液压与气压传动1 液压传动基础

1、第一篇液压致动器第一章液压致动器的基础知识一般要求1、液压致动器的工作介质2、液压冲击重点要求1、液体的静力学2、液体的动力学3、稳定管流的压力损失补正算4、掌握与节流孔和间隙流动具体要求液压致动器相关的基础理论了解液体的静力学、动力学及压力损失补正算1.1液压执行器液压介质1、液压油、二、液压油的性质1 .密度(约900kg/m3)、(1-2)、(1-1)、液压油的密度随温度而上升，将我国采用20时的密度作为液压油的标准密度，用20表示。 见表1-1。 2 .可压缩性压力为p0、体积为V0的液体，当压力增大p时，由于液体的可压缩性，体积减小v。 用体积压缩系数k测定，也就是单位压力变化时的体

2、积相对变化量来表示。 液体体积压缩系数k的倒数与被称为液体压缩模量K K=1/k K的温度、压力有关。 温度k； 相反，温度k。 压力k； 相反，压力k。 液压油的可压缩性在压力变动下如弹簧、pV，在弹簧的性质上被称为“油压弹簧”。 从p=F/A、V=Al导出，油压弹簧刚性系数kh为：式中l液柱的长度变化的工作油的可压缩性。 注意：液压油的可压缩性对动态动作的油压系统有很大影响，但静态(稳定态)时不考虑。 3 .粘性液体因外力而流动时，分子间的粘聚力阻止其相对运动而产生的内摩擦力称为液体的粘性。 流动时有粘性，静止时无粘性。 内摩擦力的产生原因： (1)分子的不规则运动的运动量交换产生的抵抗；

3、(2)分子间吸引力产生的抵抗(不运动时平衡) 。 液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ft是测定液层接触面积a、液层间的速度梯度du/dy成比例、即比例常数、粘滞系数或黏性系数或动力粘度(测定困难)、液体粘性的指标，单位为pas(pa秒)。 当表示剪应力(每单位面积a的内摩擦力)时，(1-5)、式(1-5)是牛顿的液体内摩擦的规律。 动力粘度v (油品牌) :液体的动力粘度与其密度之比。 v=/单位： m2/s。 1m2/s=104St (斯)=106cSt (分斯)=106mm2/s。 用相对粘度(容易测定)恩格尔黏性系数(恩格尔Engler) 0E=t1/t2 (无量纲) t1恩格尔黏性系数修正

4、进行的被测定液体的流动结束时间的测定测定了t2蒸馏水200C、200cm3流出时间、t2=51s。 烯氏黏性系数0E与动力粘度v的关系、(单位： m2/s )、4、其他性质稳定性(热安定性、氧化安定性、水解作用稳定性、剪切稳定性等)、耐泡性、耐乳化性、防锈性、润滑性及相容性。 二、工作介质应具备的对液压致动器工作介质要求液压致动器的性能：1)适当的黏性系数，v40=156810-6m2/s，良好的粘温性能。 2 )润滑性能好。 3 )质量纯洁，杂质少。 4 )对金属和密封有良好的相容性(无化学反应)。 5 )对热、氧化、水解作用、剪切等具有良好的稳定性。 6 )耐泡性、耐乳化性、防锈性好，腐蚀

5、小。 7 )体积膨胀系数小，热容量大。 8 )流动点冻结点低，引火点引火点高。 9 )对人体无害，成本低。 夏天冬天的选择不同(品牌):夏天高68冬天稍低32多年46岁。 三、工作介质的分类和选择(一般选择通用工作油)环境温度低或温度变化大：选择粘温特性好的低温工作油使用温度高，有防火要求：选择阻燃工作油的设备长期以重负荷工作：选择耐磨工作油(减少磨损)。 选择是否为液压专用、是否有着火危险、动作压力、温度、泵类型等。决定了油品，首先考虑：油液的黏性系数、黏性系数的适当与否直接影响油液泄漏和油压系统的电力损失。 选择应注意： (1)油压系统的工作压力：压力大时，选择v40高(减少泄漏)。 (2

6、)运动速度： vv40 (黏性系数)可提高效率。 (3)液压泵的类型：选定建议如表1-4所示。 1.2液体静力学(讨论液体静止时的平衡规律)一、液体静压及其特性液体静止时，液体质点间没有相对运动，没有摩擦力，没有切向力，只有法向力。 液体内的某一点的单位面积a受到的法线力f的比被称为压力p (静压) :法线力f均匀地作用于面积a的话，压力由于液体质点间的粘聚力小，所以液体不被拉伸，只能受压。 液体的静压有两个重要性质：1)液体的静压方向总是作用于面的内法线方向。 2 )静止液体内任意点的液体静压在所有方向上都相等。 二、液体静压基本方程1 .静压基本方程如图所示，小液柱的顶部和液面重合，该小液

