派克液压技术基础

1液体可看成是不可压缩的，可将封闭的受压液体看成刚体，封闭的受压液柱象固体一样，可对力、运动以及功率进行传递。滑动负载固体钢杆机械传动滑动负载液压传动封闭油液缸体活塞何谓液压传动2流体传动与控制（液压与气动）FluidPower在密闭的回路（或系统）中，以受压流体为工作介质，进行能量转换、传递、控制和分配的技术。简称“液压及气动”液压传动技术Hydraulics-以液体为工作介质的流体传动及控制技术，简称“液压”。在液压传动中，能量通过管路系统以压力液流的形式被控制和传递到液压执行元件上进行做功。气动技术Pneumatics-以压缩空气为工作介质的流体传动及控制技术，简称“气动”液力传动技术Hydrodynamics-利用液体压力势能和动能的流体传动及控制技术。简称“液力”何谓液压传动-几个基本概念3封闭油液液压系统将油液封闭；压力油以相同的压力，垂直地作用在任何与之接触的表面上；压力油对固体表面的作用力等于压力乘以作用面积；当力作用在自由物体上时，该物体将会产生一个加速度，并由此产生运动，引起作功。液压传动4优点结构紧凑，功率-重量比大。输出功率大而重量轻且安装尺寸小；动力能轻易地通过管道进行传输，传递距离较长；元件安装灵活，可按实际需要选择最恰当的位置；生产率高，操作人员可利用手柄、脚踏板等先导控制元件，以遥控的方式轻松自在地同时控制多个功能。易于实现自动化，能与现代电气和计算机控制技术紧密结合，对大功率的传动系统进行控制；易于实现过载保护，并不会损坏液压元件和系统液压传动的优缺点5缺点噪声；外部泄漏，会造成环境污染，即使是少量的矿物油漏泄，也会毁坏大片的地表水；不过现在已越来越普遍地使用可生物降解的液压油液；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；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。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。液压传动的优缺点61力学基本定律牛顿第一定律，静力平衡公式：如果一个物体所受的所有作用力的合力为零，则该物体将保持其原来的运动状态。换言之，如果一个物体处于平衡状态，则其所受全部作用力的合力为零。牛顿第二定律，动力学公式：dtvdmF0FY0F0FZ0FX液压技术的基础理论0FY0F0FZ0FX7液压技术的基础理论2压力-单位面积上所受的作用力压力单位：公制：Pa(帕N/m2),MPa(兆帕106Pa)或bar(巴10-1MPa)英制：psi(lbs/in2),1psi=0.07bar液体自身重量所产生的压力p=γh右图中，不管容器的外形如何，只要所盛液体的高度(h)相等，则容器底面积处的压力相等，即：p1=p2=p3。若底面积相等(A1=A2=A3)，则底面处的作用力亦相等，即：F1=F2=F3APp8液压技术的基础理论外部作用力产生的压力液体不能抵抗切力，故液体的压力垂直于受压表面。AFp9液压技术的基础理论大气压力包围地球的大气是有重量的，也会产生压力，这种由大气产生的压力即称为大气压力。大气压力常用汞柱高度表示(mmHg)。表压(压力)以大气压为基点(零)计量的压力值。绝对压力以绝对零压力为基点(零)计量的压力值。(barA)真空度低于大气压力的绝对压力与大气压力的差值。10液压技术的基础理论3帕斯卡原理在密闭容器内的平衡液体中，任意一点的压力如有变化，该压力变化值将传递给液体中的所有各点，且其值不变。压力及力的传递F2=pA2F1F1与F2的做功相等V=A1S1=A2S2W1=F1S1=pA1S1W2=F2S2=pA2S2W1=W22211AFAFp11液压技术的基础理论4流体的能量守恒-柏努利(Bernoulli)方程ttanconshg2vγp2ttanconshγ2vρp2水头(比势能-单位重量的势能)压力头(比压能-单位重量的压力能)速度头(比动能-单位重量的动能)或液体重量产生的压力压力背压-速度对应的压力值1310000N100bar液压系统中的压力由负载或元件对油液的阻力所产生。液压泵泵出的是流量，而不是压力。液压技术的基础理论14油液总是进入阻力最小的通路即：对于并联的负载，最轻(要求的工作压力最低)的负载最先动作，动作完成后，其它负载再按轻重依次动作。5000N10000NAB液压技术的基础理论155流量流量为单位时间内通过封闭截面的流体体积。液压系统中所用的流量是指容积流量流量单位：公制：Lpm(L/min)英制：gpm,1gpm=3.78L/min在液压系统中流量意味着负载速度的大小。vAtVQ液压技术的基础理论16流量的连续性液体被看成是不可压缩的，在封闭的容积中既不能吸收流量，也不会生成流量，因此：串联管道中流量处处相同；Q1=Q2或A1v1=A2v2对于液压系统的一个部分，其输入流量之和等于输出流量之和。