液壓與氣壓傳動課件

機(jī)電工程系劉方方液壓與氣壓傳動第1章液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)1.1液壓油液1.2液體靜力學(xué)1.3液體動力學(xué)1.4管道流動的壓力損失1.5孔口流動1.6縫隙流動1.7液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象第1章液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓油液視頻8.選用液壓油主要考慮的幾個方面

工作壓力—壓力高，要選擇粘度較大的液壓油液環(huán)境溫度—溫度高，選用粘度較大的液壓油。運(yùn)動速度—速度高，選用粘度較低的液壓油。液壓泵的類型—各類泵適用的粘度范圍可查閱相關(guān)參考書。工作壓力環(huán)境溫度運(yùn)動速度設(shè)備種類1.1液壓油液8.選用液壓油主要考慮的幾個方面液壓泵適用的液壓油液實(shí)例：1.1液壓油液9.液壓油的合理使用-防止污染

液壓油污染的危害造成系統(tǒng)故障降低元件壽命使液壓油變質(zhì)影響工作性能

液壓油的污染源系統(tǒng)殘留物外界侵入物內(nèi)部生成物

污染的控制徹底清洗系統(tǒng)保持系統(tǒng)清潔定期清除污物定期換油1.1液壓油液9.液壓油的合理使用-防止油溫過高

油溫過高的危害油液粘度下降，易泄露油液易變質(zhì)受熱膨脹，影響閥芯移動密封圈老化，喪失密封性能

合適的工作油溫液壓泵入口：低于55℃油路中局部區(qū)域：必須低于120℃油箱：30℃-45℃

防止措施保證油面高度，確保足夠循環(huán)冷卻；防止過載、防止和高溫物體接近；及時測量，油溫一旦過高，應(yīng)立即停工并檢查原因、及時排除障礙；1.1液壓油液9.液壓油的合理使用-防止空氣混入防止空氣在油箱中被油液帶入系統(tǒng)注意液壓泵至油箱吸油管道之間的密封隨時排除進(jìn)入液壓系統(tǒng)中的空氣1.1液壓油液一、靜

壓力的概念及特性若在液體的面積A上所受的作用力F為均勻分布時，靜壓力可表示為：

p=F/A

液體靜壓力在物理學(xué)上稱為壓強(qiáng)，工程實(shí)際應(yīng)用中習(xí)慣稱為壓力。

靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力。液體靜壓力的特性：

液體靜壓力垂直于承壓面，方向?yàn)樵撁鎯?nèi)法線方向。液體內(nèi)任一點(diǎn)所受的靜壓力在各個方向上都相等。1.2液體靜力學(xué)1.2液體靜力學(xué)一、靜

壓力的概念及特性在國際單位制(SI)中，壓力的單位是Pa(帕，N/m2)，由于此單位太小，在工程上使用很不方便，因此常采用它的倍數(shù)單位MPa(兆帕)。1MPa＝106Pa＝106N/m2

國際上壓力曾經(jīng)慣用的單位是bar(巴)。我國過去在工程上采用工程大氣壓(at)、水柱高度、汞柱高度等壓力單位。各種壓力單位之間的換算關(guān)系如下：1bar＝1×105Pa＝0.1MPa1at(工程大氣壓)＝1kgf/cm2＝9.8×104Pa1mH2O(米水柱)＝9.8×103Pa1mmHg(毫米汞柱)＝1.33×102Pa二、液體靜力學(xué)基本方程（壓力隨深度線性增加；等深等壓。）靜壓力基本方程式p=p0+ρgh

重力作用下靜止液體壓力分布特征：壓力由兩部分組成：液面壓力p0，自重形成的壓力ρgh；液體內(nèi)的壓力與液體深度成正比；離液面深度相同處各點(diǎn)的壓力相等，壓力相等的所有點(diǎn)組成等壓面，重力作用下靜止液體的等壓面為水平面1.2液體靜力學(xué)三、

