二液压流体力学基础
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第2章 液压流体力学基础
1bar=1×105Pa=0.1MPa
1at（工程大气压）=1kgf/cm2=9.8×104Pa 1mH2O(米水柱）=9.8×103Pa 1mmHg（毫米汞柱）=1.33×102Pa 1个标准大气压力=1.013×105Pa=10.336米水柱=760mmHg 1psi（磅力/英寸2）=6.895×103Pa
第2章 液压流体力学基础
2.2 液压静力学 （3）液体静压力对固体壁面的作用力 固体壁面是平面：如右上图，作用力为
固体壁面是曲面：如右中、下图，作用力为
d为承压部分曲面投影圆的直径
第2章 液压流体力学基础
2.2 液压静力学 二、液体静压力基本方程 1、任意质点受力分析： 取研究对象：任取如右图微圆柱体。 受力分析： 2、静力学基本方程： 能量守恒表达式：建立坐标系
第2章 液压流体力学基础
2.1 液压系统的工作介质 5、机械稳定性： 液体在长时间的高压作用下，保持原有物理性质的能力。液压油 应具有良好的机械稳定性。 6、氧化稳定性： 主要指抗氧化的能力。油液中含有一定的氧气，使用中油液必然 会逐渐氧化。随着温度的升高，氧化作用加剧，油液会变质沉淀、 产生腐蚀性物质，使系统出现故障。 7、其它性质： 相容性、水解稳定性、剪切稳定性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈 性、润滑性。 以上性质对液压油的选用有重要影响。抗燃性、稳定性等都可以 通过加入适当的添加剂来获得。
是不呈现粘性的。 （3）粘度的表示方法： 动力粘度: 运动粘度:
/
相对粘度:恩氏粘度、赛氏粘度、雷氏粘度
第2章 液压流体力学基础
2.1 液压系统的工作介质
du F A dy
du dy
根据实验结论可知： F与液层面积、速度 梯度成正比 液体粘性示意图
第二章.液压流体力学基础
等值传递。
压力传递的应用
图示是应用帕斯卡原理的实例，假设作用在小活塞上
施加压力F1时，则在小活塞下液体受的压力为p= F1/A1 根据帕斯卡原理，压力p等值的 传 递到液体内部各点，即大活塞下面 受到的压力也为p，这时，大活 塞 受力为F2= pA2。为防止大活塞下 降，则在小活塞上应施加的力为：
6.3 液体流经缝隙的流量
环形缝隙流量
活塞与缸体的内孔之间、阀芯与阀孔之间都存在环形缝隙。
πdh qV p 12 l
同心环形缝隙
3
6.3 液体流经缝隙的流量
环形缝隙流量
流过偏心圆环缝隙的流量， 当e = 0时，它就是同心圆环缝 隙的流量公式；当e =1时，即 在最大偏心情况下，其压差流 量为同心圆环缝隙压差流量的
压力有两部分：液面压力p0及自重形成的压力ρgh；
静压力基本方程式 p=p0+ρgh
3.3 重力作用下静止液体压力分布特征
液体内的压力与液体深度成正比；
离液面深度相同处各点的压力相等，压力相等的 所有点组成等压面，重力作用下静止液体的等压 面为水平面； 压力由两部分组成：液面压力p0，自重形成的压
6.1 液体流经薄壁小孔的流量
当小孔的长径比 l /d < 0.5时，称为薄壁孔 。
qV Cq K
2
p
6.3 液体流经缝隙的流量
平面缝隙流量
在液压装置的各零件之间，特别是有相对运动的各 零件之间，一般都存在缝隙（或称间隙）。油液流过缝 隙就会产生泄漏，这就是缝隙流量。由于缝隙通道狭窄， 液流受壁面的影响较大，故缝隙液流的流态均为层流。 压差流动：由缝隙两端的压力差造成的流动。 剪切流动：形成缝隙的两壁面作相对运动所造成的流动。
第二章 液压流体力学基础
1.
2.
粘度随压力的升高而增大； 粘度随温度的升高而显著减小。 ——油液的粘度随温度变化的性质称为 “粘温特性”。
练习
用恩氏粘度计测得的某液压油200ml流过 的时间为t1=153s。20℃时200ml蒸馏水 流过的时间t2=51s。问该液压油的恩氏粘 度为多少？动力粘度μ(Pa.s)为多少?运动 粘度ν(m2/s)为多少?
一、液体静压力 二、液体静压力基本方程 三、压力的表示方法 四、静止液体内压力的传递 五、压力油作用在平面和曲面上的力
一、液体静压力
1、静压力
静压力是指液体处于静止状态时，其单位面 积上所受的法向作用力。静压力在液压传动中简 称为压力，而在物理学中则称为压强。 可表示为： p=F/A
国际单位制中，压力单位为牛顿/米2(N/m2)， 称为帕斯卡，简称帕(Pa)。在液压技术中，目前 还采用的压力单位有巴(bar)和工程大气压,又称 千克力每平方厘米(kgf/cm2 )等。
x y
液体作用在该曲面某一方向上的力等于压力p与曲 面该方向上的投影面积A的乘积： F=p.A
§
2-4 液体流动时的压力损失
实际液体具有粘性，在液体流动时就有力，为 了克服阻力，就必然要消耗能量，这样就有能量 损失，主要表现为压力损失。
压力损失过大，将使功率消耗增加，油液发热， 泄漏增加，效率降低，液压系统性能变坏。因此 在液压技术中正确估算压力损失的大小，从而找 到减少压力损失的途径。
1、适当的粘度和良好的粘温特性。
2、良好的化学稳定性和热稳定性。
3、适当的闪点和凝点。
4、质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水份和 水溶性酸碱等。
5、具有良好的抗泡沫性、抗乳化性、空气释放性、 抗磨性和防锈性等。
2.
粘度随压力的升高而增大； 粘度随温度的升高而显著减小。 ——油液的粘度随温度变化的性质称为 “粘温特性”。
练习
用恩氏粘度计测得的某液压油200ml流过 的时间为t1=153s。20℃时200ml蒸馏水 流过的时间t2=51s。问该液压油的恩氏粘 度为多少？动力粘度μ(Pa.s)为多少?运动 粘度ν(m2/s)为多少?
