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液压传动的基本知识
第一章 液压传动的基本知识
思考与练习
1, 液压油在液压传动中有何作用
答:液压油作为液压传动的工作介质,在液压系统中起着能量传递,润滑,防腐,
防锈,冷却等作用.
2, 液压系统中常用液压油有哪几类 其中哪种油在大多数液压系统中采用
其主要优缺点是什么
答:液压系统中常用液压油主要有三大类:矿油型,乳化型,和合成型.其中,
矿油型为大多数液压系统所采用.矿油型的主要优缺点为品种多,润滑性好,腐
蚀性小,化学稳定性好,成本低,使用范围广等优点.主要缺点是易燃.
3, 什么是液体的体积弹性模量
答:液体体积压缩系数的倒数,称为体积弹性模量K,简称体积模量.即K=1
/.
4, 什么是液体的黏性 黏度有哪几种表示方法 说明它们的国际单位.牌号
L-HL-22的含义是什么
答:液体的黏性:液体在外力作用下流动(或有流动趋势)时,分子间的内聚力要
阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力,这种现象叫做液体的粘性.
黏度有动力粘度,运动粘度和相对黏度三种表示法.国际单位分
别为Pa s(帕 秒),和无量纲.
L-HL22普通液压油在40 时运动粘度的中心值为22.
5, 温度和压力如何影响液体的黏度
答:液体的粘度随液体的压力和温度而变.对液压传动工作介质来说,压力增大
时,粘度增大.在一般液压系统使用的压力范围内,增大的数值很小,可以忽略
不计.但液压传动工作介质的粘度对温度的变化十分敏感,温度升高,粘度下降.
这个变化率的大小直接影响液压传动工作介质的使用.
6, 使用液压油有哪些要求
答:(1)合适的粘度和良好的粘温特性;
(2)良好的润滑性;
(3)纯净度好,杂质少;
(4)对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性.
(5)对热,氧化水解都有良好稳定性,使用寿命长;
(6)抗泡沫性,抗乳化性和防锈性好,腐蚀性小;
(7)比热和传热系数大,体积膨胀系数小,闪点和燃点 高,流动点和凝固点低.
凝点—— 油液完全失去其流动性的最高温度)
（8)对人体无害,对环境污染小,成本低,价格便宜
总之:粘度是第一位的
7, 液压油品种选好后如何选择液压油的黏度 使用中常根据哪类元件选择黏
度
答:首先根据工作条件 (v,p ,T)和元件类型选择油液品种,然后根据液压
泵的类型及其要求来选择液压油的粘度和牌号.通常慢速,高压,高温:μ大(以
↓△q),快速,低压,低温:μ小(以↓△P).
8, 液压油污染原因有哪些 污染有何危害 怎样控制污染 污染度等级代号
19/16的含义是什么
答:液压油的污染是液压系统发生故障的主要原因.因此,对液压油的正确使用
及污染控制是提高液压系统综合性能的重要手段.
污染的原因:
(1)残留污染:装配中的残留物,如毛刺,切屑,型砂,棉纱等.
(2)侵入污染:因密封不完善由系统外部侵入的污染物.
(3)生成污染:运行中本身生成的污染物.如腐蚀剥落的金属颗粒,油液老化
后胶状生成物等.
污染的危害:
(1)固体颗粒 及胶状物.造成缝隙堵塞,过滤器失效,泵运转困难,阀动作失
灵,产生噪声.
(2)微小颗粒.加速零件磨损,擦伤密封件,泄漏增加.
(3)水分和空气.降低油液润滑能力,加快油液氧化变质,在元件表面产生气
蚀,系统出现振动和爬行现象.
污染控制措施:
(1)液压系统装配后,运转前必须用系统工作中使用的油液进行彻底清洗.
(2)液压油在工作中保持清洁.尽量防止工作中空气,水分和灰尘的侵入.
(3)采用合适的滤油器.并要定期检查和清洗滤油器和油箱.
(4)定期更换液压油.
(5)控制液压油的工作温度.一般系统控制在65℃以下,机床系统控制在55℃
以下.
