液压与气压传动基本知识

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(2)动力瓤度表征液体瓤性的内摩擦系数(又称绝对瓤度)，用拜表示，其单位为N·s/ m2或Pa·s(帕·秒)。
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第二节流体静力学基础
(3)相对瓤度(又称条件瓤度)相对瓤度是使用特定的瓤度计在规定条件下直接测量的瓤度。我国常用的相对瓤度为恩氏瓤度体称o积为E。恩20即氏℃将下瓤2的度00蒸。m馏即L水的从液该体恩从氏恩瓤氏度瓤计度中计流流出出所所需需时时间间tt21之与比同
3.控制元件即各种液压控制阀。它们是对液压、气压系统中流体的压
力、流量和方向进行控制的装置，如溢流阀、节流阀、换向阀和逻辑元件等。 4.辅助装置它们是起连接、储油、过滤、密封等作用的装置或部件，主要包括各种管件、油箱、过滤器、蓄能器、仪表和密封装置等。 5.工作介质如液压油。其作用是实现运动和动力的传递。
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第三节流体动力学基础
设不可压缩流体在非等截面管中作定常流动。如图2-4所示，过对流于断理面想1不和可2压的缩面积流分体别，为根A据1质和量A2守,平恒均定流律速，分单别位为时v1间和内v2，流体流过断面1的质量一定等于流过断面2的质量。即
的体积增大，流体的这种属性称为膨胀性。对于液压系统用矿物油，在一般使用温度与压力范围内，
其体积随压力和温度的变化小，但对气体的影响极大。气体体积随温度和压力的变化规律遵循气体状态方程。
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第二节流体静力学基础
2.流体的密度单位体积中流体的质量称为流体的密度，用σ表示:
σ=m/V
oE=t1/t2
液压油瓤性对温度变化十分敏感。当温度升高时，黏性下
降，这种影响在低温时尤为突出。
在气压传动中，空气的瓤度随温度的升高而增大，这是由于温度升高后，空气内分子运动加剧，使分子之间碰撞增多的缘故。
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第二节流体静力学基础
二、流体静力学基础讨论静止流体的平衡规律以及这些规律的应用是流体力学
气压传动与液压传动的工作原理极为相似，只不过液压系统是以液体作为其工作介质，而气动系统是以气体作为其工作介质的，两种工作介质的不同之处在于:液体几乎是不可压缩的，而气体却具有较大的可压缩性。
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第一节液压与气压传动的组成及工作原理
图2-1中所示的液压传动系统是用结构示意图来表示的，它直观性强，容易理解，但绘制较复杂、无规范，为此，目前国内外都广泛采用元件的图形符号来绘制液压与气压的系统图。我国根据国际标准化组织(ISO)制定的液压与气动图形符号标准，也制定了相应的标准GB/T 768. 1一1993。
通常以断面的平均速度:来代替实际的流速，单位为m/ s(米/ 秒)，其计算公式为: v=q/A v—流体的平均流速(m/ s); q—流体的流量(m3 /s); A—过流断面的面积(m2)
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第三节流体动力学基础
二、伯努利方程伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。 1.理想液体的伯努利方程设密度为ρ的理想液体在如图2-
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第一节液压与气压传动的组成及工作原理
如果反复上提、下压手柄1，液体就会不断地被送入大活塞下腔，推动大活塞及负载(重物)上升。如果打开截止阀11，可以控制液压缸9下腔的油液通过管道10流回油箱，大活塞8在重物的作用下向下移动并回到原始位置。
由此可见液压传动是依靠密封容积的变化来传递运动、依靠油液的压力来传递动力的。
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第二节流体静力学基础
D=F/A
D—流体静压力(Pa);
A—作用的面积(m2);
F—面积A上所受的法向力(N)。
2.压力表示法
压力的表示方法有两种，即绝对压力和相对压力。以绝对
零值为基准测得的压力称为绝对压力，以当地大气压为基准
