流体力学与液压传
于治明主编液压传动课件第一章 流体力学基础
静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。 静止液体在微小面积上所受的内法线方向的法向力， 该点的压力为。 （3-1） 静压力性质： 静压力垂直于承压面，其方向和该面的内法线方向一致。 静止液体内任意一点所受到的压力在各个方向上都相等。
• 压力及其性质： 质量力：力的作用反映在液体内部每一个质点上。如重力、惯性力、离心力等。质量力的大小 和液体的质量成正比。 表面力：力的作用反映在外部表面或内部截面上。表面力的大小和作用面积成正比。如液体边 界上的大气压力，液体内部各部分之间相互作用的压力、内摩擦力等。 单位质量力数值上等于加速度。 单位面积上作用的表面力称为应力。 法向应力和切向应力 液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为压力。
压力为p时液体的运动粘度
p
大气压力下液体的运动粘度
a
(1 9)
（5）气泡对粘度的影响
b 0 (1 0.015b)
b为混入空气的体积分数 混入b空气时液体的运动粘度
不含空气时液体的运动粘度
0
b
（三）、选用与维护
1、工作介质的选择 品种、粘度 2、工作介质的使用和维护 1）污染物种类及其危害 固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物 污染能量。 2）污染原因 3）污染物等级 指单位体积工作介质中固体颗粒污染物的含 量，即工作介质中固体颗粒的浓度。 ISO4406:1987,1999
一、基本概念
（一）、理想液体、恒定流动和一维流动
既无粘性不可压缩的假想液体，称为理想液体。 液体流动时，液体中任意点处的压力、速度和密度都不随 时间而变化，液体作恒定流动。
只要压力、速度或密度有一个随时间变化，液体作非恒 定流动。当液体整体作线性流动时，称为一维流动。
（二）、流线、流束和通流截面
流体力学与液压传动
流体力学与液压传动流体力学是研究流体静力学和流体动力学的学科，涉及液体和气体在静止和流动状态下的力学行为。
而液压传动则是利用流体进行能量传递和控制的一种技术。
本文将介绍流体力学的基本原理、液压传动的应用及其在工程领域中的意义。
一、流体力学基本原理流体力学主要研究流体的运动规律和压力分布等基本性质。
在流体力学中，流体可以分为不可压缩流体和可压缩流体两类。
不可压缩流体通常指液体，如水、油等；可压缩流体则主要指气体。
在流体力学中，最基本的方程为连续性方程、动量方程和能量方程。
其中，连续性方程描述了流体在运动过程中质量守恒的关系；动量方程描述了流体受到外力作用时的运动规律；能量方程则研究了流体能量的变化。
二、液压传动的应用液压传动利用液体在封闭管路中传递能量，实现机械运动的控制和传递。
液压传动广泛应用于各种机械设备中，如农业机械、工程机械、船舶、飞机等。
液压传动具有传动效率高、可靠性强、运动平稳等优点。
液压传动系统由液压泵、液压阀、液压缸等组成。
通过液压泵将液压油压入系统，并由液压阀进行分配和控制，最终驱动液压缸进行工作。
液压传动通过调节液压阀的开启和关闭，以及控制液压泵的转速来实现对机械设备的精确控制。
三、液压传动在工程领域中的意义液压传动在工程领域中具有广泛的应用价值。
首先，液压传动能够实现大功率输出，满足重载工况下的需求。
其次，液压传动具有可靠性高的特点，适用于各种恶劣的工作环境。
此外，液压传动还具有灵活性强、动作平稳等优点，能够满足复杂工况下的控制要求。
在工程领域中，液压传动广泛应用于起重机械、挖掘机、注塑机、铁路设备等大型机械设备中。
液压传动不仅能够提高机械设备的工作效率，还能够降低设备的能耗和噪声，提升整体的操作性能。
总结：流体力学和液压传动是现代工程领域中重要的学科和技术。
流体力学研究了流体的运动规律和性质，为液压传动提供了理论基础。
液压传动利用流体进行能量传递和控制，应用广泛且具有重要意义。
第二章 液压传动流体力学基础
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2.2 液体动力学
实验
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2.2 液体动力学
一维流动
当液体整个作线形流动时，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。一维流动最简单，但是 严格意义上的一维流动要求液流截面上各点处的速度矢量完 全相同，这种情况在现实中极为少见。通常把封闭容器内液 体的流动按一维流动处理，再用实验数据来修正其结果，液 压传动中对工作介质流动的分析讨论就是这样进行的。
静止液体中的压力分布
例：如图所示，有一直径为d， 解：对活塞进行受力分析， 活塞受到向下的力： 重量为G的活塞侵在液体中， 并在力F的作用下处于静止状 F下 ＝F＋G 态，若液体的密度为ρ，活 活塞受到向上的力： 塞侵入深度为h，试确定液体 d 2 在测量管内的上升高度x。 F上＝g h x 4 F 由于活塞在F作用下受力平衡， d 则：F下＝F上，所以：
