液壓與氣壓傳動(dòng)課件56969

1、液壓與氣壓傳動(dòng)液壓與氣壓傳動(dòng)課件制作人：課件制作人：北京聯(lián)合大學(xué)北京聯(lián)合大學(xué) 田宏宇田宏宇 劉建劉建 液壓與氣壓傳動(dòng)是以流體（液壓與氣壓傳動(dòng)是以流體（液壓油或氣體液壓油或氣體）為工作介質(zhì)）為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)形式。進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)形式。課課程內(nèi)內(nèi)容液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)流體力學(xué)基礎(chǔ)流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓元件及輔件液壓元件及輔件基本回路基本回路氣壓傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)氣體基礎(chǔ)知識(shí)氣體基礎(chǔ)知識(shí)氣動(dòng)元件及輔件氣動(dòng)元件及輔件基本回路基本回路第一章第一章 緒緒 論論目目 錄錄第二章第二章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)第三章第三章 液壓泵與液壓馬達(dá)液壓泵與液壓馬達(dá)第四章第四章 液壓缸液壓缸第

2、五章第五章 液壓控制閥液壓控制閥第六章第六章 液壓輔助裝置液壓輔助裝置第七章第七章 液壓基本回路液壓基本回路第八章第八章 液壓系統(tǒng)實(shí)例液壓系統(tǒng)實(shí)例第九章第九章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算第十章第十章 氣動(dòng)基礎(chǔ)及元件氣動(dòng)基礎(chǔ)及元件第十一章第十一章 氣動(dòng)基本回路及氣動(dòng)系統(tǒng)氣動(dòng)基本回路及氣動(dòng)系統(tǒng)1.1 液壓與氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用與發(fā)展液壓與氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用與發(fā)展1.2 液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理1.3 液壓與氣壓傳動(dòng)的組成液壓與氣壓傳動(dòng)的組成1.4 液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)第第1 1章章 緒論緒論液壓與氣壓傳動(dòng)簡(jiǎn)介液壓與氣壓傳動(dòng)簡(jiǎn)介第第1 1章章 緒論緒論

3、 研究對(duì)象：研究的是以有壓流體（液壓液或壓縮研究對(duì)象：研究的是以有壓流體（液壓液或壓縮空氣）作為傳動(dòng)介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)和自動(dòng)控制空氣）作為傳動(dòng)介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械傳動(dòng)和自動(dòng)控制的一門學(xué)科。其實(shí)質(zhì)研究的是能量轉(zhuǎn)換。的一門學(xué)科。其實(shí)質(zhì)研究的是能量轉(zhuǎn)換。 即：機(jī)械能即：機(jī)械能-壓力能壓力能-機(jī)械能機(jī)械能 學(xué)習(xí)方法：類比學(xué)習(xí)方法：類比 電器設(shè)備：電子元件電器設(shè)備：電子元件電路電路系統(tǒng)系統(tǒng) 液壓系統(tǒng)：液壓和氣動(dòng)元件液壓系統(tǒng)：液壓和氣動(dòng)元件回路回路系統(tǒng)系統(tǒng)制造設(shè)備常見的傳動(dòng)方式制造設(shè)備常見的傳動(dòng)方式 機(jī)械傳動(dòng)：通過齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿等機(jī)件直接機(jī)械傳動(dòng)：通過齒輪、齒條、蝸輪、蝸桿等機(jī)件直接把動(dòng)力傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)

4、的傳遞方式。把動(dòng)力傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳遞方式。 （最早出現(xiàn)在（最早出現(xiàn)在1717世紀(jì)）世紀(jì)） 電氣傳動(dòng)：利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞或電氣傳動(dòng)：利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞或控制動(dòng)力的傳動(dòng)方式。控制動(dòng)力的傳動(dòng)方式。 （出現(xiàn)在（出現(xiàn)在100100年前）年前） 流體傳動(dòng)：（液壓與氣壓傳動(dòng)大力發(fā)展于流體傳動(dòng)：（液壓與氣壓傳動(dòng)大力發(fā)展于19451945年，二年，二戰(zhàn)后期）戰(zhàn)后期） 液體傳動(dòng)：液體傳動(dòng)： 液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)利用液體靜壓力傳遞動(dòng)力。利用液體靜壓力傳遞動(dòng)力。 液力傳動(dòng)液力傳動(dòng)利用液體流動(dòng)動(dòng)能傳遞動(dòng)力。利用液體流動(dòng)動(dòng)能傳遞動(dòng)力。 氣體傳動(dòng)：氣壓傳動(dòng)、氣力傳動(dòng)氣體傳動(dòng)：氣壓傳動(dòng)、氣力傳動(dòng)

5、 液壓傳動(dòng)的工作原理：利用液體壓力能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和液壓傳動(dòng)的工作原理：利用液體壓力能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳動(dòng)方式（動(dòng)力的傳動(dòng)方式（動(dòng)畫動(dòng)畫）。）。第第1 1章章 緒論緒論由帕斯卡原理可知，受力平衡時(shí)（由帕斯卡原理可知，受力平衡時(shí)（動(dòng)畫動(dòng)畫）：）：PAFAF 2211P液壓系統(tǒng)的壓力液壓系統(tǒng)的壓力分析：當(dāng)兩液壓缸活塞的面積不變時(shí)，負(fù)載分析：當(dāng)兩液壓缸活塞的面積不變時(shí)，負(fù)載F F2 2變化，將引變化，將引 起起P P 變化，即液壓系統(tǒng)的壓力取決于外負(fù)載。變化，即液壓系統(tǒng)的壓力取決于外負(fù)載。第一個(gè)特征：液壓系統(tǒng)的壓力取決于外負(fù)載。第一個(gè)特征：液壓系統(tǒng)的壓力取決于外負(fù)載。設(shè)：大、小液壓缸活塞面積分別為設(shè)：大、

6、小液壓缸活塞面積分別為A A2 2和和A A1 1 大液壓缸所受負(fù)載為大液壓缸所受負(fù)載為F F2 2，作用于小液壓缸上的力為作用于小液壓缸上的力為F F1 1。1動(dòng)動(dòng)力傳遞傳遞第第1 1章章 緒論緒論2 2運(yùn)動(dòng)的傳遞運(yùn)動(dòng)的傳遞若設(shè)：大、小液壓缸活塞位移平均速度分別為若設(shè)：大、小液壓缸活塞位移平均速度分別為 v v2 2和和v v1 1 。由于從小液壓缸排出液體的體積等于進(jìn)入大液壓缸液體的由于從小液壓缸排出液體的體積等于進(jìn)入大液壓缸液體的體積，體積，則有則有: q分析：液壓傳動(dòng)是靠密閉工作容積變化相等的原則實(shí)現(xiàn)運(yùn)分析：液壓傳動(dòng)是靠密閉工作容積變化相等的原則實(shí)現(xiàn)運(yùn) 動(dòng)傳遞的，改變進(jìn)入大液壓缸的流量

7、動(dòng)傳遞的，改變進(jìn)入大液壓缸的流量q q ，即可改變即可改變 其活塞的運(yùn)動(dòng)速度其活塞的運(yùn)動(dòng)速度v2 2。第二個(gè)特征：液壓傳動(dòng)的速度大小取決于流量。第二個(gè)特征：液壓傳動(dòng)的速度大小取決于流量。流量流量第第1 1章章 緒論緒論qvAvA2211第第1 1章章 緒論緒論由上述分析可知：由上述分析可知：1. 系統(tǒng)的工作壓力取決于負(fù)載，而與流量大小無系統(tǒng)的工作壓力取決于負(fù)載，而與流量大小無關(guān)。關(guān)。2. 當(dāng)當(dāng)A2 A1，只要施加很小的力，只要施加很小的力F，就可舉起，就可舉起很重的物體，這就是液壓千斤頂?shù)脑?。很重的物體，這就是液壓千斤頂?shù)脑怼?. 壓力壓力和和流量流量是液壓系統(tǒng)中兩個(gè)最基本的參數(shù)。是液壓系

