-----压力取决与负载,速度取决与流量。P3 液压系统[1]基本构成:1动力元件(机械能转换为液体的压力能)2执行元件(液体的压力能转换为机械能)3控制元件(对系统中油液压力,流量成或液压流动方向进行控制成调节的元件)。4辅助元件(对保证系统正常工作有重要作用。)液体传动按工作原理不同分:液压传动<利用液体的压力能传递能量>、液力传动<利用液体的动能来传递动力的>液压传动是用液压油作为工作介质[2],通过动力元件,将发动机的机械能转换为油液的压力能,通过管道,控制元件,借助执行元件,将油液的压力能转换成机械能,驱动负载,实现直线或回转[3]运动。P4 液压传动的优缺点:优点 1液压传动装置运动较平稳,能在低速下稳定运动。能方便地在运转中实现无级调速,且调速范围大。2体积小,质量大,功率大。因而其惯性小,换向频率高。液压传动采用高压时,容易获得很大的力或力矩。3液压传动装置的控制调节比较简单,操纵比较方便。它与电、气配合可组成性能好,自动化程度高的传动及控制系统。4传动介质为油液,故液压元件自我润滑作用,有利于延长元件的使用寿命。5液压元件易于实现标准化,通用化,便于组织专业性大批生产,从而可以提高生产率,提高产品质量,降低成本。缺点(1)由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。(2)液压传动中有较多的能量损失(泄漏损失[4]、摩擦损失等),因此,传动效率相对低。(3)液压传动对油温的变化比较敏感,不宜在较高或较低的温度下工作。(4)液压传动在出现故障时不易找出原因。P4 液压传动与液力传动区别:液力传动与靠液体压力能来传递能量的液压传动在原理、结构和性能上都有很大差别。液力传动的输入轴与输出轴之间只靠液体为工作介质联系,构件间不直接接触,是一种非刚性传动。液力传动的优点是:能吸收冲击和振动,过载保护性好,甚至在输出轴卡住时动力机仍能运转而不受损伤,带载荷起动容易,能实现自动变速和无级调速等。因此它能提高整个传动装置的动力性能。②双级调压回路。所谓双级调压回路,就是在泵的出油口可分别调出两种不同的压力来。图7-23是应用于压力机的双级调压回路实例。图中,活塞[5]1下降为工作行程,其压力由高压溢流阀[6]4调节;活塞上升为非工作行程,其压力由低压溢流阀3调节,且只需克服运动部件的自重[7]和摩擦阻力即可。溢流阀3、4的规格必须按液压泵最大供油量[8]来选择。③三级调压回路。图7—23为三级调压回路。在图示状态下,系统压力由溢流阀1调节(为10MPa);当1YA带电时,系统压力由溢流阀3调节(为5MPa);2YA带电时,系统压力由溢流阀2调节(为7MPa),因此系统可得到三种不同的压力——三级压力。在此图中,三个溢流阀的规格(流量)都必须按泵的最大供油量来选择。这种调压回路能调出三级压力的条件是溢流阀1的调定压力必须大于另外两溢流阀的调定值,否则溢流阀2、3将不起作用。- 545MPa 7MPa-|||-1 3 2-|||-1YA X 2YA 系-|||-10MPa-|||-3 1-|||-?-|||-2-|||-A w-|||-低压-|||-高压 4 山 、-|||-L-|||-图 7-22 压力机的双级调压回路 图 7-23 三级调压回路-|||-另外,在采用比例压力阀的压力控制回路中,调节比例溢流阀的输入电流I,也可以改变系统压-|||-力,实现多级压力控制。(3)增压回路在液压系统中,若某一支路的工作压力需要高于主油路时,可采用增压回路。增压回路可以提高系统中某一支路的压力,采用它可以用较低压力的液压泵得到较高的系统压力。增压回路压力的增高是由增压器(增压缸)实现的。保压回路在执行元件(如液压机、注塑机、机械手夹紧工件的液压缸等)终止运动时,要求液压缸能继续保持一段时间的压力,在这段时间内,不再继续前进,同时也暂不回程,这时就要采取保压回路,以保持那些暂不继续运动的执行元件(工作机构)的系统油压。