液压基础知识培训

液压基础知识培训王忠含2010-7-13液压基础•液压原理•液压元件•液压系统•原理图•常见故障液压原理•液压传动是一种流体传动，理论基础是流体力学。以液体为介质，利用液体压力来传递动力和进行控制的一种传动方式•液体静力学，帕斯卡原理密闭液体上的压强，能够大小不变地向各个方向传递•静止液体的力学规律•流动液体的力学规律•管路系统流动分析•液压系统的气穴与液压冲击现象2.1.1液体的静压力•静压力:是指液体处于静止状态时,其单位面积上所受的法向作用力•若包含液体某点的微小面积ΔA上所作用的法向力为ΔF，则该点的静压力p定义为：•若法向力F均匀地作用在面积A上，则压力可表示为:AFpAlim0AFp2.1.1液体的静压力•静压力的特性:•液体的静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向•静止液体中任何一点所受到各个方向的压力都相等•液体静压力基本方程:反映了在重力作用下静止液体中的压力分布规律p=po+ρgh图2—1重心作用下的静止液体ΔΔΔ2.1.3静压力基本方程物理意义•p=p0+ρg(z0-z)•+z=+z0=CZ:单位重量液体的位能,称位置水头:单位重量液体的压力能,称压力水头•物理意义:静止液体具有两种能量形式，即压力能与位能。这两种能量形式可以相互转换，但其总和对液体中的每一点都保持不变为恒值，因此静压力基本方程从本质上反映了静止液体中的能量守恒关系.gpgp0gp2.1.4压力的计量单位•法定单位:牛顿/米2(N/m2)即帕（Pa）1MPa=106Pa•单位换算:1工程大气压（at）=1公斤力/厘米2（kgf/m2）≈105帕=0.1MPa1米水柱（mH20）=9.8×103Pa1毫米汞柱（mmHg）=1.33×102Pa1bar≈0.1Mpa=14.5psi2.1.4压力的计量单位•相对压力（表压力）:以大气压力为基准，测量所得的压力是高于大气压的部分•绝对压力:以绝对零压为基准测得的压力•绝对压力=相对压力+大气压力•真空度:如果液体中某点的绝对压力小于大气压力，则称该点出现真空。此时相对压力为负值，常将这一负相对压力的绝对值称为该点的真空度•真空度=|负的相对压力|=|绝对压力-大气压力|图2—2绝对压力、相对压力和真空度表压力p绝对压力真空度绝对压力绝对压力p=02.1.5压力的传递•帕斯卡原理:若在处于密封容器中静止液体的部分边界面上施加外力使其压力发生变化，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，则液体中任一点的压力均将发生同样大小的变化•液压传动是依据帕斯卡原理实现力的传递、放大和方向变换的•液压系统的压力完全决定于外负载图2-4帕斯卡原理应用2.2流动液体的力学规律•理想液体:既不可压缩又无粘性的液体•理想气体:可压缩但没有粘性的气体•一维定常流动:即流场中速度与压力只是空间点的位置的函数而与时间无关，则称流场中的流动为定常流动。在定常流动条件下，如果通过适当选择坐标（包括曲线坐标）后，使流速与压力只是一个坐标的函数，则称这样的流动为一维定常流动2.2.1基本概念•通流截面:在流场中作一面。若该面与通过面上的每一条流线都垂直，则称该面为通流截面•流量:单位时间内流过某通流截面的流体体积法定单位:米3/秒(m3/s)工程中常用升/分（L/min）•通流截面上的平均流速:图2—7流线、流束与通流截面AdAqAdAqAAqAq2.2.1基本概念•流动液体中的压力和能量:由于存在运动，所以理想流体流动时除了具有压力能与位能外，还具有动能。即流动理想流体具有压力能，位能和动能三种能量形式•单位重量的压力能:•单位重量的位能:Z•单位重量的动能:gpg222.2.2连续性方程:质量守恒定律在流动液体情况下的具体应用•q=A=常数•不可压缩流体作定常流动时，通过流束（或管道）的任一通流截面的流量相等•通过通流截面的流速则与通流截面的面积成反比2.2.3伯努利方程(能量方程):能量守恒定律在流动液体中的表达形式•理想液体的伯努利方程•实际液体的伯努利方程•伯努利方程应用实例理想液体的伯努利方程图2-8伯努利方程推导简图•理想液体定常流动时，液体的任一通流截面上的总比能（单位重量液体的总能量）保持为定值。