8、統(tǒng)中兩個(gè)最基本的參數(shù)。1.3 1.3 液壓與氣壓傳動(dòng)的組成（以圖示磨床工作臺(tái)為例）液壓與氣壓傳動(dòng)的組成（以圖示磨床工作臺(tái)為例）第第1 1章章 緒論緒論1.3 1.3 液壓與氣壓系統(tǒng)組成液壓與氣壓系統(tǒng)組成能源裝置能源裝置機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能（液壓泵或空氣壓縮機(jī)）；機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能（液壓泵或空氣壓縮機(jī)）；執(zhí)行元件執(zhí)行元件壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出（液壓缸、馬達(dá)）；壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出（液壓缸、馬達(dá)）；控制元件控制元件對(duì)流體的壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制和對(duì)流體的壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制和 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)( (各種的閥各種的閥) )；輔助元件輔助元件如油箱、管件等。如油箱、管件等。第第1 1章章 緒論緒

9、論第第1 1章章 緒論緒論歷史：歷史：16501650年的帕斯卡原理年的帕斯卡原理 1795 1795年第一臺(tái)水壓機(jī)（英國(guó)）年第一臺(tái)水壓機(jī)（英國(guó)）發(fā)展：第二次世界大戰(zhàn)及戰(zhàn)后發(fā)展：第二次世界大戰(zhàn)及戰(zhàn)后目前：液壓技術(shù)與傳感技術(shù)、微電子技術(shù)的結(jié)合，出現(xiàn)諸如電液比例目前：液壓技術(shù)與傳感技術(shù)、微電子技術(shù)的結(jié)合，出現(xiàn)諸如電液比例 閥、數(shù)字閥、電液伺服液壓缸等機(jī)（液）電一體化的元器件，閥、數(shù)字閥、電液伺服液壓缸等機(jī)（液）電一體化的元器件， 從而使液壓與氣壓傳動(dòng)在眾多工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，例如發(fā)達(dá)國(guó)從而使液壓與氣壓傳動(dòng)在眾多工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，例如發(fā)達(dá)國(guó) 家家9595的工程機(jī)械、的工程機(jī)械、9090的數(shù)控加工中心、

10、的數(shù)控加工中心、9595以上的自動(dòng)以上的自動(dòng) 線。線。未來：液壓與計(jì)算機(jī)的結(jié)合，如未來：液壓與計(jì)算機(jī)的結(jié)合，如CADCAD、CATCAT和計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制等。和計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制等。液壓與氣壓系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展液壓與氣壓系統(tǒng)的應(yīng)用及發(fā)展液壓系統(tǒng)的職能符號(hào)液壓系統(tǒng)的職能符號(hào) “ “氣動(dòng)與液壓氣動(dòng)與液壓”圖形圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)已制定國(guó)家標(biāo)符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)已制定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)GB/T786-93GB/T786-93第第1 1章章 緒論緒論1.4 1.4 液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1 1）體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊（指液壓傳動(dòng)）。）體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊（指液壓傳動(dòng)）。2 2）沖擊小。）沖擊小。3

11、 3）實(shí)現(xiàn)大范圍無級(jí)調(diào)速。）實(shí)現(xiàn)大范圍無級(jí)調(diào)速。4 4）操縱方便、省力。）操縱方便、省力。5) 5) 易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。易實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)。6 6）自潤(rùn)滑，壽命長(zhǎng)。）自潤(rùn)滑，壽命長(zhǎng)。7 7）易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。）易實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化。第第1 1章章 緒論緒論第第1 1章章 緒論緒論 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1 1）不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比）不能保證準(zhǔn)確的傳動(dòng)比( (泄漏和可壓縮性引起）泄漏和可壓縮性引起）。2 2）傳動(dòng)效率低，不適合遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。）傳動(dòng)效率低，不適合遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。3 3）對(duì)溫度敏感。）對(duì)溫度敏感。4 4）制造精度高，價(jià)格貴。）制造精度高，價(jià)格貴。5) 5) 要有單獨(dú)的能源。要有單獨(dú)的能

12、源。6 6）易泄漏污染（指液壓系統(tǒng)）。）易泄漏污染（指液壓系統(tǒng)）。7 7）故障不易排除。）故障不易排除。1.4 1.4 液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用液壓氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用工程機(jī)械機(jī)器人隧道工程采礦道路交通工程機(jī)械領(lǐng)域道路交通工程機(jī)械領(lǐng)域壓路機(jī)壓路機(jī)挖掘機(jī)挖掘機(jī)鏟運(yùn)車鏟運(yùn)車液壓氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用液壓氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用第第2 2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ) 2.1 液壓油液液壓油液 本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)： 流體的粘性的意義與度流體的粘性的意義與度量、理解帕斯卡原理、連量、理解帕斯卡原理、連續(xù)性方程意義與應(yīng)用、薄續(xù)性方程意義與應(yīng)用、薄壁孔口流量壓力關(guān)系。壁孔口流量壓力關(guān)

13、系。 本章難點(diǎn)：本章難點(diǎn)： 管路液阻特性、動(dòng)量方管路液阻特性、動(dòng)量方程、孔口流動(dòng)。孔口是流程、孔口流動(dòng)?？卓谑橇黧w控制的基本單元，為了體控制的基本單元，為了深入理解各種孔口的流量深入理解各種孔口的流量壓力關(guān)系，安排液阻特性壓力關(guān)系，安排液阻特性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)。2.2 液壓靜力學(xué)液壓靜力學(xué)2.3 液體動(dòng)力學(xué)液體動(dòng)力學(xué)2.4 管道流動(dòng)管道流動(dòng)2.5 孔口流動(dòng)孔口流動(dòng)2.6 縫隙流動(dòng)縫隙流動(dòng)2.7 液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象第第2 2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ) 各類液壓泵適用的粘度范圍各類液壓泵適用的粘度范圍液壓泵類型液壓泵類型工作介質(zhì)粘度工作介質(zhì)粘度 40 10-6m2.s-1環(huán)

14、境溫度環(huán)境溫度5400C環(huán)境溫度環(huán)境溫度40800C齒輪泵齒輪泵307095165葉片泵葉片泵p7.0Mpa30504075p7.0Mpa50705590徑向柱塞泵徑向柱塞泵308065240軸向柱塞泵軸向柱塞泵407570150第第2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ) 2.2 液體靜力學(xué)液體靜力學(xué)靜壓力及其特性；靜壓力及其特性；靜壓力基本方程式；靜壓力基本方程式；帕斯卡原理；帕斯卡原理；靜壓力對(duì)固體壁面的作用力。靜壓力對(duì)固體壁面的作用力。主要內(nèi)容主要內(nèi)容第第2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ) 1.1.靜壓力及其特性靜壓力及其特性1 1) )液體的靜壓力液體的靜壓力靜止液體在單位面積

