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1、液压传动基本知识液压传动基本知识液压支架工课件液压支架工课件编辑：编辑：王运福王运福 主讲：主讲：王运福王运福 第第1章章 液压传动基础液压传动基础 第一章第一章 液压传动基本知识液压传动基本知识 1-1 液压传动工作介质液压传动工作介质1-2 液体静力学液体静力学1-3 液体动力学液体动力学第第1章章 液压传动基础液压传动基础 一、液压传动概念一、液压传动概念 所所谓谓液液压压传传动动，是是指指利利用用高高压压的的液液体体经经由由一一些些机机件件控控制制之之后后来传递运动和动力。来传递运动和动力。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 二、液压装置的组成二、液压装置的组成 液液压压装装置置一一
2、般般由由液液压压泵泵、执执行行元元件件、控制元件和一些辅助元件组成。控制元件和一些辅助元件组成。(1)液液压压泵泵。它它由由电电动动机机带带动动，是是将机械能转换成液体压力能的装置。将机械能转换成液体压力能的装置。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 二、液压装置的组成二、液压装置的组成(2)执执行行元元件件。液液压压系系统统最最终终目目的的是是要要推推动动负负载载运运动动，一一般般执执行行元元件件可可分分为为液液压压缸缸与与液液压压马马达达（或或摆摆动动缸缸）两两类类；液液压压缸缸使使负负载载作作直直线线运运动动，液液压压马马达达（或或摆摆动动缸缸）使使负负载转动（或摆动）。载转动（或摆动）
3、。第第1章章 液压传动基础液压传动基础(3)控控制制元元件件。液液压压系系统统除除了了让让负负载载运运动动以以外外，还还要要完完全全控控制制负负载载的的整整个个运运动动过过程程。在在液液压压系系统统中中，用用压压力力阀阀来来控控制制力力量量，流流量量阀阀来来控控制制速速度度，方方向向阀阀来来控控制运动方向。制运动方向。第第1章章 液压传动基础液压传动基础(4)辅辅助助元元件件。用用来来储储存存液液压压油油的的油油箱箱，为为了了增增强强液液压压系系统统的的功功能能尚尚需需有有去去除除油油内内杂杂质质的的过过滤滤器器，防防止止油油温温过过高高的的冷冷却却器器及及蓄能器蓄能器等液压辅助元件。等液压辅
4、助元件。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 三、三、液压传动的优缺点液压传动的优缺点 液压传动有如下特点。液压传动有如下特点。1.优点优点(1)体积小，输出力大。体积小，输出力大。(2)不会有过负载的危险。不会有过负载的危险。(3)输出力调整容易。输出力调整容易。(4)速度调整容易。速度调整容易。(5)易于自动化。易于自动化。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 2.缺点缺点(1)接接管管不不良良造造成成液液压压油油外外泄泄，它它除除了了会会污污染染工工作作场场所所外外，还还有有引引起起火火灾灾的的危险。危险。(2)油油温温上上升升时时，粘粘度度降降低低；油油温温下下降降时时，粘粘度度升升高
5、高。油油的的粘粘度度发发生生变变化化时时，流流量量也也会会跟跟着着改改变变，造造成成速速度度不不稳稳定定。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 2.缺点缺点 (3)系系统统将将马马达达的的机机械械能能转转换换成成液液体体压压力力能能，再再把把液液体体压压力力能能转转换换成成机机械械能能来来做做功功，能能量量经经两两次次转转换换损损失失较较大大，能能源使用效率比传统机械的低。源使用效率比传统机械的低。(4)液液压压系系统统大大量量使使用用各各式式控控制制阀阀、接接头头及及管管子子，为为了了防防止止泄泄漏漏损损耗耗，元元件件的的加工精度要求较高。加工精度要求较高。第第1章章 液压传动基础液压传动基
6、础 1.1 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 统计表明，液压系统发生的故障统计表明，液压系统发生的故障有有90%是由于使用管理不善所致。液是由于使用管理不善所致。液压油过滤与处理是液压系统使用管理压油过滤与处理是液压系统使用管理中的重点项目之一，不仅是减少系统中的重点项目之一，不仅是减少系统故障的重要途径，也是提高使用管理故障的重要途径，也是提高使用管理水平的一个标志。水平的一个标志。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 1.1 流体的主要物理性质流体的主要物理性质 在液压系统中，液压油液是传递在液压系统中，液压油液是传递动力和信号的工作介质。同时，它还动力和信号的工作介质。同时，它还起着
7、润滑、冷却和防锈的作用。液压起着润滑、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油液程度上取决于系统中所用的液压油液（如油液污染，堵塞阀口）。（如油液污染，堵塞阀口）。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 一、一、密度密度 密度密度-单位体积液体的质量。单位体积液体的质量。=m/v kg/m =m/v kg/m3 3 密密度度随随着着温温度度或或压压力力的的变变化化而而变变化化，但但变化不大，通常忽略。变化不大，通常忽略。矿矿物物油油系系工工业业液液压压油油，比比重重约约0.850.95，W/O型型比比重重约约0.920.
