液壓與氣壓傳動1

A=3.2x10-4m2 A=4A1，h=1m，1-10如圖示一抽吸設(shè)備水平放置，其出口和大氣相通，細(xì)管處截面積A1= ，出口處管道截面積A21，h=1m，求開始抽吸時，水平管中所必需通過的流量q（液體為理想液體，不計損失）。解：對截面和建立液體的能量方程：(2)P+pgh=P12r(1)連續(xù)方程V(3)方程（(2)P+pgh=P12r(1)連續(xù)方程V(3)方程（1）（2）（3）聯(lián)立，可得流量VA=VA1122x4A=2x9?8x1115x4x3.2x10-4m3/s=1.462L/s1-13液體在管道中的流速v=4m/s,管道內(nèi)徑d=60mm,油液的運動粘度v=30X10-6m2/是，試確定流態(tài)。若要保證其層流，其流速應(yīng)為多少？Re=巴=4x0.06=8000湍流v 30x10-6v=1.15m/s2300=0.06v=1.15m/s30x10-61-14有一液壓泵，，流量為32L/min,吸油口比油箱液面高出500mm,吸油管直徑20mm,粗濾網(wǎng)壓力降為0.01MPa,油液的密度為900kg/m3，油液的運動粘度為20X10-6m2/s,,問泵的吸油腔處的真空度為多少？qd4q4xqd4q4x32x10-3/60 80000兀d2 兀dv 兀x0.02x20x10-6 15兀v4二1698（層流）吸油管A 滬0.022沿程損失Ap吸油管A 滬0.022沿程損失Ap=1竺75九dx2Redx2止=75x0.5x900竺‘1436Pa1698x0.02x2局部損失Ap=10000Parq32x10-3/60 16一，— =——~1.7m/s3兀pav2片+ pav2片+ —pg 2g求開始抽吸時，水平管中所必需通過的流量q（液體為理想液體，不計損失）。解：對截面和建立液體的能量方程：=-16447圖示一抽吸設(shè)備水平放置，其出口和大氣相通，細(xì)管處截面積1=彳2X心m2，出口處管道截面積A2=4ATOC\o"1-5"\h\zp av2=―2+h+—2^2+hpg 2g w層流a=a=2Ap=pgh Ap=10000Pa,v=01 2 九 w r 1真空度=p大氣壓力-p絕對壓力12pav2 900x2x1.72=pgh+ —+Ap+Ap=900x9.8x0.5+ —— +1436+100002 九 r=4410+2601+1436+100001，h=1m，PV2P V2PV21+pg2gpg2g連續(xù)方程VA=VA1122

P+pgh=P12方程（1）（2）（3）聯(lián)立，可得流量q二VA二22x4A1：2x9.8x115x4x3.2x10-4mq二VA二22x4A1：2x9.8x115x4x3.2x10-4m3/s=1.462L/s2-1?某液壓泵的輸出壓力為5MPa，排量為10mL/r，機械效率為0.95，容積效率為0.9,率和驅(qū)動泵的電動機的功率各為多少？解：已知：當(dāng)轉(zhuǎn)速為1200r/min時，泵的輸出功p=5MPa,V=10mL/r=10x10-6m3/r，耳=0.95,耳=0.9,n=1200r/min0 m v則泵的輸出功率：5x1°6x10x1°-6x1200x0.9x10-3600.9kw驅(qū)動泵的電動機功率：P+=將=珈2-2.某液壓泵在轉(zhuǎn)速n=950r/min時，排量為v=168m1/r。在同樣的轉(zhuǎn)速和壓力29.5MPa時，測得泵的實際流量為150L/min,總效率n=087，求:(1)泵的理論流量；(2)泵在上述工況下的泵的容積效率機械效率；(3)泵在上述工況下所需的電動功率；(4)驅(qū)動泵的轉(zhuǎn)矩多大？解：(1)泵的理論流量qt=v?