液压与气动技术PPT完整版全套教学课件

液压与气动技术第1章绪论第2章液压油与液压流体力学基础第3章液压泵第4章液压执行元件第5章液压控制阀第6章液压系统的辅助装置第7章液压基本回路第8章典型液压系统与设计计算第9章液压系统故障分析与诊断第10章气动工作介质与气体力学基础第11章气源装置与气动元件第12章气动基本回路与气动系统设计第13章典型气动系统模拟实验全套PPT课件2第1章绪论液压传动与气压传动的工作原理液压传动与气压传动系统的组成液压传动与气压传动的优缺点液压传动与气压传动的应用与发展1.11.21.31.43液压与气动技术是机械设备中发展最快的技术之一，随着机电一体化技术发展，液压与气动技术与微电子技术、计算机技术相结合，进入了高端应用和发展阶段，成为智能制造的重要手段。应达成的能力要求：掌握液压传动与气压传动的基本原理和系统组成了解液压传动与气压传动的优缺点及其应用与发展1.1液压传动与气压传动的工作原理4液压与气动技术又称液压与气压传动，是以流体(液压油液或压缩空气)为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式，是通过液压与气动元件组成不同功能的基本回路，再由若干基本回路组合成具有一定控制功能的传动系统。液压传动与气压传动的工作原理相似，液压传动的工作介质为液压油液，气压传动的工作介质压缩空气，两种介质的主要区别是液体几乎不可压缩，气体有较大的可压缩性。51.1液压传动与气压传动的工作原理图1-1液压千斤顶工作原理图1-杠杆；2-小液压缸；3-吸油单向阀；4-吸油管；5-油箱；6-排油管；7-排油单向阀；8-重物；9-大液压缸；10-泄油管；11-截止阀小液压缸2与吸油单向阀3、排油单向阀7一起完成吸油与排油，将杠杆1的机械能转换为液压油的压力能输出，称为(手动)液压泵。大液压缸9将液压油的压力能转换为机械能输出，抬起重物8，称为液压缸。大液压缸9和小液压缸2组成最简单的液压传动系统，实现力和运动的传递。液压千斤顶原理动画1.1液压传动与气压传动的工作原理61）力的传递负载力为F2在液压缸中产生的液压力为p2=F2/A2。根据帕斯卡原理，p1=p2=p，液压泵的排油压力又称为系统压力。为克服负载力F2使液压缸活塞运动，作用在液压泵活塞上的作用力F1应为负载力F2越大，系统中的压力p越高，所需的作用力F1越大，即系统压力与外负载密切相关。这是液压传动与气压传动工作原理的第一个特征，即液压与气压传动中工作压力取决于外负载。1.1液压传动与气压传动的工作原理72）运动的传递不考虑液体的可压缩性、漏损和缸体、管路的变形，液压泵排出的液体体积等于进入液压缸的液体体积。液压泵活塞位移为s1，液压缸活塞位移为s2，则上式两边同除以运动时间t，得式中，v1、v2为液压泵活塞与液压缸活塞的平均运动速度；q1、q2为液压泵输出的平均流量和液压缸输入出的平均流量。液压传动与气压传动是靠密闭工作容积变化相等的原则实现运动(速度和位移)传递的。调节进入液压缸的流量q，即可调节活塞的运动速度v，这是液压传动与气压传动工作原理的第二个特征，即活塞的运动速度只取决于输入流量，而与外负载无关。

1.1液压传动与气压传动的工作原理8可以看出：与外负载相对应的流体参数是流体压力p，与速度相对应的流体参数是流体流量q。压力p与流量q是液压与气压传动中两个最基本的参数。1.2液压传动与气压传动系统的组成9

工程实际中的液压传动系统，在液压泵-液压缸的基础上设置控制液压缸运动方向、运动速度和最大推力的装置。(1)能源装置将机械能转换成流体压力能的装置。液压系统是液压泵，气压系统是空气压缩机。(2)执行元件将流体压力能转换成机械能输出的装置。如作直线运动的液压缸和气缸，作回转运动的液压马达、气压马达和摆动缸。(3)控制元件对流体的压力、流量及流动方向进行控制和调节的元件，及进行信号转换、逻辑运算和放大的信号控制元件。(4)辅助元件保证系统正常工作所需的上述三种以外的元件。(5)工作介质用于传递能量和信号。液压系统为液压油，气压系统为压缩空气。图1-2典型液压系统原理图1-油箱；2-过滤器；3-液压泵；4-节流阀；5-换向阀；6、9、10、12-油管；7-液压缸；8-工作台；11—溢流阀1.2液压传动与气压传动系统的组成10组成示意图图形符号图图1-3气压传动及控制系统原理图1-电机；2-空气压缩机；3-气罐；4-减压阀；5-逻辑元件组；6-换向阀；7-流量阀；8-行程阀；9-气缸；10-消声器；11-油雾器；12-分水滤气器1.3液压传动与气压传动的优缺点11

与机械传动和电力拖动相比，液压与气压传动的优点：

(1)元件布置不受空间位置限制，系统中各部分用管道连接，布局安装灵活性大；

(2)运行过程中可大范围无极调速，调速范围达2000：1；

(3)液压传动与液气联动运动平稳，易实现快速启动、快速制动和频繁换向；

(4)操作方便省力，易实现自动控制、中远程控制、过载保护，与电气电子控制结合，易实现自动工作循环和自动过载保护；

(5)液压与气压元件属机械工业的基础件，标准化、系列化和通用化程度较高，有利于缩短设计和制造周期、降低制造成本。与机械传动和电力拖动相比，液压与气压传动的缺点：(1)在传动过程中能量经机械能-压力能-机械能两次转换，传动效率低；(2)由于传动介质的可压缩性和泄露等影响，不能严格保证定比传动；(3)液压传动性能对温度比较敏感，不能在高温下工作，采用石油基液压油作传动介质时要注意防火；(4)液压元件与气压元件制造精度高，系统工作中发生故障不易诊断。1.3液压传动与气压传动的优缺点12液压与气压传动的突出优点：(1)液压传动单位质量输出的功率大，动力元件可采用很高的压力，一般可达32MPa，个别场合更高，因此，在同等输出功率下具有体积小、质量小、运动惯性小、动态性能好的特点。(2)气压传动空气为工作介质，处理方便，无介质费用、泄漏污染、介质变质等问题。

