※液压知识点总结

绪论1、以液体为介质，用其产生的压力传递能量的方式称为液压。2、以液体为工作介质，依靠运动着液体的压力能来传递动力的叫液压传动。3、液压传动系统的压力主要取决于负载，执行元件的速度取决于进入它的液体的流量。4、液压系统的基本组成有：动力元件——液压泵。将机械能转换成液压能，给系统提供压力油。执行元件——液压缸或液压马达。将压力能转换成机械能，推动负载做功。控制元件——液压阀。对系统中油液的压力、流量和流动方向进行控制和调节。辅助元件——油箱、管路、滤油器、蓄能器等。由辅助元件把系统连接起来，以支持系统的正常工作。5、液压传动的优点：a.实现大范围的无级调速。b.在同等输出功率下，液压传动装置的体积小、重量轻、运动惯量小、动态性能好。c.实现无间隙传动，运动平稳。d.便于实现自动工作循环和自动过载保护。e.液压元件有自我润滑作用。f.液压元件标准化、系列化，便于设计、制造和推广应用。液压传动的缺点：a.噪声；b.外部泄漏，会造成环境污染；c.易受污染，液压工作介质中的污染物质会导致介质变质、元件磨损、系统性能恶化；d.对环境温度较敏感，温度过高或过低均会影响甚至破坏元件的可靠性和系统的性能。e.液压油液中的气体会破坏系统的刚性，引起气穴，导致液压泵和其它液压元件的损坏。第一章液压流体力学基础1、液体在外力作用下流动时，分子间内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩擦力，这就是液体的粘性。液体只有在流动时才会呈现粘性，静止液体是不呈现粘性的。2、粘度是衡量流体的粘性指标。常用的有动力粘度和运动粘度。3、动力粘度的物理意义是液体在单位速度梯度下流动时，相接触的液层单位面积上的内摩擦力。运动粘度没有特殊的物理意义4、当压力增加时，粘度有所增加；但不显著。液体的粘度对温度很敏感，温度略升高，粘度显著降低。5、液压传动对工作介质的性能要求：a.适当的粘度和良好的粘温特性。b.良好的润滑性能，以减小元件之间的磨损。c.质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水份和水溶性酸碱等。d.对金属和密封件有良好的相容性。e.良好的化学稳定性。f.抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好g.体积膨胀系数小，比热容大。h.流动点和凝固点低，闪点和燃点高。i.对人体无害，成本低。6、静压力的两个重要特性：a.静止液体内任意点所受到的各个方向的静压力都相等；b.液体静压力的方向总是向着作用面的内法线方向。7、液压系统中的压力由负载或元件对油液的阻力所产生。液压泵产生的是流量，而不是压力。8、油液总是进入阻力最小的通路。9、薄壁孔流量公式：pACpACCvAQqcvcc2210、液压冲击：在液压系统中,当油路突然关闭或换向时,会产生急剧的压力升高,这种现象称为液压冲击。造成液压冲击的主要原因是液压速度的急剧变化、高速运动工作部件的惯性力和某些液压元件反应动作不够灵敏。避免液压冲击的基本措施是，尽量避免液流速度发生急剧变化，延缓速度变化的时间，具体办法有：a.设法降低液流速度的突变，如减小系统的换向速度；限制管道中液流速度；b.设法吸收或释放冲击能量，防止瞬时压力的升高如设置蓄能器；在易出现液压冲击的地方安装安全阀。11、在液压系统中，如果某处的压力低于空气分离压，原来溶解于油液中的空气就会分离出来，导致液体中形成大量的气泡的现象，称为气穴。由气穴造成的腐蚀作用称为气蚀。气蚀易造成液压元件内部腐蚀、寿命缩短。可采取的措施有：降低液压泵的吸油高度、加大吸油管径、吸油管有良好的密封防止空气渗入。第二章液压泵1、液压泵是液压系统的动力元件，它将输入的机械能转换为工作液体的压力能，为液压系统提供一定流量的压力液体，是系统的动力源。2、液压泵是靠一个或数个密封油腔的周期变化来进行工作的，所以称为容积式泵。3、容积式泵的流量大小取决于密封工作腔容积变化的大小和次数。若不计泄漏，流量与压力无关。4、齿轮泵和叶片泵多用于中、低压系统，柱塞泵多用于高压系统。