一、液体静压力 二、液体静压力基本方程 三、压力的表示方法 四、静止液体内压力的传递 五、压力油作用在平面和曲面上的力
一、液体静压力
1、静压力
静压力是指液体处于静止状态时，其单位面 积上所受的法向作用力。静压力在液压传动中简 称为压力，而在物理学中则称为压强。 可表示为： p=F/A
国际单位制中，压力单位为牛顿/米2(N/m2)， 称为帕斯卡，简称帕(Pa)。在液压技术中，目前 还采用的压力单位有巴(bar)和工程大气压,又称 千克力每平方厘米(kgf/cm2 )等。
x y
液体作用在该曲面某一方向上的力等于压力p与曲 面该方向上的投影面积A的乘积： F=p.A
§
2-4 液体流动时的压力损失
实际液体具有粘性，在液体流动时就有力，为 了克服阻力，就必然要消耗能量，这样就有能量 损失，主要表现为压力损失。
压力损失过大，将使功率消耗增加，油液发热， 泄漏增加，效率降低，液压系统性能变坏。因此 在液压技术中正确估算压力损失的大小，从而找 到减少压力损失的途径。
1、适当的粘度和良好的粘温特性。
2、良好的化学稳定性和热稳定性。
3、适当的闪点和凝点。
4、质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水份和 水溶性酸碱等。
5、具有良好的抗泡沫性、抗乳化性、空气释放性、 抗磨性和防锈性等。
液压第二章液压流体力学基础
液压传动
主讲教师：张凡
第二章液压流体力学基础
液体是液压传动的工作介质。因此，了 解液体的基本性质，研究液体的静力 学、运动学和动力学规律；对于正确 理解液压传动原理，合理设计并使用 液压传动系统都是非常必要的。
教学目的
了解液压油的性质及作用 领会液体静力学的有关知识 综合应用三个方程解决液体动力学相关
——动量方程
应用动量方程解题的步骤：
a. 建立坐标系，一般坐标轴的方向与所 求的力的方向一致
b. 列方程、投影 c. 求解
例：P20求滑阀阀心所受的轴向稳态液动力。
课堂练习： P30 2-5 2-6 作业： P33 2-15 2-19
第四节液体流动时的压力损失
由于粘性摩擦而产生的能量
Pw
损失——沿程压力损失
由于管道形状、尺寸突变而产 生的能量损失——局部压力损 失
1.沿程压力损失（与液体的流动状态有关） 层流时沿程压力损失
p
l d
2
2
— 沿程阻力系数
金属圆管： 75
Re
橡胶圆管： 80
Re
紊流时沿程压力损失
p
l d
2
2
0.3164Re0.25
2.局部压力损失（与管道形状有关）
q CAT p
c—是由孔的形状、尺寸和液体性质决定
的系数
细长孔
c d2
32l
薄壁孔 短孔
c cq 2 /
—由孔的长度决定的指数
细长孔 1
薄壁孔
短孔 0.5
3. 结论： 1) 流过小孔的流量与孔径、和压力有关 2) 油液流经小孔时会产生压降（即两端
v22 )
主讲教师：张凡
第二章液压流体力学基础
液体是液压传动的工作介质。因此，了 解液体的基本性质，研究液体的静力 学、运动学和动力学规律；对于正确 理解液压传动原理，合理设计并使用 液压传动系统都是非常必要的。
教学目的
了解液压油的性质及作用 领会液体静力学的有关知识 综合应用三个方程解决液体动力学相关
——动量方程
应用动量方程解题的步骤：
a. 建立坐标系，一般坐标轴的方向与所 求的力的方向一致
b. 列方程、投影 c. 求解
例：P20求滑阀阀心所受的轴向稳态液动力。
课堂练习： P30 2-5 2-6 作业： P33 2-15 2-19
第四节液体流动时的压力损失
由于粘性摩擦而产生的能量
Pw
损失——沿程压力损失
由于管道形状、尺寸突变而产 生的能量损失——局部压力损 失
1.沿程压力损失（与液体的流动状态有关） 层流时沿程压力损失
p
l d
2
2
— 沿程阻力系数
金属圆管： 75
Re
橡胶圆管： 80
Re
紊流时沿程压力损失
p
l d
2
2
0.3164Re0.25
2.局部压力损失（与管道形状有关）
q CAT p
c—是由孔的形状、尺寸和液体性质决定
的系数
细长孔
c d2
32l
薄壁孔 短孔
c cq 2 /
—由孔的长度决定的指数
细长孔 1
薄壁孔
短孔 0.5
3. 结论： 1) 流过小孔的流量与孔径、和压力有关 2) 油液流经小孔时会产生压降（即两端
v22 )
液压流体力学基础
机械杂质： 杂质越多，破坏液压件表面的油膜，加剧磨损，阻塞油路。 例如：金属屑、砂砾、焊渣、添加剂中的无机盐等。
3、凝点和倾点（低温性能指标） 凝点：油液冷却到停止流动时的最高温度。 倾点：液体开始流动的最低温度。高于凝点2.5℃的温度叫倾点或流动
点。
4、闪点
是在规定的试验条件下，液体表面上能发生闪燃的最低温度。闪燃是 液体表面产生足够的蒸气与空气混合形成可燃性气体时，遇火源产生一闪即 燃的现象。
（二）、几种常用的国产工作液体
1、普通液压油：主要用于压力小于8MPa的中低压机 床液压系统和压力为8～16MPa的高 压设备。
2、抗磨液压油：加入抗磨剂和降凝剂。N32，N46， N68，N100，N150。适用于高压系 统，扩大了环境温度的适用范围，采 煤机、掘进机的液压系统。
3、水包油型乳化液：M-4，M-10，MDT，ZM-1。不 燃廉价，粘温性好，用于液压支架 和单体液压支柱。
工作液体的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封 性能都起着重要作用。
选择液压油时，应根据最低使用温度选择比使用温 度低10 ℃以上流动点的液压油。
一、 工作液体的特性
2、酸值: 工作液体中有机酸的含量。液压油中的无机酸（强酸）使液压元件受到
腐蚀，酸值低的油好。但是某些添加剂本身就是有机酸（弱酸），因此有些 性能较好的液压油的酸值反而较高。
▪ 不要与其他油品混用，不同类型的油也不要混用。
▪ L-HM 46 和HF-2是一个意思，只是一个是江浙沪版本还有一个是粤 地区的版本
二、 工作液的类型和合理使用
功能：传递能量、散热、 润滑、抑制腐蚀。
理念： 矿油型液压油是液压传动的主要
工作液体，它以机械油为原料，经精 炼后根据需要加进适当的添加剂而成。 因此润滑性好，但抗燃性差。
3、凝点和倾点（低温性能指标） 凝点：油液冷却到停止流动时的最高温度。 倾点：液体开始流动的最低温度。高于凝点2.5℃的温度叫倾点或流动
点。
4、闪点
是在规定的试验条件下，液体表面上能发生闪燃的最低温度。闪燃是 液体表面产生足够的蒸气与空气混合形成可燃性气体时，遇火源产生一闪即 燃的现象。
（二）、几种常用的国产工作液体
1、普通液压油：主要用于压力小于8MPa的中低压机 床液压系统和压力为8～16MPa的高 压设备。
2、抗磨液压油：加入抗磨剂和降凝剂。N32，N46， N68，N100，N150。适用于高压系 统，扩大了环境温度的适用范围，采 煤机、掘进机的液压系统。
3、水包油型乳化液：M-4，M-10，MDT，ZM-1。不 燃廉价，粘温性好，用于液压支架 和单体液压支柱。
工作液体的粘性，对减少间隙的泄漏、保证液压元件的密封 性能都起着重要作用。
选择液压油时，应根据最低使用温度选择比使用温 度低10 ℃以上流动点的液压油。
一、 工作液体的特性
