液压与气压传动

1、2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院液压与气压传动液压与气压传动机电分院机电分院2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第一讲第一讲 液压、气压传动概述液压、气压传动概述n 液压与气压传动和液力的应用和发展概况液压与气压传动和液力的应用和发展概况 液压技术应用在机床、工程机械、冶金机械、塑液压技术应用在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶、航天航空等国民经济料机械、农林机械、汽车、船舶、航天航空等国民经济各行各业，是自动化技术不

2、可缺少的手段各行各业，是自动化技术不可缺少的手段。 元件小型化、系统集成化、机电液一体化是液元件小型化、系统集成化、机电液一体化是液压技术的必然发展趋势；元件与系统的压技术的必然发展趋势；元件与系统的CAD/CAT CAD/CAT 与计算与计算机实时控制是当前的发展方向。机实时控制是当前的发展方向。2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第一讲第一讲 液压、气压传动概述液压、气压传动概述n 液压与气压传动和液力系统工作原理及组成液压与气压传动和液力系统工作原理及组成 液压传动工作原理和系统组成及特点液压传动

3、工作原理和系统组成及特点 液压传动是以液体（液压油液）为工作介质进行液压传动是以液体（液压油液）为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。能量传递和控制的一种传动形式。 以以液压千斤顶液压千斤顶为例来简述液压传动的工作原理为例来简述液压传动的工作原理( (注注塑塑、磨床磨床) )。2022-2-42022-2-4液压千斤顶工作原理2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第一讲第一讲 液压、气压传动概述液压、气压传动概述n 液压与气压传动和液力系统工作原理及组成液压与气压传动和液力系统工作原理及组成 液压传动工作原理和系统组成及特点液压传

4、动工作原理和系统组成及特点1.1.液压传动的工作原理液压传动的工作原理1.1 1.1 力的传递遵循帕斯卡原理力的传递遵循帕斯卡原理 p2=F2/A2 F1=p1A1=p2A1= p2=F2/A2 F1=p1A1=p2A1=pApA液压传动系统的工作压力取决于外负载。液压传动系统的工作压力取决于外负载。1. 2 1. 2 运动的传递遵照容积变化相等的原则运动的传递遵照容积变化相等的原则 s1A1=s2A2s1A1=s2A2q1=v1A1=v2A2=q2q1=v1A1=v2A2=q2执行元件的运动速度取决于流量。执行元件的运动速度取决于流量。1. 31. 3压力和流量是液压传动中的两个最基本的参数

5、压力和流量是液压传动中的两个最基本的参数2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第一讲第一讲 液压、气压传动概述液压、气压传动概述n 液压与气压传动和液力系统工作原理及组成液压与气压传动和液力系统工作原理及组成 液压传动工作原理和系统组成及特点液压传动工作原理和系统组成及特点2.2.液压传动的组成液压传动的组成能源装置能源装置将机械能转换为流体压力能的装置。这里指各种将机械能转换为流体压力能的装置。这里指各种液压泵。（例如：汽车转向泵）液压泵。（例如：汽车转向泵） 执行元件执行元件将流体的压力能转换为机械能

6、的元件。各种液压将流体的压力能转换为机械能的元件。各种液压 油缸及液压马达。油缸及液压马达。控制元件控制元件控制系统压力、流量、方控制系统压力、流量、方 向的元件以及进行信向的元件以及进行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件。如溢流阀、号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件。如溢流阀、节流阀、方向阀等。节流阀、方向阀等。辅助元件辅助元件保证系统正常工作除上述三种元件外的装置。如保证系统正常工作除上述三种元件外的装置。如油箱、过滤器、蓄能器、管件等。油箱、过滤器、蓄能器、管件等。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工

7、学院华东交通大学理工学院第一讲第一讲 液压、气压传动概述液压、气压传动概述n 液压与气压传动和液力系统工作原理及组成液压与气压传动和液力系统工作原理及组成 液压传动工作原理和系统组成及特点液压传动工作原理和系统组成及特点3.3.液压传动的特点液压传动的特点功率密度大、结构紧凑，重量轻；功率密度大、结构紧凑，重量轻； 传动平稳，能实现无级调速，且调动范围大；传动平稳，能实现无级调速，且调动范围大；液压元件质量小，惯性矩小，变速性能好，可实现高频率液压元件质量小，惯性矩小，变速性能好，可实现高频率换向；换向； 液压元件寿命长；液压元件寿命长；液压元件易于标准备化、系列化和通用化。液压元件易于标准备

