液压传动基础知识
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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
液压传动基本知识
第一讲液压传动基础知识一、什么是液压传动？定义：利用密闭系统中的压力液体实现能量传递和转换的传动叫液压传动。
液压传动以液体为工作介质，在液压泵中将机械能转换为液压能，在液压缸（立柱、千斤顶）或液压马达中将液压能又转换为机械能。
二、液压传动系统由哪几部分组成？液压传动系统由液压动力源、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件和工作液体组成。
三、液压传动最基本的技术参数：1、压力：也叫压强，沿用物理学静压力的定义。
静压力：静止液体中单位承压面积上所受作用力的大小。
单位：工程单位kgf/cm 2法定单位：1MPa （兆帕）=106Pa （帕）1MPa （兆帕）~10kgf/ce2、流量：单位时间内流过管道某一截面的液体的体积。
单位：工程单位：L/min （升/分钟）法定单位：m 3/s四、职能符号：定义：在液压系统中，采用一定的图形符号来简便、清楚地表达各种元件和管道，这种图形符号称为职能符号。
作用：表达元件的作用、原理，用职能符号绘制的液压系统图简便直观；但不能反映元件的结构。
如图：过滤器 /VNX五、常用密封件：1.O 形圈：常用标记方法：公称外径（mm ）截面直径（mm ）2•挡圈（0形圈用）：3. 常用标记方法：挡圈ADXdXa千斤顶双向锁 截止阀安全阀A 型（切口式）；D 外径（mm ）；d 内径（mm ）；a 厚度（mm ）第二讲控制阀；液控单向阀；单向锁一、控制阀：1. 定义：在液压传动系统中，对传动液体的压力、流量或方向进行调节和控制的液压元件统称为控制阀。
2. 分类：根据阀在液压系统中的作用不同分为三类：压力控制阀：如安全阀、溢流阀流量控制阀：如节流阀方向控制阀：如操纵阀液控单向阀双向锁3. 对阀的基本要求：（1）工作压力和流量应与系统相适应；（2）动作准确，灵敏可靠，工作平稳，无冲击和振动现象；（3）密封性能好，泄漏量小；（4）结构简单，制作方便，通用性大。
二、液控单向阀结构与原理：1. 定义：在支架液压系统中用以闭锁液压缸中的液体，使之承载的控制元件为液控单向阀。
第三章-补充知识-液压传动基础知识-精简版2020
二、液压传动的主要缺点
与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下缺点
1、由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较低。如果处理不当，泄 漏不仅污染场地，而且还可能引起火灾和爆炸事故。
2、工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。 3、液压元件的制造精度要求较高，因而价格较贵。由于液体介质的泄漏及可
液压传动
第一章 液压传动概述
第一节 液压传动的定义、工作原理及组成
一、基本概念 1、液压传动的定义
用液体作为工作介质，在密封的回路里，以液体的压力能进行能 量传递的传动方式，称之为液压传动。
2、液压控制的定义
液压控制与液压传动的不同之点在于液压控制是一个自动控制系 统，具有反馈装置，系统具有较强的抗干扰能力,所以系统输出量 的精度高。
与机械传动、电气传动相比，液压传动具有以下优点
1、液压传动的各种元件、可根据需要方便、灵活地来布置； 2、重量轻、体积小、运动惯性小、反应速度快； 3、操纵控制方便，可实现大范围的无级调速(调速范围达2000:1)； 4、可自动实现过载保护； 5、一般采用矿物油为工作介质，相对运动面可自行润滑，使用寿命长； 6、很容易实现直线运动； 7、容易实现机器的自动化，当采用电液联合控制后，不仅可实现更高程
低速液压马达的基本形式是 径向柱塞式，例如多作用内曲线式、单作 用曲轴连杆式和静压 平衡式等。
低速液压马达的主要特点是：排量大，体积大，转速低，有的可低到每 分钟几转甚至不到一转。通常低速液压马达的输出扭矩较大，可达 几千 到几万 ，所以又称为低速大扭矩液压马达。
第三节 液压缸
一、 液压缸的类型和特点
3、 活塞式液压缸典型结构
液压传动理论知识
干式
湿式
电磁换向阀
特点：
（1）动作迅速，操作轻便，便于远距离控制； （2）因受电磁铁尺寸与推力的限制，仅能控制小
流量（小于63 l/min）的液流；
