《作業(yè)與答案》

1、第一章 緒 論一、主要概念1.液壓傳動(dòng)的定義，液壓傳動(dòng)的兩個(gè)工作特性【答】液壓傳動(dòng)的定義： 以液體為介質(zhì)，依靠流動(dòng)著液體的壓力能來傳遞動(dòng)力的傳動(dòng)稱為液壓傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)的兩個(gè)工作特性是：液壓系統(tǒng)的壓力(簡稱系統(tǒng)壓力，下同)大小(在有效承壓面積一定的前提下)決定于外界負(fù)載。執(zhí)行元件的速度(在有效承壓面積一定的前提下)決定于系統(tǒng)的流量。這兩個(gè)特性有時(shí)也簡稱為：壓力決定于負(fù)載；速度決定于流量。2.液壓系統(tǒng)的四大組成部分及其作用【答】五大組成部分為：能源裝置 它是將電機(jī)輸入的回轉(zhuǎn)式機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能(壓力和流量)輸出的能量轉(zhuǎn)換裝置，一般最常見的形式是液壓泵。執(zhí)行元件 它是將油液的壓力能轉(zhuǎn)換成直線式

2、或回轉(zhuǎn)式機(jī)械能輸出的能量轉(zhuǎn)換裝置，一般情況下，它可以是做直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸，也可以是做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。調(diào)節(jié)控制元件 它是控制液壓系統(tǒng)中油液的流量、壓力和流動(dòng)方向的裝置，即控制液體流量的流量閥(如節(jié)流閥等)、控制液體壓力的壓力閥(如溢流閥等)及控制液體流輔助元件 這是指除上述三項(xiàng)以外的其他裝置，如油箱、濾油器、油管、管接頭、熱交換器、蓄能器等。這些元件對保證系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、持久的工作有重大作用。 工作介質(zhì) 液體、壓縮空氣。3.液壓傳動(dòng)的主要優(yōu)缺點(diǎn)【答】和機(jī)械、電力等傳動(dòng)相比，液壓傳動(dòng)有如下優(yōu)點(diǎn)：能方便地進(jìn)行無級調(diào)速，且調(diào)速范圍大。功率質(zhì)量比大。一方面在相同的輸出功率前提下，液壓傳動(dòng)設(shè)備的體積小

3、、質(zhì)量輕、慣性小、動(dòng)作靈敏(這對于液壓自動(dòng)控制系統(tǒng)具有重要意義)；另一方面，在體積或質(zhì)量相近的情況下，液壓傳動(dòng)的輸出功率大，能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩或推力(如萬噸水壓機(jī)等)。調(diào)節(jié)、控制簡單，方便，省力，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和過載保護(hù)?？蓪?shí)現(xiàn)無間隙傳動(dòng)，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。因傳動(dòng)介質(zhì)為油液，故液壓元件有自我潤滑作用，使用壽命長?？刹捎么笸屏Φ囊簤焊缀痛筠D(zhuǎn)矩的液壓馬達(dá)直接帶動(dòng)負(fù)載，從而省去了中間的減速裝置，使傳動(dòng)簡化。液壓元件實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣使用。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：漏。因傳動(dòng)介質(zhì)油液是在一定的壓力下，有時(shí)是在較高的壓力下工作的，因此在有相對運(yùn)動(dòng)的表面間不可避免的要產(chǎn)生泄漏。同時(shí)，由于油液不是絕

4、對不可以壓縮的，油管等也會(huì)產(chǎn)生彈性變形，這就使得液壓傳動(dòng)不宜用在傳動(dòng)比要求較嚴(yán)格的場合。振。工作介質(zhì)油液可使液壓傳動(dòng)比機(jī)械傳動(dòng)平穩(wěn)，但液壓傳動(dòng)中的液壓沖擊和空穴現(xiàn)象又會(huì)產(chǎn)生很大的振動(dòng)和噪聲。熱。在能量轉(zhuǎn)換和傳遞過程中，由于存在機(jī)械摩擦、壓力損失、泄漏損失，因而易使泊液發(fā)熱、總效率降低。故液壓傳動(dòng)不宜用于遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)的性能對溫度較敏感，故不宜在高溫及低溫下工作。液壓傳動(dòng)裝置對油液的污染亦較敏感，故要求有良好的過濾設(shè)施。液壓元件要求的加工精度高，在一般情況下又要求有獨(dú)立的能源(如液壓泵站)，這些可能使產(chǎn)品成本提高。液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)不易查找原因，不易迅速排除故障。在上述的優(yōu)、缺點(diǎn)中，有代表

5、性的，能突出液壓傳動(dòng)特點(diǎn)的是前三條。4.液壓系統(tǒng)的圖形符號(hào)【答】液壓系統(tǒng)的圖形符號(hào)有兩種，一種是半結(jié)構(gòu)圖，如教材中的圖1-2。在這種圖中，對每個(gè)液壓元件只表示出其內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理，外部形狀則一律不表示，故稱為半結(jié)構(gòu)圖。這種圖的優(yōu)點(diǎn)是：直觀性強(qiáng)，容易理解，當(dāng)液壓系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)查找方便；缺點(diǎn)是：圖形較復(fù)雜，特別是當(dāng)系統(tǒng)元件較多時(shí)繪制更不方便，占地面積也較大。另一種是職能符號(hào)圖(教材I中圖1-2)。在這種圖形中，每個(gè)液壓元件都用國家規(guī)定的圖形符號(hào)(GB/T786.1-93)來表示。這些符號(hào)只表示相應(yīng)元件的職能(作用)、連接系統(tǒng)的通路，不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并規(guī)定各符號(hào)所表示的都是相應(yīng)元件的靜止位置

6、或零位置(初始位置)。這種圖的特點(diǎn)是圖面簡潔，油路走向清楚，對系統(tǒng)的分析、設(shè)計(jì)都很方便。因此現(xiàn)在世界各國采用的較多(具體表示方法大同小異)。如果某些自行設(shè)計(jì)的非標(biāo)準(zhǔn)液壓件無法用職能符號(hào)表示時(shí)，仍可采用半結(jié)構(gòu)圖。二、.重點(diǎn)、難點(diǎn)和解題要領(lǐng)1.重點(diǎn)及解題要領(lǐng)本章內(nèi)容的重點(diǎn)是：液壓傳動(dòng)的工作原理，即什么是液壓傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)的兩個(gè)工作特性。這兩個(gè)概念，尤其是后者貫穿于液壓傳動(dòng)課程的全過程，是本課程既重要又最基本的概念。就傳動(dòng)而言，有機(jī)械傳動(dòng)、電傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)等不同的傳動(dòng)方式。其中機(jī)械傳動(dòng)，例如齒輪傳動(dòng)，力和速度從一根軸通過嚙合的齒輪傳到另一根軸上，比較直觀、易懂；而液壓傳動(dòng)則是通過液體的壓力

7、能來傳遞動(dòng)力的，工作介質(zhì)油液在封閉的管道內(nèi)流動(dòng)，摸不著，看不見，直觀性差，故較難理解。因此，通過平面磨床工作臺(tái)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的工作原理徹底了解、掌握液壓傳動(dòng)的工作原理，即如何靠流動(dòng)著的液體的壓力能來傳遞動(dòng)力的，這是本課程的基礎(chǔ)。而液壓系統(tǒng)的兩個(gè)工作特性，即壓力決定于負(fù)載、速度決定于流量，又是分析液壓系統(tǒng)工作過程和設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)的理論關(guān)鍵。因此，上述、兩個(gè)概念是本章的重點(diǎn)內(nèi)容。2.難點(diǎn)及解題要領(lǐng)液壓傳動(dòng)的兩個(gè)工作特性，尤其是壓力決定于負(fù)載這一特性是本章中的難點(diǎn)。所謂難點(diǎn)是指對初學(xué)者來說，很難理解透負(fù)載同壓力的"主、從"關(guān)系。只有通過課程的不斷深入才能真正消化這一概念。事實(shí)上，要搞