液压与气压传动的优点是主要的，随着科学技术的发展其缺点将不断被克服，将液压传动与气压传动、电力传动、机械传动联合使用，构成气液、电液(气)、机液(气)等联合传动，发挥各自优点，相互补充，弥补不足。1.4液压传动与气压传动的应用与发展13液压与气动技术(液压与气压传动)相对于机械传动是新兴技术。从17世纪中叶提出静压传递原理、18世纪末英国制造第一台水压机，已有近三百年，但直到20世纪中叶才在工业领域广泛应用并有较大发展。近代液压传动是由19世纪崛起并发展的石油工业推动的，最早的液压装置是舰艇炮塔转位器，之后在机床上应用。二战期间军事工业和军事装备需要反应迅速、动作准确、输出功率大的传动及控制装备，促进了液压技术发展。战后转入民用工业，在机床、工程机械、冶金机械、塑料机械、农林机械、汽车、船舶等行业大幅应用和发展。20世纪60年代随着原子能、空间技术、电子技术等发展，液压技术向更广领域渗透，发展成为传动、控制和检测在内的完整自动化技术。如今采用液压传动的程度是衡量国家工业水平的重要标志，发达国家95%的工程机械、90%的数控加工中心、95%的自动线都采用液压传动。随着液压机械自动化程度提高，液压元件应用急剧增加，元件小型化、系统集成化是发展趋势。液压技术与传感技术、微电子技术结合，出现了电液比例阀、数字阀、电液伺服液压缸等一体化元件，使液压技术在高压、高速、大功率、节能高效、低噪声、使用寿命长、高度集成化等方面取得重大进展。液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助试验(CAT)和计算机实时控制也是的发展方向。1.4液压传动与气压传动的应用与发展14人们很早就用空气作介质传递动力做功，利用自然风推动风车、带动水车提水灌田，近代用于汽车自动开关门、火车自动抱闸、采矿用风钻等。空气介质具有防火、防爆、防电磁干扰、抗振动、抗冲击、抗辐射等优点，气动技术应用领域已从汽车、采矿、钢铁、机械等重工业扩展到化工、轻工、食品、军事等各行各业。气动技术也发展成传动、控制和检测在内的完整自动化技术。作为柔性制造系统（FMS)在包装设备、自动线和机器人等方面成为重要手段。由于工业自动化及FMS的发展，要求气动技术以提高系统可靠性、降低总成本、与电子工业相适应为目标，进行系统控制技术和机电液气综合技术研究开发。气动元件的微型化、节能化、无油化是发展特点，与电子技术结合产生比例阀和电气伺服阀等自适应元件，使气动系统从开关控制进入反馈控制。计算机的普及和应用为气动技术的发展提供了广阔前景。目前，液压与气动技术进入了高端应用和发展阶段，成为智能制造的重要手段。液压与气动技术16第2章液压油与液压流体力学基础液压油液体静力学基础液体动力学基础液体流动时的压力损失2.12.22.32.4液体流经小孔的流量2.5液体流经缝隙的流量2.6液压冲击与气穴现象2.717液压油是液压传动的工作介质，了解液压油的基本性质，掌握液体平衡和运动的主要力学规律，对正确理解液压传动原理及合理设计和使用液压系统十分重要。应达成的能力要求：了解液压油的基本性质；掌握流体静力学、流体动力学、管道液流、孔口液流、缝隙液流、液压冲击等基本知识。2.1液压油182.1.1液压油的物理性质2.1.1.1密度

单位体积液体的质量，，式中，V为液体体积；m为体积为V的液体的质量。密度是液体的重要物理参数，随温度和压力变化密度变化量很小，可忽略。液压油密度一般为900kg/m3。2.1.1.2可压缩性

液体受压力作用体积减小的性质。体积为V的液体，当压力增加Δp时，体积减小ΔV，则液体在单位压力变化下的体积相对变化量为，式中，k为液体压缩系数。

压力增大，液体体积减小，所以加一负号，以使k为正值。

k的倒数称为液体的体积弹性模量，，式中，K为产生单位体积相对变化量所需要的压力增量，实际应用中用K值说明液体抵抗压缩的能力。液压油的体积弹性模量K=(1.2～2)×103MPa，数值很大，一般认为液体不可压缩。液压油混入空气，可压缩性显著增加，影响工作性能，尽量减少油液中空气含量。2.1液压油192.1.1液压油的物理性质2.1.1.3粘性1）粘性的意义液体在外力作用下流动时液体分子间内聚力会阻碍分子相对运动，即分子间产生内摩擦力，这一特性称为液体的粘性。粘性是液体的重要物理特性，是选择液压用油的依据。液体流动时，由于液体和固体壁面间的附着力及液体的粘性，使液体内各液层间的速度不等。图2-1液体粘性示意图液体流动时相邻液层间的内摩擦力式中，μ为比例系数，又称粘度系数或动力粘度。液层间单位面积上的内摩擦力即为牛顿液体内摩擦定律。在静止液体中速度梯度du/dy=0，内摩擦力τ=0，即液体在静止状态下不呈现粘性。2.1液压油202.1.1液压油的物理性质2.1.1.3粘性2）液体的粘度液体粘性的大小用粘度表示，常用有动力粘度、运动粘度和相对粘度。动力粘度μ，表征液体粘度的内摩擦系数物理意义：当du/dy=1时，液体层间单位面积上的内摩擦力τ为动力粘度又称绝对粘度。我国法定计量单位制及SI制中，单位Pa·s(帕·秒)或N·s/m2；在CGS制中，单位dgn·s/cm2

(达因·秒/厘米2)，又称P(泊)，1P=100cP(厘泊)。两种单位制的换算关系为1Pa·s=10P=103cP。运动粘度υ，液体的动力粘度μ与密度ρ的比值，，没有物理意义，其单位中只有长度和时间的量纲，称为运动粘度；在工程实际中用来标志液体的粘度。

我国法定计量单位制及SI制中，单位m2/s(米2/秒)。

在CGS制中，单位cm2/s(厘米2/秒)，通常称St(沲)，1St(沲)=100cSt(厘沲)。

两种单位制的换算关系为1m2/s=104St=106cSt。

液压油的牌号是其在40℃时运动粘度υ的平均值，如L-AN32液压油的运动粘度32mm2/s。2.1液压油212.1.1液压油的物理性质2.1.1.3粘性2）液体的粘度

相对粘度又称条件粘度(°E)，采用特定粘度计在规定条件下测出来的液体粘度。测量条件不同，相对粘度单位也不同。我国采用恩氏粘度20℃、50℃、100℃为测定恩氏粘度的标准温度，用°E20、°E50和°E100表示。

恩氏粘度和运动粘度的换算2.1液压油222.1.1液压油的物理性质2.1.1.3粘性3）调和油的粘度合适粘度的液压油对液压系统工作性能十分重要，两种不同粘度的液压油混合称为调合油,调合油的粘度与两种油所占比例有关，一般用经验公式计算。式中，°E1、°E2为混合前两种油液的粘度，