15、上所受的法向力稱為靜壓力。靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力。 （A A 0 0）若在液體的面積若在液體的面積A A上所受的作用力上所受的作用力F F為均勻分布時(shí)，靜為均勻分布時(shí)，靜 壓力可表示為：壓力可表示為： 液體靜壓力在物理學(xué)上稱為壓強(qiáng)，工程實(shí)際應(yīng)用中習(xí)液體靜壓力在物理學(xué)上稱為壓強(qiáng)，工程實(shí)際應(yīng)用中習(xí) 慣稱為壓力。慣稱為壓力。AFpA0limAFp 第第2 2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ) 2 2) )液體靜壓力的特性液體靜壓力的特性液體靜壓力垂直于承壓面，方向?yàn)樵撁鎯?nèi)法線方向。液體靜壓力垂直于承壓面，方向?yàn)樵撁鎯?nèi)法線方向。液體內(nèi)任一點(diǎn)所受的靜壓力在各個(gè)方向上都相等。液體內(nèi)

16、任一點(diǎn)所受的靜壓力在各個(gè)方向上都相等。第第2 2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ) 2. 2. 靜壓力基本方程式靜壓力基本方程式圖圖2-2 靜壓力的分布規(guī)律靜壓力的分布規(guī)律hphgpphAgApVgApmgApAp00000重力作用下靜止液體壓力分布特點(diǎn)：重力作用下靜止液體壓力分布特點(diǎn)：靜止液體中任一質(zhì)點(diǎn)的總能量靜止液體中任一質(zhì)點(diǎn)的總能量 p/g+hp/g+h 保持不變，保持不變，即能量守恒。即能量守恒。任意一點(diǎn)壓力由兩部分組成：液面壓力任意一點(diǎn)壓力由兩部分組成：液面壓力p p0 0，自重形自重形 成的壓力成的壓力ghgh。離液面深度相同處各點(diǎn)的壓力相等，壓力相等的所離液面深度相同處各點(diǎn)的

17、壓力相等，壓力相等的所 有點(diǎn)組成等壓面，重力作用下靜止液體的等壓面為有點(diǎn)組成等壓面，重力作用下靜止液體的等壓面為 水平面。水平面。第第2 2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ) 液體內(nèi)的壓力與液體深度液體內(nèi)的壓力與液體深度h h成正比。成正比。第第2 2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ) 3. 壓壓力的表示法及單單位 絕對(duì)壓力：以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)進(jìn)行度量。絕對(duì)壓力：以絕對(duì)真空為基準(zhǔn)進(jìn)行度量。 相對(duì)壓力或表壓力：以大氣壓為基準(zhǔn)進(jìn)相對(duì)壓力或表壓力：以大氣壓為基準(zhǔn)進(jìn) 行度量。行度量。 真空度：絕對(duì)壓力不足于大氣壓力的壓真空度：絕對(duì)壓力不足于大氣壓力的壓 力值。力值。 絕對(duì)壓力大氣壓力絕對(duì)壓力大氣

18、壓力+ +表壓力表壓力 表壓力絕對(duì)壓力表壓力絕對(duì)壓力- -大氣壓力大氣壓力 真空度大氣壓力真空度大氣壓力- -絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力壓力的單位：壓力的單位： 帕帕 Pa ( N / mPa ( N / m2 2) )，兆帕兆帕 MpaMpa第第2 2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ) 圖圖示是應(yīng)應(yīng)用帕斯卡原理的實(shí)實(shí)例： 作用在大活塞上的負(fù)載負(fù)載F1形成液體壓壓力： p = F1 / A1 為為防止大活塞下降，在小活塞上應(yīng)應(yīng)施加的力： F2 = pA2 = F1A2 / A1 在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體的壓力可以等值地傳遞在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體的壓力可以等值地傳遞到液體各點(diǎn)，這就是帕斯卡原

19、理，也稱為靜壓傳遞原理。到液體各點(diǎn)，這就是帕斯卡原理，也稱為靜壓傳遞原理。由此可得知：由此可得知：液壓傳動(dòng)可使力放大，可使力縮小，也可以改變力的方向。液壓傳動(dòng)可使力放大，可使力縮小，也可以改變力的方向。液體內(nèi)的壓力是由負(fù)載決定的。液體內(nèi)的壓力是由負(fù)載決定的。4. 4. 帕斯卡原理帕斯卡原理第第2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)當(dāng)當(dāng)固體壁面為為一平面時(shí)時(shí)，液體壓壓力在該該平面的總總作力等于液體壓壓力與該與該平面面積積的乘積積，如液壓壓缸受力： P5. 靜壓力對(duì)固體壁面的作用力靜壓力對(duì)固體壁面的作用力241DppAF液體對(duì)固體壁面的作用力液體對(duì)固體壁面的作用力當(dāng)當(dāng)固體壁面為為一曲面時(shí)時(shí)，液體

20、壓壓力在該該曲面某方向上的總總作用力等于液體壓壓力與與曲面在該該方向投影面積積的乘積積。例：求液壓力作用在半圓例：求液壓力作用在半圓筒內(nèi)壁沿筒內(nèi)壁沿 x 方向作用力。方向作用力。解：過解：過 取取d 的一段微弧，的一段微弧，沿圓筒長(zhǎng)度方向沿圓筒長(zhǎng)度方向 則可認(rèn)則可認(rèn)為是矩形：為是矩形： lrdpdApdF222coscoscoscosrlpdplrdFFdplrpdAdFdFxxx（半圓筒內(nèi)壁在（半圓筒內(nèi)壁在 x 方向上投影面積）方向上投影面積）沿沿 x 方向力為：方向力為：第第2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)基本概概念流量連續(xù)連續(xù)性方程伯努利方程動(dòng)動(dòng)量方程研究液體流動(dòng)時(shí)流速和壓力的變

21、化規(guī)律。研究液體流動(dòng)時(shí)流速和壓力的變化規(guī)律。2.3 液體動(dòng)力學(xué)液體動(dòng)力學(xué)第第2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)恒定流動(dòng)動(dòng)：液體流動(dòng)時(shí)動(dòng)時(shí)，液體中任一點(diǎn)處處的壓壓力、速度和密度 都不隨時(shí)間隨時(shí)間而變變化的流動(dòng)動(dòng)，稱為稱為恒定流動(dòng)動(dòng)。亦稱為稱為 定常流動(dòng)動(dòng)或非時(shí)變時(shí)變流動(dòng)動(dòng)。（恒定流動(dòng)動(dòng)演示）平均流速：假設(shè)通流截面上各點(diǎn)的流速均勻分布，則平均流速平均流速：假設(shè)通流截面上各點(diǎn)的流速均勻分布，則平均流速 為為v = =q / Aq / A。理想液體理想液體: : 假設(shè)的既無粘性又不可壓縮的流體稱為理想液體。假設(shè)的既無粘性又不可壓縮的流體稱為理想液體。通流截面：垂直于流動(dòng)方向的截面，也稱為過流截面

22、。通流截面：垂直于流動(dòng)方向的截面，也稱為過流截面。流流 量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過某一通流截面的液體體積。量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過某一通流截面的液體體積。 流量以流量以q q表示，單位為：表示，單位為： m m3 3 / s / s 或或 L/minL/min。1 1. . 液體動(dòng)力學(xué)基本概念液體動(dòng)力學(xué)基本概念2.流量連續(xù)性方程流量連續(xù)性方程流量連續(xù)連續(xù)性方程是質(zhì)質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)學(xué)中的表達(dá)達(dá)方式。任取任取1、2兩個(gè)通流截面，根據(jù)兩個(gè)通流截面，根據(jù)質(zhì)量守恒定律有：質(zhì)量守恒定律有：1v1 A1 = 2v2 A2不考慮液體的壓縮性，則：不考慮液體的壓縮性，則： 1 = 2 故得故得 ：q = v A = 常

