液压与气压传动---液压流体力学基础课件

液压与气动技术液压与气动技术烟台南山学院烟台南山学院液压流体力学基础液压流体力学基础 n液压油液压油n液体静力学液体静力学n液体动力学液体动力学n管道中液体的压力损失管道中液体的压力损失n孔口及缝隙的流孔口及缝隙的流量量压力特性压力特性n液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象2.1 2.1 液压油液压油 液压传动所用液压油一般为矿物油，它不仅是液压系统的工液压传动所用液压油一般为矿物油，它不仅是液压系统的工作介质，还起润滑、冷却和防锈作用。其质量的优劣直接影响作介质，还起润滑、冷却和防锈作用。其质量的优劣直接影响液压系统的工作性能。液压系统的工作性能。n有良好的润滑性；有良好的润滑性；n成分要纯净；成分要纯净；n有良好的化学稳定性；有良好的化学稳定性；n抗泡沫性和抗乳化性好；抗泡沫性和抗乳化性好；n粘温特性好；粘温特性好；n材料相容性好；材料相容性好；n无毒，价格便宜无毒，价格便宜2.1.1 2.1.1 液压油的物理性质液压油的物理性质 一、液体的密度一、液体的密度二、液体的粘性二、液体的粘性三、液体的可压缩性三、液体的可压缩性四、其它性质四、其它性质液体的粘温特性液体的粘温特性 2.1.2 2.1.2 对液压油的要求和选用对液压油的要求和选用 一、对液压油的要求一、对液压油的要求n合适的粘度和良好的粘温特性；合适的粘度和良好的粘温特性；n润滑性能好；润滑性能好；n有良好的化学稳定性；有良好的化学稳定性；n抗泡沫性和抗乳化性好；抗泡沫性和抗乳化性好；n粘温特性好；粘温特性好；n材料相容性好；材料相容性好；n闪点要高，凝固点要低。闪点要高，凝固点要低。2.1.2 2.1.2 对液压油的要求和选用对液压油的要求和选用 二、液压油的选用二、液压油的选用v工作压力工作压力v环境温度环境温度v工作部件的运动速度工作部件的运动速度v液压泵的类型液压泵的类型v经济性经济性考虑因素：考虑因素：2.1.2 2.1.2 对液压油的要求和选用对液压油的要求和选用 二、液压油的选用二、液压油的选用种类种类2.1.2 2.1.2 对液压油的要求和选用对液压油的要求和选用 几种液压油的牌号和技术性能指标几种液压油的牌号和技术性能指标2.2 2.2 液体静力学液体静力学 2.2.1 2.2.1 液体静压力及其特性液体静压力及其特性2.2.22.2.2 液体静力学基本方程液体静力学基本方程2.2.3 2.2.3 压力的表示方法及单位压力的表示方法及单位 2.2.42.2.4 静压传递原理静压传递原理2.2.52.2.5 液体对固体壁面的作用力液体对固体壁面的作用力2.2.1 2.2.1 液体静压力及其特性液体静压力及其特性2.2.22.2.2 液体静力学基本方程液体静力学基本方程2.2.3 2.2.3 压力的表示方法及单位压力的表示方法及单位 2.2.4 2.2.4 静压传递原理静压传递原理n 作用在大活塞上的负载作用在大活塞上的负载F1形成形成液体压力液体压力 p=F1/A1 n 为防止大活塞下降，在小活塞为防止大活塞下降，在小活塞上应施加的力上应施加的力为：F2=pA2=F1A2/A1 由此可得由此可得n液压传动可使力放大，可使力缩液压传动可使力放大，可使力缩小，也可以改变力的方向。小，也可以改变力的方向。n 液体内的压力是由负载决定的液体内的压力是由负载决定的。2.2.42.2.4 静压传递原理静压传递原理2.3 2.3 流体动力学流体动力学 2.3.1 2.3.1 基本概念基本概念2.3.1 2.3.1 基本概念基本概念2.3.2 2.3.2 连续性方程连续性方程2.3.3 2.3.3 伯努利方程伯努利方程2.4 2.4 管道中液体的压力损失管道中液体的压力损失n 由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或通由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必然会产过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗一部分能量，生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗一部分能量，这种能量损失可用液体的这种能量损失可用液体的压力损失压力损失来表示。来表示。n 压力损失由压力损失由沿程压力损失沿程压力损失和和局部压力损失局部压力损失两部分组两部分组成。成。