°E1>°E2；°E为混合后的调合油的粘度；a、b为参与调合的两种油液的百分数(a%+b%=100%)；c为实验系数。表2-1调和油粘度实验系数c的数值abcabcabc10906.7406022.1703028.2208013.1505025.5802025307017.9604027.99010172.1液压油232.1.1液压油的物理性质2.1.1.3粘性4）粘度和温度的关系温度对油液粘度影响很大，油液温度升高，其粘度显著下降。油液粘度变化直接影响系统性能和泄漏，希望粘度随温度变化越小越好。油液粘度随温度变化的性质称为粘温特性。粘度不超过15°E的液压油，在(30～150)℃范围内时，式中，υt为t℃时液压油的运动粘度(10-6m2/s)；υ50为50℃时液压油的运动粘度(10-6m2/s)；n为与液压油粘度有关的特性指数。图2-2常用国产液压油粘温特性图2.1液压油242.1.1液压油的物理性质2.1.1.3粘性5）粘度和压力的关系压力对油液的粘度也有影响，压力愈大，分子间距离愈小，粘度变大。油液粘度随压力变化的性质称为粘压特性。式中，νp为压力为p时的运动粘度(10-6m2/s)；

ν0为一个大气压下的运动粘度(0-6m2/s)；b为粘度压力系数，一般b=0.002～0.003。实际应用中液压系统中矿物油在(0～500)×106Pa时，液压系统中若压力不高，压力对粘度影响较小，可忽略；

当压力较高或压力变化较大时，压力对粘度的影响必须考虑。2.1.1.4其他特性抗燃性、抗氧化性、抗凝性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、导热性、稳定性、相容性(指对密封材料、软管等不侵蚀、不溶胀)等；这些性质对系统的工作性能有重要影响，应用时查油类产品手册。2.1液压油252.1.2对液压油的要求与液压油的选用1）对液压油的要求液压油有双重作用：传递能量、润滑运动零件工作表面，液压油的性能直接影响工作的可靠性和灵敏性、工况的稳定性、系统的效率、零件的寿命等。液压油应满足以下要求：粘温特性好，在使用温度范围内，液压油粘度随温度变化愈小愈好；良好的润滑性，润滑时产生的油膜强度高，以免干摩擦；成分纯净，不含腐蚀性物质，以免侵蚀机械零件件和密封元件；良好的化学稳定性，不易氧化，不易变质，防粘质沉淀物影响系统工作，防止氧化后液压油变为酸性，腐蚀金属表面；抗泡沫性好，抗乳化性好，对金属和密封件有良好相容性；体积膨胀系数低，比热容和传热系数高，流动点和凝固点低，闪点和燃点高；无毒性，价格便宜。随着液压技术应用领域扩大和对液压系统性能要求提高，其工作介质品种越来越多，常用国产液压油的主要质量指标如表2-3所示。262.1.2对液压油的要求与液压油的选用2）液压油的选用选择液压用油首先考虑粘度，粘度太高或太低都影响系统正常工作。粘度高的液压油流动时阻力大、克服阻力所消耗的功率大，功率损耗又转换成热量使油温上升；液压油粘度太低会增加泄漏，系统容积效率降低。一般液压系统液压油粘度υ40=(10～60)10-6m2/s，更高粘度的液压油应用较少。选择液压油时考虑以下方面：液压系统的工作压力，工作压力较高宜用粘度较大的液压油，以减少系统泄露；环境温度，环境温度较高时宜用粘度较大的液压油；运动速度，执行元件运动速度较高时，为减小液流功率损失，宜用粘度较低的液压油；液压泵类型，液压泵内零件的运动速度高，承受压力大，润滑要求苛刻，温升高，对液压油性能最敏感。常根据液压泵类型及要求选择液压油的粘度。液压泵类型环境温度（℃）叶片泵齿轮泵轴向柱塞泵径向柱塞泵p<7×106Pap≥7×106Pa5～4030～5050～7030～7040～7530～8040～8040～7555～9095～16570～15065～240表2-4各类液压泵适用的粘度ν40

(10-6m2/s)2.1液压油27液体静力学研究液体处于静止状态下的力学规律及这些规律的应用。静止是指液体内部质点之间没有相对运动，液体整体可以象刚体一样运动。2.2液体静力学基础2.2.1静压力及其特性1）液体的静压力静止液体单位面积上所受的法向力为静压力；液体内某点处微小面积ΔA上作用法向力ΔF，则ΔF/ΔA的极限为该点处的静压力液体面积A上受的为均匀分布的作用力F，则静压力液体静压力在物理学中称为压强，在工程应用中称为压力。2）液体静压力的特性液体静压力垂直于其承压面，静压力方向与该面的内法线方向一致。静止液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。(a)重力作用下静止的液体(b)微元研究对象图2-3静止液体内压力分布规律282.2液体静力学基础2.2.2静压力的基本方程重力作用下的静止液体所受的力，除液体重力还有液面上作用的外加压力。计算距液面深度为h的某点压力，取一底面通过该点的垂直小液柱为研究体。液柱底面积为ΔA，高为h，体积为hΔA，则液柱重力为ρghΔA，作用于液柱的重心。液柱垂直方向的力平衡方程为(a)重力作用下静止的液体(b)微元研究对象图2-3静止液体内压力分布规律液体静压力的基本方程292.2液体静力学基础2.2.2静压力的基本方程液体静压力的基本方程静压力的基本方程具有以下特征：静止液体内任一点的压力有两部分：液面上的外加压力p0，该点以上液体自重形成的压力ρgh；液面上只受大气压力pa，液体内任一点处的压力为静止液体内任一点压力随该点距液面的深度线性递增。距液面深度相同处各点压力相等，由压力相等的所有点组成的面称为等压面；重力作用下静止液体中等压面为水平面，与大气接触的自由表面也是等压面。静止液体液面外加压力为p0，液面与基准水平面距离为h0，液体内任一点的压力为p，与基准水平面距离为h，由液体静压力基本方程式得上式的物理意义：重力作用下的静止液体具有压力能和势能，在任一质点处压力能和势能互相转换，但总能量不变即能量守恒。常用液压装置中，一般外加压力p0远大于液体自重所形成的压力ρgh，分析计算时ρgh可忽略，认为液压装置中静止液体内部的压力近似相等。302.2液体静力学基础2.2.3压力的表示方法及单位1）压力的表示方法图2-4绝对压力、相对压力和真空度度量基准不同，液体压力分为绝对压力和相对压力。以绝对真空为度量基准称为绝对压力，p=pa+ρgh；

以大气压为度量基准称为相对压力或表压力，p-pa=ρgh。大气中物体受大气压作用自相平衡，压力表测得的压力是相对压力。液压技术中如不特别指明均为相对压力。绝对压力低于大气压时，绝对压力不足于大气压力的部分称为真空度，此时相对压力为负值，又称负压。以大气压为基准度量压力时，基准以上的正值为表压力，基准以下的负值为真空度。2）压力的单位法定计量单位Pa(帕，N/m2)，也用bar(巴)和工程大气压at、水(H2O)柱高、汞(Hg)柱高等。1Pa=1N/m2，1bar=1×105Pa=1×105N/m2，1at=1kgf/cm2=9.8×104N/m2；1mH2O=9.8×103N/m2，1mmHg=1.33×102N/m2。例1-1312.2液体静力学基础2.2.4帕斯卡原理在密闭容器内施加于静止液体的压力等值传递到液体各点。图2-6帕斯卡原理应用实例由于A2/A1<1，用很小的推力F2即可推动比较大的负载F1。液压千斤顶是依据这一原理制做的。当大活塞上的负载F1=0时，不考虑活塞自重和其他阻力，不论怎样推动小活塞也不能在液体中形成压力，说明液体内的压力由外负载决定。这是液压传动中的一个重要概念。12322.2液体静力学基础2.2.5静压力对固体壁面的作用力液体和固体壁面接触时，固体壁面受到液体静压力的作用。当固体壁面为平面时，液体压力p在该平面上的总作用力式中，A为该平面的面积；F的作用方向与该平面垂直。当固体壁面为曲面时，液体压力p在该曲面某x方向上的总作用力式中，Ax为曲面在x方向投影的面积。图1-7