解：(1)泵的理論流量qt=v?n=168X950=159600ml/min=159.6L/min=2.66X10-3m3/sq 150x10-3/60(2)n= = =0.94vq 159.6x10-3/60t◎耳=耳耳Vm耳0.87八心.?.耳= = =0.93m耳0.94v（3）電機的驅(qū)動功率Ppq29.5x106x150x10-3/60P=—O= =i耳耳0.87=84770(W)=84.77kW（4）驅(qū)動泵的轉(zhuǎn)矩Qp=Te=2兀nTii???Qp=Te=2兀nTii???T=Ji2兀ni847702x3.14x950/60=852.53(另解:pqp=i2兀nTi=pq2兀nn2兀nT=i29.5x106x150x10-3/602x3.14x950/60x0.87x3.14x950/60x852.53==852.53(N-m)84.77(KW)2—2處的壓力分別在p1和p2,小孔中心到水箱自由液面的距Egl-2如圖所示的水箱側(cè)壁開有一小孔,水箱自由液面1—1與離為h,且h基本不變，若不計損失，求水從小孔流出的速度解：1.以小孔中心線為基準(zhǔn)，選取截面1—1和2—2：在截面1一1：z1=h,pl=pl,v1~0（設(shè)al~1）在截面2—2：z2=0,p2=pa,v2?？（設(shè)a2~1）2?由伯努利方程p1+Pgz1+12Pv12=p2+Pgz2+1/2Pv22代入?yún)?shù)得p1+Pgh=pa+1/22—2處的壓力分別在p1和p2,小孔中心到水箱自由液面的距解：1.選取1—1和2—2兩個截面截面1—1：A1,V1,P1截面2—2：A2,V2,P2由理想液體的伯努利方程得:2P1+ 2=Pj--2_根據(jù)連續(xù)性方程得A1v1=A2v2由U型管內(nèi)的靜壓力平衡方程得p1+b1gh=p2+b2gh由2.3.4得Eg1-4例二：計算液壓泵的吸油腔的真空度或液壓泵允許的最大吸油高度解：取截面如圖所示，設(shè)1-1截面的壓力為p1、速度為v1、面積A1,2-2截面的壓力為p2、速度為v2、面積A2,則有:p1+—apv2=p+pgh+—apv2+pgh2112222w又p1=pa，因為A1?A2，所以v1vvv2, v1=0p=p+pgh+—apv2+pgha2222w液壓泵吸油口的真空度為：p-p=pgh+—apv2+pgha2222w=pgh+_pav2+Ap222液壓泵吸油口的真空度不能太大，否則絕對壓力太小，會產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，導(dǎo)致液壓泵噪聲太大，一般h應(yīng)小于500mm。分析題液壓與氣壓傳動的基本工作原理是相似的,現(xiàn)以圖0—1所示的液壓千斤頂來簡述液壓傳動的工作原理。由圖0—1a可知，大缸體9和大活塞8組成舉升液壓缸。杠桿手柄1、小缸體2、小活塞3、單向閥4和7組成手動液壓泵。如提起手柄使小活塞向上移動，小活塞下端油腔容積增大，形成局部真空，這時單向閥4打開通過吸油管5從油箱12中吸油；用力壓下手柄，小活塞下移，小活塞下腔壓力升高，單向閥4關(guān)閉，單向閥7打開，下腔的油液經(jīng)管道6輸入大缸體9的下腔，迫使大活塞8向上移動，頂起重物。再次提起手柄吸油時，舉升缸下腔的壓力油將力圖倒流入手動泵內(nèi)，但此時單向閥7自動關(guān)閉，使油液不能倒流，從而保證了重物不會自行下落。不斷地往復(fù)扳動手柄，就能不斷地把油液壓入舉升缸下腔，使重物逐漸地升起。如果打開截止閥11，舉升缸下腔的油液通過管道10、閥11流回油箱，大活塞在重物和自重作用下向下移動，回到原始位置。雙作用葉片泵工作原理：雙作用葉片泵由定子，轉(zhuǎn)子，葉片和配油盤等組成轉(zhuǎn)子和定子中心重合,定子內(nèi)表面近似為橢圓柱形，該橢圓形由兩段長半徑圓弧，兩段短半徑圓弧和四段過渡曲線組成。