2.《液压传动》液压传动基础知识
（最新）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Vm （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900kg/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。
第二章 液压传动基础知识
F p A
式中 F——法向作用力（N）； A——承压面积（m2）。 在这里压力与压强的概念相同，物理学中称为压强，工程实际中称为 压力。
。 静止液体压力具备两个重要特性：
1)压力的方向总是垂直指向承压表面； 2)流体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。
第2章
2.液体静压力 液体处于静止状态下的压力称为液体静压力。
与大气相通的水槽中，液体在管中上升的高度h = 1m，设液 体的密度为ρ= 1000㎏/m3，试求容器内的真空度。
解：以液面为等压面，由液体静压力基本方程得
p +ρgh = pa 所以真空度为
pa－p = ρgh =1000×9.8×1 =9800（Pa）
如图所示，密闭容器中充满了密度为ρ的液体，柱塞直径为d， 重量为FG，在力F作用下处于平衡状态，柱塞浸入液体深度为h。
§2.1 液压油
一、 液压油的主要性质
1.密度
单位体积液体的质量称为液体的密度。液体的密度为
m ρ V
式中
m：液体的质量(kg)； V：液体的体积（m3）； 液压油的密度ρ=900 kg/ m3
液压油的密度随压力的升高而增大，随着温度的升高而减小。但 在通常的使用压力和温度范围内对密度的影响都极小，一般情况下可视 液压油的密度为常数，其密度值为900 kg/m3。
• 作用在大活塞上的负载F1形成
液体压力 p= F1/A1
• 为防止大活塞下降，在小活 塞上应施加的力
•
F2= pA2= F1A2/A1
由此可得
• 液压传动可使力放大，可使力
缩小，也可以改变力的方向。
• 液体内的压力是由负载决定 的。
如图：已知活塞1的面积A1=1.13X10-4m2，液压缸活塞2的面积
液压基础知识
（3）控制元件：对系统中流体的压力、流量及流动方向进行控制和调节的装置，以及 进行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件，如图a中的溢流阀、流量控制 阀和换向阀。
（4）辅助元件：保证系统正常工作所需的上述三种以外的装置，如图a中的过滤器、 油箱和管件。 （5）工作介质：用它进行能量和信号的传递。液压系统以液压油液作为工作介质。
双 作 用 液 压 缸
3、液压阀
液压控制阀在液压系统中被用来控制液流的压力、流量和方向 ，保证执行元件按照要求进行工作,属控制元件。 液压阀基本结构：包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀体内作相对运动 的装置。驱动装置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁，有时 还作用有液压力。 液压阀基本工作原理：利用阀芯在阀体内作相对运动来控制阀 口的通断及阀口的大小，实现压力、流量和方向的控制。流经阀口 的流量q与阀口前后压力差Δ p和阀口面积 A 有关，始终满足压力流 量方程；作用在阀芯上的力是否平衡则需要具体分析。
6的下腔，推动
上移顶起重物。如此不断上下扳动杠杆就可以使重物不断升
起，达到起重的目的。如杠杆停止动作， 2关闭， 位置。如打开 6下腔油液压力将使
6活塞连同重物一起被自锁不动，停止在举升 5， 6下腔通油箱， 6活塞将在自重
作用下向下移，迅速回复到原始位置。
1—小液压缸； 2—排油单向阀； 3—吸油单向阀； 4—油箱； 5—截止阀； 6—大液压缸
二、根据用途不同分类
压力控制阀 用来控制和调节液压系统液流压力的阀类， 如溢流阀、减压阀、顺序阀等。 流量控制阀 用来控制和调节液压系统液流流量的阀类， 如节流阀、调速阀等。 方向控制阀 用来控制和改变液压系统液流方向的阀类， 如单向阀、换向阀等。
方向控制阀
单向阀
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
液压传动基础知识
第一章概论液压传动是以液体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式，液压传动相对于电力拖动和机械传动而言，其输出力大、重量轻、惯性小、调速方便以及易于控制等优点而广泛应用于工程机械、建筑机械和机床等设备上。
近几十年来，随着微电子技术的迅速发展及液压传动许多突出的优点，其应用领域遍及各个工业部门。
第一节液压传动的工作原理及系统组成一、液压传动系统的工作原理（一）液压千斤顶图1-1是液压千斤顶的工作原理图。
大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。