QP=Q1+Q2+QT液压技术的基础理论17液压缸活塞杆(执行机构，负载)的速度-取决于流量液压缸的活塞杆速度由活塞后的容积被油液充满的速度(即:流量)决定液压技术的基础理论186功率功率为单位时间内所做的功。做功通常是在一定的时间内完成的，功率反映了做功的速率，或做功的能力。功率单位：公制：W(Nm/s),kW英制：hp(ft·lbs/s),1hp=0.746kW液压功率：p–barQ–L/minFVtFSN)kW(600pQP液压技术的基础理论197油液流经节流孔的流量公式薄壁小孔（l/d0.5)μ-流量系数，当截面变化很大时可取为0.62细长孔（l/d≥4)节流孔流量公式pΔγg2AμQΔp60AQ(L/min)(cm3/s)pΔkApΔlγυd144Q4αpΔkAQ(cm3/s)-0.5~1液压技术的基础理论208液体的基本性质液体分子之间的引力可将它们互相紧密地吸引在一起，但又不足以像固体那样能使分子处于固定的位置，由此：液体可以占据任何形状液体相对地不可压缩由于液体分子间接触紧密，液体表现出固体的一种性质，即相对地不可压缩。由于液体相对地不可压缩，并且能够占据任何容器的形状，所以它在力的传递方面具有一定的优势。受压油液液压油液2110液体粘度本质：实际流体的内摩擦力动力粘度：按牛顿液体内摩擦定律：μ–动力粘度系数dv–相邻油膜层间的相对滑动速度dy–相邻油膜层的间隔距离运动粘度：赛波特通用秒-液体粘度的一种计量方法(简称赛氏秒SUS或SSU)赛波特粘度计：在容器中倒入液体，加热至规定的温度。在保持该温度的状态下拔掉容器底部的塞子，同时按动秒表，纪录液体流入烧瓶的容积达到60mL时的时间，该时间即为赛氏粘度值表示为：150SUS@100℉。dydvμτρμυ单位：St(cm2/s),cSt(mm2/s)液压油液22液压油液粘度与润滑性油液对金属表面的浸润性粘度越大，形成的油膜越厚良好的润滑要求相对运动的金属表面间形成适当厚度的油膜粘度随温度变化粘-温特性23液压油液粘度随温度变化-粘温指数IV(ViscosityIndex)249液压系统对工作液体的基本要求润滑及抗磨损性-抗磨添加剂液体在两固体接触面之间形成不易被破坏的油膜的能力，防止固体表面的磨损破坏。液体自然油膜的厚度（与液体的粘度有关）；液体对固体表面的附着力（液体的表面张力）。对固体材料的相容性-防锈剂对金属及密封材料。抗氧化及耐腐蚀性-氧化抑止剂不易变质及孳生细菌。抗气泡性-消泡添加剂蒸汽压低，不易产生气泡。防火性液压油液2510油液清洁度控制油液清洁度要求-固体颗粒污染度等级油液污染控制26被试滤芯油液污染控制滤器的选择过滤精度名义过滤精度，相对于表面型滤器以滤芯材料的滤孔尺寸作为过滤精度绝对过滤精度，相对于深层型滤器滤芯的多次通过试验(ISO4572)和过滤比β10≥100,滤器的过滤精度为10μm流通能力—规格尺寸纳垢容量Δpninnout)X(out)X(inXnnβ27滤器过滤精度的选择油液污染控制28用于提升负载的系统方向控制阀由主阀和小型远程控制先导阀组成；先导阀设置在尽可能好的，安全的操作位置上；通过远程控制，保证负载的运行平稳，控制精确。一个简单的液压系统29原动机–输入机械功率（电动机、柴油机等）液压泵–输送压力液流液压控制阀–导控液流及限制压力执行元件–将液压功率转换为机械功率（液压缸/液压马达）油箱–贮存油液并对油液工作状态进行调控液压系统主要元件30在讨论液压元件和系统的时候，采用图形符号来表达，这是一种通用、形象、简明、准确的技术语言。标准：ISO1219.1-1991,GB/T786.1-931线条实线供油、工作管路回油管路电气线路虚线控制管路泄油、放气管路过滤材料过渡位置液压图形符号-基本元素31点划线元件组合框双线机械连接轴、操纵杆、活塞杆箭头线表示可调节2园大园能量转换元件（泵、马达、压缩机）中园检测仪表小园单向元件、旋转接头机械铰链、滚轮液压图形符号-基本元素323正方形水平控制元件除电动机外的原动机45o放置调节器件（过滤器、热交换器等）4长方形大长方形液压缸体、阀件等小长方形控制器等5囊形压力油箱、蓄能器、贮气罐等液压图形符号-基本元素331原动机及泵2执行元件电动机除电动机外的原动机定量液压泵变量泵双向液压泵气动泵空气压缩机单杆缸液压缸双杆缸简化简化液压马达双向变量马达单向定量马达液压图形符号–基本符号343液压控制阀单向阀方向控制阀液控单向阀单向阀3位4通电磁方向阀2位4通电磁方向阀直动式方向阀机械定位机构机械滚轮驱动手动液动气动液压图形符号–基本符号35详图3位4通电液方向阀先导式方向阀简化图形比例方向控制阀电磁比例方向阀电液比例方向阀详图简图液压图形符号–基本符号36压力控制阀直动式溢流阀先导式溢阀详图简图流量控制阀节流阀单向节流阀调速阀溢流节流阀液压图形符号–基本符号37辅件蓄能器滤油器冷却器加热器管道交叉和连接交叉交叉连接连接油箱液压图形符号–基本符号38压力补偿变量泵液压图形符号–回路图39液压图形符号–回路图40基本计算公式41单位换算