2.4.1 2.4.1 液体的流动状态液体的流动状态雷诺雷诺雷诺实验雷诺实验雷诺实验雷诺实验雷诺实验雷诺实验2.4.2 2.4.2 沿程压力损失沿程压力损失n液体在等直径管中流动时因液体在等直径管中流动时因摩擦摩擦而产生的损失，称为而产生的损失，称为沿程压力损失。沿程压力损失。n因液体的流动状态不同沿程压力损失的计算有所区别。因液体的流动状态不同沿程压力损失的计算有所区别。2.4.2 2.4.2 沿程压力损失沿程压力损失一、流速分布一、流速分布规律律二、二、圆管管层流的流量流的流量2.4.2 2.4.2 沿程压力损失沿程压力损失三、圆管沿程压力损失三、圆管沿程压力损失因为因为q qvd2/4vd2/4，Re=d Re=d v/v/，代入并整理得，代入并整理得 称为称为沿程阻力系数沿程阻力系数。的理论值为的理论值为64/Re64/Re，水在作层流流动时的实际，水在作层流流动时的实际阻力系数和理论值是很接近的。液压油在金属圆管中阻力系数和理论值是很接近的。液压油在金属圆管中作层流流动时，常取作层流流动时，常取75/Re75/Re，在橡胶管中，在橡胶管中80/Re80/Re。2.4.2 2.4.2 沿程压力损失沿程压力损失四、圆管紊流的压力损失四、圆管紊流的压力损失 紊流流动现象很复杂的，因此紊流状态下液体流动紊流流动现象很复杂的，因此紊流状态下液体流动的压力损失仍用上式来计算，式中的的压力损失仍用上式来计算，式中的值不仅与雷诺数值不仅与雷诺数ReRe有关，而且与管壁表面粗糙度有关。有关，而且与管壁表面粗糙度有关。2.4.3 2.4.3 局部压力损失局部压力损失n液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速的大小和方向液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的压力损失称为发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失局部压力损失。v v为液体的平均流速，一般情况下均指局部阻力后部的流速。为液体的平均流速，一般情况下均指局部阻力后部的流速。数据是在若实际通过流量与其额定流量数据是在若实际通过流量与其额定流量qnqn不一样可按下式计算，即不一样可按下式计算，即 2.4.4 2.4.4 管道系统的总压力损失管道系统的总压力损失 整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损失整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有的局部压力损失之和。和所有的局部压力损失之和。n在液压元件特别是液压控制阀中，对液流压力、流量在液压元件特别是液压控制阀中，对液流压力、流量及方向的控制通常是通过特定的孔口来实现的，它们及方向的控制通常是通过特定的孔口来实现的，它们对液流形成阻力，使其产生压力降，其作用类似电阻，对液流形成阻力，使其产生压力降，其作用类似电阻，称其为液阻。称其为液阻。n“孔口流动孔口流动”主要介绍孔口的流量公式及液阻特性。主要介绍孔口的流量公式及液阻特性。2.5 2.5 孔口及缝隙的流孔口及缝隙的流量量压力特性压力特性2.5.1 2.5.1 小小孔流孔流量量压力特性压力特性 孔口流量压力公式孔口流量压力公式n薄壁小孔薄壁小孔 n细长孔细长孔 n液流经过细长孔的流量与液体粘度成反比。流过细长孔流量受液液流经过细长孔的流量与液体粘度成反比。流过细长孔流量受液体温度影响较大。体温度影响较大。一、通过平板缝隙的流量一、通过平板缝隙的流量 2.5.2 2.5.2 环形缝隙环形缝隙流流量量压力特性压力特性1 1、固定平行平板间隙流动（压差流动）、固定平行平板间隙流动（压差流动）2 2、两平行平板有相对运动时的间隙流动、两平行平板有相对运动时的间隙流动 二、环形缝隙的流量压力特性二、环形缝隙的流量压力特性2.5.2 2.5.2 环形缝隙环形缝隙流流量量压力特性压力特性1、同心环形间隙在压差作用下的流动 2.5.2 2.5.2 环形缝隙环形缝隙流流量量压力特性压力特性2.2.偏心环形间隙在压差作用下的流动偏心环形间隙在压差作用下的流动2.6 2.6 液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象一、液压冲击一、液压冲击因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值很高的压力峰值 ，这种现象称为液压冲击。瞬间压力冲击不仅，这种现象称为液压冲击。