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液压传动与控制技术基础 (2)

• 案例名称：注塑机液压系统 • 案例描述：注塑机是塑料加工行业中常用的设备，其液压系统负责提供注塑成型所需的压力和流量。 • 技术应用：注塑机液压系统通常采用开式或闭式回路，通过控制油液的压力和流量，实现注塑机的注射、合模、
顶出等动作。在系统中，通常会采用比例阀或伺服阀等高级控制阀，以提高系统的控制精度和响应速度。 • 案例分析：注塑机液压系统的设计需要充分考虑生产效率和制造成本等因素。在实际应用中，注塑机液压系统
目的和目标
目的
了解液压传动与控制技术的原理、组成、特点和应用，掌握液压元件的工作原理和性能特点，为实际应用和系统设计提供基础。
目标
通过本课程的学习，学生将能够掌握液压传动与控制技术的基本概念、原理和应用，具备分析和解决液压系统问题的能力，为进一步学习和从事相关领域的工作打下基础。
02
液压传动基础知识
由液压泵、液压缸、液压阀、油箱、管道等部分组成。
各组成部分的作用
液压泵是系统的动力元件，提供液压能；液压缸是执行元件，将液压能转化为机械能；液压阀是控制元件，调节和控制液体的压力、流量和方向；油箱是辅助元件，用来储存和冷却液压油；管道是连接各元件的管道系统，确保液体的流动。
液压系统的分类
根据不同的分类标准，可以将液压系统分为多种类型，如开式系统和闭式系统、定量系统和变量系统等。
液压马达
液压马达是液压传动系统中的执行元件，它能够将液体的压力能转换为机械能，驱动负载
运动。
液压马达的主要类型有齿轮马达、叶片马达、柱塞马达和螺杆马达等，它们的工作原理和
结构与液压泵类似。
液压马达的性能参数包括排量、转速、转矩和效率等，这些参数的选择和使用同样直接影响着液压系统的性能。

液压传动与控制之液压流体力学基础

液体的流动状态不同沿程压力损失的计算有所区别层流时的沿程压力损失：通流截面上的流速在半径方向按抛物线规律分布管道内的平均流速 v = (d2/32μl)Δp
层流时的沿程压力损失：
通流截面上的流速在半径方向按抛物线规律分布
管道内的平均流速 v = (d2/32μl)Δp 通过管道的流量 q =(πd4/128μl )Δp 沿程压力损失 Δpλ =(64/Re)(l/d)ρv2/2
lrdθ
W= pA2
3.2 液体动力学
主要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、动量方程是描述流动液体力学规律的3个基本方程式前两个方程反映了液体的压力、流速与流量之间的关系，动量方程用来解决流动液体与固体壁面间的作用力问题基本概念流量连续性方程伯努利方程动量方程
雷诺实验结果表明：在层流时，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；在紊流时，液体质点的运动杂乱无章，在沿管道流动时，除平行于管道轴线的运动外，还存在着剧烈的横向运动，液体质点在流动中互相干扰
通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态层流——黏性力起主导作用紊流——惯性力起主导作用
在分析液压传动系统的压力时，一般采用此结论
3.1.5 静压力对固体壁面的作用力液体和固体壁面接触时，固体壁面将受到液体静压力的作用当固体壁面为平面时，液体压力在该平面的总作用力 F = p A ，方向垂直于该平面当固体壁面为曲面时，液体压力在曲面某方向上的总作用力Fx = pAx ，Ax为曲面在该方向的投影面积
3.2.1 基本概念
理想液体：假设的既无黏性又不可压缩的流体
恒定流动：液体流动时，液体中任一点处的压力、速度和密度都不随时间而变化的流动(亦

液压传动与控制(自己整理,相当珍贵、经典)

驱动部分，执行部分，控制部分，辅助部分，工作介质。

时段：时间的一段，不包括两个端点，故是开区间可压缩性：液体的体积随着压力的变化而变化的性质粘性：液体在外力的作用下流动时（或具有流动的趋势时）分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，称为液体的粘性。