8、化、系列化和通用化。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第一讲第一讲 液压、气压传动概述液压、气压传动概述n 液压与气压传动和液力系统工作原理及组成液压与气压传动和液力系统工作原理及组成 气压传动工作原理和系统组成及特点气压传动工作原理和系统组成及特点1.1.气压传动的工作原理气压传动的工作原理 以压缩空气为工作介质来传递运以压缩空气为工作介质来传递运动和动力的一种传动方式。动和动力的一种传动方式。2022-2-42022-2-4气动系统结构原理气动系统结构原理气动系统工作原理气动系统工作原理2015

9、/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第一讲第一讲 液压、气压传动概述液压、气压传动概述n 液压与气压传动和液力系统工作原理及组成液压与气压传动和液力系统工作原理及组成 气压传动工作原理和系统组成及特点气压传动工作原理和系统组成及特点2.2.气压传动的组成气压传动的组成能源装置能源装置将电能转换为气体压力能的装置。主要是空气压将电能转换为气体压力能的装置。主要是空气压缩机。缩机。 执行元件执行元件将气体的压力能转换为机械能的元件。各种气缸将气体的压力能转换为机械能的元件。各种气缸和马达。和马达。控制元件控制元件控制压缩空气压力、流量、方控制压缩

10、空气压力、流量、方 向的元件以及进向的元件以及进行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件。如压行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件。如压力阀、流量阀、方向阀等。力阀、流量阀、方向阀等。辅助元件辅助元件保证系统正常工作除上述三种元件外的装置。还保证系统正常工作除上述三种元件外的装置。还有干燥器、过滤器、消声器、油雾器及管件。有干燥器、过滤器、消声器、油雾器及管件。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第一讲第一讲 液压、气压传动概述液压、气压传动概述n 液压与气压传动和液力系统工作原理及组

11、成液压与气压传动和液力系统工作原理及组成 气压传动工作原理和系统组成及特点气压传动工作原理和系统组成及特点3.3.气压传动的特点气压传动的特点来源来源 方便和排放性好；方便和排放性好；易于远距离输送；易于远距离输送；易于维护；易于维护；结构简单、安装容易；结构简单、安装容易；有过载保护功能。有过载保护功能。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论n 液压油的主要性能及其选用液压油的主要性能及其选用 液压油的物理特性液压油的物理特性1.1.液体的密度

12、液体的密度 定义定义 液体单位体积内的质量称为密度，用液体单位体积内的质量称为密度，用 表示。表示。 =m/V=m/V 液压油的密度随压力的增大而增大，随温度的增大而减小。液压油的密度随压力的增大而增大，随温度的增大而减小。2.2.液体的黏性液体的黏性定义定义 液体在外力的作用流动时，分子间的内聚力要阻止分子相对液体在外力的作用流动时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生一种内摩擦力，这种现象叫做液体的黏性。运动而产生一种内摩擦力，这种现象叫做液体的黏性。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第

13、二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论n 液压油的主要性能及其选用液压油的主要性能及其选用 液压油的物理特性液压油的物理特性3.3.液体的可压缩性液体的可压缩性 定义定义 液体受压力作用而体积缩小的性质称为液液体受压力作用而体积缩小的性质称为液体的可压缩性。体的可压缩性。 压缩系数压缩系数 是单位压力下的液体体积的相对变化是单位压力下的液体体积的相对变化量。量。 公式公式 2022-2-42022-2-401VpV 2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论n 液压油的主

14、要性能及其选用液压油的主要性能及其选用 液压油的选用液压油的选用1.1.液力传动油液力传动油概要概要 汽车液力传动油又称为自动变速器油，通用型液力油汽车液力传动油又称为自动变速器油，通用型液力油呈紫红色呈紫红色 ，有些呈淡黄色。，有些呈淡黄色。 功用功用 起传递力、润滑和冷却等作用。起传递力、润滑和冷却等作用。 分类分类 国外分为国外分为PTF-1PTF-1、PTF-2PTF-2、PTF-3PTF-3三种，国内分为三种，国内分为6 6号液力传动油和号液力传动油和8 8号液力传动油。号液力传动油。 2022-2-42022-2-4国国外外分分类类 国国人人分分类类 应应用用 PTF-1 8号号