8、清壓力與負(fù)載的關(guān)系，首先應(yīng)弄清什么是負(fù)載。從廣義上講，一切阻礙液體(油液)流動(dòng)的阻力都是負(fù)載：液體在油管里流動(dòng)，有管路的摩擦阻力-摩擦負(fù)載；液體流經(jīng)各種液壓件，要克服一定阻力，造成壓力降，有液壓件負(fù)載；液體進(jìn)入液壓缸、作用于有效承壓面上，推動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)，就要克服外界施加于系統(tǒng)的、阻礙液壓缸運(yùn)動(dòng)的阻力-外負(fù)載。前兩種(實(shí)際上不止這兩種)負(fù)載是內(nèi)負(fù)載，往往都被考慮到系統(tǒng)的能量損失和效率中去；而后者才是系統(tǒng)對外做功、實(shí)實(shí)在在的、有用的、具體意義上的負(fù)載?？梢栽O(shè)想，這種負(fù)載(即阻力)越大，使液壓缸運(yùn)動(dòng)、作用于液壓缸有效承壓面積上的壓力(在有效承壓面積一定的前題下)也越大，反之亦然。如果施加于液壓缸、阻

9、礙其運(yùn)動(dòng)的阻力即外負(fù)載為零，則作用于液壓缸有效承壓面積上、推動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)的油壓力也為零或接近于-零。這就是負(fù)載為主，壓力為從的主.從關(guān)系。負(fù)載與壓力的上述關(guān)系還可以用“皮之不存，毛將焉附”這句話來比喻。有人錯(cuò)誤地認(rèn)為，32MPa額定壓力的高壓泵，只要一啟動(dòng)起來就會(huì)輸出32MPa的高壓油。這就是對壓力取決于負(fù)載這一基本概念不清所致。事實(shí)上，液壓泵輸出油液的油壓是靠阻礙油液流動(dòng)的負(fù)載"憋"上去的，若沒有負(fù)載，油壓就"憋"不上去。因此再高額定壓力的泵此時(shí)所輸出的油壓也是零。另外，要把壓力決定于負(fù)載與壓力閥對壓力的控制區(qū)分開來。二者的關(guān)系，區(qū)別已在教材I中有所闡

10、明，故此不再贅述。第二章 液壓油和液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)一、主要概念1.液體的粘性及粘度，粘度的表示方法及其單位，粘度的主要選用原則，我國液壓油的牌號(hào)數(shù)與運(yùn)動(dòng)粘度(厘斯cSt)間的關(guān)系【答】液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，分子間的內(nèi)聚力阻礙分子間的相對運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，液體的這種性質(zhì)叫做液體的粘性。其特點(diǎn)是：只有在流動(dòng)時(shí)液體才表現(xiàn)出粘性，靜止液體(液體質(zhì)點(diǎn)間沒有相對運(yùn)動(dòng)的液體)是不呈現(xiàn)粘性的。表示液體粘性大小的物理量是粘度。粘度大，液層間的內(nèi)摩擦力就大，油液就稠;反之，油液就稀。粘度的表示方法有三種：絕對粘度，其單位(量綱)為帕·秒Pa-s，1Pa-s=1N-SAIl20運(yùn)動(dòng)粘度，這是液體的

11、絕對粘度與其密度的比值。運(yùn)動(dòng)粘度的單位為m²/s，因該單位太大，故實(shí)際中習(xí)慣用厘斯cSt(1cSt=10-2cm²/，1m²/s=106cSt=104St(斯，1St=1cm²/s)。相對粘度(條件粘度)。我國、前蘇聯(lián)、德國采用的是恩氏粘度E;美國用賽氏粘度SSU；英國用雷氏粘度"R(或Re·1)。在不同的測量溫度下，相對粘度(恩氏粘度)的數(shù)值是不同的。工業(yè)上常以20、50及100作為測量恩氏粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，相應(yīng)粘度以符號(hào)。E20、。E50、。E100來表示。在液壓傳動(dòng)中，一般以50作為測量的標(biāo)準(zhǔn)溫度。相應(yīng)的粘度以。E50表示。粘度選

12、擇的總原則是：高壓、高溫、低速情況下，應(yīng)選用粘度較大的液壓油。因?yàn)檫@種情況下泄漏對系統(tǒng)的影響較大，粘度大可適當(dāng)減少這些影響;在低壓、低溫、高速情況下，應(yīng)選用較低粘度的液壓油，因?yàn)檫@時(shí)泄漏對系統(tǒng)的影響相對減小，而液體的內(nèi)摩擦阻力影響較大。另外，在一般環(huán)境溫度t<30的情況下，油液的粘度主要根據(jù)壓力來選擇：低壓、油液粘度偏低;高壓，油液粘度偏高。我國液壓油的牌號(hào)數(shù)就是以這種油液在50(323K)時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的平均厘斯數(shù)值來命名的。如20號(hào)液壓油，意即50=20cSt。2.壓力及其單位，壓力表示方法的種類及其相互間的關(guān)系【答】壓力：液體在單位面積上所承受的法向作用力，稱為壓力。壓力的單位是N/m

13、²(牛/米²)，稱為帕斯卡，簡稱為帕(Pa)，即1Pa=1N/m²。由于此單位太小，在工程上使用不方便，常用它的倍數(shù)單位MPa(兆帕)，1MPa=106Pa=106N/m²。 壓力的表示方法有三種：絕對壓力以絕對真空為基準(zhǔn)進(jìn)行度量而得到的值。表壓力（相對壓力）以大氣為基準(zhǔn)進(jìn)行度量而得到的值。真空度絕對壓力不足大氣壓力的那部分?jǐn)?shù)值。相互間關(guān)系：只有當(dāng)絕對的壓力小于大氣壓力時(shí)，才存在真空度。真空度實(shí)際上也是以大氣壓為基準(zhǔn)度量而得到的壓力值，與相對壓力不同的是相對壓力是正表壓力，而真空度則是負(fù)壓力。例如：液體內(nèi)某點(diǎn)的真空度為0.4pa(大氣壓)，則該點(diǎn)的絕對壓

14、力為0.6pa（大氣壓），相對壓力為-0.4Pa（大氣壓）.真空度最大值不超過一個(gè)大氣壓。 3.帕斯卡定律的內(nèi)容、實(shí)質(zhì)及其在液壓系統(tǒng)、液壓原件工作原理中的應(yīng)用【答】帕斯卡定律：在密閉的容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將等值、同時(shí)地傳到液體內(nèi)所有各點(diǎn)。其實(shí)質(zhì)是，在密閉容器內(nèi)的靜止液體中，若某點(diǎn)的壓力發(fā)生了變化，則該變化值將同時(shí)地傳到液體內(nèi)所有各點(diǎn)。 在液壓系統(tǒng)、液壓元件中的應(yīng)用。在由變量泵供油的液壓系統(tǒng)中，從泵到液壓缸的進(jìn)油腔形成一個(gè)密閉的容腔(容器)，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，液壓缸的進(jìn)油壓力發(fā)生相應(yīng)的變化，而這個(gè)變化值將等值同時(shí)傳到年、泵的排油口（嚴(yán)格講并非絕對等值傳遞：因受液體流動(dòng)時(shí)粘性力、慣性力的

