液压传动重点(强烈推荐)
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33
*如：一液压泵，其输出压力 p=10MPa，实际输出流量
q=60L/min, 容积效率ηv =0.9，机械效率ηm=0.9, 求泵 的输出功率和电动机的输入功率。 解： 泵的输出功率 ：
N B pq 10 106 60 10 3 / 60 10(kw)
电动机的输入功率：
d( I ) 【I IIIt dt I IIt dt】 【I IIIt I It】
21
体积VII中液体在 t d t时的动量为： I IIt dt u2 dVII u2 d A2u2 d t
VII A2
体积VI中液体在 t时的动量为： I I t u1dVI u1 d A1u1 d t
26
2.4 孔口及缝隙液流特性计算 一、孔口液流特性
一般使用三类孔：薄壁小孔、细长孔、短孔。 小孔的流量： q=Cq·AT[(2/ρ）Δp]m 式中：Cq的数值可由实验确定，m取决孔结构形式。
二、液流流经缝隙的流量
缝隙流动有三种状况：一种是由缝隙两端压力差造成 的流动，称为压差流动；另一种是形成缝隙的两壁面作相 对运动所造成的流动，称为剪切流动；还有这两种流动的 组合，称为压差剪切流动。
27
1、平行平 板隙缝流量
28
29
第3部分
液压泵和液压马达
30
① ② ③
液压泵和液压马达的工作原理与性能参数。 齿轮式、叶片式、柱塞式液压泵。 高速液压马达及低速大扭矩马达。
通过本章的学习，要求掌握这几种泵和马达的工作原 理（泵是如何吸油、压油和配流的，马达怎样产生转速、 转矩）、结构特点、及主要性能特点；了解不同类型的泵 马达之间的性能差异及适用范围，为日后正确选用奠定基 础。 重点掌握泵和马达基本性能参数计算。
作用在滑阀上的稳态液动力（ ）
24
对图(b)列出轴向动量方程，阀芯作用于液体的力为： F’=ρqv1cos -ρqv2cos900=ρqv1cos 作用于阀芯的稳态液动力： F=-F’=- qv2cos F与v2cos方向相反，F力也是力图使阀口关闭。 一般情况下，液流通过阀口作用于滑阀的稳态液动力，在方向 上总是力图使阀口关闭，其大小为： F=ρqvcos 式中 ：v－滑阀阀口处液流的流速； －v与阀芯轴线的夹角， 称为射流角。
VI A1
另：I IIIt dt I IIIt
d dt
[ u d VIII ] d t
VIII
当 d t 0时，VIII V，得
F
d dt
[ u d V ] d t u2 d A2u2 d t u1 d A1u1 d t
V A2 A1
用v代替u，引入修正系数 实际动量 / 平均流速时计算动量 F
作用在滑阀上的稳态液动力（ ）
25
2.3 液压系统管道内压力损失计算
沿程压力损失：液体流动时的内摩擦力引起的， hλ=λ(L/d)(ρv2/2g) 式中：λ-沿程阻力系数；L-管长；d -管径；v-油平均流速；ρ油密度。 局部压力损失：局部区域形成漩涡，引起液体质点相互撞击 和剧烈摩擦因而产生的压力损失， hξ=ξ(v2/2g) 式中:ξ -局部阻力系数；v-管中的平均速度（通常指局部障 碍之后的速度）。 系统总压力损失： h=Σ hλ + Σhξ
* 压力取决于负载；运动速度取决于流量
2
2 液压传动系统的组成
*液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的，一个完整的
液压传动系统由以下几部分组成：
（l）液压泵（动力元件） （2）执行元件 （3）控制元件 （4）辅助元件
3
3 液压系统的图形符号
在实际工作中，除少 数特殊情况外，一般都采 用液压与气动图形符号） 来绘制，如右图所示。
40
*双作用叶片泵的结构特点 定子过度曲线：四段圆弧和四段过渡曲线组成。 *叶片安放角 ：受离心力和叶片根部压力油（总 是通压力油），将叶片顺着转子回转方向前倾一定 角度（前倾）。 端面间隙的自动补偿：为了提高压力，减少端面 泄漏，将配流盘的外侧与压油腔连通，使配流盘在 液压推力作用下压向转子。
6
第2部分 液压流体力学基础
7
重点掌握
掌握液体静压力计算 掌握动力学三大基本方程 掌握管道中总压力损失计算 了解常见孔口流量计算
8
2.1 液体静力学计算 液体的压力：作用在液体上的力有两种，即质量力和 表面力。 静止液体中的压力分布：
p p 0 gh