15、轿轿车车、轻轻型型货货车车的的自自动动变变速速器器 PTF-2 6号号 重重型型货货车车、履履带带车车、农农用用车车、越越野野车车的的自自动动变变速速器器 PTF-3 农农业业及及建建筑筑业业机机械械的的液液力力传传动动系系统统 液力传动油的分类液力传动油的分类2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论n 液压油的主要性能及其选用液压油的主要性能及其选用 液压油的选用液压油的选用2.2.汽车制动油汽车制动油概要概要 也称刹车油，是一种用于汽车液压制动系统或离合也称刹车油，是一种用于汽

16、车液压制动系统或离合器操纵机构中传递液压力的工作介质。器操纵机构中传递液压力的工作介质。 性能要求性能要求 优良的高温抗气阻性、良好的低温流动性和优良的高温抗气阻性、良好的低温流动性和黏温性、橡胶良好的适应性、对金属的低腐蚀性、良好的化黏温性、橡胶良好的适应性、对金属的低腐蚀性、良好的化学安全性和抗泡沫性。学安全性和抗泡沫性。 分类分类 我国按照标准我国按照标准GB 12981-2003GB 12981-2003机动车辆制动液机动车辆制动液将汽车用制动液人分成将汽车用制动液人分成HZY3HZY3、HZY4HZY4和和HZY5HZY5三种。三种。 2022-2-42022-2-42015/201

17、6 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论n 液压油的主要性能及其选用液压油的主要性能及其选用 液压油的选用液压油的选用3.3.其它类型液压油其它类型液压油 汽车液压系统使用的液压油如无特殊要求，可按国家标准汽车液压系统使用的液压油如无特殊要求，可按国家标准规定的润滑剂和有关产品（规定的润滑剂和有关产品（L L类）中的类）中的H H组（液压系统）分类来选组（液压系统）分类来选取。取。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通

18、大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论n 液压与气压传动技术在汽车上的应用特点液压与气压传动技术在汽车上的应用特点 发展趋势发展趋势1.1.在控制方面，与微电子技术和计算机技术结合，成为控制系统在控制方面，与微电子技术和计算机技术结合，成为控制系统执行单元。向着精密、复杂、耐用、灵敏、高可靠性的方向发展。执行单元。向着精密、复杂、耐用、灵敏、高可靠性的方向发展。2.2.在传动方面：适合大、中型车传动要求，工作更加可靠、操作在传动方面：适合大、中型车传动要求，工作更加可靠、操作更加方便、舒适、且性能稳定，无泄漏。更加方便、舒适、且性能稳定，无泄漏。3.3.在燃料、

19、润滑油传输方面：向着供给精确、稳定、可靠、无泄在燃料、润滑油传输方面：向着供给精确、稳定、可靠、无泄漏、无污染的方向发展。漏、无污染的方向发展。4.4.在元件加工制造方面：向着精度在元件加工制造方面：向着精度 高、组合性强、工作灵敏、安高、组合性强、工作灵敏、安全可靠、寿命长的方向发展。全可靠、寿命长的方向发展。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论n 液体静力学基础液体静力学基础 液体静压力及其特性液体静压力及其特性1.1. 静压力定义静压力定

20、义 液体处于静止时，单位面积上所受内法线方液体处于静止时，单位面积上所受内法线方向的法向作用力，也称压强。向的法向作用力，也称压强。 公式：公式： 我国法定的压力单位为帕斯卡，简称帕（我国法定的压力单位为帕斯卡，简称帕（PaPa）。）。 2.2. 液压力两个重要性质：液压力两个重要性质： 液体静压力垂直作用面，其方向和该面的内法线方向一致。液体静压力垂直作用面，其方向和该面的内法线方向一致。 静止液体静止液体 中任何一点受到各个方向的压力都相等。中任何一点受到各个方向的压力都相等。 2022-2-42022-2-4limAFpA 2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通

21、大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论n 液体静力学基础液体静力学基础 液体静压力基本方程式液体静压力基本方程式1.1. 静压力基本方程式静压力基本方程式 公式：公式： 式中式中 液体密度液体密度 g g重力加速度重力加速度 等压力面等压力面 静止液体中同一深度的各点压力相等，静止液体中同一深度的各点压力相等，由由 压力相等的点组成的面。压力相等的点组成的面。 2022-2-42022-2-40ppgh2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压