保压的方法有:①用定量泵和溢流阀的保压:压力由溢流阀调定并保持,与定量泵构成恒压源,如进口节流调速回路,系统简单,可靠,但发热量大(保压时泵的全部流量在溢流阀调定压力下流回油箱),适用于低压小流量系统。②用蓄能器保压。③用限压式变量泵保压。④采用液控单向阀保压。保压回路需满足保压时间、压力稳定、工作可靠、经济性等多方面的要求。保压性能要求不高时,可采用密封性较好的液控单向阀保压,其方法简单、经济。保压性能要求较高时,需采用补油的办法弥补回路的泄漏,以维持回路中压力的稳定。平衡回路为了防止直立式液压缸及其相联的工作部件因自重而下落或在下行运动中速度超过液压泵供油所能达到的速度而使工作腔形成真空,在液压系统中要设置平衡回路。其办法是在立式液压缸下行的回油路上设置一个适当的阻力,使液压缸的回油腔产生一定的背压,以平衡其自重。容积调速回路是依靠改变泵和(或)液压马达的排量来实现调速的。与节流调速回路相比,容积调速回路既没有溢流损失,也没有节流损失,所以回路效率较高,发热少。但变量泵或变量液压马达的结构较定量泵或定量液压马达复杂,并且回路中常需要辅助泵来补油和散热,因此容积调速回路的成本较高,这在一定程度上限制了容积调速回路的使用范围,通常,液压系统功率较大或对发热限制较严时,宜采用容积调速回路。容积调速多采用闭式回路(也有采用开式回路的),根据泵和液压马达的不同组合,有如下几种类型:变量泵+液压缸(定量液压马达)的容积调速回路;定量泵+变量液压马达的容积调速回路;变量泵+变量液压马达的容积调速回路。P72 液压系统如何调速?调速元件?各有什么特点?解决方法?改变输入液压执行元件的流量q或改变液压缸的有效面积A(或液压马达的排量Vm)均可达到改变速度的目的,因为改变液压缸的工作面积在实际中是很困难的,因此只能用改变进入液压执行元件的流量或改变液压马达的排量的方法来调速。 方法:可采用定量泵和流量控制阀并改变通过流量阀流量的方法(节流调速)也可采用改变变量泵或变量马达的方法(容积调速)而同时采用变量泵和流量阀来达到调速目的时,称为容积节流调速。P74 换向阀的中位机能:当换向阀处于中位,各个油口之间的连通方式叫中位机能。油箱:主要用来储存油液,散热,沉淀杂质及分离油中气泡。过滤器:过滤混在油液中的杂质,把油液中杂质颗粒大小控制在能保证液压系统正常工作的范围内。压力阀分(利用作用于阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作的。)减压阀调整的是出口压力,取决于后带负载压力。蓄能器:做辅助动力源,液压系统中的脉动冲击吸收器。减压阀、溢流阀区别:(溢流阀是防止系统超载,保证安全.减压阀是在保证系统不过载的前提下,降低系统压力.可以说溢流阀是被动工作,而减压阀是主动工作.1,减压阀保持出口处压力不变,而溢流阀保持进口处压力不变;2,在不工作时,减压阀进出口互通,而溢流阀进出口不通;3,非工作状态时,减压阀的阀口是常开的,而溢流阀是常闭的)P94 节流调速回路构成工作原理:通过改变回路中流量控制元件(节流阀或调速阀)通流截面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量,以调节其运动速度。压力控制回路分(减压回路,调压回路,增压回路,卸荷回路,保压回路,)卸荷回路作用:减少系统中功率损失、发热,延长泵的使用寿命。速度控制回路(节流调速回路,容积调速回路,容积节流调速)节流调速:进油节流调速回路(由定量泵+溢流阀+节流阀组成,有流量控制元件,节流阀) 适合于低速轻载,效率低。容积调速回路:无流量控制元件,用改变液压泵和液压马达的排量来实现调速。高负载。容积节流调速:用流量控制阀调节进入或流出液压缸的流量来调节速度。大功率的调速。顺序阀的应用:与单向阀组成平衡阀,保持垂直放置的液压缸,不顾自重而下落,由内控顺序阀接在液压缸回油路中,产生背压,使活塞的运动速度稳定。3.5 说明连续性方程的本质是什么?它的物理意义是什么?