液压油作用在缸筒内壁面上的力例2-2332.3液体动力学基础2.3.1基本概念液体动力学研究液体流动时流速和压力的变化规律。流动液体的流量连续性方程、伯努利方程、动量方程是描述流动液体力学规律的三个基本方程，也是液压技术中分析和设计的理论依据。流量连续性方程和伯努利方程反映压力、流速与流量之间的关系，动量方程解决流动液体与固体壁面间的作用力问题。1）理想液体和恒定流动液体具有粘性，粘性只在液体运动时体现出来，因此，研究流动液体必须考虑粘性的影响。液体粘性问题非常复杂，为方便分析计算，开始分析时假设液体没有粘性，之后再考虑粘性的影响，并通过实验等补充或修正得出的结果。对液体的可压缩也同样方法处理。342.3液体动力学基础2.3.1基本概念1）理想液体和恒定流动理想液体和实际液体：研究流动液体时，假设既无粘性又不可压缩的液体称为理想液体，实际既有粘性又可压缩的液体称为实际液体。恒定流动和非恒定流动：液体流动时，液体中任一点处的压力、速度和密度都不随时间变化，称为恒定流动也称定常流动或非时变流动；液体中任一点处的压力、速度和密度中有一个随时间变化，称为非恒定流动也称非定常流动或时变流动。非恒定流动情况复杂，本节介绍恒定流动时的基本方程。图2-8恒定流动和非恒定流动示意图（a）恒定流动（b）非恒定流动动画352.3液体动力学基础2.3.1基本概念2）通流截面、流量和平均流速通流截面：液体在管道中流动，垂直于流动方向的截面称为通流截面或过流截面。流量：单位时间流过某一通流截面的液体体积称为流量，以q表示，单位m3/s或L/min。图2-9流量和平均流速示意图由于粘性，通流截面上各点流速u不相等。流过微小断面的流量流过整个流通截面A的流量平均流速：实际液体流动速度u分布复杂，按上式很难计算，因此，提出平均流速概念，即假设通流截面上各点的流速均匀分布，液体以均布流速v流过通流截面的流量等于以实际流速流过的流量，即

，

实际工程中平均流速具有应用价值。液压缸工作时，活塞的运动速度等于缸内液体的平均流速，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。362.3液体动力学基础2.3.2流量连续性方程质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。图2-10流量连续性方程推导用图根据质量守恒定律，单位时间内流过两个截面的液体质量相等即不考虑液体的压缩性

ρ1=ρ2，液流的流量连续性方程流量连续性方程说明，恒定流动中流过各截面的不可压缩流体的流量是不变的，流速和通流截面面积成反比。372.3液体动力学基础2.3.3伯努利方程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图2-11伯努利方程推导用图理想液体无粘性又不可压缩，在管内恒定流动时没有能量损失。根据能量守恒定律，同一管道每一截面的总能量相等。物理意义：管内恒定流动的理想流体具有压力能、势能和动能，在任一截面上三种能量可以互相转换，但总能量不变，即能量守恒。382.3液体动力学基础2.3.3伯努利方程2）实际流体的伯努利方程实际液体在管道内流动时：由于粘性产生内摩擦力消耗能量，由于管道形状和尺寸变化产生扰动消耗能量。实际液体流动时有能量损失，设两截面间的能量损失为ρghw。实际流速u在管道通流截面上不均匀分布，为方便计算用平均流速替代实际流速，为此引进动能修正系数α，单位时间内某截面实际动能与按平均流速计算动能之比。紊流时α=1.1，层流时α=2。实际计算时常取α=1。实际液体的伯努利方程注意：截面1、截面2顺流向选取，且选在流动平稳的通流截面上；

h和p为通流截面同一点的参数，一般在通流截面的轴心处。例2-3392.3液体动力学基础2.3.4动量方程动量定理在流体力学中的应用。计算流动液体作用在限制其流动的固体壁面上的总作用力。根据刚体力学动量定理：作用在物体上全部外力的矢量和等于物体在力作用方向上的动量变化率。图2-13动量方程推导用图动量方程表明：作用在液体控制表面上的外力总和ΣF等于单位时间内流出控制表面与流入控制表面的液体动量之差。动量方程式为矢量式。根据作用力与反作用力原理，液体以同样的力作用在使其流速发生变化的物体上。可按动量方程求得流动液体作用在固体壁面上的液动力。液体恒定流动时的动量方程402.3液体动力学基础2.3.4动量方程θ1=69°、θ2=90°θ1=90°、θ2=α412.4液体流动时的压力损失2.4.1流态与雷诺数由于流动液体具有粘性，以及液体流动时突然转弯或通过阀口会产生撞击、漩涡等，液体在管道中流动产生阻力。为克服阻力，液体流动时损耗一部分能量。这种能量损失用液体的压力损失表示，即伯努利方程中的ρghw，由沿程压力损失和局部压力损失组成。液体在管道中流动的压力损失与液体流动状态有关。1）流态

英国物理学家雷诺发现，液体在管道中流动时存在层流和紊流两种流动状态。层流时液体流速较低，液体质点间的粘性力起主导作用，液体质点受粘性约束，不能随意运动；紊流时液体流速较高，液体质点间粘性制约作用减弱，惯性力起主导作用。图2-16雷诺实验雷诺实验动画422.4液体流动时的压力损失2.4.1流态与雷诺数2）雷诺数液体的流动状态用雷诺数判断。，v为平均流速，d为管道内径，υ为运动粘度。物理意义：表示液体流动时惯性力与粘性力之比。液体雷诺数相同，其流动状态相同。由层流变为紊流时和由紊流变为层流时雷诺数不相同，由紊流变为层流时雷诺数小，此作为判别液流状态的依据，称为临界雷诺数Recr。当液流的雷诺数Re<Recr时，为层流；Re≥Recr时为紊流。管道Recr管道Recr光滑金属圆管2320带环槽同心环状缝隙700橡胶软管1600～2000带环槽偏心环状缝隙400光滑同心环状缝隙1100圆柱滑阀阀口260光滑偏心环状缝隙1000锥阀阀口20～100表2-5常见液流管道的临界雷诺数非圆截面管道的雷诺数，，R为通流截面的水力半径，A为通流截面面积；x为通流截面的周界长度即湿周。432.4液体流动时的压力损失2.4.2圆管流动的沿程压力损失液体在等直径圆管中流动时因粘性摩擦产生的压力损失称为沿程压力损失。沿程压力损失取决于管道长度、管道直径、液体粘度和流体流态。2.4.2.1层流时的沿程压力损失1）通流截面上的流速分布图2-17圆管中的层流运动Ff=μAdu/dr=-2πrlμdu/dr(r增大，u减小)，Δp=p1-p2

