液壓與氣動的仿真

1、第一單兀液壓傳動基礎(chǔ)1薄壁小孔流.exe液體流經(jīng)薄壁小孔的情況如動畫所示。液流在小孔上游大約d/2處開始加速并從四周流向小孔。由于流 線不能突然轉(zhuǎn)折到與管軸線平行，在液體慣性的作用下，外層流線逐漸向管軸方向收縮，逐漸過渡到與 管軸線方向平行，從而形成收縮截面Ac。對于圓孔，約在小孔下游d/2處完成收縮。通常把最小收縮面積 Ac與孔口截面積之比值稱為收縮系數(shù)Cc，即Cc=Ac/A。其中A為小孔的通流截面積。液流收縮的程度取決于Re、孔口及邊緣形狀、孔口離管道內(nèi)壁的距離等因素。對于圓形小孔，當(dāng)管道直 徑D與小孔直徑d之比D/dN7時，流速的收縮作用不受管壁的影響，稱為完全收縮。反之，管壁對收縮程

2、度有影響時，則稱為不完全收縮。2非恒定流動.exe當(dāng)液體流動時，可以將流動液體中空間任一點上質(zhì)點的運(yùn)動參數(shù)，例如壓力P、流速v及密度g表示為空 間坐標(biāo)和時間的函數(shù)，例如：壓力p=p (x，y， z， t)速度v=v (x，y， z， t)密度=(x，y， z， t)在流體的運(yùn)動參數(shù)中，只要有一個運(yùn)動參數(shù)隨時間而變化，液體的運(yùn)動就是非定常流動或非恒定流動。3恒定流動.exe當(dāng)液體流動時，可以將流動液體中空間任一點上質(zhì)點的運(yùn)動參數(shù)，例如壓力P、流速v及密度g表示為空 間坐標(biāo)和時間的函數(shù)，例如：壓力p=p (x，y， z， t)速度v=v (x，y， z， t)密度=(x，y， z， t)如果空間上

3、的運(yùn)動參數(shù)p、v及在不同的時間內(nèi)都有確定的值，即它們只隨空間點坐標(biāo)的變化而變化，不 隨時間t變化，對液體的這種運(yùn)動稱為定常流動或恒定流動。4蕾諾實驗.exe1883年奧斯本雷諾(Osborne Reynolds)所作的有名的實驗。對流體的流動模式有了更完整的說明。雷 諾實驗裝置，主要為一水平玻璃管，安置于一大水槽中，玻璃管一端成喇叭狀，另一端設(shè)一排水閥(A)， 打開閥(A)可控制水在玻璃管中的流速。水槽上方有一瓶染色墨汁，將閥(B)打開，墨汁可流至玻璃管入 口處，以利觀察玻璃管中流體的流動情形。當(dāng)流速小時，染料自始至終均成一直線，而不向周圍擴(kuò)散， 稱為層流(laminar flow)。而當(dāng)流速

4、甚大時，管內(nèi)染料則將整支管子染色，此乃因其向周圍擴(kuò)散之故， 稱為擾流(turbulent flow)。5理想流體.exe不可壓縮、沒有粘滯性的液體叫做理想流體。一般情況下，密度不發(fā)生明顯變化的氣體、粘滯性小的流 體均可看成理想流體。6流量連續(xù)性.exe流量連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的一種表現(xiàn)形式。如圖所示的液體在任意形狀的管道中作 定常流動，任取1、2兩個不同的通流截面。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，單位時間內(nèi)流過這兩個截面的液體質(zhì)量 是相等的，即若忽略液體的可壓縮性，即p 1=p 2，則這就是不可壓縮液體作定常流動時的流量連續(xù)性方程，它說明流過各截面的體積流量是相等的。7液壓傳動演示圖1.ex

