第2章 液压传动基础知识
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2第二章液压传动基础知识
液压油的体积模量为（1.4~1.9）x109N/m2。对于液 压系统来说一般以为其不可压缩，但在混入空气，动态性 能要求高，压力变化范围大的高压系统中要考虑起影响。 实际计算时一般取其体积模量为（0.7~1.4）x109N/m2。
三、液体的粘性
（一）、粘性的意义
液体在外力作用流动（或有流动趋势）时，分子间
2）、液体静压力随液深呈线性规律分布。
3）、离液面深度相同的各点组成的面称为等压面，等压 面为水平面。
三、压力的传递
帕斯卡原理（静压力传递原理）：在密闭容器中由外力作用在 液面上的压力可以等值地传递液体内部的所有各点。
例题2-1
四、绝对压力、相对压力、真空度
相对压力（表压力）: 以大气压力为基准，测量所得的压力，是高于大气压的部分
液体静力学研究的内容:液体处于相对平衡状态下的力学规 律和这些规律的实际应用。
相对平衡：液体内部质点与质点之间没有相对位移。
一、液体的静压力及其性质
1、液体静压力
液体的受力：
质量力：惯性力、重力
表面力：法向力、切向力
静压力：液体处相对静止时,液体内某点处单位面积上
所受的法向力，在物理学中称为压强，在液压传动中称
四、液压油（液）的选用
1、液压油（液）的品种及牌号 （1）品种：矿物油型，难燃型 （2）牌号：以粘度的大小划分。 标称粘度等级是40℃时的运动粘度中心值的近似值表
示，单位为mm2/s。 液压油代号示例： L-HM32:L—润滑剂类；H—液压油（液）组；M—防
锈、抗氧和抗磨型；32—粘度等级为32mm2/s。
粘度计小孔（ф=2.8mm）流出所需的时间t1，与同体积 20ºC的蒸馏水通过同样小孔流出所需时间t2之比值。
三、液体的粘性
（一）、粘性的意义
液体在外力作用流动（或有流动趋势）时，分子间
2）、液体静压力随液深呈线性规律分布。
3）、离液面深度相同的各点组成的面称为等压面，等压 面为水平面。
三、压力的传递
帕斯卡原理（静压力传递原理）：在密闭容器中由外力作用在 液面上的压力可以等值地传递液体内部的所有各点。
例题2-1
四、绝对压力、相对压力、真空度
相对压力（表压力）: 以大气压力为基准，测量所得的压力，是高于大气压的部分
液体静力学研究的内容:液体处于相对平衡状态下的力学规 律和这些规律的实际应用。
相对平衡：液体内部质点与质点之间没有相对位移。
一、液体的静压力及其性质
1、液体静压力
液体的受力：
质量力：惯性力、重力
表面力：法向力、切向力
静压力：液体处相对静止时,液体内某点处单位面积上
所受的法向力，在物理学中称为压强，在液压传动中称
四、液压油（液）的选用
1、液压油（液）的品种及牌号 （1）品种：矿物油型，难燃型 （2）牌号：以粘度的大小划分。 标称粘度等级是40℃时的运动粘度中心值的近似值表
示，单位为mm2/s。 液压油代号示例： L-HM32:L—润滑剂类；H—液压油（液）组；M—防
锈、抗氧和抗磨型；32—粘度等级为32mm2/s。
粘度计小孔（ф=2.8mm）流出所需的时间t1，与同体积 20ºC的蒸馏水通过同样小孔流出所需时间t2之比值。
液压与气压传动(第二章讲稿)
将流管截面无限缩小趋近于零，便获 得微小流管或微小流束。微小流束截面各 点处的流速可以认为是相等的。 流线彼此平行的流动称为平行流动。 流线间夹角很小，或流线曲率很大的流动 称为缓变流动。平行流动和缓变流动都可 认为是一维流动。 （ 3）通流截面、流量和平均流速 通流截面：在流束中与所有流线正交的截 面。在液压传动系统中，液体在管道中流 动时，垂直于流动方向的截面即为通流截 面，也称为过流断面。
根据静压力的基本方程式，深度为h处的液体压力
p p0 gh =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Fra bibliotek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。
例2.1 如图2-2所示，容器内盛满油 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？ 解: 活塞与液体接触面上的压力 均匀分布，有
F 1000 N p0 10 6 N / m 2 A 110 3 m 2
四、 静止液体中的压力传递(帕斯卡原理)
根据静压力基本方程 (p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液 体，其外加压力p0发生变化时，只 要液体仍保持其原来的静止状态不 变，液体中任一点的压力均将发生 同样大小的变化。 如图2-5所示密闭容器内的静 止液体，当外力F变化引起外加压 力p发生变化时，则液体内任一点 的压力将发生同样大小的变化。即 在密闭容器内，施加于静止液体上 的压力可以等值传递到液体内各点。 这就是静压传递原理，或称为帕斯 卡原理。
