第1章 液压传动基础知识
合集下载
1-1 液压传动基本知识
第一节 液压传动工作原理
液压传动系统组成部分：
(1)动力源元件 将原动机提供的机械能转换成工作液 体的液压能的元件，通常称为液压泵。 (2)执行元件 将液压泵所提供的工作液体的液压能转 换成机械能的元件。 (3)控制元件 对液压系统工作液体的压力、流量和流 动方向进行控制调节的元件即为控制元件。 (4)辅助元件 上述三部分以外的其他元件，如油箱、 过滤器、蓄能器、冷却器、管路、接头和密封件等。 (5)工作液体 是液压系统中必不可少的部分，既是转 换、传递能量的介质，也起着润滑运动零件和冷却传动系 统的作用。
第一节 液压传动工作原理
液压传动系统基本组成
第一节 液压传动工作原理
二、液压系统的图形表示方法
1．装配图 能准确地表示系统和元件的结构形状、几何尺寸和装 配关系，但绘制复杂且不能直观地表达各元件在系统中的 功能。 2．结构原理图 可较直观地表示出各元件的工作原理及在系统中的功 能，容易理解，但图形仍较复杂又难于标准化。 3．图形符号 凡功能相同(尽管结构和工作原理不同)的液压元件均 可用相同的符号表示——图形符号。 绘制和阅读方便，功能明确，常用于分析系统性能和 元件功能。
A1h1 A2 h2
A1 q1 v2 v1 A2 A2
第二节 液压传动基本参数
二、液压传动基本参数 1．压力 系统压力指液压泵出口的液体压力，其大小取决于外载， 但一般都由安全阀调定。 压力通常用字母p表示，单位为Pa，常用单位MPa。 压力液体流经管路或液压元件时要受到阻力，引起压力 损失(即压降)，液体流经等径直管的压力损失称为沿程压 力损失；流经管路接头、弯管和阀门等局部障碍时，由于 产生撞击和旋涡等现象而造成的压力损失，称为局部压力 损失。由理论分析和实验可知，沿程压力损失和局部压力 损失都与液体流速的平方成正比。
(完整版)液压传动基础知识
第二章 液压传动基础液压油是液压传动系统中的传动介质，而且还对液压装置的机构、零件起着润滑、冷却和防锈作用。
液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响，液压传动系统的压力、温度和流速在很大的范围内变化，因此液压油的质量优劣直接影响液压系统的工作性能。
因此，了解工作介质的种类、基本性质和主要力学特性，对于正确理解液压传动原理及其规律，从而正确使用液压系统都是非常必要的。
这些内容也是液压系统设计和计算的理论基础。
第一节 液压传动的工作介质一、工作介质的物理特性（一）密度 ρV m =ρ （kg/m 3或kg/cm 3） （2-1） 式中，m ──液体的质量（kg ）；V ──流体的容积（m 3或cm 3）。
流体的密度随温度和压力而变化，对于液压系统的矿物油，在一般使用温度与压力范围内，其密度变化很小，可近似认为不变。
其密度≈ρ900kg/m 3。
空气的密度随温度和压力变化的规律符合气体状态方程。
在标准状态下空气的密度为12.93 kg/m 3。
（二）流体的粘性1.粘性的含义液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力而产生一种阻碍液体分子之间进行相对运动的内摩擦力，液体的这种产生内摩擦力的性质称为液体的粘性。
由于液体具有粘性，当流体发生剪切变形时，流体内就产生阻滞变形的内摩擦力，由此可见，粘性表征了流体抵抗剪切变形的能力。
处于相对静止状态的流体中不存在剪切变形，因而也不存在变形的抵抗，只有当运动流体流层间发生相对运动时，流体对剪切变形的抵抗，也就是粘性才表现出来。
粘性所起的作用为阻滞流体内部的相互滑动，在任何情况下它都只能延缓滑动的过程而不能消除这种滑动。
2.牛顿内摩擦定律粘性的大小可用粘度来衡量，粘度是选择液压用流体的主要指标，是影响流动流体的重要物理性质。
图2-1 液体的粘性示意图 当液体流动时，由于液体与固体壁面的附着力及流体本身的粘性使流体内各处的速度大小不等，以流体沿如图2-1所示的平行平板间的流动情况为例，设上平板以速度0u 向右运动，下平板固定不动。
液压传动基础知识
液体的可压缩性一般用体积弹性模量K来表示 K
温度增加时，K值减小，在正常工作范围内，有5%~25%的变化；
整理课件
压力增大时，K值增大，当p≥3MPa时，K基本上不再增大；
当工作介质中混有气泡时，K值将大大减小。
《液压与气压传动》
一、液压传动工作介质的性质
3、粘性
粘度与温度、压力的关系：
温度升高，粘度下降。变化率的大小直接影响液压传动 工作介质的使用。粘度对温度的变化十分敏感。 压力增大，粘度增大，在整一理课般件 液压系统使用的压力范围 内，增大的数值很小，可忽略不计。
《液压与气压传动》
一、液压传动工作介质的性质
4、其它性质 液压传动介质还有其它一些性质，如：
可认为是常值
压力提高，密度稍有增加。
我国采用20℃时的密度作为油液的标准密度，以ρ20表示。
《液压与气压传动》
一、液压传动工作介质的性质
2、可压缩性 压力为p0、体积为V0的液体，如压力增大△p时，体积减小 △V，则体积的可压缩性可用体积压缩系数来表示
1 V
p V0
即单位压力变化下的体积相对变化量
稳定性（热稳定性、氧化稳定性、水解稳定性、剪切稳定性
等）
抗泡沫性 抗乳化性 防锈性 润滑性 相容性（对所接触的金属整、理密课件封材料、涂料等的作用程度）
《液压与气压传动》
二、对液压传动工作介质的要求
