液压与气压传动(1)
液压与气压传动课件第一章(共26张PPT)
单位：帕·秒 Pa ·S 1Pa ·S=10P(泊）
（2） 运动粘度
定义：动力粘度与其密度的比值 υ= μ/ρ
单位：m2/s =104cm2/s 1cm2/s =1St (斯） 1m2/s =104 St (斯）
液压油的牌号就是以这种油液在40°C时运动粘度的平均值来命名 的
° ° ° h①ξ=流ξ 线•v2:某/2g一瞬时液流△别P中=各用ξρ处v2质E/点220运、动状态E的50和一条条E曲10线0标记。
μ = （Ff /A）（ dy/ du）
定义：受压液体在变化单位压力时引起的液体体积的相对变化量
2010年3-6月 2008机械类专业
1）压力不要过低 2）正确设计结构参数
2010年3-6月 2008机械类专业
13
控制体积从AB运动到A’B’时，机械能的变化量为：
ΔE=E2-E1
= EA’B + EBB’ - EAA’ - EA’B
= EBB’- EAA’
EBB’=1/2m2v22+m2gh2 EAA’= 1/2m1v12+m1gh1
ΔE=1/2m2v22+m2gh2 -1/2m1v12-m1gh1
3、危害：
1）产生振动和噪声
2）液压元件产生误动作，损坏设备。
4、防止措施：
1）减少油液动能 2）采取缓冲措施
3）选择动作灵敏响应较快的元件
2010年3-6月 2008机械类专业
24
思考题
直径为d, 质量为m的活塞浸在充
满密闭容器的液体中，并在力F的作
x
用下，处于静止状态，若液体密度为
ρ，活塞浸入深度为h，试确定液体在
《液压与气压传动》习题答案【极度不完整版】 (1)
q 16 × 10−3 × 4 = = 0.85 m/s A 60 × 3.14 × 0.022 ρv2 880 × 0.852 = 0.2 × = 0.2 × 317.9 = 63.58 Pa 局部压力损失： Δpξ = ξ 2 2
管内液流速度： v = 沿程压力损失：
Δpλ =
32μ lv 32υρ lv 32 × 0.11× 10−4 × 880 × 2 × 0.85 = = = 1316.48 Pa 0.022 d2 d2
第 1 章 液压流体力学基础
1-1 谋液压油体积为 200cm3 ，密度为 900kg/m3 ，在 50 oC 时流过恩氏粘度计所需时间
t1 = 153s ，200C 时 200mL 蒸馏水流过的时间 t2 = 51s 。问该液压油的恩氏粘度 0E50、 2 运动粘度ν (m /s) 、动力粘度 μ (Pa ⋅ s) 各为多少？ t 153 0 =3 恩氏粘度： E = 1 = t2 51 6.31 ) ×10−6 = 19.8 × 10−6 (m 2 /s) 运动粘度： υ = (7.31× 3 − 3 −6 −2 动力粘度： μ = υρ = 19.8 × 10 × 900 = 1.782 × 10 Pa ⋅ s
ρ v2
2
− Δpξ − Δpλ
880 × 0.852 − 63.58 − 1316.48 2 = 1.01× 105 + 6036.8 − 317.9 − 63.58 − 1316.48 = 1.01×105 − 880 × 9.8 × (−0.7) − = 1.053 × 105 Pa p2 = 1.01× 105 + 6036.8 − 317.9 − 63.58 − 1541.8 = 1.051× 105 Pa
液压与气压传动 第一章
第 20 页
还起着润滑运动部件和保护金属不被锈蚀的作用。因此，液压油的质量及其各 种性能将直接影响液压系统的工作。
液压 传 动 的 工 作 介 质
不同的机械、不同的环境和不同的使用情况对液压传动工作介质的要求 也不相同。液压油应具备如下性能。 ① 适宜的黏度和良好的黏温性能。在正常的工作温度变化范围内，液压 油的黏度随温度的变化要小。 ② 润滑性能好。在液压传动机械设备中，除液压元件外，其他一些有相 对滑动的零件也要用液压油来润滑，因此，液压油应具有良好的润滑性能。
液压传动工作介质种类 石油基液压油 水包油乳化液 水-乙二醇液 磷酸酯液 体积模量K/（ N m2 ） （1.4～2.0）× 109 1.95× 109 3.15× 109 2.65× 109
第一章 液压传动基础
第 一 节
第9页
液压传动工作介质的体积模量和温度、压力有关：温度增加时，K值减小；压
力增大时，K值增大。由于空气的可压缩性很大，所以当液压传动工作介质中混有
液压 传 动 的 工 作 介 质
用而产生一种阻碍液体分子之间进行相对运动的内摩擦力，这种性质称为液体
