液壓傳動

1、什么是液壓傳動？2、液壓傳動系統的組成和作用各是什么？3、液壓傳動系統有哪幾次能量轉換?復習項目二液壓傳動基礎液壓油的作用：傳遞運動和動力；潤滑、冷卻、防銹等功能。第2章液壓傳動的基本知識液壓油的作用：工作介質—傳遞運動和動力；潤滑劑—潤滑運動部件本章主要講解液壓油性質、參數、能量傳遞及傳動中的常見問題。2.1液壓傳動的工作介質2.1.1液壓油的主要性質：

液壓油的密度

液壓油的粘性

液壓油的可壓縮性

其他性質快來看哦！密度定義：單位體積液體的質量ρ=m/vkg/m3液壓油的密度隨著溫度或壓力的變化而變化，但變化不大，通常忽略。一般取ρ=900kg/m3?？蓧嚎s性

定義：液體受壓力后其容積發生變化的性質。注：一般液壓系統，其液體的可壓縮性很小，可認為油液不可壓縮，而在壓力變化很大的高壓系統則必須考慮。當液壓油中混入空氣，其壓縮性將顯著增加嚴重影響系統的工作性能。粘性

定義：液體分子之間存在內聚力,液體在外力作用下流動時,液體分子間的相對運動導致內摩擦力的產生,液體流動時具有內摩擦力的性質被稱為粘性.

注：靜止液體不呈現粘性粘性

粘度：衡量粘性大小的物理量動力粘度μ

運動粘度ν

相對粘度0E

動力粘度定義：動力粘度又稱絕對粘度，它表征液體粘性的內摩擦系數。用μ來表示。單位：在國際單位（SI制）中為帕·秒（Pa·s）運動粘度定義：動力粘度與液體密度之比值。

ν=μ/ρ

單位:SI制:m2/S工程單位制：st（斯）、cst（厘斯）（cm2/s）（mm2/s）換算關系：1m2/s=104st=106cst運動粘度應用:運動粘度，常用于液壓油牌號標注.

液壓油的牌號，就是這種油液在40攝氏度時的運動粘度的平均值（mm2/s)。例如：牌號—32號液壓油，指這種油在40°C時的平均運動粘度為32cst。老牌號—20號液壓油，指這種油在50°C時的平均運動粘度為20cst。相對粘度定義：相對粘度又稱條件粘度，它是采用特定的粘度計，在規定的條件下測出來的液體粘度。

∵μ不易直接測量，∴工程中常用測定方法較容易的相對粘度來表示。相對粘度恩氏粘度：由恩氏粘度計測定，即將200cm3的被測液體裝入底部有直徑為2.8mm小孔的恩氏粘度計的容器中，在某一特定溫度時，測定全部液體在自重作用下流過小孔所需的時間與同體積的蒸餾水在20攝氏度時流過同一小孔所需的時間之比值，便是該液體在此溫度的恩氏粘度，用°E表示。恩氏粘度與運動粘度之間的換算關系：ν=（7.31°E-6.31/°E）×10-6粘度的影響因素

1、粘度和壓力的關系

∵p↑，內摩擦力↑,粘度↑∴粘度隨p↑而↑，液壓系統中，若系統壓力不高，壓力對粘度的影響可以忽略不計，50MPa以上才考慮。粘度的影響因素2、粘度和溫度的關系溫度↑，內摩擦力↓，粘度↓;反之,粘度↑注:粘度隨溫度變化的關系叫粘溫特性，粘度隨溫度的變化較小，即粘溫特性較好。

其它性質液壓油還有一些其它的物理化學性質，如：抗燃性、抗氧化性、抗泡沫性、抗乳化性、防銹性、潤滑性、抗凝性等2.1.2液壓傳動介質的選用一、要求：（1）合適的粘度和良好的粘溫特性；（2）良好的潤滑性；（3）化學穩定性好;（4）質地純凈,抗泡沫性好.（5）閃點要高（130~150°C），凝固點低（-10~-15°C）。（6）對人體無害，對環境污染小，成本低，價格便宜注解閃點:油品在特定的標準條件下加熱至某一溫度，令由其表面逸出的蒸氣剛夠與周圍的空氣形成一可燃性混合物，當以一標準測試火源與該混合物接觸時即會引致瞬時的閃火，此時油品的溫度即定義為其閃點。油品閃點的高低表明油品的易燃程度，易揮發性化合物的含量，氣化程度以及它的安全性。

