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第二章液压传动基础液压油是液压传动系统中的传动介质，而且还对液压装置的机构、零件起着润滑、冷却和防锈作用。
液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响，液压传动系统的压力、温度和流速在很大的范围内变化，因此液压油的质量优劣直接影响液压系统的工作性能。
因此，了解工作介质的种类、基本性质和主要力学特性，对于正确理解液压传动原理及其规律，从而正确使用液压系统都是非常必要的。
这些内容也是液压系统设计和计算的理论基础。
第一节液压传动的工作介质一、工作介质的物理特性（一）密度Vm （kg/m 3或kg/cm 3）（2-1）式中，m ──液体的质量（kg ）；V ──流体的容积（m 3或cm 3）。
流体的密度随温度和压力而变化，对于液压系统的矿物油，在一般使用温度与压力范围内，其密度变化很小，可近似认为不变。
其密度900kg/m 3。
空气的密度随温度和压力变化的规律符合气体状态方程。
在标准状态下空气的密度为12.93 kg/m 3。
（二）流体的粘性1.粘性的含义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，液体的这种产生内摩擦力的性质称为液体的粘性。
由于液体具有粘性，当流体发生剪切变形时，流体内就产生阻滞变形的内摩擦力，由此可见，粘性表征了流体抵抗剪切变形的能力。
处于相对静止状态的流体中不存在剪切变形，因而也不存在变形的抵抗，只有当运动流体流层间发生相对运动时，流体对剪切变形的抵抗，也就是粘性才表现出来。
粘性所起的作用为阻滞流体内部的相互滑动，在任何情况下它都只能延缓滑动的过程而不能消除这种滑动。
2.牛顿内摩擦定律粘性的大小可用粘度来衡量，粘度是选择液压用流体的主要指标，是影响流动流体的重要物理性质。
图2-1 液体的粘性示意图当液体流动时，由于液体与固体壁面的附着力及流体本身的粘性使流体内各处的速度大小不等，以流体沿如图2-1所示的平行平板间的流动情况为例，设上平板以速度0u 向右运动，下平板固定不动。
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。
第一章概论液压传动是以液体作为工作介质对能量进行传动和控制的一种传动形式，液压传动相对于电力拖动和机械传动而言，其输出力大、重量轻、惯性小、调速方便以及易于控制等优点而广泛应用于工程机械、建筑机械和机床等设备上。
近几十年来，随着微电子技术的迅速发展及液压传动许多突出的优点，其应用领域遍及各个工业部门。
第一节液压传动的工作原理及系统组成一、液压传动系统的工作原理（一）液压千斤顶图1-1是液压千斤顶的工作原理图。
大油缸9和大活塞8组成举升液压缸。
杠杆手柄1、小油缸2、小活塞3、单向阀4和7组成手动液压泵。
如提起手柄使小活塞向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀4打开，通过吸油管5从油箱12中吸油；用力压下手柄，小活塞下移，小活塞下腔压力升高，单向阀4关闭，单向阀7打开，下腔的油液经管道6输入举升油缸9的下腔，迫使大活塞8向上移动，顶起重物。
再次提起手柄吸油时，单向阀7自动关闭，图1-1液压千斤顶工作原理图使油液不能倒流，从而保证了重物不会自行下落1—杠杆手柄2—小油缸3—小活塞不断地往复扳动手柄，就能不断地把油液压入举4、7—单向阀5—吸油管6、10—管道升缸下腔，使重物逐渐地升起。
如果打开截止8—大活塞9—大油缸11—截止阀12—油箱11，举升缸下腔的油液通过管道10、截止阀11流回油箱，重物就向下移动。
这就是液压千斤顶的工作原理。
通过对上面液压千斤顶工作过程的分析，可以初步了解到液压传动的基本工作原理。
（1）液压传动以液体（一般为矿物油）作为传递运动和动力的工作介质，而且传动中必须经过两次能量转换。
首先压下杠杆时，小油缸2输出压力油，是将机械能转换成油液的压力能，压力油经过管道6及单向阀7，推动大活塞8举起重物，是将油液的压力能又转换成机械能。
（2）油液必须在密闭容器（或密闭系统）内传送，而且必须有密闭容积的变化。