23、量常量 流量連續(xù)性方程說明了恒定流動(dòng)中，流過各截面的不可壓縮流流量連續(xù)性方程說明了恒定流動(dòng)中，流過各截面的不可壓縮流體的體的流量是不變的流量是不變的。因而。因而流速與通流截面的面積成反比流速與通流截面的面積成反比。 假設(shè)：液體在管內(nèi)作恒定流動(dòng)假設(shè)：液體在管內(nèi)作恒定流動(dòng)第第2 2章章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)1)理想流體的伯努利方程 伯努利方程是能量守恒定律伯努利方程是能量守恒定律在流體力學(xué)中的表達(dá)方式。在流體力學(xué)中的表達(dá)方式。 3.3.伯努利方程伯努利方程 說明壓力能，勢(shì)能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)換，但其總和不變說明壓力能，勢(shì)能和動(dòng)能可以互相轉(zhuǎn)換，但其總和不變，即

24、能量守恒。，即能量守恒。gvhgpgvhgp2222221121 第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)2)2)實(shí)際流體的伯努利方程實(shí)際流體的伯努利方程 whgvhgpgvhgp 222222211121 實(shí)際流體存在粘性，流動(dòng)時(shí)存在能量損失實(shí)際流體存在粘性，流動(dòng)時(shí)存在能量損失hw ;用平均流速替代實(shí)際流速，用平均流速替代實(shí)際流速，為動(dòng)能修正系數(shù)，在紊流時(shí)為動(dòng)能修正系數(shù)，在紊流時(shí)取取=1.1，在層流時(shí)取，在層流時(shí)取=2。實(shí)際計(jì)算時(shí)常取。實(shí)際計(jì)算時(shí)常取=1。第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)例1.如圖圖示簡(jiǎn)簡(jiǎn)易熱熱水器，左端接冷水管，右端接淋浴蓮蓮蓬頭頭。已知 A1=A2/4和A1、h值值，問問冷水管內(nèi)內(nèi)流

25、量達(dá)達(dá)到多少時(shí)時(shí)才能抽吸熱熱水？解：沿冷水流動(dòng)方向列解：沿冷水流動(dòng)方向列A1、A2截面的伯努利方程截面的伯努利方程 p1/g + v12/2g = p2/g + v22/2g 欲將熱水吸入則有：欲將熱水吸入則有： p1 +gh= pa 又又 p2=pa v1A1=v2A2 代入得代入得 h+v12/2g = (v1/4)2/2g v1 = (32gh/15)1/2 q = v1A1= (32gh/15)1/2 A1 3) 3) 伯努利方程應(yīng)用舉例伯努利方程應(yīng)用舉例第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)列出11，22面伯努利方程式中p1為為大氣壓氣壓pa，v1液面流速為為零，v2吸油管流速，hw吸油管損

26、損失。whHgvgpgvgp 22222211 wahHgvgpgp 2222 例例2 應(yīng)用伯努利方程分析油泵正常吸油條件應(yīng)用伯努利方程分析油泵正常吸油條件則：則：第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)泵泵吸油口真真空度由三部分組組成：1）提升H高度所需壓壓力；2）達(dá)達(dá)到速度v所需壓壓力；3）吸油管的壓壓力損損失。waghvgHpp2221pvgH221為減少泵口真空度措施：為減少泵口真空度措施：1 1）增大吸油管徑，降低）增大吸油管徑，降低v v；2 2）縮短吸油管長(zhǎng)度，減少?gòu)濐^，降低）縮短吸油管長(zhǎng)度，減少?gòu)濐^，降低pp； 3 3）降低安裝高度，降低）降低安裝高度，降低H H。第2章 液壓壓流體力學(xué)

27、學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ) 作用在液體控制體積上的外力總和等于單位時(shí)間內(nèi)流出控作用在液體控制體積上的外力總和等于單位時(shí)間內(nèi)流出控制表面與流入控制表面的液體的動(dòng)量之差。制表面與流入控制表面的液體的動(dòng)量之差。 應(yīng)用動(dòng)量方程注意：應(yīng)用動(dòng)量方程注意：F F、u u 是矢量；流動(dòng)液體作用在固體壁是矢量；流動(dòng)液體作用在固體壁面上的力與作用在液體上的力大小相等、方向相反。面上的力與作用在液體上的力大小相等、方向相反。 動(dòng)量方程是動(dòng)量定理在流體力學(xué)中的具體應(yīng)用，用來計(jì)動(dòng)量方程是動(dòng)量定理在流體力學(xué)中的具體應(yīng)用，用來計(jì)算流動(dòng)液體作用在限制其流動(dòng)的固體壁面上的總作用力。算流動(dòng)液體作用在限制其流動(dòng)的固體壁面上的總作用力。4.4.動(dòng)量方

28、程動(dòng)量方程)(12uuqtmuFF F = = qq（v v2 2 coscos2 2 - - v v1 1coscos1 1） 2 2 9090 F F = =qvqv1 1coscos1 1 【閥芯對(duì)液體】閥芯對(duì)液體】F F =-=-F F = =qvqv1 1coscos1 1 【液體對(duì)閥芯】液體對(duì)閥芯】例：求液流通過滑閥時(shí)，對(duì)閥芯的軸向作用力的大小。例：求液流通過滑閥時(shí)，對(duì)閥芯的軸向作用力的大小。 第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)顯然，液流有一個(gè)力圖使閥口關(guān)顯然，液流有一個(gè)力圖使閥口關(guān)閉的力，這個(gè)力稱為液動(dòng)力。閉的力，這個(gè)力稱為液動(dòng)力。第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)研究液體在管道流動(dòng)時(shí)的

29、能量損失問題。研究液體在管道流動(dòng)時(shí)的能量損失問題。主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：流態(tài)與雷諾數(shù)流態(tài)與雷諾數(shù)沿程壓力損失沿程壓力損失局部壓力損失局部壓力損失2.4 2.4 液體流動(dòng)中的壓力損失液體流動(dòng)中的壓力損失第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)1 1. . 流態(tài)、雷諾數(shù)（流態(tài)、雷諾數(shù)（動(dòng)畫動(dòng)畫）第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)1) 1) 流態(tài)流態(tài) 通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液體在管道中流動(dòng)時(shí)存在兩種流動(dòng)狀態(tài)。通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液體在管道中流動(dòng)時(shí)存在兩種流動(dòng)狀態(tài)。層流層流流速較低、粘性力起主導(dǎo)作用流速較低、粘性力起主導(dǎo)作用紊流紊流流速較高、慣性力起主導(dǎo)作用流速較高、慣性力起主導(dǎo)作用液體的流動(dòng)狀態(tài)用雷諾數(shù)液體的流動(dòng)狀態(tài)用雷諾數(shù)R Re

30、 e來判斷。來判斷。第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)2)2)雷諾數(shù)雷諾數(shù) 實(shí)驗(yàn)表明：實(shí)驗(yàn)表明： 雷諾數(shù)為無量綱數(shù)雷諾數(shù)為無量綱數(shù), , 如果液流的雷諾數(shù)相同，它的流動(dòng)如果液流的雷諾數(shù)相同，它的流動(dòng)狀態(tài)亦相同。狀態(tài)亦相同。3)3)臨界雷諾數(shù)臨界雷諾數(shù) 一般以液體由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯睦字Z數(shù)作為判斷液體流一般以液體由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯睦字Z數(shù)作為判斷液體流態(tài)的依據(jù)，稱為臨界雷諾數(shù)，記為態(tài)的依據(jù)，稱為臨界雷諾數(shù)，記為ReRecrcr。 當(dāng)當(dāng)ReReReRecrcr，為層流；為層流； 當(dāng)當(dāng)ReReReRecrcr，為紊流。為紊流。4)4)常見液流管道的臨界雷諾數(shù)常見液流管道的臨界雷諾數(shù)（見表（見表2 21 1）