22、传动基本理论n 液体静力学基础液体静力学基础 液体静压力基本方程式液体静压力基本方程式1.1. 静压力基本方程式静压力基本方程式 物理意义物理意义 根据压力基本方程式可确定距液面深根据压力基本方程式可确定距液面深h h处某点的处某点的压力。压力。 静止的液体内部任意点的能量由单位重量液体的静止的液体内部任意点的能量由单位重量液体的位能位能z z和单位重量液体的压力能和单位重量液体的压力能 组成，两者的和组成，两者的和为常数为常数，此常数与液面上所受的压力和坐标系的选取，此常数与液面上所受的压力和坐标系的选取有关。有关。 2022-2-42022-2-4pg2015/2016 2015/2016

23、 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论n 液体静力学基础液体静力学基础 液体静压力基本方程式液体静压力基本方程式3.3. 压力的几种表示方法压力的几种表示方法 绝对压力绝对压力 以绝对零压力作为基准所表示的压以绝对零压力作为基准所表示的压力。力。 表压力表压力 以当地大气压力为基准所表示的压力。以当地大气压力为基准所表示的压力。 真空度真空度 当液体的绝对压力小于大所压力时，相当液体的绝对压力小于大所压力时，相对压力为负值，此负值为真空度。对压力为负值，此负值为真空度。 2022-2-42022-2-42015/20

24、16 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论n 液体静力学基础液体静力学基础 液体作用于固体表面上的力液体作用于固体表面上的力静止液体和固体壁面相接触时，固体壁面上各点在某静止液体和固体壁面相接触时，固体壁面上各点在某一方向上所受静压作用力的总和，便是液体在该方向一方向上所受静压作用力的总和，便是液体在该方向上作用于固体壁面上的力。上作用于固体壁面上的力。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液

25、压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础1.1.基本概念基本概念 理想液体和恒定流动理想液体和恒定流动 理想液体理想液体 理想液体是一种假想的无黏性、不可理想液体是一种假想的无黏性、不可压缩的液体。压缩的液体。 恒定流动恒定流动 液体流动时，液体中任意点处的压力、液体流动时，液体中任意点处的压力、流速和密度都不随时间而变化。流速和密度都不随时间而变化。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动

26、力学基础1.1.基本概念基本概念 流线、流速和通流截面流线、流速和通流截面 流线流线 是表示某一瞬时液流中各处质点运动状态是表示某一瞬时液流中各处质点运动状态的一条条曲线。的一条条曲线。 流束流束 通过某一截面作出其上所有液流质点的流通过某一截面作出其上所有液流质点的流线，则这些流线的集合就构成流束。线，则这些流线的集合就构成流束。 通流截面通流截面 流束中与所有液流质点流线正交的截面流束中与所有液流质点流线正交的截面称为通流截面。称为通流截面。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与

27、气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础1.1.基本概念基本概念 流量和平均流速流量和平均流速 流量流量 单位时间内流过通流截面的液体的体积。单位时间内流过通流截面的液体的体积。公式公式 ： 平均流速平均流速 假设流束内的实际流速是均匀分布的。假设流束内的实际流速是均匀分布的。公式：公式： 2022-2-42022-2-4AqudAqvA2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础 连续性方程连续性方程概述概述 ：流动液体的

28、连续性方程是从质量守恒定律中演：流动液体的连续性方程是从质量守恒定律中演化出来的，即液体在密封管道内做恒定流动时，设化出来的，即液体在密封管道内做恒定流动时，设液体不可压缩，则单位时间内流过每一通流截面的液体不可压缩，则单位时间内流过每一通流截面的液体质量必然相等。液体质量必然相等。公式：公式： 2022-2-42022-2-41122v Av A 常 量2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础1.1.伯努力方程伯努力方程 理想液体的伯努利方程理想液

29、体的伯努利方程 理想液体没有黏性理想液体没有黏性, ,它它在管内在恒定流动时没有能量损失。根据能量在管内在恒定流动时没有能量损失。根据能量 守守恒定律，同一管路在各个截面上的液体的总能量都恒定律，同一管路在各个截面上的液体的总能量都是相等的。是相等的。公式：公式： 2022-2-42022-2-422pvzgg 常量2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础1.1.伯努力方程伯努力方程 理想液体的伯努利方程理想液体的伯努利方程 的物理意义的物理意义 在

