液壓與氣壓傳動 第三講 液壓流體力學基礎(chǔ) (2)

1、溫故知新 管道流動 新授： 小孔流動、縫隙流動 液壓沖擊、氣穴現(xiàn)象 液壓泵 第四節(jié) 管道流動液壓系統(tǒng)中的壓力損失分為兩類：一是油液流經(jīng)直管時的壓力損失，稱為沿程壓力損失。這類壓力損失是由液體流動時的內(nèi)摩擦力引起的。二是油液流經(jīng)局部障礙時，由于液流的方向和速度突然變換，在局部區(qū)域形成漩渦，引起液體質(zhì)點相互撞擊和劇烈摩擦因而產(chǎn)生的壓力損失，這種損失稱為局部壓力損失。層流：液體中質(zhì)點沿管道作直線運動而沒有橫向運動，既液體作分層流動，各層間的流體互不混雜。如圖所示。一、兩種流態(tài)和雷諾數(shù)紊流: 液體中質(zhì)點除沿管道軸線運動外，還有橫向運動，呈現(xiàn)紊亂混雜狀態(tài)。雷諾實驗雷諾數(shù)臨界雷諾數(shù)（表2-1）雷諾：英國科

2、學家壓力損失p與管道長度及流速v的平方成正比，而與管子的內(nèi)徑成反比。至于油液的粘度，管壁粗糙度和流動狀態(tài)等都包含在內(nèi)。二、沿程壓力損失油液在直管中流動的沿程壓力損失：三、局部壓力損失 局部壓力損失是液流流經(jīng)管道截面突然變化的彎管、管接頭以及控制閥閥口等局部障礙處時的壓力損失。計算式為： 局部阻力系數(shù)，由試驗求得；v液流流速。液體流經(jīng)液壓閥的壓力損失主要為局部損失： 液壓系統(tǒng)中管路通常由若干段管道串聯(lián)而成。其中每一段又串聯(lián)一些諸如彎頭、控制閥、管接頭等形成局部阻力的裝置，因此管路系統(tǒng)總的壓力損失等于所有直管中的沿程壓力損失及所有局部壓力損失之和。即：四、管路系統(tǒng)總壓力損失第五節(jié) 孔口流動 本節(jié)主

3、要介紹液流流經(jīng)小孔及縫隙的流量公式。 前者是節(jié)流調(diào)速和液壓伺服系統(tǒng)工作原理的基礎(chǔ)； 后者則是計算和分析液壓元件和系統(tǒng)泄漏的根據(jù)。（1）流經(jīng)薄壁小孔的流量 一、液體流經(jīng)小孔的流量 當小孔的通流長度L與孔徑d之比l/d小于等于0.5時稱為薄壁小孔。當管道直徑D與小孔之直徑的比值D/d7時，收縮作用不受大孔側(cè)壁的影響，稱為完全收縮。 當管壁對收縮程度有影響時，則稱之為不完全收縮。薄壁小孔流動畫薄壁小孔短孔細長孔小孔流量壓力特性統(tǒng)一公式 液壓元件各零件間如有相對運動，就必須有一定的配合間隙。液壓油就會從壓力較高的配合間隙流到大氣中或壓力較低的地方，這就是泄漏。泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏。泄漏主要是有壓力差

4、與間隙造成的。泄漏量與壓力差的乘積便是功率損失，因此，泄漏的存在將使系統(tǒng)效率降低。同時功率損失也將轉(zhuǎn)化為熱量，使系統(tǒng)溫度升高，進而影響 系統(tǒng)的性能。第六節(jié) 縫隙流動 圖為一平面縫隙，液壓油在壓力差p作用下自左向右流動。(1) 流經(jīng)平行平板縫隙的流量(2) 圓柱環(huán)形間隙的流量一、液壓沖擊概念：在液壓系統(tǒng)中，由于某種原因，液體壓力在一瞬間會突然升高，產(chǎn)生很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。危害：液壓沖擊產(chǎn)生的壓力峰值往往比正常工作壓力高好幾倍，且常伴有噪聲和振動，從而損壞液壓元件、密封裝置、管件等。第七節(jié) 液壓沖擊和空穴現(xiàn)象液壓沖擊的類型有： 1、液流通道迅速關(guān)閉或液流迅速換向使液流速 度的大小