污染等级:是指单位容积液体内固体颗粒污染物的含量.目前,等级标准有两个:
(1)ISO4406国际标准,(2)NAS1638美国标准.如污染度等级代号19/16的
含义为,代号19表示1mL油液中尺寸大于颗粒数的等级,颗粒数在
2500~5000之间,代号16表示1mL油液中尺寸大于颗粒数的等级,颗粒
数在320~640之间.
9, 液体静压力有何特点 压力的单位是什么
答:液体静压力特点:
(1)液体的静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向,即垂直并指向于
承压表面.
∵ 液体在静止状态下不呈现粘性,
∴ 内部不存在切向剪应力而只有法向应力.
(2)静止液体中任何一点所受到各个方向的压力都相等
即各向压力相等
∵ 有一向压力不等,液体就会流动,
∴ 各向压力必须相等.
压力的单位:Pa(帕)或N/m2,MPa(兆帕)或N/mm2.换算关系:1MPa=106Pa
10,由静力学基本方程可以得出哪些结论
答:可以得出如下结论:
(1)静止液体中任一点处的压力由两部分组成:液面压力p0 ,液体自重
所形成的压力ρgh;
(2) 静止液体内压力沿液深呈线性规律分布;
(3) 离液面深度相同处各点的压力均相等,压力相等的点组成的面叫等压
面.在重力作用下静止液体中的等压面是深度(与液面的距离)相同的水平面.
11,压力有哪几种表示法 什么是真空度
答:压力的表示方法有两种:一种是以绝对真空作为基准所表示的压力,
称为绝对压力;另一种是以大气压力作为基准所表示的压力,称为相对压力.由
于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力,故相对压力也称表压力.
真空度:如果液体中某点的绝对压力小于大气压力,则称该点出现真空.
此时相对压力为负值,常将这一负相对压力的绝对值称为该点的真空度.
12,什么是静压传递原理
答:静压传递原理即帕斯卡原理:若在处于密封容器中静止液体的部分边
界面上施加外力使其压力发生变化,只要液体仍保持其原来的静止状态不变,则
液体中任一点的压力均将发生同样大小的变化.
13,理想液体是一种怎样的液体 什么是稳定流动
答:理想液体就是指没有粘性,不可压缩的液体.稳定流动:当液体流动
时,如果液体中任一点的压力,速度和密度都不随时间而变化的流动.
14,什么是流量 什么是平均流速 说明单位.
答:流量:单位时间内流过某一过流断面的液体的体积.用q表示,流量的常用
单位为升/分,L/min.平均流速认为通流截面上各点的流速均为平均流速,
即单位为(m/s)或(m/min).
15,什么实验可以观察液体流动状态 影响流态的因素有哪些 如何判断层流
或紊流
答:雷诺试验可以观察液体流动状态,流态分为层流和紊流两种状态.实
验证明,液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速v有关,还和管径d,
液体的运动粘度有关.但是,真正决定液流状态的,却是这三个参数所组成的
一个称为雷诺数Re的无量纲纯数.临界雷诺数:判断液体流态依据.若流动液
体的雷诺数低于临界雷诺数时,流动状态为层流,反之液流的状态为紊流.即:
当Re Rec为紊流.
16,雷诺数的物理意义是什么 写出雷诺数公式.
答:雷诺数的物理意义:流动液体的惯性力与粘性力无因次之比.
圆形管道雷诺数:,
非圆管道截面雷诺数: Re = dHv/ν,过流断面水力直径: dH = 4A/φ
式中:A——过流断面面积,φ——断面处湿周长.
水力直径大,液流阻力小,通流能力大.
17,理想液体伯努利方程的物理意义是什么
答:伯努利方程的物理意义为:在密封管道内作恒定流动的理想液体在任意
一个通流断面上具有三种形成的能量,即压力能,势能和动能.三种能量的总合
是一个恒定的常量,而且三种能量之间是可以相互转换的,即在不同的通流断面
上,同一种能量的值会是不同的,但各断面上的总能量值都是相同的.