2、酸值: 工作液体中有机酸的含量。液压油中的无机酸（强酸）使液压元件受到
腐蚀，酸值低的油好。但是某些添加剂本身就是有机酸（弱酸），因此有些 性能较好的液压油的酸值反而较高。
▪ 不要与其他油品混用，不同类型的油也不要混用。
▪ L-HM 46 和HF-2是一个意思，只是一个是江浙沪版本还有一个是粤 地区的版本
二、 工作液的类型和合理使用
功能：传递能量、散热、 润滑、抑制腐蚀。
理念： 矿油型液压油是液压传动的主要
工作液体，它以机械油为原料，经精 炼后根据需要加进适当的添加剂而成。 因此润滑性好，但抗燃性差。
第2章 液压流体力学基础
Pa s
(2) 运动黏度
运动粘度是动力粘度μ与密度ρ的比值 。
单位:
Pa s kg / m3
m2 / s
Pa
N m2
kgm/ s2 m2
kg s2m
因为m2/s单位太大 (SI)，不便于计算， 因此，在液压传动 理论分析中经常用 高斯单位(CGS)
CGS: 斯 (ST) 里斯(cST)
1cST 102 ST 106 m2 / s
静止液体仍具有黏性
液体黏性的大小 用黏度来表示。
动力黏度 运动黏度 相对黏度
(1) 动力黏度
F A du
dy
F du
A dy
dy
du
牛顿液体 非牛顿液体
物理意义:面积为1cm2和相距1cm的两层液体，当其中一层以1cm/s的速 度与另一层液体作相对运动时所产生的摩擦力。
单位:
m
Pa m / s
(3) 相对黏度
相对粘度是以相对于蒸馏水的粘性的大小来表示该液体的粘性的。
恩氏黏度 赛氏黏度 雷氏黏度
(我国和德国) (美国) (英国)
测定200cm3某一温度的被测液体在自 重作用下流过直径2.8mm小孔所需的 时间t1，然后测出同体积的蒸馏水在 20℃ 时流过同一孔所需时间t2，t1与 t2的比值即为流体的恩氏粘度值。恩 氏粘度用符号°E表示。
V 'V V V V
p' p p
2)求7 Mpa 时水的体积
V ' 1 (1 (7 3.5))
1.0017073
V ' V (1 p)
(3) 液体的膨胀性
液体的温度升高，导致体积增大、密度减小的性质。
V 'V V
第二章 液压流体力学基础
pV mRT
② 液体的压缩性用 “压缩系数” 表示。 压缩系数－－指在一定温度下，每增加单位压力时液体体积的相对变 化量。
体积弹性模量
V k
绪 论
V0 p
E＝
1 k
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
?
液体与气体压缩性，哪一个更显著？
例：在温度和粘度相同时，初始压力为p=0.2MPa，则当压力上升至
绪 论 液气压传动的工作介质 工作介质的物理特性
② 压
力
流体的粘度随压力的变化而变化。这一特性称为“粘压特性”。 压力的变化对分子的内聚力有少许影响，而对分子热运动影响不大。因 此：一般认为液体的粘性与压力无关。 P<50MPa ，无明显影响； P>50MPa ，P ↑ → μ ↑； 其近似计算公式：
ρ —— 干空气的密度。
空气的湿度与含湿量
工作介质的种类及牌号
液压传动中的工作介质，由于使用条件的差异，对介质的要求有很大的不同， 因此其分类的方式也就多种多样： 按油品类型分类： 按 可 燃 性 分类： 有矿油型、合成油型和含水液型三种； 有易燃、难燃、不燃三种； 有矿物油、高水基液、水介质（海水，淡 水）水包油乳化液、油包水乳化液、合成烃、 聚醚、有机酯、磷酸酯、有机硅、卤代烃等；
因此，工作介质性能的好坏将直接影响到液压系统的工作性能和稳定性。
绪论
液气压传动的工作介质
工作介质的物理特性
1. 密度和重度
＝
m ( Kg / m3 ) V
＝
G ( N / m3 ) V
两者均随温度的升高而下降；随压力的升高而升高。 一般液压油：
＝ 900( Kg / m3 )
绪 论
第二章 液压流体力学基础(自学)
9
（二）、粘性
定义：液体在外力作用下流动（或有流动 趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子 相对运动而产生一种内摩擦力，这种现 象叫做液体的粘性。
注意
• 粘度是衡量液体粘性的指标； • 常用的粘度为动力粘度，运动粘度，相对 粘度； • 液体流动或有流动趋势时，才有粘性，静 止液体无粘性。 10
１、动力粘度（绝对粘度）
4
P=lim
5
二、液压油的性质
在液压技术中，液压油液最重要的性质是 它的可压缩性和粘性。
（一）、可压缩性
液体的可压缩性用体积压缩系数k和体积弹 性模量K表示。 p0 p0+ △p
v0 v 0- △ v
6
１、体积压缩系数k ：单位压力变化下的体积相 对变化量。
P0 初始压力； △p 压力增量； V0 原始体积（压力为P0 时的体积）； △v 压力增大△p时，体积的减少量； “-” 压力增大时，体积减少，所以 须加负号，以使k为正值。
3
液体与固体不同,它内部质点相互间的 凝聚力很小.故液体不能受拉,所以它受到 的表面力只能是压力.据此我们容易理解 静止的液体只受到质量应力和法向应力. 质量应力方向始终向下,而法向应力始 终朝与液体表面垂直的内法线方向.
定义:液体单位面积上所受到的内法线 方向上的应力我们称为液体静压力,简称 压力.通常用P表示.
1
§3-1、流体静力学
我们绪言已经了解到液压系统中的液 体压力是按 帕斯卡原理进行传递.帕斯卡 原理中所指的是静止的液体.那么静止的 液体有什么特性?这就是我们首先要研究 的问题,也正是流体静力学的研究范畴.
一.压力及其性质 液体上受到的力通常有两种: 质量力和表面力
2
质量力:作用在液体的所有质点上.如重力, 惯性力等等. 表面力:作用在液体的表面上. 注意到液体受到的质量力和表面力与和我 们所说的液体内部受到的压力不是一个概 念.压力是一种液体内部应力,具有压强的量 纲.它表示的是液体内部质点单位面积上受 到的作用力. 应力分为两种:法向应力和切向应力.
（二）、粘性
定义：液体在外力作用下流动（或有流动 趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子 相对运动而产生一种内摩擦力，这种现 象叫做液体的粘性。
注意
• 粘度是衡量液体粘性的指标； • 常用的粘度为动力粘度，运动粘度，相对 粘度； • 液体流动或有流动趋势时，才有粘性，静 止液体无粘性。 10
１、动力粘度（绝对粘度）
4
P=lim
5
二、液压油的性质
在液压技术中，液压油液最重要的性质是 它的可压缩性和粘性。
（一）、可压缩性
液体的可压缩性用体积压缩系数k和体积弹 性模量K表示。 p0 p0+ △p
v0 v 0- △ v
6
１、体积压缩系数k ：单位压力变化下的体积相 对变化量。
P0 初始压力； △p 压力增量； V0 原始体积（压力为P0 时的体积）； △v 压力增大△p时，体积的减少量； “-” 压力增大时，体积减少，所以 须加负号，以使k为正值。
3
液体与固体不同,它内部质点相互间的 凝聚力很小.故液体不能受拉,所以它受到 的表面力只能是压力.据此我们容易理解 静止的液体只受到质量应力和法向应力. 质量应力方向始终向下,而法向应力始 终朝与液体表面垂直的内法线方向.
