液压文档

研究对象：研究以有压流体（压力油和压缩空气）为传动介质来实现各种机械传动和自动控制的学科

绪论

⏹工程实际中的气液压传动：

船舶航空（飞机起落架）

工程机械（汽车吊）

娱乐行业

机床

机械能P2 A2

注意：

系统工作压力取决于

⏹布置方便灵活。

⏹无级调速，调速范围可达2000：1。

⏹传动平稳，易于实现快速启动、制动和频繁换向。

⏹操作控制方便，易于实现自动控制、中远距离控制和过载保护。

⏹标准化、系列化、通用化程度高，有利于縮短设计周期、制造周期和降低成本。

⏹传动效率不高；维护要求较高。

⏹液压与气动元件精度高，系统工作中发生故障不易诊断

优点: 功率大来重量轻, 大力大矩显威风;运动平稳响应快, 无级调速显神通;

操纵简单自动化, 过载保护它更行;元件标准系列化, 散热润滑也出名.

缺点: 难保严格传动比, 液压不宜远距离;元件精度要求高, 温度影响需注意;

信号传递不如电, 液压介质很娇气;总的效率比较低, 找到故障较费力.

发展趋势: 流体传动技术正在向着高压、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪声、低能耗、经久耐用、高度集成化方向发展，向着用计算机控制的机电一体化方向发展。

液压传动系统的图形符号

结构或半结构式图形—表示结构原理直观性强，易理解，但结构复杂。

图形符号*—只表示元件功能，不表示元件结构和参数，简单明了,易于绘制。（GB786—93）

1.1.1液压油的物理性质

液体在流动时,分子间的内聚力阻碍分子的相对运动，产生内摩擦力的特性静止液体则不显示粘性

液体的粘度：

液体粘性的大小可用粘度来衡量。

粘度是液体的根本特性，也是选择液压油的最重要指标

常用的粘度有三种不同单位：即动力粘度、运动粘度和相对粘度

⏹粘度随温度变化的特性

几种国产油液粘温图

法定计量单位：帕·秒（Pa·s）

运动粘度ν

⏹定义：动力粘度μ与密度ρ之比

法定计量单位：m2/s

1m2/s =104cm2/s=104St（斯）1st=100cSt（厘斯）

由于ν的单位中只有运动学要素，故称为运动粘度。

液压油的粘度等级就是以其40ºC时运动粘度的某一平均

值来表示，如L-HM32液压油的粘度等级为32，则40ºC时

其运动粘度的平均值为32mm2/s

相对粘度（恩式粘度ºΕ）

⏹恩氏粘度：它表示200mL被测液体在tºC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20ºC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20ºC、50ºC和100ºC作为测定恩式粘度的标准温度，分别以ºΕ20、ºΕ50、ºΕ100表示

⏹恩式粘度与运动粘度（mm2/s）的换算关系：

影响粘度因素

⏹粘度随压力变化很小，可忽略不计

⏹粘度随温度变化的特性

1.1.2 液压油的选择

1.确定工作条件

压力的高低

压力高，要选择粘度较大的液压油液。

环境温度

温度高，选用粘度较大的液压油液。

工作部件运动速度的高低

速度高，选用粘度较低的液压油液。

2.确定粘度值

3.其他

§1-2液体静力学

液体静力学研究静止液体的力学规律和这些规律的实际应用。

静止液体是指液体处于内部质点间无相对运动的状态，因此液体不显示粘性，液体内部无剪切应力，只有法向应力即压力。

§1-2液体静力学

⏹压力

⏹静力学基本方程

⏹压力及其单位

⏹帕斯卡原理

⏹压力对固体壁面的总作用力

例：计算静止液体内任意点A处的压力p ⏹重力作用下静止液体压力分布特征：

⏹压力由两部分组成：液面压力p0，自重形成的压力ρgh。

⏹液体内的压力与液体深度成正比。

⏹离液面深度相同处各点的压力相等，压力相等的所有点组成等压面。

绝对压力、相对压力与真空度间的相互关系

主要是研究液体流动时流速和压力的变化规律。

⏹基本概念

⏹连续性方程

⏹伯努利方程

⏹动量方程

垂直于流动方向的截面，也称为过流截面。

流量单位时间内流过某一通流截面的液体体积，流量以q表示，单位为m3 / s 或L/min。平均流速实际流体流动时，速度的分布规律很复杂。假设通流截面上各点的流速均匀分布，平均流速为v=q/A。

单位时间内流过两个截面的液体质量相等

⏹理想流体的伯努利方程

⏹p1 /ρg + Z1 + v12 / 2g = p2 /ρg + Z2 + v22 / 2g

⏹实际流体的伯努利方程

p1/ρg + Z1+α1v12/ 2g = p2 /ρg+ Z2+α2v22/ 2g + h w

⏹

⏹实际流体存在粘性，流动时存在能量损失，h w 为单位质量液体在两截面之间流动的能量损失。

⏹用平均流速替代实际流速，α1，α2为动能修正系数。

伯努利方程应用举例

⏹如图示简易热水器，左端接冷水管，右端接淋浴莲蓬头。已知A1=A2/4和A1、h值，问冷水管内流量达到多少时才能抽吸热水？

⏹动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用

⏹计算流动液体作用在限制其流动的固体壁面上的总作用力。

⏹理想流体

⏹∑F = Δ（m u）/Δt =ρq（u2 - u1）

⏹实际流体

⏹∑F = ρq（β2u2–β1u1）

⏹作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流出控制表面与流入控制表面的液体的动量之差。

⏹动量方程为矢量方程

⏹方程描述力与动量的关系，力使动量发生改变

⏹用于液压控制元件设计（流体使阀承受多大的强度）

⏹β1 β2 动量修正系数，近似为1 。因用平均速度代替了实际速度引起动量误差。

例：求液流通过滑阀时，对阀芯的轴向作用力的大小。

⏹F = ρq（v2 cosθ2 - v1cosθ1）

⏹θ1和θ2液流速度方向角

F =-ρqv1cosθ 1

⏹

⏹液流有一个力图使阀口关闭的力，这个力称为液动力

§1.4管道流动

▪由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失来表示。压力损失即是伯努利方程中的h w项。

▪压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成。

▪液流在管道中流动时的压力损失和液流运动状态有关。

1.4.1流态，雷诺数

⏹雷诺实验装置

⏹液体的流动状态用雷诺数来判断。

⏹雷诺数——Re = v d / υ，

⏹v为管内的平均流速

⏹d为管道内径

⏹υ为液体的运动粘度

⏹雷诺数为无量纲数。如果液流的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。

⏹临界雷诺数，记为Re cr

当Re＜Re cr，为层流；

当Re＞Re cr，为紊流。

金属圆管Re cr=2320

橡胶圆管Re cr=1600～2000

流速分布规律

圆管层流的流量

圆管层流沿程压力损失

这种沿等直径管流动时的压力损失