18,应用伯努利方程时要注意哪些问题
答:应用伯努利方程时应注意的问题:
(1)断面1,2需顺流向选取(否则hw为负值),且应选在缓变的过流断
面上.
(2)断面中心在基准面以上时,z取正值;反之取负值.通常选取特殊位
置的水平面作为基准面
(3)两断面的压力表示应相同,即同为相对压力或同为绝对压力.
19,应用动量方程时要注意哪些问题
20,压力损失有哪两类 如何减少压力损失
答:沿程压力损失:液体在直径不变的管路中流动,因磨擦力而产生的压
力损失.
局部压力损失:由于管子截面形突然变化,流动方向改变及其它形式的液
阻所引起的压力损失.
减少压力损失的措施:
① 尽量↓L,↓突变 ;
② ↑加工质量,力求光滑,速度合适;
③ ↑A,↓v .
其中v的影响最大:过高, △p↑ ∵ △p∝v2 ;过低 , 尺寸↑ 成本↑.
21,小孔有哪几类 薄壁小孔与细长小孔在影响流量因素上有哪些不同
答:液体流经小孔的情况可以根据孔长l与孔径d的比值分为三种情况:
l/d≤0.5时,称为薄壁小孔;0.54时,称为细
长孔.
通过孔口的流量与孔口的面积,孔口前后的压力差以及孔口形式决定的特性
系数有关,由式可知,通过薄壁小孔的流量与油液的粘度无关,
因此流量受油温变化的影响较小,但流量与孔口前后的压力差呈非线性关系;由
式可知,油液流经细长小孔的流量与小孔前后的压差Δp的一次方
呈正比,同时由于公式中也包含油液的粘度μ,因此流量受油温变化的影响较
大.
22,缝隙流量有哪两种 两种流量同时存在时如何计算
答:缝隙流量:分为压差流量:油液在缝隙两端压力差作用下形成的流量.
剪切流量:油液在两配合面相对运动作用下形成的流量.两种流量同时存在时称
为复合流量:既有压差又有剪切作用下形成的流量.计算方法如下:
由公式: q = bδ3△p /12μl ± vbδ/2 计算,注意式中正负号的确定:剪
切与压差流动方向一致时,取正号;剪切与压差流动方向相反时,取负号.
23,哪些动作可以引起液压冲击 液压冲击有何危害 如何减少液压冲击
答:液压冲击:在液压系统中由于某种原因,液体压力在一瞬间会突然升高,
产生很高的压力峰值,这种现象称为液压冲击.
引起液压冲击的原因:
(1)迅速使油液换向或突然关闭油路,使液体受阻,动能转换为压力能,
使压力升高.
(2)运动部件突然制动或换向,使压力升高.
液压冲击的危害:
∵ 液压冲击峰值压力>>工作压力
∴ 引起振动,噪声,导致某些元件如密封装置, 管路等 损坏;使某些
元件(如压力继电器, 顺序阀等)产生误动作,影响系 统 正常工作.
减小液压冲击的措施:
(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v管 < 5m/s ,v缸 < 10m/min .
(3)加大管道直径,尽量缩短管路长度.
(4)采用软管,以增加系统的弹性.
(5)安装蓄能器等吸收压力脉动装置.
24,什么是空气的分力压 什么是饱和蒸汽压
答:空气的分离压:在一定温度下,当油液压力低于某一数值时,溶解在
油液中的空气会迅速分离出来,产生大量气泡——空穴,该压力称为空气分离压.
饱和蒸汽压:当油液压力低于一定数值时,油液本身便迅速气化,产生大
量油蒸汽时所对应的压力.
25,气穴是如何产生的 气穴有何危害 减少气穴的措施
答:气穴产生的原因:压力油流过节流口,阀口或管道狭缝时,速度升高,
压力降低;液压泵吸油管道较小,吸油高度过大,阻力增大,压力降低;液压泵
转速过高,吸油不充分,压力降低.
气穴现象引起的危害:
⑴ 液流不连续,流量,压力脉动
⑵ 系统发生强烈的振动和噪声
⑶ 发生气蚀
减少气穴的措施:
⑴ 减小小孔和缝隙前后压力降,希望 p1/p2 < 3.5 .
