液压与气动基本常识

《液压与气动》课程基本常识第一章绪论部分[1] 常见的传动主要包括：机械传动、（液压）传动、（气）动、电机传动、机电传动等。

[2] 液压传动的传动介质是原油炼制而成的各种制品，简称（液压油）。

[3] 液压传动是通过工作介质（液体）来传递动力的；通过液体的（压力）能量来传递动力；工作介质在工作过程中始终受到控制和调节。

[4] 液压传动的基本组成部分包括：1）能源装置即提供压力油的液压（泵），它将机械能转换为（液压）能；执行装置，包括直线运动的液压（缸）或回转运动的液压（马达）；控制调节装置，包括方向控制阀、（压力）控制阀、流量控制阀等；辅助装置，包括（油）箱、（滤油）器、油管等。

[5] 液压传动的优点主要有：同等体积下，相对电气装置，液压装置传递的（动力）更大；同等功率下，相对电机，体积小、重量轻、结构紧凑；液压装置工作较平稳；液压装置可在大范围内（无级）调速；液压装置易于实现自动化；液压装置易于实现（过载）保护；液压元件易于实现标准化、系列化、通用化；选用液压传动实现直线运动远远比机械传动简单等。

[6] 液压传动的缺点主要有：液压传动无法保证严格的（传动）比；液压传动在工作过程中能量损失较大，主要是摩擦、泄漏引起；液压传动对（油温）变化敏感，工作稳定性很容易受到温度影响；为减少泄漏，要求液压元件制造精度高，从而液压元件造价高昂；液压传动对油液（污染）敏感；液压传动需要独立的动力源；液压传动的（故障）不容易诊断。

第二章液压油[1] 液压油的作用是传递（动力）或功率的介质且决定着系统的工作可靠性和稳定性；（润滑）作用、冷却作用、防锈作用等。

[2] 液压油液可分为：石油型，包括（机械）油、汽轮机油、普通液压油、专用液压油等；难燃型，包括乳化油、合成油等。

[3] 液压油液的要求随工作机械、工作环境而不同，但基本要求是：（粘）度应合适；较好的（润滑）性能；杂质少、纯净的质地；对金属和密封件具有较好的相容性；对热、氧化、水解、剪切具有良好的稳定性；具有良好的抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、抗腐蚀性；流动点、凝固点低；闪点、燃点高等；对人体无害或污染小；在轧钢机、压铸机、挤压机、飞机等场合应有耐高温、热稳定性、不腐蚀、无毒性、不挥发、防火等。

[4] 液压油的最重要因素包括：液压油液的（粘度）；液压系统中，液压（泵）的工作条件最差，一般依据液压泵要求来确定液压油的粘度大小；（油温）对粘度影响很大，必须有油温控制器；选定液压油液后，使用不当也会使油液的性质发生变化。

[5] 许多实践表明，液压系统发生故障的主要原因之一是液压油的（污染）。

液压油一旦被污染，直接影响液压系统的工作可靠性、液压元件的寿命。

[6] 液压油液的污染控制常用措施主要有：（定）期清洗液压系统、元件；清除加工及组装过程中残留的污染物；防止污染物从液压系统或元件的（外）界侵入；采用（过滤）器。

