关于《液压与气压传动》

• 课程性质: 专业基础课
• 课程特点: 理论与实践并重
• 评价指标: 期末70% ；平时30% (出勤、作业、实验、课堂提问等)

          第一章 液压与气压传动概述

 ◇液压与气压传动的工作原理

 ◇液压与气压传动系统的组成与实例

 ◇液压与气压传动的比较

 ◇流体传动介质的特性

   知识点：基本原理、介质性能

• 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
• 压力和流量是液压与气压传动中两个最重要的参数。压力取决于负载；流量决定执行元件的运动速度
• 液压与气压传动系统的基本组成
• 传动介质的主要性能、参数的物理意义、度量单位以及主要的影响因素

    研究对象

 ◇研究以有压流体（压力油和压缩空气）为传动介质来实现各种机械传动和自动控制的学科。
 ◇元件→回路→系统→介质

     1.1 液压与气压传动的工作原理

                     （图1-1）

          （观看动画演示）

    1.1.1 力比关系

  帕斯卡原理：“在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点”

  如图1－1 b)所示。

          　　（1.1）

    重要基本概念一：“工作压力取决于负载”，而与流入的液体多少无关.

  思考：1.若空载，即W=0，则p=？

       2.千斤顶的工作原理，液压传动和其它传动方式的比较?

      1.1.2 运动关系

  活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比.

  流量q (Ah/t):单位时间内流过某一截面积为A的流体体积q=Av

      q=A1v1=A2v2  （1.4）(连续性方程)

  若已知进入缸体的流量q，则活塞运动速度为：    (1.5)

     重要基本概念二：

  “活塞的运动速度v取决于进入液压（气压）缸（马达）的流量q，而与液体压力p大小无关”.

      1.1.3 功率关系

• 压力p和流量q是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为功率。
• 液压与气压传动是以流体的压力能来传递动力的.

      1.2 液压与气压传动系统组成与实例

    液压传动的特点：

  先通过动力元件（液压泵）将原动机（如电动机）输入的机械能转换为液体压力能，再经密封管道和控制元件等输送至执行元件（如液压缸），将液体压力能又转换为机械能以驱动工作部件。

    液压与气压传动系统组成

• 动力元件：液压泵或气源装置，其功能是将原动机输入的机械能转换成流体的压力能，为系统提供动力
• 执行元件：液压缸或气缸、液压马达或气马达，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
• 控制元件：压力、流量和方向控制阀，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
• 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
• 传动介质.

     1.3 液压与气压传动的发展方向

 ◇液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声和高度集成化、数字化等方向发展。

 ◇气动技术正向节能化、小型化、轻量化、位置控制的高精度化，以及与机、电、液、气相结合的综合控制技术方向发展。

      1.4 流体传动介质的特性

 ◇液压油的主要物理性质

 ◇液压油的选择

 ◇空气的主要物理性质

 ◇气体状态方程

 ◇气压传动系统对空气的要求

    1.4.1 液压油的主要物理性质

  密度ρ：单位体积液体的质量

   式中,m：液体的质量(kg)；V：液体的体积（m3）；　　　ρ=900 kg/ m3

• 可压缩性：液体受压力作用而发生体积变化的性质。可用体积压缩系数κ或体积弹性模量K表示
• 体积压缩系数κ：单位压力变化所引起的体积相对变化量，

            　　（m2/N）

    式中V：液体加压前的体积（m3）；　△V：加压后液体体积变化量（m3）；
        △p：液体压力变化量（N/ m2）；

• 体积弹性模量K （N/ m2）：液体体积压缩系数κ的倒数

        计算时常取K=7×100,000,000N/ m2

      粘度

• 液体的粘性：

  液体在流动时产生内摩擦力的特性，静止液体则不显示粘性.

 ◇液体的粘度：

  液体粘性的大小可用粘度来衡量。粘度是液体的根本特性，也是选择液压油的最重要指标常用的粘度有三种不同单位：即,动力粘度、运动粘度和相对粘度.

     动力粘度（绝对粘度）μ

• 牛顿内摩擦定律

  式中μ:称为动力粘度系数（Pa·s）τ:单位面积上的摩擦力（即剪切应力）

    ,速度梯度，即液层间速度对液层距离的变化率.

• 物理意义：当速度梯度为1时接触液层间单位面积上的内摩擦力
• 法定计量单位：帕·秒（Pa·s）

     运动粘度ν

• 定义：动力粘度μ与密度ρ之比，
• 法定计量单位：m2/s

  由于ν的单位中只有运动学要素，故称为运动粘度。液压油的粘度等级就是以其40oC时运动粘度的某一平均值来表示，如L-HM32液压油的粘度等级为32，则40oC时其运动粘度的平均值为32mm2/s

    相对粘度（恩式粘度oΕ）

• 恩氏粘度：它表示200mL被测液体在toC时，通过恩氏粘度计小孔（ф=2.8mm）流出所需的时间t1，与同体积20oC的蒸馏水通过同样小孔流出所需时间t2之比值.

• 工业上常用20oC、50oC和100oC作为测定恩式粘度的标准温度，分别以oΕ20、oΕ50、oΕ100表示
• 恩式粘度与运动粘度（mm2/s）的换算关系：

  当1.3≤oΕ≤3.2时，

  当oΕ＞3.2时，

     粘温特性

 ◇定义：粘度随温度变化的特性