1 ）静止液体内任一点处的压力都 由两部分组成：一部分是液面上的 压力，另一部分是该点以上液体自 重所形成的压力，即与该点离液面 深度的乘积。 2 ）静止液体内的压力随液体深度 呈直线规律分布。 3）深度相同各点组成等压面。
23
液体对弯管的作用力
(2)求液流作用在滑阀阀芯上的稳态液动力 先列出图(a)的控制体积在阀芯轴线方向上的动量方程求得阀 芯作用于液体的力为： F’=ρqv2cos900－ρqv1cos=-ρqv1cos 油液作用在阀芯上的力称作稳态液动力，其大小为： F=- F’=ρqv1cos F的方向与v1cos一致。 即：阀芯上的稳态液动力力图使滑阀阀口关闭。
d dt
[ u d V ] d t q ( 2v2 1v1 ), 恒定流时第一项为 0。
V
22
动量方程应用
（1）计算液体对弯管的作用力 如图所示弯管，取断面1－1和2－2间的液体为控 制体积。在控制表面上液体所受的总压力为： P1=p1A, P2=p2A 则在x方向上有作用分力Fx： Fx=P1-P2cos＋ρqv(1-cos) 在y方向上有作用分力Fy: Fy=ρqvsin+P2sin 所以弯管对液体的作用力为： F=-（Fx2+Fy2)1/2 液体对弯管的作用力与此大小相等，方向相反。
Ni ห้องสมุดไป่ตู้
mv
NB
10 12.3(kw) 0.9 0.9
34
2
齿轮泵
齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要 优点是结构简 优点 单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好， 对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是 流量和压力 脉动大，噪声大，排量不可调。 齿轮泵被广泛地应用于采矿设备、冶金设备、建筑机 械、工程机械和农林机械等各个行业。 齿轮泵按其啮合形式不同，有外啮合和 外啮合 内啮合两种， 内啮合 外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅助泵。
31
*
液压泵和液压马达工作的必需条件： （1）必须有一个大小能作周期性变化的 周期性变化 封闭容积； 封闭容积 （2）必须有配流动作，即 配流动作 封闭容积加大时吸入低压油 封闭容积减小时排出高压油 封闭容积加大时充入高压油 封闭容积减小时排出低压油 （3）高低压油不得连通。 高低压油不得连通
32
5
液压传动系统的主要缺点 （1）液压传动不能保证严格的传动比，液压油的可压缩 性和泄漏造成的。 （2）工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或 很低的温度条件下工作。 （3）由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较 低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火 灾和爆炸事故。 （ 4 ）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上要求较高， 因此它的造价高，且对油液的污染比较敏感。
液压泵
液压马达
1 液压泵、马达的基本性能参数**
液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、 流量、功率和效率等。 工作压力：指泵（马达）实际工作时的压力。泵指输出 压力；马达指输入压力。实际工作压力取决于相应的外负载。 额定压力：泵（马达）在额定工况条件下按试验标准规 定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。 每转排量 V ：无内外泄漏时，泵（马达）每转一周所排 出（吸入）液体的体积。 每弧度排量 V d ：泵（马达）每转一弧度所排出（吸入） 液体的体积，也称角排量。
叶片泵工作压力提高的主要限制条件是叶片和定子内
表面的磨损。
38
为了解决定子和叶片的磨损，要采取措施减小在 吸油区叶片对定子内表面的压紧力，目前采取的主要 结构措施有以下几种： （1）双叶片结构 （2）弹簧负载叶片结构 （3）子母叶片结构 （4）阶梯叶片结构
39
*单作用叶片的特点