瞬间压力冲击不仅引起振动和噪声，而且会损坏密封装置、管道、元件，造成设备引起振动和噪声，而且会损坏密封装置、管道、元件，造成设备事故。事故。液压冲击的类型液压冲击的类型:1.1.管道阀门突然关闭时的管道阀门突然关闭时的液压冲击液压冲击;2.2.运动部件制动时产生的运动部件制动时产生的液压冲击液压冲击.二、在液压系统中，如果某点处的压力低于液压优液所在温度下的空气分二、在液压系统中，如果某点处的压力低于液压优液所在温度下的空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，使液体中迅速出现离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，使液体中迅速出现大量气泡，叫气穴现象。大量气泡，叫气穴现象。2.6 2.6 液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象2.6 2.6 液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象 减少气穴现象的措施减少气穴现象的措施 1 1、减小阀孔前后的压力降，一般使压力比、减小阀孔前后的压力降，一般使压力比p1/p2p1/p23.53.5。2 2、尽量降低泵的吸油高度，减少吸油管道阻力。、尽量降低泵的吸油高度，减少吸油管道阻力。3 3、各元件联接处要密封可靠，防止空气进入。、各元件联接处要密封可靠，防止空气进入。4 4、增强容易产生气蚀的元件的机械强度。、增强容易产生气蚀的元件的机械强度。高速电主轴在卧式镗铣床上的应用越来越多，除了主轴速度和精度大幅提高外，还简化了主轴箱内部结构，缩短了制造周期，尤其是能进行高速切削，电主轴转速最高可大10000r/min 以上。不足之处在于功率受到限制，其制造成本较高，尤其是不能进行深孔加工。而镗杆伸缩式结构其速度有限，精度虽不如电主轴结构，但可进行深孔加工，且功率大，可进行满负荷加工，效率高，是电主轴无法比拟的。因此，两种结构并存，工艺性能各异，却给用户提供了更多的选择。现在，又开发了一种可更换式主轴系统，具有一机两用的功效，用户根据不同的加工对象选择使用，即电主轴和镗杆可相互更换使用。这种结构兼顾了两种结构的不足，还大大降低了成本。是当今卧式镗铣床的一大创举。电主轴的优点在于高速切削和快速进给，大大提高了机床的精度和效率。卧式镗铣床运行速度越来越高，快速移动速度达到2530m/min，镗杆最高转速6000r/min。而卧式加工中心的速度更高，快速移动高达50m/min，加速度5m/s2，位置精度0.008 0.01mm，重复定位精度0.004 0.005mm。落地式铣镗床铣刀 由于落地式铣镗床以加工大型零件为主，铣削工艺范围广，尤其是大功率、强力切削是落地铣镗床的一大加工优势，这也是落地铣镗床的传统工艺概念。而当代落地铣镗床的技术发展，正在改变传统的工艺概念与加工方法，高速加工的工艺概念正在替代传统的重切削概念，以高速、高精、高效带来加工工艺方法的改变，从而也促进了落地式铣镗床结构性改变和技术水平的提高。当今，落地式铣镗床发展的最大特点是向高速铣削发展，均为滑枕式(无镗轴)结构，并配备各种不同工艺性能的铣头附件。该结构的优点是滑枕的截面大，刚性好，行程长，移动速度快，便于安装各种功能附件，主要是高速镗、铣头、两坐标双摆角铣头等，将落地铣镗床的工艺性能及加工范围达到极致，大大提高了加工速度与效率。传统的铣削是通过镗杆进行加工，而现代铣削加工，多由各种功能附件通过滑枕完成，已有替代传统加工的趋势，其优点不仅是铣削的速度、效率高，更主要是可进行多面体和曲面的加工，这是传统加工方法无法完成的。因此，现在，很多厂家都竞相开发生产滑枕式(无镗轴)高速加工中心，在于它的经济性，技术优势很明显，还能大大提高机床的工艺水平和工艺范围。同时，又提高了加工精度和加工效率。当然，需要各种不同型式的高精密铣头附件作技术保障，对其要求也很高。高速铣削给落地式铣镗床带来了结构上的变化，主轴箱居中的结构较为普遍，其刚性高，适合高速运行。滑枕驱动结构采用线性导轨，直线电机驱动，这种结构是高速切削所必需的，国外厂家在落地式铣镗床上都已采用，国内同类产品还不多见，仅在中小规格机床上采用线性导轨。高速加工还对环境、安全提出了更高的要求，这又产生了宜人化生产的概念，各厂家都非常重视机床高速运行状态下，对人的安全保护与可操作性，将操作台、立柱实行全封闭式结构，既安全又美观。工艺特点精品课件文档，欢迎下载，下载后可以复制编辑。更多精品文档，欢迎浏览。