杠杆手柄1、小油缸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输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。
再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，图1-1液压千斤顶工作原理图使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落1—杠杆手柄2—小油缸3—小活塞不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举4、7—单向阀5—吸油管6、10—管道升缸下腔，使重物逐渐地升起。
如果打开截止8—大活塞9—大油缸11—截止阀12—油箱11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。
这就是液压千斤顶的工作原理。
通过对上面液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。
（1）液压传动以液体（一般为矿物油）作为传递运动和动力的工作介质，而且传动中必须经过两次能量转换。
首先压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。
（2）油液必须在密闭容器（或密闭系统）内传送，而且必须有密闭容积的变化。
如果容器不密封，就不能形成必要的压力；如果密闭容积不变化，就不能实现吸油和压油，也就不可能利用受压液体传递运动和动力。
第2章 液压传动基础知识
2．强调：上式常用分析小孔的流量压力特性之用
液压与气动技术－－第二章 液压传动基础
2.缝隙流量
1）平板缝隙：
式中，第一项为压差流动，第二项为剪切流动； 当平板移动方向和压差方向相同时取“+”，相反时取 “- ”
b 3 u0 q p b 12l 2
d du0 q p 12l 2 (1)同心圆环缝隙： d 3p du0 2 (2)偏心圆环缝隙： q 12l (1 1.5 ) 2
－般液压油的密度为900㎏/m3。
液压与气动技术－－第二章 液压传动基础
3.液体的可压缩性
可压缩性： 液体在压力作用下体积减小的性质 常温下，液压油不可压缩
混入气体或挥发性物质，抗压能力会下降
对液压系统工作性能产生不利影响
液压与气动技术－－第二章 液压传动基础
4.液体的粘性
（1）粘性的本质
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，它使液体各层间的运 动速度不等，这种现象叫做液体的粘性 静止液体不呈现粘性。
液压与气动技术－－第二章 液压传动基础
3）减小液压冲击的措施 ①延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间，可采 用换向时间可调的换向阀； ②限制管路流速及运动部件的速度，一般在液压系 统中将管路流速控制在44.5m/s以内； ③适当增大管径，不仅降低流速，而且减少压力冲 击波传播速度； ④尽量缩短管道长度，可减少压力波的传播时间； ⑤用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收冲 击的能量；也可以在容易出现液压冲击的地方，安 装限制压力升高的安全阀
1.液压油的功用
1）传递动力；
2）润滑运动零件；
3）密封表面粗糙零件间的间隙；
最全的液压传动基本知识图解
液压传动系统在工业领域的应用实例
轧机、连铸机等冶金机械中采用 液压传动系统，提供大扭矩、高 精度的动力输出。
飞机起落架、导弹发射装置等航 空航天设备中采用液压传动系统 ，满足高可靠性、高精度的要求 。
工程机械 冶金机械 农业机械 航空航天
挖掘机、装载机、叉车等工程机 械中广泛应用液压传动系统，实 现各种复杂动作。
02
液压传动基础知识
Chapter
液压油及其性质
01
02
03
液压油的作用
传递动力、润滑、冷却、 密封
液压油的性质
粘度、密度、压缩性、抗 磨性、抗氧化性、抗泡性
液压油的选用
根据系统工作压力、温度 范围、设备环境等因素选 择合适的液压油
液体静力学与动力学基础
液体静类
根据结构形式，液压马达可分为齿轮马达、叶片马达、柱塞马达等类型。根据 工作压力和排量大小，液压马达可分为低速大扭矩马达和高速小扭矩马达。
液压泵与液压马达的性能参数
01
液压泵的性能参数主要包括排量、压力、转速、效率和噪声等。排量是指泵每转 一周所排出油液的体积，压力是指泵出口处的油液压力，转速是指泵的旋转速度 ，效率是指泵输出功率与输入功率之比，噪声是指泵运转时产生的声音。
03
考虑液压缸和液压 阀的安装、调试和 维护的方便性。
04
在满足性能要求的 前提下，尽量选用 结构简单、性能稳 定、价格合理的产 品。
05
液压辅助元件及液压回路
Chapter
蓄能器、过滤器等辅助元件
储存能量
在液压系统中起到储存和释放能量的 作用，平衡系统压力。
吸收冲击
减小压力冲击对系统的影响，提高系 统稳定性。
，延长元件使用寿命。
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?
