设备控制基础教学课件作者梁玉波第二章.ppt

第二章液压与气压传动基本知识 第一节液压与气压传动的组成及工作原理 第二节流体静力学基础 第三节流体动力学基础 第四节孔口和缝隙流动 第五节液压冲击与气蚀现象 第一节液压与气压传动的组成及工作原理 一、液压与气压传动系统的组成 液压与气压传动系统除工作介质(液压油与空气)外，一般由以下五部分组成: 1.动力元件 它们是为液压与气动系统提供一定流量与压力的流体装置，它将原动机输人的机械能转换为流体的压力能，主要有液压泵、空气压缩机等。 2.执行元件 它们是将流体压力能转换为机械能的装置。主要有:实现直线运动的执行元件液压缸或气缸，它输出力和速度;实现旋转运动的液压电动机或气电动机，它输出转矩和转速。 第一节液压与气压传动的组成及工作原理 3.控制元件 即各种液压控制阀。它们是对液压、气压系统中流体的压力、流量和方向进行控制的装置，如溢流阀、节流阀、换向阀和逻辑元件等。 4.辅助装置 它们是起连接、储油、过滤、密封等作用的装置或部件，主要包括各种管件、油箱、过滤器、蓄能器、仪表和密封装置等。 5.工作介质 如液压油。其作用是实现运动和动力的传递。 第一节液压与气压传动的组成及工作原理 二、液压与气压传动的工作原理 为了对液压与气压传动有一个初步了解，下面以液压千斤顶为例，介绍其工作原理与组成。 图2-1所示为液压千斤顶工作原理图，首先关闭截止阀11，上提手柄1，小活塞3被带动上升使小活塞3下腔的容积增大，此时单向阀7因受上腔油液压力作用而关闭，使小活塞3下腔形成局部真空，油箱12中的油液在大气压力的作用下，推开吸油阀4进人小活塞3的下腔。当下压手柄1时，小活塞3下移，小活塞3下腔的容积减小，油液受外力挤压作用而产生压力，迫使吸油阀4关闭，液体通过管道6打开单向阀7，进人液压缸9的下腔，推动大活塞8连同重物W一起向上移动。 第一节液压与气压传动的组成及工作原理 如果反复上提、下压手柄1，液体就会不断地被送入大活塞下腔，推动大活塞及负载(重物)上升。如果打开截止阀11，可以控制液压缸9下腔的油液通过管道10流回油箱，大活塞8在重物的作用下向下移动并回到原始位置。 由此可见液压传动是依靠密封容积的变化来传递运动、依靠油液的压力来传递动力的。 气压传动与液压传动的工作原理极为相似，只不过液压系统是以液体作为其工作介质，而气动系统是以气体作为其工作介质的，两种工作介质的不同之处在于:液体几乎是不可压缩的，而气体却具有较大的可压缩性。 第一节液压与气压传动的组成及工作原理 图2-1中所示的液压传动系统是用结构示意图来表示的，它直观性强，容易理解，但绘制较复杂、无规范，为此，目前国内外都广泛采用元件的图形符号来绘制液压与气压的系统图。我国根据国际标准化组织(ISO)制定的液压与气动图形符号标准，也制定了相应的标准GB/T 768. 1一1993。 液压与气压图形符号脱离元件的具体结构，只表示元件的功能，使系统简化，原理简单明了，便于阅读、分析、设计和绘制。 第二节流体静力学基础 一、流体的物理性质 1.流体的可压缩性和膨胀性 流体体积随压力变化而变化。在一定温度下，液体体积相对压力变化的属性，称为液体的可压缩性。 流体的体积也随温度的变化而变化，通常温度升高，流体的体积增大，流体的这种属性称为膨胀性。 对于液压系统用矿物油，在一般使用温度与压力范围内，其体积随压力和温度的变化小，但对气体的影响极大。气体体积随温度和压力的变化规律遵循气体状态方程。 第二节流体静力学基础 2.流体的密度 单位体积中流体的质量称为流体的密度，用σ表示: σ=m/V m—流体的质量(kg); V一流体的体积(m3)。 流体的密度是随温度和压力而变化的，对于液压系统用矿物油，在一般使用与压力范围内，其密度变化小，可近似认为不变。其密度σ≈900kg/m3，空气的密度在标准状态下为12. 93kg/m3 。 第二节流体静力学基础 3.流体的砧性 流体在外力的作用下流动时，分子间的内聚力阻止其相对运动而产生内摩擦力的性质称为瓤性。摩擦阻力是流体瓤性的表现形式，只有在运动时才呈现出瓤性，静止时不呈现瓤性。黏性是流体的基本属性，对元件的性能和系统的工作特性有极大影响。流体瓤性的大小用瓤度来表示，它是选择工作介质的重要依据。 常用的瓤度有运动瓤度、动力瓤度和相对瓤度。 第二节流体静力学基础 (1)运动瓤度动力瓤度与其密度P的比值，即γ=μ/σ，单位为m2 /s。运动瓤度没有明确的物理意义，因为在其单位中只有长度和时间量纲，所以称为运动瓤度。在工程上习惯用运动瓤度来标志液体瓤度。液压油的牌