第二章 液压传动基础知识
F p A
式中 F——法向作用力（N）； A——承压面积（m2）。 在这里压力与压强的概念相同，物理学中称为压强，工程实际中称为 压力。
。 静止液体压力具备两个重要特性：
1)压力的方向总是垂直指向承压表面； 2)流体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。
第2章
2.液体静压力 液体处于静止状态下的压力称为液体静压力。
与大气相通的水槽中，液体在管中上升的高度h = 1m，设液 体的密度为ρ= 1000㎏/m3，试求容器内的真空度。
解：以液面为等压面，由液体静压力基本方程得
p +ρgh = pa 所以真空度为
pa－p = ρgh =1000×9.8×1 =9800（Pa）
如图所示，密闭容器中充满了密度为ρ的液体，柱塞直径为d， 重量为FG，在力F作用下处于平衡状态，柱塞浸入液体深度为h。
§2.1 液压油
一、 液压油的主要性质
1.密度
单位体积液体的质量称为液体的密度。液体的密度为
m ρ V
式中
m：液体的质量(kg)； V：液体的体积（m3）； 液压油的密度ρ=900 kg/ m3
液压油的密度随压力的升高而增大，随着温度的升高而减小。但 在通常的使用压力和温度范围内对密度的影响都极小，一般情况下可视 液压油的密度为常数，其密度值为900 kg/m3。
• 作用在大活塞上的负载F1形成
液体压力 p= F1/A1
• 为防止大活塞下降，在小活 塞上应施加的力
•
F2= pA2= F1A2/A1
由此可得
• 液压传动可使力放大，可使力
缩小，也可以改变力的方向。
• 液体内的压力是由负载决定 的。
如图：已知活塞1的面积A1=1.13X10-4m2，液压缸活塞2的面积
液压传动基本知识
第一讲液压传动基础知识一、什么是液压传动？定义：利用密闭系统中的压力液体实现能量传递和转换的传动叫液压传动。
液压传动以液体为工作介质，在液压泵中将机械能转换为液压能，在液压缸（立柱、千斤顶）或液压马达中将液压能又转换为机械能。
二、液压传动系统由哪几部分组成？液压传动系统由液压动力源、液压执行元件、液压控制元件、液压辅助元件和工作液体组成。
三、液压传动最基本的技术参数：1、压力：也叫压强，沿用物理学静压力的定义。
静压力：静止液体中单位承压面积上所受作用力的大小。
单位：工程单位kgf/cm 2法定单位：1MPa （兆帕）=106Pa （帕）1MPa （兆帕）~10kgf/ce2、流量：单位时间内流过管道某一截面的液体的体积。
单位：工程单位：L/min （升/分钟）法定单位：m 3/s四、职能符号：定义：在液压系统中，采用一定的图形符号来简便、清楚地表达各种元件和管道，这种图形符号称为职能符号。
作用：表达元件的作用、原理，用职能符号绘制的液压系统图简便直观；但不能反映元件的结构。
如图：过滤器 /VNX五、常用密封件：1.O 形圈：常用标记方法：公称外径（mm ）截面直径（mm ）2•挡圈（0形圈用）：3. 常用标记方法：挡圈ADXdXa千斤顶双向锁 截止阀安全阀A 型（切口式）；D 外径（mm ）；d 内径（mm ）；a 厚度（mm ）第二讲控制阀；液控单向阀；单向锁一、控制阀：1. 定义：在液压传动系统中，对传动液体的压力、流量或方向进行调节和控制的液压元件统称为控制阀。
2. 分类：根据阀在液压系统中的作用不同分为三类：压力控制阀：如安全阀、溢流阀流量控制阀：如节流阀方向控制阀：如操纵阀液控单向阀双向锁3. 对阀的基本要求：（1）工作压力和流量应与系统相适应；（2）动作准确，灵敏可靠，工作平稳，无冲击和振动现象；（3）密封性能好，泄漏量小；（4）结构简单，制作方便，通用性大。
二、液控单向阀结构与原理：1. 定义：在支架液压系统中用以闭锁液压缸中的液体，使之承载的控制元件为液控单向阀。
第二章 液压传动基础知识1
第二章 液压传动基础知识
1、液压油 2、液体静力学 3、液体动力学
目的任务：
了解油液性质、静压特性、方程、传递规律
掌握静力学基本方程、压力表达式和结论
重点难点：
液压油的粘性和粘度 粘温特性 静压特性 压力形成 静力学基本方程
第一节 液压传动的工作介质—液压油
油液的物理性质
常用液压油及其选用
三、液压油的合理使用
（一）防止污染
（1）加强油液库存及现场管理，建立严格 的油料管理制度和化验制度。 （2）保持液压元件的清洁，特别是油箱周 围的清洁 （3）经常清洗滤网，滤芯，换油。 （4）油液要定期检查更换。
（二）防止油温过高
（1）油液黏度降低，泄漏量增加。
（2）油液的氧化加快，油液变质 （3）元件受热膨胀，配合间隙减小 （4）密封胶圈迅速老化变质 （三）防止空气混入液压油 （1）在油箱中，防止空气被油液带入系统中
结论： 液体在管道中流动时，流过各个断面的流量 是相等的，因而流速和过流断面成反比。
三、伯努利方程及其应用
能量守恒定律：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 能量应该相等。 或：外力对物体所做的功应该等 于该物体机械能的变化量。