液压传动基础知识
液压传动基础知识1液压传动的工作原理液压传动是以油液作为工作介质，依靠密封容积的变化来传递运动，依靠油液内部的压力来传递动力。
2.液压系统的主要组成(1)驱动元件指液压泵，它可以将机械能转换为液压能。
(2)执行元件指液压缸或液压马达，它是将液压能转换为机械能并分别输出直线运动和旋转运动。
(3)辅助元件辅助元件有管路与管接头、油箱、过滤器和密封件等，分别起输送、贮存液体，对液体进行过滤、密封等作用。
(4)控制和调节元件指各种阀，如压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀等，用以控制液压传动系统所需的力、速度、方向等。
(5)工作介质如液压油等。
3.液压传动的特点及应用(1)优点1)易获得很大的力或力矩，并易于控制。
2)在输出同等功率下，采用液压传动具有体积小、重量轻、惯性小、动作灵敏、便于实现频繁换向等优点。
3)便于布局，操纵力较小。
(2)缺点1)由于液压传动本身的特性，易产生局部渗漏而造成能量损失较大，致使系统效率降低。
2)液压传动故障点不易查找。
(3)应用液压传动被广泛采用于冶金设备、矿山机械、钻探机械、起重运输机械、建筑机械、航空等领域中。
4.液压油的物理性质(1)密度单位体积的油液所具有的质量称为密度。
(2)重度单位体积的油液所具有的重量称为重度。
(3)粘度流体、半流体或半固体状物质抵抗流动的体积特性，它表示上述物质在受外力作用而流动时，分子间所呈现的内摩擦或流动内阻力。
(4)压缩性一般情况下油液的可压缩性可忽略不计。
5.液压油的选用选用液压油时，首先要考虑液压系统的工作条件，同时参照液压元件的技术性能选择液压油。
选择液压油时主要是确定合适的粘度，并考虑以下几点：1)液压系统的工作条件，如工作压力。
2)液压系统的环境条件，如系统油温与环境温度。
3)系统中工作机构的速度，如油液流速对传动效率及液压元件功能的影响。
6.静止液体的性质(1)液体的静压力液体在静止状态下单位面积上所受到的作用力，即p=F∕A(1-6)式中p——液体的静压力(N∕ι∏2);F——作用力(N);A——有效作用面积(in?)。
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 液压传动的基本知识
• 三、液压传动的特点和基本参数（图） • 力的传递遵循帕斯卡原理 p2=F2/A2 p1=p2=p=F2/A2 F1=p1A1=p2A1=F2· A1/A2 液压系统的工作压力取决于外负载。 • 运动的传递遵照容积变化相等的原则 s1A1=s2A2 q1=v1A1=v2A2=q2 v2=q2/A2 执行元件的运动速度取决于流量。 • 基于以上两个基本特点，常把液压传动叫做静压传动或容 积式液压传动。 • 压力和流量是液压传动中的两个最基本的参数。 • 系统压力：液压泵出口的液体压力。其大小取决于外负载， 但一般都由溢流阀调定。
液体静力学
• • • •
静压力及其特性 静压力基本方程式 帕斯卡原理 静压力对固体壁面的作用力
静压力及其特性
• 液体的静压力 – 静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压 力。p=limΔF/ΔA （ΔA→0） – 若在液体的面积A上所受的作用力F为均匀分 布时，静压力可表示为 p = F / A – 液体静压力在物理学上称为压强，工程实际应 用中习惯称为压力。 • 液体静压力的特性 – 液体静压力垂直于承压面，方向为该面内法 线方向。 – 液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相 等。
• 四、液压传动系统的组成
• • • • •
典型液压系统 能源装置（动力源元件）——将机械能转换为液体压力能 的装置，常称为液压泵。 执行元件——将液体的压力能转换为机械能的元件。液压 缸和液压马达，液称液动机。 控制元件——控制系统压力、流量、方 向的元件以及进 行信号转换、逻辑运算和放大等功能的信号控制元件。如 溢流阀、节流阀、方向阀等。 辅助元件——保证系统正常工作除上述三种元件外的装置。 如油箱、过滤器、蓄能器、油雾器、消声器、管件等。 工作介质 ——它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。
液压传动的基础知识
▪ 6.液压元件已实现标准化、系列化和通用化，所 以液压系统的设计、制造和使用都比较方便。
.