总比能由比压能（）、比位能（Z）和比动能（）组成，可以相互转化。由于方程中的每一项均以长度为量纲，所以亦分别称为压力水头，位置水头和速度水头静压力基本方程是伯努利方程的特例cgzgpgzgp2222222111cgzgp22gpg22泄漏•配合间隙•泄漏:当流体流经这些间隙时就会发生从压力高处经过间隙流到系统中压力低处或直接进入大气的现象(前者称为内泄漏，后者称为外泄漏)•泄漏主要是由压力差与间隙造成的•油液在间隙中的流动状态一般是层流2.4液压系统的气穴与液压冲击现象•气穴(空穴):在流动液体中，由于某点处的压力低于空气分离压而产生汽泡的现象•液压冲击:在液压系统中由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高,产生很高的压力峰值,这种现象称为液压冲击流量•流量与速度的关系•流量的调节•单位压力•压力压强•压力的调节•压力的决定因素•压力表液压传动的主要优缺点主要优点：（1）无级调速；（2）功率体积比功率大，元件布置灵活；（3）易实现过载保护；（4）工作平稳；（5）便于实现自动化；（6）元件能够自行润滑，使用寿命长；（7）液压元件易实现系列化、标准化和通用化。主要缺点：（1）传动比不稳定,不能保证严格的传动比（泄漏，压缩性）（2）对油温变化敏感；（3）不宜远距离输送动力，传动效率较低（4）元件制造精度要求高，加工装配较困难，且对油液的污染较敏感。成本高（5）不易查找故障。（6）易对环境造成污染。液压系统构成•动力部分•执行部分•控制部分•辅助部分•介质•动力部分：将原动机的机械能转换为油液的压力能（液压能）。电机、液压泵液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵手动泵双联泵变量柱塞泵•执行部分：它是将液体的液压能转换成机械能。其中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。•控制元件：控制阀，其功能是对系统中的压力、流量或流动方向进行控制，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。如溢流阀、节流阀、换向阀等。•辅助元件除上述三部分以外的其它元件，包括压力表、滤油器、蓄能装置、冷却器、管件及油箱等，是一个液压系统中必不可少的元件。•工作介质工作介质是指各类液压传动中的液压油或乳化液，它经过油泵和液动机实现能量转换。液压术语•工作压力：系统工作时的压力Mpakg/f决定于负载（液传动的特点）•最高压力（系统压力）：压力阀调定，安全压力溢流阀•流量：单位时间流过的液体量ml/min，决定了执行机构的动作速度•泄漏、排量、响应时间、反馈、开环、闭环等•泵•阀•辅件油•故障：发热泄漏•维修常见液压元件柱塞泵利用柱塞在泵缸体内往复运动，使柱塞与泵壁间形成容积改变，反复吸入和排出液体并增高其压力的泵。柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高和流量调节方便等优点，被广泛应用于高压、大流量和流量需要调节的场合径向柱塞泵齿轮泵•依靠泵缸与啮合齿轮间所形成的工作容积变化和移动来输送液体或使之增压的回转泵。外啮合内啮合即它的最基本形式就是两个尺寸相同的齿轮在一个紧密配合的壳体内相互啮合旋转，这个壳体的内部类似“8”字形，两个齿轮装在里面，齿轮的外径及两侧与壳体紧密配合。来自于挤出机的物料在吸入口进入两个齿轮中间，并充满这一空间，随着齿的旋转沿壳体运动，最后在两齿啮合时排出。（外啮合）外啮合内啮合叶片泵•叶片泵是转子槽内的叶片与泵壳(定子环)相接触，将吸入的液体由进油侧压向排油侧的泵。双联泵液压控制元件及辅件•方向控制阀•压力控制阀及应•流量控制阀及应用•叠加阀/插装阀液压控制元件主要是各种控制阀，在液压系统中控制液体流动方向、流量大小和压力的高低，以满足执行元件的工作要求。