理想液体伯努利方程的推导
理想液体伯努利方程
Pa
测压两基准
绝对压力—以绝对零压为基准所测 相对压力—以大气压力为基准所测
三种压力之间的相互关系
四、静压传递原理
（一）液压系统压力的形成
p = F/S F=0 p=0 F↑ p↑ F↓ p↓ 结论：液压系统的工作压力取决 于负载，并且 随着负载的变化而变 化。
F
（二）静压传递原理（帕斯卡原理）
0E
1、液压油 2、液体静力学 3、液体动力学
目的任务：
了解油液性质、静压特性、方程、传递规律
掌握静力学基本方程、压力表达式和结论
重点难点：
液压油的粘性和粘度 粘温特性 静压特性 压力形成 静力学基本方程
第一节 液压传动的工作介质—液压油
油液的物理性质
常用液压油及其选用
三、液压油的合理使用
（一）防止污染
（1）加强油液库存及现场管理，建立严格 的油料管理制度和化验制度。 （2）保持液压元件的清洁，特别是油箱周 围的清洁 （3）经常清洗滤网，滤芯，换油。 （4）油液要定期检查更换。
（二）防止油温过高
（1）油液黏度降低，泄漏量增加。
（2）油液的氧化加快，油液变质 （3）元件受热膨胀，配合间隙减小 （4）密封胶圈迅速老化变质 （三）防止空气混入液压油 （1）在油箱中，防止空气被油液带入系统中
结论： 液体在管道中流动时，流过各个断面的流量 是相等的，因而流速和过流断面成反比。
三、伯努利方程及其应用
能量守恒定律：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 能量应该相等。 或：外力对物体所做的功应该等 于该物体机械能的变化量。
理想液体伯努利方程的推导
理想液体伯努利方程
Pa
测压两基准
绝对压力—以绝对零压为基准所测 相对压力—以大气压力为基准所测
三种压力之间的相互关系
四、静压传递原理
（一）液压系统压力的形成
p = F/S F=0 p=0 F↑ p↑ F↓ p↓ 结论：液压系统的工作压力取决 于负载，并且 随着负载的变化而变 化。
F
（二）静压传递原理（帕斯卡原理）
0E
9.17第2章 液压传动的流体力学基础
m
kg
V
一、液压油的性质
（二）可压缩性
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
定义：液体受压力作用而发生体积减小的性质。 压缩系数： 1 V
K
1 体积弹性模量： T k
p V
m
2
N
一般液压系统认为油液不可压缩。研究液压系 统动态特性、高压情况，尤其液压油中混入空 气，考虑油液的可压缩性。
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
图中是运用帕斯卡原理寻找推力和负载间关 系的实例。图中垂直、水平液压缸截面积为A1、 A2；活塞上负载为F1、F2。两缸互相连通，构成 一个密闭容器，则按帕斯卡原理，缸内压力到处 相等，p1=p2，于是F2＝F1 . A2/A1，如果垂直液缸 活塞上没负载，则在略 去活塞重量及其它阻力 时，不论怎样推动水平 液压缸活塞，不能在液 体中形成压力。
第一节 液压传动工作介质 一、液压油的性质 密度、压缩性、粘性
二、对液压油的要求与选用 要求、种类和选用
一、液压油的性质
（一）密度
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
定义：单位体积液体的质量。以 表示。 定义式： m 单位： 3 m 密度随温度升高而下降，随压力升高而增大。 常用温度、压力范围，变化很小，视为常数。 15℃液压油密度900 kg 3
F=p.A=p.D2/4
式中 p－油液的压力； D－活塞的直径。
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
2、当固体壁面为曲面时
当承受压力作用的表面是曲面时，作用在曲面上的 所有压力的方向均垂直于曲面（如图所示），图中将曲面 分成若干微小面积dA，将作用力dF分解为x、y两个方向上 的分力，即 Fx＝p.dAsin=p.Ax FY= p.dAcos=p.Ay 式中，Ax、Ay分别是 曲面在x 和y方向上的投影面积。
kg
V
一、液压油的性质
（二）可压缩性
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
定义：液体受压力作用而发生体积减小的性质。 压缩系数： 1 V
K
1 体积弹性模量： T k
p V
m
2
N
一般液压系统认为油液不可压缩。研究液压系 统动态特性、高压情况，尤其液压油中混入空 气，考虑油液的可压缩性。
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