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2.2 液体动力学
通流截面、流量和平均流速
流束中与所有流线正交的截面称为通流截面，如图c中的A面 和B面，通流截面上每点处的流动速度都垂直于这个面。 单位时间内流过某通流截面的液体体积称 为流量，常用q表示 ，即：
q V t
式中
q —流量，在液压传动中流量
常用单位L/min； V —液体的体积； t —流过液体体积V 所需的时间。
1mmHg(毫米汞柱)=1.33×102N／m2
1at(工程大气压，即Kgf/cm2)=1.01972×105帕 1atm(标准大气压)=0.986923×105帕。
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2.1 液体静力学
帕斯卡原理
液压传动动力元件的工作原理
液压传动动力元件的工作原理
液压传动是一种广泛应用于工业和机械领域的动力传输方式。
液压传动系统由多个液压元件组成，其中动力元件是其中最重要的部分之一。
动力元件的作用是将液压能转化为机械能，从而实现机械设备的运转。
液压传动动力元件的工作原理可以简单地描述为：当液压系统中的液体被压缩时，它会产生一定的压力，这个压力会被传送到液压元件中，从而产生机械运动。
液压元件的工作原理基于流体力学原理，主要包括以下几个方面：
1. 液体的传递：液压元件通过管道将液体传递到需要机械运动的地方。
在液体传递过程中，需要保持管道内部的压力稳定，以确保液体能够顺畅地流动。
2. 液体的压缩：当液体被泵送到液压元件中时，它会被压缩，产生一定的压力。
这个压力可以用来驱动其他机械部件。
3. 液体的控制：液压元件可以通过控制阀门和调节器来控制液体的流量和压力。
这些控制器可以根据需要进行调整，以实现不同的机械运动。
4. 液体的转换：液压元件可以将液体的能量转换为机械能量。
例如，液压缸可以将液体的压力转换为线性运动，从而驱动其他机械部件。
液压传动动力元件包括多种类型，其中最常见的包括液压泵、液压缸、液压马达、液压阀门等。
这些元件在不同的机械设备中有不同的应用。
总之，液压传动动力元件是实现液压传动系统工作的核心部分。
了解其工作原理对于设计、维护和修理液压传动系统都非常重要。
流体力学与液压传动
流体力学与液压传动
流体力学和液压传动是许多工业领域中至关重要的技术，其用途
涉及到众多的行业，如制造业、航空、机械、铁路等。
它们的原理和
应用原理各不相同，但它们的最终目的都是一样的，即利用流体的动
能来增加机器的性能。
流体力学是研究流体运动的一门学科，其中包括气体和流体的流
动运动，液体的流动运动和流体力学基础理论等。
它研究的内容涉及
流体中的各种物理机制，包括流体的运动、压强、动能等，以及流体
与其他物体间相互作用机理等。
流体力学不仅能为机械设计工程提供
理论依据，还可帮助理解物理现象，并有助于设计特殊形状的流体元件，从而改善机械性能。
液压传动则是依靠液压原理和流体力学来传递动能的技术。
它结
合了机械传动和电子传动的优点，具有体积小巧、传动精度高、动作
迅速、可靠性强等优点，而且可以根据需要实现全电控制或半电控制，适用于需要较大能量和较快动作的产品设备。
液压传动应用越来越广泛，可用于飞机飞行控制装置、火箭发射机构、大型机床、工业机械
等多种领域。
因此，流体力学和液压传动都是工程设计过程中十分重要的技术，它们能够提高机械设备的性能，发挥重要作用于我们的社会经济发展
过程中。
《流体力学与液压传动》 试题库及参考答案
《流体力学与液压传动》 试题库及参考答案一、填空题............................................................................................................- 3 -二、问答题..........................................................................................................- 10 -三、分析题..........................................................................................................- 14 -四、计算题..........................................................................................................- 20 -一、 填空题1．液压系统中的压力取决于，执行元件的运动速度取决于。
（外负载；进入执行元件的流量）2．液压传动装置由、、和四部分组成，其中和为能量转换装置。
（动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件；动力元件、执行元件）3．液体体积弹性模量的物理意义为，体积弹性模量越大液体抵抗变形的能力越。