31、vdRe第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)2 2. .沿程壓力損失沿程壓力損失p p 液體在等直徑管中流動(dòng)時(shí)因摩擦而產(chǎn)生的損失，液體在等直徑管中流動(dòng)時(shí)因摩擦而產(chǎn)生的損失，稱為沿稱為沿程壓力損失程壓力損失。因液體的流動(dòng)狀態(tài)不同，沿程壓力損失的計(jì)算因液體的流動(dòng)狀態(tài)不同，沿程壓力損失的計(jì)算有所區(qū)別。有所區(qū)別。第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)1)1)層流時(shí)的層流時(shí)的沿程壓力損失沿程壓力損失lpRurrRlpudrdurldyduAFrprppFff4,0)(42)(2max222221軸線處速度最大，為：對(duì)上式積分，流速為：又有：側(cè)面內(nèi)摩擦力：1. 通流截面上的流速通流截面上的流速分布規(guī)律分布規(guī)律第2章 液

32、壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)2. 通過管道的流量通過管道的流量pldrdrrRlpqrdrrRlpurdrudAdqrdrdAR128)(42)(4222422022積分得：所通過的流量：通流截面面積：第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)一半。平均流速為最大流速的根據(jù)平均流速定義：pldlpRRAqv32812423. 管道內(nèi)的平均流速管道內(nèi)的平均流速4. 沿程壓力損失沿程壓力損失232dlvppp 即為沿程壓力損失：上式中第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)沿程壓力損失也可寫成：沿程壓力損失也可寫成：eeeeRRRvdlvdlRdlvpp807564226432222橡膠軟管：金屬管：，為沿程阻力系數(shù)，第2章

33、液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)沿程阻力系數(shù)除了與雷諾數(shù)有關(guān)外，還與管道的粗糙度有關(guān)。沿程阻力系數(shù)除了與雷諾數(shù)有關(guān)外，還與管道的粗糙度有關(guān)。 即即, 為管壁的絕對(duì)粗糙度，為管壁的絕對(duì)粗糙度，/d 為相對(duì)粗糙度。為相對(duì)粗糙度。紊流時(shí)的沿程阻力系數(shù)紊流時(shí)的沿程阻力系數(shù) 的具體數(shù)值，可查相關(guān)手冊(cè)。的具體數(shù)值，可查相關(guān)手冊(cè)。2 2）紊流時(shí)的）紊流時(shí)的沿程壓力損失沿程壓力損失22vdlp)/,(dRfe第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)3 3. .局部壓力損失局部壓力損失pp 液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、閥口等處時(shí)，液體流速的大小和方向液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、閥口等處時(shí)，液體流速的大小和方向發(fā)生變化，會(huì)產(chǎn)生漩渦并發(fā)生

34、紊動(dòng)現(xiàn)象，由此造成的壓力損失稱為局部發(fā)生變化，會(huì)產(chǎn)生漩渦并發(fā)生紊動(dòng)現(xiàn)象，由此造成的壓力損失稱為局部壓力損失壓力損失pp 。22vp局部壓力損失局部壓力損失表達(dá)式表達(dá)式: :式中式中: : 為局部阻力系數(shù)，具體數(shù)值可查有關(guān)手冊(cè)。為局部阻力系數(shù)，具體數(shù)值可查有關(guān)手冊(cè)。 第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ) 整個(gè)液壓系統(tǒng)的總壓力損失應(yīng)為所有整個(gè)液壓系統(tǒng)的總壓力損失應(yīng)為所有沿程壓力損失和所沿程壓力損失和所有的局部壓力損失之和。有的局部壓力損失之和。2222l vvpppdgg 2.52.5 液體流經(jīng)小孔及縫隙的流量液體流經(jīng)小孔及縫隙的流量“孔口流動(dòng)孔口流動(dòng)”主要介紹孔口的流量公式及液阻特性。主要介紹孔口的流

35、量公式及液阻特性。第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)一般孔口邊緣都做成刃口形式。一般孔口邊緣都做成刃口形式。 當(dāng)液流經(jīng)過管道由小孔流出時(shí)，由于液體慣性作用，使當(dāng)液流經(jīng)過管道由小孔流出時(shí)，由于液體慣性作用，使通過小孔后的液流形成一個(gè)收縮斷面，然后再擴(kuò)散，這一收通過小孔后的液流形成一個(gè)收縮斷面，然后再擴(kuò)散，這一收縮和擴(kuò)散過程產(chǎn)生很大的能量損失縮和擴(kuò)散過程產(chǎn)生很大的能量損失1.1.薄壁小孔薄壁小孔 5 . 0dl長(zhǎng)徑比：第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)完全收縮完全收縮: : D/d7,D/d7,液流收縮不受孔前通道的影響液流收縮不受孔前通道的影響, ,稱完全收縮稱完全收縮. .不完全收縮不完全收縮: :D

36、/dD/d7,7,孔前通道對(duì)液流進(jìn)入小孔起導(dǎo)向作用孔前通道對(duì)液流進(jìn)入小孔起導(dǎo)向作用, ,稱不完全收縮稱不完全收縮. .第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)對(duì)孔前、孔后通道斷面對(duì)孔前、孔后通道斷面1 11 1、2 22 2列伯努利方程，并設(shè)列伯努利方程，并設(shè)=1=11)1)流經(jīng)薄壁小孔流量流經(jīng)薄壁小孔流量hgvgpgvgp22222211其中的壓力損失包括突然收縮和突然擴(kuò)大兩項(xiàng)損失。其中的壓力損失包括突然收縮和突然擴(kuò)大兩項(xiàng)損失。第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)A A0 0小孔截面積；小孔截面積；C Cd d流量系數(shù)；流量系數(shù)；C Cd d=0.60 =0.60 0.610.61流量系數(shù)流量系數(shù)C Cd

37、d的大小一般由實(shí)驗(yàn)確定的大小一般由實(shí)驗(yàn)確定. .具體見相關(guān)手冊(cè)。具體見相關(guān)手冊(cè)。 2 2）流經(jīng)薄壁小孔流量公式）流經(jīng)薄壁小孔流量公式: :pAcqd20 薄壁小孔因沿程阻力損失小，薄壁小孔因沿程阻力損失小，q q 對(duì)油溫變化不敏感，因?qū)τ蜏刈兓幻舾?，因此多被用作調(diào)節(jié)流量的節(jié)流器。此多被用作調(diào)節(jié)流量的節(jié)流器。第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)pAcqd201)1)短孔短孔流經(jīng)短孔的流量流經(jīng)短孔的流量C Cd d=0.82=0.82，短孔常用作固定節(jié)流器。，短孔常用作固定節(jié)流器。2.2.短孔和細(xì)長(zhǎng)孔短孔和細(xì)長(zhǎng)孔45 . 0dl長(zhǎng)徑比：第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ) 液流經(jīng)過細(xì)長(zhǎng)孔的流量和孔前后壓差成