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，葉片在離心力和（建壓后）根部壓力油的作用下，在轉(zhuǎn)子槽內(nèi)向外移動而壓向定子內(nèi)表面，由葉片、定子的內(nèi)表面、轉(zhuǎn)子的外表面和兩側(cè)配油盤間就形成若干個密封空間，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，處在小圓弧上的密封空間經(jīng)過渡曲線而運動到大圓弧的過程中，這種葉片外伸，密封空間的容積增大，要吸入油液；再從大圓弧經(jīng)過渡曲線運動到小圓弧的過程中，葉片被定子內(nèi)壁逐漸壓入槽內(nèi)，密封空間容積變小，將油從壓油口壓出。因而，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)動一周，每個工作空間要完成兩次吸油和壓油，稱之為雙作用葉片泵。齒輪泵的工作原理：當(dāng)泵按方向旋轉(zhuǎn)時，齒輪從右側(cè)脫開啃合，使密封容積增大，形成局部真空，油箱中的油液在外界大氣壓的作用下，經(jīng)吸油管路、吸油腔進(jìn)入齒間。隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，吸入齒間的油液被帶到另一側(cè)，進(jìn)入壓油腔。這時輪齒進(jìn)入喻合，使密封容積逐漸減小，齒輪間部分的油液被擠出，形成了齒輪泵的壓油過程。輪齒脫開啃合，雷封容積變大則不斷從油箱中吸袖；輪齒進(jìn)入嘀合，密封容積減小則不斷地排油，這就是齒輪泵的工作原理。葉片泵的工作原理：單作用葉片泵由轉(zhuǎn)子1、定子2、葉片3和端蓋等組成。定子具有圓柱形內(nèi)表面，定子和轉(zhuǎn)子間有偏心距。葉片裝在轉(zhuǎn)子槽中，并可在槽內(nèi)滑動。當(dāng)轉(zhuǎn)子回轉(zhuǎn)時，由于離心力的作用，使葉片緊事在定子內(nèi)壁，這樣在定子、轉(zhuǎn)子、葉片和兩側(cè)配油盤間就形成若干個密封的工作空間。當(dāng)轉(zhuǎn)子按圖示的方向回轉(zhuǎn)時，在圖的右部，葉片逐漸伸出，葉片間的工作空間逐漸增大，從吸油口吸油，這是吸油過程；在圖的左郁，工作空間逐漸縮小，將油液從壓油口壓出，這是壓油過程。轉(zhuǎn)子不停地旋轉(zhuǎn)，泵就不斷地吸油和壓油。柱塞泵的工作原理：油壓沖床液壓泵都是依靠密封容積變化的原理來進(jìn)行工作的，故一般稱為容積式液壓泵。柱塞裝在缸體中形成一個密封容積，柱塞在彈簧的作用下始終壓緊在偏心輪上。當(dāng)偏心輪如圖順時針方向旋轉(zhuǎn)時，密封容積由小變大時就形成部分真空，使油箱中油液在大氣壓力的作用下，經(jīng)吸油管頂開下面的單向間進(jìn)入油箱實現(xiàn)吸油；反之，當(dāng)密封容積由大變小時，吸滿的油液將頂開上面的單向閥流入系統(tǒng)而實現(xiàn)壓油。原動機驅(qū)動偏心輪不斷旋轉(zhuǎn)，液壓泵就不斷地吸油和壓油。問答題氣壓傳遞的優(yōu)點：①空氣可以從大氣中取之不竭，無介質(zhì)費用和供應(yīng)上的困難，將用過的氣體排入大氣，處理方便，泄漏不會嚴(yán)重影響工作，不會污染環(huán)境。②空氣的粘性很小，在管道中的阻力損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于液壓傳遞系統(tǒng)，易于遠(yuǎn)程傳輸及控制③工作壓力低，元件的材料和制造精度低④維護(hù)簡單，使用安全，無油的氣動控制系統(tǒng)，特別適用于無線電元器件的生產(chǎn)過程，也適于食品及醫(yī)藥的生產(chǎn)過程⑤氣動元件可以根據(jù)不同場合，采用相應(yīng)材料，使元件能夠在惡劣的環(huán)境下進(jìn)行正常工作。