代入上式得，液体均匀运动的力平衡方程为，上式积分并r=R时u=0得，最小流速在管壁

r=R处，umin=0；最大流速在轴线

r=0处，umax=ΔpR2/4μl。r增大，u减小，du/dr为负值。442.4液体流动时的压力损失2.4.2圆管流动的沿程压力损失2.4.2.1层流时的沿程压力损失2）通过管道的流量图2-17圆管中的层流运动微小环形通流截面面积

dA=2πrdr所通过的流量，对上式积分得，3）管道内液体的平均流速根据平均流速的定义，管道内液体的平均流速

v是其最大流速

umax

的1/2。452.4液体流动时的压力损失2.4.2圆管流动的沿程压力损失2.4.2.1层流时的沿程压力损失4）沿程压力损失图2-17圆管中的层流运动由平均流速，得液体在直管中层流流动时，其沿程压力损失Δpλ与管长l、流速v、粘度μ成正比，

与管径的平方d2成反比。变换上式并代入得λ为沿程阻力系数，理论值λ=64/Re。实际中考虑油温变化不均匀等，金属管λ=75/Re、橡胶软管λ=80/Re。在液压传动中，液体自重和位置变化对压力影响很小，可以忽略(例2-1)，水平管的条件下推导的上式适用于非水平管。462.4液体流动时的压力损失2.4.2圆管流动的沿程压力损失2.4.2.2紊流时的沿程压力损失液体在等直径圆管中紊流运动时的沿程压力损失比层流时大很多，因为要克服液层间的内摩擦和液体横向脉动引起的紊流摩擦。实验证明，紊流时的沿程压力损失可用层流时的公式计算，

式中沿程阻力系数λ与雷诺数Re、管壁粗糙度Δ有关，λ=f(Re,Δ/d)，

Δ为管壁绝对粗糙度，Δ/d为管壁相对粗糙度

Re范围λ的计算公式2320<Re<105λ=0.3164Re-0.25105<Re<3×106λ=0.032+0.221Re-0.237Re>900d/Δλ=(21gd/2Δ+1.74)-2表2-6圆管紊流流动时的沿程阻力系数λ的计算公式472.4液体流动时的压力损失2.4.3管道流动的局部压力损失液体流经管道的弯头、接头、突然变化的截面及阀口等时，流速大小和方向急剧变化、产生旋涡、发生强烈紊动，产生流动阻力，造成的压力损失称为局部压力损失。液流流过上述局部装置时流动状态复杂，影响因素多，局部压力损失除少数能从理论上分析计算外，一般依靠实验测得局部障碍阻力系数，然后计算。局部压力损失，，ξ为局部阻力系数，其值查相关手册；ρ为液体密度(kg/m3)；v为液体的平均流速(m/s)。阀芯结构复杂，局部压力损失按上式计算困难，在产品目录中查出阀在额定流量

qs

下的

压力损失

Δps

，当流经阀的实际流量为

q时，通过该阀的压力损失为

。液压系统总压力损失为，。上式适用于两相邻局部障碍之间的距离大于管道内径10～20倍的场合，否则计算出的压力损失比实际小。因为局部障碍距离太小，通过前一个局部障碍后的流体尚未稳定就进入后二个局部障碍，使液流扰动更强烈，阻力系数高于正常值的2～3倍。482.5液体流经小孔的流量2.5.1液体流经薄壁小孔的流量当小孔的通流长度l与孔径d之比

l/d≤0.5时为薄壁小孔，薄壁小孔的孔口边缘做成刃口形式。由于惯性作用通过小孔的液流形成收缩面C-C，然后扩散，收缩和扩散产生很大能量损失。液压元件特别是控制阀对液流压力、流量和方向的控制通过特定的孔口实现；孔口对流过的液体形成阻力，使其产生压力降，孔口的作用类似电阻，被称为液阻。图2-18液流流经薄壁小孔当D/d≥7时：液流收缩不受孔前通道内壁影响，为完全收缩；当D/d<7时，孔前通道对液流起导向作用，为不完全收缩。流经薄壁小孔动画492.5液体流经小孔的流量2.5.1液体流经薄壁小孔的流量对小孔前后通道断面1-1和2-2列伯努利方程，并动能修正系数α=1，则有图2-18液流流经薄壁小孔Σpω为局部能量损失，包括:突然缩小时，pξ1=ξρvc2/2;突然扩大时，pξ2=(1-Ac/A2)ρvc2/2=ρvc2/2。Σpω=pξ1+pξ2=(1+ξ)ρvc2/2。因为A1=A2，所以v1=v2。Cv=1/(ξ+1)1/2为速度系数，反映局部阻力对速度的影响。A0为薄壁小孔截面积；Cc=Ac/A0，为截面收缩系数；Cd=CcCv，为流量系数。液流完全收缩情况下：

当Re≤105时，Cd=0.964Re-0.05；

当Re>105时，Cd=0.60~0.61。液流不完全收缩情况下，Cd=0.7~0.8。

查表2-7。薄壁小孔沿程损失小，通过其的流量与液体粘度无关，对温度不敏感，多用作调节流量的节流器。502.5液体流经小孔的流量2.5.2液体流经滑阀阀口和锥阀阀口的流量1）液体流经滑阀阀口的流量图2-19圆柱滑阀阀口阀口圆周长度w=πD，称为面积梯度，阀芯与阀套孔间的半径间隙

Cr=0.01~0.02mm。阀芯相对阀套向左移动

xυ=2~4mm时，

有效宽度为(Cr2+xυ2)1/2，xυ称为阀口开度。阀口通流截面面积A0=w(Cr2+xυ2)1/2=

πD(Cr2+xυ2)1/2。Cr<<xυ，(Cr2+xυ2)1/2=xυ，A0=

πDxυ；xυ<<πD，圆柱滑阀阀口视为薄壁小孔，液体流经滑阀阀口的流量为流量系数Cd由图査出，査图时先计算雷诺数图2-20滑阀阀口的流量系数Re≥103时Cd=0.67~0.74，

