第九章 流体元件

这是一篇关于第九章 流体元件的思维导图，主要内容包括：液压传动和气压传动的比较：功率密度大，大功率选它，但易泄露等；气动不污染，便于集中供气和远距离传动，但不定比，控制精度低，机→空压→直线或回转的机，机→液压→机，气压，dlzz空气泵，执行元件，液动控制调节元件，动力装置液压泵，液压。

第九章 流体元件

• 液压
  • 能量连续性方程：v（平均速度）A(通流截面)=C(=q)，质量守恒
    • 水越流越细
  • 伯努利方程：p+1/2ρv^2+ρgh=C，能量守恒
    • 烟囱越高拔火力越大（低压真空虹吸）；两船相吸
  • 雷诺数：Re=ρvd/μ，越小黏性力最主要，<2100层流；越大惯性力最主要，>4000紊流（湍流）
  • 完整液压系统包括能源zz（供给系统压力油——液压泵）、执行（液压能→机械能——液压缸）、控制调节（各种阀门）、辅助（油箱油管）装置和工作介质（传递能量的液体 油）
    • 工作液体传递动力，润滑，不传递速度
    • 借助密封容器内容积发生交替变化
  • 预防减小液压冲击（如阀门关闭，动量变化）和气穴现象（气体压力过分低）
  • 几个重要认知
    • ③活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比
    • ①压力取决于负载，②执行元件速度取决于流量，④最重要的参数压力与流量（类比力和速度，乘积为功率）
    • ⑤静止液体中单位质量液体的压力能和位能可以互相转换。（静压力基本方程）
    • 液流中任意截面处液体的总比能由比压能(p/ρg)、比动能(v^2/2g)、比位能(h)组成，它们均是长度量纲，可分别称为压力水头﹑速度水头、位置水头。
  • 活塞的运动速度取决于进入液压缸（马达）的流量，而与液体压力大小无关。
  • 当水龙头缓慢流出而自由下落时，水流随位置的下降会变细。理由：当水从水笼头缓慢流出时，可以认为是定常流动，遵从连续性方程，即流速与流管的截面积成反比
  • 当两船并行前进时，好像有一种力量将两船吸引在一起，甚至发生碰撞，造成危险，为什么？”拿两张纸空间平行放置，对着中间吹气，两张纸也会吸引。实际上，由伯努利方程知，理想液体沿水平流管作定常流动时，管道截面积小的地方流速大，压强小，管道截面积大的地方流速小，因此两船并行时，两船之间的流体的流速会增大，压强变小，而两船另一侧的压强不变，所以，两船会相互吸引。
  • 烟囱越高，拔火力量越大：空气受热膨胀向上升，由伯努利方程知，烟囱越高，则顶部的压强越小，形成低压真空虹吸现象。
  • 一个完整的液压系统有五部分构成，即能源装置、执行装置、控制调节装置、辅助装置、工作介质。能源装置实现机械能到液压能的转换，供给压力油，如液压泵；执行装置实现液压能到机械能的转换，释放油压力，如液压缸；而控制调节装置一般实现压力、流量、方向的控制，各种各样的阀门就是进行调节控制的；辅助装置是油箱、滤油器、油管等；工作介质一般采用油。仔细观察千斤顶工作过程，我们可以将其分成三个环节，第一个是吸油、第二个是顶重物、第三个是放油，管道中使用了单向阀和手阀。在液压系统中需要重视空穴现象和液压冲击给系统带来诸多不利影响。
  • 流动的液体，如果压力低于其空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，从而导致液体中充满大量的气泡，这种现象称为空穴现象，典型的就是水龙头停水又来水后，打开水做龙头，出水中含有大量气泡。
  • 在液压系统中，由于某种原因使液体压力突然产生很高的峰值，这种现象称为液压冲击。典型的就是水龙头突然关闭形成的液压冲击使管道发出很大振动噪声，这种冲击波迅速往复传播，最后由于液体受到摩擦力作用而衰减。这种液压冲击对密封元件、管道和液压元件都有损坏作用。
  • 一个完整的气动系统与液压系统同样有五部分构成。能源装置实现机械能到气压能的转换，供给压力气体，如空气泵；执行装置实现气压能到机械能的转换，释放气体压力，如气缸；而控制调节装置一般实现压力、流量、方向的控制，各种各样的阀门就是进行调节控制的；辅助装置是净化、润滑、消场、气管等；工作介质一般采用空气。仔细研究一下胀管机工作过程，我们可以将其分成三个环节，第一个是空气压缩、第二个是胀管、第三个是放气，管道中使用了换向阀和流量控制阀。在气动压系统中需要重视负载影响和无自润滑。
