还是作紊流运动，与管内平均流速、管径及液体的粘度有关。而决定流动状态的，是这三个参数所组成的，称作雷诺数

的无量纲数。当Re<Rec时，液流为层流；当Re>Rec时，液流为紊流。二、液体的流动状态三、流动液体的连续性方程液体在流管中作稳定流动时，对不可压缩液体，流过密闭流管不同截面的流量相等。四、伯努利方程1.理想液体的伯努利方程在管内作稳定流动的理想液体具有动能、位置势能和压力能三种能量，在任一截面上的这三种能量都可以互相转换，但其和保持不变。2.实际液体的伯努利方程△pw——液体流动时的压力损失五、动量方程在某一时间间隔内，流出控制容积的液体所具有的动量与流入控制容积的液体所具有的动量之差，应等于同一时间间隔内作用于控制容积液体上外力的冲量。学习项目六液体流动时的压力损失一、压力损失1.沿程压力损失液体在等径直管中流动时，因粘性摩擦和质点的相互扰动而产生的压力损失，称为沿程压力损失，它主要取决于管路的长度和管径、液流的流速和粘度等。2.局部压力损失液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口、滤网等局部装置时，液流方向和流速发生变化，在这些地方形成旋涡、气穴，并发生强烈的撞击现象，由此而造成的压力损失称为局部压力损失。管路系统的总压力损失等于所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和。减少流速、缩短管路长度、减少管路截面的突变，提高管壁加工质量，适当增加管道内径，合理选用阀类元件等都可以使压力损失减少。二、管路系统的总压力损失学习项目七液压冲击与空穴现象一、液压冲击

在液压系统工作过程中，管路中流动的液体往往会因执行部件换向或阀门关闭而突然停止运动。由于液流和运动部件的惯性，在系统内会产生很大的瞬时压力峰值，这种现象叫做液压冲击。

防止、减少液压冲击，通常有以下几种方法：

①延长阀门关闭和运动部件换向制动的时间；

②限制管道内液体的流速及运动部件的速度；

③适当增大管径或采用橡胶软管，尽量缩短管道长度；

④在系统中设置蓄能器和安全阀，在液压元件中设置缓冲装置。一、液压冲击气泡混杂在油液中，使得原来充满导管和元件中的油液成为不连续状态，这种现象称为空穴现象。为了防止产生空穴现象和气蚀，一般可采取下列措施：

①减小流经小孔和间隙处的压力降；

②正确确定液压泵吸油管内径，对管内液体的流速加以限制，降低液压泵的吸油高度，尽量减小吸油管路中的压力损失，管接头良好密封，对于高压泵可采用辅助泵供油；③整个系统管路应尽可能直，避免急弯和局部窄缝等；

④提高元件抗气蚀能力。二、空穴现象二、空穴现象在液压系统中，常利用液体流经小孔或缝隙的情况。例如许多液压元件的相对运动表面间存在间隙，以及元件上有节流小孔、阻尼小孔等，当缝隙或小孔两端压力不相等时，就会有油液通过。研究油液小孔和缝隙的压力和流量的变化规律，对于分析泄漏和有关计算具有重要意义。学习项目八液体流经小孔及缝隙流量在液压系统中，常见的小孔有薄壁小孔、短孔和细长孔。孔的长度l与其直径d之比l/d≤0.5时，称为薄壁小孔；0.5＜l/d＜4时，称为短孔；l/d＞4时，称为细长孔。小孔流动的通用流量公式无论是哪种小孔，其通过的流量均与小孔的通流截面积AT及两端压力差△P成正比，改变AT或△P即可改变小孔的流量，从