8、94，O/W型型比比重重约约1.051.1。其比重越大，泵吸入性越差。其比重越大，泵吸入性越差。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 二、二、闪火点闪火点油油温温升升高高时时，部部分分油油会会蒸蒸发发而而与与空空气气混混合合成成油油气气，此此油油气气所所能能点点火火的的最最低低温温度度称称为为闪闪火火点点，如如继继续续加加热热，则则会会连连续续燃烧，此温度称为燃烧点。燃烧，此温度称为燃烧点。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 三、三、粘度粘度 流流体体流流动动时时，沿沿其其边边界界面面会会产产生生一一种种阻阻止止其其运运动动的的流流体体摩摩擦擦作作用用，这这种种产产生生内内摩摩擦擦力力的的性
9、性质质称称为为粘粘性性。液液压压油油粘粘性性对对机机械械效效率率、磨磨耗耗、压压力力损损失失、容容积积效效率率、漏漏油油及及泵泵的的吸吸入性影响很大。入性影响很大。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 三、三、粘度粘度粘性可分为动力粘度和运动粘度和相对三种。粘性可分为动力粘度和运动粘度和相对三种。1、动力粘度、动力粘度式式中中，表表示示剪剪应应力力（g/cm2）；表表示示动力粘度，单位为帕动力粘度，单位为帕秒秒称为牛顿流体内摩擦定律称为牛顿流体内摩擦定律第第1章章 液压传动基础液压传动基础 液体的粘性示意图第第1章章 液压传动基础液压传动基础 2、运动粘度、运动粘度表表示示运运动动粘粘度度；表
10、表示示密密度度（g/cm2）。粘粘度度是是液液压压油油的的性性能能指指标标。习习惯惯上上使使用用运运动动粘粘度度标标志志液液体体的的粘粘度度，例例如如机机械械油油的的牌牌号号就就是是用用其其在在40 时时的的平平均均运运动动粘度（粘度（mm2/s）。）。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 运动粘度单位说明：运动粘度单位说明：单位中只有长度和时间量纲类似运动学量。单位中只有长度和时间量纲类似运动学量。称运动粘度，常用于液压油牌号标注称运动粘度，常用于液压油牌号标注液压油牌号标注：液压油牌号标注：老老牌牌号号20号号液液压压油油，指指这这种种油油在在50C 时时的的平均运动粘度为平均运动粘度为2
11、0 cst。新新牌牌号号LHL32号号液液压压油油，指指这这种种油油在在40C时的平均运动粘度为时的平均运动粘度为32cst。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 3、相对粘度0E、不易直接测量，只用于理论计算不易直接测量，只用于理论计算 常用相对粘度常用相对粘度 相相对对粘粘度度又又称称条条件件粘粘度度，是是在在某某一一条条件件下下测测得得的的。这这些些相相对对粘粘度度测测试试方方法法很很简简单单、方便，但精度不太高。方便，但精度不太高。关系式关系式工程上工程上“相对粘度相对粘度”或或v 换换 算算第第1章章 液压传动基础液压传动基础 恩氏度恩氏度0E 中国、德国、前苏联等用中国、德国、前苏
12、联等用赛氏秒赛氏秒SSU 美国用美国用雷氏秒雷氏秒R 英国用英国用口决：美塞英雷中德恩口决：美塞英雷中德恩换算关系：换算关系：第第1章章 液压传动基础液压传动基础 油油的的粘粘性性易易受受温温度度影影响响，温温度度上上升升，粘粘度度降降低低，造造成成泄泄漏漏、磨磨损损增增加加、效效率率降降低低等等问问题题；温温度度下下降降，粘粘度度增增加加，造造成成流流动动困困难难及及泵泵转转动动不不易易等等问问题题。如如运运转转时时油油液液温温度度超超过过60，就就必必须须加加装装冷冷却却器器，因因油油温温在在60 以以上上，每每超超过过10，油的劣化速度就会加倍。，油的劣化速度就会加倍。第第1章章 液压传
13、动基础液压传动基础 几种国产液压油的粘度温度曲线第第1章章 液压传动基础液压传动基础 四、四、压缩性压缩性液液压压油油在在低低、中中压压时时可可视视为为非非压压缩缩性性液液体体，但但在在高高压压时时压压缩缩性性就就不不可可忽忽视视了了，纯纯油油的的可可压压缩缩性性是是钢钢的的100150倍倍。压压缩缩性性会会降降低低运运动动的的精精度度，增增大大压压力力损损失失而而使使油油温温上上升升，压压力力信信号号传传递递时时，会会有有时时间间延延迟迟，响应不良的现象。响应不良的现象。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 五、其他性质五、其他性质 稳稳定定性性、抗抗泡泡沫沫性性、抗抗乳乳化化性性、防防锈锈
