上海理工大学液压与气动技术一页开卷纸教学提纲.docx

上海理工大学液压与气动技术一页开卷纸

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液压（气压）传动是以液体（压缩空气）为工作介质，以液体（压缩空气）的压力能进行运动或动力传递的一种传
动形式。液压传动系统中工作压力取决于外负载，活塞面积比（A2/A1）越大，增力效果越明显。。
单位时间内流过截面积为A的油液的体积称为流量，调节流量可以调节速度。在液压系统中，功率
为压力与流量的乘积。，液压与气压传动由以下五个部分组成：1.动力原件（将机械能转
变成油液的压力能），2.执行元件（将油液的压力能变成机械能输出），3.控制调节原件（控制液（气）压系统中油液的压力、流量、流动方式），4.辅助原件（除了上述元器件以外起连接承载等作用的辅助装置），5.工作介质（这里指液压油或压缩空气，可传递能量和信号）。液压与气压传动的优点：1.体积小、重量轻、惯性小。2.方便实现无极调速。3.工作平稳、反应快、冲击小，可频繁启动、换向。4.易实现自动化且调控简单可远控。5.易实现过载保护，安全可靠。6.易实现系列化、标准化、通用化。7.易实现回转、直线运动。8.避免机器过热。 气压传动相对液压的优点：1.空气无成本，来源方便，无污染，可直接排放大气。2.空气黏度小，管道压力损失小，效率高。3.气动元件动作迅速反应快、维护简单、调节方便，系统有故障时容易排除。4.工作环境适应性好。5.成本低，有过载保护。液压传动的缺点：1.难以保证严格传动比。2.油液对油温变化比较敏感。3.需进行两次能量转换，过程有能量损失，效率较低，不适于做远距离传动。4.液压元件制作精度高，造价昂贵，成本高。5.液压传动装置故障不易追查原因和迅速排除。气压传动的缺点：1.因为空气可压缩，不易准确控制速度和定位，负载变化对系统影响大。2.空气压力低，只用于压力小场合。3.排气噪声大，高速排气应加消声器。一般计算中，石油基液压油的密度可取为ρ=900kg/m3。重度。黏性：液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍其他分子的相对运动，即具有一定的内摩擦力，这种性质称为液体的黏性。若液体的动力粘度只与液体种类有关而与速度梯度无关，则这样的液体称为牛顿液体。常用的黏度有3种：1.动力粘度，2.运动粘度（单位：1=）国标规定，液压油的牌号是该液压油在40℃时运动粘度的平均值。相对粘度：我国、德国、俄罗斯采用恩氏黏度，美国
用赛氏粘度，英国用雷氏粘度。恩氏黏度与运动黏度的换算关系：，4.调和油的黏度：
黏度与压力的关系：压力增大，内摩擦力增大，黏度增大。黏度与温度的关系：温度升高，粘度降低，
。液压油的性能要求：1.粘温性好（黏度随温度变化小）。2.润滑性要好。3.化学稳定性好，不易氧化。4.抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。5.对金属和密封件有良好的相容性。6.热膨胀系数低，比热高，导热系数高。7.凝固点低，闪点和燃点高。8.质地纯净，杂质少。9.良好的环保性能和经济性。液压油的种类：石油型、合成型、乳化型。液压油的选用：先选用合适的液压油类型，再选择液压油的牌号。选择黏度的因素：1.液压系统的工作压力（正比）、环境温度（正比）、运动速度（反比）。液压油被污染的危害：1.堵塞滤油器，使吸油困难，产生噪声；堵塞元件，使其失灵。2.加速零件磨损，影响正常工作；擦伤密封件，增加泄露。3.降低液压油润滑性能，使其氧化变质；产生气蚀，加速元件损坏。被污染的原因：1.残留物污染，2.侵入物污染，3.生成物污染。污染的控制：1.消除残留物污染。2.力求减少外来污染。3.滤除系统产生的杂质。4.定期检查更换液压油。液体静力学研究的是静止液体的力学性质。液体压力的特性：1.沿法线方向作用于承压面。2.任一点压力在各个方向上都相等。压力分布特征：1.任一点压力由液面上压力和液体自重压力组成，当液面上只受大气压pa的作用时，压力可表示为：。2.静止液体内压力随深度线性变化。3.深度相同，压力相同的点构成等压面，水平。静压力基本方程物理意义：静止液体内任意一点具有压力能和位能，总和不变，可相互转换。压力表示方法：绝对压力（以绝对真空为基准），相对压力（以大气压力为基准）。真空度：绝对压力比大气压小的那部分。帕斯卡原理（静压力传递原理）：在密闭容器内，施加于静止液体的压力将以等值传递至液体的各点。液体对固体壁面的作用