定义:液体单位面积上所受到的内法线 方向上的应力我们称为液体静压力,简称 压力.通常用P表示.
1
§3-1、流体静力学
我们绪言已经了解到液压系统中的液 体压力是按 帕斯卡原理进行传递.帕斯卡 原理中所指的是静止的液体.那么静止的 液体有什么特性?这就是我们首先要研究 的问题,也正是流体静力学的研究范畴.
一.压力及其性质 液体上受到的力通常有两种: 质量力和表面力
2
质量力:作用在液体的所有质点上.如重力, 惯性力等等. 表面力:作用在液体的表面上. 注意到液体受到的质量力和表面力与和我 们所说的液体内部受到的压力不是一个概 念.压力是一种液体内部应力,具有压强的量 纲.它表示的是液体内部质点单位面积上受 到的作用力. 应力分为两种:法向应力和切向应力.
第二章 液压流体力学基础
一、静压力及其特性
1、静压力
静压力是指液体处于静止状态时，其单 位面积上所受到的法向力。
静压力在液压传动中简称为压力，而在 物理学中则称为压强。 P=F/A
一、静压力及其特性
静压力两个特征：
（1）静压力指向作用面的内法线方向 （2）静止液体中，任何一点所受到的各个方向的 静压力都相等。
压力表示方法
金属圆管的临界雷诺数为2320
二、连续性方程
不考虑可压缩性 恒定流动
任取两个通流截面
根据质量守恒定律
qm1 qm2
v1A1 v2 A2
q1 q2 q v1A1 v2 A2
q1 q2 q v1A1 v2 A2
说明不可压缩液体在恒定流动时流过变截面 管道任意截面的流量相等，其流速与管道通
• 液压冲击所产生的压力峰值往往比工作压 力大得多，可能损坏管路和液压元件、引 起系统误动作、影响设备精度与寿命。
减少压力冲击的措施有： （1）增大阀门关闭时间； （2）限制液流流速； （3）控制运动部件速度，延长制动或换向时间； （4）在冲击源处设置蓄能器或安全阀。
二、气穴现象
• 气穴现象多发生在液压阀阀口和液压泵吸 油口处）。
连通器中有两种液体，试求另一种液体的密度 2 1 1000 kg/m3 h1 0.60 m h2 0.75 m
用多个U形管汞压强计测量水管 中A点的压力，
y 0.3 m h1 0.1 m h2 0.2 m
具有一定真空度的容器用一管子倒置于
一液面与大气相通的槽中，液体在管中
上升的高度 h 0.5 m，若液体的密度 1000 kg/m3 ， 试求容器内的真空
p
Cv 速度系数
vc
1
1
第二章液压流体力学基础课件
四、帕斯卡原理： 在密封容器里，施加于静止液体上的压力将以等
值同时传到液体各点。这就是帕斯卡原理或称静 压传递原理。
✓ 例1、试用帕斯卡原理解释液压千斤顶用很小的力 举起很重的物体的原理.
6
解：设在小活塞上施加外力F1则小液压缸中油液压力为
P=F1/A1
由帕斯卡原理，知大活塞也受到一压力为P的作用， 则
22
例2．5 如图2．10所示 ，已知流量q1=25 L／min ，小活塞杆直径d1=20mm ，小活塞直径D1=75 mm， 大活塞杆直径d2=40mm， 大活塞直径D2=125mm，假 设没有泄漏流量，求大小 活塞的运动速度ν1、 ν2 。
解: 根据液流连续性方程q= νA，求大小活塞的运动速度ν1
q=vA
（四）流动液体的压力
由于惯性力和粘性力的影响，流动液体各个点处的压力是不相等 的，但在数值上相差甚微。当惯性力很小，且把液体当作理想液
体时，流动液体内任意点处的压力在各个方向上的数值 仍可以看作相等的。
19
二、连续方程
在一般工作状态下(定常流动)，液体基本上是不可压缩的；液体 又是连续的，不可能有间隙存在，根据物质不变定律，液体在管内
既不可能增多，也不可能减少，所以它在单位时间内流过管道 每一截面的液体质量一定是相等的。
连续性方程式从流动液体质量守恒定律中演化而来。 在流体作恒定流动的流场中任取一流管，其两端通流截面面积为 A1，A2。如图所示
20
根据质量守恒定律，得
ρ1u1dA1=ρ2u2dA2
如忽略液体的压缩性，即ρ1=ρ2，则有
一、基本概念
1、理想液体、恒定流动和一维流动
12
理想液体：假设液体既无粘性又不可压缩，这 样的液体称为理想液体。
值同时传到液体各点。这就是帕斯卡原理或称静 压传递原理。
✓ 例1、试用帕斯卡原理解释液压千斤顶用很小的力 举起很重的物体的原理.
