關(guān)于《液壓與氣壓傳動(dòng)》

• 課程性質(zhì): 專業(yè)基礎(chǔ)課
• 課程特點(diǎn): 理論與實(shí)踐并重
• 評(píng)價(jià)指標(biāo): 期末70% ；平時(shí)30% (出勤、作業(yè)、實(shí)驗(yàn)、課堂提問(wèn)等)

          第一章 液壓與氣壓傳動(dòng)概述

 ◇液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理

 ◇液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成與實(shí)例

 ◇液壓與氣壓傳動(dòng)的比較

 ◇流體傳動(dòng)介質(zhì)的特性

   知識(shí)點(diǎn)：基本原理、介質(zhì)性能

• 液壓與氣壓傳動(dòng)都是借助于密封容積的變化，利用流體的壓力能與機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換來(lái)傳遞能量的
• 壓力和流量是液壓與氣壓傳動(dòng)中兩個(gè)最重要的參數(shù)。壓力取決于負(fù)載；流量決定執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度
• 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的基本組成
• 傳動(dòng)介質(zhì)的主要性能、參數(shù)的物理意義、度量單位以及主要的影響因素

    研究對(duì)象

 ◇研究以有壓流體（壓力油和壓縮空氣）為傳動(dòng)介質(zhì)來(lái)實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械傳動(dòng)和自動(dòng)控制的學(xué)科。
 ◇元件→回路→系統(tǒng)→介質(zhì)

     1.1 液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理

                     （圖1-1）

          （觀看動(dòng)畫(huà)演示）

    1.1.1 力比關(guān)系

  帕斯卡原理：“在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時(shí)傳到液體各點(diǎn)”

  如圖1－1 b)所示。

          　�。�1.1）

    重要基本概念一：“工作壓力取決于負(fù)載”，而與流入的液體多少無(wú)關(guān).

  思考：1.若空載，即W=0，則p=？

       2.千斤頂?shù)墓ぷ髟�理，液壓傳�?dòng)和其它傳動(dòng)方式的比較?

      1.1.2 運(yùn)動(dòng)關(guān)系

  活塞的運(yùn)動(dòng)速度和活塞的作用面積成反比.

  流量q (Ah/t):單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某一截面積為A的流體體積q=Av

      q=A1v1=A2v2  （1.4）(連續(xù)性方程)

  若已知進(jìn)入缸體的流量q，則活塞運(yùn)動(dòng)速度為：    (1.5)

     重要基本概念二：

  “活塞的運(yùn)動(dòng)速度v取決于進(jìn)入液壓（氣壓）缸（馬達(dá)）的流量q，而與液體壓力p大小無(wú)關(guān)”.

      1.1.3 功率關(guān)系

• 壓力p和流量q是流體傳動(dòng)中最基本、最重要的兩個(gè)參數(shù)，它們相當(dāng)于機(jī)械傳動(dòng)中的力和速度，它們的乘積即為功率。
• 液壓與氣壓傳動(dòng)是以流體的壓力能來(lái)傳遞動(dòng)力的.

      1.2 液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成與實(shí)例

    液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)：

  先通過(guò)動(dòng)力元件（液壓泵）將原動(dòng)機(jī)（如電動(dòng)機(jī)）輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體壓力能，再經(jīng)密封管道和控制元件等輸送至執(zhí)行元件（如液壓缸），將液體壓力能又轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)工作部件。

    液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成

• 動(dòng)力元件：液壓泵或氣源裝置，其功能是將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能，為系統(tǒng)提供動(dòng)力
• 執(zhí)行元件：液壓缸或氣缸、液壓馬達(dá)或氣馬達(dá)，功能是將流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，輸出力和速度或轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速），以帶動(dòng)負(fù)載進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)
• 控制元件：壓力、流量和方向控制閥，作用是控制和調(diào)節(jié)系統(tǒng)中流體的壓力、流量和流動(dòng)方向，以保證執(zhí)行元件達(dá)到所要求的輸出力（或力矩）、運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向
• 輔助元件：保證系統(tǒng)正常工作所需要的輔助裝置，包括管道、管接頭、油箱或儲(chǔ)氣罐、過(guò)濾器和壓力計(jì)
• 傳動(dòng)介質(zhì).