（单位体积相对变化量所需要的压力增量；强）4．液体的粘度随温度的升高而, 其原因是。
（降低, 分子间的内聚力减小（内摩擦力减小））5．液体粘度的因压力的增高而, 其原因是。
（增大,分子间的距离减小，内聚力增大（内摩擦力增大））6．液体的可压缩性随温度的升高而，因压力的增高而。
(增大 ； 降低）7．液体在管道中存在两种流动状态，时粘性力起主导作用，时惯性力起主导作用，液体的流动状态可用来判断。
流体力学与液压传动期末复习试题
⑴求负载和流速
列出液压缸1，2的受力平衡方程式
而
通过液压缸1，2的受力平衡方程式得到FL1和FL2并带入到上式得
流速为
⑵求负载
当时 ，由上述力平衡方程式有
则
4求负载
时，由平衡方程式有
解答：
（a）防止重物下滑。
（b）实现速度切换。
解答：
系统将会卸荷。
解答：
压力高于减压阀的调定压力时，导阀打开，阀口减小，甚至关闭，有少量油液经导阀泄回油箱。
式中，p1=pa（大气压），v1=0，h1=0（取I-I断面为零势能基准面），p2=p，h2=H，v2=v，α1=α2=2（层流）， （仅考虑管中的摩擦损失）。则上式化为
(4)分别计算各项
2-13如图所示。直径D=200mm的活塞在泵缸内等速地向上运动，同时油从不变液位的开敞油池被吸入泵缸。吸油管直径d=50mm，沿程阻力系数λ=0.03，各段长度L=4m，每个弯头的局部阻力系数ζ=0.5，突然收缩局部损失系数ζ缩=0.5，突然扩大局部损失系数ζ扩=1，当活塞处于高于油池液面h=2m时，为移动活塞所需的力F=2500N。设油液的空气分离压为0.1×105Pa，密度ρ=900kg/m3，试确定活塞上升的速度，并求活塞以此速度运动时。能够上升到多少高度而不使活塞和油相分离。
解：
静特性曲线方程
实际流量
容积效率
解：
普通连接时，液压缸运动速度为
则
差动连接时进入无杆腔流量Q’’
则
解:
解：
设d1＞d2，工作台向左运动的速度为v1，推力为F1；向右运动的速度为v2，推力为F2。
1压力油从A管进入时（B管回油）
2压力油从B管进入时（A管回油）
3两柱塞缸同时进油时，形成差动连接，设其速度为V3（方向向左），推力为F3（方向向左）
流体力学与液压传动
流体力学与液压传动1液体传动的工作原理是帕斯卡定律，即密封容积中的液体既可以传递力，也可以传递运动。
2 液压管路中的压力损失可以分为两种，一种是沿程压力损失，一种是局部压力损失。
3 液体的流态可分为层流和紊流，判别流态的准则是雷诺数。
4 在液压系统中，由于某些原因使液体压力急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。
+5 齿轮泵特性，结构简单，体积小，重量轻，工作可靠，成本低对液压油污染不太敏感，便于维修利用。
6 单作用叶片泵的工作原理：定子不动，叶片在转子内往复运动相邻两叶片形成密封O1 O2左半吸油，右半压油。
双作用叶片泵的工作原理：转子与定子同心，转子旋转时叶片靠在定子内，当r向R移动时吸油，当R-r时排出。
单作用叶片泵旋转一周完成吸，压油，双作用叶片泵旋转一周完成两次吸丶压油。
7 液压传动的密封方式：O型密封圈丶普通Y型密封圈丶西姆科密封圈丶新型同轴密封圈8 直动溢流阀9液体抑制阀类型：压力控制阀（溢流阀减压阀顺序阀平衡阀）流量控制阀（节流阀调速阀同步阀）方向控制阀（单向阀换向阀）10调速回路类型：节流调速回路（进口节流式，出口节流式，劳路节流式）丶容积调速回路丶容积节流调速回路（变量与定量马达，定量泵与变量马达，变量泵与变量马达，变量泵-液压缸）丶速度换接回路11粘性液体在外力作用下，分子间的相互运动产生一种内摩擦力大小用粘度来度量，温度高，粘度小，压力大，粘度大。
12减压阀原理：串联减压式压力负反馈①定值减压阀，出口压力恒定②定差减压阀，出口压力差大小恒定1314滤油器选用①有足够的过滤精度，滤芯中颗粒越小，精度越高②有足够的通油能力③滤芯便于清洗或更换④滤芯应有足够强度，不会因压力而损坏。
15液压泵和马达：都是靠密封的工作空间的容积变化进行工作。
液压泵将机械能→液压能为系统提供压力油以压力，流量形式传输到系统中，是系统动力源液压马达将液压能→机械能输出转矩转速16 17我国采用的相对粘度是恩氏黏度，他是用恩氏粘度计测量的。
液压传动第三章 流体力学基础
1、理想流体和恒定流动
理想流体：既无粘性，又无压缩性的假想液体。
实际流体：有粘性，又有压缩性的液体。
恒定流动：液体在流动时，通过空间某一点的压力、速度和密度等运
动参数只随位置变化，与时 间无关。
非恒定流：液体在流动时，通过空间某一点的压力、速度和密度等
运动参数至少有一个是随时 间变化的。
2、流线 流管、流束、通流截面
dqdt
u22 2
dqdt
u12 2
势能：ΔEP gdqh2dt gdqh1dt
外力做的功=能量变化：
W ΔE ΔEK ΔEP
p1
g
u12 2g
h1
p2
g
u22 2g
h2
1.理想流体的能量方程
p1
g
u12 2g
h1
p2
g
u22 2g
h2
2、实际流体伯努利方程
实际流体：有粘性、可压缩、非恒定流动 速度修正：动能修正系数