氣壓傳遞的缺點：①氣壓傳遞裝置的信號傳遞速度限制在聲速范圍內(nèi)，所以他的工作頻率和響應(yīng)速度遠(yuǎn)不如電子裝置，而且信號要產(chǎn)生較大的失真和延滯，也不便于構(gòu)成較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。②空氣的壓縮性遠(yuǎn)大于液壓油的壓縮性，因此在此運動的響應(yīng)能力，工作速度的平穩(wěn)性方面不如液壓。③氣壓傳動系統(tǒng)出力較小且傳動效率低。(P6)液壓傳動工作介質(zhì)應(yīng)具備如下性能：1)合適的粘度，較好的粘溫特性。2)潤滑性能好。3)質(zhì)地純凈，雜質(zhì)少。4)對金屬和密封件有良好的相容性。5)化學(xué)穩(wěn)定性要好。6)抗泡沫好，抗乳化性好。7)體積膨脹系數(shù)小，比熱容大。8)閃點要高，凝固點要低。9)對人體無害，成本低。液壓與氣壓傳動。10)與產(chǎn)品和環(huán)形相容。為了減少工作介質(zhì)的污染，應(yīng)釆取如下一些措施：(1)對元件和系統(tǒng)進(jìn)行清洗，清除在加工和組裝過程中殘留的污染物。(2)防止污染物從外界侵入，油箱呼吸孔上應(yīng)裝設(shè)高效的空氣濾清器或采用密封油箱，工作介質(zhì)應(yīng)通過過濾器注入系統(tǒng)。活塞桿端應(yīng)裝防塵密封。(3)在液壓系統(tǒng)合適部位設(shè)置合適的過濾器，并定期檢查、清洗或更換。(4)控制工作介質(zhì)的溫度，工作介質(zhì)溫度過高會加速其氧化變質(zhì)，產(chǎn)生各種生成物，縮短它的使用期限。(5)定期檢查和更換工作介質(zhì)，定期對液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)進(jìn)行抽樣檢查，分析其污染度，如已不合要求，必須立即更換。釆取什么措施減少液壓沖擊？答：(1)使直接沖擊改變?yōu)殚g接沖擊，用減慢閥的關(guān)閉速度和減少沖擊波傳遞距離來達(dá)到。(2)限制管中液流的流速。(3)用橡膠軟管或在沖擊源處設(shè)置蓄能器，以吸收液壓沖擊能量。(4)在容易出現(xiàn)液壓沖擊的地方，安裝限制壓力升高的安全閥。液壓機中限壓式變量葉片泵與雙作用葉片泵的主要區(qū)別：1.在限壓式變量葉片泵中，當(dāng)葉片處于壓油區(qū)時，葉片底部通壓力油，當(dāng)葉片處于吸油區(qū)時，葉片底部通吸油腔，這樣，葉片的頂部和底部的液壓力基本平衡，這就避免了定量葉片泵在吸油區(qū)定子內(nèi)表面嚴(yán)重磨損的問題。如果在吸油腔葉片底部仍通壓力油，葉片頂部就會給予內(nèi)表面以較大的摩擦力，以致減弱了壓力反饋的作用。2.限壓式變量葉片泵的葉片也有傾角，但傾斜方向正好與雙作用葉片泵相反，這是因為限壓式變量葉片泵的葉片上下壓力是平衡的，葉片在吸油區(qū)向外運動主要依靠其旋轉(zhuǎn)時的離心慣性作用，根據(jù)力學(xué)分析，這樣的傾斜反向更有利于葉片在離心慣性作用下向外伸出。3.限壓式變量葉片泵結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輪廓尺寸大，相對運動的機件多，泄露較大，軸上承受不平衡的徑向液壓力，噪聲較大，容積效率和機械效率都沒有定量葉片泵高；但是，它能按負(fù)載壓力自動調(diào)節(jié)流量，在效率使用上較為合理，可減少油液發(fā)熱簡述降低液壓泵噪聲的措施(1)減少和消除液壓泵內(nèi)部油液壓力的急劇變化。(2)可在液壓泵的出口裝置消聲器，吸收液壓泵流量及壓力脈動。(3)當(dāng)液壓泵安裝在油箱上時，使用橡膠墊減振。(4)壓油管的一段用高壓軟管，對液壓泵和管路的連接進(jìn)行隔振。