14、性性、润滑性以及相容性等。润滑性以及相容性等。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 1 1）粘度和压力的关系）粘度和压力的关系 P P，FF，随随pp而而，压压力力较较小小时时忽忽略略，32Mpa32Mpa以上才考虑以上才考虑2 2）粘度和温度的关系）粘度和温度的关系 温度温度，内聚力，内聚力，粘粘度度随随温温度度变变化化的的关关系系叫叫粘粘温温特特性性，粘粘度度随随温温度度的的变变化化 较较小小，即即粘粘温温特特性性较较好好。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 液压油的用途液压油的用途(1)传传递递运运动动与与动动力力。将将泵泵的的机机械械能能转转换换成成液液体体的的压压力力能能并并传传至
15、至各各 处处，由由于于油油本本身身具具有有粘粘度度，因因此此，在在传传递递过过程程中中会会产产生生一一定定的的动动力力损损失失。(2)润润滑滑。液液压压元元件件内内各各移移动动部部位位都都可可受受到到液液压压油充分润滑，油充分润滑，从而降低元件磨耗。从而降低元件磨耗。(3)密密封封。油油本本身身的的粘粘性性对对细细小小的的间间隙隙有有密密封封的的作用。作用。(4)冷却。系统损失的能量会变成热，被油带出。冷却。系统损失的能量会变成热，被油带出。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 液压油的种类液压油的种类1.矿物油系液压油矿物油系液压油矿矿物物油油系系液液压压油油主主要要由由石石腊腊基基的的原原
16、油油精精制制而而成成，再再加加抗抗氧氧化化剂剂和和防防锈锈剂剂，为为用用途途最最广广的的一一种种。其其缺缺点点为为耐耐火火性性差。差。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 2.耐火性液压油耐火性液压油 耐耐火火性性液液压压油油是是专专用用于于防防止止有有引引起起火火灾灾危危险险的的乳乳化化型型液液压压油油，有有水水中中油油滴滴型型（O/W）和和油油中中水水滴滴型型（W/O）两两种种。水水中中油油滴滴型型（O/W）的的润润滑滑性性差差，会会侵侵蚀蚀油油封封和和金金属属；油油中中水水滴滴型型（W/O）化学稳定性很差。）化学稳定性很差。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 对液压油的要求 1、液压油
17、的任务、液压油的任务工作介质工作介质传递运动和动力传递运动和动力 润滑剂润滑剂 润滑运动部件润滑运动部件2、对液压油的要求、对液压油的要求1）具有适当的粘度与良好的粘温特性；）具有适当的粘度与良好的粘温特性；粘度是液压油的重要性能指标，直接影响系统粘度是液压油的重要性能指标，直接影响系统运动部件的润运动部件的润滑、油泵的吸入特性、缝隙漏泄、压力损失以及系滑、油泵的吸入特性、缝隙漏泄、压力损失以及系统发热等。在统发热等。在使用范围内，油液粘度随温度的变化愈小愈好。粘使用范围内，油液粘度随温度的变化愈小愈好。粘度指数一般不要低于度指数一般不要低于90。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 对液压油
18、的要求 2）除具有良好的润滑性外，还要有足够的油）除具有良好的润滑性外，还要有足够的油膜强度，运动副在高膜强度，运动副在高 速高压下，避免产生干摩擦。速高压下，避免产生干摩擦。3）对人体无害，对环境污染小，成本低，价）对人体无害，对环境污染小，成本低，价格便宜。格便宜。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 液压油的选用液压油的选用液液压压油油有有很很多多品品种种，可可根根据据不不同同的的使使用用场场合合选选用用合合适适的的品品种种，在在品品种种确确定定的的情情况况下下，最最主主要要考考虑虑的的是是油油液液的的粘粘度度，其其选选择择主主要要考考虑虑如如下下因素。因素。第第1章章 液压传动基础液压
19、传动基础 液压油的选用液压油的选用 1)液压系统的工作压力液压系统的工作压力工工作作压压力力较较高高的的系系统统宜宜选选用用粘粘度度较较高高的的液液压压油油，以以减减少少泄泄露露；反反之之便便选选用用粘粘度度较较低低的油。的油。例例如如，当当压压力力p=7.020.0 MPa时时，宜宜选选用用N46N100的的液液压压油油；当当压压力力p7.0 MPa 时时，宜宜选选用用N32N68的的液液压油。压油。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 2)运动速度运动速度执执行行机机构构运运动动速速度度较较高高时时，为为了了减减小小液液流流的的功功率率损损失失，宜宜选选用用粘粘度度较较低低的液压油。的液压