力：。液体中任一点处压力、密度、速度等参数都不随时间而变化，这种流动称为
恒定流动（定常流动、非时变流动）。当液体整个作线性流动时称为一维流动。雷诺数的定义：雷诺数是液流的惯性力对黏性力的无因次比。Re=vd/ν（v平均流速，ν运动黏度，d管道内径）。层、紊流判定：当Re<Rec(临界雷诺数)，为层流，反之为紊流。光滑金属圆管Rec=2320，橡胶软管Rec=1600~2000。非圆截面管道Re =4vA/νχ（v平均流速，ν运动黏度，A通流截面积，χ接触液体的管壁周长）。连续性方程：（流量不变）。实际液体
的伯努利方程：（式中、层流时取1，紊
流时取2）压力损失种类：沿程压力损失（λ是沿程阻力系数，圆管层流时理论值λ=64/Re，一般金属管λ=75/Re，橡胶管λ=80/Re；紊流时，光滑管）、局部压力损失（ξ局部阻力系数，
查表）。总压力损失：。小孔分三种：薄壁孔（l/d≤0.5），细长孔（l/d＞4），短孔（0.5l＜l/d≤4）。薄壁小孔的流量公式为：
。液压系统中由于某种原因，系统中某处的压力在某一瞬间会突然
急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。减小液压冲击的方法：1.延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。2.限制管道流速及运动部件速度。3.适当加大管径，尽量缩短管路长度。4.采用软管以增加系统的弹性。在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，导致液体中出现大量气泡，这种现象称为气穴现象。减少气穴现象和气蚀的方法：1.减小小孔或缝隙前后的压力降2.降低泵的吸油高度，适当加大吸油管内径，限制吸油管内液体流速，尽量减少压力损失。3.管路要有良好的密封，防止空气进入。齿轮泵特点：结构简单、体积小、重量轻、转速高且范围大，自吸性能好，对油液污染不敏感，工作可靠，维护方便和价格低廉等。齿轮泵排量和流量计算：排量；
流量。齿轮泵结构特点：1.泄油问题（包括泵体内圆和齿顶径向
间隙的泄露、齿面啮合处间隙的泄露、齿轮端面间隙的泄露）2.困油现象（解决办法：在齿轮端面两侧板上开卸荷槽）3.不平衡的径向力（解决方法：减小压油口尺寸、加大齿轮轴和轴承的承载能力、开压力平衡槽、适当增大径向间隙等办法来解决）。单作用叶片泵排量和流量计算：排量，R是定子半径，B是叶片宽度；
流量：理论流量，实际流量。双作用叶片泵排量和流量计算：排量：其中β是叶片夹角，B叶片宽度，R定子大圆弧半径，r定子小圆弧半径；流
量：不考虑影响：，考虑叶片体积产生的影响：
其中B-叶片宽度，b叶片厚度，Z叶片数目（一般不小于8），θ叶片倾角。径向柱塞泵的排量和流量计算：排量：
，当转速为n，容积效率为时，流量。轴向柱塞泵的排量和流量计算：柱塞直径d，柱塞分布圆的直径为D，斜盘倾角为γ，柱塞泵数为Z时，排量：，流量：。
液压缸作为执行元件，将液体的压力能转化为机械能。根据运动形式分为：1.缸筒固定式。2.活塞杆固定式。液压缸由：缸筒、活塞、活塞杆、端盖、密封件等主要部分组成。液压阀是控制元件，基本结构包括：阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内做相对运动的操纵装置。液压阀分类：1.根据在液压系统中的功用：方向控制阀、压力控制阀、流量控制阀；2.根据控制方式：定位或开关控制阀、电液比例阀、伺服控制阀、数字控制阀；3.根据阀芯的结构形式：滑阀（或转阀）类、锥阀类、球阀类、喷嘴挡板阀、射流管阀4.根据连接和安装形式的不同：管式阀、板式阀、叠加式阀和插装式阀。阀的性能参数：1.公称直径，2.额定压力。对液压阀的基本要求：1.动作灵敏，使用可靠，工

