第一单元液压传动基础

第一单元液压传动基础第1页，课件共20页，创作于2023年2月2.1液压油2.1.1液压油的物理性质1、液体的密度密度ρ：ρ=m/V[kg/m3]2、液体的粘性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，这一特性称为粘性。液体粘性示意图F=μA

式中：μ－比例常数，称为粘性系数或粘度；

－速度梯度

F=μA

第2页，课件共20页，创作于2023年2月2.1液压油粘度的分类：粘度是衡量流体粘性的指标。常用的粘度有动力粘度、运动粘度和相对粘度。①动力粘度μ动力粘度μ在物理意义上讲，是当速度梯度du/dz=1时，单位面积上的内摩擦力的大小，即：

它直接表示流体的粘性即内摩擦力的大小。②运动粘度ν运动粘度是动力粘度μ与液体密度ρ的比值,即：ν=μ/ρ

运动粘度ν没有什么明确的物理意义，因在理论分析和计算中常遇到μ/ρ的比值，为方便起见用ν表示。③相对粘度相对粘度又称条件粘度。各国采用的相对粘度单位有所不同。有的用赛氏粘度，有的用雷氏粘度，我国采用恩氏粘度。第3页，课件共20页，创作于2023年2月3、液体的可压缩性当液体受压力作用二体积减小的特性称为液体的可压缩性。可压缩性用体积压缩系数

4、其它性质1）压力对粘度的影响在一般情况下，压力对粘度的影响比较小。当液体所受的压力加大时，分子之间的距离缩小，内聚力增大，其粘度也随之增大。

2）温度对粘度的影响液压油粘度对温度的变化是十分敏感的，当温度升高时，其分子之间的内聚力减小，粘度就随之降低。2.1液压油选用正确而合理地选用液压油，乃是保证液压设备高效率正常运转的前提。选用液压油时，可根据液压元件生产厂样本和说明书所推荐的品种号数来选用液压油，或者根据液压系统的工作压力、工作温度、液压元件种类及经济性等因素全面考虑，一般是先确定适用的粘度范围，再选择合适的液压油品种。同时还要考虑液压系统工作条件的特殊要求，如在寒冷地区工作的系统则要求油的粘度指数高、低温流动性好、凝固点低；伺服系统则要求油质纯、压缩性小；高压系统则要求油液抗磨性好。第4页，课件共20页，创作于2023年2月1、液体静压力：静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。静压力在液压传动中简称压力,在物理学中则称为压强。如何定义液体中某点的压力？2.液体静压力有两个重要特性:（1）液体静压力垂直于承压面,其方向和该面的内法线方向一致。这是由于液体质点间的内聚力很小,不能受拉只能受压之故。为什么？（2）静止液体内任一点所受到的压力在各个方向上都相等。为什么？如果某点受到的压力在某个方向上不相等,那么液体就会流动,这就违背了液体静止的条件。2.2流体静力学第5页，课件共20页，创作于2023年2月3、液体静压力基本方程

p△A=Po△A+ρgh△A式中，ρgh△A为小液柱的重力，ρ—液体的密度上式化简后得：p=p0+ρgh2.2流体静力学第6页，课件共20页，创作于2023年2月3、液体静压力基本方程说明什么问题：（1）

静止液体中任何一点的静压力为作用在液面的压力Po和液体重力所产生的压力ρgh之和。（2）

液体中的静压力随着深度h而线性增加。

（3）在连通器里，静止液体中只要深度h相同其压力都相等。

p=p0+ρgh2.2流体静力学第7页，课件共20页，创作于2023年2月3、应用液体静压力基本方程：

例1-1如图1-3所示，容器内盛油液。已知油的密度

=900kg/m3，活塞上的作用力F=1000N，活塞的面积A=1×10-3m2，假设活塞的重量忽略不计。问活塞下方深度为h=0.5m处的压力等于多少？

2.2流体静力学第8页，课件共20页，创作于2023年2月解:活塞与液体接触面上的压力均匀分布，有根据静压力的基本方程式（1-3），深度为h处的液体压力

=106+900×9.8×0.5=1.0044×106(N/m2)

106(Pa)

从本例可以看出，液体在受外界压力作用的情况下，液体自重所形成的那部分压力

gh相对甚小，在液压系统中常可忽略不计，因而可近似认为整个液体内部的压力是相等的。以后我们在分析液压系统的压力时，一般都采用这种结论。2.2流体静力学第9页，课件共20页，创作于2023年2月4、绝对压力、表压力及真空度

根据度量方法的不同有所谓的表压力又称相对压力（gaugepressure）和绝对压力（absolutepressure）之分。以当地大气压力(atomosphere)为基准所表示的压力称为表压力。以绝对零压力作为基准所表示的压力称为绝对压力。如液体中某点处的绝对压力小于大气压力，这时该点的绝对压力比大气压力小的那部分压力值，称为真空度。所以真空度=大气压力-绝对压力2.2流体静力学第10页，课件共20页，创作于2023年2月4、绝对压力、表压力及真空度有关表压力、绝对压力和真空度的关系见图1-4。2.2流体静力学第11页，课件共20页，创作于2023年2月5、帕斯卡原理（Pascal’sPrinciple）

