液压 第一章1

可忽略不计。
因而对液压传动来说，一般不考虑液体位置高度对压力的影响， 可以认为静止液体内各处的压力都相等。
四 帕斯卡原理 在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值 同时传到各点，这就是静压传递原理或称帕斯卡原理。 上例中，容器内液体各点的压力
p
F A
五 液体静压力对固体壁面的作用力 液体和固体壁面相接触时，固体壁面将受到液压力的作用。 当固体壁面为一平面时，液体压力在该平面上的总作用力F
或写成
1 2
2
v P2 gz 2
2 1
三、伯努力方程方程
伯努力方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。 1、理想液体伯努力方程 截面 I、II 的中心到基准面的高度为z1 、z2 压力分别为 P、 P2 1 流速分别为 v1、 v 2 由于是理想液体，截面上的流速可 以认为是均匀分布的。 理想液体的伯努力方程为
p2
Z2
p1
Z1
P1 gz 1
既无粘性又不可压缩的液体称为理想液体。
液体流动时，若液体中任一点处的压力、速度和密度都不随时间而变化， 则这种流动称为定常流动。
2 通流截面、流量和平均流速
液体在管道中流动时，其垂直于流动方向的截面称为过流断面（或称通 流截面）。 B
A
1
2
3
4
5
单位时间内流过某一通流截面的液体体积称为流量。该流量以 q 表 3 示，单位为 m / s 或 L / min
二 对液压传动工作介质的要求
三 工作介质的分类和选用 正确合理的选择液压油，对保证液压传动系统正常工作、延 长液压传动系统和液压元件的使用寿命以及提高液压传动系统的 工作可靠性等都有重要影响。 液压油的选用，首先应根据工作环境和工作条件来选择合适 的液压油类型，然后再选择液压油的粘度，即牌号。
1 2 3 4 5
对于实际液体，当液流通过微小的通流截面，dA时，液体在该截面各 点的流速可以认为是相等的，所以通过该截面的流量为
dq udA
流过整个过流断面A的流量为
q

A
udA
实际液体在流动时，由于粘性力的作用，整个通流截面上各点的速度u 一般是不等的，其分布规律亦难知道，故按积分计算流量是不便的。
平均流速-----即假设通流截面上各点的流速均匀分布，液体以 此均布流速v流过此截面的流量等于以实际流速流过的流量 即
度
比例系数，称为动力粘
流体力学模型
粘性
静止液体
du dy
0
内摩擦力为零，不呈现
2
A
F du dy
[ 牛 / 米 秒 ] 单位
Pa s ( 帕 秒）
动力粘度，因在其量纲
中有动力学要素
1 2
力
3 4 5
2） 运动粘度
单位 米 / 秒 （ m / s ） ,常用 mm
q

A
udA vA
平均流速为
v
q A
1 2 3 4 5
在工程实际中，平均流速v才具有应用价值。液压缸工作时，活塞 运动速度就等于缸内液体的平均流速，当液压缸有效面积一定时，活塞 运动速度决定于输入液压缸的流量。
二、连续性方程 连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。 设液体在图示的管道中作定常流动。若任取的1、2两个通流截面的 面积分别为 A1 和 A 2 ，并且在该二截面处的液体密度和平均流速分 别为 1、 v1 和 2、 v 2 ，则根据质量守恒定律，在单位时间内流过 2 1 两个断面的液体质量相等，即
V0 P
- - - - - - 体积压缩系数
9 2 液压油 K 1 . 4 2 . 0 10 N m
钢 K 2 . 1 10
11
N m
2
液压油的可压缩性是钢的 100-150倍
一般情况下，液压油的可压缩性对液压系统影响不大 但在高压下或研究系统动态性能时，则必须予以考虑
1 2 3 4 5