(5)采用直徑較大的吸油管，減小管道的局部阻力，防止液壓泵產(chǎn)生空穴現(xiàn)象；采用大容量的吸油過濾器，防止油液中混入空氣；合理設(shè)計液壓泵，提高零件剛度。產(chǎn)生噪聲的原因：(1)泵的流量脈動和壓力脈動，造成泵構(gòu)件的振動。轉(zhuǎn)速增加對噪聲的影響一般比壓力增加還要大。(2)泵的工作腔從吸油腔突然和壓油腔相通，或從壓油腔突然和吸油腔相通時，產(chǎn)生的油液流量和壓力突變，對噪聲的影響甚大。(3)空穴現(xiàn)象。(4)泵內(nèi)流道具有截面突然擴大和收縮、急拐彎，通道截面過小而導(dǎo)致液體紊流、旋渦及噴流，使噪聲加大。(5)由于機械原因，如轉(zhuǎn)動部分不平衡、軸承不良、泵軸的彎曲等機械振動引起的機械噪聲。填空與概念1液壓與氣體傳動式研究以有壓流體(壓力油或壓縮空氣)為能源介質(zhì)，來實現(xiàn)各種機械的傳動和自動控制的學(xué)科由若干回路有機組合成能完成一定的控制功能的傳動系統(tǒng)來進(jìn)行能量傳遞、轉(zhuǎn)換和控制。液壓傳動工作介質(zhì)液壓油，或其他合成液體，介質(zhì)為空氣，由于液體粘性大，在流動的過程中阻力損失大不宜遠(yuǎn)距離傳動控制，氣壓可以。最常用介質(zhì)液壓油。2液壓和氣壓傳動中工作壓力取決于負(fù)載，而與流入的流體多少無關(guān)。3活塞的運動速度取決于進(jìn)入液壓（氣壓）缸（馬達(dá)）的流量，而流體壓力大小無關(guān)4液壓傳動和氣壓傳動是以流體的壓力能來傳遞動力的5溢流閥在液壓系統(tǒng)中的主要功能是控制系統(tǒng)的工作壓力。6換向閥主要功能是控制液壓缸及工作臺的運動方向7液壓與氣壓傳動系統(tǒng)主要由能源裝置、執(zhí)行裝置、控制調(diào)節(jié)裝置、輔助裝置、傳動介質(zhì)8以液體的靜壓能傳遞動力的液壓傳動是以油液作為工作介質(zhì)的9液體的粘性：液體在外力作用下流動或有流動趨勢時，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子相對運動而產(chǎn)生的一種內(nèi)摩擦力。10液體的靜壓力具有兩個重要特性:A液體靜壓力的方向總是作用面的內(nèi)法線方向B靜止液體內(nèi)任一點的液體靜壓力在各個方向上都相等11液體靜力學(xué)主要是討論液體靜止時的平衡規(guī)律以及這些規(guī)律應(yīng)用。12靜止液體中單位質(zhì)量液體的壓力能和位能可以互相轉(zhuǎn)換，但各點的總能量卻保持不變，能量守恒。13液壓系統(tǒng)中的壓力是由外界負(fù)載決定的14靜止液體和固體壁面相接觸時,固體壁面上各點在某一方向上所受靜壓力的總和，是液體在該方向上作用于固體壁面上的力。15曲面上液壓作用在某一方向上的分力等于液體靜壓力和曲面在該方向的垂直面內(nèi)投影面積的乘積。16*定常流動：液體流體時，若液體任何一點的壓力、速度和密度都不隨時間而變化，則這種流動。17流量：單位時間內(nèi)通過某通流截面的液體的體積18連續(xù)性方程：質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中一種表達(dá)形式19伯努利方程：能量守恒定律在流動液體的表達(dá)形式20液壓泵吸油口的真空度由三部分組成:a把油液提升到一定高度所需的壓力b產(chǎn)生一定的流速所需壓力c吸油管內(nèi)壓力損失21液體作用在固體壁面的作用力分別稱為瞬態(tài)液動力和穩(wěn)態(tài)液動力22沿程壓力損失：油液沿等直徑直管流動時產(chǎn)生的壓力損失23局部壓力損失:油液經(jīng)局部障礙由液流方向和速度突然變化，局部形成漩渦引起油液質(zhì)點間以及質(zhì)點與固體壁面間相互碰撞和劇烈摩擦而產(chǎn)生的壓力損失24水力半徑大，表明液流與管壁接觸少，