液压传动基础知识.docx
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液压传动基础知识 1.液压传动的工作原理 液压传动是以油液作为工作介质,依靠密封容积的变化来传递运动,依靠油液内部的压力来传递动力。 2.液压系统的主要组成 (1)驱动元件 指液压泵,它可以将机械能转换为液压能。 (2)执行元件 指液压缸或液压马达,它是将液压能转换为机械能并分别输出直线运动和旋转运动。 (3)辅助元件 辅助元件有管路与管接头、油箱、过滤器和密封件等,分别起输送、贮存液体,对液体进行过滤、密封等作用。 (4)控制和调节元件指各种阀,如压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等,用以控制液压传动系统所需的力、速度、方向等。 (5)工作介质 如液压油等。 3.液压传动的特点及应用 (1)优点 1)易获得很大的力或力矩,并易于控制。 2)在输出同等功率下,采用液压传动具有体积小、重量轻、惯性小、动作灵敏、便于实现频繁换向等优点。 3)便于布局,操纵力较小。 (2)缺点 1)由于液压传动本身的特性,易产生局部渗漏而造成能量损失较大,致使系统效率降低。 2)液压传动故障点不易查找。 (3)应用 液压传动被广泛采用于冶金设备、矿山机械、钻探机械、起重运输机械、建筑机械、航空等领域中。 4.液压油的物理性质 (1)密度 单位体积的油液所具有的质量称为密度。 (2)重度 单位体积的油液所具有的重量称为重度。 (3)粘度 流体、半流体或半固体状物质抵抗流动的体积特性,它表示上述物质在受外力作用而流动时,分子间所呈现的内摩擦或流动内阻力。 (4)压缩性 一般情况下油液的可压缩性可忽略不计。 5.液压油的选用 选用液压油时,首先要考虑液压系统的工作条件,同时参照液压元件的技术性能选择液压油。选择液压油时主要是确定合适的粘度,并考虑以下几点: 1)液压系统的工作条件,如工作压力。 2)液压系统的环境条件,如系统油温与环境温度。 3)系统中工作机构的速度,如油液流速对传动效率及液压元件功能的影响。 6.静止液体的性质 (1)液体的静压力 液体在静止状态下单位面积上所受到的作用力,即 p=F/A (1-6) 式中 p——液体的静压力(N/m²); F——作用力(N); A——有效作用面积(m²)。 在地球表面,一切物体都受到大气压力的作用并自行平衡,因此式(1-6) 表示的压力是指大于大气压力的表压力。若液体的压力低于大气压力,则称为真空度。 表压力、绝对压力和真空度三者之间的关系是:表压力=绝对压力-大气压力;真空度=大气压力-绝对压力。 (2)静压力的传递加在密闭液体上的压力,能够以相等的值被液体向各个方向传递。这个原理称为帕斯卡定律。 如图1-42所示,在两个互相连通的液压缸中装有油液,液压缸内装有活塞,小活塞和大活塞的面积分别为A₂ 和A₁。根据静压力传递原理可得到: p=F2/A₂=F₁/A₁ (1-7) 7.流动液体的性质 (1)流速和流量 流速和流量是描述液流的两个基本参数。流速是指液流质点在单位时间内流过的距离,其单位为m/s。流量是指单位时间内流过某一截面的液体体积,其单位为m³/s。液体在液压缸中的流速与活塞的运动速度相同,从而可建立液压缸有效作用面积、流量和活塞运动速度的一般关系式,即 Q=vA (1-8) 式中 Q——进入液压缸的流量(m³/s); A——液压缸有效作用面积(m²); υ——活塞(缸)的运动速度(m/s)。 该式表明,当液压缸有效作用面积一定时,要改变活塞(缸)的运动速度则需改变进人液压缸的流量。 (2)液流连续性原理液体在管道中稳 定流动时,由于它不可压缩,在压力作用下液体中间也不可能有间隙,所以液体流经管道每一截面的流量应相等,这就是液流连续 图1-43液流连续性简图性原理。 如图1-43所示,液体在不等横截面的管道中流动,设截面1和2的直径分别为d₁和d₂, 面积分别为A₁和A₂,流速分别为v₁和v₂,根据液流连续性原理,流经截面1和2的液体质量全部相等,则 A₁υ₁=A₂v₂=Av=常量 (1-9) 因为Q=υA,所以液流连续性方程也可写成 Q₁=Q₂ (1-10) 式(1-10)说明,通过管内不同截面处的流速与其横截面积的大小成反比,即管径细的地方流速大,管径粗的地方流速小。 (3)伯努利方程 液压传动是借助有压流体来传递能量的。液体能量的表现形式有三种,即压力能、势能和动能。它们之间可以互相转化,而且液体在管道内任何一处的三种能量之和为常数。这就是伯努利方程,其方程式为 P₁/p+g:h+o²/2=P₂/p+gzh+v²/2 (1-11) 式中 p-—压 力(Pa); v——流速(m³/s); h-—势能(J); p——液体密度(kg/m³)。 (4)液体流动中的压力损失 粘性液体流经管道及阀门时,具有一定的阻力。液体流动时要消耗一部分能量来克服这些阻力,这种能量的消耗主要 体现在液体的压力损失上。液压系统中的压力损失可分为两种:沿程压力损失和局部压力损失。 1)在直径相同的直管中流动时的压力损失,称为沿程压力损失。它主要由液体流动时的内外摩擦引起。 2)由于管道截面尺寸、形状突然变化和液流方向突然改变而引起的压力损失,称为局部压力损失。 液压传动中的压力损失,绝大部分转变为热能,造成油温升高、泄漏增多、传动效率降低,所以在设计、制造和使用液压设备时,应尽量采用内壁光滑的管道,尽可能缩短管路长度,减少截面积突变及管道弯曲等。 (5)功、功率在液压传动中,活塞在时间t内推动负载F移动距离s, 所做的功W为 W=Fs (1-12) 功率P是指单位时间内所做的功,即 P=W/t=Fs/t=Fv (1-13) 经单位换算后得到 P=pQ (1-14) 式中 p——压 力(Pa); Q——流量(m³/s)。 由于液压系统在实际工作过程中存在容积损失(用容积效率η,表示)和机械损失(用机械效率ηm表示),所以,液压泵实际需要输入的功率P人 Pλ=pQ/η (1-15) 式中 η——总效率,η=ηv7m。- 配套讲稿:
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- 液压 传动 基础知识
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