-----压力取决与负载,速度取决与流量。
P3 液压系统[1]基本构成:
1动力元件(机械能转换为液体的压力能)
2执行元件(液体的压力能转换为机械能)
3控制元件(对系统中油液压力,流量成或液压流动方向进行控制成调节的元件)。
4辅助元件(对保证系统正常工作有重要作用。)
液体传动按工作原理不同分:
液压传动<利用液体的压力能传递能量>、
液力传动<利用液体的动能来传递动力的>
液压传动是用液压油作为工作介质[2],通过动力元件,将发动机的机械能转换为油液的压力能,通过管道,控制元件,借助执行元件,将油液的压力能转换成机械能,驱动负载,实现直线或回转[3]运动。
P4 液压传动的优缺点:优点 1液压传动装置运动较平稳,能在低速下稳定运动。能方便地在运转中实现无级调速,且调速范围大。2体积小,质量大,功率大。因而其惯性小,换向频率高。液压传动采用高压时,容易获得很大的力或力矩。3液压传动装置的控制调节比较简单,操纵比较方便。它与电、气配合可组成性能好,自动化程度高的传动及控制系统。4传动介质为油液,故液压元件自我润滑作用,有利于延长元件的使用寿命。5液压元件易于实现标准化,通用化,便于组织专业性大批生产,从而可以提高生产率,提高产品质量,降低成本。
缺点(1)由于液压传动中的泄漏和液体的可压缩性使这种传动无法保证严格的传动比。(2)液压传动中有较多的能量损失(泄漏损失[4]、摩擦损失等),因此,传动效率相对低。(3)液压传动对油温的变化比较敏感,不宜在较高或较低的温度下工作。(4)液压传动在出现故障时不易找出原因。
P4 液压传动与液力传动区别:液力传动与靠液体压力能来传递能量的液压传动在原理、结构和性能上都有很大差别。液力传动的输入轴与输出轴之间只靠液体为工作介质联系,构件间不直接接触,是一种非刚性传动。液力传动的优点是:能吸收冲击和振动,过载保护性好,甚至在输出轴卡住时动力机仍能运转而不受损伤,带载荷起动容易,能实现自动变速和无级调速等。因此它能提高整个传动装置的动力性能。
②双级调压回路。
所谓双级调压回路,就是在泵的出油口可分别调出两种不同的压力来。
图7-23是应用于压力机的双级调压回路实例。图中,活塞[5]1下降为工作行程,其压力由高压溢流阀[6]4调节;活塞上升为非工作行程,其压力由低压溢流阀3调节,且只需克服运动部件的自重[7]和摩擦阻力即可。溢流阀3、4的规格必须按液压泵最大供油量[8]来选择。
③三级调压回路。
图7—23为三级调压回路。在图示状态下,系统压力由溢流阀1调节(为10MPa);当1YA带电时,系统压力由溢流阀3调节(为5MPa);2YA带电时,系统压力由溢流阀2调节(为7MPa),因此系统可得到三种不同的压力——三级压力。在此图中,三个溢流阀的规格(流量)都必须按泵的最大供油量来选择。这种调压回路能调出三级压力的条件是溢流阀1的调定压力必须大于另外两溢流阀的调定值,否则溢流阀2、3将不起作用。
- 54
(3)增压回路
在液压系统中,若某一支路的工作压力需要高于主油路时,可采用增压回路。增压回路可以提高系统中某一支路的压力,采用它可以用较低压力的液压泵得到较高的系统压力。增压回路压力的增高是由增压器(增压缸)实现的。