的黏性。液体只有在流动或有流动趋势时才会呈现出黏性，静止的液体是不会 呈现出黏性的。
第一章 液压传动基础
2）牛顿的液体内摩擦定律 第 一 节 当液体流动时，由于液体与固体壁面 的附着力及液体本身的黏性使液体内各处 的速度大小不等。以图1-2所示为例，若 两平行平板间充满液体，设上平板以速度 u0向右运动，下平板固定不动。紧贴于上 平板上的液体黏附于上平板上，其速度与 上平板相同。紧贴于下平板上的液体黏附 于下平板，其速度为零。中间各液层的速 度则视它距下平板的距离按曲线规律或线 性规律变化。我们把这种流动看成是许多 无限薄的液体层在运动，当运动较快的液 体层在运动较慢的液体层上滑过时，两层 间由于黏性就产生内摩擦力的作用。
液压与气压传动网上形考作业(一)知识讲解
液压与气压传动网上形考作业（一）一、填空题I •液压系统中，—执行部分一元件将油液的压力能转换为对外做功的机械能，完成对外做 功；动力部分 元件向液压系统提供压力油，将电机输出的机械能转换为油液的压力能。
2•气动系统中，空气压缩机属于 气源装置 元件：汽缸属于执行元件；气源净化装置 属于—气源装置— 元件。
3 •液压系统中的压力取决于 负载的大小。
4 •液体粘度有三种表示方法， _动力_粘度,_运动_粘度和_相对粘度。
5 •液压油对温度变化极为敏感，温度升高，粘度 _降低压力增大，粘度—增加但 数值变化小，可不考虑。
（填“增加”或“降低”）6 •压力的表示方法有三种，即： 绝对压力、相对压力 和 表压力。
其中，以大气压为 基准计测压力，基准以上的正值叫 相对压力，基准以下的负值叫 绝对压力_。
7 •通常将无黏性、不可压缩—的液体称为理想液体。
8 •液体流动时，若液体中任一点处的 压力_、流速_和密度都不随时间变化称为恒定流 动。
9•伯努力方程是 能量守恒_定律在流体力学中的表达形式，理想液体的伯努利方程中包 含一压力一能、一位置势能— 能和动（比动）能10.液体在管道中流动时的压力损失可分为 沿程—压力损失和 局部 压力损失两种。
II •液压泵是一种能量转换装置，能将一机械能_转换为液体的一液压能_。
12•液压泵是靠密封容积的变化来吸压油的，故一般称为 _容积式液压 泵。
液压与气压传动作业1及答案姓名: 学 号:得分:教师签名：13. 对于液压泵来说，实际流量总是—小于—理论流量，实际输入转矩总是_大于一理论上需要的转矩。
（填写“大于”、“小于”）14. 液压泵按排量是否能调节分为_定量泵_和「变量泵_。
15. 按结构形式分，常用的液压泵有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等类型。
其中，柱塞泵总效率较高，常用于高压大流量液压系统；_齿轮泵结构简单，价格便宜，对油液污染不敏感, 但泄漏量大，效率低，排量不可调；—叶片泵结构较复杂，对油液污染敏感。
液压与气压传动_部分作业题答案 (1)
1-9 如图所示，已知水深H=10m,截面22120.02,0.04A m A m ==，求孔口的出流流量以及点２处的表压力（取1∂=，不计损失） 解：对0-0和2-2截面列理想液体能量方程：22002222p V p V H g g g gρρ+=+- 1 对2－2和1-1截面列理想液体能量方程：22221122p V p V g g g g ρρ+=+2 显然，12a p p p == 020,0v v v ≈故且有连续方程：1122V A V A q == 3由123联立解得：3111229.8100.020.28/q v A gH A m s ∴===⨯⨯⨯=则２处的表压力即 2222'122212()22a q gH v vA p p p p p ρρ--=-=-==20.2829.810()0.0410000.07352pa Mpa ⨯⨯-=⨯=max 020.72 2.72p p p Mpa Mpa =+∆=+=2-2设液压泵转速为950r/min ，排量＝168L/r ，在额定压力29.5MPa 和同样转速下，测得的实际流量为150L/min ，额定工况下的总功率为0.87，试求： (1)泵的理论流量； (2)泵的容积效率； (3)泵的机械效率；(4)泵在额定工况下，所需电机驱动功率； (5)驱动泵的转矩。
解：① q t ＝V p n=168×950 L/min =159.6 L/min② ηv =q/q t =150/159.6=94% ③ ηm =η/ηv =0.87/0.9398=92.5%④ P=p q/η =29.5×106×150×10-3/（60×0.87）w=84.77kw ⑤ 因为η=p q/T ω 所以T=p q/ηω= p q/（2ηлn ）=29.5×106×150×10-3/（2×0.87×3.14×950）N m=852.1N m4-5 如图系统，液压缸的有效面积A 1=A 2=100cm 2，缸Ⅰ负载F l =35000N,缸Ⅱ运动时负载为零，不计摩擦阻力、惯性力和管路损失。
