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第一章 液压动力系统概述
1.1介绍
上帝创造了第一个也是最奇妙的液压系统。它包括一个双泵，在0时提供大约10 L/min的流体流量。最大压力16bar。这台水泵为一个延伸超过10万公里的管网提供水源。这几乎是地球的2.5倍。它可以连续运行很长一段时间，基本上不需要维护。它是人体的血液循环系统。到50岁的时候，10个人的心脏泵出的血应该相当于埃及金字塔的血容量(260万立方米)。
至于人类发明的液压动力系统，它们的历史大约开始于350年前。1647年，布莱斯·帕斯卡(Blaise Pascal)发表了《流体静力学基本定律》(the basic law of hydro静力学):“流体静止时的压力向四面八方传播。”1738年，伯努利出版了他的书《流体动力学》，其中包括他的气体动力学分子理论喷气推进的原理和能量守恒定律。到19世纪中叶，流体动力开始在工业和民用领域发挥重要作用。例如，在英国，许多城市都有中央工业液压分配网络，由蒸汽机驱动的水泵供应。
在电力普及之前，水力发电是伦敦其他能源的一个相当大的竞争对手。伦敦从码头起重机、桥梁到肯辛顿和梅菲尔区私人住户的电梯，液压动力公司为所有项目提供液压动力。20世纪30年代，在水力发电的鼎盛时期，伦敦街道下的平均流量为12立方米/分钟，几乎所有需要上下移动的东西都会被抬高或降低。作为能量来源，水力发电便宜、高效，而且很容易通过300公里长的地下铸铁管道输送。然而，随着电力变得越来越便宜，电子设备变得越来越复杂，所以工业和个人开始放弃水力发电。
1.2电力系统的分类
高压流体动力系统于1925年投入实际应用，当时哈里·维克斯发明了平衡叶片泵。如今，流体动力系统已经部分或全部地主导了工程领域的大部分领域。
- 电力系统的分类电力系统是用来传输和控制电力的。该函数如图所示。1.1以下是电力系统的基本组成部分。
- 能量来源，输送机械动力的旋转运动。电动机和内燃机(ICE)是最常用的动力源。对于特殊的应用，蒸汽轮机、燃气轮机或水轮机被使用。
- 能量传输、转换和控制元件。
- 需要旋转或直线运动的机械动力的负荷。
在工程应用中，存在不同类型的功率
系统:机械、电气和流体。图1所示。2显示分类
电力系统。
1.2.1机械动力系统
机械动力系统利用机械元件来传递信息控制机械动力。一辆小汽车的传动系是a机械动力系统的典型例子(见图)。1.3)。齿轮箱(3)通过离合器(2)连接到发动机(1)上。齿轮箱的输入轴与发动机的转速相同。它的输出轴(4)转动在不同的速度，取决于选择齿轮传动比。然后能量被传送到轮子上(8)通过万向节(5)、传动轴(6)、差速器(7)。与其他动力系统相比，机械动力系统具有结构简单，维护方便，而且操作方便，成本低。但是他的功率-牵引比很小，功率传输距离太有限，灵活性和可空性差。
1.2.2电力系统
电力系统解决了电力传输的问题距离和灵活性， 提高可 控性。图1所示。4说明了电力系统运行的 原理。这些系统 具有灵活性高、运行时间长等优点, 动力传动距离大，但它们 主要产生旋转运动。直 线运动，高功率，可以获得转换成直 线运动由一个 适当的齿轮系统，或使用鼓和电线。然而，保 持负载位 置需要一个特殊的制动系统。
1.2.3气动动力系统
气动系统是使用压缩空气作为工作动力的系统电力传 输介 质。他们的工作原理是类似于电力系统。空气压缩机转 换原动机的 机械能主要转化为压力能压缩空气。这种变 换使传输和控制的权 力。需要一个空气预处理过程来制 备使用压缩空气。空气预处理包 括过滤、干燥、并加入润 滑油雾。压缩空气被储存在里。