15、影響，使流動(dòng)液體的壓力傳遞與靜止液體的壓力傳遞靜壓傳遞有所不同，但這種影響很小，可以忽略不計(jì)）使泵調(diào)節(jié)自身排量，使之輸出的流量與變化的負(fù)荷相適應(yīng)，不致于出現(xiàn)速度的高低與載荷大小相失調(diào)的現(xiàn)象。帕斯卡定律在液壓元件中的應(yīng)用，體現(xiàn)在液壓元件的工作原理上（如溢流閥、減壓閥等）。沒有帕斯卡定律，就沒有一療法、減壓閥的定壓、穩(wěn)定作用（參看教材I中溢流閥、減壓閥的工作原理），溢流閥、減壓閥也就不存在了。 4.液體的流態(tài)及其判斷，臨界雷諾數(shù)Recr值【答】液體的流態(tài)有兩種：層流和紊流。層流是指液體質(zhì)點(diǎn)呈互不混雜的線性狀或?qū)訝盍鲃?dòng)。其特點(diǎn)是液體中各質(zhì)點(diǎn)是平行于管道軸線運(yùn)動(dòng)的。流速較低，受粘性的制約不能隨意運(yùn)動(dòng)，

16、粘性力氣主導(dǎo)作用。紊流是指液體質(zhì)點(diǎn)呈混雜紊亂狀態(tài)的流動(dòng)。其特點(diǎn)是液體質(zhì)點(diǎn)除了做平行于管道軸線運(yùn)動(dòng)外，還或多或少具有橫向運(yùn)動(dòng)，流速較高，粘性的制約作用減弱，慣性力其主導(dǎo)作用。液體流態(tài)的判斷是臨界雷諾數(shù)REcr，REcr=2320（對于光滑的金屬圓管）。當(dāng)所計(jì)算的雷諾數(shù)時(shí)，液體為層流；當(dāng)Re>2320時(shí)，液體為紊流。 5.流動(dòng)液體的三大定律及其計(jì)算公式的表達(dá)式【答】三大定律分別為： 質(zhì)量守恒定律（連續(xù)性方程），表達(dá)式為式中A為管道任意處過流斷面面積，v為該斷面上的液體的平均流速。該方程的物理意義是L：在穩(wěn)定流動(dòng)的情況下，黨不考慮液體的壓縮性時(shí)，通過管道個(gè)流斷面的流量都相等，等于任意處的過流斷

17、面積與該面上液體平均流速的乘積。上式亦可寫成式中A1、v1、A2、v2，分別為管道任意兩處的過流斷面面積相適應(yīng)的液體平均流速。該式表明：液體的流速與其過流斷面面積成反比。當(dāng)流量一定時(shí)，管子細(xì)的地方流速大;管子粗的地方流速小。 能量守恒定律一一伯努利方程式，表達(dá)式為即為實(shí)際液體伯努利方程式。式中，hw為液體從斷面1流向斷面2所造成的總能量損失：式中hl為斷面1和2間的沿程能量損失，；為斷面1和2間的局部能量損失，上式中，1、2為動(dòng)能修正系數(shù)，在紊流或?qū)恿鞔致杂?jì)算時(shí)取1=2=1;層流時(shí)取1=2=2。 動(dòng)量定律動(dòng)量方程式。實(shí)際液體的動(dòng)量方程式為 或由連續(xù)性原理為式中為動(dòng)量修正系數(shù)，對于圓管中的層流流

18、動(dòng)，取=1.33，近似值常取=1;對于圓管中的紊流流動(dòng)，取=1。值得注意的是：上式中、均為向量，在具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)將上式向某指定方向投影，列出該方向上的動(dòng)量方程。式中的是液體所受固體壁面的作用力，而液體反作用于固體壁面上的力則為-，即與力大小相等，方向相反(參看教材I中例題2-3)。6.伯努利方程式的物理意義理想液體的伯努利方程式為其物理意義為：在密封的管道內(nèi)做穩(wěn)定流動(dòng)的理想液體在任意斷面上都具有三種形式的能量，即壓力能、動(dòng)能和勢能h，它們之間可以互相轉(zhuǎn)化，但三種能量總和是一定的。7.小孔流量公式及其在液壓元件中的應(yīng)用【答】薄壁小孔流量公式為式中，p為小孔前、后壓力差;為液體的質(zhì)量密度;Ao為小

19、孔的過流斷面面積;Cd為流量系數(shù)(Cd =0.610.62).。在液壓技術(shù)中，常以上述薄壁孔作為節(jié)流口，制成節(jié)流元件，以使控制的流量不受粘度的影響。在應(yīng)用上述公式計(jì)算通過控制閥口的流量時(shí)，公式的壓差p是以閥進(jìn)、出口兩端的壓力差代人的。細(xì)長孔流量公式為式中，為液體的絕對粘度以為孔的長度以為孔的內(nèi)徑; P為長度l上的壓差=P1(上游壓力)-p2(下游壓力)。細(xì)長孔是指長徑比l/d>4的小孔，在液壓技術(shù)中常作為阻尼孔(阻尼元件)。油液流過細(xì)長孔時(shí)的流態(tài)一般都是層流，因此其流量可用液體流經(jīng)圓管時(shí)的上述流量公式計(jì)算。8.油液的空氣分離壓和飽和蒸氣壓，二者在數(shù)值上的差別【答】空氣在液體中有兩種存在形

20、式：混合式和溶解式?？諝庖曰旌闲问酱嬖谟谝后w中時(shí)， 以汽泡形式存在，肉眼可以看到;空氣溶解于液體中時(shí)，以分子狀態(tài)存在于液體內(nèi)，肉眼不可見。任何液體，由于灌裝、運(yùn)輸?shù)仍?，或多或少都含有一部分氣體(空氣)。在一定的溫度下，當(dāng)液體內(nèi)某點(diǎn)的壓力低于某一數(shù)值時(shí)，溶解于液體內(nèi)的空氣便迅速、大量地分離出來，形成氣泡，使液體的流動(dòng)形成不連續(xù)狀態(tài)，這一數(shù)值所表示的壓力叫做這個(gè)溫度下該液體的空氣分離壓;在一定的溫度下，當(dāng)液體內(nèi)某點(diǎn)的壓力低于另一數(shù)值時(shí)，不但溶解在液體中的空氣大量分離出來，而且液體本身也開始沸騰、汽化，產(chǎn)生大量氣泡，使液體流動(dòng)形成不連續(xù)狀態(tài)，此時(shí)數(shù)值所表示的壓力叫做這個(gè)溫度下該液體的飽和蒸氣壓。由

21、上述定義可知飽和蒸氣壓的大小比空氣分離壓要低。如上所述，出現(xiàn)這兩種壓力都要產(chǎn)生大量氣泡，使液體(液壓油)的流動(dòng)形成不連續(xù)狀態(tài)，直接影響執(zhí)行元件速度的穩(wěn)定性。因此要盡量避免這兩種壓力的產(chǎn)生。從上述兩種壓力可以看出，在一定的溫度下，壓力越低液體越容易汽化(沸騰)，亦即沸騰時(shí)液體的溫度越低。例如，在一定的環(huán)境溫度下，標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下水沸騰時(shí)的溫度是100，但在喜瑪拉雅山頂上沸騰水的水溫可能只有幾十度、甚至十幾度。這就是山頂上壓力偏低的緣故。二、重點(diǎn)難點(diǎn)及解題要領(lǐng)1.重點(diǎn)本章是整個(gè)液壓傳動(dòng)課程的理論基礎(chǔ)，其主要內(nèi)容是帕斯卡定律、流動(dòng)液體的質(zhì)量守恒定律(連續(xù)性方程式)、能量守恒定律(伯努利方程式)、動(dòng)量定律

22、(動(dòng)量方程式)、小孔流量公式等，同時(shí)也是本章的重點(diǎn)。伯努利方程式則是上述內(nèi)容中的重點(diǎn)。這是因?yàn)橐簤合到y(tǒng)的能量及能量損失、效率等的計(jì)算，有關(guān)油泵、液壓裝置的吸油高度、安裝位置等問題的設(shè)計(jì)計(jì)算等，都離不開伯努利方程式，而連續(xù)性方程式只是伯努利方程式應(yīng)用的一部分(計(jì)算流速)，動(dòng)量方程式則在液壓控制的液動(dòng)力計(jì)算中應(yīng)用較多，在液壓傳動(dòng)中應(yīng)用相對較少。至于液體的壓力、粘性和粘度，流態(tài)(層流和紊流)、雷諾數(shù)等基本概念當(dāng)然很重要，但這些量及其概念都已包含在伯努利方程式的比壓能、比動(dòng)能之中。從這個(gè)局部意義上講，上述基本概念是為伯努利方程式服務(wù)的。因此，伯努利方程式(含其物理意義)是本章中重點(diǎn)的重點(diǎn)。至于帕斯卡定

