第1章 液压传动基础知识
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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。
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)。
液压传动入门基础
满液体，下平板不动，而上平板以速度向右平动。
由于液体的粘性作用，紧靠下平板和上平板的液体层速度分别为零和。
通过实验测定得出，液体流动不同的工作机械、不同的使用情况对液压传动工作介质的要求有很大的不同；为了很好地传递运动和动力，液压传动工作介质应具备如下性能：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)对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性。
6)抗泡沫好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。
7)体积膨胀系数小，比热容大。
8)流动点和凝固点低，闪点(明火能使油面上油蒸气闪燃，但油本身不燃烧时的温度)和燃点高。
9)对人体无害，成本低。
对轧钢机、压铸机、挤压机和飞机等液压系统则须突出耐高温、热稳定、不腐蚀、无毒、不挥发、防火等项要求。
三、工作介质的分类和选择1.分类液压系统工作介质的品种以其代号和后面的数字组成，代号为L是石油产品的总分类号，H表示液压系统用的工作介质，数字表示该工作介质的粘度等级。
2．工作介质的选用原则选择液压系统的工作介质一般需考虑以下几点：（1）液压系统的工作条件（2）液压系统的工作环境（3）综合经济分析四、液压系统的污染控制工作介质的污染是液压系统发生故障的主要原因。
它严重影响液压系统的可靠性及液压元件的寿命，因此工作介质的正确使用、管理以及污染控制，是提高液压系统的可靠性及延长液压元件使用寿命的重要手段。
1．污染的根源进入工作介质的固体污染物有四个根源：已被污染的新油、残留污染、侵入污染和内部生成污染。
2．污染的的危害液压系统的故障75％以上是由工作介质污染物造成的。
3．污染的测定污染度测定方法有测重法和颗粒计数法两种。
4．污染度的等级我国制定的国家标准GB／T14039-93《液压系统工作介质固体颗粒污染等级代号》和目前仍被采用的美国NASl638油液污染度等级。
5．工作介质的污染控制工作介质污染的原因很复杂，工作介质自身又在不断产生污染物，因此要彻底解决工作介质的污染问题是很困难的。
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
液压传动基础知识.
第一章液压传动基础知识一、填空题1．液压传动是利用系统中的液体作为工作介质传递运动和动力的一种传动方式。
2．液压泵是利用密闭容积由小变大时，其内压力，密闭容积由大变小时，其内压力的原理而吸油和压油的。
3．液压系统由、、、和五部分组成。
4．液压泵是将原动机输入的转变为液体的的能量转换装置。
它的功用是向液压系统。
5．液压缸是将液体的压力能转变为的能量转换装置；液压马达是将液体的压力能转变为的能量转换装置。
6．各种液压阀用以控制液压系统中液体的、和等，以保证执行机构完成预定的工作运动。
7．辅助装置包括油箱、油管、管接头、过滤器、压力表和流量计等，它们分别起、、、和等作用。
8．目前液压技术正向着、、、、、及液压与相结合的方向发展。
9．液体流动时，的性质，称为液体的粘性。
10．液体粘性用粘度表示。
常用的粘度有、和。
11．液体的动力粘度μ与其密度ρ的比值称为，用符号表示，其国际单位为，常用单位为，两种单位之间的关系是。
12．将mL被测液体在θ°C时由恩氏粘度计小孔中流出所用的时间t1与mL 蒸馏水在°C时由同一小孔中流出所用的时间t2之比，称为该被测液体在θ°C时的，用t2表示。
13．矿物油在15°C时的密度约为，水的密度为。
14．液体受压力作用而发生体积变化的性质，称为液体的。
在或时，应考虑液体的可压缩性。
15．当液压系统的工作压力高，环境温度高或运动件速度较慢时，为了减少泄漏，宜选用粘度较的液压油；当工作压力低，环境温度低或运动件速度较快时，为了减小功率损失，宜采用粘度较的液压油。
16．液体为相对静止状态时，其单位面积上所受的法向压力，称为，用符号表示。
