液壓與氣壓傳動(dòng)教案第一章

1、關(guān)于液壓與氣壓傳動(dòng)· 課程性質(zhì): 專業(yè)基礎(chǔ)課· 課程特點(diǎn): 理論與實(shí)踐并重· 評(píng)價(jià)指標(biāo): 期末70% ；平時(shí)30% (出勤、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、課堂提問等)          第一章 液壓與氣壓傳動(dòng)概述 液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成與實(shí)例 液壓與氣壓傳動(dòng)的比較 流體傳動(dòng)介質(zhì)的特性   知識(shí)點(diǎn)：基本原理、介質(zhì)性能· 液壓與氣壓傳動(dòng)都是借助于密封容積的變化，利用流體的

2、壓力能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換來傳遞能量的· 壓力和流量是液壓與氣壓傳動(dòng)中兩個(gè)最重要的參數(shù)。壓力取決于負(fù)載；流量決定執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度· 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的基本組成· 傳動(dòng)介質(zhì)的主要性能、參數(shù)的物理意義、度量單位以及主要的影響因素    研究對(duì)象 研究以有壓流體（壓力油和壓縮空氣）為傳動(dòng)介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械傳動(dòng)和自動(dòng)控制的學(xué)科。 元件回路系統(tǒng)介質(zhì)     1.1 液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理     

3、60;                （圖1-1）          （觀看動(dòng)畫演示）     力比關(guān)系  帕斯卡原理：“在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時(shí)傳到液體各點(diǎn)”  如圖11 b)所示。   

4、60;      （1.1）    重要基本概念一：“工作壓力取決于負(fù)載”，而與流入的液體多少無(wú)關(guān).  思考：1.若空載，即W=0，則p=？       2.千斤頂?shù)墓ぷ髟?，液壓傳?dòng)和其它傳動(dòng)方式的比較?       運(yùn)動(dòng)關(guān)系         活塞

5、的運(yùn)動(dòng)速度和活塞的作用面積成反比.  流量q (Ah/t):單位時(shí)間內(nèi)流過某一截面積為A的流體體積q=Av       q=A1v1=A2v2  （1.4）(連續(xù)性方程)   若已知進(jìn)入缸體的流量q，則活塞運(yùn)動(dòng)速度為：    (1.5)     重要基本概念二：  “活塞的運(yùn)動(dòng)速度v取決于進(jìn)入液壓（氣壓）缸（馬達(dá)）的流量q，而與液體壓力p大小無(wú)關(guān)”. 

6、60;     功率關(guān)系       · 壓力p和流量q是流體傳動(dòng)中最基本、最重要的兩個(gè)參數(shù)，它們相當(dāng)于機(jī)械傳動(dòng)中的力和速度，它們的乘積即為功率。· 液壓與氣壓傳動(dòng)是以流體的壓力能來傳遞動(dòng)力的.      1.2 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成與實(shí)例        液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)：  先通過動(dòng)力元

7、件（液壓泵）將原動(dòng)機(jī)（如電動(dòng)機(jī)）輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能，再經(jīng)密封管道和控制元件等輸送至執(zhí)行元件（如液壓缸），將液體壓力能又轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)工作部件。      液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成· 動(dòng)力元件：液壓泵或氣源裝置，其功能是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能，為系統(tǒng)提供動(dòng)力· 執(zhí)行元件：液壓缸或氣缸、液壓馬達(dá)或氣馬達(dá)，功能是將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，輸出力和速度或轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速），以帶動(dòng)負(fù)載進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)· 控制元件：壓力、流量和方向控制閥，作用是控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中流體的壓力、流量和流動(dòng)方向

8、，以保證執(zhí)行元件達(dá)到所要求的輸出力（或力矩）、運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向· 輔助元件：保證系統(tǒng)正常工作所需要的輔助裝置，包括管道、管接頭、油箱或儲(chǔ)氣罐、過濾器和壓力計(jì)· 傳動(dòng)介質(zhì).     1.3 液壓與氣壓傳動(dòng)的發(fā)展方向 液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲和高度集成化、數(shù)字化等方向發(fā)展。 氣動(dòng)技術(shù)正向節(jié)能化、小型化、輕量化、位置控制的高精度化，以及與機(jī)、電、液、氣相結(jié)合的綜合控制技術(shù)方向發(fā)展。      1.4 流體傳動(dòng)

9、介質(zhì)的特性 液壓油的主要物理性質(zhì) 液壓油的選擇 空氣的主要物理性質(zhì) 氣體狀態(tài)方程 氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)空氣的要求     液壓油的主要物理性質(zhì)  密度：?jiǎn)挝惑w積液體的質(zhì)量         式中,m：液體的質(zhì)量(kg)；V：液體的體積（m3）；=900 kg/ m3· 可壓縮性：液體受壓力作用而發(fā)生體積變化的性質(zhì)?？捎皿w積壓縮系數(shù)或體積彈性模量K表示· 體積壓縮系數(shù)：?jiǎn)挝粔毫?/p>

10、變化所引起的體積相對(duì)變化量，            （m2/N）    式中V：液體加壓前的體積（m3）；V：加壓后液體體積變化量（m3）；        p：液體壓力變化量（N/ m2）；· 體積彈性模量K （N/ m2）：液體體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)        

11、60;         計(jì)算時(shí)常取K=7×100,000,000N/ m2      粘度· 液體的粘性：  液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性，靜止液體則不顯示粘性. 液體的粘度：  液體粘性的大小可用粘度來衡量。粘度是液體的根本特性，也是選擇液壓油的最重要指標(biāo)常用的粘度有三種不同單位：即,動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度.     