不同的工作机械、不同的使用情况对工作介质的要求有很大不同。 液压传动工作介质应具备如下性能： ➢合适的粘度，ν40=（15-68）×10-6m2/s，较好的粘温特性 ➢润滑性能好 ➢质地纯净，杂质少 ➢对金属和密封件有良好的相容性 ➢对热、氧化、水解和剪切有良好的稳定性 ➢抗泡沫好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好 ➢体积膨胀系数小，比热容大 整理课件 ➢流动点和凝固点低，闪点和燃点高 ➢对人体无害，成本低
一液压传动基础知识PPT课件
运动粘度是绝对粘度μ与密度ρ的比值：
v =μ/ρ
运动粘度的法定计量单位为m2/s，
常用mm2/s。
2.2 液压油
2. 液压油的粘性 3）相对粘度 工程上常采用另一种可用仪器直接测量的 粘度单位，即相对粘度。
又称条件粘度，根据测量仪器和条件不同， 有恩氏、赛氏、雷氏等粘度。
2.2 液压油 2. 液压油的粘性
2.3 液体静力学基础
三﹑压力的传递
帕斯卡(静压力传递) 原理 :
在密闭容器中，施 加于静止液体上的 压力将以等值同时 的传递到液体内各 点。
（2）压力对粘度的影响 (3)温度对粘度的影响
2.2 液压油
2. 液压油的粘性 液压油（液）牌号 标称粘度等级是用液压油（液）在40℃
时运动粘度中心值的近视值来表示，单 位为mm2/s，同时用来表示液压油（液） 的牌号。
2.2 液压油 二、液压油（液）的选用
1.液压油（液）的品种和代号 （1）液压油（液）的品种分类 矿物型和合成烃型液压油， 难燃型液压油， 还有一些专用液压油。
六、液压传动的缺点
1. 漏油的存在，会造成环境污染，降低 传动效率，加上油液的可压缩性，使得 液压传动不能保证严格的传动比。
2.液压传动对油温的变化比较敏感，使 得工作的稳定性受到影响，所以它不宜 在温度变化很大的环境条件下工作。
六、液压传动的缺点
3.液压元件制造精度要求较 高，加工安装较困难。
三、液压传动系统的组成
3.控制元件 是对系统中油液的压力、流量或
流动方向进行控制或调节的装置 (控制阀，如单向阀、换向阀、溢 流阀、节流阀等)。
三、液压传动系统的组成
4.辅助元件 包括上述三部分之外的其它装置，
(油箱、滤油器、油管、压力表等)。
v =μ/ρ
运动粘度的法定计量单位为m2/s，
常用mm2/s。
2.2 液压油
2. 液压油的粘性 3）相对粘度 工程上常采用另一种可用仪器直接测量的 粘度单位，即相对粘度。
又称条件粘度，根据测量仪器和条件不同， 有恩氏、赛氏、雷氏等粘度。
2.2 液压油 2. 液压油的粘性
2.3 液体静力学基础
三﹑压力的传递
帕斯卡(静压力传递) 原理 :
在密闭容器中，施 加于静止液体上的 压力将以等值同时 的传递到液体内各 点。
（2）压力对粘度的影响 (3)温度对粘度的影响
2.2 液压油
2. 液压油的粘性 液压油（液）牌号 标称粘度等级是用液压油（液）在40℃
时运动粘度中心值的近视值来表示，单 位为mm2/s，同时用来表示液压油（液） 的牌号。
2.2 液压油 二、液压油（液）的选用
1.液压油（液）的品种和代号 （1）液压油（液）的品种分类 矿物型和合成烃型液压油， 难燃型液压油， 还有一些专用液压油。
六、液压传动的缺点
1. 漏油的存在，会造成环境污染，降低 传动效率，加上油液的可压缩性，使得 液压传动不能保证严格的传动比。
2.液压传动对油温的变化比较敏感，使 得工作的稳定性受到影响，所以它不宜 在温度变化很大的环境条件下工作。
六、液压传动的缺点
3.液压元件制造精度要求较 高，加工安装较困难。
三、液压传动系统的组成
3.控制元件 是对系统中油液的压力、流量或
流动方向进行控制或调节的装置 (控制阀，如单向阀、换向阀、溢 流阀、节流阀等)。
三、液压传动系统的组成
4.辅助元件 包括上述三部分之外的其它装置，
(油箱、滤油器、油管、压力表等)。
第一章 液压传动基础
的体积小、运动惯性小； 3、液压传动装置工作平稳，反应速度快，换向冲击小，便于实现频繁换 向，液压马达的换向频率可达500次/min，液压缸的换向率可达100次/min； 4、易于实现过载保护，而且工作油液能实现自行润滑，从而提高元件使 用寿命； 5、操作简单，易于实现自动化，尤其是和电气控制相结合，能方便地实 现复杂的自动工作循环； 6、液压元件易于实现标准化、系列化和通用化，便于设计、制造和推广 应用。
• 1.液压传动是以液体的压力能来传递运动和 动力的一种方式。 • 2.液压传动系统由动力元件、执行元件、控 制调节元件、辅助元件、工作介质5部分组 成。 • 3.液压油的主要性质液体的粘性和液体的可 压缩性。 • 液压传动的优缺点。 • 液压油的使用与维护。
• • • • •
液压传动的定义 液压传动的工作原理 液压传动系统的组成 液压传动的优缺点 液压油的主要性质
液压油的使用与维护
• 1、液压油的污染及危害 液压油污染是指液压油 中含有水分、空气、微小固体颗粒及胶质状生成 物等杂质。液压油污染后将产生以下危害： • ①堵塞过滤器，使液压泵吸油困难，产生噪音； 堵塞阀类元件小孔或缝隙，使阀动作失灵；微小 固体颗粒还会加剧零件磨损，擦伤密封件，使泄 漏增加。 • ②水分和空气混入会降低液压油的润滑能力，加 速氧化变质，产生气蚀，还会使液压系统出现振 动、爬行等现象。
液压传动的缺点
• 1、液体的泄漏和可压缩性使液压传动难以 保证严格的传动比。 • 2、在工作过程中经过两次能量形式的转换， 能量损失较大，传动效率较低。 • 3、对油温变化比较敏感，不宜在很高或很 低的温度下工作。 • 4、液压传动出现故障时，不易诊断。
1.2 液压油