存在困油现象：如何产生？如何消除？ *叶片顶、底部通油情况：压油腔叶片底部与压油腔 相通；吸油腔叶片底部和吸油腔相通，这里的叶片仅 靠离心力的作用顶在定子内表面上。 *叶片沿旋转方向向后倾斜：有利于叶片在惯性力作 用下向外伸出。 转子承受径向液压力：单作用叶片泵转子上的径向 液压力不平衡，轴承负荷较大。。 流量的脉动性：叶片数多，脉动率小；叶片数均为 奇数。
9
看出：在液体受外力作用的 情况下，外力作用产生的压 力与由外加重物和液体自重 所产生的压力相比后者很小， 从而在液压传动系统中可以 忽略不计，可以近似地认为 在整个液体内部的压力是相 等的，以后在分析液压传动 系统压力时，一般采用此结 论。
10
2.2 液体动力学计算
几个基本概念 （1）稳定流动[或定常]和非稳定流动:流速和密度都不随 时间变化，这种流动称为稳定流动。反之，称为非稳定 流动。 （2）理想液体与实际液体:无粘性、不可压缩。 （ 3 ）过流断面 ( 通流截面 ) 、流量和平均流速：垂直液体 流动方向的截面称为过流断面 ，也叫通流截面；单位 时间内通过某一过流断面的流体量（体积或质量）称为 流量；平均流速为流量与通流面积之比，一般所指流速 均为平均流速。
9
10
液压缸
8
换向阀
7 6 5 4
节流阀
溢流阀
3 2 1
液压泵 油箱
图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和 参数；反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间 安装位置；只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映 其过渡过程。
*如：一液压泵，其输出压力 p=10MPa，实际输出流量
q=60L/min, 容积效率ηv =0.9，机械效率ηm=0.9, 求泵 的输出功率和电动机的输入功率。 解： 泵的输出功率 ：
N B pq 10 106 60 10 3 / 60 10(kw)
电动机的输入功率：
d( I ) 【I IIIt dt I IIt dt】 【I IIIt I It】
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体积VII中液体在 t d t时的动量为： I IIt dt u2 dVII u2 d A2u2 d t
VII A2
体积VI中液体在 t时的动量为： I I t u1dVI u1 d A1u1 d t
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2.4 孔口及缝隙液流特性计算 一、孔口液流特性
一般使用三类孔：薄壁小孔、细长孔、短孔。 小孔的流量： q=Cq·AT[(2/ρ）Δp]m 式中：Cq的数值可由实验确定，m取决孔结构形式。
二、液流流经缝隙的流量
缝隙流动有三种状况：一种是由缝隙两端压力差造成 的流动，称为压差流动；另一种是形成缝隙的两壁面作相 对运动所造成的流动，称为剪切流动；还有这两种流动的 组合，称为压差剪切流动。
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1、平行平 板隙缝流量
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第3部分
液压泵和液压马达
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① ② ③
液压泵和液压马达的工作原理与性能参数。 齿轮式、叶片式、柱塞式液压泵。 高速液压马达及低速大扭矩马达。
通过本章的学习，要求掌握这几种泵和马达的工作原 理（泵是如何吸油、压油和配流的，马达怎样产生转速、 转矩）、结构特点、及主要性能特点；了解不同类型的泵 马达之间的性能差异及适用范围，为日后正确选用奠定基 础。 重点掌握泵和马达基本性能参数计算。
作用在滑阀上的稳态液动力（ ）
24
对图(b)列出轴向动量方程，阀芯作用于液体的力为： F’=ρqv1cos -ρqv2cos900=ρqv1cos 作用于阀芯的稳态液动力： F=-F’=- qv2cos F与v2cos方向相反，F力也是力图使阀口关闭。 一般情况下，液流通过阀口作用于滑阀的稳态液动力，在方向 上总是力图使阀口关闭，其大小为： F=ρqvcos 式中 ：v－滑阀阀口处液流的流速； －v与阀芯轴线的夹角， 称为射流角。