阀口棱边圆滑或有很小倒角时Cd=0.8～0.9。512.5液体流经小孔的流量2.5.2液体流经滑阀阀口和锥阀阀口的流量2）液体流经锥阀阀口的流量图2-21锥阀阀口阀芯抬起高度xυ为阀口开度，阀口通流面积A0=πdmxυsinα，dm=(d1+d2)/2，无倒角时dm=d1。流经锥阀阀口的流量图2-22锥阀的流量系数522.5液体流经小孔的流量2.5.3液体流经短孔和细长孔的流量1）液体流经短孔的流量图2-22短孔的流量系数长径比0.5<l/d<<4时为短孔，短孔的流量同薄壁小孔Cd由图，雷诺数Re较大时，Cd稳定在0.8左右。短孔比薄壁孔容易加工，常用作固定节流器。2）液体流经细长孔的流量长径比l/d>4时为细长孔，由于粘性流经细长孔的液流一般为层流，细长孔的流量同液体流经圆管的流量液流经过细长孔的流量与孔前后压差∆p成正比、与液体粘度μ成反比，流量受液体温度影响较大，与薄壁小孔不同。(2-34)532.5液体流经小孔的流量2.5.4液阻孔口、阀口流量的通用表达式

，

又称孔口压力流量方程。薄壁小孔、滑阀阀口、锥阀阀口、短孔：m=0.5、KL=Cd(2/p)1/2；细长孔：m=1、KL=d2/32μl。孔口压力流量方程描述了孔口结构及尺寸确定后，流经孔口的压力降Δp及孔口通流面积A间的关系。类似电工学中的电阻。定义：孔口前后压力降Δp与稳态流量q的比值为液阻，即稳态下，液阻R与流量变化dp所需的压差变化d(Δp)成正比。液阻的特性：液阻R与孔口通流面积A成反比，A=0时R=∽，A足够大时R=0。孔口前后压力降Δp一定时，调节孔口通流面积A可以改变液阻R，从而调节流经孔口的流量q，称为液压系统的节流调节特性。孔口通流面积A一定时，改变流经孔口的流量q，孔口压力降Δp随之变化。即为液阻的阻力特性，用于压力控制阀的内部控制。多个孔口串联时，总液阻R=∑R；多个液阻并联时，总液阻R=(1/R1+1/R2+…)-1。542.6液体流经缝隙的流量液压元件运动件与固定件间存在缝隙，缝隙两端存在压力差时形成缝隙流动即泄漏。泄漏严重影响液压元件特别是液压泵和液压马达的工作性能。圆柱体存在锥度时，缝隙流动可能导致卡紧现象，需要引起注意。2.6.1液体流经平板缝隙的流量图2-24平行平板缝隙间的液流液体受压差Δp=p1-p2作用产生压差流动，受平行平板相对运动u0(与压差Δp同向)作用产生剪切流动。通常存在两种流动。h、l、b为缝隙高度、长度和宽度，b>>h、l>>h。对微元体dxdy.1建立力平衡方程整理得τ=μdu/dy、dτ/dy=μd2u/d2y代入得对y积分两次得y=0处，u=0；y=h处，u=u0；层流运动dp/dx=(p2-p1)/l=-Δp/l。代入u得压差作用下缝隙流量与缝隙三次方成正比，液压元件缝隙大小对泄漏量影响非常大。552.6液体流经缝隙的流量2.6.2液体流经圆柱环形间隙的流量

液压元件中相对运动零件如柱塞与柱塞孔、圆柱滑阀阀芯与阀体孔之间的间隙为圆柱环形间隙，分为同心圆柱环形间隙和偏心圆柱环形间隙。1）液体流经同心圆柱环形间隙的流量间隙h，间隙长l，环形间隙沿圆周方向展开相当于平行平板缝隙，b=πd代入平板间隙流量得图2-25同心圆柱环形间隙流动圆柱移动方向与压差方向：相同取“+”号，相反取“-”号。无相对运动时u0=0，同心圆柱环形间隙流量为562.6液体流经缝隙的流量2.6.2液体流经圆柱环形间隙的流量2）液体流经偏心圆柱环形间隙的流量

内外圆偏心量e，任意角θ处间隙h，间隙很小，r1≈r2≈d/2，微小圆弧db对应的环形间隙看成平板缝隙，db=rdθ

代入平板间隙流量的b得图2-26偏心圆柱环形间隙由几何关系h0内外圆同心时半径方向间隙ε=e/h0

相对偏心率代入dq并积分圆柱移动方向与压差方向：相同取“+”号，相反取“-”号。内外圆间没有移动时u0=0，偏心圆柱环形间隙流量为e=h0即ε=1时为最大偏心，通过的流量是同心圆柱环形间隙流量的2.5倍。液压元件中有配合的零件应尽量同心，以减少间隙泄漏。572.6液体流经缝隙的流量2.6.3液体流经圆锥环形间隙的流量柱塞或柱塞孔、阀芯或阀体孔因加工误差有锥度时，相对运动零件间的间隙为圆锥环形间隙，沿轴线间隙大小变化。阀芯存在锥度，影响流经间隙的流量和间隙中的压力分布。圆锥半角θ，阀芯以速度u0向右移动，进出口处间隙h1和h2、压力p1和p2，距左端面x处间隙h、压力p，微小单元dx很小，认为在dx段内间隙宽度不变。对倒锥流动，-Δp/l=dp/dx代入同心圆柱环形间隙流量得

(a)倒锥(b)顺锥图2-27圆锥环形间隙的液流倒锥：阀芯大端为高压，液流由大端流向小端。顺锥：阀芯小端为高压，液流由小端流向大端。h=h1+xtanθ，dx=dh/tanθ

代入得积分并

tgθ=(h2-h1)/l代入得阀芯没有运动u0=0时，圆锥环形间隙流量582.6液体流经缝隙的流量2.6.4液压卡紧现象对

积分并将

h=h1、p=p1代入得圆锥环形间隙的压力分布、tgθ=(h-h1)/x代入得阀芯没有运动

u0=0时顺锥情况，u0=0时的压力分布(a)倒锥(b)顺锥592.6液体流经缝隙的流量2.6.4液压卡紧现象

阀芯在阀体孔内偏心，作用在阀芯一侧的压力大于另一侧的压力，阀芯受液压侧向力作用。(a)倒锥(b)顺锥图2-28液压卡紧力倒锥：液压侧向力使偏心加大，足够大时阀芯紧贴在阀体孔内壁，产生液压卡紧现象；顺锥：液压侧向力使偏心减小，阀芯自动定心，不出现液压卡紧现象，顺锥是有利的。为减少液压侧向力，在阀芯或柱塞的圆柱面开径向均压槽，槽内液体压力在圆周方向处处相等。均压槽深度和宽度0.3~1.0mm，7个均压槽时液压侧向力减少到2.7%，阀芯与阀体孔基本同心。开径向均压槽后环形缝隙长度

l减小，阀芯与阀体孔间的偏心减小，槽不会使缝隙泄漏增大。液压卡紧动画602.7液压冲击与气穴现象

液压传动中液压冲击与气穴现象都给液压系统带来不利影响。2.7.1液压冲击在液压系统中，液体压力瞬间突然升高，产生很高压力峰值，称为液压冲击。液压冲击峰值比正常压力高几倍，引起振动和噪声，损坏密封装置、管道和液压元件，使压力继电器、顺序阀等误动作，造成设备事故。2.7.1.1液压冲击的类型液压冲击按产生原因分为：通道迅速关闭或液流迅速换向时，液流惯性导致液压冲击；