保压回路
在执行元件(如液压机、注塑机、机械手夹紧工件的液压缸等)终止运动时,要求液压缸能继续保持一段时间的压力,在这段时间内,不再继续前进,同时也暂不回程,这时就要采取保压回路,以保持那些暂不继续运动的执行元件(工作机构)的系统油压。保压的方法有:
①用定量泵和溢流阀的保压:压力由溢流阀调定并保持,与定量泵构成恒压源,如进口节流调速回路,系统简单,可靠,但发热量大(保压时泵的全部流量在溢流阀调定压力下流回油箱),适用于低压小流量系统。
②用蓄能器保压。
③用限压式变量泵保压。
④采用液控单向阀保压。
保压回路需满足保压时间、压力稳定、工作可靠、经济性等多方面的要求。保压性能要求不高时,可采用密封性较好的液控单向阀保压,其方法简单、经济。保压性能要求较高时,需采用补油的办法弥补回路的泄漏,以维持回路中压力的稳定。
平衡回路
为了防止直立式液压缸及其相联的工作部件因自重而下落或在下行运动中速度超过液压泵供油所能达到的速度而使工作腔形成真空,在液压系统中要设置平衡回路。其办法是在立式液压缸下行的回油路上设置一个适当的阻力,使液压缸的回油腔产生一定的背压,以平衡其自重。
容积调速回路是依靠改变泵和(或)液压马达的排量来实现调速的。与节流调速回路相比,容积调速回路既没有溢流损失,也没有节流损失,所以回路效率较高,发热少。但变量泵或变量液压马达的结构较定量泵或定量液压马达复杂,并且回路中常需要辅助泵来补油和散热,因此容积调速回路的成本较高,这在一定程度上限制了容积调速回路的使用范围,通常,液压系统功率较大或对发热限制较严时,宜采用容积调速回路。
容积调速多采用闭式回路(也有采用开式回路的),根据泵和液压马达的不同组合,有如下几种类型:变量泵+液压缸(定量液压马达)的容积调速回路;定量泵+变量液压马达的容积调速回路;变量泵+变量液压马达的容积调速回路。
P72 液压系统如何调速?调速元件?各有什么特点?解决方法?
改变输入液压执行元件的流量q或改变液压缸的有效面积A(或液压马达的排量Vm)均可达到改变速度的目的,因为改变液压缸的工作面积在实际中是很困难的,因此只能用改变进入液压执行元件的流量或改变液压马达的排量的方法来调速。 方法:可采用定量泵和流量控制阀并改变通过流量阀流量的方法(节流调速)也可采用改变变量泵或变量马达的方法(容积调速)而同时采用变量泵和流量阀来达到调速目的时,称为容积节流调速。
P74 换向阀的中位机能:当换向阀处于中位,各个油口之间的连通方式叫中位机能。
油箱:主要用来储存油液,散热,沉淀杂质及分离油中气泡。
过滤器:过滤混在油液中的杂质,把油液中杂质颗粒大小控制在能保证液压系统正常工作的范围内。
压力阀分(利用作用于阀芯上的液压力和弹簧力相平衡的原理工作的。)
减压阀调整的是出口压力,取决于后带负载压力。
蓄能器:做辅助动力源,液压系统中的脉动冲击吸收器。
减压阀、溢流阀区别:(溢流阀是防止系统超载,保证安全.
减压阀是在保证系统不过载的前提下,降低系统压力.
可以说溢流阀是被动工作,而减压阀是主动工作.