依据具体情况，可在油箱中放置（磁）铁、一级或多级过滤；严格或重视控制油液的温度；定期检查和更换液压（油液）。

第3章 液压流体力学基础[1] 液体受到二种力：质量力、表面力。

液体的应力是单位面积上液体受到的（表面）力，且分解为法向应力和切向应力。

注意：液体静止时，仅仅存在法向表面力，故仅仅有法向应力。

[2] 液体静止时的重要特性是：静止时，液体内部任意点处的压力在各个方向（相等）。

[3] 液体压力包括（绝对）压力和相对压力。

[4] 帕斯卡原理：在密闭容器内，施加在静止液体上的压力将以（等）值同时传递到液体的各个点处。

[5] 流体动力学的四个基本方程是连续方程、运动方程、能量方程、（动）量方程。

[6] 液压传动中的基本假设是：近似认为运动液体处于（恒）温条件，近似认为粘度（恒）定，近似认为密度仅仅与压力有关。

[7] 恒定（或定常或非时变）流动是，假设液体中任何点处的压力、速度、密度均（时）不变。

这种假设仅仅用于研究液压系统的静态性能场合。

[8] 流量q 定义为“单位时间内流过流束通流截面的液体体积”，记做：vA udA q A ==⎰平均流速定义为：Aq v =。

液压技术中为简单方便起见，经常采用平均流速概念而不采用瞬间流速u 概念。

[9] 液体的二种流动状态是（层流）状态、紊流状态。

这二种流动状态的判断方法是（雷诺数）。

[10] 设计、使用液压系统时，总希望在常用园形管道中液流处于（层）流状态。

[11] 在常用园形管道中液流处于（紊）流状态时，不仅任意点处的流速大小、方向时变，且始终围绕某个“平均值”上下波动；压力也是脉动的。

[12] 流液的压力损失主要由于流体的（粘）性带来的摩擦所致。

压力损失转变为热能，使液压系统升温，严重影响系统工作可靠性和稳定性。

压力损失包括二部分：沿程压力损失，即液体在等直径直园管中流动时的（摩擦）损失；局部压力损失，即管道截面（突）变、液流方向改变、控制阀阀口、弯管等引起。

[13] 薄壁小孔的作用是，通常用作液压系统的（节）流器。

因为（圆形或其他几何形状）小孔的壁很薄，沿程阻力损失很小，通过小孔的流量对油温变化不敏感。

[14] 短管小孔相对薄壁小孔更容易加工，故短管小孔特别适合用作（固）定节流器。

[15] 液压油液中总是含有一定量的空气，故液压油液具有一定的含气量。

一定温度下，液压油液的压力低于“某个临界压力值”时，溶解在油液中的那些过饱和空气将会突然地从油液分离出来，产生大量气泡，这“某个临界压力值”叫做空气（分离）压。

一定温度下，液压油液的压力低于“某个临界值”时，油液本身迅速汽化，产生大量蒸汽气泡，这“某个临界值”叫做（饱和）蒸汽压。

[16] 流动液体中某处的压力低于“空气分离压”时而产生气泡的现象叫做（气穴）现象。

导致液压系统产生振动与噪声，且金属表面被腐蚀。

减小气穴现象的关键是设法防止液压系统的油液（压力）过度降低。

[17] 液压系统中，当管道中的阀门突然关闭或开启时，管道内的油液压力发生急剧升降的波动过程现象叫做直接液压（冲击）。

后果是，阀门突然关闭，阀门处压力急剧上升，产生峰值，结果是可能损坏液压元件与管道，同时有巨大振动与（噪）声；阀门突然打开，阀门处压力急剧下降。

此外，还存在间接型液压冲击；其他因素也可产生液压冲击。

如管道内油液的流速（突）变会引起液压冲击；运动部件（制）动产生液压冲击等[18] 减少液压冲击的主要措施有：尽量延长液压执行元件的换向时间；正确设计阀口，使运动部件制动时其速度变化较均匀；适当加大管道直径，使油液的“流速小于推荐值”；采用（橡胶）软管；在容易发生液压冲击的地方，设置卸荷阀或者（蓄）能器。

第4章液压泵与液压马达[1]液压泵是将驱动电机的（机械）能转换为油液的压力能。

这里，油箱中压力P=0的油液经过滤油器，再经液压泵，输出一定压力的油液。

按可调节性，液压泵可分为（定量）泵、变量泵。

结构上分为：齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等。

[2] 液压泵用（电机）来驱动，输入量是转矩、转速，而输出量是油液的（压力）、流量。

[3] 液压马达是将一定压力油液的压力能转换为（机械）能。

按可调节性，液压马达可分为定量马达和（变量）马达。

结构上分为：连续旋转马达、摆动马达等。

液压马达的输入量是油液的压力和（流量），而输出量是轴的转矩、转速。

[4] 液压泵的实际工作压力是（输出）的油液压力；液压马达的实际工作压力是（输入）的油液压力[5] 功率损失包括（容积）损失，即内泄漏、气穴现象、高压下的油液压缩等引起流量损失；机械损失，即摩擦引起的转矩损失等。