20、油。3)液压泵的类型液压泵的类型在在液液压压系系统统中中，对对液液压压泵泵的的润润滑滑要要求求苛苛刻刻，不不同同类类型型的的泵泵对对油油的的粘粘度度有有不同的要求，具体可参见有关资料。不同的要求，具体可参见有关资料。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 液压油的污染与保养液压油的污染与保养 液液压压油油使使用用一一段段时时间间后后会会受受到到污污染染，常常使使阀阀内内的的阀阀芯芯卡卡死死，并并使使油油封封加加速速磨磨耗耗及及液液压压缸缸内内壁壁磨磨损损。造造成成液液压压油油污污染染的的原原因因有有污污染染、恶恶化、泄漏三个方面。化、泄漏三个方面。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 1)污染污
21、染（1）外外部部侵侵入入的的污污物物：液液压压设设备备在在加加工工和和组组装装时时残残留留的的切切屑屑、焊焊渣渣、铁铁锈锈等等杂杂物物混混入入所所造造成成的的污污物物，只只有有在在组组装装后后立立即即清清洗洗方方可解决。可解决。（2）外外部部生生成成的的不不纯纯物物：泵泵、阀阀、执执行行元元件件、“O”形形环环长长期期使使用用后后，因因磨磨损损而而生生成成的的金金属属粉粉末末和和橡橡胶胶碎碎片片在在高高温温、高高压压下下和和液液压油发生化学反应所生成的胶状污物。压油发生化学反应所生成的胶状污物。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 2)恶化恶化液液压压油油的的恶恶化化速速度度与与含含水水量量、
22、气气泡泡、压压力力、油油温温、金金属属粉粉末末等等有有关关，其其中中以以温温度度影影响响为为最最大大，故故液液压压设设备备运运转转时时，须特别注意油温之变化。须特别注意油温之变化。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 3)泄漏泄漏 液液压压设设备备配配管管不不良良、油油封封破破损损是是造造成成泄泄漏漏的的主主要要原原因因，泄泄漏漏发发生生时时，空空气气、水水、尘尘埃埃便便可可轻轻易易地地侵侵入入油油中中，故故当当泄泄漏漏发发生生时时，必必须须立立即即加加以以排除。排除。液液压压油油经经长长期期使使用用，油油质质必必会会恶恶化化，一一般般采采用用目目视视法法判判定定油油质质是是否否恶恶化化，当当
23、油油的的颜颜色色混混蚀蚀并并有有异异味味时时，须须立立即即更更换换。液液压压油油的的保保养养方方法法有有两两种种：一一种种是是定定期期更更换换（约约为为500020 000小小时时）；另另一一种种是使用过滤器定期过滤。是使用过滤器定期过滤。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 1.2 流体静力学基础流体静力学基础一、液体静压力一、液体静压力 静静止止液液体体在在单单位位面面积积上上所所受受的的法法向向力力称称为为静静压压力力。静静压压力力在在液液压压传传动动中中简简称称压压力力,在在物物理理学学中则称为中则称为压强压强。静静止止液液体体中中某某点点处处微微小小面面积积A上上作作用用有有法法向向
24、力力F,则该点的压力定义为则该点的压力定义为 第第1章章 液压传动基础液压传动基础 若法向作用力若法向作用力F均匀地均匀地作用在面积作用在面积A上上,则压力可表示为则压力可表示为我国采用法定计量单位我国采用法定计量单位Pa来计量压力来计量压力,1 Pa=1 N/m2，液压技术中习惯用液压技术中习惯用MPa（N/mm2）,在企业中还习惯使用在企业中还习惯使用bar（kgf/cm2）作为）作为压力单位，压力单位，各单位关系为各单位关系为 1MPa=106Pa10 bar。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 液体静压力有如下两个重要特性液体静压力有如下两个重要特性:(1)液液体体静静压压力力垂垂直
25、直于于承承压压面面,其其方方向向和和该该面面的的内内法法线线方方向向一一致致。这这是是由由于于液液体体质质点点间间的的内内聚聚力力很很小小,不不能能受受拉拉只只能能受受压压所所致。致。(2)静静止止液液体体内内任任一一点点所所受受到到的的压压力力在在各各个个方方向向上上都都相相等等。如如果果某某点点受受到到的的压压力力在在某某个个方方向向上上不不相相等等,那那么么液液体体就就会会流流动动,这就违背了液体静止的条件。这就违背了液体静止的条件。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 液体静压力的基本方程液体静压力的基本方程在在静静止止不不动动的的液液体体中中有有如如图图所所示示的的一一个个高高度度为