1、液体粘性 （1）动力粘度μ （2）运动粘度 v （3）相对粘度 2、液体的可压缩性
第1章 液压传动基础知识
液压传动工作介质的可压缩性对动态工作的液压系统来说影响极大；但当液压 系统在静态下（稳态）工作时，一般可以不予考虑。
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 相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象就叫粘性。静止液体是不会有粘性 的。液体流动时相邻液层间的内摩擦力Ft 与液层接触面积A﹑液层间的速度梯度 du/dy成正比即 式中μ 为比例常数，称为粘性系数或粘度。粘度是衡量液体粘性的标准。粘 2 度μ称动力粘度，单位Pa . s（帕 . 秒）。以前沿用的单位为P（泊，dyne . s/cm ） τ为切应力
液压传动最常用的工作介质是液压油，此外，还有乳化型传动液和合成型 传动液等，此处仅介绍几个常用的液压传动工作介质的性质。 一、液压传动工作介质的性质 1．密度 单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为Ｖ，质量为ｍ的液体的密度 为 矿物油型液压油的密度随温度的上升而有所减小，随压力的提高而稍有增 加，但变动值很小，可以认为是常值。我国采用20摄氏度时的密度作为油液的 标准密度，以ρ20表示。常用液压油和传统的密度如下：
常用工作介质的密度 种类 石油基液压油
( kg/m 3 )
ρ20
850~900
种类 增粘高水基液
ρ20
1003
水包油乳化
油包水乳化液
998
1150
2．可压缩性
压力为p0、体积为V0的液体，如压力增大△p 时，体积减小△V ，则此液体的 可压缩性可用体积压缩系数 κ ，即单位压力变化下的体积相对变化量来表示
由于压力增大时液体的体积减小，因此上式右边须加一负号，以使 成为正 值。液体体积压缩系数的倒数，称为体积弹性模量Ｋ，简称体积模量。即Ｋ= １/ κ 。
液压传动基础知识
F p0dA ghdA pdA A
第一章 液压传动基础知识
三、伯努利方程
理想液体的伯努利方程
第三节
流体动力学
p v2 h 常数 g 2 g
F p0dA ghdA pdA A
第一章 液压传动基础知识
第三节 流体动力学
三、伯努利方程
2、实际液体的伯努利方程
，层流时取 当紊流时取 1
液压油
注：在静止液体中，du/dy=0，内摩擦力为零，所以液体在静 止状态下是不呈粘性的 （2）粘度
液体粘性的大小用粘度来表示
①动力粘度
F du A dy
物理意义——液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积 上的内摩擦力单位为 （帕•秒，N•s/m2）
第一节
液压油
② 运动粘度
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。造成液压油污染的原因有如下三个方面。
(1)污染 液压油的污染的一般可分为外部侵入的污物和外部生成的不纯物。 ①外部侵入的污物：液压设备在加工和组装时残留的切屑、焊渣、铁锈等 杂物混入所造成的污物，只有在组装后立即清洗方可解决。 ②外部生成的不纯物：泵、阀、执行元件、“O’’形环长期使用后，因磨损 而生成的金属粉末和橡胶碎片在高温、高压下和液压油发生化学反应所生成 的胶状污物。
1L= 1×10-3 m3
1m3/s=6×104L/min
从连续性方程可以看出，表明运动速度取决于流量，与流体的压力无关。
F p0dA ghdA pdA A
第一章 液压传动基础知识
第三节 流体动力学
二、连续性方程
如图所示为相互连通的两个液压缸， 已知大缸内径D=100 mm，小缸内径d=20 mm，大活塞上放一质量为5000 kg的物 体G。问： (1)在小活塞上所加的力F有多大才 能使大活塞顶起重物? (2)若小活塞下压速度为0.2 m／s， 大活塞上升速度是多少?
液压传动的基础知识
式中 μ:称为动力粘度系数（Pa·s）
图1-4 液体粘性示意图
τ:单位面积上的摩擦力（即剪切应力） :速dd度uz 梯度，即液层间速度对液层距离的变化率
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
法定计量单位 ：帕·秒（Pa·s）
运动粘度ν
定义：动力粘度μ与密度ρ之比
法定计量单位：m2/s 由于ν的单位中只有运动学要素，故称为运 动粘度。液压油的粘度等级就是以其40ºC 时运动粘度的某一平均值来表示，如LHM32液压油的粘度等级为32，则40ºC时 其运动粘度的平均值为32mm2/s
石油基液压油
合成液压油——磷酸酯液压油
难燃液压油
水——乙二醇液压油
含水液压油
油包税乳化液
乳化液
水包油乳化油
1.1.2 液压油的主要物理性质
一、密度ρ：单位体积液体的质量
m V
式中 m：液体的质量(kg)；
V：液体的体积（m3）； ρ=900 kg/ m3
二、可压缩性：
可压缩性：液体受压力作用而发生体积变化的性质。
在重力作用下静止液体中的等压面是深度（与液面的距离）相同的水平面
2.2.3 静压力基本方程物理意义
p=p0+ρg(z0 - z)
p g
+
z=
p0 g
+
z0=C
Z:单位重量液体的位能,称位置水头 p :单位重量液体的压力能,称压力水头
g
物理意义:静止液体具有两种能量形式，即压力能与位能
。这两种能量形式可以相互转换，但其总和对液体中的每 一点都保持不变为恒值，因此静压力基本方程从本质上反 映了静止液体中的能量守恒关系.