5、e根據(jù)液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砑纯闪私庖簤簜鲃拥墓ぷ髟怼膭赢嬛锌梢钥闯?，?dāng)向上提手柄使小缸活 塞上移時，小液壓缸因容積增大而產(chǎn)生真空，油液從油箱通過閥被吸入至小液壓缸中，當(dāng)按壓手柄使小 缸活塞下移時，則油液通過閥輸入到大液壓缸的下油腔，當(dāng)油液壓力升高到能夠克服重物W時，即可舉 起重物。8液壓傳動演示圖2.exe液壓傳動是以流體為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。動畫中，通過電磁換向閥來控制 液壓缸的運(yùn)動方向，通過液壓泵來提供液壓缸出力大小。9液壓傳動演示圖3.exe以油液作為工作介質(zhì)，通過密封容積的變化來傳遞運(yùn)動，通過油液內(nèi)部的壓力來傳遞動力。動畫中，通 過雙活塞桿液壓缸來帶動工作臺

6、完成運(yùn)動。10液壓卡緊示意圖（上壓力 高）_e_xe液壓卡緊現(xiàn)象，卡緊原因：臟物進(jìn)入縫隙；溫度升高，閥芯膨脹；但主要原因是滑閥副幾何形狀和同心 度變化引起的徑向不平衡力的作用，其主要包括：a閥芯和閥體間無幾何形狀誤差，軸心線平行但不重合b閥芯因加工誤差而帶有倒錐，軸心線平行但不重合c閥芯表面有局部突起減小徑向不平衡力措施：1）提高制造和裝配精度2）閥芯上開環(huán)形均壓槽11液壓卡緊示意圖（下壓力 高）_.exe液壓卡緊現(xiàn)象，卡緊原因：臟物進(jìn)入縫隙；溫度升高，閥芯膨脹；但主要原因是滑閥副幾何形狀和同心 度變化引起的徑向不平衡力的作用，其主要包括：a閥芯和閥體間無幾何形狀誤差，軸心線平行但不重合b閥芯

7、因加工誤差而帶有倒錐，軸心線平行但不重合c閥芯表面有局部突起減小徑向不平衡力措施：1）提高制造和裝配精度2）閥芯上開環(huán)形均壓槽12齒輪泵的工作原理.exe外嚙合齒輪泵由一對齒輪互相嚙合，同時，齒輪的齒頂和殼體內(nèi)孔表面之間的間隙很小，齒輪端面和軸套 （蓋板）的間隙也很小，從而把吸油腔和壓油腔隔離開。當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，嚙合點一側(cè)嚙合著的 齒輪逐漸退出嚙合，使空間不斷增大,形成局部真空,油箱中的油液在大氣壓的作用下被壓入吸油腔；嚙 合點另一側(cè)的齒逐漸進(jìn)入嚙合，使空間不斷縮小，油液被強(qiáng)迫從壓油室擠出。當(dāng)齒輪不斷地轉(zhuǎn)動時,吸油 腔就不停地吸油，然后通過齒槽空間將油送到壓油腔,壓油腔就不停地壓油，使

8、液壓油源源不斷地進(jìn)入系 統(tǒng)，這就是外嚙合齒輪泵的工作原理。第二單元液壓動力與執(zhí)行元件13徑向柱塞泵.exe柱塞徑向排列裝在缸體中，缸體由原動機(jī)帶動連同柱塞一起旋轉(zhuǎn)，所以缸體一般稱為轉(zhuǎn)子，柱塞在離心力 的（或在低壓油）作用下抵緊定子的內(nèi)壁，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向回轉(zhuǎn)時，由于定子和轉(zhuǎn)子之間有偏心距e，柱 塞繞經(jīng)上半周時向外伸出，柱塞底部的容積逐漸增大，形成部分真空，因此便經(jīng)過襯套（襯套是壓緊在轉(zhuǎn)子 內(nèi)，并和轉(zhuǎn)子一起回轉(zhuǎn)）上的油孔從配油孔和吸油口吸油；當(dāng)柱塞轉(zhuǎn)到下半周時，定子內(nèi)壁將柱塞向里推， 柱塞底部的容積逐漸減小，向配油軸的壓油口壓油，當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)一周時，每個柱塞底部的密封容積完成一次 吸壓油，轉(zhuǎn)子連續(xù)