图所示建立了一个很重要的概念，即在液压传动中工作的压力取决于负载，而与流入的流体多少无关。2.2流体静力学第12页，课件共20页，创作于2023年2月6、连续定理(PrincipleofContinuity)

液体在流动时，通过任一通流横截面的速度、压力和密度不随时间改变的流动称为稳流，反之速度、压力和密度其中一项随时间而变，就称为非稳流。对稳流而言，液体以稳流流动通过管内任一截面的液体质量必然相等。如图1-6所示管内两个流通截面面积为A1和A2，流速分别为V1和V2，则通过任一截面的流量Q如（1－6）式表示。

Q=AV=A1V1=A2V2=常量（1－6）式（1－6）即连续定理，此式还得出另一个重要的基本概念，即运动速度取决于流量，而与流体的压力无关。2.3流体动力学第13页，课件共20页，创作于2023年2月6、连续定理(PrincipleofContinuity)应用及帕斯卡原理应用：例1-2图1－7所示为相互连通的两个液压缸，已知大缸内径D=100mm,小缸内径d=20mm,大活塞上放上质量为5000kg的物体。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0.2m/s，试求大活塞上升速度？图1－7帕斯卡原理应用实例2.3流体动力学第14页，课件共20页，创作于2023年2月6、连续定理(PrincipleofContinuity)：解：1．物体的重力为G=mg=5000kg×9.8m/s2=49000kg·m/s2=49000N根据帕斯卡原理，由外力产生的压力在两缸中相等，即故为了顶起重物应在小活塞上加力为

=×49000N=1960N2.由连续定理：Q=AV=常数得出：故大活塞上升速度：

本例说明了液压千斤顶等液压起重机械的工作原理，体现了液压装置的力放大作用。

2.3流体动力学第15页，课件共20页，创作于2023年2月7、液体流动中的压力和流量的损失（1）压力损失：由于液体具有粘性，在管路中流动时又不可避免地存在着摩擦力，所以液体在流动过程中必然要损耗一部分能量。这部分能量损耗主要表现为压力损失。

压力损失有沿程损失和局部损失两种。沿程损失是当液体在直径不变的直管中流过一段距离时，因摩擦而产生的压力损失。局部损失是由于管子截面形状突然变化、液流方向改变或其它形式的液流阻力而引起的压力损失。总的压力损失等于沿程损失和局部损失之和。

由于压力损失的必然存在，所以泵的额定压力要略大于系统工作时所需的最大工作压力，一般可将系统工作所需的最大工作压力乘以一个1.3～1.5的系数来估算。2.4压力损失计算第16页，课件共20页，创作于2023年2月7、液体流动中的压力和流量的损失（2）流量损失在液压系统中,各被压元件都有相对运动的表面,如液压缸内表面和活塞外表面，因为要有相对运动,所以它们之间都有一定的间隙,如果间隙的一边为高压油,另一边为低压油,则高压油就会经间隙流向低压区从而造成泄漏。同时由于液压元件密封不完善，一部分油液也会向外部泄漏。这种泄漏造成实际流量有所减少,这就是我们所说的流量损失。流量损失影响运动速度，而泄漏又难以绝对避免，所以在液压系统中泵的额定流量要略大于系统工作时所需的最大流量。通常也可以用系统工作所需的最大流量乘以一个l.1～1.3的系数来估算。

2.4压力损失计算第17页，课件共20页，创作于2023年2月8、液压冲击和空穴现象（1）液压冲击：在液压系统中,当油路突然关闭或换向时,会产生急剧的压力升高,这种现象。

造成液压冲击的主要原因是液压速度的急剧变化、高速运动工作部件的惯性力和某些液压元件反应动作不够灵敏.

产生液压冲击时,系统中的压力瞬间就要比正常压力大好几倍,特别是在压力高、流量大的情况下,极易引起系统的振动、噪音甚至导管或某些液压元件的损坏,既影响系统的工作质量又会缩短其使用寿命。还要注意的是由于压力冲击产生的高压力可能使某些液压元件（如压力继电器）产生误动作,而损坏设备。

避免液压冲击的主要办法是避免液流速度的急剧变化。延缓速度变化的时间能有效地防止液压冲击,如将液动换向阀和电磁换向阀联用可减少液压冲击,因为液动换向阀能把换向时间控制得慢一些。2.5液压冲击及空穴现象第18页，课件共20页，创作于2023年2月8、液压冲击和空穴现象（2）空穴现象：如果液压系统中发生了空穴现象,液体中的气泡随着液流运动到压力较高的区域时,气泡在较高压力作用下将迅速破裂,从而引起局部液压冲击,造成噪音和振动,另一方面,由于气泡破坏了液流的连续性,降低了油管的通油能力,造成流量和压力的波动,使液压元件承受冲击载荷,影响其使用寿命。同时气泡中的氧也会腐蚀金属元件的表面,我们把这种因发生空穴现象而造成的腐蚀叫汽蚀。