26、为h,底底面面积积为为A的的假假想想微微小小液液柱柱。表表面面上上的的压压力力为为p0，其其在在A点的压力为点的压力为 p=p0+gh 离液面h深处的压力第第1章章 液压传动基础液压传动基础 p=p0+gh为静压力的基本方程，此式表明：为静压力的基本方程，此式表明：(1)静静止止液液体体中中任任何何一一点点的的静静压压力力为为作作用用在在液液面面的的压力压力p0和液体重力所产生的压力和液体重力所产生的压力gh之和。之和。(2)液液体体中中的的静静压压力力随随着着深深度度h的的增增加加而而线线性性增增加加。(3)在在连连通通器器里里，静静止止液液体体中中只只要要深深度度h相相同同，其其压力就相等
27、。压力就相等。第第1章章 液压传动基础液压传动基础【例例1-1】如如图图所所示示，容容器器内内盛盛有有油油液液。已已知知油油的的密密度度=900kg/m3，活活塞塞上上的的作作用用力力F=1000N，活活 塞塞 的的 面面 积积A=110-3m2，假假设设活活塞塞的的重重量量忽忽略略不不计计。问问活活塞塞下下方方深深度度为为h=0.5 m处的压力等于多少？处的压力等于多少？第第1章章 液压传动基础液压传动基础 图1-3静止液体内的压力第第1章章 液压传动基础液压传动基础 解解：活活塞塞与与液液体体接接触触面面上上的的压压力力均均匀匀分布，分布，有有根根据据静静压压力力的的基基本本方方程程式式，
28、深深度度为为h处处的的液液体压力为体压力为第第1章章 液压传动基础液压传动基础 从本例可以看出：从本例可以看出：液液体体在在受受外外界界压压力力作作用用的的情情况况下下，液液体体自自重重所所形形成成的的那那部部分分压压力力gh相相对对甚甚小小，在在液液压压系系统统中中常常可可忽忽略略不不计计，因因而而可可近近似似认认为为整整个个液液体体内内部部的的压压力力是是相相等等的的。以以后后我我们们在在分分析析液液压压系系统统的的压压力力时时，一一般般都都采采用用这这一一结论。结论。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 二、绝对压力、绝对压力、表压力及真空度表压力及真空度以以当当地地大大气气压压力力pa
29、t(atomosphere)为为基基准准所所表表示的压力称为表压力示的压力称为表压力p(又称相对压力又称相对压力)；以以绝绝对对零零压压力力作作为为基基准准所所表表示示的的压压力力称称为为绝绝对对压力压力pabs。若若液液体体中中某某点点处处的的绝绝对对压压力力小小于于大大气气压压力力，则则此此时时该该点点的的绝绝对对压压力力比比大大气气压压力力小小的的那那部部分分压压力力值值，称为真空度。称为真空度。真空度真空度=大气压力大气压力-绝对压力绝对压力第第1章章 液压传动基础液压传动基础 注注意意：如如不不特特别别指指明明，液液、气气压压传传动动中中所所提到的压力均为提到的压力均为表压力表压力。
30、第第1章章 液压传动基础液压传动基础 绝对压力、绝对压力、表压力和真空度的关系表压力和真空度的关系真空度真空度=大气压力大气压力-绝对压力绝对压力第第1章章 液压传动基础液压传动基础 三、帕斯卡原理帕斯卡原理在在密密封封容容器器内内，施施加加于于静静止止液液体体上上的的各各点点压压力力将将以以等等值值同同时时传传递递到到液液体体内内各各点点，容器内压力方向垂直于内表面，容器内压力方向垂直于内表面，第第1章章 液压传动基础液压传动基础 容器内的液体各点压力为容器内的液体各点压力为 上式建立了一个很重要的概念，即：上式建立了一个很重要的概念，即：在在液液压压传传动动中中工工作作的的压压力力取取决决
31、于于负负载载，而与流入的流体多少无关。而与流入的流体多少无关。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 四、连续定理四、连续定理 1-3 液体动力学液体动力学1、理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。、理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。2、稳稳流流：液液体体在在流流动动时时，通通过过任任一一通通流流横横截截面面的的速速度度、压压力力和和密密度度不不随随时时间间改改变变的的流流动动称称为为稳流；稳流；3、非非稳稳流流：速速度度、压压力力和和密密度度其其中中一一项项随随时时间间改变的，改变的，就称为非稳流。就称为非稳流。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 4、流量、流量单位时间内流过某通流截面液体单
32、位时间内流过某通流截面液体体积体积q。5、平均流速、平均流速通流截面上各点均匀分布假通流截面上各点均匀分布假想流速。想流速。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 6、连续定理、连续定理 对对稳稳流流而而言言，液液体体以以稳稳流流流流动动通通过过管管内内任任一一截截面面的的液液体体质质量量必必然然相相等等。如如图图所所示示管管内内两两个个流流通通截截面面面面积积为为A1和和A2，流流速速分分别别为为v1和和v2，则则通通过过任任一一截截面面的的流流量量Q为为Q=Av=A1v1=A2v2=常数常数管路中液体的流量对各截面而言皆相等管路中液体的流量对各截面而言皆相等第第1章章 液压传动基础液压传动基
