北理珠液压与液力传动复习重点

1、第一章:概述1、定义:液压传动是基于帕斯卡原理,以液体作为工作介质,利用液体压力能来传递动力和进行控制的一种传动方式(需密闭,液压系统中的工作压力取决于负载,执行元件的速度取决于流量。2、液压传动系统主要有那几部分组成?(1动力元件机械能转化为压力能(如液压泵;(2执行元件压力能转化为机械能(如液压缸或液压马达;(3控制调节元件用来控制油液的压力、流量和流动方向(如溢流阀,换向阀;(4辅助元件提供必要的条件使系统得以完成正常工作(如油箱,滤油器;(5传动介质液压油。3、液压传动的优缺点:(1优点:调速范围广;易于总体布置;能缓冲吸振;体积小、重量轻;操作简便省力;元件标准化、系列化、通用化。(

2、2缺点:泄漏大、能量损失大、发热大、效率低;制造精度高,不易检修;受温度影响较大;有时噪音大。4、工作介质问题:(1工作介质的其他作用:润滑、冷却、防锈;(2分类:液压油、液压液、合成型液压液(3密度:单位体积液体的质量称为液体的密度。/M V=(3粘度:液体在外力作用下流动时,分子内聚力会阻碍分子间的相对运动而产生一种内摩擦力,这一特性称为粘性,表示粘性大小的物理量称为粘度。粘度表示方法:动力粘度、运动粘度、相对粘度。温度粘度;压力粘度。(4可压缩性:液体受压力作用时体积减小,密度增大的特性。当液压油混入空气时,其抗压缩能力,通常情况下可认为液压油是不可压缩的。第二章:液压流体力学基础一、液

3、体静力学1、作用在液体上的力有两种,即质量力和表面力;2、压力表示法:绝对压力、相对压力(表压力、真空度。绝对压力是以绝对真空为基准所表示的压力;相对压力是以大气压力为基准所表示的压力绝对压力=相对压力+大气压力 相对压力=绝对压力-大气压力真空度=大气压力-绝对压力压力单位为帕斯卡,简称帕,符号为,Pa 2611/,110Pa N m MPa Pa=3、静压传递原理或称帕斯卡原理:在密闭容器内,施加于静止液体上的压力将以等值同时传到各点。4、静止液体中任一点的压力均由两部分组成,即液面上的表压力和液体自重引起的对该0p 点的压力gh 二、液体动力学1、把假设既无粘性又不可压缩的液体称为理想流

4、体。2、流量和平均流速(1单位时间内通过某通流截面的液体的体积称为流量,用q 表示,单位为L/min (2平均流速:认为通流截面上各点的流速均为平均流速,用表示v 3、液体在管道中流动时存在两种不同状态层流、湍流;液体流动时究竟为层流还是湍流,可用雷诺数(Re 来判别。当液流的雷诺数小于临界雷诺数时为层流,反之为湍流。4、连续性方程(1不可压缩流体作定常流动的连续性方程:1122v A v A q =常数(2伯努利方程能量守衡定律在流动液体中的表现形式理想液体的伯努利方程:2211221222p v p v z z g g g g+=+:单位质量液体所具有的压力能,称为比压能或者压力水头;pg

5、:单位质量液体所具有的势能,称为比位能或位置水头;z :单位质量液体所具有的动能,称为比动能或速度水头。22v g实际液体流束的伯努利方程:221122112222wp v p v z z g g g gh +=+:单位质量液体流动时的能量损失(实际液体流动时,由于粘性力而引起的阻力,其总w h 能量或总比能在不断减少:因流速不均匀而引起的动能修正系数(对圆管:,湍流取1.1,层流取212,12=注意:伯努利方程的物理意义:在密封官盗内作定常流动的理想液体在任意一个通流截面上具有三种形式的能量,即:压力能、势能、动能。三种能量的综合是一个恒定的常量,而且三种能量之间可以互相转换,即在不同的流通