压缩空气的储集器，并通过刚性和/或透射灵活的线条。气动动力由一组压力、流量和方向控制阀来控制。然后，通过气缸和电机(膨胀器)将其转化为所需的机械动力。图1所示。阐述了气动系统的动力传递过程。
1.2.4水动力系统
液压动力系统通过增加液压液的能量来传递机械动力。使用 两种类型的液压动力系统:水动力和铃动力。水动力动力系统主要 通过增加液体的动能来传递动力。一般来说，这些系统包括一个 转子动力泵，一个涡轮和附加的控制元件。水动力系统的应用仅 限于旋转运动。该系统以其高的功率牵引比和较好的可控性，取 代了传统的电站和车辆机械传动。
水动力系统主要有两种类型:液力联轴器和变矩器。液压联 轴器(见图)。1.6)本质上是一个基于流体的离合器。它由一个泵 (2)，由输入轴(1)驱动，a.涡轮(3)，连接到输出轴(4)。
当泵叶轮旋转时，油以高速流入涡轮。石油会产 生影响涡轮叶片，在那里它失去了它获得的大部分 动能从泵。油在联轴器 内以闭合路径循环功率从输 入轴传输到输出轴。输入转矩实 际上等于输出转 矩。变矩器是一个液压联轴器与一个额外的 组件:定 子，又称电抗器(5)。(见图。1.7)。定子由一系列附 在外壳上的导向叶片组成。转矩调节器用于需要控 制输出 转矩的地方并制定传动比，除统一外，保持 可接受传输效率。
1.2.5 .静水动力系统
在静水动力系统中，功率是通过增加来传递的主要是液体的压力能。这些系统被广泛使用用于工业、移动设备、飞机、船舶控制等。本文讨论了常见的水力 发电系统。叫做液压动力系统。图1所示。8显示操作
简单解释如下：
按不出而飞过海i模拟欧帕奇染色体u为大家萨科活动教案课件的刷卡加大力度斯科拉
这类系统的原理主要使水力能源、动力和动力转换的概念，以下是简单的解释:考虑使用叉车电梯的垂直负载距离y时间段Delta;t期间(见图。1.9)。为了实现这一功能，叉车的作用载荷为a。
垂直力F。如果稳定 的 摩擦 是 可以忽略的, 稳定的,这个力 等于 取代 部分 的 总 重量 (F mg).的
叉车做的功是
W =Fy (1.1)
结束的时期,Delta;t,解除身体的势能增加了E,
其中E = 获得势能，J
F = 垂直作用力，N
G = 重力系数，m/s2
M = 提升物体的质量，公斤
W = 工率，J
Y = 垂直位移，m
这种能量(E)是在时间周期Delta;t期间获得的。 能量
每单位时间交付给提升的身体是交付的功率N，这个能量(E)中获得时间Delta;t。单位时间内输送到被提升体的能量为输送功率N，其中
负载由液压缸提升. 这个圆柱体作用于用力F举起身体，并以速度驱动它。图1.10示出液压缸的作用。 它是一个单一的作用圆筒它由压力延伸，由体重收缩。加压油以流量Q流入液压缸(体积流量，m3/s)及其压力是P.忽略摩擦在气缸中，驱动活塞的压力扩展方向由F = PAP给出
在这个期间,Delta;t,活塞垂直传播距离y。在 此 期间 进入 汽缸 V = Ay.p
则进入气缸的油流量为
假设有一个理想的缸，那么缸的水力进口是
其中
Ap = 活塞面积m2
P = 入口油压力，Pa
Q = 流量，m3/s
V = 活塞覆盖体积，m3
传递给负载的机械功率等于传递给气缸的液压功率。这一等式是由于假定汽缸内零内漏和零摩擦力而得到的。在正常情况下，零内部泄漏的假设是可行的。然而，对于老化的密封，可能会有不可忽视的内部泄漏。部分进口气流泄漏，速度v小于(Q/A)。p同时，压力的一部分克服了摩擦力。Thus, 机械 功率 液压 缸 的 输出 实际上 是 小于 输入 液压 动力 (Fv lt; Qp).