9、運(yùn)轉(zhuǎn)，即完成壓吸油工作。配油軸固定不動，油液從配油軸上半部的兩個孔流入，從下半 部兩個油孔壓出，為了進(jìn)行配油，配油軸在和襯套接觸的一段加工出上下兩個缺口，形成吸油口和壓油口， 留下的部分形成封油區(qū)。封油區(qū)的寬度應(yīng)能封住襯套上的吸壓油孔，以防吸油口和壓油口相連通，但尺寸也 不能大得太多，以免產(chǎn)生困油現(xiàn)象。14困油現(xiàn)象.exe困油現(xiàn)象15配流軸式徑向柱塞 泵exe徑向柱塞泵的柱塞徑向布置在缸體上，在轉(zhuǎn)子2上徑向均勻分布著數(shù)個柱塞孔，孔中裝有柱塞；轉(zhuǎn)子的中心 與定子的中心之間有一個偏心量e。在固定不動的配流軸上，相對于柱塞孔的部位有相互隔開的上下兩個配 流窗口，該配流窗口又分別通過所在部位的二個軸向

10、孔與泵的吸、排油口連通。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，柱塞在離心 力及機(jī)械回程力作用下，它的頭部與定子的內(nèi)表面緊緊接觸，由于轉(zhuǎn)子與定子存在偏心，所以柱塞在隨轉(zhuǎn)子 轉(zhuǎn)動時，又在柱塞孔內(nèi)作徑向往復(fù)滑動，當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示方向旋轉(zhuǎn)時，下半周的柱塞皆往外滑動，柱塞孔的密 封容積增大，通過軸向孔吸油；上半周的柱塞皆往里滑動，柱塞孔內(nèi)的密封工作容積縮小，通過配流盤向外 排油。當(dāng)移動定子，改變偏心量的大小時，泵的排量就發(fā)生改變；當(dāng)移動定子使偏心量從正值變?yōu)樨?fù)值時，泵的 吸、排油口就互相調(diào)換，因此，徑向柱塞泵可以是單向或雙向變量泵，為了流量脈動率盡可能小，通常采用 奇數(shù)柱塞數(shù)。16容積泵.exe外嚙合齒輪泵主要由一對齒數(shù)和模數(shù)均相

11、同的齒輪、傳動軸、軸承、端蓋和泵體等組成。兩齒輪與泵體及端 蓋之間形成密封工作容積。兩齒輪的嚙合線將密封工作容積分為吸油腔和壓油腔，當(dāng)齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)時， 下部吸油腔由于相互嚙合的齒輪逐漸脫開，密封工作容積逐漸增大，形成部分真空，因此油箱中的油液在外 界大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管進(jìn)入吸油腔，將齒間槽充滿，并隨著齒輪旋轉(zhuǎn)，把油液帶到上部的壓油腔內(nèi)。 在壓油區(qū)的一側(cè)，由于齒輪在這里逐漸進(jìn)入嚙合，密封工作腔容積不斷減小，油液便被擠出去，從壓油腔輸 送到壓油管路中去。17雙作用單桿液壓缸.exe當(dāng)向左搬動手動換向閥的手柄時，換向閥閥芯向右運(yùn)動，進(jìn)油路與液壓缸的大腔相通，推動活塞向右運(yùn)動伸 出，液壓缸小

12、腔的油從換向閥右下口排出。當(dāng)向右搬動手動換向閥的手柄時，換向閥閥芯向左運(yùn)動，進(jìn)油路 與液壓缸的小腔相通，推動活塞向左運(yùn)動縮回，液壓缸大腔的油從換向閥左下口排出。18雙作用葉片泵.exe工作原理：雙作用葉片泵主要由轉(zhuǎn)子、定子、葉片、配流盤和端蓋等組成。轉(zhuǎn)子與定子同心，定子內(nèi)表面近 似橢圓狀。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，葉片受離心力和根部槽中壓力油的作用，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)做徑向運(yùn)動而壓向定子內(nèi)表 面。由相鄰葉片、定子內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子外表面和兩側(cè)的配油盤形成若干密封空間。當(dāng)轉(zhuǎn)子按動畫所示逆時針旋 轉(zhuǎn)時，第一象限中葉片由短半徑方向向長半徑方向移動，相鄰葉片間的密封容腔逐漸增大而吸油。第二象限 中，葉片由長半徑方向向短半徑方向