动力粘度 相对粘度

流体的粘性 流体和固体壁面间的附着力

紧贴上平板的流体层速度为 u 0 紧贴下平板的流体层速度为 0
中间各层的速度按线形规律分布
1 2 3 4 5
牛顿内摩擦定律指出
流体流动时，相邻流层间的内摩擦力
F A
du dy
dy du
u0
A 流体接触面积
du dy
流层间的速度梯度
3
)被测液体装入粘度计的容器内
1 2 3 4 5
容器底部有一直径为 2 .8 mm 测出某一温度下液体流尽的时间
的小孔
t1
（通常 t 2 =51s)
同体积蒸馏水在200 C 时流尽的时间为 t 2 被测液体在 t 0 C 下的恩氏粘度
0
Et
t1 t2
恩氏粘度与运动粘度间的换算关系为
( 7 . 31 E
1 v1 A1 2 v 2 A 2
＝ 当忽略液体的可压缩性时， 1 2 ，则得
或写成
A1
v1 A2
v2
v1 A1 v 2 A2
q vA 常数－－－连续性方程
液流的连续性原理
1
2
3
4
5
它说明液体在管道中流动时，流过各个截面的流量是相等的（即流量是 连续的），因而流速和通流截面积成反比。。
1 2 3 4 5
二、液体静压力基本方程 假想从液面往下切取一个垂直小液柱作为研究体，设液柱的底面积 为 A ，高为h，液柱处于平衡状态，
p A p 0 A gh A p p 0 gh
上式称为静力学基本方程。由上式可知：
1）静止液体内任一点处都由两部分组成：一部分是液面上的压力 p 0 ,
（2）运动速度
当液压系统的工作部件运动速度较高时，宜选用粘度较小的液压油， 以减轻液流的摩擦损失。 （3）环境温度 温度高时，宜选用粘度较大的油 在液压系统所有元件中，液压泵的工作条件最为严峻，不但压力高、 转速高和温度高，而且工作介质在被液压泵吸入和油液压泵压出时要受 到剪切作用，所以一般根据液压泵的要求来确定介质的粘度。
2 2 2
/s
因为它的单位只有长度和时间的量纲，类似 于运动学的量纲，故 称为运动粘度。 液压油的牌号是以40 0 C 的温度下的运动粘度值来表示的 例如 牌号为L—HL32的液压油 指这种油在40 C 时的运动粘度平均值为32 mm
0
2
/s
就物理意义来说， 不是一个粘度的量，但习惯 上常用它标志液体的粘度。
d
2
p
1 2 3 4 5
第三节
一 、基本概念 1.理想液体和定常流动
流体动力学
在液压传动中液压油总是在不断地流动着，因此必须研究流体运动时的 现象和规律。研究液体流动时必须考虑粘性的影响，但由于这个问题非常复 杂，所以在开始分析时可以假设液体没有粘性，然后再考虑粘性的作用，并 通过实验验证的办法对理想结论进行补充或修正。这种办法同样可以用来处 理液体的可压缩性问题。
1 2 3 4 5
F pA p 液体压力 A 平面面积
当固体壁面是一个曲面时，作用在曲面各点的液体静压力是不平行的。
当固体壁面为一曲面时，液体压力在该曲面某 x 方面的总作用力 F X
F X pA X
p 液体压力
F
A X 曲面在该方向的投影面
积
d
右图 F p
4
根据度量基准的不同，压力分为
相对压力
p
>
绝对压力
pa
大气压
1绝对压力－以绝对零压为基准 2相对压力－以大气压力为基准
pa
p
<
pa
在地球的表面上，一切受大气笼罩的物体，大气压力的都是自相 平衡的，因此，一般压力仪表在大气中的读数为零。 用压力表测得的数值显然是相对压力
在液压与气动技术中，如不特别指明，压力均指相对压力。
A 1 10
3
m
2
900 Kg / m
3

F A
gh
6
1000 1 10
3 6
900 9 . 8 0 . 5
10 0 . 0044 10 1 . 0044 10 1 MP a
6
1 10 Pa
6
1
2
3
4
5
可见，液柱高度引起的压力 gh
1 2 3 4 5
第二节
液体静力学
这里所说的静止，是指液体内部质点之间没有运动。
一、液体的压力
液体单位面积上所受的法向力称为压力。
这一定义在物理学中称为压强，但在液压传动中习惯称为压力。
压力通常以p表示。 液体的压力有如下特性：
1）液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。
2）静止液体内任一点的压力在各个方向上都相等。 由上述性质可知，静止液体总是处于受压状态，并其内部的任何质点都 是受平衡压力作用的。
0
6 . 31
0
) 10
6
m /s
2
E
1 2 3 4 5
4) 液压油粘度与压力和温度的关系
a. 液压油的粘度随压力的增高而增大
压力 ↗ 分子间距离↘ 内聚力↗ 粘度↗ 一般的液压系统压力 < 20MPa，压力对粘度影响不大
b 液压油的粘度对温度的变化比较敏感 温度↗ 粘度↘
油液粘度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量，希望粘 度随温度的变化越小越好。
另一部分是该点以上液体自重所形成的压力，即 g 与该点离液面深度h 的乘积。当液面上只受大气压力 p a 作用时，则液体内任一点处的压力为