（3）电磁铁通断电需电信号控制：如设备中的按 钮开关、限位开关、行程开关等； （4）换向快，易产生液压冲击。
④液动换向阀
工作原理：
利用控制油路的油液压力来改变阀芯位置的换向阀。
四、常用的控制液压液污染的措施
1）严格清洗元件和系统。 2）防止污染物从外界侵入。 3）采用高性能的过滤器。 4）控制液压液的温度。 5）保持系统所有部位良好的密封性。 6）定期检查和更换液压液并形成制度。
第三章：液压泵
液压泵是一种能量转换装置，它把驱动 电机的机械能转换成输到系统中去的油液的 压力能，供液压系统使用。 液压泵按其在单位时间内所能输出油液 体积可否调节而分为定量泵和变量泵两类； 按结构形式可以分为齿轮式、叶片式和柱塞 式三大类。
按阀的安装方式分类 ：管式、板式、法兰式
按操纵方式分类：重点记住有助于看懂图纸 手动、机动、电动、弹簧控制、液动、液压先导控制 电液动等。
。
3、 换 向 阀 主 体 结 构 与 工 作 原 理
结 构 图 和 图 形 符 号
二位二通
二位三通
二位四通
4、几种典型换向阀的结构
①手动换向阀
②机动换向阀（又称行程阀）
第二章：液压液
在液压系统中，液压液是传递动力和信号的工 作介质，有的还起到润滑、冷却和防锈的作用。液 压系统能否可靠、有效地工作，在很大程度上取决 于系统中所用的液压液。 目前90%以上的液压设备采用石油基液压液。基 油为精致的石油润滑油馏分。为了改善液压液的性 能，以满足液压设备的不同要求，往往在基油中加 入各种添加剂。添加剂有两类：一类是改善油液化 学性能的，如抗氧化剂、防腐剂、防锈剂等；另一 类是改善油液物理性能的，如增粘剂、抗磨剂、防 爬剂等。
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
顺序阀的作用
1) 2) 3) 4)
用以实现多缸的顺序动作 和单向阀组合成单向顺序阀 ，保持垂直液压缸不因自重而下落， 起平衡阀作用‘ 液控顺序阀利用外界压力油控制，实现液压缸动作的转换。 43 将液控顺序阀的出口接油箱，实现双泵系统的大泵卸荷。
3.1 外控式顺序阀（直动式） 功能及原理
这种外控式顺序阀， 阀芯接两个不同的切换 状态，“开”和“关”。外 部 控制油被引到阀芯的检测 面上，所产生的作用力与 弹簧力相比较，当作用力 大于弹簧力，阀芯打开， 反之，阀芯关闭。
52
30
31
32
压力控制阀
1.1压力阀的功能原理及符号
33
一. 溢流阀 1.1 直动式溢流阀 功能及原理
溢流阀最重要的功能,就是限制系统 压力,从而对各个元件以及管路进行 保护,防止超载和爆裂的危险,因此 该阀 也叫安全阀 . 当系统压力达到其调定值,溢流阀开 始起限压作用,原来关闭的阀 这时 开启,多余的流量经阀口流回油箱. 采用这种方式,溢流阀是装在旁路的. 注意:溢流阀溢流损耗的功率 P=PXQ
42
3 顺序阀
功能与原理
顺序筏是用来控制液压系统中各执行元件的动作先后顺序。依 控制压力的不同，顺序阀可分为内控式和外控式两种。内控式 用阀进口处的压力控制阀星的开启，外控式用外来的控制压力 油控制阀芯的开启。（所以又叫液控顺序阀） 顺序阀亦有直动式、先导式两种，前者用于低压，后者用于高 压。 顺序阀与溢流阀结构基本相似，不同的只是顺序阀出油口通向 系统的另一油路，而溢流阀出口通油箱。此外，顺序阀进出口 都有压力油，所以它的泄油口L必须单独外接油箱。
换向阀利用阀芯相对于阀体的相对运动使油路接通、断 开或变换油流方向，从而使液压执行元件启动、停车或 变换运动方向。 换向阀的名称型号是按其有效油口的数量（不计控制油 口）和开关位置数量而定。
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
传动——传递运动和动力的方式
常见传动类型
机械传动
传 动
电力传动 气体传动 流体传动 液压传动
液体传动
复合传动
液力传动
机械传动
机械传动是由齿轮、轴、丝杠螺母、 曲柄连杆、带等传动件组成的传动。
电力传动
电力传动是利用电能来进行能量传递 的工作方式。
气体传动
气体传动主要是气压传动。气压传 动利用气体压力能传递能量。
1.1.2
液压传动系统的组成
活塞右移
液压泵由电动 机驱动旋转，从油 箱中吸油。油液经 液压泵输出，进入 压力管后，通过开 停（换向）阀、节 流阀、换向阀进入 液压缸的左腔，推 动活塞向右运动。
1.1.2
液压传动系统的组成 溢流阀溢流 把开停阀手柄转换 到中间竖直位置， 泵出口压力管中的 油液将经溢流阀和 回油管排回油箱， 不输出到液压缸中 去，此时系统保持 溢流阀的调定压力。
h1
A1，p
h2
A2，p