测得的压力称为相对压力。如果流体的绝对压力低于大气压，
(mmHg)等。以上三种形式的压力单位换算关系为 1 at=105 Pa=0. 1 MPa=10 mH2O=735. 5 mmHg
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第二节流体静力学基础
3.压力的传递—帕斯卡原理在流体传动中，由外力所引起的压力要比重力引起的压力
大很多，因此后者可略去不计。这就是说，在密封容器内，施加在静止液体边界上的压力可以等值地向液体内所有方向传递，这就是帕斯卡原理。依据此原理，结合静压力特征，可以得出液体不仅能传力，而且还能放大或缩小力，并能获得任意方向的力。如图2-1所示的液压千斤顶就是帕斯卡原理的具体应用。和可设作知其用，大的大、小、小活小活塞腔塞上以的的及面作连积用接为力导A分管2构别、成为A1的G，和密当F封作1时容用，积在由内大帕的活斯油塞卡液上原具负理有载相等的压力值，设为D，如忽略活塞运动时的摩擦阻力，则有:
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第三节流体动力学基础
2.可压缩气体的伯努利方程由于气体具有可压缩性，密度可变，因此可运用气体状态
方程推出密度与压力的关系，引人上述伯努利方程，即可得到可压缩气体的伯努利方程。在气压传动中，由于气体的瓤度和密度小，故可在伯努利方程中忽略位能的变化。三、连续性方程流体连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。
的基础。静止系指流体之间没有相对运动，对于液体而言一般可视
为不可压缩，静止液体不呈现黏性。 1.流体静压力作用在流体上的力可归纳为两类:质量力和表面力。作用在
流体内部所有质点上的力，其大小与受作用的流体质量成正比，这种力称为质量力;作用在所研究的流体外表面上并与流体表面积成正比的力称为表面力。静止流体中所受表面力只有法向力而无切向力，流体单位面积上所受的法向力，即流体静压力，以D表示。
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第一节液压与气压传动的组成及工作原理
二、液压与气压传动的工作原理为了对液压与气压传动有一个初步了解，下面以液压千斤
顶为例，介绍其工作原理与组成。图2-1所示为液压千斤顶工作原理图，首先关闭截止阀11，
上提手柄1，小活塞3被带动上升使小活塞3下腔的容积增大，此时单向阀7因受上腔油液压力作用而关闭，使小活塞3下腔形成局部真空，油箱12中的油液在大气压力的作用下，推开吸油阀4进人小活塞3的下腔。当下压手柄1时，小活塞3下移，小活塞3下腔的容积减小，油液受外力挤压作用而产生压力，迫使吸油阀4关闭，液体通过管道6打开单向阀7，进人液压缸 9的下腔，推动大活塞8连同重物W一起向上移动。
运动而产生内摩擦力的性质称为瓤性。摩擦阻力是流体瓤性的表现形式，只有在运动时才呈现出瓤性，静止时不呈现瓤性。黏性是流体的基本属性，对元件的性能和系统的工作特性有极大影响。流体瓤性的大小用瓤度来表示，它是选择工作介质的重要依据。常用的瓤度有运动瓤度、动力瓤度和相对瓤度。
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第二节流体静力学基础
(1)运动瓤度动力瓤度与其密度P的比值，即γ=μ/σ，单位为m2 /s。运动瓤度没有明确的物理意义，因为在其单位中只有长度和时间量纲，所以称为运动瓤度。在工程上习惯用运动瓤度来标志液体瓤度。液压油的牌号就是采用温度为40℃时运动瓤度(单位为mm2/s)的平均值来表示的。例如L— H32号液压油，是指这种油在40℃时的运动瓤度的平均值为32mm2/s。
第二章液压与气压传动基本知识
第一节液压与气压传动的组成及工作原理第二节流体静力学基础第三节流体动力学基础第四节孔口和缝隙流动第五节液压冲击与气蚀现象
第一节液压与气压传动的组成及工作原理
一、液压与气压传动系统的组成液压与气压传动系统除工作介质(液压油与空气)外，一般
由以下五部分组成: 1.动力元件它们是为液压与气动系统提供一定流量与压力的流体装置，
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第三节流体动力学基础
流体动力学是研究流体在流动状态下的力学规律及其应用，流体运动的连续性方程、伯努利方程、动量方程是描述流体流动力学规律的三个基本方程，这些内容不仅构成了流体动力学的基础，而且还是液压与气压传动中分析问题和设计计算的理论依据。