齿轮泵
单作用叶片泵
双作用叶片泵
轴向柱塞泵
径向柱塞泵
功率质量比（kW/kg）
中
小
中
中大
小
噪声
稍高
中
中
大
中
耐污能力
中等
中
中
中
中
价格
最低
中
中低
高
高

作时振动和冲击小，噪声小，寿命长；2.流体通过液压阀时，压力损失小；阀口关闭时，密封性能好，内泄漏小，无外泄漏。3.所控制的参量（压力或流量）稳定，受外部干扰时变化量小。4.结构紧凑，安装、调整、使用、维护方便，通用性好。单向阀的性能要求：正向液流通过时压力损失要小，反向截止时密封性要好，动作灵敏，工作时冲击和噪声小。单向阀分为普通单向阀、液控单向阀。单向阀常被安装在出口，一方面用来防止系统的压力冲击影响泵的正常工作；另一方面，在泵不工作时，防止系统的油液倒流经泵回油箱。换向阀的分类：1.按结构形式：滑阀式、转阀式、球阀式、锥阀式；2.按操纵方式：手动、机动、电磁、液动、电液动、气动；3.按工作位置和通道数：二位二通、二位三通、二位四通、三位四通、三位五通等；4.按阀芯在阀体中的定位方式：钢球定位、弹簧复位、弹簧对中等。滑阀式换向阀操纵方式：手动、机动、电磁、液动、电液动。中位机能：O型（保持压力）、H型（液压泵可以卸荷）、M型（1、由于工作油口A、B封闭，工作机构可以保持静止。2、液压泵可以卸荷）、Y型（1、因为工作油口A、B与回油口T相通，工作机构处于浮动状态）、P型（组成差动回路）、X型（保持压力）、U型、（1、由于工作油口A、B连通，工作装置处于浮动状态、）K型（1、油泵可以卸荷。2、两个方向换向时性能不同）、J型（两个方向换向时性能不同）、C型（从停止到启动比较平稳，制动时有较大冲击）。压力控制阀分类：溢流阀、减压阀、顺序阀、压力继电器等。溢流阀的主要用途：1.用来保持系统或回路恒定，2在系统中作安全阀。溢流阀的主要性能：a.静态性能：1.压力-流量特性（溢流特性），2.启闭特性，3.压力稳定性，4.卸荷压力，5.内泄漏量，6.最大允许流量和最小稳定流量；b.动态性能：1.压力超调量Δp，2.升压时间t1，3.升压过程过渡时间t2,4.卸荷时间t3。溢流阀的应用：1.调压溢流，2.安全阀，3.使泵卸荷，4.远程调压，5.形成背压。按调节要求不同，减压阀可分为定压输出减压阀、定差减压阀、定比减压阀。减压阀的应用：1.组成不同压力级别的液压回路，2.稳定系统压力。按控制压力来源，顺序阀分类：内控式、外控式。顺序阀与溢流阀的差别：1.顺序阀出口连负载，溢流阀出口回油箱；2.顺序阀泄油口单独回油箱（外泄），溢流阀多内泄；3.顺序阀进口压力由液压系统的工况决定，溢流阀进口最高压力由调压弹簧限定，液体能量全部损失。顺序阀的应用：1.实现多缸顺序动作，2.做背压阀用，3.做平衡法用，4.做卸荷阀。压力继电器应用：用于系统顺序控制、安全控制及卸荷控制等。流量控制阀分类：节流阀、调速阀、旁路调速阀（溢流节流阀）、分流集流阀等。节流口堵塞的原因：1.油液中的机械杂质或因氧化析出的胶质、沥青、碳渣等污物堆积在节流缝隙处。2.油液老化产生带电极化分子，形成流量的脉动。3.阀口压差较大时，液体受挤压程度加强，金属表面受摩擦产生电位差，产生堵塞。减轻堵塞现象的方法：1.选择水力半径大的薄刃节流口；2.精密过滤并定期更换液压油；3.合理选择节流口前后的压差；4.采用电位差较小的金属材料，抗氧化
稳定性好的油液，减小节流口表面粗糙度。节流阀的应用：1.组成节流调速回路，2.用作液压加载器。调速阀正常工作条件：两端最小压差为0.5MPa~1 MPa。调速阀应用：1.与定量泵、溢流阀配合，组成调速回路；2.与变量泵配合，组成容积节流调速回路。应用于较高速度稳定性要求的液压系统中。液压系统的辅助原件包括：蓄能器、滤油器、油箱、热交换器、管件等。调速回路方式：1.节流调速回路，2.容积调速回路，3.容积节流调速回路。