2020年4月20日星期一方向控制阀是通过控制液体流动的方向来操纵执行元件的运动，如液压缸的前进、后退与停止，液压马达的正反转与停止等。4．1．1单向阀单向阀（Checkvalve）使油只能在一个方向流动，反方向则堵塞。其构造及符号如图4-1所示。液控单向阀如图4-2所示，在普通单向阀的基础上多了一个控制口，当控制口空接时，该阀相当于一个普通单向阀；若控制口接压力油，则油液可双向流动。为减少压力损失，单向阀的弹簧刚度很小，但若置于回油路作背压阀使用时，则应换成较大刚度的弹簧。4．1方向控制阀（directioncontrolvalves）2020年4月20日星期一方向控制阀•单向阀普通单向阀2020年4月20日星期一方向控制阀是通过控制液体流动的方向来操纵执行元件的运动，如液压缸的前进、后退与停止，液压马达的正反转与停止等。4．1．1单向阀单向阀（Checkvalve）使油只能在一个方向流动，反方向则堵塞。其构造及符号如图4-1所示。液控单向阀如图4-2所示，在普通单向阀的基础上多了一个控制口，当控制口空接时，该阀相当于一个普通单向阀；若控制口接压力油，则油液可双向流动。为减少压力损失，单向阀的弹簧刚度很小，但若置于回油路作背压阀使用时，则应换成较大刚度的弹簧。4．1方向控制阀（directioncontrolvalves）2020年4月20日星期一•单向阀普通单向阀2020年4月20日星期一方向控制阀•单向阀普通单向阀2020年4月20日星期一方向控制阀•单向阀普通单向阀2020年4月20日星期一方向控制阀•液控单向阀液控单向阀2020年4月20日星期一•液控单向阀液控单向阀2020年4月20日星期一方向控制阀：单向阀液控单向阀2020年4月20日星期一•液控单向阀液控单向阀2020年4月20日星期一4．1方向控制阀（directioncontrolvalves）2020年4月20日星期一4．1．2换向阀：换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通、关断或改变油液流动方向。一般以下述方法分类。1．按接口数及切换位置数分类接口是指阀上各种接油管的进、出口，进油口通常标为P，回油口则标为R或T，出油口则以A、B来表示。阀内阀芯可移动的位置数称为切换位置数,通常我们将接口称为“通”，将阀芯的位置称为“位”，例如：图4－3所示的手动换向阀有三个切换位置，4个接口，我们称该阀为三位四通换向阀。该阀的三个工作位置与阀芯在阀体中的对应位置如图4－4所示，各种位和通的换向阀符号见图4－5所示。4．1方向控制阀（directioncontrolvalves）2020年4月20日星期一4．1．2换向阀：换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通、关断或改变油液流动方向。一般以下述方法分类。1．按接口数及切换位置数分类接口是指阀上各种接油管的进、出口，进油口通常标为P，回油口则标为R或T，出油口则以A、B来表示。阀内阀芯可移动的位置数称为切换位置数，通常我们将接口称为“通”，将阀芯的位置称为“位”，例如：图4－3所示的手动换向阀有三个切换位置，4个接口，我们称该阀为三位四通换向阀。该阀的三个工作位置与阀芯在阀体中的对应位置如图4－4所示，各种位和通的换向阀符号见图4－5所示。4．1方向控制阀（directioncontrolvalves）2020年4月20日星期一4．1．2换向阀：换向阀是利用阀芯对阀体的相对位置改变来控制油路接通、关断或改变油液流动方向。一般以下述方法分类。1．按接口数及切换位置数分类接口是指阀上各种接油管的进、出口，进油口通常标为P，回油口则标为R或T，出油口则以A、B来表示。阀内阀芯可移动的位置数称为切换位置数，通常我们将接口称为“通”，将阀芯的位置称为“位”，例如：图4－3所示的手动换向阀有三个切换位置，4个接口，我们称该阀为三位四通换向阀。该阀的三个工作位置与阀芯在阀体中的对应位置如图4－4所示，各种位和通的换向阀符号见图4－5所示。4．1方向控制阀（directioncontrolvalves）2020年4月20日星期一4．1．2换向阀：换向阀是利用阀