一、流体动力学常用概念 1.理想液体与气体既无瓤性又不可压缩的液体称为理想液体。不计瓤度，并
m—流体的质量(kg);
V一流体的体积(m3)。
流体的密度是随温度和压力而变化的，对于液压系统用矿物
油，在一般使用与压力范围内，其密度变化小，可近似认为不变。其密度σ≈900kg/m3，空气的密度在标准状态下为12. 93kg/m3 。
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第二节流体静力学基础
3.流体的砧性流体在外力的作用下流动时，分子间的内聚力阻止其相对
将气体分子仅看做质点的气体，称为理想气体。
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第三节流体动力学基础
2.定常流动
流体流动时，若流体中任一点的压力、速度和密度都不随时间而变化，就称为定常流动，又称稳定流动。如果流动的参数随时间发生非常缓慢的变化，那么在较短的时间间隔内，可近似将其视为定常流动。
3.流量
(1)过流断面与流体流动方向相垂直的流体横截面称为过流断面。它可能是平面或曲面。
它将原动机输人的机械能转换为流体的压力能，主要有液压泵、空气压缩机等。 2.执行元件它们是将流体压力能转换为机械能的装置。主要有:实现直线运动的执行元件液压缸或气缸，它输出力和速度;实现旋转运动的液压电动机或气电动机，它输出转矩和转速。
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第一节液压与气压传动的组成及工作原理
则习惯上称为真空，并以真空度来表示。绝对压力、相对压
力和真空度的关系见图2-2所示。由常用液压测试仪表所测得的压力均为相对压力，又称表压力。
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第二节流体静力学基础
压力单位常采用下面三种形式: 单位面积上的作用力，采用国际单位:帕(Pa = N/m2)，千帕
(kPa)或兆帕(MPa)，它们的换算关系为 1 MPa=106Pa=103 kPa 工程大气压(at ) ;液柱高，如米水柱(mH2O)、毫米汞柱
液压与气压图形符号脱离元件的具体结构，只表示元件的功能，使系统简化，原理简单明了，便于阅读、分析、设计和绘制。
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第二节流体静力学基础
一、流体的物理性质 1.流体的可压缩性和膨胀性流体体积随压力变化而变化。在一定温度下，液体体积相
对压力变化的属性，称为液体的可压缩性。流体的体积也随温度的变化而变化，通常温度升高，流体
(2)流量单位时间内流过过流断面的液体体积称为流量，用 q表示，单位为m3 /s(米3/秒)，其计算公式如下:
q =V/t
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第三节流体动力学基础
式中V一流过过流断面流体的体积(m3) , t—流过体积V所用的时间(s)。 (3)平均流速由于液体具有瓤性过流断面上流体速度不尽相同，
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第二节流体静力学基础
D G F2 F1
A2 A2 A1
①
或式中F2—油液作用在大活塞F上2 的F作1 用AA12 力(Pa) , F2=G。
②
会由增①大式，可也以即看系出统，的只工要作负压载力‘取增决大于，负油载液的的大工小作。压力D2也
的G，由力这②F1就，式是便可液可以压在看千大出斤活，顶塞当的上A2工产A1作生≥1原一时理个，。很作大用的在力小F活2，塞以上举一起个重很物小
3所示的管道内作定常流动，因为没有能量损失，所以在管道内任一通流截面上液体的总能量是相等的。如任意两个截面的平面均积流为速A为1v和1和A2v，2，其压中力心为距P基1和准P水2。平则面根的据距能离量分守别恒为定h律1和有h2:，
1
hg
1 2
v12
2
gh2
1 2
v22
来自百度文库
常数
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第三节流体动力学基础
式中各项分别表示单位体积液体的压力能、位能和动能。因此，理想液体的伯努利方程的物理意义是在密闭管道内作定常流动的理想液体具有三种形式的能量:即压力能、位能和动能。在任一截面上这三种形式的能量可以相互转化且其和恒为定值，即能量守恒。
在液压传动中，由于液压力往往远大于流体的质量力，故压力能远大于位能和动能，此时位能和动能的变化可以忽略不计。