1.3基本液压动力系统
图1.11所示给出了一个简单液压系统的电路，该电路由功能剖面图和标准液压符号绘制而成。本系统的功能概括如下:
1.泵将输入的机械动力转换为液压动力。
2.载能液体通过液压传输线输送:管道和软管。液压动力由不同类型的阀门控制。这条赛道包括三种不同类型的阀门:压力控制阀、方向控制阀和流量控制(节流阀)阀。
3.所控制的液压动力传递到液压缸，液压缸将其转换为所需的机械动力。通常，液压动力系统提供旋转和线性运动。
1.4液压系统的优缺点
液压动力系统的主要优点如下:
- 高功率重量比。
- 自动润滑。
- 液压系统不存在饱和现象
与电机的饱和相比。的最大
电动机的转矩与电动机的转矩成正比
电流，但它受磁饱和的限制。
4).这就导致了高的力-质量比和转矩-惯量比
具有高加速度和快速响应能力
液压马达。
5).高刚度的液压缸，这允许停止
任何中间位置的负载。
6).简单的保护超载。
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7).液压蓄能器蓄能的可能性。
8).与机械系统相比，传动的灵活性。
9).可提供旋转和直线运动。
10).安全考虑爆炸危险。
液压动力系统有以下缺点:
- 与电力不同，水力发电不易获得。因此需要水力发电机。
- 高成本的生产由于要求小的间隙和高精度的生产过程。
- 输电线路惯性大，增加了输电线路的响应时间。
- 最高和最低工作温度的限制。
- 使用矿物油有火灾危险。
- 油过滤问题。
1.5电力系统比较
附表1.1给出了不同电力系统的简要比较，
附表1.2给出了机械、电气和液压系统中的功率变量。
1.6练习
1. 说明电力系统的功能。
2. 简要论述不同电力系统的运行原理
给出必要的方案。
3. 用标准符号绘制简单液压系统的电路，
简要解释其基本要素的作用。
4. 陈述液压动力系统的优缺点。
5. 绘制一个简单液压系统的电路，包括一个泵，定向控制阀，液压缸，安全阀和压力表。 国家各元件的功能，并详细讨论功率传输液压动力系统的改造。
- 给定的图显示了液压缸的扩展模式。 忽视输电线路和控制阀的损失，计算加载力，F，返回流量，QT，活塞速度，v，气缸输出机械功率，Nm和泵输出液压动力，NH。 对计算结果的评论。
输送线压力P = 200bar
泵流量 = 40L/min
活塞直径D = 100 mm
活塞杆直径d = 70 mm
- 给定的图显示了液压缸的扩展模式，差分连接。 转运任务管线和控制阀的损失被忽视了。 计算加载力，F，入口流量，Q，回流流量速度，Qout，活塞速度，v，气缸输出机械功率，Nm和泵输出液压动力，NH。 对计算结果的评论问题6的情况。
输送线压力P = 200 bar
泵流量QP = 40L/min
活塞直径D = 100 mm
活塞杆直径d = 70 mm
- 显示的是一个负载提升液压系统的液压回路.. 降下来速度是通过节流阀来控制的, 讨论建筑以及本系统的运行。 重新绘制减轻负荷的液压回路模式，然后计算气缸杆侧的压力，PC，入口流量，Q，出口流量，Q1，泵流量，QP，泵输出功率，Nh，以及节流阀的区域，A。 忽略系统元件的水力损失，除了节流阀。
通过节流元件的流量由：Q=CAdt2Delta;/rho;，
当
Q = 流量、m3/s Cd = 排放系数
A1 = 节流面积，m2 Delta;P = 压差Pa
Rho; = 油密度，千克/立方米
[人名] 吉文
泵出口压力 = 30bar 杆柱塞速度0.07米/秒
活塞面积AP = 78.5cm2 活塞杆侧面面积Ar = 40cm2
石油密度 = 870公斤/立方米 排放系数 = 0.611
安全阀是预先设置在350bar 机身质量 = 30kN
9. 重绘问题8在升降方式下的电路.. 同样的泵流量速率、安全阀设置和尺寸，计算最大负荷。系统可以提升。 在此计算所有系统操作参数模式。 忽略系统元件中的水力损失，除了节流阀。
1.7命名法
Ap=活塞面积，平方米
E=获得势能，J
F=垂直作用力，N
G=重力系数，m/s2
m=提升物体的质量，公斤
N=交付给负载的机械功率，
W=功率，J
P=压力，帕
Q=流量，m3/s
Y=提升速度，米/秒
啥快递哈康德哈卡啥
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