液压系统基础知识

知识目标：液压系统的组成；液压油的物理性质；液压传动的介质；液压系统的清洗与过滤。

能力目标：能初步识读液压原理图；能分析磨床工作台的液压传动系统原理；能说明液压传动的工作原

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理、力学基础和流量特性；能解释层流和紊流现象。能解释液压冲击和气蚀现象；能合理选用过滤器；

目标

能阐述液压系统清洗与过滤的方法；能测定液阻特性。

素质目标：沟通、协作能力；观察、信息收集能力；分析总结能力。良好的职业道德和严谨的工作作风

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液压系统的基础知识

重点

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液压传动的工作原理

难点

理实一体

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实物讲解

手段

小组讨论、协作

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20

学时

教学内容与教学过程设计注释

液压系统基础知识

任务一认识液压系统

K知识链接】

一、磨床工作台液压传动系统分析

结合原理图，进行

1.回路分析

回路分析。

磨床工作台液压系统由油箱、过滤器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液

压缸以及连接这些元件的油管、接头等组成

液压传动是以液体作为工作介质进行工作的，一个完整的液压传动系统由动力元件、执行元

件、控制元件、辅助元件、工作介质组成。

2.液压系统的图形符号

基不规定：

（1）元件符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也

不表示元件在机器中的实际安装位置。

（2）元件符号内的油液流动方向用箭头表示，线段两端都有箭头的，表示流动方向可逆。

（3）元件符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作

例外。

3.系统仿真

结合FluidSIM-H

二、液压传动的工作介质

讲解系统仿真过

1.液压油的作用、性能和分类

程。

作月：传动、润滑、密封、冷却、防锈、传递信号、吸收冲击。

我国等效采用ISO标准制定了国家标准GB/T7631.2—2003,对液压油进行了品种分类。

我国液压油（液）的分类、品种符号以及随后的产品代号、名称和质量水平与世界主要国家

的表示方法完全相同。

目前，我国各种液压设备所采用的液压油，按抗燃烧性可分为矿物油型（石油基液压油）

和不燃或难燃油型（抗燃油型）。

2.液压油的物理性质

1）密度

密度随温度的上升而减小，随压力增大而稍有增加。

2）黏度

（1）动力黏度。动力黏度指的是液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的摩擦力

大小。

（2）运动黏度V。运动黏度是指在相同温度下，液体的动力黏度口与其密度P之比，用

V表示，即V二/p学生讨论分析液

（3）相对黏度。液体的黏度可以通过旋转黏度计直接测定，也可先测出液体的相对黏度,压油的性质在实

然后再根据关系式算出动力黏度或运动黏度。际使用时有哪些

3）压缩率和体积弹性模量影响。

在压力作用下，液压油的体积变化用压缩率。表示，即单位压力变化下的体积相对变化

量。而油液的体积弹性模量K则是压缩率0的倒数。

3.液压油的选择

（1）列出液压系统对液压油各方面性能的变化范围要求：黏度、密度、温度范围、压力

范围、抗燃性、润滑性、可压缩性等。

（2）能够同时满足所有性能要求的液压油是不存在的，应尽可能选出接近要求的液压油

品种。我们可以从液压件生产企业及其产品样本中获得工作介质的推荐资料。

（3）综合、权衡、调整各方面的参数要求，确定所采用的液压油类型。

通常，液压油可以根据以下几方面进行选择。

1）根据环境条件选用

2）根据工作压力选用

3）根据设备要求选用

4）合理选用液压油品种

4.液压油的污染与控制

4.液压油的污染与控制

D液压油污染的主要原因学生结合实际情

（1）液压油虽然是在比较清洁的条件下精炼和调制的，但油液运输和储存过程中会受到况思考液压油污

管道、油桶、油罐的污染。染带来的危害。

（2）液压系统和液压元件在加工、运输、存储、装配过程中由于灰尘、焊渣、型砂,切

屑、磨料等残留物造成的污染。

（3）液压系统运行中由于油箱密封不完善以及元件密封装置损坏而由系统外部侵入的灰

尘、砂土、水分等污染物造成的污染。

（4）液压系统运行过程中产生的污染物，如金属及密封件因磨损而产生的颗粒、油液氧

化变质的生成物等。

2）污染的危害

3）污染的分析和测定

光谱分析、铁谱分析和红外光谱分析是液压油污染成分与含量分析的常用方法。

4）污染的控制措施

对液压油的污染控制工作概括起来有两个方面：一是防止污染物侵入液压系统；二是把

已经侵入的污染物从系统中清除出去

三、液压传动的工作原理与力学基础