由式可知，在液压传动中，活塞的运动速 度只取决于进入油缸的流量,而与流体的压力 无关.
1.1.1
液压传动装置的工作原理
F1 W
3、功率关系
h1
或P pAபைடு நூலகம்v1 pA2 v2 pq
A1，p
h2
F1v1 Wv 2
A2，p
由式可知，在液压传动中的功率可以用压 力p和流量q的乘积来表示，压力p和流量q是液 压传动中最基本、最重要的两个参数。
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
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）
机械基础课件：液压传动基础知识
v1,v2 ——液体流经截面1、 2时的平均流速， 单位为m/s。
液压传动基础知识
图13-2 液流连续性原理
液压传动基础知识
练一练： 如图13-3所示， 在液压千斤顶的压油过程中， 已知柱塞泵活塞1的面积A1=1.13×10-4 m2， 液压缸活 塞2的面积A2=9.62×10-4 m2， 管路4的截面积A4=1.3×10-5 m2。 若活塞1的下压速度v1为0.2 m/s， 试求活塞2的上升速度 v2和管路内油液的平均流速v4。
液压传动基础知识
说一说： 你能对照图13-1复述液压千斤顶的工作过程吗？ 你在生活中见过液压传动的例子吗？ 如果有， 和大家分享 一下你对液压传动系统的认识。
液压千斤顶是一个简单的液压传动装置， 从其工作过程 可以看出， 液压传动的工作原理是以油液作为工作介质， 通过密封容积的变化来传递运动， 通过油液内部的压力来传 递动力。
当活塞运动被阻(如接触固定挡铁)， 负载阻力F增大， 液压泵出口压力又随之继续增大， 至油液压力达pC值时， 溢流阀阀芯上移，P口与O口连通， 压力油液流回油箱， 液 压泵出口处压力保持为pC。
综合上面分析， 可知液压传动系统中某处油液的压力是 由于受到各种形式负载的挤压而产生的， 压力的大小决定于 负载， 并随负载变化而变化。 当某处有几个负载并联时， 压力的大小取决于克服负载的各个压力值中的最小值。 压力 的建立过程是从无到有、 从小到大迅速进行的。
图13-1所示为液压千斤顶的工作原理。
液压传动基础知识
1—杠杆手柄; 2—小油缸; 3—小活塞; 4、 7—单向阀; 5—吸油管； 6、 10—管道； 8—大活寒； 9—大油缸； 11—截止阀； 12—
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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。
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• 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。
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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
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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。
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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。
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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。
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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.静止液体的性质式中 Q 一一进入液压缸的流量Ci?/s);(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∕ι112);F ——作用力(N);A ——有效作用面积(in?)。
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第一章液压传动基础流体传动包括液体传动和气体传动，本章仅介绍液体传动的基本知识。