其国际单位为，常用单位为，工程单位为，它们之间的关系为。
17．液压系统的工作压力决定于。
18．在密闭系统中，由外力作用所产生的压力可，这就是静压力传递原理。
19．液体作用于曲面某一方向上的力，等于液体压力与的乘积。
第一章 液压传动基础知识a
第二节 液体静力学
一、静压力（或压力）及其性质 静压力（或压力） 静止液体： 静止液体：液体内部质点与质点无相对运动 单位面积上所受的力
p= F A
m2
p = lim(
液体静压力有两个重要性质： 液体静压力有两个重要性质： 1. 液体静压力垂直于作用面，其方向永远沿着作 液体静压力垂直于作用面， 用面的法线方向。 用面的法线方向。 2. 在静止液体中任意一点的静压力在各个方向上 均相等。 均相等。
三、压力的表示方法及单位
绝对压力=相对压力 大气压力 绝对压力 相对压力+大气压力 相对压力 真空度=大气压力 大气压力-绝对压力 真空度 大气压力 绝对压力 单位： 单位：
牛顿/ 米2 N / m2 )( Pa) （
1Pa = 1N/ m2 1bar = 1×105 N/ m2 = 1×105 Pa
二、在重力作用下静止液体中的压力分布
p = p0 + ρgh p = pa + ρgh h = Z0 − Z p P Z+ = Z0 + 0 = 常数 ρg ρg
１、静压力由两部分组成：液面 静压力由两部分组成： 静压力由两部分组成 上的压力和液柱重量； 上的压力和液柱重量； 1.静止液体内的压力沿深度呈直 静止液体内的压力沿深度呈直 线分布； 线分布； 2.离液面深度相同处各点的压力 离液面深度相同处各点的压力 都相等， 都相等，压力相等的所有点组成 等压面。 等压面。
o
单位： 单位：Pa ⋅ s(帕.秒）
t1 Et = t2
以被测液体粘度相对于同温度下水的粘度之比值来 表示粘度的大小。 表示粘度的大小。
机械油的牌号是表示温度为50度时， 机械油的牌号是表示温度为 度时，该种油运动 度时 粘度以厘沲为单位的平均值。单位： 粘度以厘沲为单位的平均值。单位： 2 / s 沲 cm
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
《液压与气压传动》第一章 液压传动基本知识
6.31 7.31 E 106 m2/s E
5）粘度的特性 ① 温度↑→粘度↓, 较明显, 如图1-3（下一页）。 ② 压力↑→粘度↑, 不明显
温度↑→粘度↓ 4. 其它性质 略，具体参阅教材P10。
二、对液压油液的要求
1) 合适的粘度,ν40=(15～68)×10-6 m2/s，较好的粘温特性 2) 润滑性好； 3) 质地纯净，杂质少； 4) 对金属和密封件有良好的相容性； 5) 对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性； 6) 抗泡末性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好； 7) 体积膨胀系数小，比热容大； 8) 流动点和凝固点低，闪点和燃点高； 9) 对人体无害，成本低。
恩氏粘度的定义： 是用恩氏粘度计测定。将200mL温度为t℃的被测液体 装入粘度计的容器内，使之由其下部直径为2.8mm的小 孔中流出, 测出液体流尽所需的时间t1(s)。再测出200mL 温度为20℃的蒸馏水在同一粘度计中流尽所需的时间t2 (s)。这两个时间的比值即为被测液体在t℃下的恩氏粘 度，Et t1 t2 ，一般以20℃、50℃和100℃作为测定粘 E20 E50 E 度的标准温度，分别记为 、 和 100 。 恩氏粘度与运动粘度的换算关系为
（1-4）
μ——粘性系数。 粘性动画
若以τ表示单位面积上的内摩擦力，则有
du dy
（1-5）
上式便称为牛顿内摩擦定律。 2）动力粘度μ 用牛顿内摩擦定律中的粘性系数μ 表示的粘度称为动 力粘度，又称绝对粘度。
物理意义：指在单位速度梯度下流动时单位面积上产生 的内摩擦力的大小。 du
N s 法定计量单位： Pa· 1Pa s 1 2 s m
2.静压力基本方程的物理意义 图1-5 1) 取A 点列写静压力基本方程， p po gh po g z0 z
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
无物理意义，但它却是工程实际分析中经常用到的物理量。
