第二章 液压传动装置的可靠性寿命与传动效率的影响因素
(完整版)《液压传动》习题及答案
第一章绪论1－1 液压系统中的压力取决于（），执行元件的运动速度取决于（）。
1－2 液压传动装置由（）、（）、（）和（）四部分组成，其中（）和（）为能量转换装置。
1—3 设有一液压千斤顶，如图1—3所示。
小活塞3直径d＝10mm，行程h=20mm，大活塞8直径D=40mm，重物w＝50000N，杠杆l＝25mm，L＝500mm。
求：①顶起重物w时，在杠杆端所施加的力F；②此时密闭容积中的液体压力p；⑧杠杆上下动作一次，重物的上升量H；④如果小活塞上有摩擦力f l＝200N，大活塞上有摩擦力f2＝1000 N, 杠杆每上下动作一次，密闭容积中液体外泄0.2cm3至油箱，重新完成①、②、③。
图题1—3第二章液压油液2－1 什么是液体的粘性？2－2 粘度的表式方法有几种？动力粘度及运动粘度的法定计量单位是什么？2－3 压力和温度对粘度的影响如何？2—4 我国油液牌号与50℃时的平均粘度有关系，如油的密度ρ＝900kg／m3，试回答以下几个问题：1) 30号机油的平均运动粘度为( )m2／s；2）30号机油的平均动力粘度为( )Pa ．s；３) 在液体静止时，40号机油与30号机油所呈现的粘性哪个大？2—5 20℃时水的运动粘度为l ×10—6m2／s，密度ρ＝1000kg／m3；20℃时空气的运动粘度为15×10—6m2／s，密度ρ＝1.2kg／m3；试比较水和空气的粘度( )(A)水的粘性比空气大；(B)空气的粘性比水大。
2—6 粘度指数高的油，表示该油 ( )(A) 粘度较大； (B) 粘度因压力变化而改变较大；(C) 粘度因温度变化而改变较小； (D) 粘度因温度变化而改变较大。
2—7 图示液压缸直径D=12cm，活塞直径d＝11．96cm，活塞宽度L＝14cm，间隙中充以动力粘度η= 0．065Pa·s 的油液，活塞回程要求的稳定速度为v＝0．5 m／s，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F等于多少?图题２－7第三章液压流体力学基础§ 3－1 静止流体力学3—1什么是液体的静压力？压力的表示方法有几种？压力的单位是什么？3—2在图示各盛水圆筒活塞上的作用力F＝3000 N。
影响液压泵运行寿命的因素分析
影响液压泵运行寿命的因素分析维护与调整影响液压泵运行寿命的因素分析张俊维液压录运行寿命的影响，提出了试车和运行中的注意事项及液压泵对液压油粘度的要求。
液压系统中与液压泵寿命相关的元件主要有油箱、过滤器、冷却器等。
这些元器件的选用与工作参数调整直接影响液压录的运行寿命。
一、油箱与液压录寿命油箱的容量一般为2~6倍的泵流量。
移动式设备取2~3倍，固疋式设备取3~4倍，最大可取到6倍。
考虑容量时，还要结合油箱的液位。
系统中液压缸全部伸出以后，液面不能低于最低油位；液压缸全部缩回以后，液面以最高油位为限。
油箱开口大多在上面，清洗时可把上盖打开。
但理想的结构应把清洗盖开在一侧或两端，这对防止油液污染有好处。
油箱内放置隔板并不能在液压泵工作时起沉淀脏物的作用，只能增加一个积聚沉淀物的死角。
理想的油箱应沿油箱轴线装一个垂直隔板，一端与油箱的端板之间留有空位使隔板两边的空间连通。
液压录的进出口布置在隔板不连通一端的两侧，这样液压录的进、回油之间距离最远，散热效果较好。
固定设备的油箱底距地要有足够的高度，以便于放置放油容器。
要有便于吊装用的钩子或环，以及油位计和放油阀□。
油箱内部要经喷丸处理，清洗干净后再涂耐油磁漆。
进出油口要布置在油箱的上部或一侧靠上的位置。
磁性块（吸附器）做成一串，从油箱上部开口，利用法兰盘吊装在上盖板上。