积上所受的法向作用力
液压传动基础知识
液压传动基础知识 Revised by Jack on December 14,20201章液压传动基础知识1、液压油的密度随温度的上升而，随压力的提高而。
2、在液压系统中，通常认为液压油是不可被压缩的。
（）3、液体只有在流动时才会呈现出，静止液体是粘性的。
4、液体的黏度是指它在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的。
5、液压油压力增大时，粘度。
温度升高，粘度。
6、进入工作介质的固体污染物有四个主要根源，分别是、、和。
7、静止液体是指液体间没有相对运动，而与盛装液体的容器的运动状态无关。
8、液体的静压力具有哪两个重要的特性9、液体静压力的基本方程是p=p0+ρgh,它说明了什么（如何看待液体静压力基本方程）10、液体静压力基本方程所包含的物理意义是：静止液体中单位质量液体的和可以互相转换，但各点的总能量却保持不变，即。
11、液体中某点的绝对压力是,大气压为 Mpa，则该点的真空度为 Mpa，相对压力Mpa12、帕斯卡原理是在密闭容器中，施加于静止液体上的压力将同时传到各点。
13、液压系统中的压力是由决定的。
14、流量单位的换算关系：1m3/s=( )L/min A 60 B 600 C 6×104 D 100015、既无粘性又不可被压缩的液体称为。
16、液体流动时，若液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化，则这种流动称为。
A 二维流动 B 时变流动 C 非定常流动 D 恒定流动17、单位时间内通过某通流截面的液体的体积称为。
A 流量B 排量C 流速D 质量18、在液压传动中，能量损失主要表现为损失。
A 质量B 泄露C 速度 D 压力19、压力损失主要有压力损失和压力损失两类。
液体在等直径管中流动时，产生压力损失；在变直径、弯管中流动时，产生压力损失。
20、液体在管道中流动时有两种流动状态，即和，前者力起主导作用；后者力起主导作用。
液体的流动状态可用来判别。
21、当小孔的通流长度l与孔径d之比l/d≤时称之为小孔。
液压传动基础知识
温度 ↓→ 分子间内聚力 ↑→ 油液粘度↑→压力损失↑。
并且变化十分敏感，说明温度对粘度的影响很大。 油液的粘温特性： 油液粘度随温度变化的特性称为油的粘温特性。
②压力：
压力↑→ 分子间距↓ →分子间内聚力 ↑→ 油液粘度有所↑。 a.当压力较低时，压力变化对粘度影响较小，一般不考虑。 b.当压力很高时，压力变化对粘度影响较大。
3.压力的单位
1 Pa（帕） = 1 N/m2
1MPa （兆帕）= 106 Pa
压力单位及其它非法定计量单位的换算关系： 1at（工程大气压）=1kgf/cm2=9.8×104 Pa 1mH2O(米水柱)=9.8×103 Pa 1mmHg(毫米汞柱)=1.33×102 Pa 1bar(巴) = 105 Pa≈1.02kgf/cm2
1、酸值：中和1克油液所需 KOH 的毫克数。
2、热稳定性：自身裂化、聚合 。
3、氧化稳定性：与空气及其它氧化物进行化学反应的能力 4、相容性：油液与系统中各种密封材料、涂料等非金属材 料相互接触时抵抗化学反应的能力。如不起作用或很少起 作用则相容性好。
5、抗乳化性：油液中混入水并搅动成乳化液后，水从其中 分离出来的能力。
点组成的 面称等压面，显然在重力场中静止液体的等压面
为水平面。
P0
P0
⒉静压力基本方程的物理意义
P = P0 + ρg h = P0 + ρg ( z0 － z ) = P0 + ρg z0－ρg z
h1
P0 A Z0
h
B
Z1
Z
P0 + ρg z0 = P + ρg z
0
X(基准水平面)
或
Z: 单位重量液体相对于基准平面的位能， ∴ Z 称为比位能 （位臵水头）
第一章 液压传动的基本知识
授课内容具体措施第一篇液压传动第一章液压传动基础知识本章重点：1、液压油的物理性质；2、液体动力学基础知识。
即连续性方程和伯努利方程、液体流经管路的压力损失等；3、流经孔口的流量及其与压力差、孔型的关系等。
本章难点：1、液体粘性的概念；2、伯努利方程及其物理意义；§1—1 液压传动工作介质液压油的作用：能量传递、润滑、防腐、防锈、冷却等。
一、液压油的类型1、矿油型：具有品种多、润滑性好、腐蚀性小、化学稳定性好、成本低、适用范围广等特点，应用广泛。
缺点是易燃。
2、乳化型：分为水包油乳化液和油包水乳化液两大类，具难燃性。
3、合成型：有水-乙二醇液和磷酸酯液两类，具难燃性。
二、液压油的物理性质1．密度、重度密度：ρ= m/V （Kg/m3）（1-1）影响因素：温度升高，密度减小；压力升高，密度增大。
重度： γ= G/V （N/m 3） （1-2） 2．可压缩性液体受压力所用其体积减小的性质称为可压缩性。
用体积压缩系数κ表示。
p V V∆∆-=κ （负号表示p ∆与V ∆的变化相反，即压增加体积减小）实际中，常用液体体积弹性模量K 的数值大小反映液体抵抗压缩的能力。
VV p K ∆∆-==κ1 （1-3） 一般液压系统压力不高时，液体可认为不可压缩。
3．粘性（1）粘性的意义液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻碍其相对运动而产生的内摩擦力，称为液体的粘性。
粘性——动有；静无图1-1液体粘性示意图如上图所示，两平行平板间充满液体，下平板固定，上平板以速度0u 向右平移。
由于粘性存在，靠下平板的液体速度近似为0，靠上平板的速度近似为0u ，中间液层速度从下到上线性递增。
设液层间的内摩擦力为F ，则实践证明：dyduA F μ= （1-4） 式中：μ为动力粘度，A 为液层接触面积，dydu 为速度梯度。
注：静止液体中，由于速度梯度为零，内摩擦力为零，所以不呈现粘性。
（2）粘度的表示方法 ① 动力粘度μ由公式（1-4）可知，dydu A F=μ即动力粘度μ指单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。
第1章 液压传动基础知识PPT课件
（2）静止液体内的压力随液体深度呈直线规律分布； （3）深度相同的各点组成等压面；
16
2）静压力基本方程物理意义
ppg=p+0+zρ=g(p zg0 0
-
+
z)
z0=C
Z:单位重量液体的位能,称位置水头
p :单位重量液体的压力能,称压力水头 g
物理意义:静止液体具有两种能量形式，即压力能与位 能。这两种能量形式可以相互转换，但其总和对液体中 的每一点都保持不变为恒值，因此静压力基本方程从本 质上反映了静止液体中的能量守恒关系.