工程上用运动粘度来表示油的粘度等级。 我国生产液压油采用40℃时的运动粘度值（mm2/s）为其粘 度等级标号，即油的牌号。 例如牌号为L-HL32的液压油，就是指这种油在40℃时的运动 粘度平均值为32mm2/s。
第一节 液压油
（3）温度对粘度的影响
第一节 液压油
二、液压油的种类及选用
（1）种类 可燃型液压油(矿物油型、合成烃型)、 耐火型液压油(包括乳化型、水、水—乙二醇型及合成型) 专用液压油(航空用、舰船用、炮用及车辆制动用液压油等)
第一节 液压油
（2）选用
选用的液压油粘度过高，将使系统因摩擦力而引起的功率损失过大 (机械效率下降)；选择液压油的粘度过低，将使系统因泄漏而引起的 功率损失增大(容积效率下降)。
A 第一章 液压传动基础知识
三、伯努利方程
2、实际液体的伯努利方程
第三节 流体动力学
当紊流时取 ，1层流时取 2
p1
gh1
1 2
1v12
p2
gh2
1 2
2v22
pW
动动能能修修正正系系数数
单位体积液 体在两断面 间流动的能
量损失
在用平均流速代替实际 流速计算动能时，必然 会产生误差。为了修正 这个误差，需引入动能 修正系数α
第一节 液压油
2.闪火点
油温升高时，部分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。
3.粘度
（1）粘性的物理意义
液体在外力作用下流动时，分 子间的内聚力要阻止分子间的 相对运动，因而产生一种内摩 擦力，这一特性称为液体的粘 性。
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）
液压传动基础知识
1.2.1 液压传动的工作原理及特征
特征一：力（或力矩）的传递是按照帕斯卡定律（静压传递定律）进行的。
p
F1 W A1 A2
压力取决于负载
压力的国际单位是帕斯卡（Pa）， 实际中常用兆帕（MPa）这一单 位，1MPa＝106Pa，另外在工程 中也常用单位巴（bar）， 1bar=1kgf/cm2≈0.1MPa，欧美国 家习惯使用psi（磅/平方英寸）作 单位，1psi=0.069bar =0.0069MPa。
1.传动方式的分类
◦ 原动机→传动机→工作机 ◦ 传动通常分为机械传动、电气传动和流体传动以及 它们的组合—复合传动等。 ◦ 机械传动—发展最早、目前应用最普遍的传动形式 ◦ 电气传动—在有交流电源的场合得到了广泛的应用
◦ 流体传动—液体传动（液压传动和液力传动）和气 体传动
• 以液体为工作介质进行能量传递和控制的传动方式 称为液体传动，它包括液压传动和液力传动。
1.3 液压传动的优缺点及应用
2.液压传动的主要缺点
◦ 1）液压传动不可避免地存在泄漏，同时，液 体又不是绝对不可压缩的，因此不宜在传动比 要求严格的场合采用。 ◦ 2）液压传动在工作过程中存在能量损失，如 摩擦损失、泄漏损失等，因此其传动效率较低， 一般为75%~80 %，故不宜用于远距离传动。而 且泄漏要及时妥善处理，否则不仅污染场地， 而且若附近有火种存在时，还可能引起火灾和 爆炸事故。
◦ 3）液压传动对油温的变化比较敏感，原因是 温度变化会引起液体茹性发生变化，使系统泄 漏增加，执行元件的工作性能也变坏，因此， 不宜在低温和高温条件下工作。 ◦ 4）为了减少泄漏，液压元件的制造精度要求 较高，因此，液压元件的制造成本较高，而且 对油液的污染比较敏感。 ◦ 5）液压系统故障的诊断比较困难，因此对维 修人员提出了更高的要求，既需要系统地掌握 液压传动的理论知识，又要具有一定的实践经 验。
液压传动基础知识
液压传动：用液体作为工作介质， 并以其压力能进行能量的传递称为液 压传动。（也称为静液传动或容积式 传动）
• 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。
• 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。
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（3）粘度
常用粘度：动力粘度、运动粘度和相对粘度。 1）动力粘度μ：是表征流动液体内摩擦力大小的粘 度系数。其值等于液体在以单位速度梯度流动时， 液层接触面单位面积上的内摩擦力，即： μ=F/（Adu/dy）=τ· dy/du 单位：Pa· s(帕· 秒）