如果需要电加热器，可水平安装在油箱底部。
液压录相对于油箱的安装位置一般有五种情况。
1.上置式。
把油泵和电动机装在油箱盖上，阀也同时装在油箱盖上，这种安装方式对自吸性差的柱塞泵不利。
此外为了防止油箱共振，降低噪声要求液压泵和电动机公共底板的钢板厚度不小于2.下置式。
泵和电动机装在油箱的下面，液面高于液压泵的轴线。
柱塞泵一般采用这种安装形式，电动机可以芫全装在油箱下面，而泵则露出连接油管部分，便于安装和维护修理。
3.侧置式。
泵和电机装在油箱的一侧。
这种方式占地面积大，但安装和维修方便。
侧置式和下置式油箱的油位都比泵高，为了防止拆装液压泵时油从进油管流出，一般在进油管的最高位置弯头处开一个放气孔。
压力机传动装置的传动链条的疲劳寿命与更换周期
压力机传动装置的传动链条的疲劳寿命与更换周期随着工业化的进步，压力机在生产领域扮演着重要角色。
而作为压力机的重要组成部分，传动装置的稳定性和可靠性对于保证工作效率和安全非常关键。
本文将重点探讨压力机传动装置中传动链条的疲劳寿命与更换周期的问题。
第一节传动链条的作用和结构在了解传动链条的疲劳寿命与更换周期之前，我们需要先了解传动链条的作用和结构。
传动链条作为一种传动装置，主要用于将电机的动力传递到压力机上，实现工作的连续运转。
其主要结构包括链板、滚子、销轴和链轮等组成部分。
第二节传动链条的疲劳寿命传动链条在长时间运行过程中会受到加载和冲击，从而产生疲劳破坏。
传动链条的疲劳寿命是指其在预定工作条件下能够连续运转的时间。
疲劳寿命的长短取决于多个因素，如链条材料、工作环境、负载条件等。
链条材料：传动链条的材料通常采用优质合金钢或不锈钢，具有较高的强度和韧性，能够有效抵抗疲劳破坏。
工作环境：传动链条在不同的工作环境下，如高温、低温、潮湿环境，都会对其疲劳寿命产生影响。
在恶劣环境下，链条的腐蚀和老化会加速疲劳破坏。
负载条件：传动链条所承受的负载是影响其疲劳寿命的关键因素之一。
负载过大或不均匀会使链条产生过度磨损和应力集中，从而降低疲劳寿命。
第三节传动链条的更换周期传动链条在使用一段时间后会出现疲劳破坏和磨损，需要进行更换以保证传动装置的正常运行。
传动链条的更换周期根据其疲劳寿命和工作环境等因素来确定。
一般来说，传动链条的更换周期应根据实际情况进行评估。
如果链条出现明显的磨损、裂纹或变形等现象，就需要及时更换。
此外，定期检查链条的工作状态也是保障设备正常运行的重要措施之一。
在考虑更换周期时，还应注意以下几点：1. 制定预防性维护计划，定期对传动链条进行检查和保养，及时发现和处理问题。
2. 选择合适的链条材料和正确的润滑方式，提高链条的使用寿命。
3. 根据传动装置的工作情况和使用频率，合理制定更换周期，避免因更换链条而影响生产进度。
齿轮泵的传动效率及其影响因素研究
齿轮泵的传动效率及其影响因素研究齿轮泵是一种常见的液压传动装置，其传动效率的高低直接影响到装置的性能和功耗。
因此，研究齿轮泵的传动效率及其影响因素对于优化设计和提高工作效率具有重要意义。
一、齿轮泵的传动效率齿轮泵的传动效率是指泵所传递的功率与输入功率的比值，通常以百分比表示。
高效率的齿轮泵是能够将输入的机械能有效转换为液体能量的泵，其传输损失较低，能够更有效地完成工作。
二、传动效率的计算方法传动效率的计算方法可以通过理论计算和实验测量两种途径进行。
1. 理论计算理论计算通常基于齿轮泵的几何参数和流体力学理论推导得出。
根据齿轮泵的工作原理和结构参数，可以计算出齿轮泵的压力损失和功率损失。
传动效率即为泵的输出功率除以输入功率的比值。
2. 实验测量实验测量通常通过安装传感器和测量仪器来检测齿轮泵的输入功率和输出功率。