为了分析液体的静力学、运动学和动力学规律，需了解液体的以下特性：连续性假设：流体是一种连续介质，这样就可以把油液的运动参数看作是时间和空间的连续函数，并有可能利用解析数学来描述它的运动规律。
．不抗拉：由于油液分子与分子间的内聚力极小，几乎不能抵抗任何拉力而只能承受较大的压应力，不能抵抗剪切变形而只能对变形速度呈现阻力。
易流性：不管作用的剪力怎样微小，油液总会发生连续的变形，这就是油液的易流性，它使得油液本身不能保持一定的形状，只能呈现所处容器的形状。
均质性：其密度是均匀的，物理特性是相同的。
第一节液压传动工作介质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。
我国采用摄氏20度时的密度作为油液的标准密度。
2．可压缩性压力为ｐ0、体积为Ｖ0的液体，如压力增大时，体积减小，则此液体的可压缩性可用体积压，即单位压力变化下的体积相对变化量来表示缩系数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。
１／=倒数，称为体积弹性模量Ｋ，简称体积模量。
即Ｋ3．粘性1）粘性的定义时，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)或有流动趋势(液体在外力作用下流动力，这种现象叫做液体的粘性。
液体只有在流动(或有流动趋势)时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。
粘性使流动液体内部各处的速度不相等，以图1-2为例，若两平行平板间充满液体，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、液层间的速度梯度成正比，即为比例常数，称为粘性系数或粘度。
如以表示切应力，即单位面积上的内摩擦力，则式中：这就是牛顿的液体内摩擦定律。
2）粘性的度量／)，，以前沿用的单位为P(泊，dyne·s秒(1)动力粘度：又称绝对粘度，单位为Pa·s(帕·)厘泊)。
1Pa·cP(s=10P=；即运动粘度：液体的动力粘度与其密度的比值，称为液体的运动粘度(2)，＝cSt(厘斯= St))单位为。
以前沿用的单位为St(斯。
液压传动工作介质，１计)的中心值来划分的，如某一种牌号L-HL22以的粘度等级是以40时运动粘度(普通液40 时运动粘度的中心值为压油在22。
液体的粘度随液体的压力和温度而变。
对液压传动工作介质来说，压力增大时，粘度增大。
在一般液压系统使用的压力范围内，增大的数值很小，可以忽略不计。
但液压传动工作介质的粘度对温度的变化十分敏感，温度升高，粘度下降。
这个变化率的大小直接影响液压传动工作介质的使用，其重要性不亚于粘度本身。
4．其它性质液压传动工作介质还有其它些性质，如稳定性(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、润滑性以及相容性(对所接触的金属、密封材料、涂料等作用程度)等，它们对工作介质的选择和使用有重要影响。
这些性质需要在精炼的矿物油中加入各种添加剂来获得，其含义较为明显，不多作解释，可参阅有关资料。
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：）液压系统的工作条件1（．（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。
为了延长液压元件的寿命，保证液压系统可靠地工作，将工作介质的污染度控制在某一限度内是较为切实可行的办法. 为了减少工作介质的污染，应采取如下一些措施：(1)对元件和系统进行清洗，才能正式运转。
(2)防止污染物从外界侵入。
(3)在液压系统合适部位设置合适的过滤器。
(4)控制工作介质的温度，工作介质温度过高会加速其氧化变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限。
(5)定期检查和更换工作介质，定期对液压系统的工作介质进行抽样检查，分析其污染度，如已不合要求，必须立即更换。
更换新的工作介质前，必须对整个液压系统彻底清洗一遍。
．第二液体静力液体静力学主要是讨论液体静止时的平衡规律以及这些规律的应用。
液体静止指的是液体内部质点间没有相对运动，不呈现粘性而言，至于盛装液体的容器，不论它是静止的或是匀速、匀加速运动都没有关系。
一、液体静压力及其特性作用在液体上的力有两种，即质量力和表面力。