30、管路中在管路中流动的理想液体具有压力能、位能和动能三种形式流动的理想液体具有压力能、位能和动能三种形式的能量，在任一截面上这三种能量可以互相转换，的能量，在任一截面上这三种能量可以互相转换，但其总和保持不变。但其总和保持不变。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础1.1.伯努力方程伯努力方程 实际液体的伯努利方程实际液体的伯努利方程 实际液体具有黏性，实际液体具有黏性，在管路中流动时会消耗能量。在管路中流动时会消耗

31、能量。公式：公式： 2022-2-42022-2-42211 12221222pa vpa vzzhwgggg2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础2.2.动量方程动量方程 动量定律指出：作用在物体上的力的大小等于物体动量定律指出：作用在物体上的力的大小等于物体在力作用方向上的动量的变化率，即在力作用方向上的动量的变化率，即 恒定流动液体的动量方程：恒定流动液体的动量方程： 2022-2-42022-2-4()d mvFdt221 1()Fqvv2

32、015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础 管路中液体压力损失的计算管路中液体压力损失的计算 实际液体在管路中流动时要损失一部分实际液体在管路中流动时要损失一部分能量。压力表损失分为两种：一种是液体在等径直能量。压力表损失分为两种：一种是液体在等径直管中流动时因摩擦而产生的压力损失，称为沿压力管中流动时因摩擦而产生的压力损失，称为沿压力损失；另一种是由于管路的截面突然变化，液流方损失；另一种是由于管路的截面突然变化，液流方向改变或其他形式的液流阻力而引起

33、的压力损失，向改变或其他形式的液流阻力而引起的压力损失，称为局部压力损失。称为局部压力损失。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础管路中液体压力损失的计算管路中液体压力损失的计算1.1.液体的流动状态液体的流动状态 层流和紊流层流和紊流 在层流，液体质点互不干扰；在层流，液体质点互不干扰； 在紊流，液体质点杂乱无章。在紊流，液体质点杂乱无章。 雷诺数雷诺数 液体流动是层流还是紊流，用雷诺数来判断。液体流动是层流还是

34、紊流，用雷诺数来判断。 雷诺数用雷诺数用R Re e表示，即表示，即 2022-2-42022-2-4R ev d2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础 管路中液体压力损失的计算管路中液体压力损失的计算2.2.沿程压力损失沿程压力损失 用用P Pf f表示表示公式：公式：式中：式中： 沿程阻力系数；沿程阻力系数；l l 直管直径；直管直径；d d 管内内径；管内内径；v v 油液的平均速度；油液的平均速度； 油液的密度。油液的密度。2022-2-4

35、2022-2-422flvpd2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础 管路中液体压力损失的计算管路中液体压力损失的计算3.3.局部压力损失局部压力损失 用用P Pr r表示表示公式：公式：式中：式中： 局部阻力系数。局部阻力系数。2022-2-42022-2-422rvp2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力

36、学基础 管路中液体压力损失的计算管路中液体压力损失的计算4.4.管路系统压力损失管路系统压力损失 用用P P 管路系统的总压力损失等于所有沿程压管路系统的总压力损失等于所有沿程压力损失和所力损失和所 有局部压力损失。有局部压力损失。2022-2-42022-2-4frppp2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础 液体流经孔口及缝隙的流量液体流经孔口及缝隙的流量- -压力特性压力特性 在液压系统中，液流流经小孔或缝隙的现象是在液压系统中，液流流经小孔

37、或缝隙的现象是普普存在的，前者是节流调速和液压工作的基础，后者存在的，前者是节流调速和液压工作的基础，后者计算和分析液压元件和系统泄漏的根据。计算和分析液压元件和系统泄漏的根据。1.1.液体流经孔口的流量液体流经孔口的流量- -压力特性压力特性 液体流经小孔的情况可分为薄壁小孔、短液体流经小孔的情况可分为薄壁小孔、短孔和细长孔。孔和细长孔。2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础 液体流经孔口及缝隙的流量液体流经孔口及