38、正比，和液體粘液流經(jīng)過細(xì)長(zhǎng)孔的流量和孔前后壓差成正比，和液體粘度成反比。流量受液體溫度影響較大。度成反比。流量受液體溫度影響較大。pldq12842 2）細(xì)長(zhǎng)孔）細(xì)長(zhǎng)孔流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)孔的流量：流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)孔的流量：dl4長(zhǎng)徑比：第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)3.3.平板縫隙平板縫隙存在壓差流動(dòng)和存在壓差流動(dòng)和剪切流動(dòng)。剪切流動(dòng)。通過平板縫隙的流量可由下式計(jì)算：通過平板縫隙的流量可由下式計(jì)算： 在壓差作用下，流量在壓差作用下，流量q q 與與 縫隙值縫隙值h h 的三次方成正比，的三次方成正比，這說明液壓元件內(nèi)縫隙的大小對(duì)泄漏量的影響非常大。這說明液壓元件內(nèi)縫隙的大小對(duì)泄漏量的影響非常大。bhulpbhq

39、21203第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)4.4.環(huán)形縫隙環(huán)形縫隙 注意：注意：當(dāng)圓柱體移動(dòng)方向和壓差方向相同時(shí)取正號(hào)，方向相反時(shí)取負(fù)號(hào)。當(dāng)圓柱體移動(dòng)方向和壓差方向相同時(shí)取正號(hào)，方向相反時(shí)取負(fù)號(hào)。同心圓柱環(huán)形間隙同心圓柱環(huán)形間隙偏心環(huán)形間隙偏心環(huán)形間隙通過同心圓柱環(huán)形縫隙的通過同心圓柱環(huán)形縫隙的流量公式：流量公式：dhulpdhq21203第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)流經(jīng)偏心圓柱環(huán)形縫隙的流量公式：流經(jīng)偏心圓柱環(huán)形縫隙的流量公式： 當(dāng)偏心量當(dāng)偏心量e e= =h ho o， 即即1 1 時(shí)（最大偏心狀態(tài)），其通過的時(shí)（最大偏心狀態(tài)），其通過的流量是同心環(huán)形間隙流量的流量是同心環(huán)形間隙流量的2.

40、5 2.5 倍。因此在液壓元件中應(yīng)倍。因此在液壓元件中應(yīng)盡量使配合零件同心。盡量使配合零件同心。為相對(duì)偏心率：為相對(duì)偏心率： e e / / h ho o e e為偏心量，為偏心量，h h0 0= R - r= R - r)5 . 11 (12230lpdhq第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)5.5.圓錐環(huán)形間隙圓錐環(huán)形間隙順錐：順錐：閥芯小端為高壓，液流由閥芯小端為高壓，液流由小端流向大端。小端流向大端。倒錐：倒錐：閥芯大端為高壓，液流由閥芯大端為高壓，液流由大端流向小端。大端流向小端。 閥芯存在錐度不僅影響流經(jīng)間隙的流量，而且影響縫隙中的閥芯存在錐度不僅影響流經(jīng)間隙的流量，而且影響縫隙中的 壓

41、力分布。壓力分布。 如果閥芯在閥體孔內(nèi)出現(xiàn)偏心，作用在閥芯一側(cè)的壓力將大如果閥芯在閥體孔內(nèi)出現(xiàn)偏心，作用在閥芯一側(cè)的壓力將大 于另一側(cè)的壓力，使閥芯受到一個(gè)液壓側(cè)向力的作用。于另一側(cè)的壓力，使閥芯受到一個(gè)液壓側(cè)向力的作用。第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)6.液壓卡緊現(xiàn)象（液壓卡緊現(xiàn)象（動(dòng)畫動(dòng)畫）倒錐的液壓側(cè)向力使偏心距加大，當(dāng)液壓側(cè)向力足夠大時(shí)，倒錐的液壓側(cè)向力使偏心距加大，當(dāng)液壓側(cè)向力足夠大時(shí)，閥芯將緊貼孔的壁面，產(chǎn)生所謂液壓卡緊現(xiàn)象；閥芯將緊貼孔的壁面，產(chǎn)生所謂液壓卡緊現(xiàn)象；順錐的液壓側(cè)向力則力圖使偏心距減小，不會(huì)出現(xiàn)液壓卡緊順錐的液壓側(cè)向力則力圖使偏心距減小，不會(huì)出現(xiàn)液壓卡緊現(xiàn)象。現(xiàn)象。為

42、減少液壓側(cè)向力，一般在閥芯或柱塞的圓柱面開徑向均壓為減少液壓側(cè)向力，一般在閥芯或柱塞的圓柱面開徑向均壓槽，使槽內(nèi)液體壓力在圓周方向處處相等，槽深和寬為槽，使槽內(nèi)液體壓力在圓周方向處處相等，槽深和寬為0.31.0mm。第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)2.6 2.6 液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象1.1.液壓沖擊液壓沖擊 液壓沖擊的類型：液壓沖擊的類型： 管道閥門突然關(guān)閉時(shí)的液壓沖擊管道閥門突然關(guān)閉時(shí)的液壓沖擊運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的液壓沖擊運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的液壓沖擊第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)減少液壓沖擊的措施：減少液壓沖擊的措施：延長(zhǎng)閥門關(guān)閉和運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)換向的時(shí)間延長(zhǎng)閥門關(guān)閉和運(yùn)動(dòng)部件制

43、動(dòng)換向的時(shí)間; ;限制管道流速及運(yùn)動(dòng)部件的速度限制管道流速及運(yùn)動(dòng)部件的速度; ;適當(dāng)增大管徑，以減小沖擊波的傳播速度適當(dāng)增大管徑，以減小沖擊波的傳播速度; ;盡量縮短管道長(zhǎng)度，減小壓力波的傳播時(shí)間；盡量縮短管道長(zhǎng)度，減小壓力波的傳播時(shí)間；用橡膠軟管或設(shè)置蓄能器吸收沖擊的能量。用橡膠軟管或設(shè)置蓄能器吸收沖擊的能量。第2章 液壓壓流體力學(xué)學(xué)基礎(chǔ)礎(chǔ)2.氣氣穴現(xiàn)現(xiàn)象 氣穴現(xiàn)象的產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象的產(chǎn)生 氣穴現(xiàn)象多發(fā)生在閥口和泵的吸油口氣穴現(xiàn)象多發(fā)生在閥口和泵的吸油口 氣穴現(xiàn)象的危害氣穴現(xiàn)象的危害減少氣穴現(xiàn)象的措施：減少氣穴現(xiàn)象的措施：1 1、減小閥孔前后的壓力降，一般使壓力比、減小閥孔前后的壓力降，一般使壓

44、力比p p1 1/ /p p2 23.53.5。2 2、盡量降低泵的吸油高度，減少吸油管道阻力。盡量降低泵的吸油高度，減少吸油管道阻力。3 3、各元件聯(lián)接處要密封可靠，防止空氣進(jìn)入。、各元件聯(lián)接處要密封可靠，防止空氣進(jìn)入。4 4、增強(qiáng)容易產(chǎn)生氣蝕的元件的機(jī)械強(qiáng)度。、增強(qiáng)容易產(chǎn)生氣蝕的元件的機(jī)械強(qiáng)度。第第3 3章章 液壓泵和液壓馬達(dá)液壓泵和液壓馬達(dá)3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 齒輪泵與齒輪馬達(dá)齒輪泵與齒輪馬達(dá)3.3 3.3 葉片泵與葉片馬達(dá)葉片泵與葉片馬達(dá)3.4 3.4 柱塞泵與柱塞馬達(dá)柱塞泵與柱塞馬達(dá) 本章介紹液壓泵和液壓馬達(dá)本章介紹液壓泵和液壓馬達(dá)原理、結(jié)構(gòu)及在液壓系統(tǒng)中的作原理、