通过实际操作和数据采集，可以得出齿轮泵的传动效率。
三、影响齿轮泵传动效率的因素齿轮泵的传动效率受多种因素的影响，包括以下几个方面。
1. 液体粘度液体粘度是指液体对于流动的阻力大小，对齿轮泵的传动效率有重要影响。
当液体粘度增加时，摩擦损失也相应增加，导致传动效率下降。
2. 泵的几何参数齿轮泵的几何参数，如齿轮齿数、模数、齿宽等，会对泵的传动效率产生影响。
一般来说，齿轮齿数越多，齿宽越宽，传动效率越高。
3. 齿轮泵的密封性能齿轮泵的密封性能对传动效率也有重要影响。
如果泵的密封不良，会导致泄漏和能量损失，从而降低传动效率。
4. 使用条件齿轮泵的使用条件，如转速、压力、温度等，也会对传动效率产生影响。
通常情况下，较高的转速和较低的压力有利于提高传动效率。
5. 磨损和润滑齿轮泵的磨损程度和润滑状况也会直接影响传动效率。
适当的润滑和定期维护可以降低摩擦损失，提高传动效率。
四、优化齿轮泵的传动效率的方法为了提高齿轮泵的传动效率，可以采取以下几种方法。
1. 优化泵的几何参数通过合理设计齿轮的齿数、模数、齿宽等参数，来提高泵的传动效率。
传动系统的可靠性与寿命分析
传动系统的可靠性与寿命分析传动系统是机械装置中起到传递力量、动力或运动的重要组成部分。
它通常由各种传动装置和传动元件组成，例如齿轮、带传动、链传动等。
传动系统在许多机械装置中起到关键作用，因此其可靠性和寿命分析显得尤为重要。
传动系统的可靠性是指其在一定时间内完成特定功能的能力。
它受到许多因素的影响，包括传动装置的设计、制造质量、使用环境等等。
传动系统的可靠性分析通常通过对其故障率进行评估来进行。
故障率是指在特定时间内发生故障的概率，可以用来判断传动系统的可靠性。
较低的故障率意味着较高的可靠性，反之亦然。
要进行传动系统的可靠性分析，首先需要对传动系统中的各个组成部分进行评估。
不同的传动装置和传动元件具有不同的特点和故障率，因此需要根据具体情况来进行分析。
例如，在齿轮传动系统中，齿轮的设计和制造质量对可靠性起着关键作用。
齿轮的设计应该考虑到齿轮的载荷分布、材料强度和齿形等因素，以确保其能够在一定的使用寿命内正常工作。
同时，传动系统的使用环境也会对其可靠性产生重要影响。
例如，高温、潮湿或腐蚀性环境可能导致传动系统的故障率增加。
因此，在设计和使用传动系统时，应该避免将其暴露在恶劣的环境下，或者采取相应的防护措施以延长其使用寿命。
除了可靠性分析，寿命分析也是传动系统分析的重要内容之一。
传动系统的寿命是指其在一定条件下能够正常工作的时间长度。
寿命分析可以通过模拟传动系统在一定条件下的工作过程来进行。
通过对传动系统的工作过程进行监测和分析，可以判断其剩余寿命，从而进行相应的维护和修理。
传动系统的寿命受到多种因素的影响，如工作负荷、使用条件、材料疲劳等。
在进行寿命分析时，需要考虑这些因素的综合作用，以预测传动系统的寿命。
基于寿命分析的结果，可以制定出合理的维护计划和使用方案，以延长传动系统的寿命。
虽然传动系统的可靠性和寿命分析对于保证机械装置的正常运行至关重要，但也需要注意其局限性。
可靠性和寿命分析通常是基于理想情况下的理论计算，实际使用中的因素往往较为复杂。
第2章液压传动的基本概念和常用参数
液压油选择
首先根据工作条件 （v、p 、T）和元件类型 选择油液品种，然后根据粘度选择牌号
慢速、高压、高温：μ大（以↓△q） 通常 < 快速、低压、低温：μ小（以↓△P）
2.1.3液体的可压缩性
液体受压力作用而发生体积缩小性质。可用 体积压缩系数κ来表示。 定义： 体积为Vo的液体，当压力增大△p时， 体积减小△v,则液体在单位压力变化下体积的相 对 变化量。 β = - △V / △p Vo β= （5-7）x10-10 m2/N