壓力的表示（1）絕對壓力（2）相對壓力（表壓力）絕對壓力=相對壓力+大氣壓力真空度=大氣壓力-絕對壓力

p>p0

p表壓=p相對=p絕對–p0

p<p0

p真空度=–

p相對=p0

–p絕對1.2液體靜力學(xué)如果液體中某點(diǎn)處的絕對壓力小于大氣壓力，這時該點(diǎn)的絕對壓力比大氣壓力小的那部分壓力值，稱為真空度，此時相對壓力為負(fù)值，又稱負(fù)壓。四、靜壓力的傳遞–帕斯卡原理

在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體的壓力可以等值同時地傳遞到液體內(nèi)各點(diǎn)。這就是帕斯卡原理，也稱為靜壓傳遞原理。

圖示是應(yīng)用帕斯卡原理的實(shí)例，作用在大活塞上的負(fù)載F1形成液體壓力p=F1/A1

。為防止大活塞下降，在小活塞上應(yīng)施加的力F2=pA2=

F1A2/A1。由此可得：液壓傳動可使力放大，可使力縮小，也可以改變力的方向。液體內(nèi)的壓力是由負(fù)載決定的。1.2液體靜力學(xué)四個基本概念

（1）理想液體：假設(shè)的既無粘性又不可壓縮的與與人體稱為理想液體。

（2）恒定流動：液體流動時，液體中任一點(diǎn)處的壓力、速度和密度都不隨時間而變化的流動。1.3液體動力學(xué)四個基本概念（3）流量q

單位時間內(nèi)流經(jīng)某通流截面的流體的體積，流量以q表示，單位為

m3/s

或

L/min。（4）流速V

工程實(shí)際中，平均流速才有應(yīng)用意義

平均流速：通過流體某截面流速的平均值。

1.3液體動力學(xué)液體在管內(nèi)作恒定流動，任取1、2兩個通流截面，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時間內(nèi)流過兩個截面的液體流量相等，即：依據(jù)：質(zhì)量守恒定律因此：流量一定時，管道細(xì)的地方流速快，管道粗的地方流速慢；

v1

A1=v2

A2

q=vA=常量(液流的連續(xù)性方程）五、

流動液體的連續(xù)性方程1.3液體動力學(xué)理想液體作恒定流動時，具有勢能、壓力能、動能三種形式，它們之間可以互相轉(zhuǎn)換，但能量總和保持不變。依據(jù)：能量守恒定律式中，p1,p2–單位體積液體的壓力能

ρgz1,ρgz2–單位體積液體勢能

ρV12/2,ρV22/2–單位體積液體的動能C-常數(shù)六、

流動液體的伯努利方程1.3液體動力學(xué)式中，α

1，α2為修正系數(shù)，hw為實(shí)際液體單位體積的能量損失；六、

流動液體的伯努利方程實(shí)際液體是有粘性的，因此實(shí)際液體的伯努利方程需要在理想液體方程的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的修正，修正系數(shù)α=1.01~1.1，因此實(shí)際液體的伯努利方程為：1、連續(xù)性方程–

質(zhì)量守恒定律主要用于分析同一管道內(nèi)不同界面，流體的流速與面積間的關(guān)系；2、伯努利方程–

能量守恒定律主要用于解決流體內(nèi)與壓力、速度、位置有關(guān)的問題；1.3液體動力學(xué)1-溢流管2-進(jìn)水管3-密度與水相同的紅色液體4-控制閥5-小管6-容器7-水平玻璃管8-控制閥1.4管道流動的壓力損失七、

流動液體的壓力損失和流量損失1、雷諾數(shù)液體的兩種流態(tài)：

?層流：分層、穩(wěn)定

?