如果容器不密封，就不能形成必要的压力；如果密闭容积不变化，就不能实现吸油和压油，也就不可能利用受压液体传递运动和动力。
液压传动基础知识 Revised by Jack on December 14,20201章液压传动基础知识1、液压油的密度随温度的上升而，随压力的提高而。
2、在液压系统中，通常认为液压油是不可被压缩的。
（）3、液体只有在流动时才会呈现出，静止液体是粘性的。
4、液体的黏度是指它在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的。
5、液压油压力增大时，粘度。
温度升高，粘度。
6、进入工作介质的固体污染物有四个主要根源，分别是、、和。
7、静止液体是指液体间没有相对运动，而与盛装液体的容器的运动状态无关。
8、液体的静压力具有哪两个重要的特性9、液体静压力的基本方程是p=p0+ρgh,它说明了什么（如何看待液体静压力基本方程）10、液体静压力基本方程所包含的物理意义是：静止液体中单位质量液体的和可以互相转换，但各点的总能量却保持不变，即。
11、液体中某点的绝对压力是,大气压为 Mpa，则该点的真空度为 Mpa，相对压力Mpa12、帕斯卡原理是在密闭容器中，施加于静止液体上的压力将同时传到各点。
13、液压系统中的压力是由决定的。
14、流量单位的换算关系：1m3/s=( )L/min A 60 B 600 C 6×104 D 100015、既无粘性又不可被压缩的液体称为。
16、液体流动时，若液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化，则这种流动称为。
A 二维流动 B 时变流动 C 非定常流动 D 恒定流动17、单位时间内通过某通流截面的液体的体积称为。
A 流量B 排量C 流速D 质量18、在液压传动中，能量损失主要表现为损失。
A 质量B 泄露C 速度 D 压力19、压力损失主要有压力损失和压力损失两类。
液体在等直径管中流动时，产生压力损失；在变直径、弯管中流动时，产生压力损失。
20、液体在管道中流动时有两种流动状态，即和，前者力起主导作用；后者力起主导作用。
液体的流动状态可用来判别。
21、当小孔的通流长度l与孔径d之比l/d≤时称之为小孔。
第一章液压传动基础知识一、填空题1．液压传动是利用系统中的液体作为工作介质传递运动和动力的一种传动方式。
2．液压泵是利用密闭容积由小变大时，其内压力，密闭容积由大变小时，其内压力的原理而吸油和压油的。
3．液压系统由、、、和五部分组成。
4．液压泵是将原动机输入的转变为液体的的能量转换装置。
它的功用是向液压系统。
5．液压缸是将液体的压力能转变为的能量转换装置；液压马达是将液体的压力能转变为的能量转换装置。
6．各种液压阀用以控制液压系统中液体的、和等，以保证执行机构完成预定的工作运动。
7．辅助装置包括油箱、油管、管接头、过滤器、压力表和流量计等，它们分别起、、、和等作用。
8．目前液压技术正向着、、、、、及液压与相结合的方向发展。
9．液体流动时，的性质，称为液体的粘性。
10．液体粘性用粘度表示。
常用的粘度有、和。
11．液体的动力粘度μ与其密度ρ的比值称为，用符号表示，其国际单位为，常用单位为，两种单位之间的关系是。
12．将mL被测液体在θ°C时由恩氏粘度计小孔中流出所用的时间t1与mL 蒸馏水在°C时由同一小孔中流出所用的时间t2之比，称为该被测液体在θ°C时的，用t2表示。
13．矿物油在15°C时的密度约为，水的密度为。
14．液体受压力作用而发生体积变化的性质，称为液体的。
在或时，应考虑液体的可压缩性。
15．当液压系统的工作压力高，环境温度高或运动件速度较慢时，为了减少泄漏，宜选用粘度较的液压油；当工作压力低，环境温度低或运动件速度较快时，为了减小功率损失，宜采用粘度较的液压油。
16．液体为相对静止状态时，其单位面积上所受的法向压力，称为，用符号表示。
其国际单位为，常用单位为，工程单位为，它们之间的关系为。
17．液压系统的工作压力决定于。
18．在密闭系统中，由外力作用所产生的压力可，这就是静压力传递原理。
19．液体作用于曲面某一方向上的力，等于液体压力与的乘积。
20．在研究流动液体时，将既又的假想液体，称为理想液体。
21．单位时间内流过称为流量，其国际单位为，常用单位为，它们之间的关系为。