對液壓油的要求及選用(二）種類和選用：按成分不同分為：同上。按用途不同分為：機械油、精密機床液壓油、汽輪機油、變壓器油等。打起精神了！液壓油選擇：首先根據工作條件（v、p、T）和元件類型選擇油液品種，然后根據粘度選擇牌號慢速、高壓、高溫：粘度大通常<快速、低壓、低溫：粘度小對液壓油的要求及選用2.1.3工作介質的污染和控制油液的污染：是指油液中含有固體顆粒、水、微生物等雜物。影響：固體顆粒和膠狀生成物堵塞濾油器或閥類元件的小孔或縫隙。微小固體顆粒加速有相對運動零件表面的摩損、劃傷密封件。水分和空氣的混入會降低液壓油液的潤滑性，并加速其氧化變質，產生氣蝕。2.1.3工作介質的污染和控制措施：減少外來的污染；濾除系統產生的雜質；控制液壓油液的工作溫度；定期檢查更換液壓油液。2.2液壓傳動的主要參數壓力和流量1.壓力的概念：液體在單位面積上所受的法向力（物理學中稱壓強，液壓傳動中習慣稱壓力）。定義式：p=F/A2.2.1壓力壓力的單位1Pa=1N/m21MPa=106Pa1at（工程大氣壓）=9.8×104Pa1kgf/cm2=1at（工程大氣壓）1bar=105Pa≈1.02kgf/cm22.靜壓傳遞作用于液體上的力

作用于液體表面的力p=ρgh+F/A+p0在液壓系統中，由液體自重和大氣壓所產生的壓力常忽略不計，一般認為靜止液體壓力都是由外力作用產生的，稱為靜壓力。重力大氣壓2.靜壓傳遞帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）：在密閉容器內的靜止液體，由外力作用在液面的壓力能等值地傳遞到液體內部所有各點。p=F

/A1，當F時，p,當pA2=W

時，大活塞開始運動。結論：F

/A1=W/A2；F/W=A1/A22.靜壓傳遞靜壓力傳動有以下特點：1）傳動必須在密封容器內進行。2）系統內壓力大小取決于外負載的大小。3）液壓傳動可以將力放大，力的放大倍數等于活塞面積之比。靜壓傳遞3.液壓系統中壓力的建立液壓傳動系統，流動油液在某處的壓力也是因為受到各種形式負載的擠壓而產生的。除了靜壓力外，流動油液中還有動壓力，可忽略不計。3.液壓系統中壓力的建立F=0,p=0F≠0,p=F/AF∞,p∞3．液壓傳動系統中壓力的建立1）當F=0時，p=02）當F≠0時，p=F/A3）當活塞碰到死擋鐵時，F相當于無限大，p會急劇升高，如沒有保護措施，系統薄弱環節將會損壞。3.液壓系統壓力的建立當泵出口有兩個負載并聯時：pc＜p時，活塞不動，溢流閥打開溢流。pc＞p時，溢流閥關閉，活塞運動。當活塞運動到終點時，油壓達到pc時，溢流閥打開溢流。pc=p時，活塞運動，溢流閥打開溢流。3.液壓系統壓力的建立結論：液壓系統的工作壓力取決于負載，并且隨著負載的變化而變化，當某處有幾個負載并聯時，壓力的大小取決于克服負載的各個壓力值中的最小值。應特別注意的是，液體壓力是從無到有，從小到大迅速建立起來的4.壓力的表示方法絕對壓力—以絕對零壓力為基準所測相對壓力—以大氣壓力為基準所測注：液壓傳動系統中大多數測壓儀表所測得的壓力均為相對壓力，即表壓力相對壓力=絕對壓力-大氣壓力真空度—當絕對壓力低于大氣壓時，絕對壓力不足于大氣壓力的那部分壓力值。真空度=大氣壓力–絕對壓力5.液體作用在固體壁面的力作用在平面上的作用力：F=p·A在液壓系統中，油液在密閉的管路中流動，油液有壓力，所以，油液對管壁和元件內壁有作用力，有時候，我們需要計算這種作用力的大小，以用于選擇材料，校核強度。作用在曲面上的作用力：

5.液體作用在固體壁面的力在工程上通常只需計算作用于曲面上的力在某一指定方向上的分力

結論：曲面在某一方向上所受的作用力，等于液體壓力與曲面在該方向的垂直投影面積之乘積。Fx=p·Ax；Fy=p·Ay；Fz=p·Az5.液體作用在固體壁面的力通流截面：液體在管道中流動時，垂直于流動方向的截面.2.2.2流量2.2.2流量1.流量的概念理想液體：既無粘性又不可壓縮的假想液體.流量：單位時間內流過某通流截面的液體體積。q

=Ｖ／t單位:SI制m3/s;工程L/min1m3/s=6×104L/min平均流速：通流截面上各點流速的平均值.v=q/A

液壓缸的運動速度

結論：活塞或液壓缸的運動速度等于液壓缸內油液的平均速度，其大小取決于輸入液壓缸的流量。

v1=q1/A1v2=q2/A2v=v1=v2q1-進入液壓缸的流量q2-排出液壓缸的流量A1-進油腔活塞的有效作用面積A2-排油腔活塞的有效作用面積2.液流的連續性

液流連續性原理：理想狀態,液體在同一時間內流過同一通道兩個通流截面的體積相等.