33、础 流流量量的的单单位位通通常常用用L/min 表表示示，与与m3/s 换算式子如下：换算式子如下：1L110-3m31m3/s6104L/minQ=Av=A1v1=A2v2=常数常数称称为为连连续续定定理理，此此式式还还得得出出另另一一个个重重要要的的基基本本概概念念，即即运运动动速速度度取取决决于于流流量量，而与流体的压力无关。而与流体的压力无关。第第1章章 液压传动基础液压传动基础【例【例1-2】图所示为相互连通的两个液压缸，图所示为相互连通的两个液压缸，已已知知大大缸缸内内径径D=100 mm，小小缸缸内内径径d=20 mm，大大活活塞上放一质量为塞上放一质量为5000 kg的物体的物
34、体G。问问:(1)在在小小活活塞塞上上所所加加的的力力F有有多多大大才才能能使使大大活活塞塞顶顶起起重重物物？(2)若若小小活活塞塞下下压压速速度度为为0.2 m/s，大大活活塞塞上上升升速速度是多少度是多少?第第1章章 液压传动基础液压传动基础 解解(1)物体的重力为物体的重力为G=mg=5000kg9.8 m/s2 =49 000kgm/s2=49 000N 根根据据帕帕斯斯卡卡原原理理，因因为为外外力力产产生生的的压压力力在在两两缸缸中均相等，即中均相等，即第第1章章 液压传动基础液压传动基础 解解(2)由连续定理：由连续定理：Q=Av=常数常数故大活塞上升速度为故大活塞上升速度为第第1
35、章章 液压传动基础液压传动基础 五、伯努利方程五、伯努利方程能量守恒定律能量守恒定律1、能量守恒定律、能量守恒定律：理想液体在管道中稳定流动时，根据能量理想液体在管道中稳定流动时，根据能量守恒定律，同一管道内任一截面上的总能守恒定律，同一管道内任一截面上的总能量应该相等。量应该相等。或：外力对物体所做的功应该等于该物或：外力对物体所做的功应该等于该物体机械能的变化量。体机械能的变化量。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 2、伯努利定理、伯努利定理（理想液体）：（理想液体）：在在没没有有粘粘性性和和不不可可压压缩缩的的稳稳流流中中，依依能能量量守守恒定律可得恒定律可得上式称为伯努利定理，上式称
36、为伯努利定理，式式中中，p表表示示压压力力(Pa)；表表示示密密度度(kg/m3)；v表表示示流流速速(m/s)；g表表示示重重力力加加速速度度(m/s2)；h表表示水位高度（示水位高度（m）。）。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 3 3、方程的物理意义：、方程的物理意义：（1 1）在密闭管道内作恒定流动的理想液体具在密闭管道内作恒定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；有三种形式的能量，即压力能、位能和动能；（2 2）在流动过程中，三种能量之间可以互相）在流动过程中，三种能量之间可以互相转化，但各个过流断面上三种能量之和恒为定转化，但各个过流断面上三种能量之和恒为定值。
37、值。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 式中，式中，H表示因粘性而产生的能量损失（表示因粘性而产生的能量损失（m）。）。点点和点和点截面的截面的能量相等能量相等在有粘性和不可压缩的稳流中，依能量守恒定律得在有粘性和不可压缩的稳流中，依能量守恒定律得第第1章章 液压传动基础液压传动基础 六、孔口与阻流管六、孔口与阻流管 液液体体流流动动时时，改改变变流流通通截截面面面面积积可可改改变变流流体体的的压压力力和流量，这就是和流量，这就是节流阀的工作原理。节流阀的工作原理。1、孔口、孔口：当：当l/d0.5时称为孔口，其流量时称为孔口，其流量Q为为 式中式中,表示流量系数，表示流量系数，通常取通常取
38、0.620.63。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 2、阻流管阻流管如图所示，此时，如图所示，此时，l/d4称为阻流管，称为阻流管，流量流量Q为为 式中，式中，表示运动粘度（表示运动粘度（St，cm2/s）。）。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 七、液体流动中的压力和流量的损失七、液体流动中的压力和流量的损失 1压力损失压力损失由由于于液液体体具具有有粘粘性性，在在管管路路中中流流动动时时又又不不可可避避免免地地存存在在着着摩摩擦擦力力，因因此此液液体体在在流流动动过过程程中中必必然然要要损损耗耗一一部部分分能能量量。这这部部分分能能量量损损耗主要表现为耗主要表现为压力损失压力损失。压