13、移動，相鄰葉片間的密封容腔逐漸縮小而排油。轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)一周，每個 工作容腔完成兩次吸排油循環(huán)，因此稱為雙作用葉片泵。因轉(zhuǎn)子與定子同心，故只能做定量泵。19限壓式變量泵.exe工作原理：限壓式葉片泵是利用其工作壓力的反饋作用自動改變偏心距。的大小來改變輸出流量的。定子在 限壓彈簧的作用下移向右端，緊靠在控制活塞的端面上并由控制活塞定位，產(chǎn)生偏心距。當(dāng)轉(zhuǎn)子逆時針旋轉(zhuǎn) 時，轉(zhuǎn)子的下部分為吸油區(qū)，上半部分為壓油區(qū)。泵輸出的壓力油經(jīng)泵體的內(nèi)部通道作用在控制活塞的右端， 對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個向左的推力，此推力隨著壓力P的升高而增大，當(dāng)大于限壓彈簧的預(yù)緊力時，定子向左偏移， 偏心距減小，輸出流量亦隨之減小。20斜盤

14、式軸向柱塞泵.exe工作原理：斜盤式軸向柱塞泵由斜盤、柱塞、缸體、配油盤等主要零件組成，斜盤和配油盤是不動的，傳動 軸帶動缸體和柱塞一起轉(zhuǎn)動，柱塞靠機(jī)械裝置或在低壓油作用壓緊在斜盤上。當(dāng)傳動軸按圖示方向旋轉(zhuǎn)時， 柱塞在其沿斜盤自上而下回轉(zhuǎn)的半周內(nèi)逐漸向缸體外伸出，使缸體孔內(nèi)密封工作腔容積不斷增加，產(chǎn)生局部 真空，從而將油液經(jīng)配油盤上的吸油窗口吸入；柱塞在其自下而上回轉(zhuǎn)的半周內(nèi)又逐漸向里推入，使密封工 作腔容積不斷減小，將油液從配油盤壓油窗口向外排出。缸體每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個柱塞往復(fù)運(yùn)動一次，完成一次 吸、壓油動作。改變斜盤的傾角，就可以改變密封工作容積的有效變化量，實現(xiàn)泵的變量。第三單元液壓控制元件

15、深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院液壓與氣動技術(shù)，課程教學(xué)動商演示系列之網(wǎng)多路揆向同的且合形式制作：自劾化多:CGW多路換向閥.exe21單向閥.exe工作原理：對于a結(jié)構(gòu)單向閥來說，當(dāng)液壓油從入口進(jìn)入單向閥，壓力油推動閥芯向上運(yùn)動，壓縮彈簧，油液從B 口流出。 反之，當(dāng)液壓油從B 口進(jìn)入單向閥，則與彈簧一起將閥芯推著向下運(yùn)動，堵塞A 口，沒有油液流出。對于b結(jié)構(gòu)單向閥來說其工作原理與a相反。A口進(jìn)油，B口沒有油液流出。B口進(jìn)油，A口出油。22電磁閥.exe當(dāng)兩位三通電磁閥失電時，閥芯的彈簧腔與油箱接通。從A 口進(jìn)油，推動活塞向上運(yùn)動并壓縮彈簧，使A和B 口接通，油從B 口流出。從B 口進(jìn)油，同樣推動活塞向上運(yùn)

16、動并壓縮彈簧，使B 口和A 口接通，油從An流出。當(dāng)兩位三通電磁閥得電時，閥芯的彈簧腔與A 口接通。從A 口進(jìn)油時，壓力油同時通入活塞上部彈簧腔，由于活塞上下兩腔的壓力差，將活塞推向下部，封住A 口，沒有油從B 口流出。從B 口進(jìn)油，推動閥芯向上運(yùn)動并壓縮彈簧，使B 口與A 口接通，油從An流出。23溢流閥.exe工作原理：先導(dǎo)式溢流閥由下部主閥和上部先導(dǎo)閥組成，主要特點是利用主閥平衡活塞上下兩腔油液壓力差和彈簧力相 平衡。從壓力口進(jìn)來的壓力油P作用在平衡活塞環(huán)部的下方面積上，并通過阻尼孔使壓力油作用在平衡活塞環(huán)部的上方 和先導(dǎo)閥內(nèi)的錐閥的截面積上。當(dāng)壓力P較低時，作用在錐閥芯上的壓力不足以克