22．流过过流断面的流量与其面积之比，称为过流断面处的，其国际单位为，常用单位为。
23．当液压缸的有效面积一定时，活塞运动的速度由.决定。
24．要使液压泵吸油口处的真空度不致过高，应减小和。
一般情况下，吸油管应，泵的安装高度h不大于。
25．液体流动时为层流还是紊流，与管内液体的、及管子的有关。
26．流经环形缝隙的流量，在最大偏心时为其同心时缝隙流量的倍。
二、判断题1．液压传动系统因其工作压力可很高，因而其最突出的特点是：结构紧凑，能传递大的力或转矩。
( )2．液压传动装置工作平稳，能方便地实现无级调速，但不能快速启动、制动和频繁换向。
( )3．液压传动能保证严格的传动比。
( )4．液压传动与机械、电气传动相配合，能很方便地实现运动部件复杂的自动工作循环。
( )5．液体的可压缩性比钢的可压缩性大10～15倍。
( )6．当压力大于10MPa或压力变化较大时，则需要考虑压力对粘性的影响。
( )7．液压系统的工作压力数值是指其绝对压力值。
( )8．液压元件不要轻易拆卸，如必须拆卸时，应将清洗后的零件放在干净地方。
在重新装配时要防止金属屑、棉纱等杂物进入元件内。
( )9．作用于活塞上的推力越大，活塞运动的速度就越快。
( )10．在一般情况下，液压系统中由液体自重引起的压力差，可忽略不计。
( )11．液压系统工作时，液压阀突然关闭或运动部件迅速制动，常会引起液压冲击。
( )12．液体在变径管中流动时，其管道截面积越小，则流速越高，而压力越小。
( )三、问答题1、什么是液体传动、液压传动和液力传动?答：(1)液体传动以液体为工作介质传递能量和进行控制的传动方式称为液体传动。
(2)液压传动利用液体压力能传递动力和运动的传动方式称为液压传动。
(3)液力传动主要利用液体动能的传动方式称为液力传动。
2、什么是液压传动原理图?什么是元件、回路和系统?答：(1)液压传动原理图由代表各种液压元件、辅件及连接形式的图形符号组成，用以表示一个液压系统工作原理的简图，称为液压传动原理图。
图1—1所示的磨床工作台液压传动原理图，即是一例。
图形符号有两种表达方式：一种用结构示意图，如图1—1a所示，这样的图形比较直观，元件的结构特点清楚明了，但图形太繁琐，绘图麻烦；另一种是图形符号图，即把各类液压元件用其图形符号表示，(2)元件由数个不同零件组成的，用以完成特定功能的组件，称为元件，如液压缸、液压马达、液压泵、阀、油箱、过滤器、蓄能器、冷却器和管接头等。
这些元件有的是通用的、标准化的。
(3)回路液压回路是完成某种特定功能、由元件构成的典型环节。
(4)系统液压系统是由回路组成的，用以控制和驱动液压机械完成所需工作的整个传动系统。
在农业机械中，采用液压技术电很广泛，如联合收割机、拖拉机和犁等。
在汽车工业中，液压越野车、液压自卸式汽车、液压高空作业车和消防车等均采用了液压技术。
在轻纺工业中，采用液压技术的有塑料注塑机、橡胶硫化机、造纸机、印刷机和纺织机等。
在船舶工业中，应用液压技术很普遍，如全液压挖泥船、打捞船、打桩船、采油平台水翼船、气垫船和船舶辅机等。
近几年，又在太阳跟踪系统、海浪模拟装置、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射装置、宇航环境模拟和高层建筑防震系统及紧急刹车装置等设备中，也采用了液压技术。
总之，一切工程领域，凡是有机械设备的场合，均可采用液压技术，其前景非常光明。
3、什么是压力与压强?压力的单位是什么?答：液体的压力是指液体在单位面积上所受到的垂直作用力，常用p表示。
压强与压力概念相同，是同义词，在物理学中称为压强；在液压传动中称为压力。
压力的法定计量单位为Pa(帕，N／m2)或MPa(兆帕)，1MPa=106Pa。
4、静止液体的压力特性如何?答：（1）静止液体中，任何一点所受到的各个方向的压力都相等。
如果液体中某点受到的各个方向的压力不等，那么液体就要运动，破坏了静止的条件。
（2）液体只能承受压力，且液体的压力总是垂直于承受压力的表面，其压力的方向指向承压表面的内部。
如果压力不垂直于承压表面，则液体就要沿着这个表面的某个方向产生相对运动；如果压力的方向不是指向承压表面的内部，则由于液体不能承受拉力，液体也要离开这个表面产生运动，于是破坏了液体的静止条件。