[6] 齿轮泵在结构上分为：外啮合、内啮合式。

一般地，外啮合齿轮泵的（齿数）越少，脉动率越大；内啮合齿轮泵的流量脉动要小得多。

[7] 对外啮合齿轮泵，齿轮泵欲平稳工作，必须使齿轮啮合重叠系数大于1，故总是有二对轮齿同时啮合，这样有一部分油液被围困在二对轮齿所形成的封闭（空）腔内。

此封闭空腔的容积在开始阶段逐渐变小，接着阶段逐渐变大。

封闭腔容积的减小将会使被围困的油液受到挤压而从缝隙挤出，从而产生很高的压力且油液发热，进而使系统机件额外地加载；另方面，封闭腔容积的增大将会产生气穴现象。

这种过程表现出（困）油现象。

后果是，过程中会产生很高的压力且油液发热，进而使系统机件额外地加载；产生气（穴）现象。

最终使系统产生振动和噪声。

消除方法是，通常在齿轮泵的二个侧面盖板上开设（卸）荷槽。

[8] （普通）连续旋转式液压马达，它与液压泵相反的是将油液的（压力）能转换为机械能。

按结构分类，主要有：齿轮式、（叶）片式、柱塞式等。

[9] 摆动式液压马达可实现往（复）的旋转运动，其输入量是油压力、流量，而输出量是转（矩）和角速度（或转速）。

[10] 液压泵在吸油过程中，一般吸油腔内的绝对压力（即绝对压力=大气压+相对压力）会小于1个大气压；若存在液压泵离油箱的油面高度很大，还存在泵的吸油口处设置的滤油器和管道阻力较大，且油液粘度过大，则会出现泵的吸油腔中的压力很容易小于油液的空气分离压力，导致（气穴）现象产生，进而造成局部冲击，产生振动与噪声，使泵的零部件腐蚀损坏。

解决方法主要有：尽量降低泵的吸油（高）度，采用内径较大的吸油管且尽量少用或不用（弯）头管，吸油管端采用容量较大的滤油器以便减小管道的阻力；将液压泵浸泡在油箱中以利于吸油，但是泵的散热性和维修性差。

[11] 影响液压泵噪声的主要原因，总体上取决于泵的种类、结构、大小、驱动液压泵的电机转速、泵工作压力等。

其中，驱动液压泵的（电）机（一般安放在油箱上）转速对噪声产生的影响远远大于工作压力。

[12] 降低液压泵噪声的主要措施包括：消除泵内部液体压力的急剧变化；安放在油箱上的驱动电机与泵之间应有（橡胶）垫圈来减振；驱动电机输出轴与泵的输入轴之间应有好的同轴度；压力油管道的某一段采用（橡胶）软管，以便对泵与管道连接进行隔振；设法阻止泵的（气）穴现象。

第5章液压缸[1] 与液压马达一样，液压缸也是液压系统的（执行）元件，二者都是将压力能转换为机械能。

所不同的是，液压马达实现（转）动且机械能表现为转动动能，而液压缸实现往复式（直线）平动且机械能表现为平动动能。

[2] 实际使用中，液压缸可以（单独）使用或组合使用。

液压缸的输入量是压力、流量，而输出为（推力）、直线平动速度。

液压马达输入量是压力、流量，而输出为转矩、角速度或转速。

[3] 液压缸可以是（单杆）或双杆式活塞缸；可以是缸固定而活塞移动，也可以是缸移动而活塞固定。

在单杆活塞缸基础上，进一步将缸的左右二腔均接通高压油，便演变成（差动）缸结构，此时活塞或者缸只能沿着一个方向运动。

此外，还存在增压缸、（伸）缩缸和齿轮缸等结构的液压缸。

[4] 液压缸的5个基本组成部分是：（缸）筒与缸盖；活塞与活塞（杆）；密封装置；缓冲装置；（排）气装置。

第6章液压阀[1] 在液压系统中，从液压泵到执行装置（如液压缸或液压马达等）之间，用液压（阀）来控制或调节油液流动过程中的压力、流量、方向。