液壓與氣動(dòng)02液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)

1、第二章 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)第一節(jié) 液壓油液壓油液壓油的用途和種類1.1液壓油的主要性質(zhì)1.2對液壓油的基本要求和選擇1.3液壓油的管理和使用1.41.1液壓油的用途和種類 1.1.1液壓油的用途 （1）傳遞運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力。 （2）潤滑。 （3）密封。 （4）冷卻。 返回表1-1 液壓油的主要品種及其特性和用途 返回表1-1 液壓油的主要品種及其特性和用途（續(xù)） 返回1.2 液壓油的主要性質(zhì) 1.2.1 密度 單位體積液體的質(zhì)量稱為該液體的密度，即 1.2.2 可壓縮性 液體受壓力作用而發(fā)生體積減小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性。 Vm 返回1.2.3 粘性 1.粘性的物理性質(zhì) 液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)

2、，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子間的相對運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這一特性稱為液體的粘性。 2.粘度 （1）動(dòng)力粘度 物理意義：液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)，接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力。 dyduAF返回 （2）運(yùn)動(dòng)粘度 在相同溫度下，液體的動(dòng)力粘度和它的密度的比值稱為運(yùn)動(dòng)粘度 。 （3）相對粘度 相對粘度又稱條件粘度 我國采用恩氏粘度，恩氏粘度用恩氏粘度計(jì)測定。用符號(hào)E表示。 （4）恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之間換算 根據(jù)公式（16）和（17）21t0ttE 返回 3.粘度和溫度的關(guān)系 液壓油粘度對溫度的變化十分敏感。液壓油的粘度隨溫度變化的性質(zhì)，稱為粘溫特性。 幾種國產(chǎn)油的粘溫特性曲線見圖12。 4

3、.粘度和壓力的關(guān)系 液體所受的壓力增大時(shí)，其分子間的距離減小，內(nèi)聚力增大，黏度亦隨之增大。但對于一般的液壓系統(tǒng)，當(dāng)壓力32MPa以下時(shí)，壓力對黏度的影響不大，可以忽略不計(jì)。 1.2.4 其它性質(zhì)（略）返回1.3 對液壓油的基本要求和選擇 1.3.1對液壓油的基本要求 （1）合適的粘度和良好的粘溫特性。 （2）潤滑性能好，腐蝕性小，抗銹性好。 （3）質(zhì)地純凈，雜質(zhì)少。 （4）對金屬和密封件有良好的相容性。 （5）氧化穩(wěn)定性好，長期工作不易變質(zhì)。 （6）抗泡沫性和抗乳化性好。 （7）體積膨脹系數(shù)小，比熱容大。 （8）燃點(diǎn)高，凝點(diǎn)低。 （9）對人體無害，成本低。返回1.3.2 液壓油的選擇 1.選擇

4、的依據(jù) （1）液壓元件生產(chǎn)廠樣本或說明書所推薦的油類品種和規(guī)格 。 （2）根據(jù)液壓系統(tǒng)的具體情況，如工作壓力高低、工作溫度高低、運(yùn)動(dòng)速度大小、液壓元件的種類、工作環(huán)境等。 2.選擇的內(nèi)容 （1）液壓油的品種 （2）液壓油的黏度 返回1.4 液壓油的管理和使用 1.4.1液壓油保管 （1）存放在清潔處 （2）保持干燥 （3）保持液壓系統(tǒng)清潔 （4）定期檢查液壓油1.4.2液壓油溫度管理 （1）油溫的影響 （2）油溫的控制返回1.4.3換油 （1）液壓油的性狀評定 方法：采取在現(xiàn)場抽樣，觀察其顏色、氣味、有無沉淀物，并與新油進(jìn)行比較的定性方法。把油樣送往分析實(shí)驗(yàn)室用定量的方法評定性狀變化狀況。 （