图中是运用帕斯卡原理寻找推力和负载间关 系的实例。图中垂直、水平液压缸截面积为A1、 A2；活塞上负载为F1、F2。两缸互相连通，构成 一个密闭容器，则按帕斯卡原理，缸内压力到处 相等，p1=p2，于是F2＝F1 . A2/A1，如果垂直液缸 活塞上没负载，则在略 去活塞重量及其它阻力 时，不论怎样推动水平 液压缸活塞，不能在液 体中形成压力。
第一节 液压传动工作介质 一、液压油的性质 密度、压缩性、粘性
二、对液压油的要求与选用 要求、种类和选用
一、液压油的性质
（一）密度
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
定义：单位体积液体的质量。以 表示。 定义式： m 单位： 3 m 密度随温度升高而下降，随压力升高而增大。 常用温度、压力范围，变化很小，视为常数。 15℃液压油密度900 kg 3
F=p.A=p.D2/4
式中 p－油液的压力； D－活塞的直径。
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
2、当固体壁面为曲面时
当承受压力作用的表面是曲面时，作用在曲面上的 所有压力的方向均垂直于曲面（如图所示），图中将曲面 分成若干微小面积dA，将作用力dF分解为x、y两个方向上 的分力，即 Fx＝p.dAsin=p.Ax FY= p.dAcos=p.Ay 式中，Ax、Ay分别是 曲面在x 和y方向上的投影面积。
第二章 液压传动在工程机械上的应用
第二章液压传动在工程机械上的应用2.1 液压传动基础1、液压油的压缩性液体在压力作用下引起的体积变化的性质叫做液体的压缩性。
由于液体的压缩性很小，液体压缩性的大小用体积压缩系数β表示，即液体所受压力每增加一个单位压力时，其体积的相对变化量，即：体积压缩系数：液体体积弹性模量：一般液压油的压缩系数为：β=(5~7)×10-10m2/N体积弹性模量为：K=(1.4~2)×109Pa液体的压缩性很小，一般情况下可以忽略不计。
但在压力较高或对液压系统进行动态分析时必须考虑液体的压缩性。
2、液压油的粘度在外力作用下油液流动时，由于液体分子间内聚力的作用而产生的阻碍其分子相对运动的内摩擦力，称为液体的粘性。
油液在静止时不显示粘性，运动时才显现粘性。
粘性只能阻碍、延缓液体内的相对运动而不能消除这种运动。
粘性的大小用粘度来表示，粘度是选择液压油的主要指标。
液压油对温度的变化十分敏感。
油温升高，液压油的粘度下降，油液变稀。
当系统压力发生变化时，液压油粘度也发生变化。
压力增加时，分子间距离缩小，分子间作用力加强，粘度增大。
但系统压力在20MPa 以下时，可忽略不计。
在液压计算中常用到运动粘度。
在国际单位制（SI ）中，运动粘度以m 2/s 为单位。
1厘斯(1cST)=1mm 2/s 。
我国生产的润滑油和液压油采用其在40℃时运动粘度的厘斯数平均值作为其标号（例如20号机油在40℃时的平均运动粘度为20厘斯）V V p ∆∆β⋅-=1β1=K液压油是液压传动系统中作能量传递的工作介质，同时也具有润滑零部件和冷却传动系统的作用。
正确选择和合理使用液压油，可以减少液压元件的磨损，提高液压系统的可靠性，延长机械的使用寿命，还可避免液压油的污染变质，节省液压油费用。
目前大多数户外使用工程机械液压系统的特征是低速、大扭矩、高压和大流量，系统工作温度一般比环境温度高50～60℃。
因此对液压油的性能要求是：适当的粘度和较高的粘度指数；良好的润滑性能和抗磨性；良好的抗氧化安定性。
液压与气压传动知识要点第2章
液压与气压传动
第2章 流体力学基础
2.2
一、基本概念
液体动力学
1.理想液体、 1.理想液体、恒定流动 理想液体
液压与气压传动
第2章 流体力学基础
2.一维流动 2.一维流动 流场中流体的运动参数一般都随空间位置的 改变而不同。因此，严格地说，是三维的。 改变而不同。因此，严格地说，是三维的。但 在数学上相当复杂，有时甚至得不到方程的解。 在数学上相当复杂，有时甚至得不到方程的解。 在工程上，我们在满足工作性能要求的情况下， 在工程上，我们在满足工作性能要求的情况下， 抓住主要因素， 抓住主要因素，把三维问题化成二维甚至一维 问题来解决。 问题来解决。 图
液压与气压传动
第2章 流体力学基础
1.理想液体的伯努利方程 1.理想液体的伯努利方程 在流动过程中，外力对此段液体做了功，并引 在流动过程中，外力对此段液体做了功， 起其动能发生相应改变。根据功能原理， 起其动能发生相应改变。根据功能原理，外力所 做的功应该等于其动能的改变量。 做的功应该等于其动能的改变量。 （1）作用在液体段上的外力所做的功 外力有：重力和压力 外力有：重力和 ①液体段上重力所做的功 液体段上重力所做的功等于液体段位置势能的 变化量。 变化量。
液压与气压传动
第2章 流体力学基础