23、律，其應(yīng)用的條件和對象是處于密閉容器內(nèi)靜止液體的壓力傳遞問題。I中溢流閥、減壓閥的工作原理)，因此帕斯卡定律是重點(diǎn)內(nèi)容之一。對于小孔流量公式，特別是薄壁小孔流量公式，在理論推導(dǎo)上，集伯努利方程式，局部能量損失(過流斷面突然縮小、突然擴(kuò)大能量損失)公式于一身;在實(shí)際應(yīng)用中，幾乎所有閥口流量的計(jì)算都采用此公式。因此，薄壁小孔流量公式也顯得比較重要。2.難點(diǎn)本章的難點(diǎn)是油液的粘度，特別是油液的絕對粘度和真空度的概念。 油液的絕對粘度所以有點(diǎn)難，除了因該量是個(gè)抽象的、公式(2·8)(教材I)中的比例系數(shù)外，更主要是該量無法直接測量、沒有實(shí)感、理解困難。在實(shí)際工作中，往往是通過試驗(yàn)測量出該種液

24、體的相對粘度，利用經(jīng)驗(yàn)公式將其換算成運(yùn)動(dòng)粘度，再由運(yùn)動(dòng)粘度與絕對粘度間的關(guān)系換算成絕對粘度。實(shí)際上，在科學(xué)研究與試驗(yàn)中，有許多量是無法直接得到的，通常都是通過二次儀表、傳感器、模擬量等間接測得。相比之下，絕對粘度的測量就見怪不怪了。對于真空度的概念，有人錯(cuò)誤地認(rèn)為就是零壓，即一點(diǎn)壓力也沒有。實(shí)際上，絕對真空才是零壓，而真空度只表示絕對壓力不足大氣壓的那部分?jǐn)?shù)值，也是以大氣壓為基準(zhǔn)進(jìn)行測量而得到的負(fù)表壓力數(shù)值(取絕對值)，其最大值不超過一個(gè)大氣壓。亦即真空度為一個(gè)大氣壓時(shí)，即是絕對零壓。3.解題要領(lǐng)對于思考題、基本概念題，只要搞清基本概念，抓住基本概念不放，這方面的問題便不難解決。對于計(jì)算題，主

25、要是帕斯卡定律、伯努利方程式，小孔(薄壁小孔)流量公式及細(xì)長孔流量公式式(2-41)、(2-42)等方面的問題。對帕斯卡定律方面的習(xí)題，要注意定律應(yīng)用的條件密閉容器內(nèi)的靜止液體;對小孔流量公式方面的習(xí)題，一般常是閥口流量的計(jì)算，盡管公式中有開方項(xiàng)，給單位(量綱)計(jì)算帶來一定的不便，但只要把已知條件統(tǒng)一按國際標(biāo)準(zhǔn)(SI)代入(或在習(xí)題的算式中都換算成相應(yīng)的國際單位)，所求出的未知量的單位就是國際標(biāo)準(zhǔn)量。此時(shí)若單位太大(或太小)再做適當(dāng)?shù)膯挝蛔儞Q。這樣處理，對具有物理習(xí)題特點(diǎn)的液壓習(xí)題的計(jì)算，特別對較復(fù)雜的單位運(yùn)算不易出錯(cuò)。例如，面積、質(zhì)量密度、壓力分別以m²、kg/m³、N/

26、m²代人公式Q =CaAo后，求得Q =10-3 m³/s。此單位對液壓傳動(dòng)來說顯然太大，故化成Q =10-3×103L/s=1L/s=60L/min。應(yīng)用伯努利方程式對壓力、流量、流速、液壓裝置的安裝位置、油泵的吸油高度、油液的流向等問題進(jìn)行計(jì)算和判斷時(shí)，首先應(yīng)正確選擇好兩個(gè)基準(zhǔn)面(計(jì)算斷面、該斷面必須是緩變流動(dòng)斷面)：把已知條件最多的上游某斷面選為I-I基準(zhǔn)面(該面也可以兼做零勢能基準(zhǔn)面)，此面一般為油箱的液體自由表面;把所求的物理量所在的下游某斷面選定為II-II斷面(另一個(gè)相對基準(zhǔn)面)。如果I-I、II-II兩斷面選錯(cuò)了，所列伯努利方程式就不能平衡，或雖然

27、平衡卻不能求解(勢能基準(zhǔn)面不受此限制)。其次，在具體計(jì)算時(shí)，應(yīng)分步進(jìn)行(一般應(yīng)求液壓泊的流速u。判斷油液的流態(tài)。選擇I-I、II-II兩斷面，列寫其伯努利方程式。分別計(jì)算比壓能、比動(dòng)能、比勢能、能量損失等各項(xiàng)。綜合各項(xiàng)結(jié)果，求出所求未知量)，這樣可以減少出錯(cuò)，即使出現(xiàn)錯(cuò)誤也便于查找。另外，解題時(shí)應(yīng)區(qū)分開靜止液體和流動(dòng)液體，前者應(yīng)用靜壓理論，后者應(yīng)用動(dòng)壓理論。對個(gè)別題目，雖然是流動(dòng)液體，但用靜壓理論也能解出正確答案，這純屬巧合，解題的思路是錯(cuò)誤的。對細(xì)長孔流量公式公式(2-41)、(2-42)要注意其導(dǎo)出和應(yīng)用條件，不能將其直接用于非水平設(shè)置的管路中。第三章 動(dòng)力元件一、主要概念1. 容積式泵(

28、液壓馬達(dá))的工作原理【答】容積式泵的工作原理是：形成若干個(gè)密閉的工作腔，當(dāng)密閉工作腔的容積從小向大變化時(shí)，形成部分真空、吸油；當(dāng)密閉工作腔的容積從大向小變化時(shí)，進(jìn)行壓油(排油)。泵的輸油能力(輸出流量的大小)是由密閉工作腔的數(shù)目、容積變化的大小及容積變化的快慢決定的。液壓馬達(dá)是個(gè)執(zhí)行元件，是把人口輸入的液體的壓力能轉(zhuǎn)換成回轉(zhuǎn)式機(jī)械能輸出的能量轉(zhuǎn)換裝置。從工作原理上講，液壓馬達(dá)是把容積式泵倒過來使用，即向泵輸入壓力油，輸出的是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。對于不同類型的液壓馬達(dá)，其具體的工作原理有所差別。另外，從理論上講，容積式泵和其相應(yīng)的液壓馬達(dá)是可逆的，即向泵輸入壓力泊，輸出的就是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。但由于功用不同，

29、它們(泵和相應(yīng)的液壓馬達(dá))的實(shí)際結(jié)構(gòu)有所差別。有的泵(如齒輪泵)是可逆的(即通人壓力油后就可以旋轉(zhuǎn))，有的泵是不可逆的。2.泵和液壓馬達(dá)的工作壓力，排量，理論流量，實(shí)際流量，容積效率，輸入轉(zhuǎn)矩(泵)，輸出轉(zhuǎn)矩(液壓馬達(dá))，機(jī)械效率，輸入、輸出功率，總效率，備量的單位(量綱)，及相關(guān)量的關(guān)系【答】泵的工作壓力是指液壓泵所輸出的油液為克服阻力所必須建立起來的壓力，液壓馬達(dá)的工作壓力是液壓馬達(dá)人口的輸入油液的壓力。工作壓力的大小決定于負(fù)載(對馬達(dá)來說就是輸出軸上的轉(zhuǎn)矩)。液壓泵(或馬達(dá))的額定工作壓力是指允許使用的最大工作壓力，超過此值就是過載，泵(或馬達(dá))的效率就將下降，壽命就將降低。液壓泵銘牌上