用Q表示。
即Q =v/t
Q— 液体流量， m3/s V—流过的液体体积 ，m3 T — 时间，s
2.3液压传动中的流量
理想状态，液体在同一时间内流过同一通道两个不同通流 截面的体积相等。 即Q(q)=v1A1=v2A2=常量 运动速度取决于流量
v Q / A （m / s)
油压机管路总的压力损失增大，势必会降低系统的效率，增加能量消 耗。而这些损耗的能量大部分转换为热能，使油液的温度上升，泄漏 量加大，影响液压系统的性能，甚至可能使油液氧化而产生杂质，造 成管道或阀口堵塞而使系统发生故障。 要减少油压机液压系统的压力损失，可采取减小液体的流速，减少管 道的弯头和过流断面的变化，缩短管道的长度以及降低管道内壁的表 面粗糙度等措施。当然，液体的流动速度也不能太小，否则在流量不 变的情况下势必造成系统中各元件尺寸加大，成本上升。 压力损失也具有两面性，利用它可以对液压系统的工作进行有效的控 制，确切地说，阻力效应是许多液压元件工作原理的基础。溢流阀、 减压阀、节流阀都是利用小孔及缝隙的液压阻力来进行工作的，而液 压缸的缓冲也是依赖缝瞰的阻尼作用实现的
第二章
液压传动的基本概念 和常用参数
《液压传动》知识要点
第１单元知识要点1．液压传动的概念液压传动是用液体作为工作介质，依靠运动液体的压力能来传递动力。
液压传动和气压传动称为流体传动。
液压传动是依靠液体在密封容积变化中的压力能来实现运动和动力传递的。
液压传动装置本身是一种能量转换装置，它先将机械能转换为便于输送的液压能，然后又将液压能转换为机械能对外界负载做有用功。
2．液压传动的两个工作特性负载决定压力；流量决定速度。
3．液压系统的组成液压系统一般由液压动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件以及工作介质组成。
（1）动力元件：动力元件最常见的形式是液压泵。
它的作用是将机械能转换成液体压力能，并且向液压系统提供压力油，是液压系统的能源装置。
（2）执行元件：它的作用是将液体压力能转换成机械能，以驱动工作机构的元件，包括液压缸和液压马达。
（3）控制元件：它的作用是对系统中油液压力、流量、方向进行控制和调节，包括压力、方向、流量控制阀。
（4）辅助元件：为保证液压系统正常工作的上述三个组成部分以外的其他元件，如管道、管接头、油箱、滤油器、压力表等。
（5）工作介质：工作介质是传递能量和运动的流体，即液压油等。
4．液压传动的优点①安装方便灵活。
由于液压系统通过管路连接，液压传动的各种元件不受位置的限制，可根据具体的实际需要任意布置。
②重量轻、体积小，功率大。
产生相同功率，液压系统所需的设备重量轻、体积小。
例如，功率为300kW的液压马达重量约为2kN，而功率为300kW的电动机重量约为16kN。
因此利用较轻的液压设备就能获得大的驱动力和转矩。
③工作平稳，由于液压传动重量轻、体积小，从而惯性小，可以迅速起动和制动，容易实现频繁起动和调速。
专业分析影响液压泵使用寿命的外在因素
专业分析影响液压泵使用寿命的外在因素液压泵是一种常见的工业设备，广泛应用于各个行业。
液压泵的使用寿命是一个重要的指标，影响着设备的稳定性和效率。
除了内在因素外，外在环境因素也会对液压泵的使用寿命产生影响。
以下是几个主要的外在因素：1.温度：液压泵的工作环境温度对其使用寿命有很大影响。
过高或过低的温度都会导致泵的性能下降和寿命缩短。
高温会导致液压介质变稀，增加泵的内部泄漏，并导致密封件老化，最终损坏泵的工作部件。
低温会导致液压介质变稠，增加泵的启动阻力，增加摩擦损耗，并影响润滑油的性能。