5、液压泵的基本性能参数：（1）压力a.工作压力：液压泵实际工作时的输出压力称为工作压力。工作压力取决于外负载的大小和排油管路上的压力损失，与液压泵的流量无关。b.额定压力：液压泵在正常工作条件下，按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压泵的额定压力。c.最高允许压力：在超过额定压力的条件下，允许液压泵短暂运行的最高压力值。超过此压力，泵的泄漏会迅速增加。（2）排量和流量a.排量：泵主轴每转一周所排出液体体积的理论值V，如泵排量固定，则为定量泵；排量可变则为变量泵。b.流量：为泵单位时间内排出的液体体积（L/min），有理论流量qbt和实际流量qb两种。理论流量qbt为每转排量Vbt和单位时间内密封容积变化的次数nb的乘积，即qbt=VbtnbVbt为在没有泄漏的情况下液压泵轴转一转所排出的油液体积，常用单位为毫升/转（mL/r），它取决于液压泵的几何尺寸，又称几何排量（简称排量）。实际流量qb=qbt-∆q，∆q——液压泵的泄漏量（内泄漏和外泄漏之和）（3）泵的功率泵输入功率：nTPd2泵实际输出功率：bbqpP式中：pb—泵输出的工作压力（MPa）qb—泵的实际输出流量（L/min），1L=103cm3。在实际计算功率时，一定要注意单位统一。最好都统一为国标：帕，米，秒的格式。（4）容积效率和机械效率容积效率lslsbbVVVnVnVqq1机械效率总效率TTnTnTPPllddlJ22JVJdlVblbdbPqpPP/6、齿轮泵：结构简单，价格便宜；齿轮泵是定量泵，可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿轮泵两种。优点：体积小，工作可靠，成本低，抗污染力强，便于维修使用，结构简单，制造工艺性好，价格便宜，自吸能力较好，抗污染能力强，而且能耐冲击性负载。缺点：容积效率较低，齿轮承受径向不平衡力，不能变量，流量脉动大，泄漏大，噪声大，效率低，零件的互换性差，磨损后不易修复。应用：用于环境差、精度要求不高的场合，用于中低压系统，通常p10MPa，如工程机械、建筑机械、农用机械等。齿轮泵存在三个共性问题：间隙泄漏、径向力、困油现象（1）间隙泄漏：径向间隙(齿顶与齿轮壳内壁的间隙)；（20%~25%）轴向间隙（齿端面与侧板之间的间隙），又称端面间隙；（75%~80%）齿面间隙(啮合处，此处泄漏量很小)。（5%）齿轮泵轴向间隙愈小，容积效率就越高。但轴向间隙过小将导致摩擦力增大，机械效率降低。解决方法：中低压齿轮泵多采用端盖与泵体分离的三片式结构（2）径向不平衡力：从压油腔到吸油腔的压力是逐级下降的。其合力称为径向不平衡力。径向不平衡力很大时能使轴弯曲、齿顶和壳体内表面产生摩擦。同时对轴承产生不利影响。改善措施：缩小压油口，以减小压力油作用面积；增大泵体内表面和齿顶间隙；开压力平衡槽；加粗齿轮轴径，并采用承载能力较大的滑动轴承或滚针轴承。（3）困油现象：由于齿轮泵的齿轮的重叠系数大于1，当齿轮泵供油时，两对相啮合的轮齿之间会产生一个闭死容积，即困油区，齿轮在转动过程中，困油区的容积大小将发生变化，当容积缩小时，困油区的油液受到挤压，压力急剧升高，会使轴承受到很大的附加载荷，降低其寿命，同时产生功率损失，使油温升高。当困油区的容积增大时，由于不能补油，困油区形成局部真空，使溶于油液中的气体析出和油液气化，产生气泡，气泡进入液压系统中，会引起振动和噪音。这种不良现象即为困油现象。困油现象一般产生在齿轮泵的啮合区，可以在前后盖板或浮动轴套上开卸荷槽来改善。7、叶片泵：叶片泵是机床液压系统中应用最广的一种液压泵。运转平稳、压力脉动小，噪音小；结构紧凑、尺寸小、流量大；其缺点是：对油液要求高，如油液中有杂质，则叶片容易卡死；与齿轮泵相比结构较复杂。该泵有两种结构形式：一种是单作用叶片泵，另一种是双作用式叶片泵。特点：1.用于中低压、要求较高的系统中。2.油液粘度要合适，转速不能太低，500～1500rpm。3.要注意油液的清洁，油不清洁容易使叶片卡死。4.