  • 液压与气压传动两者相比较，各有优缺点。如液压比气动具有更大的功率密度，可以实现无级速度调节，大功率传动一般要采用液压技术，但液压传动存在泄露、介质油可燃等缺点；气动一般不污染空气，便于集中供气和远距离输送，但不能保证定比传动，控制精度比较低等缺点。
• 气压
  • 气源装置（气体压缩机，转换能量，压缩空气必须降温、净化、减压、稳压等一系列处理）、控制（调节空压 流量 方向）、执行、辅助（润滑消声净化）元件和工作气体
  • 经济性，动作快、反应快、介质稳定；过载自动保护。受负载影响大；输出动力小，信号传递慢，介质无自润滑性。
    • 机械能→液压能
  • 气动调节控制元件
    • 气动阀不做功
    • 气动逻辑元件之高压截止式
      • 是门、与门；或门；非门与禁门；或非门；双稳元件；单稳元件
    • 题
      • 是门可以对压力进行恢复
      • 气动换向阀、直动型阀、双电磁铁阀、二位五通阀
    • 1定量泵2溢流阀3节流阀4液压缸
• 液压传动和气压传动的比较：功率密度大，大功率选它，但易泄露等；气动不污染，便于集中供气和远距离传动，但不定比，控制精度低
• 动力装置液压泵
  • 低压泵（2.5MPa）中压泵（2.5~8），中高压泵（8~16），超高压（>32）
  • 具有密封和可周期性变化的空间，输出流量与容积变化量与单位时间内次数正比，！！！
  • 机床液压系统，叶片泵 限压式ypb（3~6MPa）；小型工程机械 抗污染强的齿轮泵（2~3）；负载大功率大的 柱塞泵（20~25）
• 机→空压→直线或回转的机
• 液动控制调节元件
  • 液压控制阀对外不做功
  • 方向控制阀
  • 压力控制阀
    • 溢流阀基本作用就是调压溢流、安全保护、远程调压、使泵卸荷及使液压缸回油腔形成背压。
      • 控制输入量就是调压弹簧的预压缩量，而输出量为阀的进口受控压力，入口压力不变
    • 减压阀出口压力恒定，一般减压阀的导阀弹簧腔需通过泄油口单独外接油箱。
  • 流量控制阀
  • 题
    • 在一个泵驱动单执行元件的液压系统中，采用三位四通换向阀使泵卸荷，应选用（M/H/K）型中位机能。
      • 顺序阀在常态位时，阀口是常闭的，进、出油口不通
    • 节流阀、调速阀、顺序阀、单向阀、溢流阀可以当作背压阀用
      • 溢流阀串联调整压力也串联
      • 有两个调整压力分别为5MPa和10MPa的溢流阀并联在液压泵的出口，泵的出口压力为5
    • 当控制阀的开口一定，阀的进、出口压力相等时，通过节流阀的流量为0
      • 为保证负载变化时，节流阀的前后压力差不变，即通过节流阀的流量基本不变，往往将节流阀与定差减压阀串联组成调速阀。
• 执行元件
  • 液压缸（往复直线运动）和液压马达
    • 液压马达参数：pm工作压力，pn额定，实际转速n<理论转速nt；调用范围i=最高n/最低n；排量Vm；qp>qt，实际需要流量（qp=Vm*qp）大于理论流量；理论转矩Tt=ΔpVm/2π；实际转矩Tp= Tt-ΔT。在同样的压力下，起动的输出转矩要比正常运转中的转矩大
    • 效率：容积效率ηV=qt/qpà马达的实际转速n=ntηV；机械效率ηm=Tp/ Tt；总效率：等于容积效率与机械效率之积，即η=ηVηm。
    • 液压马达
  • 气缸和气马达
    • 气马达
  • 真空吸盘和微爪
  • 翻斗车依靠摆动式液压缸和液压马达
• 机→液压→机
• dlzz空气泵
  • 按原理分的两大类型
    • 容积型
      • 往复型
        • 活塞式
        • 膜片式
      • 回转型
        • 螺杆式
        • 滑片式
    • 速度型
      • 轴流式
      • 离心式
      • 混流式
  • 活塞式 0.3~0.7MPa，断续输出需储气罐；螺杆式无脉动压缩空气，1MPa中低压。叶片式排出脉动小，不设罐（也有超高压空气机>100MPa）