汽車修理工技能知識：液壓傳動基礎(chǔ)知識
1.液壓傳動的工作原理
液壓傳動是以油液作為工作介質(zhì)，依靠密封容積的變化來傳遞運(yùn)動，依靠油液內(nèi)部的壓力來傳遞動力。
2.液壓系統(tǒng)的主要組成
(1)驅(qū)動元件 指液壓泵，它可以將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能。
(2)執(zhí)行元件 指液壓缸或液壓馬達(dá)，它是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并分別輸出直線運(yùn)動和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
(3)輔助元件 輔助元件有管路與管接頭、油箱、過濾器和密封件等，分別起輸送、貯存液體，對液體進(jìn)行過濾、密封等作用。
(4)控制和調(diào)節(jié)元件指各種閥，如壓力控制閥、流量控制閥、方向控制閥等，用以控制液壓傳動系統(tǒng)所需的力、速度、方向等。
(5)工作介質(zhì) 如液壓油等。
3.液壓傳動的特點(diǎn)及應(yīng)用
(1)優(yōu)點(diǎn)
1)易獲得很大的力或力矩，并易于控制。
2)在輸出同等功率下，采用液壓傳動具有體積小、重量輕、慣性小、動作靈敏、便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向等優(yōu)點(diǎn)。
3)便于布局，操縱力較小。
(2)缺點(diǎn)
1)由于液壓傳動本身的特性，易產(chǎn)生局部滲漏而造成能量損失較大，致使系統(tǒng)效率降低。
2)液壓傳動故障點(diǎn)不易查找。
(3)應(yīng)用 液壓傳動被廣泛采用于冶金設(shè)備、礦山機(jī)械、鉆探機(jī)械、起重運(yùn)輸機(jī)械、建筑機(jī)械、航空等領(lǐng)域中。
4.液壓油的物理性質(zhì)
(1)密度 單位體積的油液所具有的質(zhì)量稱為密度。
(2)重度 單位體積的油液所具有的重量稱為重度。
(3)粘度 流體、半流體或半固體狀物質(zhì)抵抗流動的體積特性，它表示上述物質(zhì)在受外力作用而流動時，分子間所呈現(xiàn)的內(nèi)摩擦或流動內(nèi)阻力。
(4)壓縮性 一般情況下油液的可壓縮性可忽略不計(jì)。
5.液壓油的選用
選用液壓油時，首先要考慮液壓系統(tǒng)的工作條件，同時參照液壓元件的技術(shù)性能選擇液壓油。選擇液壓油時主要是確定合適的粘度，并考慮以下幾點(diǎn)：
1)液壓系統(tǒng)的工作條件，如工作壓力。
2)液壓系統(tǒng)的環(huán)境條件，如系統(tǒng)油溫與環(huán)境溫度。
3)系統(tǒng)中工作機(jī)構(gòu)的速度，如油液流速對傳動效率及液壓元件功能的影響。
6.靜止液體的性質(zhì)
(1)液體的靜壓力 液體在靜止?fàn)顟B(tài)下單位面積上所受到的作用力，即
p=F/A (1-6)
式中 p——液體的靜壓力(N/m2);
F——作用力(N);
A——有效作用面積(m2)。
在地球表面，一切物體都受到大氣壓力的作用并自行平衡，因此式(1-6) 表示的壓力是指大于大氣壓力的表壓力。若液體的壓力低于大氣壓力，則稱為真空度。
表壓力、絕對壓力和真空度三者之間的關(guān)系是：表壓力=絕對壓力-大氣壓力；真空度=大氣壓力-絕對壓力。
(2)靜壓力的傳遞加在密閉液體上的壓力，能夠以相等的值被液體向各個方向傳遞。這個原理稱為帕斯卡定律。
如圖1-42所示，在兩個互相連通的液壓缸中裝有油液，液壓缸內(nèi)裝有活塞，小活塞和大活塞的面積分別為A₂ 和A₁。根據(jù)靜壓力傳遞原理可得到：
