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1、导入 一部完整的机器由原动机部分、传动机构及控制部分、工作机部分（含辅助装置）组成。原动机包括电动机、内燃机等。工作机即完成该机器之工作任务的直接工作部分，如剪床的剪刀、车床的刀架等。由于原动机的功率和转速变化范围有限，为了适应工作机的工作力和工作速度变化范围变化较宽，以及性能的要求，在原动机和工作机之间设置了传动机构，其作用是把原动机输出功率经过变换后传递给工作机。一切机械都有其相应的传动机构借助于它达到对动力的传递和控制的目的。(举例说明机器的组成及传动机构在机器中的作用及能量在机器工作过程中输入、输出的转换形式。)按传动装置或传动工作介质的不同，传动形式分为机械传动、电气传动 、气压传动
2、和液压传动等。机械传动是通过齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆等机件直接把动力传送到执行机构的传递方式。电气传动是利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式。液压传动是以液体作为工作介质进行能量传递的传动方式。由于液压传动有许多突出的优点，因此被广泛用于机械制造、工程建筑、石油化工等各个工程技术领域。我们今天要学习的课程就是液压传动。本课程周课时为4，总课时36。讲授新课 1-1 液压系统的组成和图形符号一、液压传动系统的工作原理以液压千斤顶的工作过程来说明液压传动的工作原理。图1-1液压千斤顶工作原理图1杠杆手柄2小油缸3小活塞4，7单向阀5吸油管6，10管道8大活塞9大油缸11截止阀12油
3、箱图1-1是液压千斤顶的工作原理图。大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落。不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举升缸下腔，使重物逐渐地升起。如果打开截止阀11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀1
4、1流回油箱，重物就向下移动。这就是液压千斤顶的工作原理。工作原理液压传动是利用有压力的油液作为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，油液内部的压力来传递动力，从而实现能量的转换。液压千斤顶是一种简单的液压传动装置。下面以机床工作台的液压传动系统（图1-1）为例， 进一步分析液压传动的工作原理和液压系统组成。二、液压传动系统的组成一个完整的、能够正常工作的液压系统，由以下五部分组成：1.动力元件：它是供给液压系统压力油，把机械能转换成液压能的装置。最常见的形式是液压泵。2.执行元件：它是把液压能转换成机械能以驱动工作机构的装置。其形式有作直线运动的液压缸，有作回转运动的液压马达。 3.控制元件
5、：控制液压系统中油液的压力、油流的方向和油液的流量，以保证执行元件按预定的要求工作。如溢流阀、节流阀、换向阀等。4.辅助元件：起连接、储油、过滤和测量油液压力等辅助作用。包括油管、油箱，过滤器及各种指示器、仪表等。5.工作介质：传递能量的流体，即液压油等。液压系统就是通过介质传递运动和动力的。三、液压传动系统图的图形符号 图 1-1C 1-2 液压油一、液压油的物理特性1、密度 = m/V kg/ m3一般矿物油的密度为850950kg/m32、重度 = G/V N/ m3 一般矿物油的重度为84009500N/m3 因G = mg 所以 = G/V=g 3、可压缩性当液体受压力作用而发生体积
6、减小的性质称为可压缩性。液体压缩性的大小可用液体的压缩系数 k表示，即单位压力变化时引起液体体积的相对变化量。对于一般的液压系统，可不考虑油的压缩性，认为油液是不可压缩的。4、黏性液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生一种阻碍液体分子之间进行相对运动的内摩擦力。黏性这种阻碍液体分子间相对运动的性质称为液体的黏性。黏性使流动的液体内部各处的速度均不相等，如图1-3所示黏性的大小可用黏度来衡量，它分为动力黏度、运动黏度和相对黏度三种。 = /粘度是选择液压用流体的主要指标，是影响流动流体的重要物理性质。 图1-3液体的粘性示意图液体的黏度随压力的增大而增大，但增大的数值不大。在一般液
7、压系统使用的压力范围内（小于5MPa），其变化值一般忽略不计。液体的黏度随温度的影响较大，随着温度的升高 ，黏度下降，这种关系称为液压油的黏温特性。二、液压油的污染、控制和选用1、对液压油的要求（1）合适的黏度。（2）润滑性能好。（3）质地纯净，不含有杂质。（4）良好的稳定性。（5）闪点、燃点要高，以满足防火要求；凝固点和流动点要低，以保证在低温下正常使用。（6）没有腐蚀性，良好的相容性。2、液压油的选用选用液压油时，可根据液压元件生产厂样本和说明书所推荐的品种号数来选用液压油，或者根据液压系统的工作压力、工作温度、液压元件种类及经济性等因素全面考虑。（1）选用原则类型、黏度、性能、价格（2）