粘性的液体的固有属性，只有在流动时才能表现出来。

液体的流量连续性方程：说明在不可压缩的恒定流动的液体中，不管平均流速和通流截面沿着流程怎样变化，流过不同截面的流量是不变的。

主动，被动，从动：主动运动：对外有作用力，由于自身释放能量产生运动。

被动：受外界作用，被力作用。

从动运动：自身消耗能量使自己运动状态改变。

雷诺系数：用来辨别液体状态（层流，紊流）影响粘度的因素：温度、压力、气泡。

径向不平衡力：认为从压油腔到吸油腔的压力是逐级下降的。

其合力相当于给齿轮轴一个径向作用力。

困油现象：由于两对齿轮同时啮合，就有一部分油液被困在两队齿轮所形成的独立封闭腔内。

这一封闭腔和泵的吸油腔相互间互不连通，当齿轮旋转时，此封闭腔容积发生变化，使油液受压缩和膨胀，这种现象称为困油。

常开式阀和常闭式阀：当弹簧处于原始位置时，阀处于开路的状态，则称常开式阀；反之为常闭式阀。

先导阀：为操纵其他阀或元件中的控制机构而使用的辅助阀，其实也是一种小规格控制阀，多为压力控制阀。

为什么要设置先导阀来控制压力阀：进口压力不需要很大，调节性能很好，对弹簧的要求不是很高，选用范围广，阀芯受到载荷小。

为什么不能说位能就是势：势是能量的总和，既包括位能，动能，压力能。

通：阀体的通路位：阀体的工作位置的简称通、位之间存在什么关系：通过调节位，可以改变各通路之间的连通关系。

相对压力：以大气压为基准来进行度量的压力绝对压力：以绝对中空为基准来进行度量的压力真空度：如果液体中某点处的绝对压力小于大气压力，比大气压力小的那部分数值称为这点的真空度。

帕斯卡原理：施加于静止液体部分边界上的压力将等值传递到整个液体内迹线：流体质点的运动轨迹流线：用来表示某一瞬间一群流体质点的流速方向的曲线迹线与流线的区别：流线是瞬间的表现，而迹线是时间的延续流管：在流场中经过一封闭曲线上各点做流线所组成的管状曲面流束：过空间一封闭曲线上各点做流线所组成的流线束实际流体：不可忽略粘性和各种约束条件的液体理想流体：添加了各种假设和忽略的液体，例如质量守恒，没有粘性，流线互不混杂的液体（无粘性不可压缩的流体）流体静力学方程式的意义：1.静止液体内任一点处压力有P和Po组成2.静止液体内的压力随液体深度按线性规律分布3.离液面深度相同处各点压力都相等理想液体伯努利方程的物理意义：理想液体作恒定流动时具有压力能、位能和动力能三种能量形式，在任一截面上三种能量可以相互转换，三者之和为一定值，即能量守恒。

液压传动与控制技术课件：液压传动流体力学基础认知

液压传动流体力学基础认知
二、流量连续性方程流量连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的应用。
液体在管道中作恒定流动时,由于假定液体是不可压缩的,即密度 ρ 是常数,液体是连续的,其内部不可能有间隙存在,因此根据质量守恒定律,液体在管内既不能增多,也不能减少,所以,单位时间内流过管子第一个截面的液体质量一定是相等的。这就是液体流动的连续性原理(质量守恒定律)。
液压传动流体力学基础认知
液压传动流体力学基础认知
任务一流体静力学基础认任务二流体动力学基础认知任务三液压冲击和气穴现象分析
液压传动流体力学基础认知
知识目标: 1. 掌握液体静压力公式及静压力特征。 2. 掌握流体静力学基本方程、帕斯卡原理、压力的表示
方法。 3. 掌握流动液体的基本概念、流量连续性方程、伯努利
液压传动流体力学基础认知
如图 3－5 ( b )、(c )所示的球面和圆锥面,液体静压力 p 沿垂直方向作用在球面和圆锥面上的力 F ,就等于压力作用于该部分曲面在垂直方向的投影面积 A 与压力 p 的乘积,其作用点通过投影圆的圆心,其方向向上,即
式中 d 即为承压部分曲面投影圆的直径。
液压传动流体力学基础认知
我们以图 3－4 为例来说明液体的静压传递原理。图中垂直液压缸、水平液压缸的截面积分别为 A 1 、 A 2 ,活塞上作用的负载为 F 1 、 F 2 。由于两缸互相连通,构成一个密闭容器,因此按帕斯卡原理,缸内压力到处相等, p 1 ≈ p 2 ,于是
液压传动流体力学基础认知
图 3－4 帕斯卡原理应用
液压传动流体力学基础认知
二、液体静力学基本方程在重力作用下的静止液体,其受力情况如图 3－1 ( a )所

液压传动与控制技术基础

t1 Et t2
(7.31 E -
6.31 ) 10 -6 E
液压传动与控制
粘温特性：粘度随温度变化的特性。温度升高粘度下降粘度指数V1：表示被测试油液和标准油液随温度变化程度比较的相对值。 V1大，粘度受温度的影响小，粘温特性好；反之，则大。对普通的液压传动系统，要求V1 ≥90。粘压特性：粘度随压力变化的特性。压力增大粘度增大中低压系统中，压力变化较小，可忽略压力对粘度的影响；当p>10Mpa或压力变化大时，需考虑。