39、力损失有压力损失有沿程损失和局部损失沿程损失和局部损失两种。两种。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 沿沿程程损损失失是是当当液液体体在在直直径径不不变变的的直直管管中中流流过过一一段段距距离离时时，因因摩摩擦擦而而产产生的压力损失；生的压力损失；局局部部损损失失是是由由于于管管子子截截面面形形状状突突然然变变化化、液液流流方方向向改改变变或或其其他他形形式式的的液流阻力而引起的压力损失。液流阻力而引起的压力损失。总总的的压压力力损损失失等等于于沿沿程程损损失失与与局局部损失之和。部损失之和。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 由由于于零零件件结结构构不不同同(尺尺寸寸的的偏偏差差与与表表
40、面面粗粗糙糙度度的的不不同同)，因因此此，要要准准确确地地计计算算出出总总的的压压力力损损失失的的数数值值是是比比较较困困难难的的，但但压压力力损损失失又又是是液液压压传传动动中中一一个个必必须须考考虑虑的的因因素素，它它关关系系到到确确定定系系统统所所需需的的供供油油压压力力和和系系统统工工作作时时的的温温升升，所所以以，生生产产实实践践中中也也希希望望压力损失压力损失尽可能小些尽可能小些。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 注注意意：由由于于压压力力损损失失的的必必然然存存在在性性，因因此此，泵泵的的额额定定压压力力要要略略大大于于系系统统工工作作时所需的时所需的最大工作压力最大工作压力
41、。一一般般可可将将系系统统工工作作所所需需的的最最大大工工作作压力乘以一个的系数来估算。压力乘以一个的系数来估算。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 2 流量损失流量损失由于泄漏造成实际流量有所减少的现象称为流量损失。由于泄漏造成实际流量有所减少的现象称为流量损失。造成泄漏情况：造成泄漏情况：（1）在在液液压压系系统统中中，各各液液压压元元件件都都有有相相对对运运动动的的表表面面（如如液液压压缸缸内内表表面面和和活活塞塞外外表表面面），所所以以它它们们之之间间都都有有一一定定的的间间隙隙，如如果果间间隙隙的的一一边边为为高高压压油油，另另一一边边为为低低压压油油，那那么么高高压压油油就就会会
42、经经间间隙流向低压区，从而造成泄漏。隙流向低压区，从而造成泄漏。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 造成泄漏情况：造成泄漏情况：（2）由由于于液液压压元元件件密密封封不不完完善善，因因此此，一一部部分油液也会向外部泄漏。分油液也会向外部泄漏。流流量量损损失失影影响响运运动动速速度度，而而泄泄漏漏又又难难以以绝绝对对避避免免，所所以以在在液液压压系系统统中中泵泵的的额额定定流流量量要要略略大大于于系系统统工工作作时时所所需需的的最最大大流流量量。通通常常也也可可以以用用系系统统工工作作所所需需的的最最大大流流量量乘乘以以一一个个的系数来估算。的系数来估算。第第1章章 液压传动基础液压传动基础
43、八、液压冲击和空穴现象八、液压冲击和空穴现象1 液压冲击液压冲击在在液液压压系系统统中中，当当油油路路突突然然关关闭闭或或换换向向时时，会会产产生生急急剧剧的的压压力力升升高高，这这种种现现象象称称为为液压冲击。液压冲击。造造成成液液压压冲冲击击的的主主要要原原因因是是：液液压压速速度度的的急急剧剧变变化化、高高速速运运动动工工作作部部件件的的惯惯性性力力和和某些液压元件的反应动作不够灵敏。某些液压元件的反应动作不够灵敏。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 当当导导管管内内的的油油液液以以某某一一速速度度运运动动时时，若若在在某某一一瞬瞬间间迅迅速速截截断断油油液液流流动动的的通通道道（如如
44、关关闭闭阀阀门门），则则油油液液的的流流速速将将从从某某一一数数值值在在某某一一瞬瞬间间突突然然降降至至零零，此此时时油油液液流流动动的的动动能能将将转转化化为为油油液液挤挤压压能能，从从而而使使压压力力急急剧剧升升高高，造造成成液液压压冲冲击击。高高速速运运动动的的工工作作部部件件的的惯惯性性力也会引起系统中的压力冲击。力也会引起系统中的压力冲击。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 产生液压冲击的产生液压冲击的主要危害主要危害是：是：（1）产产生生液液压压冲冲击击时时，系系统统中中的的压压力力瞬瞬间间就就要要比比正正常常压压力力大大好好几几倍倍，特特别别是是在在压压力力高高、流流量量大大的