12、動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度）· 牛頓內(nèi)摩擦定律                式中:稱為動(dòng)力粘度系數(shù)（Pa·s）:單位面積上的摩擦力（即剪切應(yīng)力）    ,速度梯度，即液層間速度對(duì)液層距離的變化率.· 物理意義：當(dāng)速度梯度為1時(shí)接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力· 法定計(jì)量單位：帕·秒（Pa·s）    

13、60;         運(yùn)動(dòng)粘度· 定義：動(dòng)力粘度與密度之比，· 法定計(jì)量單位：m2/s   由于的單位中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素，故稱為運(yùn)動(dòng)粘度。液壓油的粘度等級(jí)就是以其40oC時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的某一平均值來表示，如L-HM32液壓油的粘度等級(jí)為32，則40oC時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為32mm2/s    相對(duì)粘度（恩式粘度o）· 恩氏粘度：它表示200mL被測(cè)液體在toC時(shí)，通過恩氏粘度計(jì)小孔（=2.8mm）流出所需的時(shí)間t1，與

14、同體積20oC的蒸餾水通過同樣小孔流出所需時(shí)間t2之比值.         · 工業(yè)上常用20oC、50oC和100oC作為測(cè)定恩式粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，分別以o20、o50、o100表示· 恩式粘度與運(yùn)動(dòng)粘度（mm2/s）的換算關(guān)系：  當(dāng)1.3o3.2時(shí)，  當(dāng)o3.2時(shí)，     粘溫特性 定義：粘度隨溫度變化的特性 液壓油的選擇 液壓油的要求 液壓油的選擇

15、：工作壓力的高低；環(huán)境溫度；工作部件運(yùn)動(dòng)速度的高低。       空氣的主要物理性質(zhì)    空氣的性質(zhì)  空氣的組成：空氣的成分按體積計(jì)算，大約是：氮?dú)?8%、氧氣21%、稀有氣體0.94%、二氧化碳0.03%、其他氣體和雜質(zhì)0.03%。稀有氣體包括氦、氖、氬、氪、氙、氡等6種元素，稀有氣體，又稱作惰性氣體或貴氣體，是指元素周期表上的第18族元素(IUPAC新規(guī)定，即原來的0族)，它們?cè)诔叵氯渴且詥卧訛榉肿拥臍怏w。  空氣的基本性質(zhì)

16、0; 濕空氣: 含有水蒸氣的空氣 空氣的基本性質(zhì)    密度和質(zhì)量體積  密度 :單位體積內(nèi)的空氣質(zhì)量。     式中 m:空氣的質(zhì)量(kg)；V:空氣的體積（m3）  質(zhì)量體積（比容） :單位質(zhì)量空氣的體積=1/單位:m3/ kg     空氣的基本性質(zhì)· 壓縮性: 一定質(zhì)量的氣體，由于壓力改變而導(dǎo)致氣體容積發(fā)生變化的現(xiàn)象。· 粘性:氣體質(zhì)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生阻力的性質(zhì)。

17、0;     濕空氣· 絕對(duì)濕度:每立方米濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量，    式中ms:濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量(kg)；V:濕空氣的體積（m3）· 飽和絕對(duì)濕度:濕空氣中水蒸氣的分壓力達(dá)到該濕度下蒸氣的飽和壓力時(shí)的絕對(duì)濕度         式中，Pb:飽和空氣中水蒸氣的分壓力（N/ m2）；    Rs:水蒸氣的氣體常數(shù)，Rs=461（N·m/kg&#

18、183;K）；    T: 熱力學(xué)溫度（K）,T=273.1+t(°C)· 相對(duì)濕度: 在相同溫度和相同壓力下，絕對(duì)濕度與飽和絕對(duì)濕度之比         式中， :絕對(duì)濕度；b:飽和絕對(duì)濕度；     ps:水蒸氣的分壓力（N/ m2）；pb:飽和水蒸氣的分壓力（N/ m2）；  相對(duì)濕度表示了濕空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度，也稱飽和度。  它同時(shí)說明了

19、濕空氣吸收水蒸氣能力的大小· 含濕量d: 每千克質(zhì)量的干空氣中所含有的水蒸氣的質(zhì)量          式中，ms:水蒸氣的質(zhì)量(kg)；mg:干空氣的質(zhì)量(kg)；     s:水蒸氣的密度(kg/m3);g:干空氣的密度(kg/m3)；      氣體狀態(tài)方程 理想氣體(不計(jì)粘性的氣體)狀態(tài)方程  在平衡狀態(tài)下，氣體的三個(gè)基本狀態(tài)參數(shù)：壓力、溫度

20、和質(zhì)量體積（比容）之間的關(guān)系為:pv = RT 或 pV = mRT n  式中，p:絕對(duì)壓力（Pa）；v:質(zhì)量體積（比容）（m3 /kg）；     R:氣體常數(shù)，對(duì)干空氣，R=287.1（N·m/kg·K）；水蒸氣，R=461（N·m/kg·K）；     T: 熱力學(xué)溫度（K）；m:質(zhì)量（kg）；V:體積（m3）    對(duì)定量氣體，狀態(tài)方程可寫成:   

21、0;        理想氣體狀態(tài)變化過程· 等容過程: 一定質(zhì)量的氣體，在狀態(tài)變化過程中，若體積保持不變。         上式表明，當(dāng)體積不變時(shí)，壓力的變化與溫度的變化成正比，當(dāng)壓力上升時(shí)，氣體的溫度隨之上升· 等壓過程: 一定質(zhì)量的氣體，在狀態(tài)變化過程中，若壓力保持不變          上式表明，當(dāng)壓力不變時(shí)，溫度上升，氣體體積增大（氣體膨