3）相对粘度（恩式粘度º Ε）恩氏粘度：它表示200mL被测液体在tº C时，通过恩氏粘度计小孔（ф=2.8mm）流出所需的时间t1，与同体积20º C的蒸馏水通过同样小孔流出所需时间t2之比值。
工业上常用20º C、50º C和100º C作为测定恩式粘度的标准温度，分别以º 20、º 50、º 100表示 Ε Ε Ε 恩式粘度与运动粘度（m2/s）的换算关系：

液压传动与控制
（6）掌握伯努利方程的应用。（7）了解动量方程及应用。（8）掌握沿程损失、局部损失产生的原因及计算。（9）了解各种孔、缝隙流量的计算。（10）了解液压冲击和气穴现象产生的原因、危害性及避免方法。
液压传动与控制
§1-1 液压传动工作介质
一、液压油性质 1.密度ρ ——单位体积液体的质量。
B A
39200pa 39.2kpa
pB p0 gh pB p0 h g 39.2 103 9.8 103 3m 3 10 9.8
液压传动与控制
4）方程的推广 p=p0+ρg(h0 - h)
p0 p + h= + h0=C（常数） g g

液压传动与控制技术基础

制动回路
通过制动器等元件实现执行元件的快速停止或减速，保证工作安全。
典型组合回路案例分析
压力与速度联合控制回路
结合压力控制和速度控制功能，实现对系统压力和速度的精确调节。
方向与速度联合控制回路
结合方向控制和速度控制功能，实现执行元件在变换方向的同时保持稳定的运动速度。
同步与制动联合控制回路
结合同步控制和制动控制功能，保证多个执行元件在同步运动的同时实现快速停止或减速。
保压回路
在液压缸等执行元件停止运动时，保ห้องสมุดไป่ตู้系统压力稳定，防止
工件变形或松动。
速度控制回路设计要点
调速回路
通过改变液压泵或马达的排量、调节流量控制阀的开度等方式，实现对执行元件速度的调节。
快速运动回路
利用蓄能器、大流量泵等元件，实现执行元件的快速运动，提高工作效率。
速度换接回路
在执行元件需要变换速度时，通过换向阀等元件实现速度的平稳过渡。
插装阀和叠加阀在系统中作用
插装阀
插装阀具有通流能力大、密封性好、响应速度快等优点，在液压系统中起到控制油液方向、压力和流量的作用。
叠加阀
叠加阀结构紧凑、安装方便，可以实现多个阀的功能集成，提高液压系统的集成度和可靠性。
计算机辅助设计在液压领域应用
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系统设计
利用计算机辅助设计软件进行液压系统的整体设计，优化系统布局和元件选型，提高设计效率。
危险物品管理
对易燃、易爆、有毒等危险物品进行严格管理，确保安全使用。
应急处理措施
掌握实验室安全应急处理措施，如火灾、泄漏等事故的应急处理方法。
基本实验操作演示与指导
01
02

《液压传动技术基础》

般润滑系统。无本产品时可选用L－HL油。 ⑵ L－HL液压油改善防锈、抗氧化性的精制矿物油。常用于低压系统，也可用于要求换油期
较长的轻负荷机械的油浴式非循环润滑系统。可以H—HM油或其它抗氧防锈型润滑油代用。
⑶ L－HM液压油在L－HL基础上改善了抗磨性能。具有防锈、抗氧化和抗磨性。适用于低、中、
首先，应根据工作环境确定工作液体的类型。
如工作环境有高温热源及明火时，就不应选用矿物油型工作液，而只能选用难燃液；当周围环境要求清洁防污或工作液体消耗量很大时，就应选用易于清除且价格便宜的水包油型乳化液。若液压设备必须在极低的温度下启动，就必须选用低温液压油。
稳定液体。其中水占85％～98％，乳化油占2％～15％。乳化油以矿物油为基础油，加入乳化剂、防锈剂和其他添加剂。
⑵ 乳化液的配置要求 1）配液用水必须清洁无污染。 2）掌握配液的比例。 3）配置前要先搅拌乳化油，然后将乳化油慢慢倒入水中，并不停地搅拌。 4）采用同一牌号、同一厂家生产的乳化油，不可混用。
1、增粘剂也称粘度指数改进剂。是一种油溶性高分子聚合物，以团状
物分散在液体中，随温度变化而收缩或舒展，有效地改善液体的粘温特性。 2、抗磨剂
可在金属表面形成很强的吸附油膜和化学反应膜。防止金属表面直接摩擦，降低摩擦系数，增强润滑性。 3、抗氧化剂
能抑制氧化作用，又能在金属表面形成防蚀保护层，以免酸性物质直接接触金属。 4、消泡剂
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四、两个基本参数和两个重要概念
（一）两个基本参数压力（p）和流量（Q）。液体压力在单位时间内所做的功为液压功率（P），即 P＝Wυ2＝pA2 υ2＝pQ 即液压功率为压力和流量的乘积。（二）两个重要概念 1、液体压力取决于负载 2、液压缸（液压马达）的速度取决于输入流量