运动部件突然制动或换向时，运动部件惯性引起液压冲击。612.7液压冲击与气穴现象

2.7.1液压冲击2.7.1.1液压冲击的类型1）管道阀门突然关闭时的液压冲击容器中的液体沿管道经阀B以速度v0流出，阀B突然关闭，靠近阀B的液体立即停止运动，液体的动能转换为压力能，B点压力升高

Δp，阀B后的液体依次停止运动，动能依次转换为压力能，形成压力波，并以速度

c由B向A传播，到A点后，反向由A向B传播。压力波以速度

c在管道A、B两点间往复传播，在系统内形成压力振荡。由于管道变形和液体粘性消耗能量，振荡逐渐衰减，最后趋于稳定。图2-29管道中的液压冲击阀门B关闭后流速为零，由动量方程得A管道截面面积，t压力波从B传到A的时间，ρ液体密度。c=l/t压力波在管道中的传播速度。K液体体积弹性模量、E管道材料弹性模量、d管道内径、δ管道厚度。液压波在管道油液中传播速度c=900~1400m/s。622.7液压冲击与气穴现象

2.7.1液压冲击2.7.1.1液压冲击的类型1）管道阀门突然关闭时的液压冲击图2-29管道中的液压冲击如果阀门不完全关闭，液流速度从

v0降到

v1，阀门关闭时间

t<T=2l/c时为完全冲击或直接液压冲击，上述推导适用。阀门关闭时间

t>T=2l/c时为不完全冲击或间接液压冲击，压力峰值比完全冲击低，压力升高值为液压冲击时管道中的最大压力

p为正常工作压力。估算阀门关闭引起液压冲击时，假设阀门瞬间关闭即完全液压冲击，计算结果偏于安全。632.7液压冲击与气穴现象

2.7.1液压冲击2.7.1.1液压冲击的类型2）运动部件制动时产生的液压冲击

总质量为∑m的运动部件制动时的减速时间为

Δt

，速度减小值为

Δv

，液压缸有效工作面积为

A，根据动量定理冲击压力为忽略了阻尼和泄漏等，比实际值大，偏于安全，具有实用价值。2.7.1.2减小液压冲击的措施延长阀门关闭时间

t和运动部件制动换向时间

Δt

，采用换向时间可调的换向阀。限制管道流速v和运动部件速度v，流速v≤4.5m/s，运动质量大时更应控制其运动速度。适当增大管径

d，以降低流速

v和减小压力波的传播速度c。尽量缩短管道长度

l，以减小压力波传播时间

T，使完全冲击变为不完全冲击。用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，吸收冲击能量；在出现液压冲击的处安装限制压力升高的安全阀。642.7液压冲击与气穴现象

2.7.2气穴现象1）气穴现象的机理液压系统中某处压力低于液压油所在温度下的空气分离压时，溶解在液体中的空气会分离出来，使液体迅速出现大量气泡，称为气穴现象或空穴现象。

当压力进一步减小、低于液体的饱和蒸汽压时，液体迅速气化，产生大量蒸汽气泡，气穴现象严重。气穴现象多发生在阀门和液压泵的吸油口。

在阀口处通流截面小、流速高，根据伯努利方程该处压力很低，以致产生气穴现象；

液压泵吸油过程中吸油口的压力低于大气压，如果液压泵安装太高，再加上吸油口处过滤器、管道阻力、油液粘度等影响，液压泵入口处真空度很大，产生气穴现象。P18例2-3652.7液压冲击与气穴现象

2.7.2气穴现象2）气穴现象的危害液压系统出现气穴现象时，大量气泡使液流的流动特性变坏，造成流量和压力不稳定；带有气泡的液流进入高压区时，周围的高压使气泡迅速崩溃，局部产生非常高的温度和冲击压力，引起振动和噪声。附着在金属表面的气泡破灭时，局部产生高温高压使金属表面疲劳，造成表面侵蚀、剥落，甚至出现海绵状小洞穴，称为气蚀，缩短元件的使用寿命，严重时造成故障。3）减少气穴现象的措施减少阀孔或其他元件通道前后的压力降，压力比

p1/p2<3.5。尽量降低液压泵的吸油高度，采用内径较大的吸油管并少用弯头，吸油管端的过滤器容量大，以减小管道阻力，对大流量泵采用辅助泵供油。元件联接处密封可靠，防止空气进入。对容易气蚀的元件如泵的配油盘等，采用抗腐蚀能力强的金属，增强元件的机械强度。66第3章液压泵液压泵概述齿轮泵叶片泵柱塞泵3.13.23.33.4其他液压泵简介3.5液压泵的选用3.667液压泵是液压系统的动力源，是将原动机输入的旋转机械能转化为液压油的压力能输出的一种能量转换装置。液压泵性能的优劣直接影响到液压系统工作的可靠性和稳定性，因此在整体的液压设备中占有极其重要的地位。应达成的能力要求：掌握容积式液压泵的工作原理、基本分类及符号掌握液压泵压力、流量、功率、效率等参数的概念掌握常见液压泵的结构与工作原理了解液压泵的应用及其选用原则3.1

液压泵概述68

泵是一种广泛应用于流体介质传输的通用型机械，按照基本的工作原理可分为容积式和速度式两大类。容积式泵

利用泵内密封容积的变化实现介质输送。特点：输出压力高，但流量相对较小，甚至不连续。应用：各类液压泵、空压机等速度式泵

利用高速旋转的叶轮将介质吸入，并形成一定的压力向外输出。特点：输出流量大且连续，但介质压力相对较低。应用：离心泵、轴流泵等3.1.1

容积式液压泵的工作原理69

液压泵均为容积式泵，是依据密封容积变化的原理进行工作的。单柱塞式液压泵1-偏心轮

2-柱塞

3-泵体

4-弹簧5-压油阀

6-吸油阀m-密封工作容积O1-偏心轮圆心O2-偏心轮回转中心

偏心轮转动时，泵内密封容积m发生周期性变化3.1.1

容积式液压泵的工作原理70容积式液压泵的吸油过程：起止条件：

偏心轮圆心从其回转中心的左侧水平位置转动至右侧水平位置的半周。工作原理：柱塞右移→密封容积增大

→泵内局部真空→油箱内油液经吸油阀吸入泵内。3.1.1

容积式液压泵的工作原理71容积式液压泵的排油过程：起止条件：

偏心轮圆心从其回转中心的右侧水平位置转动至左侧水平位置的半周。工作原理：柱塞左移→密封容积减小

→泵内油液受到压缩而使压力升高→油液经压油阀向系统输出。3.1.1

容积式液压泵的工作原理72容积式液压泵的工作特点：(1)需具备若干个容积可周期性变化的密封工作腔，液压泵输出流量的大小理论上仅取决于密封腔容积随时间的变化率。(2)油箱内油液的绝对压力必须恒等于或大于大气压力→油箱通大气或采用密闭充压油箱(3)必须具有一定的配流机构，以有效的将吸油口和压油口分隔开。原理演示3.1.2