30、所標(biāo)定的壓力就是額定壓力。壓力的單位(SI國際單位制)是N/m2(牛/米勺，稱為帕斯卡，簡稱為帕(Pa)，即1Pa=1N/m2。由于此單位太小，在工程上使用很不方便，因此常采用它的倍數(shù)單位MPa(兆帕)。1MPa=106pa=106N/m²。液壓泵(或馬達(dá))的排量是指在不考慮泄漏的情況下，泵(或馬達(dá))每轉(zhuǎn)所輸出(或所需輸入)液體的體積。并常以qp(對泵)和Qm(對馬達(dá))來表示。其單位是m³/r(米³/轉(zhuǎn)： 液壓泵(或液壓馬達(dá))的理論流量Qtp(或QtM)是指在不考慮泄漏的情況下泵(或液壓馬達(dá))單位時(shí)間所輸出(或所需輸入)液體的體積。其單位是m³/s(米&

31、#179;/秒：國際單位)。此單位太大，因此常用L/min(升/分)表示。1L=1d m³=10³cm3。若設(shè)泵(或馬達(dá))的轉(zhuǎn)速為np(或nm)，則有Qt=qp·np(或QtM=Qm·nm)。泵(或馬達(dá))的實(shí)際流量Qp(或Qm)是指在考慮泄漏的情況下，單位時(shí)間泵(或馬達(dá))所輸出(或所需輸入)液體的體積。對液壓泵，Qp<Qtp；對液壓馬達(dá). Qm>QtMo稱Qtp-Qp=Qlp(或Qm-QtM=Qlm)為泵的(或馬達(dá)的)容積損失。液壓泵的容積效率vp是泵的實(shí)際流量Qp與泵的理論流量Qtp的比值：vp=Qp/Qtp.液壓馬達(dá)的容積效率vp是馬達(dá)的

32、理論流量QtM與實(shí)際流量Qm的比值； vp=QtM/Qm。亦即Qp=Qtpvp=QpNpvp： Qm=QtM/vm=QmnM/vm。泵的輸入轉(zhuǎn)矩是指泵所需的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，分理論轉(zhuǎn)矩Ttp和實(shí)際轉(zhuǎn)矩Tp。Ttp是指不考慮摩擦等損失時(shí)泵所需電機(jī)轉(zhuǎn)矩；Tp則是考慮摩擦等損失時(shí)泵所需電機(jī)轉(zhuǎn)矩。其值Tp>Ttp。轉(zhuǎn)矩單位是N·m(牛·米)。液壓馬達(dá)所輸出的轉(zhuǎn)矩亦分為理論轉(zhuǎn)矩TtM和實(shí)際轉(zhuǎn)矩TM。TtM是指在不考慮摩擦等損失時(shí)所輸出的轉(zhuǎn)矩；TM是指在考慮摩擦等損失時(shí)所輸出的轉(zhuǎn)矩，其值TM<TtM。泵(或馬達(dá))的機(jī)械損失TIp(或TIM)是指泵的(或馬達(dá)的)實(shí)際轉(zhuǎn)矩Tp(或

33、理論轉(zhuǎn)矩TtM)與泵的(或馬達(dá)的)理論轉(zhuǎn)矩Ttp以或?qū)嶋H轉(zhuǎn)矩TM)的差值，即Tlp =Tp-Ttp（或Tlm=Ttm-TM)。馬達(dá)轉(zhuǎn)矩輸出的計(jì)算公式為，式中PM為馬達(dá)進(jìn)、出口液壓泵的機(jī)械效率MP是指泵的理論轉(zhuǎn)矩Ttp與實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩Tp之比值： MP=Ttp/T；液壓馬達(dá)的機(jī)械效率73hzM是指液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩TM與理論輸出轉(zhuǎn)矩TtM之比值： =TM/TtM。液壓泵的輸入功率Pip是指驅(qū)動(dòng)泵的電機(jī)功率，其值為泵的實(shí)際輸入轉(zhuǎn)矩即電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩Tp與角速度M的乘積：Pip=Tpp。液壓泵的輸出功率Pop為：Pop=ppQp。若Tp、p、pp、Qp都以國際單位代入時(shí)，功率的單位為W(瓦)，1W=

34、1N·m/s。若壓力pp以MPa、流量Qp以L/min代入，則泵的輸出功率可用式Pop=ppQp/60計(jì)算，單位是千瓦(KW)。液壓馬達(dá)的輸入功率為PiM=pMQM；馬達(dá)的輸出功率為PoM=TMM(M為液壓馬達(dá)的角速度)。液壓泵的總效率p為泵的輸出功率與輸入功率的比值為：式中ppQtp和Ttp分別是不考慮液壓泵在能量轉(zhuǎn)換過程中能量損失的理論輸出功率和理論輸入功率，二者相等。故p=Vp·mp。由p的定義亦有Pip =Pop/p.。對液壓馬達(dá)，若令M為其總效率，同樣亦有：M=VMmM；PoM=PiM·M。3 齒輪泵(外嚙合泵)泄漏的三個(gè)途徑【答】一是通過齒頂困和泵體內(nèi)

35、孔間的徑向間隙；二是通過齒輪端面與端蓋之間的軸向間隙；三是齒輪輪齒啃合線處的接觸間隙。途徑一、三的泄漏量較小，途徑二的泄漏量較大，約占總泄漏量的75%80%。4.常用泵-齒輪泵、葉片泵、柱塞泵及相應(yīng)的液壓馬達(dá)的主要優(yōu)缺點(diǎn)及應(yīng)用場合【答】齒輪泵的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕，工藝性好，價(jià)格便宜，自吸能力強(qiáng)，對油液污染不敏感，轉(zhuǎn)速范圍大，維護(hù)方便，工作可靠。它的缺點(diǎn)是困油現(xiàn)象嚴(yán)重，徑向不平衡力大，泄漏大，流量脈動(dòng)大，噪聲較高，不能做變量泵使用。低壓齒輪泵廣泛地應(yīng)用在低壓(25×105pa以下)的液壓系統(tǒng)中，如機(jī)床以及各種補(bǔ)泊、潤滑和冷卻裝置等。齒輪泵在結(jié)構(gòu)上采取一定措施后，也可以達(dá)

36、到較高的工作壓力。中壓齒輪泵主要應(yīng)用于機(jī)床、國軋鋼設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。中高壓和高壓齒輪泵主要用于農(nóng)林機(jī)械工程機(jī)械、船舶機(jī)械和航空技術(shù)中。和齒輪泵一樣，齒輪液壓馬達(dá)由于密封性差，容積效率較低，所以輸入的油壓不能過高，因而不能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，并且轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩都是隨著齒輪嚙合情況而脈'動(dòng)的。齒輪液壓馬達(dá)多用于高轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩的液壓系統(tǒng)中。齒輪泵一般都可以直接作液壓馬達(dá)使用，即齒輪泵與齒輪液壓馬達(dá)二者是可逆的。和齒輪泵相比，葉片泵有流量均勻、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲小、壽命長，輪廓尺寸較小、結(jié)構(gòu)較緊湊等優(yōu)點(diǎn)，但也存在著自吸能力差、調(diào)速范圍小、最高轉(zhuǎn)速較低、葉片容易咬死、工作可靠性較差、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、對油液污染較敏