很全的《液压传动与控制》

1.工作原理系统图 2.图形符号系统图（GB/1786.1-93） 3.结构图
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第二章液压介质
§2-1 液压介质的功用及类型
1. 液压介质的功用
2. l）传递能量和信号； 3. 2）润滑液压元件，减少摩擦和磨损；到散热； 4. 4）防止锈蚀； 5. 5）密封液压元件对偶摩擦副中的间隙； 6. 6）传输、分离和沉淀非可溶性污染物；
造和推广使用。
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缺点：
（l）液压传动中的泄漏和液体的可压缩性，使这种传动无法保证严格的传动比；
（2）液压传动有较多的能量损失（泄漏损失、摩擦损失等），因此，传动效率相对低；
（3）液压传动对油温的变化比较敏感，不宜在较高或较低的温度下工作；
（4）液压传动在出现故障时不易找出原因
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§ 1-5 液压系统图的图形符号
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液压传动的基本特征：以液体为工作介质，靠处于
密闭容器内的液体静压力来传递力，静压力的大小取决于负载；负载速度的传递是按液体容积变化相等的原则进行的，其速度大小取决于流量。如果忽略损失，液压传动所传递的力与速度无关。
§ 1-3 液压系统的基本组成
1. 液压泵它把机械能转变为液压能，是液压系统的能源装置。
粘度过大将导致机械效率降低，温升加大，泵的吸入性能变差，起动困难、甚至产生气蚀，控制灵敏度下降，掺混在油液中的空气难以分离出来。
粘度太低将使泄漏增加、容积效率降低，控制精度下
降，润滑油膜变薄、磨损加剧。因此，粘度是选择液压
油液的重要依据。
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油液粘度是随温度而变化的。要求液压油液的粘度随温度变化越小越好，即油液具有良好的粘温特性。

液压传动与控制----液压基本回路共85页文档

液压传动与控制----液压基本回面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 ——马卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律，否则一切都会陷入污泥中。 ——马克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美纽斯
10、一个人应该：活泼而守纪律，天真而不幼稚，勇敢而鲁莽，倔强而有原则，热情而不冲动，乐观而不盲目。 ——马克思
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克

液压传动与控制第2章-1

应用实例如下：
F2
F1
A2 A1
帕斯卡原理应用实例
2.2.2 压力的表示方法及单位
▪ 绝对压力——以绝对真空为基准来进行度量的压力叫做绝对压力。
▪ 相对压力（表压力）— —以大气压为基准来进行度量的压力叫做相对压力（用压力表测得的压力数值是相对压力）。
绝对压力=大气压力+相对压力
绝对压力、相对压力和真空度
解：p0=F/A=1000/1×10-3=106N/m2 p=p0+ρgh =(106+900×9.8×0.5)N/m2 =1.0044×106Pa≈1MPa
液体内压力计算图
2.2.1 液体静压力及其性质
3. 静止液体内压力的传递帕斯卡原理——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中各点。
2. 航空液压油 ▪ 植物基液压油——蓖麻油+酒精，蓝色，易燃 ▪ 矿物基液压油——石油中提炼出来的，红色，可燃 ▪ 磷酸酯基液压油——由多种磷酸酯和添加剂合成的，紫色，
难燃
2.1.1 工作介质的分类
表2.1.1 航空液压油及特性
特征
液压油植物基
颜色耐燃性黏度稳定性毒性吸水性适用的密封材料
式中：m——液体的质量；V——液体的体积。一般认为液压油的密度为900kg/m3 。
2.1.2 工作介质的主要物理性质
❖ 2. 液体的可压缩性 1）液体的可压缩性
定义：液体所受压力增加时体积变小的性质。定义为单位压力变化时液体体积的相对变化量。
液体的体积压缩系数k:
k 1 V p V0
式中：△P——压力的变化值；V0——液体的初始体积； △V ——受△P作用后的体积变化值。