正确设计和使用液压泵站。 液压系统各元部件的连接处要密封可靠，严防
空气侵入。 采用抗腐蚀能力强的金属材料，提高零件的机
械强度，减小零件表面粗糙度值。
第六节 液 压 冲 击
一、管内液流速度突变引起的液压冲击
有一液位恒定并能保持 液面压力不变的容器如 图3-40所示。
二、运动部件制动所产生的液压冲击
第四节 孔口和缝隙液流
一、薄壁小孔
➢ 薄壁小孔是指小孔的长度和直径之比l/d＜0.5的孔， 一般孔口边缘做成刃口形式，如图3-25所示。
➢薄壁小孔的流量计算
对于图所示的通过薄壁小孔的液体，取小孔前后截面1-1和2-2列伯努利方程
p1
g
v12 2g
9.17第2章 液压传动的流体力学基础
kg
V
一、液压油的性质
（二）可压缩性
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
定义：液体受压力作用而发生体积减小的性质。 压缩系数： 1 V
K
1 体积弹性模量： T k
p V
m
2
N
一般液压系统认为油液不可压缩。研究液压系 统动态特性、高压情况，尤其液压油中混入空 气，考虑油液的可压缩性。
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
图中是运用帕斯卡原理寻找推力和负载间关 系的实例。图中垂直、水平液压缸截面积为A1、 A2；活塞上负载为F1、F2。两缸互相连通，构成 一个密闭容器，则按帕斯卡原理，缸内压力到处 相等，p1=p2，于是F2＝F1 . A2/A1，如果垂直液缸 活塞上没负载，则在略 去活塞重量及其它阻力 时，不论怎样推动水平 液压缸活塞，不能在液 体中形成压力。
第一节 液压传动工作介质 一、液压油的性质 密度、压缩性、粘性
二、对液压油的要求与选用 要求、种类和选用
一、液压油的性质
（一）密度
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
定义：单位体积液体的质量。以 表示。 定义式： m 单位： 3 m 密度随温度升高而下降，随压力升高而增大。 常用温度、压力范围，变化很小，视为常数。 15℃液压油密度900 kg 3
F=p.A=p.D2/4
式中 p－油液的压力； D－活塞的直径。
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
2、当固体壁面为曲面时
当承受压力作用的表面是曲面时，作用在曲面上的 所有压力的方向均垂直于曲面（如图所示），图中将曲面 分成若干微小面积dA，将作用力dF分解为x、y两个方向上 的分力，即 Fx＝p.dAsin=p.Ax FY= p.dAcos=p.Ay 式中，Ax、Ay分别是 曲面在x 和y方向上的投影面积。
液压传动
液压传动一、液压传动基本概念：液压传动是在流体力学、工程力学和机械制造技术基础上发展起来的一门较新的应用技术，它是现代基础技术之一，被广泛地应用于各工业部门。
液压传动和液力传动都是利用液体为工作介质传递能量的，总称液体传动。
但二者的根本区别在于：液压传动是以液体的压力能进行工作的；而液力传动是以液体的动能传递能量的，如液力联轴器。
二者的传动原理完全不同。
二、液压传动工作原理：液压传动是利用液体的压力能传递能量的传动方式。
其工作原理是：液压泵将输入的机械能变为液压能，经密封的管道传给液压缸（或液压马达），再转变为机械能输出．带动工作机构做功，通过对液体的方向、压力和流量的控制，可使工作机构获得所需的运动形式。
由于能量的转换是通过密封工作容积的变化实现的，故又称容积式液压传动。
图示的液压千斤顶为例说明液压传动的工作原理液压千斤顶是一个简单而又较完整的液压传动装置。
手柄1带动柱塞2做往复运动。
当柱塞上行时，液压泵3内的工作容积扩大，形成负压，油箱5中的液体在大气压作用下推开吸液阀4进入泵内，排液阀关闭；当柱塞下行时，吸液阀关闭，液体被挤压产生压力，当压力升高到足以克服重物10时，泵内工作容积缩小，排液阀6被推开，压力液体经管路进入液压缸．推动活塞8举起重物做功。
反复上下摇动手柄，则液体不断从油箱经液压泵输入液压缸，使重物逐渐上升。
当手柄不动时，排液阀关闭，重物稳定在上升位置。
工作时截止阀7应关闭，工作完毕打开截止阀，液压缸的液体便流回油箱。
三、液压传动系统的组成：液压传动系统简称液压系统。
它是由若干液压元件组合起来并能完成一定动作的整体。
液压元件是由若干零件构成的专门单元，一般是可以通用的、标准化的．如泵、马达、阀等。
不论是简单的液压千斤顶装置，还是复杂的液压系统，都可归纳为五个组成部分。
(一) 液压泵它将原动机供给的机械能转变为液压能输出，是系统的动力部分。
图示为液压泵原理图(二) 液动机（液压缸或液压马达）液动机又称液压执行机构。
液压传动3-流体力学基础
解：此流量计处于重力场的作用下，故 应用能量方程，按题意应有h=0，忽略 损失，h=0。
以过轴心0-0的水平面为基准面，取断面Ⅰ 和Ⅱ，此二断面均为缓变过流断面，对此 二断面与轴心线的交点1和2列出能量方 程，可得
p1
v p2 v 2g 2g
2 1
2 2
而根据连续性方程式应有：