液压与气压传动第三版 许福玲 习题及答案(第一章,第二章)
第一章液压与气压传动概述1.1谓液压传动和气压传动？液压传动和气压传动系统有哪些基本组成部分？各部分的作用是什么？答：液压与气压传动都是借助于密封容积的变化，利用流体的压力能与机械能之间的转换来传递能量的。
液压传动系统和气压传动系统主要有以下四部分组成：（1）动力元件：液压泵或气源装置，其功能是将原电动机输入的机械能转换成流体的压力能，为系统提供动力。
（2）执行元件：液压缸或气缸、液压马达或气压马达，它们的功能是将流体的压力能转换成机械能，输出力和速度（或转矩和转速），以带动负载进行直线运动或旋转运动。
（3）控制元件：压力流量和方向控制阀，它们的作用是控制和调节系统中流体的压力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。
（4）辅助元件：保证系统正常工作所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或储气罐、过滤器和压力计等。
1.2气压传动与液压传动有什么不同?答：液压传动的主要优点：在输出相同功率的条件下，液压转动装置体积小、重量轻、结构紧凑、惯性小、并且反应快。
可在运行过程中实现大范围的无级调速、且调节方便。
调速范围一般可达100：1，甚至高达2000：1。
传动无间隙，运动平稳，能快速启动、制动和频繁换向。
操作简单，易于实现自动化，特别是与电子技术结合更易于实现各种自动控制和远距离操纵。
不需要减速器就可实现较大推力、力矩的传动。
易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作工作介质，滋润滑性好，故使用寿命长。
液压元件已是标准化、系列化、通用化产品、便于系统的设计、制造和推广应用。
液压传动的主要缺点：（1）油液的泄露、油液的可压缩性、油管的弹性变形会影响运动的传递正确性，故不宜用于精确传动比的场合。
（2）由于油液的粘度随温度而变，从而影响运动的稳定性，故不宜在温度变化范围较大的场合工作。
（3）由于工作过程中有较多能量损失（如管路压力损失、泄漏等），因此，液压传动的效率还不高，不宜用于远距离传动。
《液压与气压传动》在线测试(一)
《液压与气压传动》在线测试（一）您的姓名： [填空题]_________________________________1. 液压系统中执行元件的运动速度取决于（） [单选题]A．压力B．负载C．流量(正确答案)D．压力和流量2. 液体的粘度随压力的增大而（） [单选题] *A．不变B．增加(正确答案)C．降低D．随机变化3. 空气的（）是指每立方米湿空气中所含水蒸气的质量。
[单选题] * A．绝对湿度(正确答案)B．相对湿度C．含湿量D．析水量4. 伯努力方程是（）在流体力学中的表达形式。
[单选题] *A．能量守恒定律(正确答案)B．动量定理C．质量守恒定律D．牛顿第二运动定律5. 液压系统中的压力取决于( ) [单选题] *A．速度B．负载(正确答案)C．流量D．压力和流量6. 影响油液密度的因素是( ) [单选题] *A．温度B．压力C．压力和温度(正确答案)D．粘度7. 空气的相对湿度是指在同一温度和压力下，湿空气的绝对湿度和饱和绝对湿度之( ) [单选题] *A．和B．差C．乘积D．比值(正确答案)8. 流量连续性方程是( )在流体力学中的表达形式。
[单选题] *A．能量守恒定律B．动量定理C．质量守恒定律(正确答案)D．牛顿第二运动定律9. 衡量油液粘性大小的物理量称为粘度，常用的有动力粘度，运动粘度，相对粘度等。
国际标准化组织ISO已规定，表示油液粘度统一采用( ) [单选题] *A．条件粘度B．动力粘度C．运动粘度(正确答案)D．相对粘度10. 液体流动由层流转变为湍流时的雷诺数和由湍流转变为层流时的雷诺数( ) [单选题] *A．相同B．前者小，后者大C．前者作为临界雷诺数D．前者大，后者小(正确答案)11. 流经固定平行平板缝隙的流量与缝隙值的( )成正比。
[单选题] *A．—次方B．1/2次方C．二次方D．三次方(正确答案)12. 液压系统发生故障的主要原因常常是液压油（） [单选题] *A．温度过高B．粘度太小C．粘度太大D．受到污染(正确答案)13. 流体动力学中的伯努利方程是（）在流体力学中的表达形式。