16
4.2 液压传动的缺点
▪ 1.液压传动不能保证严格的传动比。这是由于液 压油的可压缩性和泄漏等因素造成的。
▪ 2.液压传动中，能量经过二次变换及传动过程中 压力损失，能量损失较多，系统效率较低。
4、辅助元件—油箱、油管、滤油器 、压力表 在系统中起储存油液、连.接、滤油、测量等作用 9
（1）动力元件:液 压泵——能量转换， 提供压力油
.
10
（2）执行元件: ---能量转换带动 机构做功
.
11
（3）控制调节元 件:各种——控制压 力、方向、流量
.
12
（4）辅助元件－各种液压辅件
.
13
▪ 3.液压传动对油温的变化比较敏感（主要是粘 性），系统的性能随温度的变化而改变。
▪ 4.液压元件要求有较高的加工精度，以减少泄漏， 从而成本较高。
▪ 5.液压传动出现故障时不易找出。
.
17
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
由上式可得：G 由于 A2 ,所A以1
F
AA,G 故12 千斤F顶有（力1-的4）放大作用。
.
6
1.3.2、负载的运动速度取决于流量
液压传动中传递运动时，速度传递按照容积变化
相等的原则进行。故有： A1S1A （21-S52）
由于速度：V1
S1 t
V2
S2 t
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2章 液压传动基础知识
的相对变化量。
1 V p V0
常用液压油的压缩系数仅为（5~7)×10-10，一般可忽 略不计。
17
四、液体的其它性质 1.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。 2.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，粘度随温度的 变化较小，即粘温特性较好。
成流束。
3.通流截面：流束中所有与流线正交的截面（垂直
于液体流动方向的截面）。
46
三、流量和平均流速 1.流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积q， 单位m3/s。工程上也用L/min。对于微小流束通过该 通流截面的流量为：
dq udA
dA：微小流束的通流截面面积。
u：液体流过该通流截面的速度。对于微小流束可
动粘度为20 cst。
新牌号——L—HL32号液压油，指这种油在40℃时的 平均运动粘度为32cst。
13
3.相对粘度°E 恩氏度0E —— 中国、德国、前苏联等用 赛氏秒SSU —— 美国用 雷氏秒R —— 巴氏度0B —— 英国用 法国用
14
被测定的液体在某一温度下从恩氏粘度计小孔 (φ2.8mm)流出200ml所需的时间t1(s)与蒸馏水在20℃ 流出相同体积所需时间t2(s)的比值，称为恩氏粘度。
26
液体静压力的定义 液体在单位面积上所受的内法线方向的法向力称为压 力。（物理学中称压强）单位为牛顿/平方米(N/m2)， 也称帕(Pa)。
F p＝lim A0 A
在液压技术中，还采用工程大气压、千克力每平方米 (kgf/m2 )等为单位。
1at 工程大气压 1kg / cm2 9.8 104 N/m2 105 Pa 0.1MPa
液压传动基础知识
• 这里我们主要讲液压传动。因为现阶段工 程机械（包括路面机械、土方机械、起重 机械等）能量传递多数采用液压传动。
液压传动基础知识
第二节液压传动工作原理
一、 液压传动的定义：
借助于处于密闭容积内的液体的压
液压传动基础知识
第三节液压系统的组成和特点
●液压系统的组成：
液压系统由四个部分组成，即液压能 源元件，液压执行元件，液压控制元件和 液压辅助元件。 1. 液压能源元件
液压能源元件主要是液压泵，他将原 动机的机械能转换为液体的压力能，给液 压系统供给流量。
液压传动基础知识
2. 液压执行元件
液压执行元件是将液体的压力能 转换为机械能，带动工作负载作功。 液压执行元件包括液压缸和液压马达。