以过4点之水平面0-0为基准 面,管轴上的3点和4点列出 能量方程
p3 v pa v 0 (h1 h2 ) g 2 g g 2 g
2 3 2 4
由连续性方程可得：
v3 v 4
p3 pa (h1 h2 ) g g
pa 对水， =10米水柱高，于是 g
2、静压力方程式的物理意义
p=p0+γh=p0+γ(z0-z) 整理后得 p/γ+z=p0/γ+z0=常数 z称位置水头或称位能,表示A点单 位重量液体的位能
升的高度，称压力水头，或称压能。
p r 是该点在压力作用下沿测压管所能上
p z r
两水头相加（ ）称测压管水头，它 表示测压管液面相对于基准面的高度， 或称势能。
2 2
2、伯努利方程 式中每一项的量纲都是长度单位，分别称为 水头、位置水头和速度水头。 物理意义：稳定流动的理想液体具有压力 能、位能和动能三种形式的能量。在任意截 面上这三种能量都可以相互转换，但其总和 保持不变。
3、实际液体的泊努利方程 实际液体具有粘性，在管中流动时，需 要消耗一部分能量，所以实际液体的伯努利 方程为：
1 2 Q A1v1 d1 4
2 9.81 0.8(13.6 1) 1 2 3.14 0.25 39 4 1 1 3 0.112米 /秒 112升/秒
液压油与液压流体力学基础
第2章 液压流体力学基础液压传动以液体作为工作介质来传递能量和运动。
因此，了解液体的主要物理性质，掌握液体平衡和运动的规律等主要力学特性，对于正确理解液压传动原理、液压元件的工作原理，以及合理设计、调整、使用和维护液压系统都是十分重要的。
2.1液体的物理性质液体是液压传动的工作介质，同时它还起到润滑、冷却和防锈作用。
液压系统能否可靠、有效地进行工作，在很大程度上取决于系统中所用的液压油液的物理性质。
2.1.1液体的密度液体的密度定义为dV dm V m V =∆∆=→∆0limρ （2.1） 式中 ρ——液体的密度（kg/m 3）；ΔV ——液体中所任取的微小体积（m 3）；Δm ——体积ΔV 中的液体质量（kg ）；在数学上的ΔV 趋近于0的极限，在物理上是指趋近于空间中的一个点，应理解为体积为无穷小的液体质点，该点的体积同所研究的液体体积相比完全可以忽略不计，但它实际上包含足够多的液体分子。
因此，密度的物理含义是，质量在空间点上的密集程度。
对于均质液体，其密度是指其单位体积内所含的液体质量。
V m =ρ （2.2） 式中 m ——液体的质量（kg ）；V ——液体的体积（m 3）。
液压传动常用液压油的密度数值见表2.1。
表2.1 液压传动液压油液的密度变化忽略不计。
一般计算中，石油基液压油的密度可取为ρ＝900kg/m 3。
2.1.2液体的可压缩性液体受压力作用时，其体积减小的性质称为液体的可压缩性。
液体可压缩性的大小可以用体积压缩系数k 来表示，其定义为：受压液体在发生单位压力变化时的体积相对变化量，即VV p k ∆∆-=1 （2.3） 式中 V ——压力变化前，液体的体积；Δp ——压力变化值；ΔV ——在Δp 作用下，液体体积的变化值。
由于压力增大时液体的体积减小，因此上式右边必须冠一负号，以使k 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。
V K p V=-∆∆ （2.4） 体积弹性模量K 的物理意义是液体产生单位体积相对变化量所需要的压力。
南京理工大学 液压与气压传动 第一章 流体力学基础
m2
/s
9
南京理工大学 机械工程学院
温度对粘度的影响：温度升高，粘度下降。称为液体 的粘-温特性。粘-温特性常用粘度指数Ⅴ.Ⅰ来度量。 粘度指数Ⅴ.Ⅰ表示液体的粘度随温度变化的程度与标 准液体的粘度变化程度之比。粘度指数高，粘度随温 度变化小，其粘-温特性好。
10 南京理工大学 机械工程学院
压力对液体粘性的影响
表压力=绝对压力-大气压力
真空度=大气压力-绝对压力
23 南京理工大学 机械工程学院
例：图示充满油液的容器，作用在活塞上的力为F=1000N，活塞 面积A=1×10-3m2，忽略活塞质量。试问活塞下方0.5m处的压力是 多少？油液的密度 ρ =900kg/m3。
解：与活塞接触的液面处的压力为： p0 = F/A=1000/(1×10-3)=106N/m2 h=0.5m深处的压力： p =p0+ ρ gh=106+900×0.5×9.8 =1.0044 ×106（Pa）≈ 1MPa
（二）物理性质
（2）可压缩性：液体因受压力增高而体积缩小的性质。 液体压缩率k：液体在单位压力变化下的体积相对变化量。
1 V k
p V0
其中：压力p0时体积为V0，压力增加Δp，体积减小ΔV，因压力 变化与体积变化方向相反，要加“-”。
体积（弹性）模量K：液体压缩率k的倒数。
K
1 k
p V
V0
3 南京理工大学 机械工程学院
基本功能： 传动 润滑 冷却 防锈 为使液压系统长期保持正常工作性能，
对介质的要求：
可压缩性小，粘度适当，润滑性好，安定性好，防锈抗腐， 抗泡沫，抗乳化，洁净性，相容性好，阻燃性好，无毒无味等 使用最广泛的液压液为石油基液压油（润滑油+添加剂）
建筑工程机械第6章 液压传动与液力传动!