5、2）換油指標(biāo) 例如礦油型液壓油的換油指標(biāo)：密度（g/ml）：5%；黏度（cst，40）：10；閃點(diǎn)（）：60；中和值（mgKOH/g）：510。返回 本章主要介紹了液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)液壓油，包括液壓油的用途、種類、主要性質(zhì)、選擇、管理和使用。 通過學(xué)習(xí)，應(yīng)重點(diǎn)掌握液壓油的主要性質(zhì)和液壓油的選擇、使用方法。要注意，選擇液壓油主要就是選擇液壓油的種類和黏度，而黏度則是根據(jù)泵的出廠規(guī)定、系統(tǒng)工作壓力、環(huán)境溫度和液壓部件的運(yùn)動(dòng)速度等因素來確定。 小結(jié)返回第二節(jié)第二節(jié) 壓力與流量壓力與流量壓力的概念2.1靜壓傳遞2.2流量2.32.1液壓系統(tǒng)壓力的概述 壓力的概念 右圖所示為一密閉容器，容器內(nèi)靜止的油液

6、受到外力和油液自重的作用。由于在液壓系統(tǒng)中，通常是外力產(chǎn)生的壓力比液體自重產(chǎn)生的壓力大得多，為此可將液體自重產(chǎn)生的壓力忽略不計(jì)。靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力，簡稱為壓力。用公式表示為式中:p壓力(法定計(jì)量單位為Pa，壓力值較大時(shí)用KPa或MPa)； F油液受到的外力(N)； A液體表面承壓面積(m2)。返回FpA 2.2靜壓傳遞 靜壓傳遞原理（帕斯卡原理） 在密封容器內(nèi)施加于靜止液體任一點(diǎn)的壓力將以等值傳遞到液體中各點(diǎn)，這就是靜壓傳遞原理，又稱帕斯卡原理。右下圖中，設(shè)互相連通的兩缸A和B的面積分別為A1、A2，作用力為和，則容器的壓力分別為 , .根據(jù)靜壓傳遞原理有 故上式表明，

7、只要A2Al足夠大，就可用較小的力F1產(chǎn)生很大的力F2（負(fù)載力），若A2Al為一定值，則F2越大，所需的力F1也越大，密封缸中的B壓力也越大；若F2很小，則壓力也很小，當(dāng)F2=0時(shí)，p=0。返回111Fp A222Fp A12ppp1122FAFA 2.3流量的概念 (1)流量 流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過管道或液壓缸某一截面的油液體積，通常用Q表示。若在時(shí)間t內(nèi)，流過管道或液壓缸的油液體積為V，則流量為 Q=V/t.(2)額定流量 額定流量指的是按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，系統(tǒng)連續(xù)工作所必須保證的流量，是液壓元件的基本參數(shù)，應(yīng)符合公稱流量系列。返回 2.3流量的概念 (3)平均流速 平均流速是一種假想的流速，

8、即按通流截面上各點(diǎn)流速相同所計(jì)算的流量，來代替實(shí)際的流量，即v=Q/A.由于油液之間和油液與管壁之間的摩擦力大小不同，故在油液流動(dòng)時(shí)，在同一截面上各點(diǎn)的真實(shí)流速并不相同，故用平均流速作近似計(jì)算。(4)活塞(或缸)運(yùn)動(dòng)速度與流量的關(guān)系 活塞(或缸)的運(yùn)動(dòng)是由于進(jìn)入的油液迫使容積增大而產(chǎn)生的，因此活塞(或缸)運(yùn)動(dòng)速度與進(jìn)入油液流量有直接關(guān)系?；钊?或缸)隨油液流動(dòng)而移動(dòng)，因此活塞的運(yùn)動(dòng)速度與油缸的液體的流速相同?；钊?或缸)運(yùn)動(dòng)速度與活塞有效作用面積和流量之間的關(guān)系為：v=Q/A.返回 2.3流量的概念 (5)液流連續(xù)性原理 液體在管中作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，由于液體是幾乎不可壓縮的，則液體在流動(dòng)過程中遵守