液压与气压传动网上形考作业(一)
液压与气压传动作业1及答案一、填空题1．液压系统中，__执行部分__动力部分_元件向液压系统提供压力油，将电机输出的机械能转换为油液的压力能。
2．气动系统中，空气压缩机属于_气源装置__元件；汽缸属于_执行元件；气源净化装置属于__气源装置__元件。
3．液压系统中的压力取决于_负载的大小。
4．液体粘度有三种表示方法，__动力_粘度，__运动_粘度和__相对粘度。
5．液压油对温度变化极为敏感，温度升高，粘度__降低__；压力增大，粘度_增加__，但数值变化小，可不考虑。
（填“增加”或“降低”）6．压力的表示方法有三种，即：_绝对压力_、相对压力_和_表压力_。
其中，以大气压为基准计测压力，基准以上的正值叫_相对压力_，基准以下的负值叫_绝对压力_。
7．通常将无_黏性、不可_压缩__的液体称为理想液体。
8．液体流动时，若液体中任一点处的_压力_、_流速_和密度都不随时间变化称为恒定流动。
9．伯努力方程是_能量守恒_定律在流体力学中的表达形式，理想液体的伯努利方程中包含_压力_能、_位置势能_能和动（比动）能10．液体在管道中流动时的压力损失可分为_沿程__压力损失和_局部_压力损失两种。
11．液压泵是一种能量转换装置，能将_机械能_转换为液体的_液压能_。
12．液压泵是靠密封容积的变化来吸压油的，故一般称为_容积式液压泵。
13．对于液压泵来说，实际流量总是__小于__理论流量，实际输入转矩总是_大于_理论上需要的转矩。
（填写“大于”、“小于”）14．液压泵按排量是否能调节分为_定量泵_和_变量泵_。
15．按结构形式分，常用的液压泵有齿轮泵、叶片泵、柱塞泵等类型。
其中，_柱塞泵总效率较高，常用于高压大流量液压系统；_齿轮泵结构简单，价格便宜，对油液污染不敏感，但泄漏量大，效率低，排量不可调；_叶片泵结构较复杂，对油液污染敏感。
16．在叶片泵中，_单作用式叶片泵可作变量泵使用，其流量变化是依靠改变__偏心距_实现的。
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液压泵的基本特点
1）具有一个或若干个周期性变化的密封容积； 2）具有配流装置； 3）油箱内液体的绝对压力必须恒等于或大于大气压力。
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液压与气压传动
第二章 能源装置及辅件
Part 2.3 齿轮泵的结构和工作原理
按结构分为：外啮合齿轮泵
当齿轮旋转时，此封闭腔容积发生变化，使油液受压缩或膨 胀，这种现象称为困油现象。
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液压与气压传动
a→b 容积逐渐减小
第二章 能源装置及辅件
困油现象产生原因
b → c 容积逐渐增大
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（1）采用浮动轴套，使端面 间隙自动补偿。
原理：将压力油引入 轴套背面，使之紧贴 齿轮端面，补偿磨损， 减小间隙。
图2-7 带浮动轴套的齿轮泵
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液压与气压传动
第二章 能源装置及辅件
（2）减小径向不平衡力，如缩小压油口。
第二章 能源装置及辅件
改善措施：
缩小压油口，以减小压力油 作用面积。
增大泵体内表面和齿顶间隙
开压力平衡槽，会使容积效 率减小
齿轮泵的压力平衡槽
1、2——压力平衡槽
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液压与气压传动
第二章 能源装置及辅件
5. 提高外啮合齿轮泵压力的措施
泄漏
第二章 能源装置及辅件
其中对泄漏影响最大的是 端面间隙间隙，可占总泄 漏量的75%~80%。它是影 响齿轮泵压力提高的首要 因素。
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三个泄露途径:
端面间隙泄漏：最大 啮合间隙泄漏 径向间隙泄漏
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液压与气压传动
困油现象及其消除措施
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图2-4 外啮合齿轮泵