38、缝隙的流量- -压力特性压力特性1.1.液体流经孔口的流量液体流经孔口的流量- -压力特性压力特性 薄壁小孔流量压力特性薄壁小孔流量压力特性 薄壁小孔薄壁小孔 是指孔的长度是指孔的长度l l与与直径直径d d之比小于或等于之比小于或等于0.50.5一般是带有刃口边沿的孔。一般是带有刃口边沿的孔。收缩系数收缩系数C Cc c 最小收缩面积最小收缩面积A A2 2与孔口截面积与孔口截面积A AT T之比。之比。液流收缩程度液流收缩程度 取决于取决于ReRe 、孔口边缘形状、孔口离、孔口边缘形状、孔口离内壁的距离。内壁的距离。流经小孔的流量流经小孔的流量 2022-2-42022-2-42qTpqC

39、 A2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础 液体流经孔口及缝隙的流量液体流经孔口及缝隙的流量- -压力特性压力特性1.1.液体流经孔口的流量液体流经孔口的流量- -压力特性压力特性 短孔和细长孔流量压力特性短孔和细长孔流量压力特性 短孔长径比小于短孔长径比小于4 4，长孔长孔 大于大于4 4。短孔的压力特性仍可用薄壁小孔的流量公式，但其短孔的压力特性仍可用薄壁小孔的流量公式，但其量系数要参照如下图：量系数要参照如下图： 2022-2-42022-2

40、-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础 液体流经孔口及缝隙的流量液体流经孔口及缝隙的流量- -压力特性压力特性1.1.液体流经孔口的流量液体流经孔口的流量- -压力特性压力特性 短孔和细长孔流量压力特性短孔和细长孔流量压力特性 短孔长径比小于短孔长径比小于4 4，长孔长孔 大于大于4 4。液流在细长孔中的流动一般为层流，故液流在细长孔中的流动一般为层流，故式中：式中：A-A-细长孔截面积细长孔截面积 C- C-系数系数 2022-2-42022

41、-2-4qCA p2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础 液体流经孔口及缝隙的流量液体流经孔口及缝隙的流量- -压力特性压力特性2.2.液体流经缝隙的流量液体流经缝隙的流量- -压力特性压力特性 液体流经平行板缝板的流量特性液体流经平行板缝板的流量特性 固定平行平板缝隙固定平行平板缝隙 液体在两固定平行平板间流液体在两固定平行平板间流动动是由压差引起的，故也称压差流动。是由压差引起的，故也称压差流动。式中：式中：-缝隙高度缝隙高度 2022-2-4

42、2022-2-431 2bqpl2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础液体流经孔口及缝隙的流量液体流经孔口及缝隙的流量- -压力特性压力特性2.2.液体流经缝隙的流量液体流经缝隙的流量- -压力特性压力特性 液体流经平行板缝板的流量特性液体流经平行板缝板的流量特性相对运动平行平板缝隙相对运动平行平板缝隙 若一个平板以一定的速若一个平板以一定的速度度v v相对另一固定平板运动。在无压差作用下由于液体的相对另一固定平板运动。在无压差作用下由于液体的黏性

43、，缝隙间的液体仍会产生流动，此流动称为剪切流动，黏性，缝隙间的液体仍会产生流动，此流动称为剪切流动，这时通过缝隙的流量为：这时通过缝隙的流量为：若在压差作用下作剪切流动：若在压差作用下作剪切流动： 2022-2-42022-2-42vqb3122bvqpbl2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础 液体流经孔口及缝隙的流量液体流经孔口及缝隙的流量- -压力特性压力特性2.2.液体流经环形缝隙的流量液体流经环形缝隙的流量- -压力特性压力特性设定偏心环

44、形缝隙的长度设定偏心环形缝隙的长度l l，其偏心距为，其偏心距为e e、大圆半径大圆半径为为R R，小圆半径为小圆半径为r r、内外环相对运动速度为、内外环相对运动速度为v v，则通过则通过该缝隙的流量为：该缝隙的流量为：为偏心量与缝隙的比值。为偏心量与缝隙的比值。2022-2-42022-2-432(1 1.5)122Dpd vq 2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础 液体冲击和气穴现象液体冲击和气穴现象1.1.液压冲击液压冲击定义定义 在液压