基本调压回路 采用远程调压阀的多级调压回路 采用电液比例溢流阀的无极调压回路 用换向阀中位机能的卸荷回路

先导式溢流阀和电磁阀 二级减压回路 液控单向阀调速阀平衡回路 节流阀进油节流调速回路
组成的卸荷回路

节流阀回油节流调速 节流阀旁路节流调速回路 变量泵定量马达调速回路

定量泵-变量马达调速回路 变量泵-变量马达回路

液压缸差动连接快速运动回路 调速阀串、并联速度换接回路 行程阀控制点顺序动作回路

行程开关控制的顺序动作回路 顺序阀控制的顺序动作回路 压力继电器控制的顺序动作回路

节流阀进、回油节流调速不同：1.承载负值负载能力，回油节流调速好；2.油液发热对泄漏的影响，回油节流泄漏少；3.启动性能，进油节流调速平稳，回油节流调速有前冲。液压泵的输出功率P=pq=常量，液压缸的输出功率P=Fv=p1q1。气源装置的组成：1.产生压缩空气的气压发生装置，2.净化压缩空气的辅助装置和设备，3.输送压缩空气的供气管道系统。空气压缩机的分类：a.容积式：活塞式、膜片式、螺杆式；b.速度式：离心式、轴流式。杂质对气源装置及气动系统的不良影响：1.油蒸汽聚集在储气罐，有燃烧爆炸危险，同时油分被高温汽化后会形成一种有机酸，对金属设备有腐蚀作用；2.油、水、尘埃的混合物沉积在管道内会减小管道通流面积，增大气流阻力；3.在寒冷季节，水蒸气凝结后会使管道及附件冻结而损坏，或使气流不通畅；4.颗粒杂质会引起气缸、马达、阀等相对运动表面间的严重磨损，破坏密封，降低设备使用寿命，可能堵塞控制元件的小孔，影响元件的工作性能，甚至是控制失灵。空气干燥器的选择要点：1.必须确定启动系统的露点温度，然后才能确定选用干燥器的类型和使用的吸附剂等；2.决定干燥器的容量应注意整个气动系统所需流量大小以及输入压力、输入端空气温度等；3.若用有油润滑的空气压缩机作为气压发生装置，需注意若压缩空气中混有油粒子，油能粘附于吸附剂的表面，使吸附剂吸附水蒸汽能力降低，对于这种情况，应在空气入口处设置除油装置；4.干燥器无自动排水器时需要定期手动排水，否则一旦混入大量冷凝水后，干燥器的效率就会减低，影响压缩空气的质量。油雾器的主要性能指标：1.流量特性，2.起雾空气流量，3.雾滴粒径4.加油后恢复滴油时间。消声器的类型：1.吸收型消声器，2.膨胀干涉型消声器，3.膨胀干涉吸收型消声器。
补充：液压马达理论转矩：，实际转矩：。
液压马达的转速：
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