17
3、压力的表示和单位
绝对压力：以绝对真空为基准来度量的压力 相对压力：以大气压为基准来度量的压力
相对压力（表压）= 绝对压力 - 大气压力
真空度 = 大气压力 - 绝对压力
压力单位：Pa (帕）或N/㎡(牛/米） 1MPa=103kPa=106Pa
18
4、 帕斯卡原理（静压传递原理）
1）密闭容器内，液体表面的压力可等值传递 到液体内部所有各点。 根据帕斯卡原理： p = F/A
8
2）运动粘度ν: 动力粘度μ与液体密度ρ之比值，即： ν= μ/ρ
物理意义：无（只是因为μ/ρ在流体力学中经常出 现,∴ 用ν代替（μ/ρ） )
单位：㎡/s，c㎡/s，m㎡/s ISO和我国标准规定，工作介质按其在一定下运动粘
度的平均值来标定粘度等级。
3）相对粘度（条件粘度）：是采用特定的粘度计
液体的静压力的方向总是沿着作用面的内法线 方向 静止液体中任何一点所受到各个方向的压力都 相等
14
2、静压力基本方程 在外力作用下的静止液体，其受力见图2－3。
15
1）基本方程： p＝p0+ρgh
16
2）静压力基本方程物理意义
ppg=p+0+zρ=g(p zg0 0
-
+
z)
z0=C
Z:单位重量液体的位能,称位置水头
p :单位重量液体的压力能,称压力水头 g
物理意义:静止液体具有两种能量形式，即压力能与位 能。这两种能量形式可以相互转换，但其总和对液体中 的每一点都保持不变为恒值，因此静压力基本方程从本 质上反映了静止液体中的能量守恒关系.
17
3、压力的表示和单位
绝对压力：以绝对真空为基准来度量的压力 相对压力：以大气压为基准来度量的压力
相对压力（表压）= 绝对压力 - 大气压力
真空度 = 大气压力 - 绝对压力
压力单位：Pa (帕）或N/㎡(牛/米） 1MPa=103kPa=106Pa
18
4、 帕斯卡原理（静压传递原理）
1）密闭容器内，液体表面的压力可等值传递 到液体内部所有各点。 根据帕斯卡原理： p = F/A
8
2）运动粘度ν: 动力粘度μ与液体密度ρ之比值，即： ν= μ/ρ
物理意义：无（只是因为μ/ρ在流体力学中经常出 现,∴ 用ν代替（μ/ρ） )
单位：㎡/s，c㎡/s，m㎡/s ISO和我国标准规定，工作介质按其在一定下运动粘
度的平均值来标定粘度等级。
3）相对粘度（条件粘度）：是采用特定的粘度计
液体的静压力的方向总是沿着作用面的内法线 方向 静止液体中任何一点所受到各个方向的压力都 相等
14
2、静压力基本方程 在外力作用下的静止液体，其受力见图2－3。
15
1）基本方程： p＝p0+ρgh
液压与气压传动技术液压传动基础知识
1.3 液体动力学
• 应用伯努利方程时必须注意的问题：
– （1） 断面1、2需顺流向选取（否则hw为负值）， 且应选在缓变的过流断面上。
– （2） 断面中心在基准面以上时，h取正值；反之取 负值。通常选取特殊位置水平面作为基准面。
1.3 液体动力学
• 例1-1 如图1-10所示，液体在管道内作连续流动，截面1-1 和1-2处的通流面积分别为和，在1-1和1-2处接一水银测压 计，其读数差为，液体密度为，水银的密度为，若不考虑 管路内能量损失，试求：1）截面1-1和1-2哪一处压力高？ 为什么？；2）通过管路的流量为多少？
– 液体中压力相等的液面叫等压面，静止液体的 等压面是一水平面。
•
– 当不计自重时，液体静压力可认为是处处相等 的
– 在一般情况下，液体自重产生的压力与液体传 递压力相比要小得多，所以在液压传动中常常 忽略不计。
图1-4 重力作用下的静止液体
1.2液体静力学 • 静压力方程的物理本质
– 式 中表示单位质量液体的位能，常称为位置水头；
1.3.3 伯努利方程
– 伯努利方程也称为能量方程，它实际上是流动液体 的能量守恒定律。
– 理想液体伯努利方程
• 流动液体中的能量:
– 压力能
– 位能
– 动能。
1.3 液体动力学 • 理想液体伯努利方程
• 实际液体的伯努利方程
– 式中
• α——动能修正系数动能修正系数（层流时α=2，紊流时α=1） • ——单位重量液体所消耗的能量
但在高压下或研究系统动态性能及计算远距离操纵的液压 系统时，必须予以考虑。
1.1 液压传动工作介质
3.粘度 • 液体的粘性：
– 物理本质
• 液体在外力作用下流动时,分子间的内聚力会 阻碍分子间的相对运动而产生一种内摩擦力。
《液压与气压传动》课件第1章 液压传动基础知识
1.5 液体动力学基础
1.5.1 基本概念 1．理想液体和稳定流动
理想液体是一种假想的无黏性、不可压缩的液体，而把实 际上既有黏性又可压缩的液体称为实际液体。
液体流动时，液体中任意点处的压力、流速和密度都不随 时间而变化，称为稳定流动。反之，称为非稳定流动。
2．通流截面、流量与平均流速
液体在管道中流动时，通常将垂直于液体流动方向的截面 称为通流截面，或称为过流截面。
3．黏度与压力、温度的关系
对液压油来说，压力增大时，其分子间距离减小，内摩擦 力增大，黏度随之增大。但在一般液压系统使用的压力范围内， 黏度增大的数值很小，可以忽略不计。
液压油液的黏度对温度的变化十分敏感。温度升高，黏度 显著下降，这种变化将直接影响液压油液的正常使用和液压系 统的性能。液压油液的这种性质称为液压油液的黏温特性。不 同种类的液压油有着不同的黏温特性。黏温特性好的液压油， 黏度随温度的变化较小。
第1章 液压传动基础知识
本章索引
1.1 液压传动的工作原理及系统组成 1.2 液压传动的优缺点及应用 1.3 液压油 1.4 液体静力学基础 1.5 液体动力学基础 1.6 液体流动时的压力损失 1.7 液体流经小孔及缝隙流量
1.1 液压传动的工作原理及系统组成