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6.2.2 液压传动的几个基本参数 1.压力 液体因外力和自重作用而在单位面积上产生的推力 称为液体静压力。在液压传动中所称的压力，都是指液 体静压力。 绝对压力 = 大气压力 + 相对压力 或 相对压力 = 绝对压力 - 大气压力 绝对压力小于大气压力的那部分压力值，称为真空 度。 真空度 =大气压力 -绝对压力
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6.2 液压传动的基本概念
6.2.1 液体的主要物理性质 1.密度 对于匀质液体来说，密度 ρ 是指单位体积内所含有 的质量。若以 m 表示体积为 V的匀质液体的质量时，则 液体的密度 ρ 为
2.重度 对于匀质液体来说，重度 γ 是指单位体积内所具有的重 量。若以 G 表示体积为 V的匀质液体的质量，则液体的 重度 γ 为
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6.1.2 液压传动系统的组成 液压传动系统通常由以下4个主要部分组成： ①动力装置，即液压泵，其职能是将原动机输入的 机械能转换为液体的压力能。其作用是向液压系统提供 压力油，是液压系统的动力元件。 ②执行装置，其职能是将液体的压力能转换为机械 能。它包括液压缸和液压马达。其作用是在压力油的推 动下，前者带动负荷作直线往复运动，后者作旋转运动。
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2.液压传动应用实例图 6.2是常用油压千斤顶的原理图。图中活塞1、油缸 2、单向阀3、8和杠杆等组成手动活塞泵；活塞6、油缸 7组成升举油缸；4为油箱，5为截止阀，此阀在千斤顶 工作时是关闭的。 通过上述分析和应用举例可以看出，液压传动装置 实质上是一种能量转换装置。它先是将机械能转换为液 体的压力能，随后又将压力能转换为机械能而作功。显 然，液压传动系统具有以下工作特征：①液压传动是在 密封容器内进行的；②力的传递是通过液体的压力来实 现的；③运动的传递是按液体容积变化相等的原理进行 的；④工作压力决定于负载；⑤易于实现自锁。
内容总结
液压元件的结构、工作原理、 液压元件的结构、工作原理、性 能与应用 (1)
⒈液压泵的工作原理是什么？ 液压泵的工作原理是什么？ 何谓齿轮泵的困油现象？如何消除困油现象？其他泵是否存在困油现象？ ⒉何谓齿轮泵的困油现象？如何消除困油现象？其他泵是否存在困油现象？ 绘出限压式叶片泵的流量—压力特性曲线，如何根据工况调整该曲线？ ⒊绘出限压式叶片泵的流量—压力特性曲线，如何根据工况调整该曲线？ 什么叫液压泵卸荷？试画出两种常用卸荷方式。 ⒋什么叫液压泵卸荷？试画出两种常用卸荷方式。 何谓差动连接？差动液压缸的有效作用面积是什么？ ⒌何谓差动连接？差动液压缸的有效作用面积是什么？ 液压缸缓冲过程的物理实质是什么？ ⒍液压缸缓冲过程的物理实质是什么？ 何谓液压卡紧？如何消除作用在滑阀上的径向不平衡力？ ⒎何谓液压卡紧？如何消除作用在滑阀上的径向不平衡力？ 绘出三位电液换向阀的职能符号，说明其工作原理； ⒏绘出三位电液换向阀的职能符号，说明其工作原理；如何调节它的换向 时间？ 时间？ 何谓三位换向阀的中位机能？试画出H 等机能。 ⒐何谓三位换向阀的中位机能？试画出H、Y、M等机能。 根据先导式溢流阀的原理图说明溢流阀的工作原理原理。 ⒑根据先导式溢流阀的原理图说明溢流阀的工作原理原理。为什么先导式 溢流阀的恒压精度比直动式溢流阀的好？ 溢流阀的恒压精度比直动式溢流阀的好？
四 液压基本回路
（组成、原理、性能和应用） 组成、原理、性能和应用） 核心是调速回路
对调速回路的基本要求？ 对调速回路的基本要求？
速度—负载特性好；功率损失小，回路效率高； 速度—负载特性好；功率损失小，回路效率高；调速范围大 何谓速度——负载特性？速度刚度？ 何谓速度——负载特性？速度刚度？ ——负载特性 克服负载液压缸才能运动； ●克服负载液压缸才能运动； 节流调速 节流阀上必有压降，才有流量进入缸； ●节流阀上必有压降，才有流量进入缸； 溢流恒压。回路效率。 ●溢流恒压。回路效率。 容积调速 调速公式；恒扭矩、恒功率调速； 调速公式；恒扭矩、恒功率调速； 转速特性、扭矩特性、功率特性。 转速特性、扭矩特性、功率特性。 ——如何使泵的流量与阀的流量匹配？ ——如何使泵的流量与阀的流量匹配？ 如何使泵的流量与阀的流量匹配
【完整版】流体力学在液压管路设计中的应用
流体力学在液压管路设计中的应用【摘要】在液压系统当中,评价一个系统的状态,除过主要指标满足设计要求,功能动作可靠稳定以外,系统的效率尤为 关键。
笔者从液压管道压力损失的种类开始 ，分析了液压油在液压系统中的2种流态及雷诺的判据;通过流体力学理论,分析了影响管道的沿程压力损失,局部的压力损失,管道内压力损失的叠加的几种因素。
在液压系统的设计当中，合理的应用影响管道压力损失的各项参数 ，对确定最佳的、最优化的系统将会起到关键性的作用。
【关键词】流体力学 液压管路 压力损失 阻力系数 压力损失的叠加 前言流体力学，是研究流体的力学运动规律及其应用的学科。