37、感等缺點(diǎn)。因此在工作環(huán)境較污穢、速度范圍變化較大的機(jī)械上應(yīng)用相對較少。在工作可靠性要求很高的地方，如飛機(jī)上，也很少應(yīng)用。葉片泵在中，低壓液壓系統(tǒng)尤其在機(jī)床行業(yè)中應(yīng)用最多。其中單作用式葉片泵常做變量泵使用，其額定壓力較低(6.3MPa)，常用于組合機(jī)床，壓力機(jī)械等；雙作用式葉片泵只能做定量泵使用，其額定壓力可達(dá)14MPa21MPa，在各類機(jī)床(尤其是精密機(jī)床)設(shè)備中，如注塑機(jī)、運(yùn)輸裝卸機(jī)械及工程機(jī)械等中壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。葉片液壓馬達(dá)最大的優(yōu)點(diǎn)是體積小、慣性小，動(dòng)作靈敏，允許換向頻率很高、甚至可在幾毫秒內(nèi)換向。但其最大的弱點(diǎn)是泄漏較大，機(jī)械特性較軟，不能在較低轉(zhuǎn)速下工作，調(diào)速范圍不能很大。因此

38、適用于低轉(zhuǎn)矩，高轉(zhuǎn)速及對慣性要求較小，對機(jī)械特性要求不嚴(yán)的場合。由于變量葉片液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，相對運(yùn)動(dòng)部件多、泄漏較大，容積效率低，機(jī)械特性軟及調(diào)節(jié)不便等原因，葉片液壓馬達(dá)一般都制成定量式的，即一般葉片液壓馬達(dá)都是雙作用式的定量液壓馬達(dá)。柱塞泵(液壓馬達(dá))由于構(gòu)成密封工作腔的構(gòu)件一一柱塞和缸體內(nèi)孔均為圓柱表面，加工方便，容易得到較高的配合精度，密封性好，故容積效率高，工作壓力高。同時(shí)這種泵只要改變柱塞的行程就可以很方便的改變其流量，易于實(shí)現(xiàn)變量。因此柱塞泵在高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中和流量需要調(diào)節(jié)的場合，如龍門刨床、拉床、液壓機(jī)、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、船舶機(jī)械等場合得到廣泛應(yīng)用。|柱塞泵

39、(液壓馬達(dá))按其柱塞的排列方式和運(yùn)動(dòng)方向的不同，可分為軸向柱塞泵(液壓馬達(dá))和徑向柱塞泵(液壓馬達(dá))兩大類。軸向柱塞泵的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，徑向尺寸小，質(zhì)量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小且易于實(shí)現(xiàn)變量，壓力高(可達(dá)到40MPa或更高)，可在高壓高速下工作，并具有較高的容積效率。因此這種泵在高壓系統(tǒng)中應(yīng)用較多。不足的是該泵對油液的污染十分敏感，一般需要精過濾。同時(shí)該泵自吸能力差，常需要由低壓泵供油。軸向柱塞泵具有可逆性，當(dāng)輸入高壓油時(shí)就可以作液壓馬達(dá)使用。軸向柱塞液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)速較高，因此多用于小轉(zhuǎn)矩、高轉(zhuǎn)速的工作場合。和軸向柱塞泵比，徑向柱塞泵的徑向尺寸較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，且配油軸受到徑向不平衡力作用，易于磨損

40、，因而限制了轉(zhuǎn)速和壓力的提高(最高壓力在2OMPa左右)，故目前生產(chǎn)中應(yīng)用不多。該泵的容積效率較高，一般可達(dá)0.940.98。與軸向柱塞液壓馬達(dá)相反，徑向柱塞液壓馬達(dá)多應(yīng)用于低速大轉(zhuǎn)矩液壓系統(tǒng)。該馬達(dá)的主要特點(diǎn)是排量大(柱塞直徑大，行程長、數(shù)目多)、壓力高、密封性好。但其尺寸及體積大，不能用于反應(yīng)靈敏、頻繁換向的系統(tǒng)中。在礦山機(jī)械、采煤機(jī)械、工程機(jī)械、建筑機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械及船舶方面，低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)得到了廣泛虛用。綜上所述，從使用角度看，上述三大類泵的優(yōu)劣次序是柱塞泵、葉片泵、齒輪泵。從結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度、價(jià)格，及抗污染能力等方面來看，齒輪泵最好，而柱塞泵結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、價(jià)格最高、對油液的清潔度要

41、求也最苛刻。因此，每種泵(馬達(dá))都有自己的特點(diǎn)和使用范圍，使用時(shí)應(yīng)根據(jù)具體工況，結(jié)合各類泵的性能、特點(diǎn)及適用場合，合理選擇。5.外反饋限壓式變量葉片泵的特性曲線(曲線形狀、形狀分析、影晌曲線形狀的因素)【答】外反饋限壓式變量葉片泵的特性曲線即泵的輸出流量與壓力的關(guān)系曲線，簡稱為"-Q"曲線，如圖3·1所示。圖3.1外反饋限壓式變量葉片泵特性曲線(1)曲線形狀曲線由二條直線段AB、BC和一拐點(diǎn)B組成。(2)曲線形狀分析曲線AB段。在此段范圍內(nèi)，泵的反饋?zhàn)饔昧pAx小于泵的彈簧預(yù)緊力Fs(參閱教材I圖3-12)一-PpAx<Fs，泵的偏心距 e為初始最大值（e

42、max)、不變e=eo=emx=const，泵的流量也是最大值，并基本上也不變Qp=Qpmax=const，曲線AB段近似水平。但由于壓力增加、泄漏增加，故曲線AB段隨壓力Pp增加略有下降。拐點(diǎn)B。在B點(diǎn)，反饋?zhàn)饔昧偤玫扔趶椈深A(yù)緊力PpAx=Fs，或P=Fs/Az=Pb(稱pb為預(yù)調(diào)壓力)。此時(shí)定子處于要?jiǎng)舆€沒動(dòng)的臨界狀態(tài)。曲線Bc段。在此范圍內(nèi)，反饋?zhàn)饔昧Υ笥趶椈深A(yù)緊力一PpAx>Fs，定子左移，偏心距e減小，泵的流量Qp也減小。當(dāng)泵的工作壓力高到接近于線段BC上的C點(diǎn)時(shí)(實(shí)際不能達(dá)到C點(diǎn))，泵的流量已很小，這時(shí)因壓力較高，泄漏也增多。當(dāng)泵的流量只能全部用于彌補(bǔ)泄漏量時(shí)，泵實(shí)際向外輸

43、出的流量已為零，這時(shí)泵的定子、轉(zhuǎn)子之間維持一個(gè)很小的偏心距，偏心距不會(huì)再減小，泵的壓力也不會(huì)再升高o這就是曲線BC段上的點(diǎn)C。(3)影響曲線形狀的因素由泵的工作原理可知：改變反饋柱塞的初始位置，可以改變初始偏心距eo的大小，從而改變了泵的最大輸出流量，即使曲線AB段上、下平移。改變壓力彈簧預(yù)緊力Fs的大小，可以改變壓力Pb(Pb=Fs/Az)的大小，使曲線拐點(diǎn)B左、右平移。改變壓力彈簧的剛度，可以改變曲線BC段的斜率。彈簧剛度增大，BC段的斜率變小，曲線BC段趨向平緩。掌握了限壓式變量泵的上述特性，可以很方便地為實(shí)踐服務(wù)。例如：在執(zhí)行元件的空行程、非工作階段，可使限壓式變量泵工作在曲線的AB段

44、，這時(shí)泵的輸出流量最大、系統(tǒng)速度最高，從而提高了系統(tǒng)效率；在執(zhí)行元件的工作行程，可使泵工作在曲線的BC段，這時(shí)泵可以輸出較高壓力，并根據(jù)負(fù)載大小的變化自幼調(diào)節(jié)輸出流量的大小，以適應(yīng)負(fù)載速度的要求。又如：調(diào)整反饋柱塞的初始位置，可以滿足液壓系統(tǒng)對流量大小不同的需要；調(diào)節(jié)壓力彈簧的預(yù)緊力，可以適應(yīng)負(fù)載大小不同的需要，等等。由泵的工作原理可知，若把壓力彈簧撤掉，換向剛性擋塊，或把壓力彈簧"頂死"，限壓式變量葉片泵就可以做定量泵使用。6.泵和液壓馬邊的職能符號(hào)【答】泵(單、雙向定量泵，單、雙向變量泵)和液壓馬達(dá)(單、雙向定量液壓馬達(dá)，單、雙向變量液壓馬達(dá))的職能符號(hào)如圖33所示。1