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液压与气压传动 4. 几个突出问题
第二章 能源装置及辅件
泄漏 困油现象及其消除措施 径向作用力不平衡
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液压与气压传动
第二章 能源装置及辅件
液压泵的密封工作腔处于吸油时称为吸油腔，处于输油时称 为压油腔。
吸油腔压力取决于液压泵吸油口至油箱液面高度和吸油管路 压力损失； 压油腔压力决定于负载和压油管路压力损失。输出的理论流 量只决定于工作腔的几何尺寸和柱塞的往复次数（或角速 度），而与压油腔压力无关。
液压泵的基本原理
总之： 由于困油现象，使泵工作性能不稳定，产生振动、噪 声等，直接影响泵的工作寿命。
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第二章 能源装置及辅件
消除困油的办法 方法：在两侧端盖上分别开卸荷槽以消除困油。
a→b 密封容积减小，使之通压油口(图a)，避免压力急剧升高 b→c 密封容积增大，使之通吸油口(图c) ，避免形成局部真空
内啮合齿轮泵
外啮合齿轮泵
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内啮合齿轮泵
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Part 2.3.1 外啮合齿轮泵
1. 工作原理
结构组成：
壳体,一对外啮合齿轮, 两个端盖，传动轴。
壳体、端盖和齿轮的各个齿 间槽组成许多密封工作腔。
第二章 能源装置及辅件
缩小压油口
并用扩大泵体内腔高压区径向 间隙来实现径向补偿。
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图2-9 扩大高压区径向间隙的 齿轮泵
液压泵输油时，吸油阀在液压和弹簧作用下关闭，而压油阀在 液压作用下开启。
这种吸入和输出油液的转换，称为配流。
液压泵的配流方式： 确定式配流（如叶片泵的配流盘、径向柱塞泵的配流轴） of Mechanical Engineering
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液压与气压传动
第二章 能源装置及辅件
何谓困油现象 产生原因 引起结果 消除困油的方法
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第二章 能源装置及辅件
困油现象
齿轮泵齿轮啮合的重叠系数ε大于1。
∵两对轮齿同时啮合
∴形成闭死容积
就有一部分油液被围困在两对轮齿所形成的独立的封闭 腔内，这一封闭腔和泵的吸、压油腔相互间不连通。
吸油：密封容积增大，产生真空 压油：密封容积减小，油液被迫压出
容积式
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第二章 能源装置及辅件
构成液压泵的基本条件（必要条件）
1）形成密封工作腔； 2）密封工作腔容积大小交替变化； （变大时与吸油口相通，变小时与压油口相通） 3）吸压油腔隔开（配流装置）。
b 密封容积最小，隔开吸压油
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径向作用力不平衡
第二章 能源装置及辅件
齿轮泵的径向不平衡力
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径向作用力不平衡
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第二章 能源装置及辅件
图2-1 单柱塞式液压泵工作原理 1—凸轮 2—柱塞 3—弹簧 4—密封工作腔 5—吸油阀
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第二章 能源装置及辅件
液压泵吸油时，油箱的油液在大气压作用下使吸油阀开启，而 压油阀在阀的弹簧作用下关闭；
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第二章 能源装置及辅件
困油引起的后果
a→b 容积逐渐减小 p↑ 高压油从一切可能泄漏的缝隙强行挤出，使轴和轴承受很大 冲击载荷，泵剧烈振动，同时无功损耗增大，油液发热。
b→c 容积逐渐增大 p↓ 形成局部真空，使溶于油液中的气体析出，形成气泡，产生 气穴，引起振动、噪声、汽蚀等。