第02章 液压传动基础

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。

2
学习目标
通过对本章内容的学习，学生应该能够做到： 了解：液压传动的工作介质的性质。 理解：液体动力学三大方程：连续性方程、伯努利方
程、动量方程。 应用：掌握本章所介绍的液体静力学和动力学知识，
并能够在工程中灵活运用。 分析：通过学习本章提供的数学分析方法，学会分析
液压的静力学和动力学问题。
3
§2.1 液压传动的工作介质
10
§2.1 液压传动的工作介质
2. 对液压工作介质的要求
(1)污染的危害 根据统计，液压系统发生故障的原因有75%是
由于油液污染造成的，因此，液压油的防污对保 证系统正常工作是非常重要的。
11
§2.1 液压传动的工作介质
(2)污染原因 液压油被污染的主要原因如下： 残留的固体颗粒 在液压元件装配、维修等过程中，
(2) 流线、流管和流束
流线是流场中的一条一条的曲线，它表示同一瞬时流场 中各质点的运动状态。流线上每一质点的速度矢量与这条曲线 相切，因此，流线代表了在某一瞬时的许多流体质点的流动方 向，如图2.7a所示。在非恒定流动时，由于液流通过空间点的 速度随时间变化，因此流线形状也随时间变化；在恒定流动时， 流线的形状不随时间变化。由于流场中每一质点在每一瞬时只 能有一个速度，所以流线之间不可能相交，流线也不可能突然 转折，它只能是一条光滑的曲线。
因洗涤不干净而残留下的固体颗粒，如砂粒、铁屑、磨料、 焊渣、棉纱及灰尘等。
空气中的尘埃 周围环境恶劣，空气中的尘埃，水汽 等通过液压缸外伸的活塞杆、油箱的通气孔和注油孔等处 侵入油中。
生成物污染 液压系统在工作过程中，因元件相对运 动等原因产生金属微粒、密封材料磨损颗粒、涂料剥离片、 油氧化变质产生的胶状物等。
程中都会受到外界污染，新买来的液压油看上去很清洁， 其实很“脏”，必须将其静放数天后经过滤加入液压系统 中使用。

（d） 温度对粘度的影响
液压油的粘度对温度变化十分敏感。温度升高时，粘度 下降。在液压技术中，希望工作液体的粘度随温度变化越小 越好。 粘度随温度变化特性，可以用粘度－温度曲线表示。
（e） 压力对粘度的影响
对液压油来说，压力增大时，粘度增大，但影响很小， 通常将中低压系统中的压力变化对油液粘度的影响忽略不计。
21
2.2.4 帕斯卡原理
由静压力基本方程式 p=p0+γh 可知，液 体中任何一点的压力都包含有液面压力p0，或 者说液体表面的压力p0等值的传递到液体内所 有的地方。这称为帕斯卡原理或静压传递原理。
通常在液压系统的压力管路和压力容器中， 由外力所产生的压力p0要比液体自重所产生的 压力γh大许多倍。即对于液压传动来说，一般 不考虑液体位置高度对于压力的影响，可以认 为静止液体内各处的压力都是相等的。
P=p0+ρgh=p0+γh 其中ρ为液体的密度， γ为液体的 重度。
17
上式即为静压力基本方程式，它说明了：
（1）静止液体中任意点的静压力是液体表面上的压力和液柱重 力所产生的压力之和。当液面接触大气时，p0为大气压力pa， 故有
p=pa+γh （2）同一容器同一液体中的静压力随深度的增加线性地增加。
9
2.1.2 液压油的选用
❖ 对液压油的使用要求
（1）合适的粘度和良好的粘度－温度特性，一般液压系统 所选用的液 压油，其 运动粘度大多为（13～68 cSt）（40℃下）或2～8°E50。
（2）良好的化学稳定性。
（3）良好的润滑性能，以减小元件中相对运动表面的磨损。 （4）质地纯净，不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等。 （5）对金属和密封件有良好的相容性。 （6）抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，抗锈性好。 （7）体积膨胀系数低，比热容高。 （8）流动点和凝固点低，闪点和燃点高。 （9）对人体无害、成本低。

第二章液压传动基础知识（补充内容）本章介绍有关液压传动的流体力学基础，重点为液体静压方程、连续性方程、伯努力方程的应用，压力损失、小孔流量的计算。

要求学生理解基本概念、牢记公式并会应用。

第一节液体静力学液压传动是以液体作为工作介质进行能量传递的，因此要研究液体处于相对平衡状态下的力学规律及其实际应用。

所谓相对平衡是指液体内部各质点间没有相对运动，至于液体本身完全可以和容器一起如同刚体一样做各种运动。

因此，液体在相对平衡状态下不呈现粘性，不存在切应力，只有法向的压应力，即静压力。

本节主要讨论液体的平衡规律和压强分布规律以及液体对物体壁面的作用力。

一、液体静压力及其特性作用在液体上的力有两种类型：一种是质量力，另一种是表面力。

质量力作用在液体所有质点上，它的大小与质量成正比，属于这种力的有重力、惯性力等。

单位质量液体受到的质量力称为单位质量力，在数值上等于重力加速度。

表面力作用于所研究液体的表面上，如法向力、切向力。

表面力可以是其他物体(例如活塞、大气层)作用在液体上的力；也可以是一部分液体间作用在另一部分液体上的力。

对于液体整体来说，其他物体作用在液体上的力属于外力，而液体间作用力属于内力。

由于理想液体质点间的内聚力很小，液体不能抵抗拉力或切向力，即使是微小的拉力或切向力都会使液体发生流动。

因为静止液体不存在质点间的相对运动，也就不存在拉力或切向力，所以静止液体只能承受压力。

所谓静压力是指静止液体单位面积上所受的法向力，用p表示。

液体内某质点处的法向力ΔF对其微小面积ΔA的极限称为压力p，即：p＝limΔF/ΔA (2-1)ΔA→0若法向力均匀地作用在面积A上，则压力表示为：p＝F/A (2-2)式中：A为液体有效作用面积；F为液体有效作用面积A上所受的法向力。

静压力具有下述两个重要特征：(1)液体静压力垂直于作用面，其方向与该面的内法线方向一致。

(2)静止液体中，任何一点所受到的各方向的静压力都相等。