从上述液压千斤顶的工作原理中可以看出， 力从活塞1传到活塞8是通过液体进行的。因此， 活塞与液体间有力的作用，单位面积上所受的 力成为液体压力，如果不考虑液压损失和认为 活塞的运动是稳定运动，根据帕斯卡原理，油 室Ⅰ和油室Ⅱ的液体压力相等。
因此，我们可以清楚地看到，液压传动是用 液体作为工作介质，靠液体压力能来传递能量。
3. 液压控制元件
液压控制元件是各种控制阀，在 液压系统中起控制液体压力、流量和 液流方向的功能，以满足工作机构对 力、速度、位置和运动方向的要求。 液压控制阀包括压力控制阀、流量控 制阀和方向控制阀。
液压传动基础知识
4. 液压辅助元件
液压辅助元件包括密封件、油管、管 接头、蓄能器、滤油器、油箱、冷却器、 加热器等。虽然他们在液压系统中起辅 助作用，但对液压系统的正常工作、效 率、寿命等都有较大的影响。
液压与气压传动 02液压传动基础知识
通流截面：在流束中与所有流线正交的截面。在液压传动 系统中，液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面即 为通流截面，也称为过流断面。
3、流量和平均流速
流量—单位时间内通过某通流截面的液体的体积。 单位：m3/s，实际使用中常用L/min或mL/s 流量的计算：
对于微小流束，可以认为通流截面上各点的流速是相等的，所以通 过此微小截面的流量为
三、伯努利方程
是能量守恒定律在流动液体中的表现形式。 推导过程略 1、理想液体的伯努利方程为
p1 u1 p2 u2 z1 z2 g 2 g g 2g
2、实际液体的伯努利方程
2
2
p1
z1 g
1v1
2
2
p2
z2 g
2v2
2
2
hw g
式中α为动能修正系数，层流取2，紊流取1 hw为能量损耗
du Ft A dy
粘性系数 或粘度
动力粘度（绝对粘度）μ
牛顿内摩擦定律 du Ft A dy 两边同除以A，得
Ft du A dy
式中
μ:称为动力粘度系数（Pa· s） τ:单位面积上的摩擦力（即剪切应力） 速度梯度，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
石油型 液 压 油 乳化型 合成型
最常用的液压系统工作介质
水包油乳化液 油包水乳化液 水－乙二醇液 磷酸酯液
工作介质的污染是液压系统发生故障的主要原因。 固体 颗粒
最普遍 危害最大
1.污染物质 根据物体形 态
液体 气体
从外界侵入的水 空气
已被污染的新油
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2.4.3
液体冲击
液压冲击----在液压系统中，油路突然关闭或换向时，压力急剧升高的现象。
产生原因----速度急剧变化、高速运动部件的惯性力、液压元件反应不灵敏。 主要危害：液压冲击会引起振动和噪声,其压力峰值可超过工作压力的几倍，有时会使某 些液压元件，如：压力继电器、顺序阀等产生误动作而影响系统正常工作，甚至可能使 某些液压元件、密封装置和管路损坏。因此，在液压系统设计和使用中必须采取适当的 措施来防止和减小液压冲击。 防止和减小液压冲击的方法: 1)延长阀门关闭和运动部件换向制动的时间。 2)限制管道内液体的流速及运动部件的速度。 3)适当增大管径或采用橡胶软管，尽量缩短管道长度。 4)在系统中设置蓄能器和安全阀，在液压元件中设置缓冲装置。
2.2.4 静止液体内压力的传递
静压传递原理: 盛放在密闭容器内的液体，其外加压力p0发生变化时，只要液 体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一点的压力，均将发生 同样大小的变化。这就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的 压力将等值地同时传递到液体各点。这就是静压力传递原理，或称 为帕斯卡(Pascal)原理。
2.3.1 液体流动的基本概念
图1-7 液体流量和平均流速
2.3.2 液体的流动状态
层流和湍流
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， 粘性的制约作用减弱，惯性 力起主要作用。
