液压与气压传动整理

绪论

1、系统的组成：能源装置（机械能→压能）、执行元件（压能→机械能）、控制调节元件、辅助元件（书3）（系统组成也可包括工作介质）

2、液压与气压传动优缺点：略（书4）

3、机器组成：原动机、传动机构、工作机（ppt7）

4、名词概念：液体传动：用液体作为工作介质进行能量的传递的传动方式； 气压传动：用气体作为工作介质进行能量的传递的传动方式； 液体传动分为容积式与液力式；（ppt17） 容积式：利用液体的压力能来传递能量，又称液压传动； 液力式：利用液体的动能来传递能量，又称液力传动。 5、液压传动的基本原理：静压传递原理（p、q→F、v）。（ppt18） 6、液压传动特点：（ppt36）

（1）用具有一定压力的液体来传动； （2）传动过程中必须经过两次能量转换；

（3）传动必须在密封容器内进行，而且容积要发生变化。 7、液压传动的两个工作特性：（ppt35） 1）压力取决于外界负载；

2）速度取决于流量。

第一章：流体力学基础：

第一节：工作介质

1、工作介质的功能与要求：略（书8）；

2、密度：单位体积液体所具有的质量称为该液体的密度??mV； 重度：单位体积液体的重量??GV??g；

一般取?=900kg/m3?=8.83×103（N/m3）（ppt63）

3、粘性：液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力，导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力，这种特性称为粘性（书11）。特点：只阻碍液体运动，不会消除液体运动。

Ff??Adu，u为液体流速，?为动力粘度； dy特点：静止液体不呈现粘性； 4、粘度：1）动力粘度：（ppt71-79）

??Ff?duAdy?dudy其为常量为牛顿液体，否则是非牛顿液体，单位为Pa?s。

1Pa?s(N?sm2)?10P?103CPP为泊。 32MPa以上时?随P的上升而上升

2）运动粘度：动力粘度与液体密度之比值???2，无任何物理意义；单位为ms; ?1m2s?104St?106CStSt为斯

液压油牌号都是由运动粘度确定：

老牌号——20号液压油，指这种油在50°C时的平均运动粘度为20 CSt。

新牌号——L—HL32号液压油，指这种油在40°C时的平均运动粘度为32CSt。 考试时给牌号问厘斯。

3）相对粘度：中国采用恩氏粘度?E；??(7.31?E?6.31/?E)?10

5、液体的可压缩性：略（书10） 6、对液压油的要求：（ppt95-96） （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。 其中粘度是第一位的。 7、液压油的选用：（ppt100） 慢速、高压、高温的机器选择动力粘度大的油液，以减少泄露； 高速、低压、低温的机器选择动力粘度小的油液，以较小摩擦。 首选的是专用液压油。高温（300℃以上）或有明火的场所，应选择难燃性液压油；用量大时，应选择乳化型液压油；用量小时，应选择合成型液压油。

?6第二节：流体静力学

1、压力表示方法：绝对压力—以绝对零压为基准所测得到的压力值；

相对压力—以大气压力为基准所测得到的压力值；

关系：绝对压力 = 大气压力 + 相对压力or 相对压力（表压）= 绝对压力–大气压力

真空度 = 大气压力–绝对压力。 1Pa=1N/m2，1bar=1×105Pa，1at=1kgf/cm2=98Kpa，1mH2O=9.8Kpa，1mmHg=133Pa。 1大气压为0.1MPa。

液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力。（书24）

2、静压力基本方程：p?p0??gh，p0为液面压力为Pa，?单位为kg/m3，h单位为m，g取9.8。

第三节：流体运动学与动力学

1、基本概念：

1）理想液体：既无粘性又不可压缩的液体； 2）恒定流动（稳定流动、定常流动）：流动液体中任一点的p、v和ρ都不随时间而变化流动； 3）流线：某一瞬时液流中各处质点运动状态的一条条曲线； 4）流束：通过某截面上所有各点作出的流线集合构成流束；

5）通流截面：流束中所有与流线正交的截面（垂直于液体流动方向的截面）； 6）流量：单位时间内流过某通流截面液体体积；整个过流断面的流量：q??udA；

A7）平均（理想）流速：通流截面上各点均匀分布假想流速v?qA，是最大流速的一半；

2、连续性方程（适用于对不可压缩的液体）：同一管道内：v1A1?v2A2；存在分支：q1?q2?q3； 3、伯努利方程应用：

a、求流速v：v?4qv单位是m/s；q单位是m3/s；d单位是m； 2?d

1L/min?13m/s； 46?10vd

b、判断流态：Re?

?v单位是m/s；d单位是m；?单位为m2s；

若Re?Recr为层流，若Re?Recr为紊流。（Recr见书41）

c、列伯努利方程： 1）选取截面（p、z、v好表示的，如果是水池（大水面）可认为水流速度约为0）

2p1?1v12p2?2v22）??z1???z2?hw各子项单位均为m

?g2g?g2g

?单位是kg/m3；v单位是m/s；p单位是Pa或N/m2；d单位是m；g取9.8；

其中若层流?1?；紊流或层流粗略计算：?1??2?1； ?2?2（动能修正系数）

lv2v2753）hw??h???h?；其中h???，层流时??（钢管）；h???

Red2g2g4A

补：若管道截面非圆，则其当量直径de??；A为液流有效截面积；?为湿周（有效截面的周长）

若p1为相对压强，则p2也必须是相对压强；反之亦然。

4、动量方程：

F??q(?2v2??1v1)F为作用在物体上的合外力；

若层流?1??2?4（动量修正系数）；紊流：?1??2?1； 3注：修正系数?实际 平均5、减少损失的方法：1）降低管道长度，减少管道流通过程中的截面积突变； 2）提高加工质量，使其光滑，流速要合适； 3）提高管道截面积，从而降低流速，流速越高，压力损失越小。

第四节：孔口流动与缝隙流量

1、尺寸：小孔：d小于1mm；缝隙：间距小于0.1mm

孔口分类：薄壁小孔：l/d?0.5；细长小孔：l/d?4；短孔：4?l/d?0.5； 2、薄壁小孔流量：q?CdA02?p?；其中Cd是流量系数Cd?CcCv；Cc为截面收缩系数Cc?Ac，A0Ac是收缩截面，A0是小孔截面积；Cv是小孔速度系数Cv?液体完全收缩的情况下：若Re?105，Cd?0.964Re?0.0511??2，?是局部阻力系数。

，否则Cd?0.6?0.62；

结论：小孔流量与压力差有关，而与粘度无关；所以通过薄壁小孔的流量不受油温变化的影响。 3、短孔与细长孔：略（书47）

bh3bh4、平行平板缝隙：q??p?u0；其中b为缝隙宽度；h为缝隙高度；l为缝隙长度；u0为平板

12?l2相对运动运动速度，为矢量，若u0方向与流速方向相同则为正，反之为负；?p为两端压差；?为粘度。 5、环形缝隙：略（书53）；

当完全偏心时，泄露量是同心的2.5倍；所以配合尽量要做成同心的。

第五节：液压冲击和空穴现象

1、液压冲击：液压系统中，由于某种原因（如速度急剧变化），引起压力突然急剧上升，形成很高压力峰值的现象。

产生原因：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。

结果：由液压冲击峰值压力>>工作压力，使得引起振动、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。 减少措施：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 。