（3）在密闭容器中的静止液体．如果任意一点的压力有变化，这个压力的变化值将传给液体中的所有各点，且其值不变。
5、什么是大气压力、相对压力、绝对压力和真空度?它们之间有什么关系?液压系统中的压力指的是什么压力?答：(1)大气压力 由大气中空气重力产生的压力称为大气压力。
(2)相对压力 以大气压力为基准测得的高出大气压的那一部分压力称为相对压力。
通常，压力计所指示的压力是相对压力。
(3)绝对压力 以绝对真空为基准测得的压力称为绝对压力。
(4)真空度 如果作用在液体某处上的绝对压力小于大气压力时，绝对压力比大气压力小的那部分数值，叫做该点的真空度。
，(5)液压系统中的压力 液压系统中的压力，指的是相对压力。
6、在液压传动中，计算液体的压力时，为什么一般忽略由液体质量引起的压力，而在建筑水渠时必须计算水的质量对坝产生的压力? 答：液体内部所受到的压力为AF gH p +=ρ，由此可知，液体内部压力包括两部分，一是由液体质量所引起的压力，另一是由外力所引起的压力。
在一般的液压传动系统中，管道配置高度通常不超过10m ，若液压油的密度为900kg ／m 3，这时由液压油质量所引起的压力kPa gh 3.88=ρ，但由外力所引起的压力是很高的，在低压系统中可达2.5MP ，在高压系统中可达32MPa 以上。
可见，在液压传动系统中，由外力引起的压力远远大于由液体本身质量引起的压力，因此在计算液体的压力时，可忽略由液体本身质量引起的压力。
对于水渠来说高达几米或更高，这时由河水本身引起的压力gh ρ已相当大，而由大气压引起的压力是微不足道的，这时必须计算水的质量对坝产生的压力。
7、什么是流动液体的液阻和压力损失?压力损失分哪两种形式?答：(1)液阻 实际液体具有粘性，在管道中流动就会产生阻力，这种阻力称为液阻。
(2)压力损失 液体在管道中流动时，由于存在液阻，就必须多消耗一些能量来克服前进路上的阻力，这种能量消耗称为压力损失。
(3)压力损失的形式 液体在直管中流动时，由于液体具有粘性，因液体各质点的运动速度不同。
液体分子间存在内摩擦力的作用，液体与管壁间也产生摩擦，由于摩擦阻力的存在，液体流动必须克服摩擦力的阻碍，因此消耗了一部分能量，这是沿程压力损失。
液体在管道中流动时，还会遇到管道的弯曲、直径突然扩大或缩小、管道分支、小孔、阀口等局部装置，液体流经这些局部地区时就会产生撞击，速度突然变化而产生附加摩擦，流向改变形成旋涡等，因此要消耗一部分能量，这是局部压力损失。
液体在管道中流动时的压力损失，就表面而言，为沿程压力损失和局部压力损失这两种形式。
8、 溢流阔的调节压力低于推动活塞运动所需压力时，系统能正常工作吗?为什么?答：溢流阀的调节压力低于推动活塞运动所需的压力时，系统不能正常工作。
理由是：当系统压力达到溢流阀的调节压力时，溢流阀打开，油液经溢流阀排出，系统中的压力也就不会再升高了，这时系统的压力等于溢流阀的调整压力，因油压低于推动活塞运动所需压力，所以系统不能正常工作。
要使系统正常工作，必须提高溢流阀的调整压力，使其稍高于系统的工作压力。
9、什么是理想液体和实际液体?答：(1) 理想液体假设液体既无粘性又不可压缩，这样的液体称为理想液体。
实际上不存在理想液体，仅在一般分析中为了简化起见，才引用这一概念。
(2) 实际液体任何液体都具有粘性，而且可以上压缩(尽管可压缩性很小)，这样的液体称为实际液体。
10、什么是流量和流速?二者之间有什么关系?液体在管道中的流速指的是什么速度?答：(1)流量在单位时间内，流过某通流截面的液体体积，称为流量。
通常用q表小，单位为cm3／s或L／min (1L==l000cm3)。
(2 ) 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/s。
(3 ) 液体在管道中的流速由于实际液体都具有粘性，所以液体在管道中流动时，在同一截面上各点的实际流速不相等，越接近管子中心、流速越高，管子中心的流速最高；相反，越接近管壁其流速越低。
在一般场合下，都以平均流速计算。
平时所说液体在管道中的流速指的是平均流速。
(4 ) 流量和流速的关系流量和流速的关系可用下式表示，即q=vA式中q—流量；v—液体的流速；A—液体流经某横截面的面积。
这表明液体的流量q等于液体通过某一横截面的面积A与液体流速v的乘积。