因此，维持适宜的工作温度范围对于保持液压泵寿命至关重要。
2.污染物：环境中的固体颗粒、水分、气体等污染物都会直接影响液压泵的工作寿命。
固体颗粒会磨损泵的工作部件，导致泄漏和损坏。
水分会导致液压介质的氧化和腐蚀，损坏泵的内部部件。
气体的存在会影响液压介质的稳定性和性能，增加泵的内部泄漏。
因此，保持液压系统的干净和干燥对于延长泵的使用寿命至关重要。
3.压力和振动：过高的压力和振动都会使液压泵的工作负载增加，导致泵的损坏。
过高的压力会导致液压介质泄漏和密封件失效。
振动会导致泵的工作部件疲劳、松动和破裂。
因此，控制好液压泵所处的压力范围和振动条件对于提高泵的使用寿命非常重要。
4.维护和保养：适时的维护和保养可以延长液压泵的使用寿命。
包括定期更换液压介质、清洁滤芯、检查和更换密封件、润滑部件等。
定期的维护和保养可以保持泵的性能稳定，减少故障发生的机会。
同时，合理地进行维修和保养，可以有效延长液压泵的寿命。
总结起来，影响液压泵使用寿命的外在因素主要包括温度、污染物、压力和振动以及维护和保养等方面。
通过控制好这些因素，可以有效延长液压泵的使用寿命，提高设备的工作稳定性和效率。
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– 腐蚀磨损：油液中水分在压力、温 度变化时分离，腐蚀表面。
• 2）磨损强度的影响因素
– 润滑条件、相对运动速度、工作压 力、周围介质的成分；
– 液压元件使用原则是适当降低匹配 压力，尽量提高工作速度。
3）液压元件的油污敏感度：指液压元件对污染颗粒的敏感 程度，敏感度愈高则抗污染能力愈低。
dt N n N dt N n f (t) 1 f (t)
1 F (t) R(t)
n(t)：t时刻的累积故障数
• (3) 寿命：液压元件主要特征参
数超过许用极限前的工作时间。
– 可修复产品指两次相邻故障间的 工作时间MTBF（mean time between failure）。
t
1 N
– 规定的功能：全部功能；
– 规定的条件：负荷条件、 环境条件、存放条件等；
– 规定时间：随使用时间不 同，完成规定功能的能力 不同。
• 2 可靠性的数量特征
– （1）可靠度R(t)：产品在 规定条件下和规定时间内 完成规定功能的概率。
R(t) N N 1 N 1 F(t)
N
N
R(t)：可靠度函数；F(t)：累积失效概率
（4） 常见失效密度分布函数
三 液压元件的失效
失效的分类
失效判据
四 液压元件典型失效机理（疲劳、磨损、老化）
• 1 疲劳
– 金属在交变应力或应变循环 下，逐渐产生带有选择性的 累积损伤，经过一段时间发 生带有局部特征的断裂，即 为金属疲劳。
– 疲劳过程：裂纹产生、扩展、 瞬时断裂。
– 断口形貌：疲劳扩展区、瞬 时断裂区。
元件性能下降率
dni dt
Qni
流量
dx dt
Si
dni dt
区间i的油污颗粒侵入速度
dx dt
SiQni
污染颗粒浓度
若按试指验数防衰尘减一：次加入液压n系统n，0e初t始浓度时为间n常0则数 污染颗粒浓度
泵的污染敏感系数正比于颗粒浓度
s n
泵流量变化率：
dQ dt
n0
2Qe
2t
泵流量随使用时间变化规律： 时间无穷大时，达到稳定值： 实际使用中颗粒浓度基本不变
二、动态载荷对液压元件寿命的影响
《液压轴向柱塞泵技术条件》 、《液压轴向柱塞泵试验方法》
满载试验：额定压力、额定转速、 最大排量。
超载试验：最大排量、额定转速、 最高标定压力或125%的额定压 力。
冲击试验：最大排量、额定转速， 冲击频率10~30/min。