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。
第一章
第一节
液压传动基础知识
流体传动的工作介质
一、液压油的主要性质 1、密度 单位体积液体的质量称为该液体的密度。 (以20度时密度作为油液的标准密度)
m 3 2 4 (kg / m , N s / m ) V
2、液体的可压缩性
可压缩性：液体受压力作用而发生体积变化的性
质。可用体积压缩系数κ或体积弹性模量K表示
p1 1 p 1 2 z1 112 2 z2 22 hw g 2g g 2g
hw 单位重量液体所消耗的能量
p1 1 p2 1 2 2 z1 11 z2 22 hw g 2g g 2g
在管内作稳定流动的理想流体具有压力能，势 能和动能三种形式的能量，它们可以互相转换，但 其总和不变，即能量守恒。
间隙流量：油液流过间隙产生的泄漏量。间 隙内的液流是层流。 原因：一是间隙两端的压力差引起的流动， 称为压差流动：二是组成间隙的两壁面相对 运动而造成的流动，称为剪切流动。
（一）平板缝隙 1、流经固定平行平板缝隙的流量 如图2－1３，由于间隙两端的液流有压力 差，其流量为：
结论：在压差作用下，通过固定平行平板 缝隙的流量与缝隙高度的三次方成正比， 这说明，液压元件内缝隙的大小对其泄漏 量的影响是很大的。
体积压缩系数κ：单位压力变化所引起的体积相
对变化量，
1 V （m2/N） p V
式中 V：液体加压前的体积（m3）；
△V：加压后液体体积变化量（m3）； △p：液体压力变化量（N/ m2）；
体积弹性模量K （N/ m2） ：液体体积压缩
系数κ的倒数
注意:1.体积模量与温度的关系。 2.在常温下，一般认为油液是不可压缩的。若 分析动态特性或p变化很大的高压系统，则必须考 虑可压缩性得影响 。尽量减少油液中的游离空气。
3
当长平板相对于短平板移动的方向和剪切与 压差方向一致时，取正号，方向相反时，取 负号。
第六节 空穴现象 空穴现象： 液压系统中，由于某种原因（如 速度突变），使某点处压力低于空气分离压 而产生气泡的现象。 （一）空穴现象的机理 液压油含有一定量的空气，大气压下正 常溶解于油液的空气，当压力低于其空气 分离压时，产生大量的气泡，另外压力继 续降低至低于饱和蒸气压，油液本身也发 生汽化而产生油的蒸气。体积弹性模量大 大减小。
理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。 定常流动：液体中任一点压力、速度、密度不随 时间变化。 一维流动：适当选择坐标后，使流速与压力只是 一个坐标的函数
２、迹线、流线、流束
迹线：液流中某一质点空间的运动轨迹。 流线：某瞬时表示各质点运动状态的一条条曲线。 流束：流管内的流线群。
★注意：迹线流线不真实存在；
四、动量方程
动量方程是动量定理在流体力学中的具体 应用。 ΣF=ρq v(β2 v2-β2v1)
第四节 液体流动时的压力损失 一、沿程压力损失 液体在等截面直管中流动时因粘性摩擦而 产生的压力损失。 1、层流时的沿程压力损失 1）过流断面上的流速分布规律 见图2－12，管内液体质点的流速在半径 方向上按抛物线规律分布。
3）相对粘度（条件粘度）：是采用特定的粘度计
在规定的条件下测出来的液体粘度。我国采用恩氏 粘度（°E）。
（4）粘温特性 温度升高时，液体分子间的内聚力减小， 其粘度下降的特性。图2-2所示为几种常用 的国产油液的粘温图；
（5）其它性质
油液的其他物理及化学性质包括：防锈性、 润滑性、抗燃性、抗凝性、抗氧化性、抗泡沫性、 抗乳化性、导热性、相容性以及纯净性等。都对 液压系统工作性能有重要影响。
K cd 2
由此可见：流量与小孔的断面面积成正 比，随小孔两端的压力差变化而变化。
二、缝隙液流特性 液压元件内各零件间有相对运动，必须 要有适当配合间隙。间隙过大，会造成泄漏； 间隙过小，会使零件卡死。如下图所示的泄漏， 泄漏是由压差和间隙造成的。内泄漏的损失转 换为热能，使油温升高，外泄漏污染环境，两 者均影响系统的性能与效率。
（1）减小流经节流小孔前后的压差。 （2）改进泵的结构，加大吸油管内径。 （3）提高零件的抗气蚀性能。
第七节 液压冲击
液压冲击：液压系统中，由于某种原因（如速 度急剧变化），引起压力突然急剧上升，形成 很高压力峰值的现象。 （一）液压冲击的危害 ： ∵ 液压冲击峰值压力>>工作压力 ∴ 引起振动、噪声、导致某些元件如密封装置、管 路等损坏；使某些元件 （如压力继电器、顺序阀等） 产生动作，影响系统正常工作。