7、柱由于重力和周围液体的压力而处于平衡态，FG液柱的重力，FG=ghA，静压基本方程：结论：如果在液面上作用大气压强pa，则；2 )同一容器，同一液体中的静压随着h变大3 )同一深度下压力相等。 2、静压的基本方程的物理意义(能量守恒)图表示装有液体的密闭容器，液面压力为p0，选择基准平面OX，根据静压的基本方程从液面起深度为h的a点的压力p，即压力势(势能)=常数，上式为液体静，其中zgA z0液面和基准面的距离zA点和基准面之间的距离。 在a点等高度的容器壁上，连续一根上端关闭排放空气的玻璃管，可以看到由于静压，液体沿着玻璃管上升到高度hp。 根据上式：点a的液体质点受到静压的作用而具有mg

8、hp的势能。 由于每单位质量的液体具有ghp的势能(势能)，结论：在静止液体中，每单位质量的液体的压力能和势能可以相互转换，但各点的总能量不变，即能量守恒。 (静压的基本方程的物理意义)、三、压力的表示方法及单位(1)绝对压力：以绝对真空为基准(2)相对压力(男同性恋二压) :以大气压强为基准。 绝对压力=相对压力大气压强力真空度：绝对压力比大气压强小的部分的数值。 即，真空度=大气压强绝对压力法定压力单位：帕斯卡(Pa )、例题1-1如图1-7所示，容器内充满工作油，F=1000N作用于活塞，听说活塞面积A=110-3 m2，油液密度=900kg/m3。 (注意单位换算)解： p=p0 gh

9、 p0=F/A=106N/m2时，p=p0 gh=106N/m2=1.0MPa，加入帕斯卡定律(略)，五，液体静压力对固体壁面的作用力，(1)对平面的作用力：(2)对曲面的作用力：FX=p AX AX 如图1-9b所示，作用力为，1.3液体动力学的三个方程式：产水量连续性方程式(质量守恒)、伯努利方程式(能量守恒)、动量方程式(动量守恒)。 前两个解决了压力、流速、产水量的关系，后两个解决了液体与固体壁的摩擦关系。 一、基本概念1、理想液体、稳态流动和一维度流动理想液体是既没有粘性也没有可压缩性的液体(假想)。当稳定流动液体流动时，液体中任一点的压力、速度、密度不随时变化的流动。 相反，不一定

10、总是流动。 有一维度地流动的液体整体上以线状流动。 作为平面或空间流动时，称为二维或三维流动。 一维度流动最简单，一般是这样处理和修正封闭容器内的流动。 有液体流过痕迹的质点以某时间间隔空间的运动轨迹。 流线是表示某一瞬间液流中各处质点的运动状态的曲线，在该瞬间流线上的各质点的速度方向与该线相接。 在液体的流动空间中任意描绘不属于流线的封闭曲线，沿着该曲线上的各点制作流线，将由这些个的流线组合的表面称为流管。 流管内的流线群称为流束。 在流通断面的流束中，正交剖面到所有的流线。2、痕迹、流线、流束和流通截面、3、每单位时间通过产水量和平均流速产水量流通截面的液体体积。 单位： m3/s； 常用

11、单位： L/s； 毫升/秒。 直接求出产水量虽然很难，但为了使修正运算变得容易导入平均流速v的概念。 假定平均流速在流动截面中流速均匀，那么产水量等于平均流速乘以流动截面积。 4、流动液体的压力(理想液体压强力各方向相等)静止液体内的任意点的压力在各方向上相等，但在流动液体内由于惯性力和黏滞力的影响，各方向的压力在任意点上不相等，但数值的差很小。 如果惯性力小，使液体成为理想的液体，则流动液体内的任意点的压力的各方向的数值可以看作相等。 二、连续性方程(质量守恒)的连续性方程是质量守恒定律在流体动力学的一种表示形式。 根据质量守恒定律，在dt时间内流入的该微小流束(截面A1)的质量必须与从该微

12、小流束流出的(截面A2)质量相等。 由质量流率等得出：即u1 dA1=u2 dA2积分： q1=q2 (产水量不变)用平均速率表示，v1A1=v2A2，(u流速)，两个流通断面任意取、结论： (1)通过流管的任一流通断面的产水量相等。 (2)在产水量时间节点中流速与流通断面成反比。 能量守恒定律在流动液体中的表现。三、伯努利方程(能量守恒)、(1-14 )、(1-15 )、1、理想流体流速伯努利方程，伯努利方程的意义(1) :是密闭管道内能量守恒定律(2) :理想液体，稳定流动时任意截面上液体的总能量由压力能量p、资金头寸能量gz、动能v2/2构成忽略z的变化时，(115 )式表示沿着流线的压力越低，速度越高。 2、实际的流体流速的伯努利方程，实际上液体的流动克服了粘性所产生的摩擦力，从而消耗能量，另一方面，实际的液体在管道流通截面间的流速分布不均匀，因此，如果用平均流速代替实际的流速来修正动能，必然会产生误差，从而修正该误差，因此实际的流体流速例1-2如