6
解：设在小活塞上施加外力F1则小液压缸中油液压力为
P=F1/A1
由帕斯卡原理，知大活塞也受到一压力为P的作用， 则
22
例2．5 如图2．10所示 ，已知流量q1=25 L／min ，小活塞杆直径d1=20mm ，小活塞直径D1=75 mm， 大活塞杆直径d2=40mm， 大活塞直径D2=125mm，假 设没有泄漏流量，求大小 活塞的运动速度ν1、 ν2 。
解: 根据液流连续性方程q= νA，求大小活塞的运动速度ν1
q=vA
（四）流动液体的压力
由于惯性力和粘性力的影响，流动液体各个点处的压力是不相等 的，但在数值上相差甚微。当惯性力很小，且把液体当作理想液
体时，流动液体内任意点处的压力在各个方向上的数值 仍可以看作相等的。
19
二、连续方程
在一般工作状态下(定常流动)，液体基本上是不可压缩的；液体 又是连续的，不可能有间隙存在，根据物质不变定律，液体在管内
既不可能增多，也不可能减少，所以它在单位时间内流过管道 每一截面的液体质量一定是相等的。
连续性方程式从流动液体质量守恒定律中演化而来。 在流体作恒定流动的流场中任取一流管，其两端通流截面面积为 A1，A2。如图所示
20
根据质量守恒定律，得
ρ1u1dA1=ρ2u2dA2
如忽略液体的压缩性，即ρ1=ρ2，则有
一、基本概念
1、理想液体、恒定流动和一维流动
12
理想液体：假设液体既无粘性又不可压缩，这 样的液体称为理想液体。
第二章 液压流体力学基础
必须指出，当液流通过控制阀口时，要确定 其收缩断面的位置，测定收缩断面的压力pc是十 分困难的，也无此必要。一般总是用阀的进、出 油口两端的压力差Δp=p1-p2来代替，故公式可写 为： Q=Cq.A(2/ρ.Δp)1/2 一般在计算时取Cq=0.6~0.8，Cq称为流量系 数，A为孔口截面积。
项目三 液体流经小孔的流量计算
模块二
液压传动基础知识
本模块的任务： 一、液压油的选用原则。
二、液压油的分类、性质和牌号意义。 三、流体静力学基本方程和连续性方程。 四、伯努利方程。
五、流体动量方程。
2
项目一 液压油的选用
视频：工作介质——液压油
2.1.1.1 密度的定义： 单位体积V的液体的质量m称为液体的密度ρ。
ρ = m/V
项目三 平行平板的间隙流动
液压油在压力差Δp作用下自左向右流动。此平 面隙缝可以看作是同心圆环形间隙的展开，故可用 平面隙缝的宽度b代替同心圆环形间隙流量公式中 的d，即得平行平面隙缝的流量公式： q=(bh3/12μl)·Δp
项目三 液体流经环形缝隙的流量 液压缸缸筒与活塞 环形缝隙 <
阀芯与阀孔
24
项目三 液体动力学基础
3）流通截面 视频：压力和流量 4）流量 5）平均流速 视频：流动状态 6）层流：液体的流动是分层的，层与层之间互不 干扰。 7）紊流：液体流动不分层，做混杂紊乱流动。
25
项目三 液体动力学基础
8）雷诺数
层流时，液体流速较低，紊流时，液 体流速较高，两种流动状态的物理现象可以通过雷 诺实验来观察。 液流紊流转变为层流时的雷诺数称为临界雷诺 数，记为Rec。 雷诺数的物理意义：影响液体流动的力主要惯 性力和黏性力，雷诺数就是惯性力对粘性力的无因 次比值。
项目三 液体流经小孔的流量计算
模块二
液压传动基础知识
本模块的任务： 一、液压油的选用原则。
二、液压油的分类、性质和牌号意义。 三、流体静力学基本方程和连续性方程。 四、伯努利方程。
五、流体动量方程。
2
项目一 液压油的选用
视频：工作介质——液压油
2.1.1.1 密度的定义： 单位体积V的液体的质量m称为液体的密度ρ。
ρ = m/V
项目三 平行平板的间隙流动
液压油在压力差Δp作用下自左向右流动。此平 面隙缝可以看作是同心圆环形间隙的展开，故可用 平面隙缝的宽度b代替同心圆环形间隙流量公式中 的d，即得平行平面隙缝的流量公式： q=(bh3/12μl)·Δp
项目三 液体流经环形缝隙的流量 液压缸缸筒与活塞 环形缝隙 <
阀芯与阀孔
24
项目三 液体动力学基础
3）流通截面 视频：压力和流量 4）流量 5）平均流速 视频：流动状态 6）层流：液体的流动是分层的，层与层之间互不 干扰。 7）紊流：液体流动不分层，做混杂紊乱流动。
25
项目三 液体动力学基础
8）雷诺数
层流时，液体流速较低，紊流时，液 体流速较高，两种流动状态的物理现象可以通过雷 诺实验来观察。 液流紊流转变为层流时的雷诺数称为临界雷诺 数，记为Rec。 雷诺数的物理意义：影响液体流动的力主要惯 性力和黏性力，雷诺数就是惯性力对粘性力的无因 次比值。
第2章 液压流体力学基础
（3）粘度与压力、温度的关系： 对于液压传动工作介质来说， 压力越大时粘度增大 温度升高时粘度下降
液压与气压传动
第二章 液压流体力学基础
2.1.2 液压油的要求、分类和选用 1、对液压油的要求 1）合适的粘度，较好的粘温特性。 2）润滑性能好。 3）质地纯净，杂质少。 4）对金属和密封件有良好的相容性。 5）化学稳定性要好。 6）闪点要高，凝固点要低。 7）体积膨胀系数小，比热容大。 8）对人体无害，成本低。
液压与气压传动
第二章 液压流体力学基础
2.3.2 连续性方程
根据质量守恒定律，单位时间内流过任一 通流截面的液体的质量应该相等，即：
v1A1 v2 A2 常量
v1A1 v2 A2 q 常数
说明液体在管路中流动时，通过任一通 流截面的流量是相等。同时还说明当流 量一定时，流速和通流截面面积成反比。
体积弹性模量是液体反抗变形的能力。
3.粘性 液体在外力作用下流动（或有流动趋势） 时，分子间的内聚力要阻止分子相对分子相 对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫 做液体的粘性。
液压与气压传动
第二章 液压流体力学基础
（1）粘度的物理意义
Ft
A
du dy
μ－动力粘度
（简称粘度）
牛顿的液体内摩擦定律：
性质。其大小可用两种参数表示：
（1）体积压缩系数k：
1 V k
p V0
△p = p1－p0 △V = V1－V0
式中：
Δp－压力的变化量 ΔV－体积相对变化量 V0－压力变化前的体积
k－单位压力变化时 体积相对变化量
液压与气压传动
第二章 液压流体力学基础
（2）体积弹性模量K： K=1/k
液压与气压传动
第二章 液压流体力学基础
2.1.2 液压油的要求、分类和选用 1、对液压油的要求 1）合适的粘度，较好的粘温特性。 2）润滑性能好。 3）质地纯净，杂质少。 4）对金属和密封件有良好的相容性。 5）化学稳定性要好。 6）闪点要高，凝固点要低。 7）体积膨胀系数小，比热容大。 8）对人体无害，成本低。
液压与气压传动
第二章 液压流体力学基础
2.3.2 连续性方程
根据质量守恒定律，单位时间内流过任一 通流截面的液体的质量应该相等，即：
v1A1 v2 A2 常量
v1A1 v2 A2 q 常数
说明液体在管路中流动时，通过任一通 流截面的流量是相等。同时还说明当流 量一定时，流速和通流截面面积成反比。
体积弹性模量是液体反抗变形的能力。
3.粘性 液体在外力作用下流动（或有流动趋势） 时，分子间的内聚力要阻止分子相对分子相 对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫 做液体的粘性。
液压与气压传动
第二章 液压流体力学基础
（1）粘度的物理意义