其主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态以及流体和固体壁面、流体和流体之间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。
在农业、工业、航天、军事及工程中具有重要的应用价值。
本文主要介绍了某些流体力学在液压管路设计中的几点应用。
在液压管道设计中，充分应用流体力学这门基础学科。
１、液压管道压力损失的种类液压管道系统由若干管道与管接头、阀件等局部装置连接而成。
管道系统主要有串联、并联和分支等几种结构形式，液体在流经管道系统时的能量损失工程上通常用压差形式表示，称为压力损失。
压力损失由黏性摩擦阻力引起的沿程压力损失和由于流道形状变化（突然转弯，阀口）及流动方向变化因相互撞击和出现旋涡等所产生的局部压力损失组成。
压力损失与液流的流态有关。
2、液体的两种种流态及雷诺判据液体在管道中流动时有层流和紊流２种流动状态 （简称流态）。
层流时，液体质点沿管轴呈线状或层状流动 ，而没有横向运动 ，互补掺混和干扰，紊流时，液体质点除了横向脉动还有相对于平均运动的反向运动，强烈搅混，质点之间相互碰撞，做混杂紊乱状态的流动，２种状态可用雷诺数来判别。
雷诺数Re 是由管内的平均流速v 、管道（或流道）的水力直径dH 液体的运动黏度μ这3个参数所组成的一个无因次数。
μρμ//Re vdH vdH ==式中 ： v -平均流速,m/s ；dH -水力直径,x A dH /4=,m ；圆截面管道的水力直径 与其管径ｄ相同； A -液体通流截面面积，2m ；x -通流截面的湿周长度,m ；v -液体的运动黏度，2m /s ；ρ-液体密度，kg/3m ；μ-液体的动力粘度,Pa ·s 。
武汉理工2022年11月《流体力学与液压传动(专科)(新)》在线考试网考复习资料
1、某液压马达的理论排量正确答案：2、图3所示为溢流节流阀的工作原理图。
问：1.溢流节流阀如何实现节流阀上的压差恒定不变？2.溢流节流阀的溢流阀如何实现压力补偿？3.溢流节流阀的安全阀起何作用？正确答案：3、如图2容积调速系统，泵的最大排量正确答案：4、如图所示，已知液压泵的流量q＝150L/min，吸油管通径d＝50mm，液压泵安装高度h＝200mm;正确答案：5、在如图所示液压回路中，液压缸Ⅰ为进给缸，正确答案：6、如图1所示，已知液压泵的流量q ＝25L/min ，吸油管内径d ＝30mm ，泵的安装高度H ＝300mm ，吸⒈管路中的流速？⒉泵吸油口处的真空度？⒊分析说明影响泵的安装高度的因素。
正确答案：可见，影响油泵安装高度的因素有：泵入口允许的真空度，油液特性（ρ、ν），吸油管直径d（影响液体流速、雷诺数、沿程损失和局部损失），滤油器等。
7、如图2所示，某液压泵从油箱吸油。
液压泵的流量q=60L/min，吸油管的直径d=50㎜，管长正确答案：8、已知中高压齿轮泵CBG2040的排量为50ml，该泵在1450r／min转速、20MPa压力下正确答案：9、取油箱液面为1—1截面：正确答案：10、在图示液压回路中，工作液压缸的工作面积各压力阀的调定压力已经标注在图中。
请问在下列工况下，夹紧液压缸G的压力是多少？并说明理由。
⒈工作液压缸向右运动时；⒉工作液压缸顶上死挡铁，不能再运动时；⒊电磁铁YA得电，工作液压缸向右运动时；⒋电磁铁YA得电，工作液压缸顶上死挡铁，不能再运动时。
由调压阀E调定为2.5MPa。
由于减压阀要求进口压力要高于出口压力，它才能恒定出口压力，因此减压阀不能正常工作，阀口全开，夹紧缸压力为溢流阀工作压力2.5MPa。
考虑减压阀的压力损失时将低于2.5MPa。
三、单选( 每题参考分值2.5分 )11、公称压力为6.3MPa的液压泵，其出口接油箱。
则液压泵的工作压力为____A. 0B. 6.3MPaC. 6.2MPaD. 无法确定错误:【A】12、能输出恒功率的容积调速回路是___。
第二章 流体力学基础(1-6)知识讲解
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2.2 液体静力学
2.2.3 压力表示方法和单位
压力有两种表示方法：绝对压力和相对压力。
以绝对真空为基准度量的压力叫做绝对 压力； 以大气压为基准度量的压力叫做相对压 力或表压。
这是因为大多数测量仪表都受大气 压作用，这些仪表指示的压力是相对压 力。
在液压与气压传动系统中，如不特别 说明，提到的压力均指相对压力。
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L-HM32液压油（32号液压油）的粘度等级为32，则 40ºC时其运动粘度的平均值为32mm2/s 。
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2.1 液压油
相对粘度 雷氏粘度〞R——英国、欧洲 赛氏粘度SSU——美国 恩氏粘度oE——俄国、德国、中国
oE=
t1
t2
单位：无量纲
（2）润滑性能好 （3）质地纯净，杂质少。 （4）具有良好的相容性。
（5）具有良好的稳定性。（氧化） （6）抗乳化性、抗泡沫性、防锈性、腐蚀性小。
（7）膨胀系数低、比热容高。 （8）流动点和凝固点低，闪点和燃点高。 （9）对人体无害，成本低。