q 2 A0 cc c A 2p
cd A
2p
cd cc c
称为小孔流量系数
液体流经短孔时的流量计算公式相同，但其流 量系数不同。
(二)液体流经细长小孔的流量
液体流经细长孔时，由于粘性而流动不 畅,故多为层流；其流量计算可作为圆管层流 流量推导出来。 小孔流量通用公式：
2、流经相对运动平行平板缝隙的流量 当一平板固定，另一平行平板以速度u0 与其相对运动时，液体作剪切流动。 ∵ v=u0/2 ∴qv=vA=u0bδ/2 在一般情况下相对运动平行平板缝隙中 既有压差流动，又有剪切流动。因此其流量 为二者的代数和：
u0 b qv p b 12 2
定常流动，流线迹线重合； 流线不相交，不转折。
３、通流截面、流量和平均流速 通流截面：流束中与所有流线正交的截面。 流量：单位时间内流过某通流截面的液体的体 积V，用qv来表示。
q dA
A
单位：
qv=V/t=Al/t=Au m3 /s; L/min. 1 m3 / s=6×104 L/min
（图2-7）
平均流速:过流断面通过的流量与该过流断面面 积的比值。 v=qv/A 结论:当液压缸有效面积一定时，活塞的运动 速度由输入液压缸的流量决定。
（图2-8）
二、连续性方程
流量连续性方程是质量守恒定律在流体力 学中的表达方式。
q = v A = 常量
★恒定流动中流过各截面的
不可压缩流体的流量是不变的。 因而流速与通流截面 的面积成反比。
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
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 2）液压系统压力形成 p = F/A F = 0 p = 0 F↑ p↑ F↓ p↓ 结论： 液体内部的的压力是由外界负载作用 所形成，即压力决定于负载。
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。
1）基本方程：
p＝p0+ρgh
★重力作用下液体上的压力分布特征：
（1）任一点处的压力由两部分组成：液面上的压力 和液体自重所形成的压力； （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；
2）静压力基本方程物理意义
2）阀的压力损失：
l p d 2
2
2
qV p pN qVN
三、管路系统的总压力损失 管路系统的总压力损失V qV l pN d 2 2 qVN
3、粘性
（1）物理本质 液体在外力作用下流动时产生内摩擦力，这 种特性称为粘性。
注意：静止液体不呈现粘性
（2）牛顿内摩擦定律
液体流动时，相邻液层间的内摩擦力F与液层接 触面积A及液层之间的相对运动速度dv 成正比，而 与液层间的距离dy成反比，即： F=uAdv/dy 若用单位面积上的内摩擦力 τ（切应力）来表 示，则：（牛顿内摩擦定律） τ= F/A = u· du/dy u-粘性系数 du/dy-速度梯度 ∵ 液体静止时,du/dy = 0 ∴ 静止液体不呈现粘性
图2-4帕斯卡原理应用
5、 液体对固体壁面的作用 1）作用在平面 （a) F = Ap＝πD2p/4
2 ）作用在曲面 (b、c) Px=pAx＝pπd2/4
曲面在某一方向上所受的作用力，等于液体压 力与曲面在该方向的垂直投影面积之乘积。
第三节 液体动力学
一、基本概念
1、理想液体、定常流动、一维流动
三、伯努利方程
伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的表 达方式。 1、理想流体的伯努利方程 液体在管内作恒定流动，任取两个截面a、b，如图2－ 11，有：
2 p1 12 p2 2 z1 z2 c g 2 g g 2g
p
g
z
2
2g
c
2、实际流体的伯努利方程 实际流体存在粘 性，流动时存在能量 损失，△p 为单位质 量液体在两截面之间 流动的能量损失。 用平均流速替代实际 流速，α为动能修正系数，
2 2 2
第五节 小孔和缝隙流量 概述：液压传动中常利用液体流经阀的小 孔或间隙来控制流量和压力,达到调速和调 压的目的。 一、小孔流量 薄壁小孔 l/d ≤ 0.5 孔口分类〈 细长小孔 l/d > 4 短孔 0.5 < l/d ≤4