湍流：不分層、不穩(wěn)定七、

流動液體的壓力損失和流量損失1、雷諾數(shù)

?雷諾數(shù)Re，它決定了液體流動的狀態(tài)；

?臨界雷諾數(shù)Rec

?判定方法Re<Rec—層流，內(nèi)摩擦力起主導(dǎo)作用

Re>Rec—湍流，慣性力起主導(dǎo)作用平均流速管道內(nèi)徑液體運(yùn)動粘度1.4管道流動的壓力損失七、

流動液體的壓力損失和流量損失

?判定方法Re<Rec—層流，內(nèi)摩擦力起主導(dǎo)作用

Re>Rec—湍流，慣性力起主導(dǎo)作用1.4管道流動的壓力損失七、

流動液體的壓力損失和流量損失1、雷諾數(shù)

判斷流態(tài)2、沿程壓力損失

由于液體的粘性摩擦，在管道內(nèi)流動時造成的壓力損失3、局部壓力損失

由于液體流經(jīng)管道的接頭、彎頭、突然變化的截面以及

閥口等處時所引起的壓力損失；4、總壓力損失=沿程壓力損失+局部壓力損失

由于流動液體具有粘性，以及流動時突然轉(zhuǎn)彎或通過閥口會產(chǎn)生撞擊和旋渦，因此液體流動時必然會產(chǎn)生阻力。為了克服阻力，流動液體會損耗一部分能量，這種能量損失可用液體的壓力損失來表示。1.4管道流動的壓力損失七、

流動液體的壓力損失和流量損失如何減少管道系統(tǒng)壓力損失？盡量縮短管道長度，減少彎曲和截面突變；提高管道內(nèi)壁的光滑程度；管道應(yīng)有足夠大的通流截面面積，把流速限制在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)；選擇粘度適當(dāng)?shù)囊簤河停?.4管道流動的壓力損失1.7液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象一、

液壓沖擊

1、含義：由于某種原因致使系統(tǒng)壓力突然增高、突然轉(zhuǎn)變的現(xiàn)象。2、原因：管道閥門瞬間關(guān)閉；

高速運(yùn)動部件突然制動或換向；3、后果：損壞密封裝置、管道、液壓元件，影響元件和系統(tǒng)壽命產(chǎn)生噪聲。1.7液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象一、

液壓沖擊

4、減少液壓沖擊的措施：(1)適當(dāng)增大管徑，限制管道流速v，一般在液壓系統(tǒng)中把v控制在4.5m/s以內(nèi)，Δpmax不超過5MPa就可以認(rèn)為是安全的。(2)正確設(shè)計(jì)閥口或設(shè)置制動裝置，使運(yùn)動部件制動時速度變化比較均勻。

(3)延長閥門關(guān)閉和運(yùn)動部件制動換向的時間，可采用換向時間可調(diào)的換向閥。

(4)盡可能縮短管道長度，減小壓力波的傳播時間，變直接沖擊為間接沖擊。(5)在容易發(fā)生液壓沖擊的部位采用橡膠軟管或設(shè)置蓄能器，以吸收沖擊的能量；也可以在這些部位安裝安全閥，以限制壓力升高。二、

氣穴現(xiàn)象

1、產(chǎn)生原因：系統(tǒng)內(nèi)某點(diǎn)的壓力突然降低，過飽和的空氣將從油液分離出來，致使液體中析出氣泡的現(xiàn)象。

2、危害：氣泡壓破產(chǎn)生噪聲；

產(chǎn)生局部液壓沖擊或高溫；元件表面產(chǎn)生氣蝕；

3、減少氣穴現(xiàn)象的措施：避免壓力突降。減小壓力降，降低吸油高度h，加大管徑d，限制液體流速v，防止空氣進(jìn)入。1.7液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象習(xí)題1、液壓傳動系統(tǒng)是由

、

、

、

和

五部分組成。2、在研究流動液體時，將既沒有

又不可

的假想液體，稱

為理想液體。3、液體的粘性用粘度表示。常用的粘度有

、

和

。4、在密閉系統(tǒng)中，由外力作用所產(chǎn)生的壓力