重力作用下静止液体的压力分布： 重力作用下静止液体的压力分布： (1)静止液体内任一点处的压力都由两部分组成: (1)静止液体内任一点处的压力都由两部分组成: 静止液体内任一点处的压力都由两部分组成 液面上的压力； 液面上的压力；该点以上液体自重所形成的压 的乘积。 力，即,ρg与该点离液面深度h的乘积。 (2)静止液体内的压力随液体深度呈直线规律分布 静止液体内的压力随液体深度呈直线规律分布。 (2)静止液体内的压力随液体深度呈直线规律分布。 (3)距液面深度相同的各点组成等压面 距液面深度相同的各点组成等压面， (3)距液面深度相同的各点组成等压面，等压面为 水平面。 水平面。
第二章：液压传动的液体流体力学(含习题答案)
液体流过圆环缝隙的流量3圆环平面缝隙的流量书液体流过圆环缝隙的流量3圆环平面缝隙的流量简液体流过圆环缝隙的流量例题26图示为一滑阀阀体与阀套同心因为加工误差使阀体带有一定锥度造成阀体与阀套的两端缝隙不同h010103015103m
第二章 液压传动的流体力学基础
流体力学：研究流体在外力作用下平衡和运动规律的学科。 第一节 流体静力学基础 第二节 流体动力学基础 第三节 液体流动时的压力损失 第四节 液体流经小孔和缝隙的流量 第五节 液压冲击和空穴现象 重点： 压力取决于负载； 连续性方程；伯努利方程；动 量方程。
57-13
一、基本概念
3. 通流截面、流量和平均流速
通流截面：流束中与所有流线正交的截面称为通流截面（或通流断面）。 流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积称为体积流量（简称流量）。 V qV t 管道通流截面上的流速分布：由于液体具有粘性，通流截面上，管壁处的流速为 零，管道中心处流速最大。 管道中流经通流截面的流量：
57-1
第一节 流体静力学基础
流体静力学：主要讨论液体在静止时的平衡规律以及这些规律在工 程上的应用。 静止：指液体内部质点之间没有相对运动。 一、液体的压力 二、重力作用下静止液体中的压力分布 三、压力的表示方法和计量单位 四、静止液体内压力的传递 五、液体静压力作用在固体壁面上的力
57-2
一、液体的压力
因此，为顶起重物，应在小活塞上施加的力为：
d2 d2 202 F 2 G 2 mg 6000 9.8 1633 N 2 D D 120
57-8
五、 液体静压力作用在固体壁面上的力
液体和固体壁面相接触时，固体壁面将受到总液压力的作用。
结论1：曲固体壁面为平面时，压力p的静止液体作用该平面上总作用力F等于液 体压力p与该平面面积A的乘积。
第二章 液压传动的流体力学基础
流体力学：研究流体在外力作用下平衡和运动规律的学科。 第一节 流体静力学基础 第二节 流体动力学基础 第三节 液体流动时的压力损失 第四节 液体流经小孔和缝隙的流量 第五节 液压冲击和空穴现象 重点： 压力取决于负载； 连续性方程；伯努利方程；动 量方程。
57-13
一、基本概念
3. 通流截面、流量和平均流速
通流截面：流束中与所有流线正交的截面称为通流截面（或通流断面）。 流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积称为体积流量（简称流量）。 V qV t 管道通流截面上的流速分布：由于液体具有粘性，通流截面上，管壁处的流速为 零，管道中心处流速最大。 管道中流经通流截面的流量：
57-1
第一节 流体静力学基础
流体静力学：主要讨论液体在静止时的平衡规律以及这些规律在工 程上的应用。 静止：指液体内部质点之间没有相对运动。 一、液体的压力 二、重力作用下静止液体中的压力分布 三、压力的表示方法和计量单位 四、静止液体内压力的传递 五、液体静压力作用在固体壁面上的力
57-2
一、液体的压力
因此，为顶起重物，应在小活塞上施加的力为：
d2 d2 202 F 2 G 2 mg 6000 9.8 1633 N 2 D D 120
57-8
五、 液体静压力作用在固体壁面上的力
液体和固体壁面相接触时，固体壁面将受到总液压力的作用。
结论1：曲固体壁面为平面时，压力p的静止液体作用该平面上总作用力F等于液 体压力p与该平面面积A的乘积。
第2章 液压传动基础知识
△p时，体积减小△V，则液体在单位压力变化下体积
的相对变化量。
1 V p V0
常用液压油的压缩系数仅为（5~7)×10-10，一般可忽 略不计。
17
四、液体的其它性质 1.粘度和压力的关系 ∵ P↑，F↑，μ↑
∴μ随p↑而↑，压力较小时忽略，32Mpa以上才考虑。 2.粘度和温度的关系 ∵ 温度↑，内聚力↓，μ↓ ∴粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的 变化较小，即粘温特性较好。
成流束。
3.通流截面：流束中所有与流线正交的截面（垂直
于液体流动方向的截面）。
46
三、流量和平均流速 1.流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积q， 单位m3/s。工程上也用L/min。对于微小流束通过该 通流截面的流量为：
dq udA
dA：微小流束的通流截面面积。
u：液体流过该通流截面的速度。对于微小流束可
动粘度为20 cst。