p=F2/A₂=F₁/A₁ (1-7)
7.流動液體的性質(zhì)
(1)流速和流量 流速和流量是描述液流的兩個基本參數(shù)。流速是指液流質(zhì)點(diǎn)在單位時間內(nèi)流過的距離，其單位為m/s。流量是指單位時間內(nèi)流過某一截面的液體體積，其單位為m3/s。液體在液壓缸中的流速與活塞的運(yùn)動速度相同，從而可建立液壓缸有效作用面積、流量和活塞運(yùn)動速度的一般關(guān)系式，即
Q=vA (1-8)
式中 Q——進(jìn)入液壓缸的流量(m3/s);
A——液壓缸有效作用面積(m2);
υ——活塞(缸)的運(yùn)動速度(m/s)。
該式表明，當(dāng)液壓缸有效作用面積一定時，要改變活塞(缸)的運(yùn)動速度則需改變進(jìn)人液壓缸的流量。
(2)液流連續(xù)性原理液體在管道中穩(wěn)
定流動時，由于它不可壓縮，在壓力作用下液體中間也不可能有間隙，所以液體流經(jīng)管道每一截面的流量應(yīng)相等，這就是液流連續(xù)。
液體在不等橫截面的管道中流動，設(shè)截面1和2的直徑分別為d₁和d₂, 面積分別為A₁和A₂,流速分別為v₁和v₂,根據(jù)液流連續(xù)性原理，流經(jīng)截面1和2的液體質(zhì)量全部相等，則
A₁υ₁=A₂v₂=Av=常量 (1-9)
因?yàn)镼=υA,所以液流連續(xù)性方程也可寫成
Q₁=Q₂ (1-10)
式(1-10)說明，通過管內(nèi)不同截面處的流速與其橫截面積的大小成反比，即管徑細(xì)的地方流速大，管徑粗的地方流速小。
(3)伯努利方程 液壓傳動是借助有壓流體來傳遞能量的。液體能量的表現(xiàn)形式有三種，即壓力能、勢能和動能。它們之間可以互相轉(zhuǎn)化，而且液體在管道內(nèi)任何一處的三種能量之和為常數(shù)。這就是伯努利方程，其方程式為
P₁/p+g:h+o2/2=P₂/p+gzh+v2/2 (1-11)
式中 p-—壓 力(Pa);
v——流速(m3/s);
h-—勢能(J);
p——液體密度(kg/m3)。
(4)液體流動中的壓力損失 粘性液體流經(jīng)管道及閥門時，具有一定的阻力。液體流動時要消耗一部分能量來克服這些阻力，這種能量的消耗主要 體現(xiàn)在液體的壓力損失上。液壓系統(tǒng)中的壓力損失可分為兩種：沿程壓力損失和局部壓力損失。
1)在直徑相同的直管中流動時的壓力損失，稱為沿程壓力損失。它主要由液體流動時的內(nèi)外摩擦引起。
2)由于管道截面尺寸、形狀突然變化和液流方向突然改變而引起的壓力損失，稱為局部壓力損失。
液壓傳動中的壓力損失，絕大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�，造成油溫升高、泄漏增多、傳動效率降低，所以在設(shè)計(jì)、制造和使用液壓設(shè)備時，應(yīng)盡量采用內(nèi)壁光滑的管道，盡可能縮短管路長度，減少截面積突變及管道彎曲等。
(5)功、功率在液壓傳動中，活塞在時間t內(nèi)推動負(fù)載F移動距離s, 所做的功W為
W=Fs (1-12)
功率P是指單位時間內(nèi)所做的功，即
P=W/t=Fs/t=Fv (1-13)
經(jīng)單位換算后得到
P=pQ (1-14)
式中 p——壓 力(Pa);
Q——流量(m3/s)。
由于液壓系統(tǒng)在實(shí)際工作過程中存在容積損失(用容積效率η,表示)和機(jī)械損失(用機(jī)械效率ηm表示),所以，液壓泵實(shí)際需要輸入的功率P人
Pλ=pQ/η (1-15)
式中 η——總效率，η=ηv7m。