三种试验可任意选一种。任一方法试验后液压泵容积效率下降 不超过3%，不得有异常磨损或损坏。 1、满载2400h； 2、满载1000h，超载10h，冲击10万次； 3、超载250h，冲击10 万次。
N
ti
i 1
ta R 1 (a)
0 a 1
– 不可修复产品指失效前平均工作 时间MTTF（mean time to failure）。
– 平均寿命：产品寿命的平均值。
– 可靠寿命ta ：可靠度等于给定值a 的无故障工作时间。
– 中位寿命t0.5：可靠度为0.5时的寿 命。
注意：中位寿 命与平均寿命 含义不同，见 表2.1。
• 最高压力pm ：允许短时运转的最高输出 （输入）压力。
• 额定转速nH ：在额定压力、规定的进油条 件下，能保证设计寿命的最高名义转速。
• 额定工况：最大排量、额定压力、额定转 速下的工况。 Vmax 、 pH 、 nH
二、可靠性定义及数量特征
• 1 可靠性定义：产品在规 定的条件下和时间内，完 成规定功能的能力。
Q
Q0
exp
n02
2
1
2t
e
Qw
Q0
exp
n02
2
dQ dt
ni 2Q
泵磨损寿命： 国家标准规定：
T
ln
Qd Q0
im a x
i ni2
i 1
Qd 0.95 Q0
Q
Q eini2t 0
允许最低流量
T 0.051
0n02
3 液压元件负荷与寿命的关系
高压：应力大，局部温 度升高、油液粘度低， 旋转组件的疲劳和磨损 加剧，这些运动副成为 薄弱环节。寿命曲线比 较平缓，压力对寿命影 响大。
(2) 缸体等压力容腔类零件的疲劳强度
• 液压元件以107次循环确定耐久极限压力，以106次循环确定额定 压力。
• 不同循环次数下的疲劳极限压力可以换算，其公式为：
pn KV K N p7
2 磨损
• 1）磨损的形式
– 磨料磨损：磨料颗粒侵入摩擦副， 产生微量切削，破坏密封。
– 粘着磨损：粘着、撕裂，如滑阀卡 涩。取决于压力和油粘度。
三种试验方法等效可得：
1、由2、3等效,240h超载=1000小时候满载，即超 载1h=满载4.17h；
2、由1、3等效，满载2400h=超载576h=超载250h+ 冲击10万次，即超载1h=冲击306次，满载1h=冲击 73.44次
中压：轴承疲劳损坏成 为限制因素。
低压：其他组件磨损， 陡峭，寿命对压力影响 不敏感。
使元件在中压段工作既可以 充分发挥元件工作能力，又 具有较长的工作寿命。
第二节 动态载荷对液压元件寿命的影响
一、工程机械的载荷特点
连续作业：工作阻力保持较高的数值且呈现出剧烈的波动性。 周期作业：周期性、低频波动性（0.15~3Hz）、频繁超载。 额定载荷：工程机械规定额定载荷为满铲运土时的平均载荷。
（不可靠度函数）；
N：受试产品总数；ΔN：失效数。
• (2) 失效率λ(t)：产 品在时刻t后的一个 单位时间内(t,t+1)的 失效数与在该时刻 尚正常工作的产品 数之比。
• 失效密度f(t)：指产 品在某一时间间隙 内平均单位时间的 失效频率
f (t) 1 dn N dt
(t) dn 1 1 dn N
（1） 滚动零件的疲劳寿命
• 国外一些液压元件公 司常用主轴承或其他
关键运动副的疲劳损
伤极限循环次数作为 元件的寿命指标。
• 滚动轴承额定寿命计 算公式：
L1
L0
司
滚动轴承寿命还与润滑条件 有关。轴承尺寸愈大、转速 愈高、润滑油粘度愈大油膜 参数（Hmin/σ）愈大，寿命 愈长。
第二章 液压传动装置的可靠性 寿命与传动效率的影响因素
第一节 液压元件性能参数及可靠性寿命 第二节 动态载荷对液压元件寿命的影响 第三节 液压元件的传动效率
第一节 液压元件性能参数及可靠性寿命
一、性能参数定义（柱塞泵、马达）
• 额定压力pH：规定转速范围内连续运转、 并能保证设计寿命的最高输出压力。