45、結(jié)構(gòu)及在液壓系統(tǒng)中的作用。用。本章重點(diǎn)：本章重點(diǎn)： 液壓泵和液壓馬達(dá)功率和效液壓泵和液壓馬達(dá)功率和效率計(jì)算的基本方法。液壓泵和液率計(jì)算的基本方法。液壓泵和液壓馬達(dá)工作原理、結(jié)構(gòu)、參數(shù)以壓馬達(dá)工作原理、結(jié)構(gòu)、參數(shù)以及選用。及選用。 3.5 3.5 柱塞式液壓泵的合理使用柱塞式液壓泵的合理使用第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá) 液壓泵作為液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)液壓泵作為液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件，將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能輸出，為液壓系統(tǒng)提供足夠流量的壓力械能轉(zhuǎn)換為液壓能輸出，為液壓系統(tǒng)提供足夠流量的壓力油。而液壓馬達(dá)是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，是將液壓泵提油。而液壓馬達(dá)是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行

46、元件，是將液壓泵提供的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。供的液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。 3.1 3.1 液壓泵概述液壓泵概述1 1）以單柱塞泵為例（）以單柱塞泵為例（動(dòng)畫動(dòng)畫） 偏心輪旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，柱塞上下往復(fù)運(yùn)偏心輪旋轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，柱塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)一次，向下運(yùn)動(dòng)吸油，向上運(yùn)動(dòng)動(dòng)一次，向下運(yùn)動(dòng)吸油，向上運(yùn)動(dòng)排油。排油。 泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)排出的油液體積稱為排泵每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)排出的油液體積稱為排量。量。第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)1.1.液壓泵基本工作原理液壓泵基本工作原理2422dedsV第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)2 2）液壓泵正常工作的三個(gè)必備條件）液壓泵正常工作的三個(gè)必備條件 必須具有一個(gè)由

47、運(yùn)動(dòng)件和非運(yùn)動(dòng)件所構(gòu)成的密閉容積；必須具有一個(gè)由運(yùn)動(dòng)件和非運(yùn)動(dòng)件所構(gòu)成的密閉容積； 密閉容積的大小隨運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)作周期性的變化，實(shí)現(xiàn)密閉容積的大小隨運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)作周期性的變化，實(shí)現(xiàn)吸油和壓油；吸油和壓油； 吸油腔與排油腔隔開。吸油腔與排油腔隔開。第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)1 1）液壓泵和液壓馬達(dá)的壓力）液壓泵和液壓馬達(dá)的壓力工作壓力：液壓泵實(shí)際工作時(shí)的出口壓力工作壓力：液壓泵實(shí)際工作時(shí)的出口壓力p pp p或液壓馬達(dá)的或液壓馬達(dá)的進(jìn)口壓力進(jìn)口壓力p pm m 額定壓力額定壓力 p ps s ：正常工作條件下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。：正常工作條件下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。2 2）液壓泵和液壓馬達(dá)

48、液壓泵和液壓馬達(dá)的排量的排量液壓泵液壓泵排量排量V Vp p：油泵每轉(zhuǎn)所排出的油液體積；：油泵每轉(zhuǎn)所排出的油液體積；液壓液壓馬達(dá)排量馬達(dá)排量V Vm m： 馬達(dá)每轉(zhuǎn)所需油液體積；馬達(dá)每轉(zhuǎn)所需油液體積；常用單位為常用單位為 cmcm3 3/ /r r (ml/r)(ml/r)。2.2.液壓泵的基本參數(shù)液壓泵的基本參數(shù)第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)3 3）液壓泵和液壓馬達(dá)理論流量：）液壓泵和液壓馬達(dá)理論流量： 液液 壓壓 泵泵q q ptpt ：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)理論上排出的油液體積；：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)理論上排出的油液體積； 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)q q mtmt ：空載無流量損失下運(yùn)轉(zhuǎn)所需流量；：空載無流量損失

49、下運(yùn)轉(zhuǎn)所需流量； q q t t= n v = n v ，單位為，單位為 m m3 3/s /s 或或 L/min L/min 。4 4）液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)實(shí)際實(shí)際流量 q q ：液 壓壓 泵泵q qp p：?jiǎn)螁挝粫r(shí)間內(nèi)實(shí)際時(shí)間內(nèi)實(shí)際排出的油液體積積； 若泄漏流量為為qqp p，則則：第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)液壓馬達(dá)壓馬達(dá)q qm m：液壓馬達(dá)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)壓馬達(dá)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)所需輸輸入的流量； 若泄漏流量為為 ，則則: : pptpqqq mq mmtmqqq 第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)5 5）液壓泵或液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速：）液壓泵或液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速：額定轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)速 n n s s：

50、 額定壓力下能連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速。額定壓力下能連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高轉(zhuǎn)速。最高轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速 n n maxmax： 額定壓力下允許短時(shí)間運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速。額定壓力下允許短時(shí)間運(yùn)行的最高轉(zhuǎn)速。最低轉(zhuǎn)速最低轉(zhuǎn)速 n n minmin： 正常運(yùn)轉(zhuǎn)允許的最低轉(zhuǎn)速。正常運(yùn)轉(zhuǎn)允許的最低轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速范圍：轉(zhuǎn)速范圍： 最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速。最低轉(zhuǎn)速和最高轉(zhuǎn)速之間的轉(zhuǎn)速。第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)液壓泵：液壓泵：輸入功率輸入功率 ：P P pipi= = T Tp pp p輸出功率輸出功率 ：P Ppopo = = p pp pq qp p 若不考慮能量損失：若不考慮能量損失： 2n2n

51、p pT Tptpt = p = pp pV Vp pn np p 則則TpTpt tp pp pV Vp p/2/2液壓馬達(dá)：液壓馬達(dá)：輸入功率輸入功率 ：P P mimi = = p pm mq qm m 輸出功率輸出功率 ：P Pmomo = = T Tm mm m若不考慮能量損失：若不考慮能量損失： p pm mV Vm mn nm m = = 2n2nm mT Tmt mt 則則T TmtmtpmVpmVm m/2/26 6）液壓泵和液壓馬達(dá)的功率）液壓泵和液壓馬達(dá)的功率7) 7) 液壓泵和液壓馬達(dá)的效率：液壓泵和液壓馬達(dá)的效率：ptpptpptptppvqqqqqqq1)(第3章

52、液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)容積效率容積效率v： 用以衡量液壓泵或液壓馬達(dá)的泄漏大小。用以衡量液壓泵或液壓馬達(dá)的泄漏大小。液液 壓壓 泵：泵的實(shí)際流量泵：泵的實(shí)際流量q qp p與理論流量與理論流量q qptpt之比。之比。 液壓馬達(dá)：液壓馬達(dá)的理論流量液壓馬達(dá)：液壓馬達(dá)的理論流量q qmtmt與實(shí)際輸入流量與實(shí)際輸入流量q qm m之比。之比。)(mmttmmtmmvqqqqq機(jī)械效率機(jī)械效率m m： 用以衡量液壓泵或液壓馬達(dá)因摩擦引起的扭矩?fù)p失。用以衡量液壓泵或液壓馬達(dá)因摩擦引起的扭矩?fù)p失。第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)ppppptpmTVpTT 2 液液 壓壓 泵：理論扭矩與實(shí)際輸入扭

53、矩之比。泵：理論扭矩與實(shí)際輸入扭矩之比。 液壓馬達(dá)：實(shí)際輸出扭矩與理論扭矩之比。液壓馬達(dá)：實(shí)際輸出扭矩與理論扭矩之比。mmtmmTT pvpmp第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)總效率總效率 ： 液壓泵或液壓馬達(dá)均為輸出功率液壓泵或液壓馬達(dá)均為輸出功率 P P o o與輸入功率與輸入功率 P P i i之比之比 液液 壓壓 泵：泵： 液壓馬達(dá)：液壓馬達(dá)：mvmmm第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)圖 3-2 CB-L 型齒輪泵的特性曲線(=1300r/min)16080(MPa)40206012010014085757080效率90(%)95100vm液壓泵的特性曲線液壓泵的特性曲線第3章 液