1.液压传动的工作原理

液压传动有以下几个特点。

（1）用具有一定压力的液体来传动。

（2）传动中必须经过两次能量转换。

（3）传动必须在密封容器内进行，而且容积要发生变化。

2.液体静力学

1）帕斯卡原理

在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体的各点，这就是帕斯卡

原理，或称为静压传递原理。

2)液体压力的表示方法

绝对压力=大气压力+相对压力

真空度=大气压力一绝对压力

3)液体压力的测量

管形弹簧压力表是最常用的位置式压力测量仪表。

4)液、气压传动中的力、速度与功率结合实物讲解液

(1)力比例关系：p=F1/A1=W/A2或F1/W=A1/A2体压力测量的方

(2)运动速度。A1vkA2V2或v2/v仁A1/A2法。

式中，v1和v2分别为小活塞和大活塞的运动速度(m/s)o

(3)功率关系。P=pA1v1=pA2v2=pq

式中，P为功率(W)；p为流体压力(Pa)；q为流体的流量(m3/s)o

5)流量的测量

如杲需要对液压油的流量进行一次性测量,最简单的方法是借助量筒和秒表来进行。为了

调节和控制匀速运动的油缸或马达以及控制定位的精确测量，可以采用涡轮式流量仪、椭圆

计数器、齿轮式测量仪、测量带或定片仪等流量仪。

3.液体动力学

1)理想液体

2)流量和流速

在单位时间内，流过某通流截面的液体体积称为流量。流量通常用q表示，单位为cm3/s、

m3/s或L/min。流速是指流动液体内的质点在单位时间内流过的距离，以v表示,单位为m/min

或cm/so

3)流动液体连续性原理

(1)液体流过一定截面时，流量越大，流速则越高。教师讲解流动液

(2)液体流过不同的截面时，在流量不变的情况下，截面越大，流速越小。体连续性原理，学

4)伯努利方程生根据原理总结

理想液体的伯努利方程为特点。

hi+pi/pg+v"/2g=h?+p2/pg+v22/2g

式中，g为重力加速度N/kg；hi、h2为管道截面中心到基准面的垂直高度(m)o

实际液体的伯努利方程为

hi+pi/pg+aw「/2g=hz+pz/pg+a2V2?/2g+hw

式中，a1、a2为动能修正系数(紊流时.a1=a2{1:层流时.a1=a2比2)；hw为黏性摩擦

造成的立均能量损耗(J)o

5)动量方程

流动液体的动量方程为

F=pq(32v2-U1v1)

式中，B为动量修正系数，层流时，B=1.33,紊流时，3=1O

四、压力损失及流■特性

1.流动液体的压力损失

1)流态与雷诺数

(1)层流与紊流。一般将流体在管路中的流动状态分为层流和紊流两种。

(2)雷诺数。

2)压力损失分类

一般可以将液压系统中的压力损失分为沿程压力损失和局部压力损失两大类。

3)减少压力损失的措施

(1)缩短管道长唐，减少管道弯曲，尽量避免管道截面的突然变化。

（2）减小管道内壁表面粗糙度，使其尽可能光滑。

（3）选用的液压油黏度应适当。

（4）管道应有足够大的通流面积，将液流的速度限制在适当的范围内。

2.小孔及缝隙的压力流量特性

1）液体流经小孔的流量计算

（1）薄壁小孔的流量计算。

（2）短孔与细长小孔的流量计算。

2）液体流经缝隙的流量计算

（1）平行平板缝隙。

（2）同心环形缝隙。

（3）偏心环形缝隙。

任务二液压系统的清洗与过滤

K知识链接》

一、液压冲击和气蚀现象

1.液压冲击

液压系统在突然启动、停机、变速或换向时，阀口突然关闭或动作突然停止，由于流动

液体和运动部件惯性的作用，使系统内瞬时形成很高的压力峰值，这种现象就称为液压冲击。教师讲解液压冲

1）液压冲击的危害击的概念，学生结

2）液压冲击的产生原因合实际讨论其产

3）减少和防止液压冲击的措施生的原因及危害。

2.气蚀现象

1）空气分离压和饱和蒸气压

一般来说，液压油的饱和蒸气压相对于空气分离压要小得多，因此，要使液压油不产生

大量气泡，它的压力最低不得低于液压油所在温度下的空气分离压。

2）空穴现象及其危害

（1）空穴现象。当液体中压力过分降低（低于其空气分离压）时，就会造成气泡混杂在

液体中，产生气穴，使原来充满在管道或元件内的油液出现不连续状态，这种现象就称为空

穴现象。

（2）气蚀现象。

（3）空穴现象的危害。当气泡随油液的流动由低压区进入高压区时会被压缩，会使油液

失去不可压缩性，并造成气蚀。空穴现象还会引起系统的温升、噪声和振动，井影响系统的学牛分组讨论空

性能，缩短元件的使用寿命，严重时甚至会损坏设备。尤其在液压泵部分发生空穴现象时，穴现象的危害，教

除会产生噪声和振动外，还会影响泵的吸油能力，造成液压系统流量和压力的波动。此外，师总结。

在高温高压下，空气极易使液压油氧化变质，生成有害的酸性物质或胶状沉淀。

3）减少空穴现象的措施

二、液压油的过滤

1）过滤器的工作原理

油液从进油口进入过滤器，沿滤芯的径向由外向内通过滤芯，油液中颗粒被滤芯中的过

滤层滤除，进入滤芯内部的油液即为洁净的油液。过滤后的油液从过滤器的出油口排出。

2）过滤器的种类

按滤芯的材料和结构形式的不同，过滤器可分为网式过滤器、线隙式过滤器、纸质滤芯

式过滤器、烧结式过滤器、磁性过滤器等。

3）过滤器的选用