雷诺实验结果表明，在层流时，液体质点互不干扰，其流动呈线性或层状，且平行于 管道轴线；而在湍流时，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。
2.3.2 流动液体的连续性方程
不可压缩的液体的流动过程遵守质量守恒定律。
液流连续 性方程
表明：通过流管内任一通流截面上的 流量相等，当流量一定时，任一流通 截面上的流通面积与流速成反比。
连续方程在液压传动中的应用
当v1不可调节时，那么调节q3也能使v2产生相应 的变化。 在液压技术中，v1或q3都能够做到在一定范围内 进行无级调节，因此v2也能实现无级调节，这是 液压传动能被普遍应用的原因之一。
国际标准化规定统一采用运动粘度表示流体的粘度。 机械油牌号就是采用40º C时的运动粘度的中心值表示。
相对粘度º E 以相对蒸馏水的粘性的大小表示。 （条件粘度） 我国采用恩氏粘度
1.1 .1 液压油的主要性质
3.粘度与压力温度的关系 粘度与温度的关系
• 液压油液的粘度对温度的变化十 分敏感。
粘-温特性： 油的粘度对温度变化的性质
1.1.2 液压油的要求及选用
常见润滑油品种
1.1.3 液压油的污染与控制
为保证液压系统高效、可靠地工作，不仅要正确选用液压油，还要合理使用 和维护好液压油。椐统计，液压系统故障的80%以上与液压油的污染有关。因此， 控制液压油的污染非常重要。 1.液压油污染的原因
(1)残留物污染。 液压系统中各种元件的型砂、切屑、焊渣、磨料、灰尘等因使用前未冲洗干净而流入 液压油。 (2)侵入性污染。 外界灰尘、砂粒等进入油箱或落在外露的活塞杆等处带人系统中对液压油造成污染。 (3)生成物污染。 液压系统自身产生的污垢进入油液中。如金属零件和密封件齿轮的磨损颗粒及油液因 油温升高氧化变质而生成的胶状物等对液压油造成的污染。
2.4 液体流动时的能量损失分析
一、压力损失 二、流量损失 三、液压冲击 四、空穴现象
2.4.1 管路内液体流动时的压力损失
由于液体具有粘性，在管路中流动时不可避免地存在着摩擦，所以液体在流动过程中 必然要损耗一部分能量，主要表现为压力损失。 压力损失有沿程压力损失和局部压力损失两种。 沿程压力损失：当液体在直径不变的直管中流动，因摩擦而产生的压力损失。主要取 决于管路的长度和管径、液流的流速和粘度等。 局部压力损失：由于管截面形状突然变化、液流方向改变或其他形式的液流阻力而引 起的压力损失。 总的压力损失等于沿程压力损失与局部压力损失之和。 压力损失的危害及减缓措施：压力损失关系到系统供油压力，会造成系统油温升高、 泄漏增大，影响系统工作性能。因此，可以通过减少流速，缩短管路长度，减少管路截面的 突变，提高管壁加工质量，适当增加管道内径及合理选用阀类元件等措施减少压力损失。 泵的额定压力：系统最大工作压力乘以一个1.3~1.5的系数来估算。
2.4.2 液体流动时的流量损失
流量损失：泄漏造成实际流量减少的现象。 泄漏分内泄漏和外泄漏。 内泄漏：在液压系统内部，高压油经间隙流向低压区从而造成泄漏。 外泄漏：由于液压元件密封不完善，一部分油液经系统内部向外部的泄漏。 流量损失影响运动速度，而泄漏又不能绝对避免，所以在液压系统中泵的额 定流量要略大系统工作时所需的最大流量。通常也可以用系统工作所需的最大流 量乘以一个1.1~1.3的系数来估算。
静压力对固体壁面的作用力： 当固体壁面为平面时，作用在该面上静压 力相互平行，且垂直于承压表面。F=p×A
A不变，压力取决于外负载
静压传递原理应用实例
2.3 液体动力学基础
液体动力学主要研究的是液体流动时流速和压力的变化 规律。
描述流动液体力学规律的三个基本方程式： 流动液体的连续性方程 伯努利方程 动量方程 前两个方程式反映压力、流速与流量之间的关系，动量 方程式用来解决液体与固体壁面间的作用力问题。
项目一 液压传动基础知识
液压与气压传动技术
镇江高等职业技术学校 机械教研室
目的与要求