新牌号——L—HL32号液压油，指这种油在40℃时的 平均运动粘度为32cst。
13
3.相对粘度°E 恩氏度0E —— 中国、德国、前苏联等用 赛氏秒SSU —— 美国用 雷氏秒R —— 巴氏度0B —— 英国用 法国用
14
被测定的液体在某一温度下从恩氏粘度计小孔 (φ2.8mm)流出200ml所需的时间t1(s)与蒸馏水在20℃ 流出相同体积所需时间t2(s)的比值，称为恩氏粘度。
26
液体静压力的定义 液体在单位面积上所受的内法线方向的法向力称为压 力。（物理学中称压强）单位为牛顿/平方米(N/m2)， 也称帕(Pa)。
F p＝lim A0 A
在液压技术中，还采用工程大气压、千克力每平方米 (kgf/m2 )等为单位。
1at 工程大气压 1kg / cm2 9.8 104 N/m2 105 Pa 0.1MPa
的相对变化量。
1 V p V0
常用液压油的压缩系数仅为（5~7)×10-10，一般可忽 略不计。
17
四、液体的其它性质 1.粘度和压力的关系 ∵ P↑，F↑，μ↑
∴μ随p↑而↑，压力较小时忽略，32Mpa以上才考虑。 2.粘度和温度的关系 ∵ 温度↑，内聚力↓，μ↓ ∴粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的 变化较小，即粘温特性较好。
成流束。
3.通流截面：流束中所有与流线正交的截面（垂直
于液体流动方向的截面）。
46
三、流量和平均流速 1.流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积q， 单位m3/s。工程上也用L/min。对于微小流束通过该 通流截面的流量为：
dq udA
dA：微小流束的通流截面面积。
u：液体流过该通流截面的速度。对于微小流束可
动粘度为20 cst。
新牌号——L—HL32号液压油，指这种油在40℃时的 平均运动粘度为32cst。
13
3.相对粘度°E 恩氏度0E —— 中国、德国、前苏联等用 赛氏秒SSU —— 美国用 雷氏秒R —— 巴氏度0B —— 英国用 法国用
14
被测定的液体在某一温度下从恩氏粘度计小孔 (φ2.8mm)流出200ml所需的时间t1(s)与蒸馏水在20℃ 流出相同体积所需时间t2(s)的比值，称为恩氏粘度。
26
液体静压力的定义 液体在单位面积上所受的内法线方向的法向力称为压 力。（物理学中称压强）单位为牛顿/平方米(N/m2)， 也称帕(Pa)。
F p＝lim A0 A
在液压技术中，还采用工程大气压、千克力每平方米 (kgf/m2 )等为单位。
1at 工程大气压 1kg / cm2 9.8 104 N/m2 105 Pa 0.1MPa
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流体力学与流体传动知识
第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
如液压油的牌号，就是这种油液在40℃时 的运动粘度ν(mm2/s)的平均值。例如Y4— N32液压油就是指这种液压油在40℃时的运 动粘度ν的平均值为32 mm2/s。 再如40号全损耗系统用油就是指这种油在 40℃时的运动粘度ν(mm2/s)的平均值为 40mm2/s。
切向表面力（静止
液体无粘性故不受切向 力）
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第2章 液压传动基础知识
第3节 液体静力学
静压力的概念：静止液体在单位面积上 所受的法向力称为静压力。 ﹡数学表达式： p=F/A (2-11) 1.压力的单位 国际单位： N/m2（Pa）；MPa ； 工程单位：常用工程大气压at(即kgf/cm2)
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第2章 液压传动基础知识
第2章 液压传动 基础知识
通过本章的学习使同学们了解液体的基 本物理性质，掌握液体的静力学、运动 学和动力学规律，为液压系统的设计打 下坚实的基础。
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第2章 液压传动基础知识
主要内容简介： 主要内容简介：液体基本物理性质，液体的静力 学、运动学和动力学规律。 教学目标： 教学目标： 1.了解液体的基本物理性质； 2.掌握液压油选用原则及其污染控制方法； 3.掌握液体的静力学、运动学和动力学相关概念 及规律并能灵活加以应用。 4.掌握液体在管路中流动特点及流动损失计算； 5.掌握液压冲击及空穴现象产生的原因及其避免 措施。 教学方法：讲授法，讨论法。 教学方法：
p0 p z+ = z0 + = 常数 ρg ρg
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第2章 液压传动基础知识
第3节 液体静力学