45、.重點(diǎn)容積式泵和液壓馬達(dá)的基本工作原理(共性工作原理)；泵和液壓馬達(dá)的性能參數(shù)，如壓力p、流量Q、排量q、功率P、效率和轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩T等的定義、量綱、相互間的關(guān)系及計(jì)算；常用液壓泵和馬達(dá)的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、性能特點(diǎn)及應(yīng)用范圍；外反饋限壓式變量葉片泵的特性曲線(曲線形狀、形狀分析、影響曲線形狀的因素)等內(nèi)容是本章的重點(diǎn)。這是因?yàn)槿莘e式泵和馬達(dá)的具體類型雖然不同，但它們都是基于容積式泵和馬達(dá)的基本工作原理而工作的；泵和馬達(dá)的性能參數(shù)在液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、計(jì)算，在液壓元件的選擇中都是必不可少的；掌握常用液壓泵和馬達(dá)的工作原理、性能特點(diǎn)和應(yīng)用范圍對在工程實(shí)踐中正確選擇、合理使用泵和馬達(dá)是必須的；正確掌握

46、外反饋限壓式變量泵的特性曲線，可使限壓式變量泵更好的為工程實(shí)踐服務(wù)。因此上述內(nèi)容是本章重點(diǎn)。2.難點(diǎn)泵的密閉工作腔的確定。不同類型的容積泵，其密閉工作腔由不同的表面圍成。有的泵其工作腔很明顯(容易確定)，如柱塞泵；有的則不明顯，如齒輪泵。泵和馬達(dá)的容積效率，尤其是泵的容積效率vp的正確使用。在計(jì)算題目時(shí)，在已知q、np、vp的條件下，求泵的輸出流量(實(shí)際流量)Qp時(shí)，每次都有相當(dāng)部分學(xué)生按式島=qp·np計(jì)算，即不考慮容積效率vp。此步計(jì)算出錯(cuò)，產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，與此步有關(guān)量的計(jì)算如泵的輸出、輸入功率等的計(jì)算皆隨之而錯(cuò)。泵和馬達(dá)的理論流量和實(shí)際流量的大小之分：哪個(gè)大，哪個(gè)小，二者容易混淆

47、(尤其是液壓馬達(dá)的容易混淆)。液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式TM=pMqmmM/2中壓力PM的取值：當(dāng)馬達(dá)出口壓力為零時(shí)，PM即為馬達(dá)的入口壓力；當(dāng)馬達(dá)出口壓力不為零時(shí)，PM取馬達(dá)入口壓力與出口壓力之差值。對于，齒輪泵的密閉(密封)工作腔是由泵的前、后端蓋，一對互相嚙叫合的輪齒的齒間內(nèi)齒廓表面圍成的。當(dāng)這對輪齒逐漸脫離嚙合時(shí)(密閉工作腔容積逐漸擴(kuò)大時(shí))進(jìn)行吸油；當(dāng)這對輪齒完全脫離嚙合時(shí)，密閉工作腔的容積達(dá)到最大(等于齒間的容積)，油液充滿(吸滿)了齒間。在泵的出口、排油區(qū)，當(dāng)一對輪齒逐漸進(jìn)入嚙合時(shí)，密閉工作腔的容積(由最大)逐漸減小，油液逐漸被排出(擠出)，當(dāng)一輪齒完全進(jìn)入另一齒間時(shí)，密閉工作腔的容

48、積變得最小，齒間的泊液基本完全排出。上述所用"逐漸"一詞，是為了幫助問題的理解而引人，實(shí)際上絕非"逐漸"，而是"很快"。對于，在計(jì)算題目中不考慮容積效率vp，一是馬虎，這不在討論范圍之內(nèi)；二是基本概念不清，即理論流量與實(shí)際流量難以區(qū)分。事實(shí)上，實(shí)際流量是泵出口處實(shí)實(shí)在在的輸出流量；理論流量是由泵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、尺寸、轉(zhuǎn)速等因素決定的，泵內(nèi)部所能產(chǎn)生的流量。這部分流量(理論流量)在從泵內(nèi)部"送往"泵的出口"途中"，不可避免的產(chǎn)生泄漏，因而使得泵的出口流量減小，即泵的內(nèi)部理論流量大于泵的外部實(shí)際流量。為

49、便于記憶、理解，簡稱為(對于液壓泵)其內(nèi)部流量大于外部流量。因此，在由內(nèi)部流量計(jì)算外部流量時(shí)，要乘以容積效率(Qtp·vp=Qp)；在由外部流量計(jì)算內(nèi)部流量時(shí)，要除以容積效率(Qp/vp=Qtp)。對于，液壓泵的理論流量與實(shí)際流量的基本概念及大、小關(guān)系，上面已闡明，故此不再贅述。對于液壓馬達(dá)，其理論流量與實(shí)際流量的大、小關(guān)系，與泵剛好相反，即QM<QMo馬達(dá)的理論流量亦是由其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、尺寸及轉(zhuǎn)速等因素決定的，與外部(其它)因素?zé)o關(guān)；馬達(dá)的實(shí)際流量，是由馬達(dá)入口向馬達(dá)內(nèi)部輸入的實(shí)實(shí)在在流量。同樣，馬達(dá)人口的油液在被"送往"馬達(dá)內(nèi)部的"途中"

50、，不可避免的要產(chǎn)生泄漏，故使內(nèi)部的理論流量小于外部(入口)的實(shí)際流量，簡稱為內(nèi)部流量小于外部流量。故當(dāng)由已知的外部流量求內(nèi)部流量時(shí)，應(yīng)乘以容積效率：QM·vm=QtM；由已知的內(nèi)部流量求外部流量時(shí)，應(yīng)除以容積效率：QtM/tM=QM。對于，關(guān)于壓力PM的取值。事實(shí)上，在轉(zhuǎn)矩公式TM=PMqMmM/2中，Qm是馬達(dá)的自身結(jié)構(gòu)、內(nèi)部因素。單靠Qm是不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的。壓力PM是產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的外界因素。PM越大，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大，反之亦然。當(dāng)馬達(dá)出口壓力為零時(shí)，人口油壓力PM將全部轉(zhuǎn)換成馬達(dá)軸所輸出的轉(zhuǎn)矩。故此時(shí)公式TM=P MQMmM/2中的壓力PM應(yīng)以馬達(dá)的入口壓力值代人。當(dāng)馬達(dá)的出口壓力不為零

51、時(shí)，出口壓力在馬達(dá)的出口將形成反向阻力矩。這時(shí)轉(zhuǎn)換成馬達(dá)軸上轉(zhuǎn)矩的入口壓力必須是克服出口阻力(壓力)后剩余那部分的壓力。因此，此時(shí)公式TM=PMqMmM/2中的PM值應(yīng)以馬達(dá)人口與出口壓力的差值代人。3.解題技巧關(guān)于解題技巧，對于基本概念只能加強(qiáng)理解，深入掌握；對于計(jì)算題，本章主要是泵和液壓馬達(dá)的有關(guān)性能參數(shù)的計(jì)算，為液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)、泵及液壓件的選擇打下一定基礎(chǔ)o這里主要談?wù)劚煤鸵簤厚R達(dá)的功率和馬達(dá)的轉(zhuǎn)速的計(jì)算問題。求泵的輸入功率Ptp時(shí)，從概念上講，有兩種方法：一是直接由輸入轉(zhuǎn)矩Tp和角速度求得Ptp=T-p；二是由泵的出口壓力鳥和流量Q求得一一Pt=ppQp/p(p為泵的總效率)。對于前者，