一台完整的机械设备由原动机、传动与控制装置、工作机构 三大部分组成。在原动机和工作机构之间设置起着传递能量和控 制作用的传动机构。 传动机构有机械传动、电传动和流体传动 等多种形式，如下图所示为流体传动。
液体流动的连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的应 用。如下图所示，理想液体在密封管道内作稳定流动时，由于 液体不可压缩，即密度ρ为常数，则单位时间内流过任意截面1、 截面2的质量应相等，ρA1υ1=ρA2υ2故有
液压传动的基础知识
第三十四页
以油缸为例， 根据活塞的受力平衡有：
F PS
压力油对活塞做的功为：
W FS pAS 由于 AS(体 V积),所以：
W pAS pV PQt 液压油做工的功率P为
P W pQt pQ 若压力单位为MPat,流量t单位为L/min，则功率P为：
P pQ 60
可见：液压功由压力和流量共同传递。
第十五页
机床工作台液压系统的图形符号图 1—工作台2—液压缸3—油塞4—换向阀
5—节流阀6—开停阀7—溢流阀 8—液压泵 9—滤油 10—油箱
液压系统图图形符号
(GB/T786.1-1993)
四 液压传动的优缺点
4.1 液压传动的优点
▪ 1.液压装置工作比较平稳。
▪ 2.液压装置能在大范围内实现无级调速（调速范围可达 1：2000），且调速性能好。
第三十二页
二 液体的流量
2.1 流量 单位时间内流过管道的液体的体积称为液体的流 量。
液体的流量为： Q V 单位：L/min(升/分),1Lt=10-3m3=1cm3
2.2 流速 液体单位时间内流过的距离称为液体的流速。 液体的流速为： v Q 单位：m/s(米/秒)。如AQ单位为L/min，A单位 为cm2,则：
▪ 5.液压传动出现故障时不易找出。
第十七页
第二节 液压油
油液种类
{ 机械油
石油型 汽轮机油 液压油
{ {{ 难燃型
乳化液 合成型
水包油 油包水 水-乙二醇液 磷酸酯液
第十八页
合成液压液
液压油 石油型液压油 水基液压液
价格高、密封性好
润滑性、稳定性好 95%的水、抗燃小
绝大多数液压系统使用石油型液压油
液压传动基础知识1
7．经济性 液压系统中工作液体的经济性具有普遍性，在
选用时既要符合性能要求，又要照顾价格。 如在采煤工作面液压支架中的工作液体，由于使用量极大， 一般采用比较廉价的乳化液作为工作液体。
20
第二节 液压油的要求和选用
为适应液压技术的发展，经精炼的矿物油中加入各种改善 性能的添加剂——抗氧化、抗泡沫、抗磨损、防锈以及改 进粘度指数的添加剂等，以提高其使用性能，这些工作液 体又分为普通工作液体、抗磨工作液体，如32、46普通工 作液体和68抗磨工作液体等。
17
3．抗氧化性好 工作液体抵抗空气中氧化作用的能力
工作液体被氧化后粘度会发生变化，酸值增加，使系统 工作性能变坏。工作液体温度越高，越易被氧化，所以采掘 机械中规定液压系统温度不超过70℃，短期不超过80℃；
4．良好的防锈性 矿物油与水接触时，延缓金属锈蚀过
程的能力 采掘机械工作条件潮湿，并且冷却喷雾系统的水容易进入 油箱，必须使工作液体有良好的防锈性；
24
第二节 液压油的要求和选用
几 种 常 见 液 压 油 质 量 标 准
25
2．液压油的使用和维护
选择合适的液压油仅是保障液压系统正常工作的先决条件， 而要保持液压装臵长期高效而可靠地运行，则必须对液压油 进行合理的使用和正确的维护。 液压油的维护关键是控制污染。实际工作当中，液压油被污染 是系统发生故障的主要原因，它严重影响着液压系统的可靠性 及元件的寿命。
o
t油 Et t水
15
4)恩氏粘度与运动粘度关系
o υ (7.31 Et
6.31 6 ) 10 o Et
m 2 /s
5)粘度与温度关系
液体的粘度随温度变化的性质——粘温特性。 粘温特性较好的液体，粘度随温度的变化较小—— 温度变化对液压系 统性能的影响较小。粘度和温度关系用粘温图查找。
液压传动基础知识
控制元件
控制油液的流动方向、 调节压力和流量
辅助元件 辅助作用
工作介质
传递运动与动力、 润滑、密封、冷却
另件 泵 缸、马达
各种阀
滤油器、油箱、 密封件、管件等
液压油
1.1.3 液压传动装置的图形符号
半结构式液压传动系统回路图
用国家标准图形符号绘制 液压传动系统回路图
1.1.4 液压传动的特点
1. 流量和压力具有良好的可 控性，可实现较宽的调速 范围，能较方便地实现无 级调速；
用E20，E40和E100来标记。
1.2.1 液压油的物理特性
(4) 温度和压力对粘度的影响 (a)粘度和压力的关系 ∵ P↑，F↑，μ ↑ ∴μ 随 p↑ 而 ↑ ， 压 力 较 小 时 忽 略 ， 32Mpa 以 上才考虑 (b)粘度和温度的关系 ∵ 温度↑，内聚力↓，μ ↓ ∴ 粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度
m
V
液压油一般取ρ=900kg/m 3
1.2.1 液压油的物理特性
2.可压缩性——液体受压力作用而发生体积缩小性 质 (1)液体的体积压缩系数 定义——体积为v的液体，当压力增大△p时，体积减 小△V,则液体在单位压力变化下体积的相对变化量。
k 1 V p V
物理意义：单位压力所引起液体体积的变化
1.2.2 液压系统对液压油的 基本要求及选用
L-HH:无添加剂 石油型
其他液压油:加入多种添加剂
液
水包油乳化液
压 油
乳化型 油包水乳化液
抗燃性好
合成型
1.2.2 液压系统对液压油的 基本要求及选用
工作介质的选用
首先根据工作条件和元件类型选择油液品 种，然后根据粘度选择牌号。 1 选择液压油品种 2 选择液压油粘度 高压、高温、慢速 ：μ 大（以↓泄漏） 低压、低温、快速 ：μ 小（以↓内摩擦阻力）
液压传动基本知识.