VI A1
另：I IIIt dt I IIIt
d dt
[ u d VIII ] d t
VIII
当 d t 0时，VIII V，得
F
d dt
[ u d V ] d t u2 d A2u2 d t u1 d A1u1 d t
V A2 A1
用v代替u，引入修正系数 实际动量 / 平均流速时计算动量 F
作用在滑阀上的稳态液动力（ ）
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2.3 液压系统管道内压力损失计算
沿程压力损失：液体流动时的内摩擦力引起的， hλ=λ(L/d)(ρv2/2g) 式中：λ-沿程阻力系数；L-管长；d -管径；v-油平均流速；ρ油密度。 局部压力损失：局部区域形成漩涡，引起液体质点相互撞击 和剧烈摩擦因而产生的压力损失， hξ=ξ(v2/2g) 式中:ξ -局部阻力系数；v-管中的平均速度（通常指局部障 碍之后的速度）。 系统总压力损失： h=Σ hλ + Σhξ
* 压力取决于负载；运动速度取决于流量
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2 液压传动系统的组成
*液压传动是以液体作为工作介质来进行工作的，一个完整的
液压传动系统由以下几部分组成：
（l）液压泵（动力元件） （2）执行元件 （3）控制元件 （4）辅助元件
3
3 液压系统的图形符号
在实际工作中，除少 数特殊情况外，一般都采 用液压与气动图形符号） 来绘制，如右图所示。
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*双作用叶片泵的结构特点 定子过度曲线：四段圆弧和四段过渡曲线组成。 *叶片安放角 ：受离心力和叶片根部压力油（总 是通压力油），将叶片顺着转子回转方向前倾一定 角度（前倾）。 端面间隙的自动补偿：为了提高压力，减少端面 泄漏，将配流盘的外侧与压油腔连通，使配流盘在 液压推力作用下压向转子。
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第2部分 液压流体力学基础
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重点掌握
掌握液体静压力计算 掌握动力学三大基本方程 掌握管道中总压力损失计算 了解常见孔口流量计算
8
2.1 液体静力学计算 液体的压力：作用在液体上的力有两种，即质量力和 表面力。 静止液体中的压力分布：
p p 0 gh
1 ）静止液体内任一点处的压力都 由两部分组成：一部分是液面上的 压力，另一部分是该点以上液体自 重所形成的压力，即与该点离液面 深度的乘积。 2 ）静止液体内的压力随液体深度 呈直线规律分布。 3）深度相同各点组成等压面。
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液体对弯管的作用力
(2)求液流作用在滑阀阀芯上的稳态液动力 先列出图(a)的控制体积在阀芯轴线方向上的动量方程求得阀 芯作用于液体的力为： F’=ρqv2cos900－ρqv1cos=-ρqv1cos 油液作用在阀芯上的力称作稳态液动力，其大小为： F=- F’=ρqv1cos F的方向与v1cos一致。 即：阀芯上的稳态液动力力图使滑阀阀口关闭。
d dt
[ u d V ] d t q ( 2v2 1v1 ), 恒定流时第一项为 0。
V
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动量方程应用
（1）计算液体对弯管的作用力 如图所示弯管，取断面1－1和2－2间的液体为控 制体积。在控制表面上液体所受的总压力为： P1=p1A, P2=p2A 则在x方向上有作用分力Fx： Fx=P1-P2cos＋ρqv(1-cos) 在y方向上有作用分力Fy: Fy=ρqvsin+P2sin 所以弯管对液体的作用力为： F=-（Fx2+Fy2)1/2 液体对弯管的作用力与此大小相等，方向相反。
Ni ห้องสมุดไป่ตู้
mv
NB
10 12.3(kw) 0.9 0.9
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齿轮泵