1,减压阀保持出口处压力不变,而溢流阀保持进口处压力不变;
2,在不工作时,减压阀进出口互通,而溢流阀进出口不通;
3,非工作状态时,减压阀的阀口是常开的,而溢流阀是常闭的)
P94 节流调速回路构成工作原理:通过改变回路中流量控制元件(节流阀或调速阀)通流截面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流出的流量,以调节其运动速度。
压力控制回路分(减压回路,调压回路,增压回路,卸荷回路,保压回路,)
卸荷回路作用:减少系统中功率损失、发热,延长泵的使用寿命。
速度控制回路(节流调速回路,容积调速回路,容积节流调速)
节流调速:进油节流调速回路(由定量泵+溢流阀+节流阀组成,有流量控制元件,节流阀) 适合于低速轻载,效率低。
容积调速回路:无流量控制元件,用改变液压泵和液压马达的排量来实现调速。高负载。
容积节流调速:用流量控制阀调节进入或流出液压缸的流量来调节速度。大功率的调速。
顺序阀的应用:与单向阀组成平衡阀,保持垂直放置的液压缸,不顾自重而下落,由内控顺序阀接在液压缸回油路中,产生背压,使活塞的运动速度稳定。
3.5 说明连续性方程的本质是什么?它的物理意义是什么?
题目解答
答案
答:连续性方程的本质是质量守恒定律。它的物理意义是单位时间流入、流出的质量流量的差等于体积V中液体质量的变化率。
3.6 说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方程有什么区别?
答:伯努利方程表明了流动液体的能量守恒定律。实际液体的伯努利方程比理想液体伯努利方程多了一项损耗的能量 和比动能项中的动能修正系数。
理想液体伯努利方程: const
实际液体伯努利方程: 4.1 从能量的观点来看,液压泵和液压马达有什么区别和联系?从结构上来看,液压泵和液压马达又有什么区别和联系?
答:从能量的观点来看,液压泵是将驱动电机的机械能转换成液压系统中的油液压力能,是液压传动系统的动力元件;而液压马达是将输入的压力能转换为机械能,输出扭矩和转速,是液压传动系统的执行元件。它们都是能量转换装置。
从结构上来看,它们基本相同,都是靠密封容积的变化来工作的。
4.2 液压泵的工作压力[9]取决于什么?液压泵的工作压力和额定压力有什么区别?
答:液压泵的工作压力取决于负载,负载越大,工作压力越大。液压泵的工作压力是指在实际工作时输出油液的压力值,即液压泵出油口处的压力值,也称为系统压力。
额定压力是指在保证泵的容积效率、使用寿命和额定转速[10]的前提下,泵连续运转时允许使用的压力限定值。
4.6 齿轮泵[11]压力的提高主要受哪些因素的影响?可以采取哪些措施来提高齿轮泵的工作压力?
答:齿轮泵压力的提高主要受压力油的泄漏的影响。通常采用的方法是自动补偿端面间隙,其装置有浮动轴套式和弹性侧板式齿轮泵。
4.7 试说明叶片泵的工作原理。并比较说明双作用叶片泵和单作用叶片泵各有什么优缺点。
答:叶片在转子[12]的槽内可灵活滑动,在转子转动时的离心力以及通入叶片根部压力油的作用下,叶片顶部贴紧在定子内表面上,于是两相邻叶片、配油盘、定子和转子间便形成了一个个密封的工作腔。当转子旋转时叶片向外伸出,密封工作腔容积逐渐增大,产生真空[13],于是通过吸油口和配油盘上窗口将油吸入。叶片往里缩进,密封腔的容积逐渐缩小,密封腔中的油液往配油盘另一窗口和压油口被压出而输到系统中去,这就是叶片泵的工作原理。
双作用叶片泵结构复杂,吸油特性不太好,但径向力[14]平衡;单作用叶片泵存在不平衡的径向力。
6.7 在系统有足够负载的情况下,先导式溢流阀、减压阀[15]及调速阀的进、出油口可否对调工作?若对调会出现什么现象?