第一章液压传动基本知识&1——1液压系统的组成和图形符号液压系统有五部分组成：1 动力元件 2 执行元件 3 控制元件4 辅助元件5 工作介质1 密度p=m/v p≈850~900kg/m32 可压缩性液体受压力作用而发生体积减小的性质称为压缩性。
对于一般的液压系统，可认为油液是不可压缩的。
3黏性；阻碍液体分子间相对运动的性质称为液体的黏性液压油的黏性是用黏度来度量的可分为动力黏度运动黏度相对黏度三种。
液体的黏度随压力的增大而增大，但增大的数值不大。
随温度的升高而减小，称为液压油的黏—温特性。
4 对液压油的要求（1）合适的黏度(2) 润滑性能好(3) 质地纯净，不含有杂质。
（4）良好的稳定性，长期在高温~高压及高速下使用，仍保持原有的化学成分不变，不易老化。
（5）在工作范围内，闪点燃点要高，以满足防火的要求，凝固点和流动点要低，以保证油液在低温下正常使用。
（6）没有腐蚀性，良好的相容性。
5 液压油的污染（1）残留物的污染（2）侵入物的污染（3）生成物的污染&1——3液体的力学基础所谓“液体静止”就是液体内部的质点间无相对运动，即不呈现黏性。
1静力学基本方程p=p0 +pgh2 绝对压力=大气压力+相对压力即p=p0+pgh真空度=大气压力-绝对压力3帕斯卡原理；在密闭容器内，施加于静止液体的压力将以等值同时传到液体各点，这就是静压传递原理，俗称帕斯卡原理。
F1/A1=F2/A24 静止液体对固体表面的作用力即F=PA=P∏D2 /4液体静压力 P该平面面积 A5 连续性方程V1A1=V2A2=q平均流速与通流截面积成反比q流量。
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
式中v1 、 v2分别为小活塞和大活塞的运动速度。 。
从式（0 从式（0－3）可以看出，活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比 活塞的运动速度和活塞的作用面积成反比。 Ah/t的物理意义是单位时间内液体流过截面积为 Ah/t的物理意义是单位时间内液体流过截面积为A的某一截面的体积，称 的物理意义是单位时间内液体流过截面积为A 为流量q 为流量q，即 q = Av 因此， A1v1=A2v2 （0－4） 如果已知进入缸体的流量q 则活塞的运动速度为 如果已知进入缸体的流量q，则活塞的运动速度为 v=q/A （0－5） 调节进入缸体的流量 q，即可调节活塞的运动速度v，这就是液压与 即可调节活塞的运动速度v 即可调节活塞的运动速度 气压传动能实现无级调速的基本原理。从式（ 0－5 ）可得到另一个重要 （ 的基本概念。即活塞的运动速度取决于进入液压 即活塞的运动速度取决于进入液压（气压）缸（马达）的 流量，而与流体压力大小无关。
在同等体积下，液压装置能产生出更大的动力，也就是说 也就是说，在同等功率下，液压装置的体积小、重 量轻、结构紧凑，即：它具有大的功率密度或力密度 它具有大的功率密度或力密度，力密度在这里指工作压力。
液压装置容易做到对速度的无级调节，而且调速范围大 而且调速范围大，可以达到2000：1，对速度的调节还可以在 工作过程中进行。
液压传动和液气联动传递运动均匀平稳，换向冲击小 换向冲击小，易于实现快速启动、制动和频繁换向。
液压装置易于实现过载保护，能实现自润滑，使用寿命长 使用寿命长。
液压装置易于实现自动化，可以很方便地对液体的流动方向 可以很方便地对液体的流动方向、压力和流量进行调节和控制，并能很 容易地和电气、电子控制或气压传动控制结合起来 电子控制或气压传动控制结合起来，实现复杂的运动和操作。
由 式（0－1）可知，当负载 W 增大时，流体工作压力 流体工作压力p也要随之增大， 亦即 F1 要随之增大；反之，若负载W很小，流体压力就很低 流体压力就很低，F1 也就很小。 由此建立了一个很重要的基本概念，即在液压和气压传动中工作压力取决于 即在液压和气压传动中工作压力取决于 负载，而与流入的流体多少无关。
液压与气动元件属于机械工业基础件，系列化、标准化和通用化 标准化和通用化程度较高，有利于缩短机器的设计 制造周期和降低制造成本。
气压传动的优点
气压传动系统的介质是空气，它取之不尽用之不竭 它取之不尽用之不竭，成本较低，用后的 空气可以排到大气中去，不会污染环境 不会污染环境。
气压传动的工作介质粘度很小，所以流动阻力很小 所以流动阻力很小，压力损失小，便于 集中供气和远距离输送，便于使用。 。
一.液压与气压传动的研究对象 液压与气压传动的研究对象
液压与气压传动是研究以有压流体（ 压力油或压缩空气 ）为能源介 质，来实现各种机械的传动和自动控制的学科。 。液压与气压传动实现传动 和控制的方法是基本相同的，它们都是利用各种元件组成所需要的各种控 它们都是利用各种元件组成所需要的各种控 制回路，再由若干回路有机组合成能完成一定控制功能的传动系统来进行 再由若干回路有机组合成能完成一定控制功能的传动系统来进行 能量的传递、转换与控制。 液压传动所用的工作介质为液压油或其它合成液体 或其它合成液体，气压传动所用的 工作介质为空气，由于这两种流体的性质不同， ，所以液压传动和气压传动 又各有其特点。液压传动传递动力大，运动平稳 运动平稳，但由于液体粘性大，在 流动过程中阻力损失大，因而不宜作远距离传动和控制 因而不宜作远距离传动和控制；而气压传动由于 空气的可压缩性大，且工作压力低（ 通常在 1.0MPa 1.0MPa以下 ），所以传递动 力不大，运动也不如液压传动平稳，但空气粘性小 但空气粘性小，传递过程中阻力小、 速度快、反应灵敏，因而气压传动能用于远距离 远距离的传动和控制。
传递能量的流体，即液压油或压缩空气 即液压油或压缩空气。
流体传动体现机电液一体化
电子是神经， 电子是神经 液压是肌肉， 液压是肌肉 机械是骨头。 机械是骨头
点液 压 与 气 压 传 动 的 优 点
液压与气压传动元件的布置不受严格的空间位置限制，系统中各部分用管道连接，布局安装有很大 液压与气压传动元件的布置不受严格的空间位置限制 的灵活性，能构成用其他方法难以组成的复杂系统 能构成用其他方法难以组成的复杂系统。