单位质量液体受到的质量力称为单位质量力，在数值上就等于加速度。
表面力是由与流体相接触的其它物体(如容器或其它液体)作用在液体上的力，这是外力；液体静止指的是液体内部质点间没有相对运动，不呈现粘性而言，至于盛装液体的容器，不论它是静止的或是匀速、匀加速运动都没有关系。
也可以是一部分液体作用在另一部分液体上的力，这是内力。
单位面积上作用的表面力称为应力，它有法向应力和切向应力之分。
当液体静止时，液体质点间没有相对运动，不存在摩擦力，所以静止液体的表面力只有法向力。
液体内某点处单位面积上所受到的法向力之比，，即 )叫做压力 (静压力如果法向力F，均匀地作用于面积A上，则压力可表示为液体的静压力具有两个重要特性：1)液体静压力的方向总是作用面的内法线方向。
2)静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。
二、液体静压力基本方程1．静压力基本方程式所示1-4a在重力作用下的静止液体，其受力情况如图图1-4 重力作用下的静止液体则Ａ点所受的压力为式中，g为重力加速度，此表达式即为液体静压力的基本方程，由此式可知：静止液体内任一点处的压力由两部分组成，一部分是液面上的压力，另(1)一部分是的乘积。
与该点离液面深度(2)同一容器中同一液体内的静压力随液体深度的增加而线性地增加。
(3)连通器内同一液体中深度相同的各点压力都相等。
由压力相等的点组成的面称为等压面。
重力作用下静止液体中的等压面是一个水平面。
2．静压力基本方程式的物理意义图1-5为盛有液体的密闭容器，液面压力为，选则一基本水平面ox，根据静压力基本方程式可以确定距液面深度ｈ处Ａ点的压力ｐ，即这是液体静压力基本方程式的另一种形式。
其中表示A 点的单位质量液体的位能；表示A点的单位质量液体的压力能。
上述表达式说明了静止液体中单位质量液体的压力能和位能可以互相转换，但各点的总能量却保持不变，即能量守恒，这就是静压力基本方程式中包含的物理意义。
三、压力的表示方法及单位１．压力的表示方法压力的表示方法有两种：一种是以绝对真空作为基准所表示的压力，称为绝对压力；另一种是以大气压力作为基准所表示的压力，称为相对压力。
由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压力。
绝对压力与相对压力的关系为：绝对压力=相对压力+大气压力绝对压力小于大气压时, 负相对压力数值部分叫做真空度。
即真空度=大气压-绝对压力=-(绝对压力-大气压)由此可知，当以大气压为基准计算压力时，基准以上的正值是表压力，基准以下的负值就是真空度。
绝对压力、相对压力和真空度的相互关系如图1-6所示。
２．压力的单位:，符号为，工程上常用兆帕这个单位来表示压力，单位称为帕斯卡(帕)法定压力(ISO)在工程上采用工程大气压，也采用水柱高或汞柱高度等，在液压技术中，目前还采用的压力单位有巴，符号为１压力的单位及其它非法定计量单位的换算关系为：＝) 工程大气压1at((米水柱)(毫米汞柱)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。
液压系统中的压力是由外界负载决定的。
五、液体静压力对固体壁面的作用力静止液体和固体壁面相接触时，固体壁面上各点在某一方向上所受静压作用力的总和，便是液体在该方向上作用于固体壁面上的力。
在液压传动计算中质量力可以忽略，静压力处处相等，所以可认为作用于固体壁面上的压力是均匀分布的。
当固体壁面是曲面时，作用在曲面各点的液体静压力是不平行的，曲面上液压作用力在某一方向上的分力等于液体静压力和曲面在该方向的垂直面内投影面积的乘积。
第三节液体动力学本节主要讲授三个基本方程：流量连续性方程、伯努利方程和动量方程一、基本概念l．理想液体、定常流动和一维流动理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。
定常流动：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，则这种流动就称为定常流动(恒定流动或非时变流动)。
非定常流动：只要压力、速度和密度中有一个随时间而变化，液体就是作非定常流动(非恒定流动或时变流动)。
一维流动：当液体整个地作线形流动时，称为一维流动，当作平面或空间流动时，称为二维或三维流动。
2．迹线、流线、流束和通流截面迹线：是流动液体的某一质点在某一时间间隔内在空间的运动轨迹。
流线：是表示某一瞬时液流中各处质点运动状态的一条条曲线，在此瞬时，流线上各质点速度方向与该线相切。