5、或方向突然變化時，由于液流的慣力引起的液壓沖擊。2、運動著的工作部件突然制動或換向時，因工作部件的慣性引起的液壓沖擊。3、某些液壓元件動作失靈或不靈敏，使系統(tǒng)壓力升高而引起的液壓沖擊。液體突然停止形成液壓沖擊水錘現(xiàn)象（1）使完全沖擊改變?yōu)椴煌耆珱_擊（2）限制管中油液的流速（3）用橡膠軟管或在沖擊源處設(shè)置蓄能器，以吸收液壓沖擊的能量。（4)在容易出現(xiàn)液壓沖擊的地方，安裝限制壓力升高的安全閥。可采取下列措施來減少液壓沖擊：第二章 液壓泵液壓泵概述柱塞泵葉片泵齒輪泵關(guān)于液壓泵的學習要求掌握容積式液壓泵的工作原理及其主要性能參數(shù)。通過液壓泵的實驗掌握齒輪泵、葉片泵和柱塞泵的結(jié)構(gòu)和工作原理。 掌握液壓泵

6、的職能符號。齒輪泵所存在的問題。液壓泵的選型注意事項。液壓泵：是動力元件，是將機械能轉(zhuǎn)變成液壓能的裝 置,為系統(tǒng)提供一定壓力、一定流量的液體 。第一節(jié) 液壓泵概述一、液壓泵的工作原理容積式泵的工作原理圖液壓泵工作原理二、液壓泵的性能參數(shù) qpt=nV轉(zhuǎn)三、四、 液壓泵分類和選用液壓泵定量泵變量泵齒輪泵葉片泵軸向柱塞泵徑向柱塞泵螺桿泵葉片泵軸向柱塞泵徑向柱塞泵五、液壓泵的圖形符號 單向定量泵 雙向定量泵 單向變量泵 雙向變量泵第二節(jié) 柱塞泵徑向柱塞泵： 柱塞的中心線和轉(zhuǎn)子的中心線是垂直的軸向柱塞泵： 柱塞的中心線和轉(zhuǎn)子的中心線是平行的優(yōu)點： 結(jié)構(gòu)緊湊、加工方便、單位功率體積小、容積效率高、工作壓

7、力高、易實現(xiàn)變量。缺點： 結(jié)構(gòu)復雜、造價高、對油液的污染敏感、使用和維修要求嚴格。一、配流軸式柱塞泵的（一）工作原理 排量（二）結(jié)構(gòu)特點 P43（三）負載敏感變量徑向柱塞泵配流軸式徑向柱塞泵新型數(shù)字控制徑向柱塞泵徑向柱塞泵的結(jié)構(gòu) 1傳動軸 2偏心輪 3滑靴 4柱塞 5球面柱塞 6彈簧 7、8單向閥 9泵體徑向柱塞泵的工作過程 密封容腔：兩單向閥之間以及和球面柱塞內(nèi)壁所形成的容腔。 工作原理：當轉(zhuǎn)子順時針轉(zhuǎn)動時，球面柱塞在彈簧力的作用下使其緊貼在轉(zhuǎn)子的外邊面上，此時密封容腔增大，吸油（階段1至階段3）；由階段3運動到階段4，此時密封容腔減小，壓油。階段1階段2階段3階段4徑向柱塞泵柱塞個數(shù)與流量