上式中 z—单位重力液体所具有的位能，称 为位置头或比位能； p/(ρg)—单位重力液体所具有的压力 能，称为压力水头或比压能。 静压力方程的物理本质：静止液体内任何 一点处的液体质点所具有的能量均有两种 形式即位能和压力能，而且其总和保持不 变，但两种能量之间可以相互转换。
定板 图2-1 液体的粘性
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第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
实际测定表明：液体流动时，相邻液层间 的内摩擦力F与液层间的接触面积A和液层 间相对运动的速度du成正比，而与液层间 的距离dy成反比。即： du (2-4) Ff = µA dy
若用单位面积上的摩擦力τ(切应力)来表示，则上 式可以改写成
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第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
3） 相对粘度（又称条件粘度） 它是采用特定的粘度计，在规定的条件下 测出的液体粘度。 测量条件不同相对粘度的单位也不相同。 我国我国采用恩氏粘度(°E)。具体测定方 法由同学们自学。 恩氏粘度与运动粘度间的换算关系见式 （2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
工作介质的作用：传递动力与信号、 润滑、冷却及防锈。 1、密度 ρ=m/V (2-1) 特点 ： ρ 随T 、p的变化而变化 。 在计算时，通常取15℃时的液压油密 度ρ=900 kg/m3。
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第2章 液压传动基础知识
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第2章 液压传动基础知识
第4节 液体动力学
一、 基本概念 1.理想液体：既无粘性也不可压缩的假想 液体 2.恒定流动 ：液体中任何一点的压力、流速和密
度都不随时间而变化的液体流动。（定常流动）
3.流线、流管、流束、通流截面
流线——是某一时刻在流场中画出的一条空间曲线， 在该时刻，曲线上的所有质点的速度矢量均与这条 曲线相切。
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第2章 液压传动基础知识
第4节 液体动力学
流线的几点性质 1）对于恒定流，流线的形状和位置不随时 间而变化。 2）恒定流时，流线和迹线重合。 3）一般情况下，流线不能相交，不能折转， 只能是一条光滑曲线。 所谓迹线是指单个质点在连续时间过程内 的流动轨迹线。
第2章 液压传动基础知识
第3节 液体静力学
静止液体：指液体内部质点之间没有相对 运动 。 一、 液体静压力的性质和单位
体力（如重力、惯性力等） 体力（如重力、惯性力等） 作用于液 体上的力 面力（ 面力（作用于液 体表面的外力或 液体内部一部分 液体作用于另一 部分液体上的 力）。 法向表面力： 法向表面力：压力
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第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
3、粘性 （1）定义：液体在外力作用下流动时，分 子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生 内摩擦力的性质称为粘性。 粘性的特点：流动液体才呈现粘性；粘性越 大，流动阻力越大。 （2）粘性的度量即表示方法 液体粘性的大小用粘度表示。常用的粘度有 三种，即动力粘度、运动粘度和相对粘度。
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第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
（4）压力对粘度的影响 随着油受到的压力增加其粘度会有所增加， 但是在压力不高时这种变化并不明显，一 般可忽略不计。当压力高于50 MPa时，压 力对粘度的影响较明显，此时则必须考虑 压力对粘度的影响。
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第2章 液压传动基础知识
第2节 液压油的污染及其控制
三、污染测定的方法与标准 方法：质量分析法、显微镜计数法、显微 镜比较法等。（自学） 标准：ISO4406（自学） 四、防止污染的措施 用前严格清洗及污染防护、加装滤油器、 控制油温、定期检查和更换液压油。
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第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