总目录
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 流体力学基础 液压动力元件 液压执行元件 液压控制元件 液压辅助元件 液压基本回路 典型液压传动系统 液压伺服和电液比例控制技术 液压系统的设计与计算
绪 论
一.液压与气压传动的研究对象 二.液压与气压传动的工作原理 三.液压与气压传动系统的组成 四.液压与气压传动的优缺点 五.液压与气压传动的应用及发展
据此可分析两活塞之间的力比例关系、 图0－1b为液压千斤顶的简化模型，据此可分析两活塞之间的 运动关系和功率关系。
1.力比例关系
当大活塞上有重物负载 W 时， 大活塞下腔的油液就将产生一定的 压力 p ，p = W/A2 。根据帕斯卡原 理“在密闭容腔内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液压各点 施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液压各点”。 因而要顶起大活塞及其重物负载W，在小活塞下腔就必须要产生一个等值的 在小活塞下腔就必须要产生一个等值的 压力p，也就是说小活塞上必须施加力F1,F1=pA1,因而有 因而有 p ＝F1/A1=W/A2 或 W/F1=A2/A1 （0－1）
普通高等教育“十一五” 普通高等教育“十一五”国家级重点教材 普通高等工科教育机电类规划教材
液压与气压传动(第4版)
左健民编，机械工Biblioteka 出版社 2007 机械工业出版社，2007 机械工业出版社，
课程网站： /jxxy/yyyq ycd/或湖工大主页-精品课程ycd/或湖工大主页-精品课程-校级精 品课程申报品课程申报-液压与气压传动
参考资料和推荐网站
1，期刊杂志
《液压与气动》 《液压气动与密封》 《机床与液压》 《工程机械》 《Hydraulics & Pneumatics Hydraulics Pneumatics》 《油空压技术》 《油压与空气压》
2，有关网站
中国液压气动网（ 中国液压气动网（) 浙江大学国家电液控制工程技术研究中心() 浙江大学国家电液控制工程技术研究中心() 流体传动控制学术研究（ 流体传动控制学术研究（) 美国国家流体动力协会（） 美国国家流体动力协会（） 美国流体动力教育基金会（ 美国流体动力教育基金会（) 国际流体动力协会（ 国际流体动力协会（) 美国液压气动网站 () 英国流体动力协会 （) 德国博士力士乐 （) 美国派克汉尼芬 () 德国festo 德国festo () 日本SMC 日本SMC () 英国偌冠 （)
3.功率关系
由式（0－1）和式（0－3）可得 F1v1= Wv2
（0－6）
式（0－6）左端为输入功率，右端为输出功率 右端为输出功率，这说明在不计损失的情况 下输入功率等于输出功率，由式（0－6）还可得出 还可得出 P=pA1v1=pA2v2=pq （0－7） 液压与气压传动中的功率P可以用压力p和流量q 由式（0－7）可以看出，液压与气压传动中的功率 的乘积来表示，压力p和流量q式流体传动中最基本 式流体传动中最基本、最重要的两个参数， 它们相当于机械传动中的力和速度，它们的乘积即为功率 它们的乘积即为功率。
二.液压与气压传动的工作原理 液压与气压传动的工作原理
液压与气压传动的基本工
作原理是相似的，现以图 0－1 所示的液压千斤顶来简述液压 传动的工作原理。由图 0－1 a 可知，大缸体 9和大活塞 8组 成举升液压缸 。杠杆手柄 1 、 小缸体 2 、小活塞 3 、单向阀 4 和 7 组成手动液压泵。如提 起手柄使小活塞向上移动，小 活塞下端油腔容积增大，形成 局部真空，这时单向阀 4 打开 通过吸油管 5从油箱 12中吸油； 用力压下手柄 ，小活塞下移 ， 小活塞下腔压力升高，单向阀4 关闭，单向阀7打开，下腔的油 液经管道6输入大缸体9的下腔， 迫使大活塞 8向上移动，顶起重 举升缸下腔的压力油将力图倒流入手动泵内，但此时单向阀 7 自动关闭，使油液不 物。再次提起手柄吸油时，举升缸下腔的压力油将力图倒流入手动泵内 能倒流，从而 保证了重物不会自行下落 。不断地往复扳动手柄 ，就能不断地把 油液压入举升缸下腔，使重物 就能不断地把 逐渐地升起。如果打开截止阀 11，举升缸下腔的油液通过管道 10 、阀 11流回油箱，大活塞在重物和自重作用 阀 下向下移动，回到原始位置。
右图所示 为一可完成某 程序动作的气 压系统的组成 原理图，其中 的控制装置是 由若干气动元 件组成的气动 逻辑回路。它 可以根据气缸 活塞杆的始末 位置，由行程开关等传递信号，在作出下一步的动作 在作出下一步的动作，从而实 现规定的自动工作循环。
由上面的例子可以看出，液压与气压传动系统主要由以下几个部分 液压与气压传动系统主要由以下几个部分 组成： （1）能源装置 把机械能转换成流体的压力能的装置 把机械能转换成流体的压力能的装置，一般最常见的是 液压泵或空气压缩机。 （2）执行装置 把流体的压力能转换成机械能的装置 2 把流体的压力能转换成机械能的装置，一般指液（气） 压缸或液（气）压马达。
2.运动关系
如果不考虑液体的可压缩性、漏损和缸体 漏损和缸体、油管的变形，从图0－1b可 以看出，被小活塞压出的油液的体积必然等于大活塞向上升起后大缸扩大的 被小活塞压出的油液的体积必然等于大活塞向上升起后大缸扩大的 体积。即 A1h1=A2h2 h2/h1=A1/A2
或
（0－2）
从式（0－2）可知，两活塞的位移和两活塞的面积成反比 两活塞的位移和两活塞的面积成反比， 将A1h1 ＝A2h2 两端同除以活塞移动的时间t得 A1h1/t=A2h2/t 即 v2/v1=A1/A2 （0－3）
气压传动工作环境适应性好。可以根据不同场合 可以根据不同场合，采用相应材料，使元 件能够在恶劣的环境（强振动、强冲击 强冲击、强腐蚀和强辐射等）下进行正 常工作。