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2.1 液压油
2.1.4 液压油的选择
正确合理地选择液压油液，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。
液压传动试题库及答案[
流体力学与液压传动习题库及参考答案一、填空题1、液压传动的工作原理是（）定律。
即密封容积中的液体既可以传递（），又可以传递（）。
（帕斯卡、力、运动）2、液压管路中的压力损失可分为两种，一种是（），一种是（）。
（沿程压力损失、局部压力损失）3、液体的流态分为（）和（），判别流态的准则是（）。
（层流、紊流、雷诺数）4、我国采用的相对粘度是（），它是用（）测量的。
（恩氏粘度、恩氏粘度计）5、在液压系统中，由于某些原因使液体压力突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象称为（）。
（液压冲击）6、齿轮泵存在径向力不平衡，减小它的措施为（）。
（缩小压力油出口）7、单作用叶片泵的特点是改变（）就可以改变输油量，改变（）就可以改变输油方向。
（偏心距e、偏心方向）8、径向柱塞泵的配流方式为（），其装置名称为（）；叶片泵的配流方式为（），其装置名称为（）。
（径向配流、配流轴、端面配流、配流盘）9、V型密封圈由形状不同的（）环（）环和（）环组成。
（支承环、密封环、压环）10、滑阀式换向阀的外圆柱面常开若干个环形槽，其作用是（）和（）。
（均压、密封）11、当油液压力达到预定值时便发出电信号的液－电信号转换元件是（）。
（压力继电器12、根据液压泵与执行元件的组合方式不同，容积调速回路有四种形式，即（）容积调速回路（）容积调速回路、（）容积调速回路、（）容积调速回路。
（变量泵－液压缸、变量泵－定量马达、定量泵－变量马达、变量泵－变量马达）13、液体的粘性是由分子间的相互运动而产生的一种（）引起的，其大小可用粘度来度量。
温度越高，液体的粘度越（）；液体所受的压力越大，其粘度越（）。
（内摩擦力，小，大）14、绝对压力等于大气压力（），真空度等于大气压力（）。
（+相对压力，－绝对压力）15、液体的流态分为（）和（）两种，判断两种流态的准则是（）。
（层流，紊流，雷诺数）16、液压泵将（）转换成（），为系统提供（）；液压马达将（）转换成（），输出（）和（）。
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西南科技大学试题单
考试科目流体力学与液压传课程代码命题人张俊俊、朱建公学院制造学院专业机200101–200110 学号共2页第 1
图1 图2
图3 图4
图5
南科技大学试题单答案
考试科目流体力学与液压传课程代码命题人张俊俊、朱建公
学院制造学院专业机200101–200110 学号共2页第 1 页
一问答题：1、液压元件使用灵活方便、体积小重量轻、反应速度快、操纵方便可实现无级调速、能自动实现过载保护、易实现自动控制。
缺点是：不能得到严格的传动比、效率低、故障不易查找。
2、雷诺数Re=ϖd/ς作用：判断液体流动的状态，当雷诺数小于临界雷诺数为层流当雷诺数大于临界雷诺数为紊流
3液体在单位速度梯度下流动时，液层间单位面积上产生的内摩擦力。
4、换向阀阀芯的工作位置数叫位，换向阀与系统相连的油口数叫通。
5、沿程压力损失和局部压力损失。
沿程压力损失受液体的粘性、管长、管径、流速
等的影响。
局部压力损失受截面形状变化、弯管接头、阀口、流速等的影响。
6、不考虑泄露的情况下，泵每转一弧度所能排出液体的体积。
容积效率＝实际流量与理论流量的比。
7、滑阀在中位时各油口的连接方式称中位机能。
例O型中位机能在：各油口关闭，系统保压、缸锁紧。
8、以下4部分组成动力元件：把机械能转化成液压能。
执行元件：把液压能转化成机械能。
控制元件实现对执行元件印度速度、方向、作用力等的控制。
辅助元件：保证系统正常工作。
二、1、泵的工作压力P=0
2、能实现3级调压, 各溢流阀的调整压力应满足Py1> Py2 >Py3
3、压油管: 速度V1=952*0.2/302=2m/s
雷诺数Re=2*30*10-3/0.3*10-4=2000<2320 为层流λ=64/ Re=0.032
压力损失ΔP1 =(0.032*30/0.03+0.5+0.29)900*22/2+0.2=0.059MPa 回油管: 速度V2=902*0.2/302=1.8m/s
雷诺数Re=1.8*30*10-3/0.3*10-4=1800<2320 为层流λ=64/ Re=0.032
压力损失ΔP2 =(0.032*32/0.03+0.1+0.29+0.29)900*1.82/2+0.1=0.05MPa
泵的出口压力P =(ΔP2*π902/4)/ π952/4+F/π952/4+ΔP1=1.533 MPa
4、（1）P=2000/100+3=23Kgf/cm2 (2)速度变快（3）不变
三、
1YA 2YA 3YA 4YA
快进＋———
工进＋—＋—
快退—＋——
停止、卸荷———＋
特点：先导型溢流阀卸荷回路卸荷压力小冲击小，回油节流调速回路速度平稳性好
发热、泄漏节流调速影响小，用三位四通电磁换向阀易实现自动控制。