（3）粘度与温度的关系 温度对油液的粘度的影响较大，当油温升 高时其粘度会显著降低，这一特性称为油 液的粘温特性。 油液的粘温特性直接影响着液压系统的工 作性能，因此在液压系统中总是希望油液 的粘度随温度的变化越小越好。各种油液 的粘特性曲线如图2-2所示。
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第2章 液压传动基础知识
第3节 液体静力学
四、液体静压力对固体壁面的作用力 自学！ 结论：静压力对固体壁面某一方向上所产 生的作用力等于压力与面在与该方向垂直 的投影面上的投影面积的乘积。
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第2章 液压传动基础知识
第4节 液体动力学
主要内容：液体在流动时的所遵守的流动 规律、能量转换规律；重点分析三个基本 方程即连续性方程、能量方程（伯努利方 程）和动量方程。 目标： 1.掌握有关液体动力学的相关概念； 2.掌握液体在流动状态下遵守的运动规律、 能量转换规律，并能加以应用 。 教法：讲授法，讨论法、自学等。
第1节 液压传动的工作介质
2、可压缩性
定义：液体受压力作用而发生体积减小的性质。 表示方法：用体积压缩系数κ来表示，它是指液体 在单位压力变化下的体积相对变化量，即：
1 ∆V κ =− （2 - 2） ∆p V 加负号的目的是：使κ为正值。常用液压油的 体积压缩系数κ=(5～7)×10-10 m2/N。 体积压缩系数κ的倒数称为液体的体积弹性模 量。各种工作介质的弹性模量见表2-1。
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第2章 液压传动基础知识
第3节 液体静力学
二、压力的表示方法 1．绝对压力 以绝对真空 为基准进行度量而得到的 压力值。 绝对压力=大气压力+相对 压力 2．相对压力 以大气压为 基准来进行度量而得到的 压力值。
图2-3绝对压力、相对压力及真空度
真空度=大气压力－绝对压力
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第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
4、液压系统对工作介质性能的要求 5、工作介质的类型与选用 （1）类型 表2-2 （2）工作介质的选用 2 在选择工作介质时需要考虑的多种因素（自学）。 一般根据粘度选择液压油的原则是：运动速度高或 配合间隙小时，宜采用粘度较低的液压油以减少摩 擦损失；工作压力高或温度高时，宜采用粘度较高 的液压油以减少泄漏。实际上，系统中使用的液压 泵对液压油粘度的选用往往起决定性作用。
du τ = Ff /A = µ dy
(2-5)
上式称为牛顿液体的内摩擦定律
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第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
动力粘度的物理意义：当速度梯度等于1时， 流动液体液层间单位面积上的内摩擦力。 单位：国际单位制中为N·s/m2或Pa·s 。在厘 米克秒制中其单位为P（泊）或cP厘泊。 由动力粘度的单位可以看出：它为动力学 的量，因此称其为动力粘度。
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第2节 液压油的污染及其控制
液压油是液压机械的血液，具有传递动力、 减少元件间的摩擦、隔离磨损表面、虚浮 污染物、控制元件表面氧化、冷却液压元 件等功能。因此液压油是否清洁，不仅影 响液压系统的工作性能和液压元件的使用 寿命，而且直接关系机械能否正常工作。 液压机械的故障直接与液压的污染度有关， 因此控制液压油污染是十分重要的。
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第2章 液压传动基础知识
第2节 液压油的污染及其控制
一、液压油污染物的来源 1、固体污染物：来自液压系统的管道、液压元件如液压 缸，胶管、泵、马达、阀、液压油箱等，在系统使用前未 冲洗干净，在液压系统工作时，污染物就进入到液压油中。 2、外界侵入的污染物：外界的空气、水、灰尘、固体颗 粒，在液压系统工作过程中，通过液压缸活塞杆、胶管接 头、液压油箱、空气滤清器等进入液压油中。 3、内部生成污染物：液压系统组装、运转、调试及液压 油变质也不断产生污染，直接进入液压油中，如金属和密 封材料的磨损颗粒，吸油、回油滤芯脱落的颗粒和纤维， 液压油因油温升高、氧化变质而生成胶状物，吸油管路密 封不严造成吸入空气等。 4、维护、保养、维修中造成的污染：在设备正常维护保 养中更换滤芯和液压油、清洗油箱，维修拆装液压缸、阀 等等也会使固体颗粒、水、空气、纤维等进入液压油中。