• 理解液压油的性质、液体粘度的三种表示方法。 • 学会根据液压系统的工作压力、速度、环境温度等条件，合理选用液压油， 正确使用与控制液压油的污染。 • 掌握压力和流量这两个液压传动系统中的重要参数，理解“液压系统中的压 力大小由外负载决定”及“液体流动速度由管路中的流量决定”的含义。 • 理解流体静力学基本方程和连续性方程、伯努利方程及动量方程的使用条件 ，并正确运用方程分析解决管道内液体流速与面积间的变化关系，液体内与 压力、速度、位置有关量的变化问题，流体速度变化与作用力间的问题等。 • 学会用小孔流量公式分析流量与压力间的特性关系。学会依据雷诺数判定液 体层流与湍流两种流动状态。理解液压系统中压力损失的原因与减小压力损 失的措施。
油液变质。
2.2 液体静力学基础
液体静力学是研究液体处于相对平衡状态下的力学规 律及其实际应用。
相对平衡：液体内部各质点间没有相对运动。
2.2.1 液体静压力及其特征
作用于液体上的力有质量力和表面力。 质量力：作用于液体的所有质点上，如重力和惯性力。 表面力：作用于液体的表面上，它是一种外力。 压力：液体在单位面积上所受的内法线方向上的力，用P表示。 液体静压力具有下列两个特性: 1)液体的静压力垂直于其受压平面，方向与该面的内法线方向一致。 2)静止液体内任意点处所受到的静压力在各个方向上都相等。
1.1 液压油的性质和选用要求
液压油不仅是液压系统传递能量的工作介质，而且还对 液压传动装置中的机构和零件起润滑、冷却和防锈等作用。
液压油质量的优劣直接影响液压系统的工作性能，合理选用
液压油是十分必要的。
1.1 .1 液压油的主要性质
1.液体的密度
• 定义 定义
单位体积流体的质量
对于均质流体
m V
• 上述污垢将会划伤液压元件运动部位表面和密封件，堵塞节流孔、阻尼孔，卡住阀类元 件，使液压系统运行困难，降低液压元件的使用寿命和工作性能，使系统最终丧失工作 能力。
1.1.3 Βιβλιοθήκη 压油的污染与控制2.油液污染的控制措施
(1)防止或减少外界污染 组装前后必须严格清洗，油箱通大气处要加空气过滤器，通过过滤器向油箱输油， 及时更换不良密封件，维修拆卸元件要在无尘区进行。 (2)及时滤除系统产生的杂质 在系统的有关部位设置适当精度的过滤器，并定期清洗或更换滤芯。 (3)定期检查、更换液压油 对不同工作条件和环境温度的液压系统，严格按照有关标准定期检查油液品质，及 时更换液压油。换油前，对整个液压系统彻底清洗，防止变质油的残渣混入新油中加速
子间的相对运动而产生一种内摩擦力。 • 粘性是液体重要的物理特性,也是选择液压油 的主要依据。 • 粘性使流动流体内部各处的速度不相等。 • 静止的液体不呈现粘性。 由于粘性，紧靠下平板流体层速度为0， 紧靠上平板流体层的速度为u0，而中间各流层 的速度从上到下按递减规律，呈线性分布。因 此，不同速度流层相互制约而产生内摩擦力， 该力对上层液体起阻滞作用，而对下层液体起 拖曳作用。
1.1 .1 液压油的主要性质
液压油还有其他一些物理化学性质，如抗 燃性、抗凝性、抗氧化性、抗泡沫性、抗乳化 性、防锈性、润滑性、导热性、相容性等，它 们对液压系统工作性能都有重要的影响。不同 品种的液压油，这些性质的指标也不相同。
1.1.2 液压油的要求及选用
1.对液压油的性能要求
在液压传动中,液压油既是传动介质，又兼起润滑作用，故其性能要求为: 1)具有适宜的粘度和良好的粘温特性。 2)润滑性能良好。 3)热稳定性和氧化稳定性良好。 4)防腐性、抗磨性和防锈性良好。 5)质量纯净，不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等。 6)抗乳化性良好(液压油乳化会降低其润滑性，使酸性增加、使用寿命缩短)。 7)在高温环境下具有较高的闪点，起防火作用；在低温环境下具有较低的凝点。
32MPa）时并不明显，可以忽略不计。当压力大于50MPa或
压力变化较大时，粘度将急剧增大，这种影响不容忽视。
1.1 .1 液压油的主要性质
4.液体的可压缩性 定义
液体受压力作用而体积缩小的性质。
当压力不大时，液体的可压缩性很小，可认为是不可压缩的。 但实际工作中，油液里常常存在游离气泡，在压力变化很大的高 压系统中，液体的可压缩性显著提高，将严重影响系统的工作性 能。因此，在液压系统中应使油液中的空气含量减到最少。
2.4.4