8、脈動關(guān)系二、斜盤式軸向柱塞泵（一）工作原理1傳動軸 2柱塞 3柱塞面積 4柱塞行程 5斜盤 6斜盤傾角 7缸體 8被動軸 9控制盤 10頂部死區(qū)中心 11底部死區(qū)中心 12吸油窗口 13壓油窗口斜盤式軸向柱塞泵的工作原理 密封容腔：柱塞的底端和缸體內(nèi)孔所形成的密封容腔 工作原理：斜盤與垂直方向的夾角為，當傳動軸帶動缸體逆時針（正對 軸頭看）轉(zhuǎn)動時，斜盤和配流盤固定不動，柱塞頂部始終緊貼斜盤，處于b區(qū)域的柱塞的密封容積增大，吸油；處于a區(qū)域的柱塞的密封容積減小，壓油。通過改變斜盤的傾角來改變泵的排量。斜盤式軸向柱塞泵的排量 滑靴結(jié)構(gòu)手動變量的斜盤式軸向柱塞泵的結(jié)構(gòu) 1調(diào)節(jié)手輪 2斜盤 3回程盤

9、4滑靴 5柱塞 6缸體 7配流盤 8傳動軸斜軸式軸向柱塞泵缸體的中心線與傳動主軸成一角度，故此泵稱為斜軸泵。斜軸式軸向柱塞泵rexroth第三節(jié) 葉片泵葉片泵二、限壓式變量葉片泵負載敏感變量泵恒功率變量泵壓力補償變量泵第四節(jié) 齒輪泵一、外嚙合齒輪泵1-殼體 2-前端蓋 3-傳動軸 4,5-軸承套 6-后端蓋 7-主動齒輪 8-從動齒輪 9-密封圈 外嚙合齒輪泵的工作原理 泵每轉(zhuǎn)一周把兩個齒輪上齒谷中的存油排出。若泵采用標準齒輪，并取齒谷的容積等于齒部的體積，則齒輪每轉(zhuǎn)一周排出的體積可近似等于外徑為(mZ+2m)，內(nèi)徑為（mZ-2m)，厚度為B的圓環(huán)體積，即V=/4(mZ+2m)2-(mZ-2m

10、)2B=2m2ZB由于齒谷的體積大于齒部，實際幾何排量還要大一些，故以3.33代替上式中的較接近實際情況。齒輪泵的排量為V=6.66m2ZB 齒輪泵的實際流量為：q=6.66m2ZBV.n齒輪泵的排量外嚙合齒輪泵的幾個問題困油現(xiàn)象徑向不平衡力泄漏徑向不平衡力改善措施沿圓周方向引壓力油至距吸油口兩個齒頂處關(guān)于CB-Z2型高壓齒輪泵雙向補償（軸向、徑向）高壓力；高效率；壽命長。 液壓馬達是使負載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)的執(zhí)行元件，其內(nèi)部構(gòu)造與液壓泵類似。細部結(jié)構(gòu)上存在一定的差別。液壓泵是由電機所帶動，輸出的是液壓油；液壓馬達則是輸入液壓油，輸出的是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。3.5 液壓馬達 3.5.1 液壓馬達的工作原理3.

11、5.2轉(zhuǎn)n按其結(jié)構(gòu)類型: 齒輪式、葉片式、柱塞式等其它形式。按液壓馬達的額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類。 額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬高速液壓馬達， 基本形式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。 特點是轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)動慣量小，便于啟動和制動。輸出轉(zhuǎn)矩不大（僅幾十 N.m到幾百N.m），所以又稱為高速小轉(zhuǎn)矩馬達。 額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速液壓馬達。 基本形式是徑向柱塞式， 特點是排量大、體積大、轉(zhuǎn)速低（可達每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零點幾轉(zhuǎn)）、輸出轉(zhuǎn)矩大（可達幾千N.m到幾萬N.m）,所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達。3.5.3 液壓馬達分類ABPT溢流閥液壓泵液壓馬達回路3.5.4 典型液壓馬達的結(jié)構(gòu)和工作原理3.6 液壓泵和液壓馬達的選用液壓泵的選型液壓馬達