Ft
A
du dy
μ－动力粘度
（简称粘度）
牛顿的液体内摩擦定律：
性质。其大小可用两种参数表示：
（1）体积压缩系数k：
1 V k
p V0
△p = p1－p0 △V = V1－V0
式中：
Δp－压力的变化量 ΔV－体积相对变化量 V0－压力变化前的体积
k－单位压力变化时 体积相对变化量
液压与气压传动
第二章 液压流体力学基础
（2）体积弹性模量K： K=1/k
002、第二章 液压流体力学基本
31
静止液体内任何一点 静压力基本方程的物理本质是： 具有位能和压力能两种能量形式，且其总和在任意位 置保持不变，但两种能量形式之间可以互相转换。
END
三、帕斯卡原理
在密封容器内，施加于静止液体上的压力将以等 值传递到液体中所有各点，这就是帕斯卡原理，或静 压传递原理。
p1= p2 F1 F2 = A1 A2 F1 F2 = A2 A1
14
END
粘度与温度的 关系 当油温升高 时，其粘度显著下 降，这一特性称为 油液的粘温特性， 如图2-2所示。
运动粘度(10 m2.s -1 )
-6
温度/C
0
图2-2 粘-温特性曲线
1-水包油乳化液 2-水-乙二醇液 3-石油型高粘 度指数液压油 4-石油型普通液压油 5-磷酸脂液
15
END
二
F = μA du/dy
静止液体不呈现粘性
液体静止时,du/dy = 0 ∴
液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出粘性，静 止液体不呈现粘性。
8
END
2) 粘性的度量 粘 度 衡量粘性大小的物理量 动力粘度μ 运动粘度ν 相对粘度0E
9
END
A 动力粘度
在图2-1中，由于液 体粘性和液体与固体壁面 间作用力的共同影响，两 平行平板间各层的速度分 布从上到下按线性规律变 化。 液体流动时相邻液 层间的内摩擦力Ff为:
23
END
3、压力定义
静止液体中某点处微小面积A上作用有法向力F
若法向作用力F 均匀地作用在面积A上，则压 力可表示为
24
END
4、压力的单位
1)国际制单位
Pa（帕）N/m2（我国法定计量单 位）或兆(MPa) 1MPa=106Pa。
静止液体内任何一点 静压力基本方程的物理本质是： 具有位能和压力能两种能量形式，且其总和在任意位 置保持不变，但两种能量形式之间可以互相转换。
END
三、帕斯卡原理
在密封容器内，施加于静止液体上的压力将以等 值传递到液体中所有各点，这就是帕斯卡原理，或静 压传递原理。
p1= p2 F1 F2 = A1 A2 F1 F2 = A2 A1
14
END
粘度与温度的 关系 当油温升高 时，其粘度显著下 降，这一特性称为 油液的粘温特性， 如图2-2所示。
运动粘度(10 m2.s -1 )
-6
温度/C
0
图2-2 粘-温特性曲线
1-水包油乳化液 2-水-乙二醇液 3-石油型高粘 度指数液压油 4-石油型普通液压油 5-磷酸脂液
15
END
二
F = μA du/dy
静止液体不呈现粘性
液体静止时,du/dy = 0 ∴
液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出粘性，静 止液体不呈现粘性。
8
END
2) 粘性的度量 粘 度 衡量粘性大小的物理量 动力粘度μ 运动粘度ν 相对粘度0E
9
END
A 动力粘度
在图2-1中，由于液 体粘性和液体与固体壁面 间作用力的共同影响，两 平行平板间各层的速度分 布从上到下按线性规律变 化。 液体流动时相邻液 层间的内摩擦力Ff为:
23
END
3、压力定义
静止液体中某点处微小面积A上作用有法向力F
若法向作用力F 均匀地作用在面积A上，则压 力可表示为
24
END
4、压力的单位
1)国际制单位
Pa（帕）N/m2（我国法定计量单 位）或兆(MPa) 1MPa=106Pa。
第二章液压流体力学基础知识
第二章 液压流体力学基础知识
3
§2—6管道流动 一、流态与雷诺数 19世纪末，雷诺首先通过实验观察了水在园管内的流动情况，发现液体 有两种流动状态：层流和湍流。
层流：液体质点互不于扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线； 湍流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在 着剧烈的横向运动。也称紊流。 层流和湍流是两种不同性质的流态。 层流时，液体流速较低，质点受粘性制约，不能随意运动，粘性力起主导作 用； 湍流时，液体流速较高，惯性力起主导作用，粘性的制约作用减弱。
Re
vd H
4A d 其中， dH：通流截面的水力直径 H x
湿周x：液体与固体壁面相接触的周长 A： 通流截面面积 水力直径大小对管道通流能力影响很大，水力直径大，说明液流与管壁接 触少，阻力小，通流能力大，不易堵，反之，说明接触多，通流能力小，易 堵。 圆形截面水力直径最大。 表1-17几种常用管道的水力直径和临界雷诺数
q Cd d m xv sin
2p
作业：1-18、1-21
管壁表面粗糙度的值和管道材料有关： 钢管0.04mm 铜管0.0015~0.01mm 铝管取0.0015~0.06mm 橡胶软管0.03mm。 二）局部压力损失 局部压力损失符号为 p ，与液流的动能直接有关，可按下式计算：
p
v 2
2
ζ——局部阻力系数，由于液体流经区域的流动情况较复杂，一般需 通过试验确定，可从手册查到。 （ζ-zeta）
三） 液压系统管路总压力损失
等于所有直管的沿程压力损失p 和所有元件的局部压力损失 p 之总和。即：
l v2 v2 p p p d 2 2
通常情况下，液压系统管路并不长，所以沿程压力损失比较小，而阀等元件的 局部压力损失却比较大，因此管路总的压力损失一般应以局部损失为主。
3
§2—6管道流动 一、流态与雷诺数 19世纪末，雷诺首先通过实验观察了水在园管内的流动情况，发现液体 有两种流动状态：层流和湍流。
层流：液体质点互不于扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线； 湍流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在 着剧烈的横向运动。也称紊流。 层流和湍流是两种不同性质的流态。 层流时，液体流速较低，质点受粘性制约，不能随意运动，粘性力起主导作 用； 湍流时，液体流速较高，惯性力起主导作用，粘性的制约作用减弱。
Re
vd H
4A d 其中， dH：通流截面的水力直径 H x
湿周x：液体与固体壁面相接触的周长 A： 通流截面面积 水力直径大小对管道通流能力影响很大，水力直径大，说明液流与管壁接 触少，阻力小，通流能力大，不易堵，反之，说明接触多，通流能力小，易 堵。 圆形截面水力直径最大。 表1-17几种常用管道的水力直径和临界雷诺数
q Cd d m xv sin
2p
作业：1-18、1-21
管壁表面粗糙度的值和管道材料有关： 钢管0.04mm 铜管0.0015~0.01mm 铝管取0.0015~0.06mm 橡胶软管0.03mm。 二）局部压力损失 局部压力损失符号为 p ，与液流的动能直接有关，可按下式计算：
p
v 2
2
ζ——局部阻力系数，由于液体流经区域的流动情况较复杂，一般需 通过试验确定，可从手册查到。 （ζ-zeta）