45、系统工作过程中，管路中流动的液往在液压系统工作过程中，管路中流动的液往往会因执行部件换向阀门关闭而突然停止运动。由于往会因执行部件换向阀门关闭而突然停止运动。由于液流和运动部件的惯性，在系统内会产生很大的瞬时液流和运动部件的惯性，在系统内会产生很大的瞬时压力峰值，这种现象叫做液压冲击。压力峰值，这种现象叫做液压冲击。 防止液压冲击措施防止液压冲击措施 设计缓冲装置、减慢液压系设计缓冲装置、减慢液压系统统中液流的换向速度、在易产生液压的地方使用蓄能器、中液流的换向速度、在易产生液压的地方使用蓄能器、溢流阀、减压阀等液压元件进行吸振，以减轻液压冲溢流阀、减压阀等液压元件进行吸振，以减轻液压冲击。击

46、。2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压与气压传动基本理论液压与气压传动基本理论u 液体动力学基础液体动力学基础 液体冲击和气穴现象液体冲击和气穴现象2.2.气穴现象气穴现象定义定义 在液压传动中，液压油总是含有一定量的空在液压传动中，液压油总是含有一定量的空气。空气可溶解在液压油中，也可以气泡的形式混合气。空气可溶解在液压油中，也可以气泡的形式混合在液压油中。这些气泡混杂在油液中，使行原来充满在液压油中。这些气泡混杂在油液中，使行原来充满导管和元件容腔中的油液成为不连续状态的现象。导管

47、和元件容腔中的油液成为不连续状态的现象。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的工作原理液压泵的工作原理 是运动带来泵腔容积的变化，是运动带来泵腔容积的变化，从而压缩流体使流体具有压力能。从而压缩流体使流体具有压力能。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的正常工作的三必备条

48、件液压泵的正常工作的三必备条件 1.1.必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容必须具有一个由运动件和非运动件所构成的密闭容积；积；2.2.密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，密闭容积的大小随运动件的运动作周期性的变化，容积由小变大容积由小变大吸油，由大变小吸油，由大变小压油；压油；3.3.密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后密闭容积增大到极限时，先要与吸油腔隔开，然后才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔才转为排油；密闭容积减小到极限时，先要与排油腔隔开，然后才转为吸油。单柱塞泵是通过两个单向阀隔开，然后才转为吸油。单柱塞泵是通过两个单向阀来实现这一要求的。来实现

49、这一要求的。2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的性能参数液压泵的性能参数1.1.输出压力和额定压力输出压力和额定压力 输出压力输出压力 是指其工作时的压力。是指其工作时的压力。额定压力额定压力 在正常工作条件下，按试验标准规定，在正常工作条件下，按试验标准规定，能连续运转的最高压力。能连续运转的最高压力。过载过载 超过额定压力。超过额定压力。2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东

50、交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的性能参数液压泵的性能参数2.2.排量和流量排量和流量 排量排量 v v 是指泵轴转一转时，密封容积的变化量。是指泵轴转一转时，密封容积的变化量。流量流量q qt t 指泵在单位时间内理论上可排出的液体体积。指泵在单位时间内理论上可排出的液体体积。容积效率容积效率 v v 2022-2-42022-2-4tqV n1vtpq2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的

51、性能参数液压泵的性能参数3.3.功率和总功率功率和总功率 泵是将机械能转换成液压能的能量转换装置，泵是将机械能转换成液压能的能量转换装置，一般一般用液压泵的输出压力和输出流量的乘积表示液压泵的用液压泵的输出压力和输出流量的乘积表示液压泵的输出功率。输出功率。 理论功率理论功率 理想的情况下，机械能全部转化为液压理想的情况下，机械能全部转化为液压能。能。2022-2-42022-2-4tttPTp q2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第二讲第二讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的性能参数液压泵的性能参数3.3

52、.功率和总功率功率和总功率机械效率机械效率 电动机功率电动机功率 液压泵是通过电动机来驱动，具体选液压泵是通过电动机来驱动，具体选择所需电动机功率择所需电动机功率P Pm m：2022-2-42022-2-41mTTmvmp qP2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的分类液压泵的分类 按流量是否可调节可分为：变量泵和定量泵。按流量是否可调节可分为：变量泵和定量泵。输出流量可以根据需要来调节的称为变量泵，流量不输出流量可以根据需要来调节的称为变量泵，流量不能调节的称为