⑵ 增大直径,降低高度,限制流速.
⑶ 管路要有良好密封性防止空气进入.
⑷ 提高零件抗腐蚀能力,采用抗腐蚀能力强的金属材料,减小表面粗糙度.
⑸ 整个管路尽可能平直,避免急转弯缝隙,合理配置.
26,某液压油在大气压下的体积是50 10-3m3,当压力升高后,体积减小到49.9
10-3m3,取液压油体积模量K=700MPa,求压力升高值.
解:由
27,已知某油液在20℃时的运动黏度ν20=80mm2/s,在80℃时ν80=10mm2/s,
试求温度为60℃时的运动黏度.提示:黏温特性曲线.
解:由粘温特性曲线可知,黏度与温度成线性关系,故有
28,用恩氏粘度计测得某液压油(ρ=900kg/m3)200mL流过的时间t1=153s,20℃
时的蒸馏水流过的时间为t0=51s,求该液压油的恩氏粘度E,运动粘度ν和
动力粘度μ.
解:
由
1-29,如图1-18所示,液压装置,d1=20mm,D1=80mm,d2=40mm,D2=120mm,
q1=25L/min,试求 v1,v2,q2各为多少.
解:∵
∴
∵
∴
1-30,液压油在钢管中流动,已知管道直径D=50mm液压油运动粘度ν
=40mm2/s,取Rec=2320,如果液流为层流,球管内的平均流速v和通过的
最大流量qmax.
解:由 得平均流速
故最大流量为:
1-31,如图1-19,已知泵的输出流量q=25L/min,吸油管直径d=25mm,泵吸
油口距油箱液面高度H=0.5m,油液运动粘度ν=20mm2/s,密度ρ
=900kg/m3.不计压力损失,试计算液压泵吸油口处的真空度.
解:1,计算流速和雷诺数
故为层流
2,取油箱液面为基准面列伯努利方程为
∵ 可忽略不计
∴
或
故液压泵吸油口处的真空度为4410.72Pa
1-32,如图1-20所示,液压油在喷管中流动速度V1=6m/s,喷管直径d=5mm,
密度ρ=900kg/m3,在喷管前设置以挡板,在图1-20中,求两种情况下,射
流对挡板壁面的作用力F.
解:(a)设液流刚出喷管至挡板的液体为控制体,在水平方向上列其动量方程:
取 则
所以射流对挡板壁面的力为0.636N,方向向右.
(b)在水平方向上列控制体的动量方程:
取 则
所以射流对挡板壁面的力为0.734N,方向如图.
1-33,内径d=1mm的阻尼管内有q=0.4L/min的流量流过,液压油运动粘度ν
=20mm2/s,密度ρ=900kg/m3,欲使管内两端保持1MPa的压力差,试计算
阻尼管的长度.
解:由
得
1-34,如图1-21所示,液压泵流量q=60L/min,吸油管直径d=25mm,管长为
L=3m,泵吸油管弯头处局部阻力系数ζ=0.2,过滤器压力降△Pζ
=0.01MPa(不计其它局部压力损失).液压油室温时运动粘度ν=120mm2/s,
密度ρ=900kg/m3,空气分离压Pb=0.04MPa.求液压泵的最大安装高度Hmax.
解:1,计算雷诺数确定流态
由
故为层流
2,计算压力损失
沿程压损:
局部压损:
过滤器损失:
所以总压力损失为
3,计算最大安装高度Hmax
取油箱表面为基准面列伯努利方程
∴
故液压泵的最大安装高度Hmax为
1-35,节流阀口为一薄壁小孔,通过流量q=25L/min,前后压力损失△P=0.3MPa,
设流量系数C=0.61,油的密度=900kg/m3,试求节流阀口的流通面积.
解:由
得
1-36,如图1-22所示,圆柱形滑阀,已知阀芯直径d=20mm,进口油压P1=10MPa,
出口油压为P2=9.2MPa,流量系数C=0.65,油的密度ρ=900kg/m3,求阀口
开度为χ=2mm时,通过阀口的流量q等多少.
+
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