17、服調(diào)壓彈簧力P1，錐閥處于關(guān)閉狀態(tài)，此時沒有壓力油通過平衡活塞上的阻尼孔流動，故平衡活塞上下兩腔壓力相等，平衡活塞在彈簧力的作用下輕輕地頂在 閥座上，壓力口和溢流口不通。因為主閥彈簧的力量只需克服主閥芯的摩擦力，故做的較軟。當(dāng)P大于P1時，錐閥壓縮調(diào)壓彈簧打開油口，壓力油通過平衡活塞上的阻尼孔經(jīng)錐閥口流回油箱。由于壓力油通過阻尼 孔時會產(chǎn)生壓力降，所以主閥芯上部的壓力小于下部的壓力。故平衡活塞上腔油壓力小于下腔油的壓力。當(dāng)平衡活塞上 下兩腔油壓力差形成向上的液壓力超過彈簧的預(yù)緊力和平衡活塞的摩擦阻力及平衡活塞自重等力總和時，平衡活塞上 移，使壓力口和溢流口相通，油液流回油箱，實現(xiàn)溢流。第四單元

18、液壓基本與典型回路24增力氣缸.avi氣缸上設(shè)計有2個活塞、2個進(jìn)氣口、2個排氣口。在2個活塞上同時進(jìn)氣，使氣缸2個活塞上的力同 時作用在活塞桿上，增大氣缸的出力。25雙作用氣缸.avi有2個進(jìn)氣或排氣接口的氣缸，兩個接口交替作為進(jìn)氣或排氣，所以氣缸可以在壓縮口氣作用下伸 出或縮回。26增壓回路exe依靠增壓器可以獲得比系統(tǒng)壓力更高的壓力。由于增壓器左右腔的活塞面積A1A2，根據(jù)活塞左右 受力平衡原理，所以活塞伸出時右腔的壓力高于左腔。增壓器提供的高壓供回路中的單作用油缸工 作。27遠(yuǎn)程調(diào)壓回路.exe從較遠(yuǎn)距離的地方可以控制泵的工作壓力。下方的溢流閥安裝在遠(yuǎn)處，稱為遙控溢流閥。上方的溢 流閥

19、為主溢流閥。當(dāng)遙控溢流閥的設(shè)定壓力低于主溢流閥設(shè)定壓力時，回路壓力由遙控溢流閥的設(shè) 定壓力來決定。遙控溢流閥的設(shè)定壓力必須小于主溢流閥設(shè)定壓力，否則會堵塞主溢流閥引壓口。28液壓千斤頂結(jié)構(gòu)示意圖.exe利用液壓系統(tǒng)可以提升重物，這就是液壓千斤頂。右側(cè)提升油缸的進(jìn)油口出油口分別設(shè)有單向閥，活塞提升時保證只能從油箱中吸油，活塞下壓時保 證只能將吸入的油壓入左邊的油缸，從而將重物提升起來。將最下方的閥門打開時，重物依靠重力下降?？刂崎y門的開度可以控制重物下降的速度。29調(diào)壓回路（無級）.exe普通的溢流閥需要用手動調(diào)整的方式調(diào)整設(shè)定壓力，如果要實現(xiàn)無級調(diào)壓就非常負(fù)責(zé)。采用比例式 溢流閥就可以非常方便地實現(xiàn)無級調(diào)壓?？刂凭€圈的電流就可以控制比例式溢流閥的控制壓力。30調(diào)壓回路（多級）.exe利用換向閥與另外的溢流閥可以實現(xiàn)多級調(diào)壓回路。當(dāng)換向閥以左位工作時，回路壓力由溢流閥2 決定；當(dāng)換向閥以