54、壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)3.3.液壓泵的分類和選用液壓泵的分類和選用1)1)分類分類按運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件的形狀狀和運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式按能否變變量齒輪泵齒輪泵葉片泵泵柱塞泵泵螺桿泵泵外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵雙作用葉片泵雙作用葉片泵單作用葉片泵單作用葉片泵軸向柱塞泵軸向柱塞泵徑向柱塞泵徑向柱塞泵 單作用葉片泵，徑向柱單作用葉片泵，徑向柱塞泵和軸向柱塞泵可以作變?nèi)煤洼S向柱塞泵可以作變量泵量泵第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)2)2)選用原則：選用原則： 是否要求變量：是否要求變量： 要求變量選用變量泵。要求變量選用變量泵。 工工 作作 壓壓 力力: : 柱塞泵的額定壓力最高。柱塞泵的額

55、定壓力最高。 工工 作作 環(huán)環(huán) 境境: : 齒輪泵的抗污能力最好。齒輪泵的抗污能力最好。 噪噪 聲聲 指指 標(biāo)標(biāo): : 雙作用葉片泵和螺桿泵屬低噪聲泵。雙作用葉片泵和螺桿泵屬低噪聲泵。 效效 率率: : 軸向柱塞泵的總效率最高。軸向柱塞泵的總效率最高。第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)3.2 齒輪泵齒輪泵齒輪泵根據(jù)嚙合形式不同分為兩種：齒輪泵根據(jù)嚙合形式不同分為兩種：外嚙合齒輪泵外嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵內(nèi)嚙合齒輪泵第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)1. 外嚙嚙合齒輪泵齒輪泵1)1)結(jié)構(gòu)組結(jié)構(gòu)組成一對(duì)齒輪對(duì)齒輪泵泵體前后蓋板長(zhǎng)長(zhǎng)短軸軸第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)2 2）工作原理（）工作原理

56、（動(dòng)畫動(dòng)畫） 第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)3 3）外嚙合齒輪泵的排量公式）外嚙合齒輪泵的排量公式 近似計(jì)算時(shí)可認(rèn)為其排量等于近似計(jì)算時(shí)可認(rèn)為其排量等于它的兩個(gè)齒輪的齒槽容積之和。它的兩個(gè)齒輪的齒槽容積之和。 假設(shè)齒槽容積等于輪齒體積，則：假設(shè)齒槽容積等于輪齒體積，則： V =2dhbV =2dhb2zm2zm2 2b b 考慮到，齒槽容積略大于輪齒考慮到，齒槽容積略大于輪齒體積通常按下式計(jì)算體積通常按下式計(jì)算 V =6.66zmV =6.66zm2 2b b 思考一下，流量如何計(jì)算？思考一下，流量如何計(jì)算？第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)外嚙合 1內(nèi)嚙合 0.2齒輪嚙合過程中，壓油腔容

57、積變化率是不均勻的，齒輪泵的瞬時(shí)理論齒輪嚙合過程中，壓油腔容積變化率是不均勻的，齒輪泵的瞬時(shí)理論流量呈脈動(dòng)現(xiàn)象。脈動(dòng)的大小由流量脈動(dòng)率流量呈脈動(dòng)現(xiàn)象。脈動(dòng)的大小由流量脈動(dòng)率p來衡量。來衡量。ppqqqminmax 由圖可見，外嚙合齒輪泵齒數(shù)越多，脈動(dòng)越小，且從該指標(biāo)看內(nèi)嚙合優(yōu)于由圖可見，外嚙合齒輪泵齒數(shù)越多，脈動(dòng)越小，且從該指標(biāo)看內(nèi)嚙合優(yōu)于外嚙合。外嚙合。4 4）流量脈動(dòng)）流量脈動(dòng)5 5）外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）外嚙合齒輪泵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá) 泄漏與間隙補(bǔ)償措施泄漏與間隙補(bǔ)償措施齒輪泵存在端面泄漏；齒輪泵存在端面泄漏；徑向泄漏；徑向泄漏；輪齒嚙合處泄漏。輪齒嚙合處泄漏

58、。端面泄漏占端面泄漏占8085。 由于端面泄漏占由于端面泄漏占8085，因此，因此端面泄漏限制了齒輪泵壓力的提高，一端面泄漏限制了齒輪泵壓力的提高，一方面工藝限制，使間隙不可能很小，另方面工藝限制，使間隙不可能很小，另一方面，由于磨損，間隙會(huì)越來越大，一方面，由于磨損，間隙會(huì)越來越大，如何解決這一問題，成為提高齒輪泵壓如何解決這一問題，成為提高齒輪泵壓力的重要課題之一。力的重要課題之一。第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá)6)6)間隙補(bǔ)償措施（提高壓力的措間隙補(bǔ)償措施（提高壓力的措施）施）采用靜壓平衡措施：采用靜壓平衡措施： 在齒輪和蓋板之間增加一個(gè)在齒輪和蓋板之間增加一個(gè)補(bǔ)償零件，如浮動(dòng)軸套或

59、浮動(dòng)側(cè)補(bǔ)償零件，如浮動(dòng)軸套或浮動(dòng)側(cè)板，在浮動(dòng)零件的背面引入壓力板，在浮動(dòng)零件的背面引入壓力油，讓作用在背面的液壓力稍大油，讓作用在背面的液壓力稍大于正面的液壓力，其差值由一層于正面的液壓力，其差值由一層很薄的油膜承受。很薄的油膜承受。第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá) 7）液壓徑壓徑向力及平衡措施解決措施：解決措施：通過在蓋板上開設(shè)平衡槽，使它們分別通過在蓋板上開設(shè)平衡槽，使它們分別與低、高壓腔相通，產(chǎn)生一個(gè)與液壓徑與低、高壓腔相通，產(chǎn)生一個(gè)與液壓徑向力平衡的作用。向力平衡的作用。平衡徑向力的措施都是以增加徑向泄漏平衡徑向力的措施都是以增加徑向泄漏為代價(jià)。為代價(jià)。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：液壓徑向力

60、見左圖液壓徑向力見左圖第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá) 8）困油現(xiàn)現(xiàn)象與與卸荷措施 困油現(xiàn)象產(chǎn)生的原因困油現(xiàn)象產(chǎn)生的原因: : 當(dāng)齒輪重迭系數(shù)當(dāng)齒輪重迭系數(shù)1 1，在兩，在兩 對(duì)輪齒同時(shí)嚙合時(shí)，它們之對(duì)輪齒同時(shí)嚙合時(shí)，它們之 間將形成一個(gè)與吸、壓油腔間將形成一個(gè)與吸、壓油腔 均不相通的閉死容積，稱為均不相通的閉死容積，稱為 “ “困油容積困油容積”。此。此“困油容困油容 積積”隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)其大小發(fā)生隨齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)其大小發(fā)生 變化，先由大變小，后由小變化，先由大變小，后由小 變大，形成困油。變大，形成困油。(困油現(xiàn)象動(dòng)畫困油現(xiàn)象動(dòng)畫)第3章 液壓泵壓泵和液壓馬達(dá)壓馬達(dá) 困油現(xiàn)象的危害困油現(xiàn)象的危害