6、截面上,同一种能量的值会有不同,但各截面上的总能量值都是相同的。5、压力损失在液压传动中,能量损失主要表现为压力损失,分为两种:(1沿程压力损失:油液沿等直径直管流动时的内、外摩擦力引起。(2局部压力损失:油液流经局部障碍(弯头、接头等时,由于液体流动方向和速度的突然变化,在局部形成漩涡引起油液质点间及质点与固体壁面相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。压力损失过大,功率损耗增加,油液发热加剧,泄漏量增加,效率下降,液压系统性能变坏。6、液体流经薄壁(小孔的流量/0.5l d 推导出流经小孔的流量:2d q C Ap =:孔口节流面积;:孔口流量系数;小孔前后压差A d C p 薄壁小孔的流量与

7、小孔前后压差的开方成正比,其薄壁小孔的沿程阻力损失非常小,流量受粘度影响小,对油温变化不敏感,且不易堵塞,故常用作液压系统的节流器。7、在流动的液体中,因某点处的压力低于空气分离压而产生气泡的现象,称为空穴现象。措施:泵吸油口大管径;密封要好;节流口前后压力比小于3.5(在一定的温度下,压力降低到某一值时,过饱和的空气将从油液中分离出来形成气泡,这一压力值称为该温度下的空气分离压。8、在液压系统中,当液流状态突然变化或者关闭液压回路时,液体压力在一瞬间会突然升高或降低,这种现象称为液压冲击。改善措施:缓慢关闭;设储能器;限制流速;设安全阀。第三章、动力元件液压泵1、液压泵正常工作的三个条件:(

8、1能够形成可以周期性变化的密闭容积;(2具有相应的配油机构;(3油箱内的液体要保证有一定的压力2、主要性能参数:(1压力:工作压力;额定压力(连续运转的最高压力;最高允许压力(短暂运行所允许的最高压力。注意:液压泵在正常工作时,其工作压力应小于或等于泵的额定压力。(2排量和流量:排量(可调节的为变量泵,不可调节的为定量泵;理论流量(不考虑泄漏;实际流量;额定流量(必须保证的流量3、液压泵的功率损失(1容积损失:指液压泵流量上的损失,用容积效率来表示:pt pv pt ptq qq q q =所以:实际流量:(因为:pt pv p p pvq q V n =pt p p q V n =:实际流量

9、;:理论流量;:泄漏量;q pt q q :液压泵的排量,单位为;:液压泵的转速,单位为p V 3/m r p n /r s注意:容积效率随液压泵的工作压力增大而减小,且恒小于1。(2机械损失:液压泵转矩上的损失,用机械效率表示:11t Pm itM M M M =+:理论转矩;:实际转矩;转矩损失t M i M M 4、液压泵的功率(1输入功率:指作用在液压泵主轴上的机械功率;i i P M =(2输出功率:工作过程中,实际在吸、压油口间的压差和输出流量的乘积;o P p q=注意:压差往往用液压泵的出口压力代替。0p (3液压泵的总效率:o pv pm i i P p q P M =5、液

10、压泵的分类:(1按结构:齿轮泵、叶片泵、柱塞泵(2按吸、排油方向能否改变:单向泵、双向泵(3按排量是否可调:定量泵、变量泵 (a单向定量泵(b单向变量泵(c双向定量泵(d双向变量泵6、齿轮泵:一般为定量泵,分为外啮合齿轮泵(应用最广、内啮合齿轮泵。7、叶片泵:分为单作用叶片泵和双作用叶片泵,单作用叶片泵可作为定量泵跟变量泵,而双作用叶片泵只能作为定量泵。8、柱塞泵:分为轴向柱塞泵和径向柱塞泵,轴向柱塞泵改变斜盘的倾角可改变泵的排量。例1、某泵输出油压为10MPa ,转速为1470r/min ,排量为200mL/r ,泵的容积效率为,总效率为。求泵的输出液压功率及驱动该泵的电机所需功率(不计泵0