8、液压油品种的选择1）根据系统的工作压力和温度选择。2）根据系统的工作环境选择。3）根据特殊性能要求选择。表1-1（3）液压油黏度的选择1）按液压泵的类型选用 表1-22）按液压系统的工作压力选用伺服系统则要求油质纯、压缩性小；高压系统则要求油液抗磨性好。3）按液压系统的工作元件的运动速度选用4）根据环境温度选择液压油的黏度如在寒冷地区工作的系统则要求油的粘度指数高、低温流动性好、凝固点低。液压油的牌号(即数字)表示在40下油液运动粘度的平均值(单位为cSt)。原名内为过去的牌号，其中的数字表示在50时油液运动粘度的平均值。总的来说，应尽量选用较好的液压油，虽然初始成本要高些，但由于优质油使用寿
9、命长，对元件损害小，所以从整个使用周期看，其经济性要比选用劣质油好些。3、液压油的污染（1）污染的原因残留物、侵入物、生成物（2）污染的控制1）清除残留的污染物，主要采用清洗的方法。2）防止污染物从外界侵入。在油箱通气孔上装滤清器。3）采用过滤精度高的过滤器。4）控制系统的工作温度65C以下。5）定期检查和更换液压油。小结概括本节主要内容 1、液压传动的工作原理和传动系统的组成。 2、液压油的主要物理性质和要求。作业 见首页导入 复习：液压传动原理、液压系统的组成、液压油的物理性质，导入新课。讲授新课 1-3 液体的力学基础一、 液体的静力学基础静止指液体内部的质点间无相对运动，即不呈现粘性。
10、1、 静压力及其性质指静止液体单位面积上所受的法向力。P=F/A(Pa)液体的静压力在物理学中称为压强，在液压传动中则称为压力。两个特性：（1） 液体的静压力垂直于其作用平面，其方向和该平面的内法线方向一致。（2） 静止液体内任一点所受到的各个方向的压力都相等。2、静力学基本方程液体内距液面深度为h的A点处的压力pp0gh3、压力的表示方法绝对压力以绝对真空作为基准所表示的压力pp0gh相对压力以大气压力p作为基准所表示的压力，也称表压力。p-pa=gh绝对压力=大气压力+相对压力真空度=大气压力绝对压力4、静压传递原理 在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。俗称帕斯卡
11、原理。p1=p2应用实例 图1-7 液压系统中的压力是由外界负载决定，并随外界负载的变化而变化。5、静止液体对固体表面的作用力F=pA=p二、 液体的动力学基础1、 基本概念理想液体既无黏性又不可压缩的液体。实际液体既有黏性又可压缩的液体。流量q单位时间内流过某一通流截面的液体体积。平均流速v v= q/A2、连续性方程液体在不等截面的管道中作稳定流动时，流过管道各个截面的流量相等。 q1=q2 即v1 A1 = v2 A23、伯努利方程（略去）4、动量方程（略去）三、管道中的压力损失和流量损失液阻液体流动时，油液的分子间、液体和管壁之间的摩擦及碰撞会产生阻力，这种阻碍液体流动时的阻力称为液阻
12、。液阻能量损失压力损失泄漏流量损失1、 压力损失（1）液体的流动状态（略去）（2）沿程压力损失液体在等径直管中流动时，因其黏性摩擦而产生的压力损失。（3）局部压力损失液体流经管道的弯头、接头、 突变截面以及阀口、滤网等局部阻力处所引起的压力损失。压力损失热能 温度升高泄漏增影响系统的工作性能减小压力损失的措施：1）缩短管道的长度，减少管道截面的突变和弯曲次数。2）提高管道内壁的粗糙度精度。3）增大管路直径以增大通流截面积，有效地降低流速。4）选用适宜黏度的液压油。2、流量损失（1）泄漏和流量损失泄漏在液压系统正常工作的情况下，从液压元件的密封间隙漏过少量油液的现象。内泄漏液压元件内部高压腔与低
13、压腔间的泄漏。外泄漏液压系统内部的油液漏到了系统外部。泄漏（2）流量损失的计算qv泵=K漏qv缸四、液压冲击和空穴现象1、液压冲击在液压系统中，由于某些原因使液体压力突然升高，形成很大的压力峰值的现象。（1）产生原因：1）流动液体的突然停止。2）静止液体的突然流动和流动液体的突然换向。3） 运动部件的突然制动和换向。4）某些液压元件动作不灵敏。（2）措施1）减慢阀的关闭速度和延长运动部件的换向时间。2）限制油液在管道中的流速；减小工作元件的运动速度。3）用橡胶软管或安装蓄能器。4）设置限压阀和缓冲装置。2、空穴现象在流动的液体中，因某点处的压力低于空气分离压而形成气泡的现象。也可称为气穴现象。
14、减少和防止空穴现象的发生，常用以下措施：（1）减小阀口前后的压力差，压力比p1/ p23.5（2）正确设计管路，尽量保持平直。（3）提高各连接处的密封性能。（4）提高液压元件的抗蚀能力。（5）限制液压泵的吸油高度，以减小进油口处的真空度。1-4 液压系统的流量和压力一、流量如图1-12，活塞的运动速度为：V=q/A结论：1.活塞的运动速度等于液压缸内油液的平均流速。2.活塞的运动速度与活塞的有效作用面积和流入液压缸中的油液的流量有关，与油液的压力无关。3.当活塞的有效作用面积一定时，活塞的运动速度决定于流入液压缸中的油液的流量。二、压力液压系统中流动油液的压力主要考虑静压力。以图1-13为例，讨论压力的形成。(补充) 1