答:若是先导式溢流阀的进、出油口对调工作,则溢流阀不起溢流作用,液压泵的工作压力不能恒定,泵的压力将超过额定压力,泵将损坏;若是减压阀的进、出油口对调工作,则减压阀不起减压作用;若是调速阀的进、出油口对调工作,则调速阀不起调速作用。
11.2 如果双喷嘴[16]挡板式电液伺服阀有一喷嘴被堵塞,会出现什么现象?
答:如果双喷嘴挡板式电液伺服阀有一喷嘴被堵塞,该伺服阀对输入的电信号不发生响应,流量的大小、方向不能进行调节,没有伺服作用.
P5 液体的压缩性:液体的压缩性是指液体受压后其体积变小的性质。
P6 液体的粘度:温度越高,粘性越小。(动力粘度u、运动粘度v、相对粘度)
粘度指数VI表示该液体的粘度随温度变化的程度与标准液的粘度变化程度之比。
理想液体:既无粘性,又不可压缩的假象液体。
3.1 什么叫压力?压力有哪几种表示方法?液压系统的压力与外界负载有什么关系?
答:液体在单位面积上所受的法向力称为压力。压力有绝对压力[17]和相对压力,绝对压力是以绝对真空为基准来度量的,而相对压力是以大气压为基准来进行度量的。
由公式 可知液压系统中的压力是由外界负载决定的。
.液体的流态及其判据,临界雷诺数Recr值
液体的流态有两种:层流和湍流。层流是指液体质点呈互不混杂的线状或层状流动。其特点是液体中各质点是平行于管道轴线运动的。流速较低,受粘性的制约不能随意运动,粘性力起主导作用。湍流是指液体质点呈混杂紊乱状态的流动。其特点是液体质点除了做平行于管道轴线运动外,还或多或少具有横向运动,流速较高,粘性的制约作用减弱,惯性力起主导作用。
液体流态的判据是临界雷诺数Recr,Recr=2320(对于光滑的金属圆管)。当所计算的雷诺数Re<Recr时,液体为层流;当只Re>Recr时,液体为湍流。(小层,大湍)
雷诺数不仅与平均流速V有关,还和管径d、液体运动粘度有关v Re=Vd/v
3.4 解释下述概念:理想流体、定常流动、通流截面、流量、平均流速、层流、紊流和雷诺数。
答:理想液体:既无粘性又不可压缩的假想液体。
定常流动:流体流动时,流体中任何点处的压力、速度和密度都不随时间而变化,称这种流动为定常流动。
通流截面:液体在管道中流动时,垂直于流动方向的截面称为通流截面。
流量:在单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为体积流量,简称流量。
平均流速:流量与通流截面积的比值即为平均流速。 。
层流:液体质点互不干扰、液体的流动呈线状或层状、且平行于管道轴线。
紊流:液体质点的运动杂乱无章,除了平行于管道轴线的运动外,还存在剧烈的横向运动。
雷诺数:由平均流速 、管径d和液体的运动粘度 三个参数组成的无量纲数用来表明液体的流动状态。
.压力损失
液体在流动时产生的压力损失可以分为两种:一种是液体在等径直管中流动时因摩擦而产生的压力损失,称为沿程压力损失;另一种是由于管道的截面突然变化,液流方向改变或其它形式的液流阻力(如控制阀阀口)而引起的压力损失,称为局部压力损失。
P24 气穴:在液压系统中,当流动液体某处的压力低于空气分离[18]压时,原先溶解在液体中的空气就会游离出来,使液体中产生大量的气泡----气穴现象. ----因气穴而对金属表面产生腐蚀的现象称为气蚀。
----液压与气动元件中,为了减小缝隙泄露量,应当采取措施,尽量使其配合件处于同心状态。