齿轮泵是一种常用的液压泵，它的主要 优点是结构简 优点 单，制造方便，价格低廉，体积小，重量轻，自吸性好， 对油液污染不敏感，工作可靠；其主要缺点是 流量和压力 脉动大，噪声大，排量不可调。 齿轮泵被广泛地应用于采矿设备、冶金设备、建筑机 械、工程机械和农林机械等各个行业。 齿轮泵按其啮合形式不同，有外啮合和 外啮合 内啮合两种， 内啮合 外啮合齿轮泵应用较广，内啮合齿轮泵则多为辅助泵。
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液压泵和液压马达工作的必需条件： （1）必须有一个大小能作周期性变化的 周期性变化 封闭容积； 封闭容积 （2）必须有配流动作，即 配流动作 封闭容积加大时吸入低压油 封闭容积减小时排出高压油 封闭容积加大时充入高压油 封闭容积减小时排出低压油 （3）高低压油不得连通。 高低压油不得连通
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液压传动系统的主要缺点 （1）液压传动不能保证严格的传动比，液压油的可压缩 性和泄漏造成的。 （2）工作性能易受温度变化的影响，因此不宜在很高或 很低的温度条件下工作。 （3）由于流体流动的阻力损失和泄漏较大，所以效率较 低。如果处理不当，泄漏不仅污染场地，而且还可能引起火 灾和爆炸事故。 （ 4 ）为了减少泄漏，液压元件在制造精度上要求较高， 因此它的造价高，且对油液的污染比较敏感。
液压泵
液压马达
1 液压泵、马达的基本性能参数**
液压泵的基本性能参数主要是指液压泵的压力、排量、 流量、功率和效率等。 工作压力：指泵（马达）实际工作时的压力。泵指输出 压力；马达指输入压力。实际工作压力取决于相应的外负载。 额定压力：泵（马达）在额定工况条件下按试验标准规 定的连续运转的最高压力，超过此值就是过载。 每转排量 V ：无内外泄漏时，泵（马达）每转一周所排 出（吸入）液体的体积。 每弧度排量 V d ：泵（马达）每转一弧度所排出（吸入） 液体的体积，也称角排量。
叶片泵工作压力提高的主要限制条件是叶片和定子内
表面的磨损。
38
为了解决定子和叶片的磨损，要采取措施减小在 吸油区叶片对定子内表面的压紧力，目前采取的主要 结构措施有以下几种： （1）双叶片结构 （2）弹簧负载叶片结构 （3）子母叶片结构 （4）阶梯叶片结构
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*单作用叶片的特点
存在困油现象：如何产生？如何消除？ *叶片顶、底部通油情况：压油腔叶片底部与压油腔 相通；吸油腔叶片底部和吸油腔相通，这里的叶片仅 靠离心力的作用顶在定子内表面上。 *叶片沿旋转方向向后倾斜：有利于叶片在惯性力作 用下向外伸出。 转子承受径向液压力：单作用叶片泵转子上的径向 液压力不平衡，轴承负荷较大。。 流量的脉动性：叶片数多，脉动率小；叶片数均为 奇数。
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看出：在液体受外力作用的 情况下，外力作用产生的压 力与由外加重物和液体自重 所产生的压力相比后者很小， 从而在液压传动系统中可以 忽略不计，可以近似地认为 在整个液体内部的压力是相 等的，以后在分析液压传动 系统压力时，一般采用此结 论。
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2.2 液体动力学计算
几个基本概念 （1）稳定流动[或定常]和非稳定流动:流速和密度都不随 时间变化，这种流动称为稳定流动。反之，称为非稳定 流动。 （2）理想液体与实际液体:无粘性、不可压缩。 （ 3 ）过流断面 ( 通流截面 ) 、流量和平均流速：垂直液体 流动方向的截面称为过流断面 ，也叫通流截面；单位 时间内通过某一过流断面的流体量（体积或质量）称为 流量；平均流速为流量与通流面积之比，一般所指流速 均为平均流速。
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液压缸
8
换向阀
7 6 5 4
节流阀
溢流阀
3 2 1
液压泵 油箱
图形符号表示元件的功能，而不表示元件的具体结构和 参数；反映各元件在油路连接上的相互关系，不反映其空间 安装位置；只反映静止位置或初始位置的工作状态，不反映 其过渡过程。