     1.3 液壓與氣壓傳動(dòng)的發(fā)展方向

 ◇液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效率、低噪聲和高度集成化、數(shù)字化等方向發(fā)展。

 ◇氣動(dòng)技術(shù)正向節(jié)能化、小型化、輕量化、位置控制的高精度化，以及與機(jī)、電、液、氣相結(jié)合的綜合控制技術(shù)方向發(fā)展。

      1.4 流體傳動(dòng)介質(zhì)的特性

 ◇液壓油的主要物理性質(zhì)

 ◇液壓油的選擇

 ◇空氣的主要物理性質(zhì)

 ◇氣體狀態(tài)方程

 ◇氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)空氣的要求

    1.4.1 液壓油的主要物理性質(zhì)

  密度ρ：?jiǎn)挝惑w積液體的質(zhì)量

   式中,m：液體的質(zhì)量(kg)；V：液體的體積（m3）；　　　ρ=900 kg/ m3

• 可壓縮性：液體受壓力作用而發(fā)生體積變化的性質(zhì)�？捎皿w積壓縮系數(shù)κ或體積彈性模量K表示
• 體積壓縮系數(shù)κ：?jiǎn)挝粔毫ψ兓�所引起的體積相對(duì)變化量，

            　　（m2/N）

    式中V：液體加壓前的體積（m3）；　△V：加壓后液體體積變化量（m3）；
        △p：液體壓力變化量（N/ m2）；

• 體積彈性模量K （N/ m2）：液體體積壓縮系數(shù)κ的倒數(shù)

        計(jì)算時(shí)常取K=7×100,000,000N/ m2

      粘度

• 液體的粘性：

  液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性，靜止液體則不顯示粘性.

 ◇液體的粘度：

  液體粘性的大小可用粘度來(lái)衡量。粘度是液體的根本特性，也是選擇液壓油的最重要指標(biāo)常用的粘度有三種不同單位：即,動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度.

     動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度）μ

• 牛頓內(nèi)摩擦定律

  式中μ:稱為動(dòng)力粘度系數(shù)（Pa·s）τ:單位面積上的摩擦力（即剪切應(yīng)力）

    ,速度梯度，即液層間速度對(duì)液層距離的變化率.

• 物理意義：當(dāng)速度梯度為1時(shí)接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力
• 法定計(jì)量單位：帕·秒（Pa·s）

     運(yùn)動(dòng)粘度ν

• 定義：動(dòng)力粘度μ與密度ρ之比，
• 法定計(jì)量單位：m2/s

  由于ν的單位中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素，故稱為運(yùn)動(dòng)粘度。液壓油的粘度等級(jí)就是以其40oC時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的某一平均值來(lái)表示，如L-HM32液壓油的粘度等級(jí)為32，則40oC時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為32mm2/s

    相對(duì)粘度（恩式粘度oΕ）

• 恩氏粘度：它表示200mL被測(cè)液體在toC時(shí)，通過(guò)恩氏粘度計(jì)小孔（ф=2.8mm）流出所需的時(shí)間t1，與同體積20oC的蒸餾水通過(guò)同樣小孔流出所需時(shí)間t2之比值.

• 工業(yè)上常用20oC、50oC和100oC作為測(cè)定恩式粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，分別以oΕ20、oΕ50、oΕ100表示
• 恩式粘度與運(yùn)動(dòng)粘度（mm2/s）的換算關(guān)系：

  當(dāng)1.3≤oΕ≤3.2時(shí)，

  當(dāng)oΕ＞3.2時(shí)，

     粘溫特性

 ◇定義：粘度隨溫度變化的特性