52、 p這一量題目可直接或間接給出(間接求出)，但對轉(zhuǎn)矩T一般都很少給出，故用該式計(jì)算輸入功率較困難。對于后者，由于壓力pm、流量Qm和效率m題目有時(shí)直接給出，有時(shí)由題目的已知條件可直接或間接算出，故一般常首選此式來計(jì)算泵的輸入功率，即由輸出功率計(jì)算輸入功率。所謂由出求人。求液壓馬達(dá)的輸出功率Pom時(shí)，亦有兩種方法：一是直接由馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩TM和角速度M求得一-PoM=TM-M二是由馬達(dá)的人口壓力PM和流量QM求得一-PoM=pm·QMm (m為馬達(dá)的總效率)。對于前者，M很少直接給出或間接給出，而轉(zhuǎn)矩TM一般又常是待求量。故用該式計(jì)算馬達(dá)輸出功率較困難。對于后者，由于壓力PM、流量QM

53、和效率m題目有時(shí)直接給出、有時(shí)由題目的已知條件可直接或間接算出，故常首選用此來計(jì)算液壓馬達(dá)的輸出功率。即由輸入功率計(jì)算輸出功率。所謂由人求出。液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速nM的計(jì)算，通常也有二種方法：一是由QtM、qM和nM三者間的關(guān)系求nm，即nm=QtM/Qm，二是由馬達(dá)的輸入功率piw和輸出功率PoM間的關(guān)系求nm：即，亦即nM=P MQMmM/2Tm對于后者，一方面計(jì)算式較復(fù)雜；另一方面計(jì)算式中的pM、QM、TM及m等值有的題目已給出，有的尚需間接算出。相比之下，前面的公式較簡單，即通常情況下，應(yīng)首選由式nM=Qtm/Qm來計(jì)算馬達(dá)轉(zhuǎn)速。第四章 液壓缸1、 壓缸的類型【答】液壓缸的類型繁多。按作用方

54、式分，液壓缸分為單作用式和雙作用式兩大類。單作用式液壓缸，其一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)靠液壓力來實(shí)現(xiàn)，而反向運(yùn)動(dòng)則依靠重力或彈簧力等實(shí)現(xiàn)。雙作用式液壓缸，其正、反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都依靠液壓力來實(shí)現(xiàn)。按不同的使用壓力，液壓缸又可分為中壓、低壓、中高壓和高壓液壓缸。對于機(jī)床類機(jī)械，一般采用中低壓液壓缸，其額定壓力為2.5MPa6.3MPa;對于要求體積小、質(zhì)量輕、出力大的建筑車輛和飛機(jī)用液壓缸多采用中高壓液壓缸，其額定壓力為10lMPa16MPa;對于油壓機(jī)響一類機(jī)械，大多數(shù)采用高壓液壓缸，其額定壓力為25MPa315MPa。按結(jié)構(gòu)型式的不同，液壓缸又有活塞式、柱塞式、擺動(dòng)式、伸縮式等型式。其中以活塞式液莊缸應(yīng)

55、用最多。而活塞式液壓缸又有單活塞桿和雙活塞桿、缸定式和桿定式的不同結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)方式。2.液壓缸的差動(dòng)連接及其特點(diǎn)、應(yīng)用【答】對單活塞桿液壓缸來說，其左右兩腔相互連通，并同時(shí)都和進(jìn)油管路相通的連接方式叫做液壓缸的差動(dòng)連接。其特點(diǎn)是推力減小了，速度提高了。當(dāng)元桿腔的有效工作面積是有桿腔的兩倍時(shí)，亦即活塞直徑D=d時(shí)(d為活塞桿直徑)，差動(dòng)連接的速度較沒有差動(dòng)連接的速度提高了一倍，而推力則減小了一半。液壓缸的差動(dòng)連接主要用于有快速要求的空行程動(dòng)作循環(huán)中，因其結(jié)構(gòu)簡單，故應(yīng)用較廣。但其速度提高不大(最大提高一倍)。3.液壓缸的五大組成部分，缸筒組件、活塞組件的結(jié)構(gòu)及相應(yīng)材料【答】液壓缸的五大組成部分是：

56、缸筒組件、活塞組件、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置。4.液壓缸的泄漏途徑【答】液壓缸在工作時(shí)，腔內(nèi)壓力較腔外壓力(大氣壓)高得多;缸內(nèi)進(jìn)油腔壓力較回泊腔壓力高得多。這樣，油液就可能通過固定件的聯(lián)接處(途徑之一)，如端蓋和缸筒的聯(lián)接處，和有相對運(yùn)動(dòng)部件的配合間隙(途徑之二)而泄漏。如圖4·6所示。外泄不但使油液損失影響環(huán)境，而且有失火的危險(xiǎn)。內(nèi)泄則將使泊液發(fā)熱、液壓缸容積效率降低，進(jìn)而使液壓缸工作性能變壞。因此應(yīng)最大限度地減少泄漏。圖4·6液壓缸的泄漏5.橡膠密封圈的類型(0、Y、V)及應(yīng)用場合、特點(diǎn)【答】橡膠密封圈按其斷面形狀分為0形、Y型和V型三種形式。O型密封圈。這種密封

57、圈斷面呈圓形，如圖4·7所示。其材料用耐油橡膠制成，具有較強(qiáng)的抗腐蝕性。它既可以用于活塞、缸筒這樣有相對運(yùn)動(dòng)件之間的密封，又可以用于端蓋、缸筒這樣固定件之間的密封;既可用0型圈的內(nèi)徑d或外徑D密封，又可用0型圈的端面密封。O型密封圈的密封作用是依靠裝配后產(chǎn)生的壓縮變形實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)壓力較高時(shí)，0型圈可能被壓力油擠進(jìn)配合間隙，引起密封圈破壞，因此在O型圈的一側(cè)或兩側(cè)(決定于壓力油作用于一側(cè)或兩側(cè))增加一個(gè)擋圈：對于固定密封，當(dāng)壓力大于32MPa時(shí)就要用擋圈。這樣，密封壓力最高可達(dá)70MPa;對于運(yùn)動(dòng)密封，當(dāng)壓力大于1OMPa時(shí)也要用擋圈，此時(shí)密封壓力最高可達(dá)32MPa。為了保證密封性能，安

58、裝O型圈的溝槽尺寸及表面粗糙度應(yīng)符合要求(查閱有關(guān)手冊)。O型密封圈的形狀簡單、安裝尺寸小，摩擦力不大，密封性良好，故應(yīng)用廣泛。但其使用壽命不很長，不宜在速度較高的滑動(dòng)密封中使用。Y型密封圈。這種密封圈斷面呈Y型，如圖4-8所示。一般也用耐油橡膠制成。它依靠略為張開的唇邊貼于密封面而實(shí)現(xiàn)密封。油壓增加時(shí)，唇邊作用在密封面上的壓力也隨著增加，并在磨損后有一定的自動(dòng)補(bǔ)償能力。故密封性能較好，且能保持較長的使用壽命。在裝配Y型密封圈時(shí)，可將它直接裝入溝槽內(nèi)。但一定要使其唇邊面向高壓區(qū)才能起到密封作用，并且在工作壓力波動(dòng)大、滑動(dòng)速度較高的情況下，要采用支承環(huán)來定位。圖4·7 0型密封圃圖 4.8 Y型密封圈Y型密封圈密封可靠，壽命較長、摩擦力小，常用于速度較高的液壓缸。適用工作油溫為一4080，工作壓力為2OMPa。V型密封圈。其斷面呈V型。如圖49所示。該圈用帶夾織物的橡膠制成，由支承環(huán)、密封環(huán)、壓環(huán)三部分疊合組成。當(dāng)要求密封的壓力小于1OMPa時(shí)，使小用由3個(gè)圈組成的一套已足夠保證密封性;當(dāng)壓力大于10IWPa時(shí)，可增加中間環(huán)節(jié)