53、定能调节的称为定量量泵。泵。 按按液压系统液压系统中常用的泵结构分为：中常用的泵结构分为：齿轮泵齿轮泵、叶叶片泵片泵和和柱塞泵柱塞泵3 3种。种。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的分类液压泵的分类1.1.齿轮泵齿轮泵齿轮泵齿轮泵特点特点：体积较小，结构较简单，对油的清洁：体积较小，结构较简单，对油的清洁度度要要求求不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损不严，价格较便宜；但泵轴受不平衡力，磨损严严重，泄漏较大。重，泄漏较大。齿轮

54、泵的分类：外啮合和内啮合。齿轮泵的分类：外啮合和内啮合。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的分类液压泵的分类1.1.齿轮泵齿轮泵 外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵 外啮合齿轮泵的工作原理外啮合齿轮泵的工作原理 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的分类液压泵的分类1.1.齿轮泵齿

55、轮泵 外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵的流量计算和流量脉动外啮合齿轮泵的流量计算和流量脉动 一般可近一般可近似地认为排量等于泵的两个似地认为排量等于泵的两个 齿轮的齿间槽容积之齿轮的齿间槽容积之和，即：和，即： 式中：式中：D-D-节圆直径节圆直径 h-h-齿高齿高 z-z-齿数齿数 b- b-齿宽齿宽 m-m-模数模数 2022-2-42022-2-422VDhbzm b2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的分类液压泵的分类1.1.齿轮泵齿轮泵 外啮合齿轮泵外

56、啮合齿轮泵实际容积实际容积 实实际流量际流量 由于齿轮泵的瞬时流量是脉动的，脉动的程度可由于齿轮泵的瞬时流量是脉动的，脉动的程度可用用脉动率来表示：脉动率来表示：2022-2-42022-2-426.66Vzm b26 .6 6vVzm b nm a xm inqqq2015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的分类液压泵的分类1.1.齿轮泵齿轮泵 外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵 外啮合齿轮泵在结构上存在的几个问题外啮合齿轮泵在结构上存在的几个问题a)a) 困油现象困油现象 b)

57、b) 径向不平衡径向不平衡c)c) 泄漏泄漏 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的分类液压泵的分类1.1.齿轮泵齿轮泵 外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵 提高外啮合齿轮压力的措施提高外啮合齿轮压力的措施 要提高齿轮泵的要提高齿轮泵的压力，压力，必须要减小端面泄漏，一般采用齿轮端面间隙自动补必须要减小端面泄漏，一般采用齿轮端面间隙自动补偿的办法。偿的办法。 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学

58、期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的分类液压泵的分类1.1.齿轮泵齿轮泵 外啮合齿轮泵外啮合齿轮泵 CB-Z2CB-Z2型高压齿轮泵型高压齿轮泵 是靠浮动侧板起轴向间隙补是靠浮动侧板起轴向间隙补偿作用。性能特点如下：偿作用。性能特点如下：a)a) 高压力高压力b)b) 高效率高效率c)c) 寿命长寿命长 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的分类液压泵的分类

59、1.1.齿轮泵齿轮泵 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵 渐开线齿轮泵渐开线齿轮泵 工作原理：一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所工作原理：一对相互啮合的小齿轮和内齿轮与侧板所围成的密容积被齿啮合线分割成两部分，当传动轴动围成的密容积被齿啮合线分割成两部分，当传动轴动小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大为小齿轮旋转时，轮齿脱开啮合的一侧密闭容积增大为吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油吸油腔；轮齿进入啮合的一侧密闭容积减小，为压油腔。腔。2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和

60、液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的分类液压泵的分类1.1.齿轮泵齿轮泵 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵 渐开线齿轮泵渐开线齿轮泵 2022-2-42022-2-42015/2016 2015/2016 第二学期第二学期华东交通大学理工学院华东交通大学理工学院第三讲第三讲 液压泵和液压马达液压泵和液压马达u 液压泵液压泵 液压泵的分类液压泵的分类1.1.齿轮泵齿轮泵 内啮合齿轮泵内啮合齿轮泵 渐开线齿轮泵渐开线齿轮泵优点：结构紧凑、尺寸小、重量轻，由于齿轮转向相优点：结构紧凑、尺寸小、重量轻，由于齿轮转向相同，相对滑动速度小，磨损小，使用寿命长，流量脉同，相对滑动速度小，磨损小，使用寿