液压泵的分类73进、出口是否可互换流量是否可调双向泵单向泵变量泵定量泵按结构形式齿轮泵叶片泵柱塞泵螺杆泵凸轮转子泵3.1.3

液压泵的图形符号74单向定量单向变量双向定量双向变量

大多数液压泵吸油口的口径要大于压油口，从而为非对称结构，因此都属于单向泵，这也对泵的转向有了唯一性的要求。3.1.4

液压泵的主要性能参数751)压力(均以相对压力计量)(1)工作压力

p：液压泵实际工作时的输出压力

☆确切定义应为泵从进口到出口的压力升高值☆泵的工作压力受外负载影响而非是恒定的(2)额定压力

pn：正常工作条件下，按试验标准规定的液压泵连续运转的最高压力

☆应使泵的工作压力尽可能接近额定压力(3)最高允许压力

pmax：正常在超过额定压力的条件下，根据试验标准规定，允许液压泵短暂运行的最高压力值3.1.4

液压泵的主要性能参数761)压力(均以相对压力计量)(4)吸入压力：液压泵工作时其进口处的压力

☆自吸泵的吸入压力为负值液压传动系统的压力等级压力等级低压中压中高压高压超高压压力(MPa)≤2.5>2.5～8>8～16>16～32>323.1.4

液压泵的主要性能参数772)转速(单位：r/min，r/s)(1)额定转速

nn：额定压力下，液压泵能连续长时间正常运转的最高转速。(2)最高转速

nmax：额定压力下，液压泵超过额定转速时允许短暂运行的最高转速。(3)最低转速

nmin：液压泵正常运转所允许的最低转速。(3)转速范围：液压泵最低和最高转速之间的范围。液压泵的转速是依据其吸油能力来确定的，既要保证足够的真空度和容积效率，又要防止产生空穴现象。3.1.4

液压泵的主要性能参数783)排量和流量(1)排量

V：液压泵转动一周，根据其密封容积的几何尺寸变化计算而得的泵排出油液的体积。法定计量单位：m3/r;常用单位：mL/r(2)理论流量

qt：在不考虑油液泄漏的条件下，液压泵单位时间内所排出油液的体积。法定计量单位：m3/s;常用单位：L/min液压泵的理论流量仅取决于密封容积的变化率：qt＝V·n3.1.4

液压泵的主要性能参数793)排量和流量(3)实际流量

q：液压泵在某一工况下，单位时间内实际排出的油液体积。q＝qt－∆q(∆q:液压泵的泄漏量)泄漏量为零时，泵的实际流量即为其理论流量。(4)额定流量

qn：液压泵按试验标准规定的条件(在额定压力和额定转速下)连续运行所必须保证的流量。

若非特别注明，液压泵的流量均是指其平均流量(以一转为周期)而非瞬时流量。3.1.4

液压泵的主要性能参数804)功率(1)输入功率

Pi：液压泵驱动轴提供的旋转机械能的功率(法定计量单位：W)理论值：Pit＝T

t·ω;实际值：Pi＝T·ωT

t

－理论输入转矩(N·m);

T

－实际输入转矩;

ω－驱动轴角速度(rad/s)

→

ω=2π·n

或ω=2π·n/60n－驱动轴转速(计量单位：r/s，r/min)3.1.4

液压泵的主要性能参数814)功率(1)输出功率

Po：液压泵输出的油液所具有的压力能功率(法定计量单位：W)理论值：Pot＝∆p·q

t

;实际值：Po＝∆p·q∆p－液压泵进口到出口的压升(Pa);q

t－理论流量(m3/s);q－实际流量根据能量守恒的规律Pit＝Pot

→

T

t·ω＝∆p·q

t3.1.4

液压泵的主要性能参数824)能量损失与效率☆机械损失液压泵在输入端，即机械能一侧的功率损失，主要表现为由于摩擦引起的输入转矩的损失。

T

t<T

→Pit<Pi☆容积损失液压泵在输出端，即压力能一侧的功率损失，主要表现为由于泄漏和油液体积压缩所引起的输出流量的损失。

q

t>q

→Pot>Po液压泵总的功率损失为容积损失和机械损失之和。3.1.4

液压泵的主要性能参数834)能量损失与效率(1)机械效率ηm

:液压泵理论输入转矩和实际输入转矩之比，亦即是其输入功率的理论值和实际值之比。(2)容积效率ηV

:液压泵实际流量和理论流量之比，亦即是其输出功率的实际值和理论值之比。液压泵的效率并不恒定，而是由其工况所决定。3.1.4

液压泵的主要性能参数844)能量损失与效率(3)总效率η

:液压泵输出功率与输入功率的实际值之比，亦即是其容积效率和机械效率之积。液压泵的输入功率和输出功率的理论值相等

总效率是反映液压泵性能的综合性指标，其值与泵的类型以及工况条件有关。3.1.4

液压泵的性能曲线液压泵的性能曲线在一定介质、转速和温度下，通过试验得到的液压泵的工作压力p与其容积效率ηV(或实际流量q)、总效率η以及输入功率Pi之间的关系曲线。液压泵的容积效率随工作压力的升高而降低，工作压力为零时则容积效率为100%；总效率随工作压力的变化不唯一，有一个最高值。853.1.4

液压泵的性能曲线液压泵的通用特性曲线针对工作转速可在一定范围内变化或排量可变的液压泵，揭示其在整个工作范围内的各项性能。Pi1、Pi2、Pi3－等功率曲线η1、η2、η3－等效率曲线863.2

齿轮泵87齿轮泵外啮合齿轮泵内啮合齿轮泵定量泵特点：结构简单，制造方便，环境适应能力强；但流量及压力脉动较大，泄漏量大，承压能力差，工作寿命相对较低。3.2.1

外啮合齿轮泵的结构与工作原理88外啮合齿轮泵内部是由一对几何参数相同并处于外啮合状态的齿轮组成，其中一个为主动齿轮，另一个为从动齿轮。1-主动齿轮；2-从动齿轮；3-驱动主轴；4-从动轴；5-后端盖；6-泵体；7-前端盖；8-密封座；9-密封圈；10-轴承；11-油口3.2.1

外啮合齿轮泵的结构与工作原理89两啮合齿轮与泵体内壁及前、后端盖(垂直于页面方向)形成了一系列的密封工作腔。吸油过程：

右侧轮齿脱离啮合,该侧轮齿与泵体内壁所形成的密封容积增大，油液经右侧通油口吸入泵内。压油过程：

右侧轮齿脱离啮合,该侧轮齿与泵体内壁所形成的密封容积增大，油液经右侧通油口吸入泵内。3.2.1

外啮合齿轮泵的结构与工作原理90外啮合齿轮泵的工