9、質(zhì)量守恒定律，在單位時(shí)間內(nèi)液體通過任意截面的液體質(zhì)量相等，就是說，液體流過無分支管道時(shí)在任一截面上的流量一定是相等的，這就是液流連續(xù)性原理 Q1=Q2A1v1=A2v2式中：Al、A2截面1、截面2的面積，單位為（m2）；v1、v2液體通過截面1、截面2的流速， 單位為ms (米秒)。返回 作業(yè)： P21 習(xí)題2-7；2-8第三節(jié)第三節(jié) 液體流動(dòng)過程中的物理現(xiàn)象液體流動(dòng)過程中的物理現(xiàn)象液體流動(dòng)時(shí)的能量3.1液體流經(jīng)特殊管路時(shí)的能量3.2液壓沖擊和空穴現(xiàn)象3.33.1液體流動(dòng)時(shí)的能量 一、理想液體流動(dòng)時(shí)的能量理想液體是指既無粘性又不可壓縮的液體。理想液體在管道中流動(dòng)時(shí)，具有三種能量：液壓能、動(dòng)能

10、、位能。理想液體的伯努利方程式：二、實(shí)際液體流動(dòng)時(shí)的能量實(shí)際液體有粘性，因而就存在摩擦力，而且管道形狀和尺寸有變化，所以會(huì)有能量損失。返回222212112121ghvpghvp3.1液體流動(dòng)時(shí)的能量 三、管道壓力損失1、流態(tài)返回3.1液體流動(dòng)時(shí)的能量 2、沿程壓力損失液體在等徑直管中流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力損失稱為沿程壓力損失，該損失與液體的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。3、局部壓力損失液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突變截面、閥口和濾網(wǎng)等局部裝置時(shí)產(chǎn)生的壓力損失稱為局部壓力損失。返回3.2液體流經(jīng)特殊管路時(shí)的能量 在液壓系統(tǒng)的管路中，裝有截面突然收縮的裝置，稱為節(jié)流裝置(如節(jié)流閥)。突然收縮處的流動(dòng)叫節(jié)流，一般均采用各

11、種形式的孔口來實(shí)現(xiàn)節(jié)流，由前述內(nèi)容可知，液體流經(jīng)孔口時(shí)要產(chǎn)生局部壓力損失，使系統(tǒng)發(fā)熱，油液粘度下降，系統(tǒng)的泄漏增加，這是不利的一方面。在液壓傳動(dòng)及控制中要人為地制造這種節(jié)流裝置來實(shí)現(xiàn)對流量和壓力的控制。返回3.3液壓沖擊和空穴現(xiàn)象 在液壓系統(tǒng)中，由于某種原因使液體壓力突然產(chǎn)生很高的峰值，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。發(fā)生液壓沖擊時(shí)，由于瞬間的壓力峰值比正常的工作壓力大好幾倍，因此對密封元件、管道和液壓元件都有損壞作用，還會(huì)引起設(shè)備振動(dòng)，產(chǎn)生很大的噪聲。液壓沖擊經(jīng)常使壓力繼電器、順序閥等元件產(chǎn)生誤動(dòng)作。液壓沖擊的產(chǎn)生多發(fā)生在閥門突然關(guān)閉或運(yùn)動(dòng)部件快速制動(dòng)的場合。這時(shí)液體的流動(dòng)突然受阻，液體的動(dòng)量發(fā)生了變化，而產(chǎn)生了壓力沖擊波。這種沖擊波迅速往復(fù)傳播，最后由于液體受到摩擦力作用而衰減。如動(dòng)畫所示為液壓缸制動(dòng)時(shí)由于慣性而產(chǎn)生的沖擊。返回3.3液壓沖擊和空穴現(xiàn)象 返回3.3液壓沖擊和空穴現(xiàn)象 流動(dòng)的液體，如果壓力低于其空氣分離壓時(shí)，原先溶解在液體中的空氣就會(huì)分離出來，從而導(dǎo)致液體中充滿大量的氣泡，這種現(xiàn)象稱為空穴現(xiàn)象。如果液體的壓力進(jìn)一步降低，低到飽和蒸氣壓時(shí)，液體本身將汽化，產(chǎn)生更多的蒸氣泡，空穴現(xiàn)象將更加嚴(yán)重。 空穴多發(fā)生在閥口和液壓泵的入口處。因?yàn)殚y口處液體的流速增大，壓力將降低。如果液壓泵吸油管太細(xì)，也會(huì)造成真空度過大，發(fā)生空穴現(xiàn)象。