流体传动与控制

第一章绪论

以液体为工作介质，传递能量和进行控制的叫液体传动，包括液力传动和液压传动。 液压传动是用密封的在系统中的液体为介质，把液压能转换为机械能。只利用液体的压力能传动。

液压传动的工作原理：

液体具有两个重要特性：1.液体几乎不可压缩；2.密闭容器中静止液体压力以同样大小向各个方向传递。

液压系统的工作特性：

（1）液压传动是靠着运动着的液体压力能来传递力的；

（2）液压传动系统是一种能量转换系统；

（3）液压传动中的油液是在受调节控制的状态下进行工作的；

（4）液压传动系统必须满足主机在力和速度等方面提出的要求；

系统组成：1.传递介质 2.动力元件 3.执行元件 4.控制元件 5.辅助元件

第二章液体流体力学基础

名词解释：

可压缩性、黏性、理想流体、实际流体、稳定流动和非稳定流动、层流和稳流、雷诺数 层流：液体中质点沿管道做直线运动而没有横向运动。

稳流：液体中质点除了沿管道轴线运动外，还有横向运动，成杂乱无章的状态。 工作液三大类：矿物油，浮化液，合成型液。

液压油液的黏度有几种表示方法？它们各用什么符号表示?它们又各用什么单位？ 答：（1）动力黏度（绝对黏度）：用μ表示，国际单位为：Pa •s （帕•秒）；工程单位：P （泊）或cP （厘泊）。

（2）运动黏度： 用ν表示，法定单位为s m 2

，工程制的单位为St （沲,s cm 2

），

cSt （厘沲）。

（3）相对黏度：中国、德国、前苏联等用恩氏黏度ºE ，美国采用赛氏黏度SSU ，英国采用雷氏黏度R ，单位均为秒。

黏度的定义：油液在流动时产生内摩擦力的特性。

压力、温度对液体黏性的影响：

对液压油而言，黏度随压力的增大而增大，但压力对液体黏度影响小，在压力不高且变化不大时，这种影响可以忽略。>=20MPa 变化较大，需要考虑液体黏度随温度升高而减小。 液压油四项基本功能：（1）传递运动和力；（2）润滑液压元件和运动元件；（3）散发热量；（4）密封液压元件对偶摩擦中的间隙。

三大方程：连续性方程、伯努利方程、动量方程。

空穴现象：气液分离形成气泡，混杂在油液中，使原来充满管道的或液压元件中的油液成为不连续状态的现象。

气蚀：空穴现象中的汽泡受高压破裂，引起局部的液压冲击，产生局部的高温、高压而使金属剥落，表面粗糙或出现海绵状的小洞穴，并且发出强烈的噪声和震动的现象。

第三章液压泵和液压马达

液压泵是将电动机的机械能转换成油液的压力能，为液压系统提供具有一定压力和流量的液体，又称液压的能源元件。

液压马达则是把油液的压力能转换成机械能来驱动工作机构，实现旋转运动，属于液压的执行元件。

泵的分类：按结构分：（1）齿轮泵；（2）叶片泵；（3）柱塞泵。

按单位输出体积：1.定量泵；2.变量泵

齿轮泵分为外齿轮和内齿轮；叶片泵分为单作用式和双作用式；柱塞泵分为径向和轴向。

泵和马达的基本工作原理：都是利用容积大小的变化来进行吸油和压油的。

泵和马达的机械效率、容积效率、总效率计算。

简述齿轮泵、叶片泵、柱塞泵的优缺点及应用场合。

齿轮泵——优点：体积小、重量轻、结构简单，生产、维护成本低，自吸性能好，对油污染不敏感；缺点：流量脉动大，噪声大，排量不变，磨损不易修复，互换性差；场合：对稳定性要求不高、定量等场合。

叶片泵——优点：结构紧凑，工作压力较高，流量脉动小，工作平稳，噪声小，寿命较长；缺点：吸油特性不太好，对油液的污染也比较敏感，结构复杂，制造工艺要求比较高；场合：稳定性要求高，压力不太大等场合。

柱塞泵——优点：柱塞泵的工艺性能好（主要零件均为圆柱形），配合精度高，密封性能好，工作压力较高，效率高；缺点：制造成本高；场合：高压、大流量、大功率的场合。

困油现象：齿轮啮合时，密封容积减小，被困在啮合之间的油液受到很大的挤压力，从零件面界河面间隙挤出，使齿轮和轴承受到很大的径向力，引起振动和噪声。当继续旋转时，密封容积增大产生部分真空，外面油液不能进入，容易产生气蚀现象。

消除措施：在前后端面商各铣两个卸荷槽。

第四章液压缸

差动连接缸活塞的伸出速度为：

V=q/(A1-A2)=4q/πd2

活塞推力：

F=P(A1-A2)ηW

ηW为机械效率常取0.95

常用液压缸：柱塞式液压缸、活塞式液压缸、伸缩式液压缸、摆动式液压缸。

其他液压缸：串联液压缸（增力缸）、增压液压缸、齿条液压缸。

缓冲装置分类：可调式和不可调式。

缓冲装置的工作原理：活塞在接近缸盖时，在缓冲油腔内产生足够的缓冲压力，减低活塞的移动速度，避免撞击缸盖。

第五章液压阀

液压阀的作用：用来控制或调节液压系统中液流的流动方向、压力和流量，以满足机械各种运动和动力需要。

分类：按职能分：

（1）方向控制阀例：单向阀、换向阀

（2）压力控制阀例：溢流阀、减压阀

（3）流量控制阀例：节流阀、调速阀、分流阀

稳态液动力是阀芯位于某开口位置，液流流过阀口时因动量的变化而作用在阀芯上的力。瞬态液动力是滑阀在移动过程，阀腔中因液流速度变化而产生对阀芯的作用。

卡紧现象：因加工装配不当，阀芯停止运动一段时间后，黏性摩擦阻力增大，使阀芯重新移动十分费力的现象。

液压卡紧的原因：主要是滑阀阀芯与阀体间的几何形状误差所产生的径向不平衡力而造成的。次要原因是赃物进入缝隙和由于阀芯与阀体间隙过小因热膨胀而卡死。

消除方法：使阀芯带有顺锥和开平衡槽。

单向阀的要求：工作灵敏可靠，压力损失小。

滑阀的中位机能：三位四通和三位五通换向滑阀。滑阀在中位时各油口的连通方式。

第六章辅助装置

液压系统的辅助装置：密封装置、油箱、油管、管接头、滤油器、蓄能器、冷却器和加热器蓄能器类型：1）活塞式蓄能器；2）弹簧式蓄能器；3）气瓶式蓄能器；4）气囊式蓄能器。油箱设计时要注意的问题：

（1）油箱应有足够的容量；（2）吸油管与回油管路应该隔离，吸油腔与回油腔用滤网隔开，过滤系统回油；（3）油箱应设置注油孔和通气孔，安装显示最低、最高液位的液位计；（4）油箱侧壁应设置清扫窗孔、以便于擦拭油箱内部；（5）油箱散热条件好，必要时可加散热器；（6）油箱密封性好；（7）油箱内壁涂耐油的防锈漆；（8）油箱应便于安装、吊运、维修、清洗。

第七章液压基本回路

（1）方向控制回路：用来控制执行元件的运动情况；

（2）压力控制回路：用来控制系统或某支路的压力；

（3）速度控制回路：执行元件用来控制的运动速度；

（4）多缸工作回路：用来控制多缸运动；