45、的情情况况下下，极极易易引引起起系系统统的的振振动动、噪噪音音，甚甚至至会会导导致致导导管管或或某某些些液液压压元元件件的的损损坏坏。这这样样既既影影响响了了系系统统的工作质量，的工作质量，又会缩短系统的使用寿命。又会缩短系统的使用寿命。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 产生液压冲击的产生液压冲击的主要危害主要危害是：是：（2）由由于于压压力力冲冲击击产产生生的的高高压压力力可可能能会会使使某某些些液液压压元元件件（如如压压力力继继电电器器）产产生误动作而损坏设备。生误动作而损坏设备。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 避免液压冲击的避免液压冲击的主要办法是主要办法是：（1）避免液流速度
46、的急剧变化。）避免液流速度的急剧变化。（2）延延缓缓速速度度变变化化的的时时间间，能能有有效效地地防防止止液液压压冲冲击击，如如将将液液动动换换向向阀阀和和电电磁磁换换向向阀阀联联用用可可减减少少液液压压冲冲击击，这这是是因因为为液液动动换换向向阀阀能能把把换换向向时时间间控控制制得得慢慢一一些些。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 2 空穴现象空穴现象在在液液流流中中当当某某点点压压力力低低于于液液体体所所在在温温度度下下的的空空气气分分离离压压力力时时，原原来来溶溶于于液液体体中中的的气气体体会分离出来而产生气泡，这就叫空穴现象。会分离出来而产生气泡，这就叫空穴现象。当当压压力力进进一一
47、步步减减小小直直至至低低于于液液体体的的饱饱和和蒸蒸气气压压时时，液液体体就就会会迅迅速速汽汽化化形形成成大大量量蒸蒸气气气气泡泡，使使空空穴穴现现象象更更为为严严重重，从从而而使使液液流流呈呈不不连续状态。连续状态。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 空空穴穴现现象象的的危危害害：如如果果液液压压系系统统中中发发生生了了空空穴穴现现象象，液液体体中中的的气气泡泡随随着着液液流流运运动动到到压压力力较较高高的的区区域域时时，一一方方面面，气气泡泡在在较较高高压压力力作作用用下下将将迅迅速速破破裂裂，从从而而引引起起局局部部液液压压冲冲击击，造造成成噪噪音音和和振振动动；另另一一方方面面，由由
48、于于气气泡泡破破坏坏了了液液流流的的连连续续性性，降降低低了了油油管管的的通通油油能能力力，造造成成流流量量和和压压力力的的波波动动，使使液液压压元元件件承承受受冲冲击击载载荷荷，因因此此影影响响了了其其使使用用寿寿命命。同同时时，气气泡泡中中的的氧氧也也会会腐腐蚀蚀金金属属元元件件的的表表面面，我我们们把把这这种种因因发发生空穴现象而造成的腐蚀生空穴现象而造成的腐蚀叫汽蚀叫汽蚀。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 在在液液压压传传动动装装置置中中，汽汽蚀蚀现现象象可可能能发发生生在在油油泵泵、管管路路以以及及其其他他具具有有节节流流装装置置的的地地方，方，特别是油泵装置特别是油泵装置(这种
49、现象最为常见这种现象最为常见)。发发生生空空穴穴现现象象时时产产生生的的气气泡泡中中的的氧氧腐腐蚀蚀金金属元件的表面属元件的表面的现象的现象叫汽蚀叫汽蚀。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 减少汽蚀现象的方法：减少汽蚀现象的方法：（1）应应使使液液压压系系统统内内所所有有点点的的压压力力均均高高于于液液压压油油的的空空气气分分离离压压力力。例例如如，应应注注意意油油泵泵的的吸吸油油高高度度不不能能太太大大，吸吸油油管管径径不不能能太太小小（因因为为管管径径过过小小就就会使流速过快，从而造成压力降得很低）；会使流速过快，从而造成压力降得很低）；（2）油泵的转速不要太高；）油泵的转速不要太高；（3）管路应密封良好；）管路应密封良好；（4）油管出口应没入油面以下等。）油管出口应没入油面以下等。总总之之，应应避避免免流流速速的的剧剧烈烈变变化化和和外外界界空空气气的的混混入入。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 汽汽蚀蚀现现象象是是液液压压系系统统产产生生各各种种故故障障的的原原因因之之一一，特特别别在在高高速速、高高压压的的液液压压设设备备中中更应注意这一点。更应注意这一点。第第1章章 液压传动基础液压传动基础 题图1-6第第1章章 液压传动基础液压传动基础 题图1-7第第1章章 液压传动基础液压传动基础 题图1-10