通常只能单方向旋转，如果旋转方向错误，会造成叶片折断。（1）单作用叶片泵（叶片后倾）单作用叶片泵由转子1、定子2、叶片3和配流盘、端盖等组成。定子具有圆柱形内表面，定子和转子的间有偏心距e，叶片装在转子槽中，并可在槽内滑动，当转子回转时，由于离心力的作用，使叶片紧靠在定子内壁。泵的转子每旋转一周，密封工作腔容积增大和缩小各一次，完成一次吸油和压油，故称单作用泵。改变转子与定子的偏心量，即可改变泵的流量。因此单作用叶片泵大多为变量泵。为利用离心力使叶片外伸，通常将叶片相对于旋转方向后倾一个角度安装。这种泵只能单向旋转。奇数叶片泵的脉动率比偶数叶片泵的脉动率小，一般取13～15片叶片。（2）双作用叶片泵（叶片前倾）作用原理和单作用叶片泵相似，不同之处只在于定子内表面由两段长半径圆弧、两段短半径圆弧和四段过渡曲线组成。且定子和转子是同心的。在吸油区和压油区之间有一段封油区将它们隔开。工作原理：泵的转子每转一转，完成两次吸油和压油，所以称双作用叶片泵。由于泵的吸油区和压油区对称布置，因此，转子所受径向力是平衡的，所以，又称卸荷式液压泵。双作用叶片泵也存在流量脉动，但比其它型式的泵要求小得多，且在叶片数为4的整数倍、且大于8时最小，一般都取12或16片。8、柱塞泵：柱塞在液压缸内作往复运动来实现吸油和压油。高效率，但制造成本相对较高，适用于高压、大流量、大功率的场合。径向柱塞泵：柱塞沿径向放置轴向柱塞泵：柱塞轴向布置。按缸体中心线与传动轴线是重合还是斜交，轴向柱塞泵又分直轴式和斜轴式，该两种泵都是变量泵，通过调节斜盘倾角γ，即可改变泵的输出流量为了连续吸油和压油，柱塞数必须大于等于3。工作原理：缸体旋转一周，每个柱塞往复运动一次，完成一次吸油和压油动作。直轴式轴向柱塞泵又名斜盘式轴向柱塞泵，此液压泵的柱塞中心线平行于缸体的轴线，可作双向变量泵。泵的输出流量是脉动的，当柱塞数z为单数时，脉动较小，常用的柱塞数视流量大小，取7、9或11个。改变斜盘倾角a，就可改变轴向柱塞泵的排量，从而达到改变泵的输出流量。用来改变斜盘倾角a的机械装置称为变量机构。按控制方式分有手动控制、液压伺服控制和手动伺服控制等，按控制目的分有恒压控制、恒流量控制和恒功率控制等多种。柱塞泵的优点：1.参数高：额定压力高，转速高，泵的驱动功率大2.效率高，容积效率为95％左右，总效率为90％左右3.寿命长4.变量方便，形式多5.单位功率的重量轻6.柱塞泵主要零件均受压应力，材料强度性能可得以充分利用柱塞泵的缺点：1.结构较复杂，零件数较多，2.自吸性差,3.制造工艺要求较高，成本较贵，4.油液对的污染较敏感，要求较高的过滤精度，对使用和维护要求较高。第三章执行元件1、液压马达和液压缸总称液压执行元件。将液压泵供给的液压能转变为机械能输出，驱动工作机构做功。二者的不同在于：液压马达是实现旋转运动，输出机械能的形式是扭矩和转速；又称油马达液压缸是实现往复直线运动(或往复摆动)，输出机械能的形式是力和速度；又称油缸。液压马达按其结构类型来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式等其它形式。2、液压马达与液压泵的区别：从原理上讲，液压泵与液压马达可以互换，但结构有差异：1.泵的进油口比出油口大，马达的进、出油口相同2.结构上要求泵有自吸能力3.马达要正反转，结构具有对称性；泵单方向转，不要对称4.要求马达的结构及润滑，能保证在宽速度范围内正常工作5.液压马达应有较大的起动扭矩和较小的脉动3、4、液压缸是使负载作往复运动的执行元件。按运动方式的不同分为往复直线运动液压缸（又称推力缸）；往复摆动液压缸；按液压力作用方式分：单作用式液压缸；双作用式液压缸；按结构特点分：活塞式、柱塞式、组合式。前两种是基本形式。5、缸的计算由于类型较多，请看PPT和书本上的内容，此处不整理。第四章控制阀及其应用1、控制液体的流动方向、压力高低、流量大小的元件，统称为液压控制阀。分类：方向控制阀单向阀、换向阀压力控制阀溢流阀、减压阀、顺序阀流量控制阀节流阀、调速阀、电液比例流量阀控制原件对外不做功，而且会损失一部分能量