三） 液压系统管路总压力损失
等于所有直管的沿程压力损失p 和所有元件的局部压力损失 p 之总和。即：
l v2 v2 p p p d 2 2
通常情况下，液压系统管路并不长，所以沿程压力损失比较小，而阀等元件的 局部压力损失却比较大，因此管路总的压力损失一般应以局部损失为主。
4第二章 液压流体力学基础知识
一、平行平板缝隙
图示平行板形成的缝隙间充满了液体，缝隙高 h，宽长分别为b和l，且b>>h，l>>h。缝隙两 p p1 p2 液体就会流动，即使没有 端压差， 压差，如两块平板有相对运动，由于液体粘性 的作用，液体也会被平板带着运动。
取如图微元体dxdy，宽度方向为单位长。左右两端受压力p和 p+dp。上下两面受切应力τ 和τ +dτ 。其上受力平衡方程为： （左右端面面积为：dy*1；上下面面积为：dx*1），则微元体受 力平衡方程可写为：
根据动量原理，可近似求得左腔冲击压力△p。 设减速时间为△t，速度减小值为△v，
pAt mv
故有
p
mv At
四）. 减小液压冲击波的措施:
针对影响冲击压力的各种因素，可以采取如下措施减小液压冲击： 1）适当加大管径，限制管道流速v，一般把v限制在4.5m/s内，使 Pmax 不超过
当气泡被导入下游高压区时，气泡受高压迅速破灭，使局部产生非常高的温度和冲击 压力。 如在 38 下工作的泵，当泵的输出压力分别为6.8MPa、13.6MPa、20.4MPa时，气泡 1149 C， 冲击压力可以达到几百兆帕。 993 C 、 破灭处的局部温度可达 766 C 、 一方面（高压和冲击）使那里的金属疲劳，另一方面（高温）又使工作介质变质， 对金属产生化学腐蚀作用，因而使元件表而受到侵蚀、剥镕，或出现海绵状的小洞穴。 这种因气穴产生的对金属表面的腐蚀现象，称为气蚀。 （三）减小气穴的措施 液压系统中，哪里压力低于空气分离压力，哪里就会出现气穴现象。防止气穴现 象的发生，根本是避免液压系统压力过低。可采用如下措施： 1)减小阀孔前后的压差，一般希望阀孔前后的压力比
根据边界条件：y=0时u=0，y=h时u=u0，代入上式可求的积分常数 c1 、 c2
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其中以温度影响最大，故液压设备运转时，须特别注意油温之变化。 3）泄漏：液压设备因配管不良，油封破损是造成泄漏的原因，泄漏发生时空气、
水、尘埃便可轻易的侵入油中，故当泄漏发生时，必须立即加以排除。 7、液压油的更换 目视法判定法：当油颜色混蚀并有异味时，须立即更换； 定期更换法：约为5000-20000小时 理化分析方法：测量液压油的粘度、酸值、水分及杂质）确定液压油是否需
2019年12月17日星期二
2.1液压油
1、液压油的用途
（1） 传递运动与动力：将泵的机械能转换成液体的压力能并传至各处， 由于油本身具有粘度，在传递过程中会产生一定的动力损失。
（2）润滑：液压元件内各移动部位，都可受到液压油充分润滑，从而减 低元件磨耗。
（3）密封：油本身的粘性对细小的间隙有密封的作用。
2019年12月17日星期二
2.1液压油
6、液压油的污染与保养 液压油使用一段时间后会受到污染，常使阀内的阀芯卡死，并使油封加速
磨耗及液压缸内壁磨损，更为严重的会导致油泵损坏。 三种需要注意的情况： 1）污染：（1）外部侵入的污物；（2）内部生成的不纯物 2）恶化：液压油的恶化速度与含水量、气泡、压力、油温、金属粉末等有关，
（4）冷却：系统损失的能量会变成热，被油带出。
（5）防锈：
2019年12月17日星期二
2.1液压油
2、液压油的种类：
（1）矿物油系液压油（可燃性）：主要由石腊基的原油精制而成，再 加抗氧化剂和防锈剂，为用途最多的一种；其缺点为耐火性差。
（2）耐火性液压油（难燃性）：专用于防止有引起火灾危险的乳化型 液压油。有水中油滴型（o/w）和油中水滴形（w/o）两种，水中 油滴型（o/w）的润滑性 差，会侵蚀 油封和金属 ；油中水滴 形 （w/o）化学稳定性很差。
动力粘度的物理意义：当速度梯度为1时，接触液层间单位面积上的内摩擦力。
2019年12月17日星期二
2.1液压油
4、液压油的粘性
（3）运动粘度
液体动力粘度与液体密度之比 单位：m2/s,
v
1 m2/s = 104 cm2/s(斯，St)= 106 mm2/s(厘斯，cSt)
油的牌号：40度运动粘度的平均值(厘斯，cSt)表示
（3）专用液压油：航空、舰船、炮用及车辆制动用液压油。
2019年12月17日星期二
2.1液压油
3、液压油的基本性质
（1）密度：密度越大，泵吸入性越差。
（2）闪火点与燃烧点：油温升高时，部分的油会蒸发而与空气混合成油 气，此油气所能点火的最低温度称为闪火点，如继续加热，则会连 续燃烧，此温度称为燃烧点。
油，以减少泄露；反之便选用粘度较低的油。 p = 7.0～20.0Mpa时，宜选用N46～N100的液压油； p＜7.0Mpa时，宜选用N32～N68的液压油。
（3）运动速度：执行机构运动速度较高时，为了减小液流的功率损失， 宜选用粘度较低的液压油。
（4）工作环境温度高时选用粘度较高的液压油，减少容积损失。
2019年12月17日星期二
2.1液压油
5、液压油的选用
根据液压系统的使用性能和工作环境选用合适的品种； 在品种确定的情况下，最主要考虑的是油液的粘度
具体选用考虑的因素： （1）液压泵的类型：在液压系统中，对液压泵的润滑要求苛刻，不同类
型的泵对油的粘度有不同的要求，具体可参见有关资料。 （2）液压系统的工作压力：工作压力较高的系统宜选用粘度较高的液压
2019年12月17日星期二
2.1液压油
4、对液压油的要求 （1） 适当的粘度和良好的粘温性； （2）有良好的化学稳定性（氧化安定性，热安定性及不易
氧化、变质） （3）良好的润滑性，以减少相对运动间的磨损 （4）良好的抗泡沫性（起泡少，消泡快） （5）体积膨胀系数低，闪点及燃点高 （6）成分纯净，不含腐蚀性物质，具有足够的清洁度 （7）对人体无害，对环境污染小，价格便宜
（4）相对粘度 相对粘度又称条件粘度。常用的有：恩氏粘度、赛氏粘度、雷氏粘度
恩氏粘度：200ml，直径2.8mm， 与20·c下蒸馏水的时间比较。
中国、俄罗斯及德国采用。 美国、英国采用通用赛氏粘度和商用雷氏粘度。
（5）粘度测量：相对粘度—动力（运动）粘度
2019年12月17日星期二
2.1液压油
粘性的影响：
液压与气动技术 第二章 液压流体力学基础
2010年2月
教学内容：
液压油（重点） 流体静力学 流体动力学 管路中液体的压力损失（重点、难点） 孔口及缝隙的流量—压力特性（液压元件设计理
论基础，定性了解） 液压冲击及气穴现象
2019年12月17日星期二
2.1液压油
液压系统中完全靠液压油把能量从液压泵经管路、控制阀传递到执 行元件，根据统计，许多液压设备的故障，皆起因于液压油的使用不 当，故应对液压油要有充分的了解。
液压油粘性对机械效率、磨耗、压力损失、容积效率、漏油及泵的 吸入性影响很大。粘度是液压油的最重要的性能指标。
影响油的粘性的因素： （1）温度（粘温特性） 温度上升，粘度降低，造成泄漏、磨损增加、效率降低等问题； 温度下降，粘度增加，造成流动困难及泵转动不易等问题。 液压设备运转时油液温度超过60度，就必须加装冷却器，因油温在 60度以上，每超过10度，油的劣化速度就会加倍 。 （2）压力 压力上升，粘度上升（影响较小，常忽略）