q1=q2

注：質量守恒定律在流體力學中的應用2.液流的連續性連續性方程：q1=q2

q1=v1A1q2=v2A2v1A1=v2A2v1/v2=A2/A1因而流速與通流面積成反比。2.3液體流動時的能量2.3.1理想液體流動時的能量理想液體在管道中流動時,具有三種能量:液壓能+動能+位能.注:根據能量守恒定律，理想液體在管道中穩定流動時，同一管道內任一截面上的總能量應該相等.伯努利方程理想液體的伯努利方程:p1+ρ

v12/2+ρgh1=p2+ρv22/2+ρgh2伯努利方程實際液體伯努利方程:p1+ρ

v12/2+ρgh1=p2+ρv22/2+ρgh2+△p注：在液壓系統中，壓力能比動能和位能的和大得多。所以，動能和位能一般忽略不計，液體主要是依靠它的壓力能來作功。液壓系統中的應用形式：p1=p2+△p2.3.3液體系統的能量損失1.壓力損失液阻:由于流動油液各質點之間以及油液與管壁之間的摩擦與碰撞會產生阻力,這種阻力稱為液阻.壓力損失：系統存在液阻,油液流動時會引起能量損失,主要表現為壓力損失.分類：沿程壓力損失、局部壓力損失1)沿程壓力損失定義：液體在直徑不變的直管中流動時，因內外摩擦力而產生的壓力損失。影響因素：直管中壓力損失主要取決于管長、流速、液體粘性以及油管的內徑及粗糙度，管道越長，沿程損失越大。定義

:當液體流經彎頭、接頭、突變截面以及閥口時，由于流速或流向的劇烈變化，形成旋渦、脫流，因而使液體質點相互撞擊而產生的壓力損失，稱為局部損失。注：液壓系統中主要的壓力損失為局部壓力損失．2）局部壓力損失壓力損失的危害

△p→熱能→粘度↓→泄漏↑→污染

↓散逸

↓

液壓元件受熱膨脹也會影響正常工作，甚至卡死。壓力損失的近似估算p泵=K壓p缸p泵——液壓泵的最高工作壓力p缸——液壓缸的最高工作壓力K壓——系統的壓力損失系數，一般取值為1.3-1.5;系統復雜或管路較長取較大的值2、流量損失泄漏定義：在液壓系統正常工作情況下，從液壓元件的密封間隙漏過少量油液的現象。泄漏包括：外泄漏、內泄漏流量損失的近似估算q泵=K漏q缸q泵——液壓泵的最大輸出流量q缸——液壓缸的最大流量K漏——系統的泄漏系數，一般取值為1.1-1.3;系統復雜或管路較長取較大的值。3.液壓傳動的功率計算1）液壓缸的輸出功率P缸:P缸=p缸q缸2）液壓泵的輸出功率P泵:P泵=p泵q泵3.液壓傳動的功率計算3）液壓泵的效率和驅動液壓泵的電動機功率的計算液壓泵的總效率：驅動液壓泵的電動機功率：2.4液體流經小孔和間隙時的流量概述：孔口和縫隙流量在液壓技術中占有很重要的地位，它涉及液壓元件的密封性，系統的容積效率，更為重要的是它是設計計算的基礎因此：小孔雖?。ㄖ睆揭话阍?mm以內），縫隙雖窄（寬度一般在0.1mm以下），但其作用卻不可等閑視之。一、液體流經小孔的流量計算

薄壁小孔l/d≤0·5孔口分類<細長小孔l/d>4短孔0.5<l/d≤4

一、液體流經小孔的流量計算流量通用方程：q=KA△pm

K-由孔口形狀、尺寸和液體性質決定的系數A-孔的通流截面積△p-小孔前、后的壓力差m-由孔的長徑比決定的指數，細長孔m=1,薄壁孔m=0.5,短孔0.5＜m＜1注：油液流經薄壁小孔時，流量受溫度變化影響小，所以常用作液壓系統的節流元件，細長孔則常作為阻尼孔。相對運動表面的間隙大小對液壓元件的性能影響極大。間隙太小會使零件卡死；間隙過大，會造成泄漏，使系統效率和傳動精度降低，同時污染環境。流經固定平行平板間隙的流量與間隙量h的三次方成正比；流經環狀間隙的流量不僅與徑向間隙量有關，而且還隨著圓環內外圓的偏心距的增大而增大。二、液體流經間隙的流量第六節

液壓沖擊和空穴現象液壓沖擊：液壓系統中，由于某種原因引起壓力突然急劇上升，形成很高壓力峰值的現象。如：急速關閉自來水管可能使水管發生振動，同時發出噪聲。

液壓沖擊產生的原因1）液壓沖擊的產生多發生在閥門突然關閉或運動部件快速制動的場合，這時，油液迅速換向或油路突然關閉，使液體受阻，動能轉換為壓力能，使壓力升高，從而產生了壓力沖擊波。2)當液壓系統某些元件