11、.95pv =0.9=的入口油压。解:由题意得:3010, 200/0.2/, 0.95, 0.9p pv p MPa V ml r m r =,所以,泵的输出功率为:14701470/min 24.560/p r n r s r s =000100.224.50.9546.55o pt pv p p pv P p q p q p q p V n KW=电机所需功率即为输入功率:46.55520.9o i P P KW =例2、已知某液压泵的输出压力为5MPa ,排量为10mL/r ,机械效率为0.95,容积效率为0.9,转速为1200r/min ,求:(1液压泵的总效率;(2液压泵输出功率;

12、(3电动机驱动功率。解:由题意得:305, 10/0.01/, 0.9, 0.95p pv pm p MPa V ml r m r =,所以:(11200/min 20/p n r r s =0.90.950.855pv pm =(2050.01200.90.9o p p pv P p V n KW =(3/0.9/0.855 1.05i o P P KW=第四章执行元件液压马达和液压缸一、液压马达1、液压马达的分类(1按结构:齿轮式、叶片式、柱塞式;(2按工作转速范围:高速马达(500r/min 、低速马达(0的滑块从距离弹簧上端为s 0处静止释放,滑块在运动过程中电量保持不变,设滑块与弹簧

13、接触过程没有机械能损失,弹簧始终处在弹性限度内,重力加速度大小为g 。 (1求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t 1(2若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为v m ,求滑块从静止释放到速度大小为v m 过程中弹簧的弹力所做的功W ;(3从滑块静止释放瞬间开始计时,请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系v-t 图象。图中横坐标轴上的t 1、t 2及t 3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻,纵坐标轴上的v 1为滑块在t 1时刻的速度大小,v m 是题中所指的物理量。(本小题不要求写出计算过程.答案:(1si

14、n 201mg qE ms t +=; (2sin (sin (2102kqE mg s qE mg mv W m +-=; (3解析:本题考查的是电场中斜面上的弹簧类问题。涉及到匀变速直线运动、运用动能定理处理变力功问题、最大速度问题和运动过程分析。(1滑块从静止释放到与弹簧刚接触的过程中作初速度为零的匀加速直线运动,设加速度大小为a ,则有qE +mg sin =ma 21021at s = 联立可得 sin 201mg qE ms t += (2滑块速度最大时受力平衡,设此时弹簧压缩量为0x ,则有0sin kx qE mg =+ 从静止释放到速度达到最大的过程中,由动能定理得 021(

15、sin (20-=+m m mv W x x qE mg 联立可得 sin (sin (2102kqE mg s qE mg mv W m +-=s (3如图 12.(09江苏13(15分航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m =2,动力系统提供的恒定升力F =28 N 。试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g 取10m/s 2。(1第一次试飞,飞行器飞行t 1 = 8 s 时到达高度H = 64 m 。求飞行器所阻力f 的大小; (2第二次试飞,飞行器飞行t 2 = 6 s 时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h ;(3为了

16、使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t 3 。 解析:(1第一次飞行中,设加速度为1a 匀加速运动21121t a H = 由牛顿第二定律1ma f mg F =-解得(4N f =(2第二次飞行中,设失去升力时的速度为1v ,上升的高度为1s 匀加速运动221121t a s = 设失去升力后的速度为2a ,上升的高度为2s液压复 （2）工作原理： 502 宿舍出版，如有雷同纯属盗版 11 阀芯跟阀体之间形成节流口， 通过调节手把可以 调节节流口的大小， 从而控制通过阀的流量大小 注意：液体流经薄壁（ l / d 0.5 ）小孔的 流量（ l 为孔长， d 为孔径） 推导出流经小孔的流量： q = Cd A 2 p A ：孔口节流面积； Cd ：孔口流量系数； p 小孔前后压差 薄壁小孔的流量与小孔前后压差的开方成正比，其薄壁小孔的沿程阻力损失非常小，流量受 粘度影响小，对油温变化不敏感，且不易堵塞，故常用作液压系统的节流器。 2、调速阀： 调速阀是在节流阀前面串接一个定差减压阀组合而成； 节流阀的流量随