2.1液压油
4、液压油的粘性 （1）牛顿内摩擦定律
液体流动时相邻液层间的内摩擦力 F与液层的接触面积A和液层间的相 对运动速度du成正比，与液层间的 距离dy成反比。 F= μ Adu/dy
du
dy
(2） 动力粘度μ (绝对粘度) 单位：Pa.s, 一般用P（泊dyn.s/cm2）、cP（厘泊） 来表示，1Pa.s=10P=1000cP
（3）粘性：流体流动时，沿其边界面会产生一种阻止其运动的流体磨擦 作用，这种产生内摩擦力的性质称为粘性。
（4）压缩性：有体积压缩系数β或其倒数体积弹性模数K表示。
V /V0
p
K1
液压油还有其他一些性质，如稳定性、抗泡沫性、抗乳化性、 防锈性、润滑性、以及相容性等。
2019年12月17日星期二
水、尘埃便可轻易的侵入油中，故当泄漏发生时，必须立即加以排除。 7、液压油的更换 目视法判定法：当油颜色混蚀并有异味时，须立即更换； 定期更换法：约为5000-20000小时 理化分析方法：测量液压油的粘度、酸值、水分及杂质）确定液压油是否需
2019年12月17日星期二
2.1液压油
1、液压油的用途
（1） 传递运动与动力：将泵的机械能转换成液体的压力能并传至各处， 由于油本身具有粘度，在传递过程中会产生一定的动力损失。
（2）润滑：液压元件内各移动部位，都可受到液压油充分润滑，从而减 低元件磨耗。
（3）密封：油本身的粘性对细小的间隙有密封的作用。
2019年12月17日星期二
2.1液压油
6、液压油的污染与保养 液压油使用一段时间后会受到污染，常使阀内的阀芯卡死，并使油封加速
磨耗及液压缸内壁磨损，更为严重的会导致油泵损坏。 三种需要注意的情况： 1）污染：（1）外部侵入的污物；（2）内部生成的不纯物 2）恶化：液压油的恶化速度与含水量、气泡、压力、油温、金属粉末等有关，
（4）冷却：系统损失的能量会变成热，被油带出。
（5）防锈：
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2、液压油的种类：
（1）矿物油系液压油（可燃性）：主要由石腊基的原油精制而成，再 加抗氧化剂和防锈剂，为用途最多的一种；其缺点为耐火性差。
（2）耐火性液压油（难燃性）：专用于防止有引起火灾危险的乳化型 液压油。有水中油滴型（o/w）和油中水滴形（w/o）两种，水中 油滴型（o/w）的润滑性 差，会侵蚀 油封和金属 ；油中水滴 形 （w/o）化学稳定性很差。
动力粘度的物理意义：当速度梯度为1时，接触液层间单位面积上的内摩擦力。
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4、液压油的粘性
（3）运动粘度
液体动力粘度与液体密度之比 单位：m2/s,
v
1 m2/s = 104 cm2/s(斯，St)= 106 mm2/s(厘斯，cSt)
油的牌号：40度运动粘度的平均值(厘斯，cSt)表示
（3）专用液压油：航空、舰船、炮用及车辆制动用液压油。
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3、液压油的基本性质
（1）密度：密度越大，泵吸入性越差。
（2）闪火点与燃烧点：油温升高时，部分的油会蒸发而与空气混合成油 气，此油气所能点火的最低温度称为闪火点，如继续加热，则会连 续燃烧，此温度称为燃烧点。
油，以减少泄露；反之便选用粘度较低的油。 p = 7.0～20.0Mpa时，宜选用N46～N100的液压油； p＜7.0Mpa时，宜选用N32～N68的液压油。
（3）运动速度：执行机构运动速度较高时，为了减小液流的功率损失， 宜选用粘度较低的液压油。
（4）工作环境温度高时选用粘度较高的液压油，减少容积损失。
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5、液压油的选用
根据液压系统的使用性能和工作环境选用合适的品种； 在品种确定的情况下，最主要考虑的是油液的粘度
具体选用考虑的因素： （1）液压泵的类型：在液压系统中，对液压泵的润滑要求苛刻，不同类
型的泵对油的粘度有不同的要求，具体可参见有关资料。 （2）液压系统的工作压力：工作压力较高的系统宜选用粘度较高的液压
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4、对液压油的要求 （1） 适当的粘度和良好的粘温性； （2）有良好的化学稳定性（氧化安定性，热安定性及不易
氧化、变质） （3）良好的润滑性，以减少相对运动间的磨损 （4）良好的抗泡沫性（起泡少，消泡快） （5）体积膨胀系数低，闪点及燃点高 （6）成分纯净，不含腐蚀性物质，具有足够的清洁度 （7）对人体无害，对环境污染小，价格便宜
（4）相对粘度 相对粘度又称条件粘度。常用的有：恩氏粘度、赛氏粘度、雷氏粘度
恩氏粘度：200ml，直径2.8mm， 与20·c下蒸馏水的时间比较。
中国、俄罗斯及德国采用。 美国、英国采用通用赛氏粘度和商用雷氏粘度。
（5）粘度测量：相对粘度—动力（运动）粘度
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粘性的影响：
液压与气动技术 第二章 液压流体力学基础
2010年2月
教学内容：
液压油（重点） 流体静力学 流体动力学 管路中液体的压力损失（重点、难点） 孔口及缝隙的流量—压力特性（液压元件设计理
论基础，定性了解） 液压冲击及气穴现象
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液压系统中完全靠液压油把能量从液压泵经管路、控制阀传递到执 行元件，根据统计，许多液压设备的故障，皆起因于液压油的使用不 当，故应对液压油要有充分的了解。
液压油粘性对机械效率、磨耗、压力损失、容积效率、漏油及泵的 吸入性影响很大。粘度是液压油的最重要的性能指标。
影响油的粘性的因素： （1）温度（粘温特性） 温度上升，粘度降低，造成泄漏、磨损增加、效率降低等问题； 温度下降，粘度增加，造成流动困难及泵转动不易等问题。 液压设备运转时油液温度超过60度，就必须加装冷却器，因油温在 60度以上，每超过10度，油的劣化速度就会加倍 。 （2）压力 压力上升，粘度上升（影响较小，常忽略）
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4、液压油的粘性 （1）牛顿内摩擦定律
液体流动时相邻液层间的内摩擦力 F与液层的接触面积A和液层间的相 对运动速度du成正比，与液层间的 距离dy成反比。 F= μ Adu/dy
du
dy
(2） 动力粘度μ (绝对粘度) 单位：Pa.s, 一般用P（泊dyn.s/cm2）、cP（厘泊） 来表示，1Pa.s=10P=1000cP
（3）粘性：流体流动时，沿其边界面会产生一种阻止其运动的流体磨擦 作用，这种产生内摩擦力的性质称为粘性。
（4）压缩性：有体积压缩系数β或其倒数体积弹性模数K表示。
V /V0
p
K1
液压油还有其他一些性质，如稳定性、抗泡沫性、抗乳化性、 防锈性、润滑性、以及相容性等。
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