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1、2.1 2.1 液压传动工作介质液压传动工作介质2.2 2.2 液体静力学基础液体静力学基础 2.3 2.3 液体动力学基础液体动力学基础 2.4 2.4 管路内液流的压力损失管路内液流的压力损失 2.5 2.5 孔口和缝隙的流量孔口和缝隙的流量 2.6 2.6 气穴现象和液压冲击气穴现象和液压冲击 第第2章章 液压流体力学基础液压流体力学基础2.1 液压油1.1.液压油的主要性质液压油的主要性质2.2.液压油的粘性液压油的粘性3.3.液体的可压缩性液体的可压缩性4.4.其他其他2.1.1 2.1.1 液压油液的主要性质液压油液的主要性质 单位体积液压油的质量称为该种液压油的密度，以表示，即
2、实际应用中可认为密度不受温度和压力变化的影响。 般液压油的密度为900/m/m3 3。1.1.液压油的密度液压油的密度2.2.粘性粘性 （1 1）粘性的物理意义）粘性的物理意义 液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩檫力，它使液体各层间的运动速度不等，这种现象叫做液体的粘性。 静止液体不呈现粘性。粘性物理表现 l附着力附着力 液体与固体表面 l内聚力内聚力 液体分子与分子之间粘性示意图l下板固定l上板以u0运动l附着力 A点：u = 0 B点：u = u0l内摩擦力 两板之间液流速度 逐渐减小B BA AA AB B内摩擦力：式中：粘性系数(粘
3、度) A 液层接触面积 du /dy速度梯度 牛顿内摩擦定律两液层的速度差两液层间的距离切应力:（2 2）粘度）粘度三种表示方法：2) 2) 运动粘度运动粘度 单位：N.s/m2=Pa.S （帕秒）单位：m2 2/s (此单位太大)1) 1) 动力粘度动力粘度= =106 mm2/s机械油的牌号用40时运动粘度的平均值来标志的。例：20号机械油 =1723 mm2/s （ cSt，厘斯）换算关系： 1 m2 2/s = 104 St = 106 cSt (=106 mm2/s) 斯 (cm2/s) 厘斯 (mm2/s) 3)3)相对粘度相对粘度(恩氏粘度)式中：t1 tOC油流出的时间 t22
4、0OC蒸馏水流出时间恩氏粘度与运动粘度的换算关系 通常以20、40、100OC作为标准测定温度，记为：200ml=2. 8mm恩氏粘度计（3） 粘度与温度的关系粘度与温度的关系粘温特性粘度的影响：T 大，阻力大，能耗 小，油变稀，泄漏限制油温：T，加冷却器 T，加热器一般液压系统油温在60以下。（4 4）压力对粘度的影响）压力对粘度的影响 p 实际应用时忽略不计。 液压油的体积将随压力的增高而减小。 溶入了气体的液压油常有少压缩性1/700常忽略不计3.3.液体的可压缩性液体的可压缩性4.4.其他性质其他性质润滑性质防锈性闪点、凝点抗燃性、抗凝性、抗泡沫性稳定性 (热、氧化、水解、剪切）相容性
5、（金属、密封、涂料） 通过添加剂控制2.1 液压油2.1.2液压油液的种类石油型难燃型机械油汽轮机油液压油水-乙二醇液磷酸酯液水包油油包水乳化液合成型对液压油的要求1.合适的粘度，粘温性好2.润滑性能好3.杂质少4.相容性好5.稳定性好6.抗泡性好、防锈性好7.凝点低,闪点、燃点高8.无公害、成本低2.1.3 液压油液的选择和使用1. 1. 液压油液的选择液压油液的选择（1）首先选择种类（设备要求）（2）然后考虑粘性（工作性质环境要求） =11.5 41.3 cSt 即 20、30、40号机械油 1）按工作压力 p 高，选大； p 低，选小 2）按环境温度 T 高，选大； T 低，选小 3）按
6、运动速度 v 高，选小； v 低，选大（3）其他 环境 （污染、抗燃）、经济（价格、使用寿命） 特殊要求（精密机床、野外工作的工程机械）2.2.液压油的使用液压油的使用（1）控制油温（2）防止污染（3）定期抽检、定期更换（4）油箱储油充分（5）确保密封3.3.液压油的污染与控制液压油的污染与控制（1）工作介质污染的原因（2）工作介质被污染的危害（3）污染控制的常用措施2.1 2.1 液压油液压油2.2 2.2 液体静力学基础液体静力学基础 2.3 2.3 液体动力学基础液体动力学基础 2.4 2.4 管路内液流的压力损失管路内液流的压力损失 2.5 2.5 孔口和缝隙的流量孔口和缝隙的流量 2
7、.6 2.6 气穴现象和液压冲击气穴现象和液压冲击 第第2章章 液压传动基础液压传动基础2.2 液体静力学基础2.2.1 2.2.1 液体的静压力液体的静压力2.2.2 2.2.2 液体静止液体压力的分布液体静止液体压力的分布 2.2.3 2.2.3 压力的传递压力的传递2.2.4 2.2.4 绝对压力、相对压力和真空度绝对压力、相对压力和真空度 2.2.5 2.2.5 液体作用在固体壁面上的力液体作用在固体壁面上的力2.2.1 2.2.1 液体的压力液体的压力1 1)液体的压力液体的压力液体单位面积上所受的法向力称为压力。液体单位面积上所受的法向力称为压力。（在物理中称为压强）压力通常以（在
8、物理中称为压强）压力通常以p p表示。表示。 p p F/A F/A （ N Nm m2 2） （2-112-11）工程上常用工程上常用 MPaMPa（兆帕）；（兆帕）；bar换算关系：换算关系：1MPa1MPa10106 6PaPa 1MPa 1MPa10105 5bar bar 2.2.1 2.2.1 液体的压力液体的压力2 2)液体静压力的性质液体静压力的性质（1 1）液液体体的的压压力力沿沿着着内内法法线线方方向向作作用用于于承承压面，即静止液体只承受法向压力；压面，即静止液体只承受法向压力；（2 2）静静止止液液体体内内，任任意意点点处处所所受受到到的的静静压压力各个方向都相等。力各
9、个方向都相等。2.2.2 2.2.2 液体静力学基本方程液体静力学基本方程 及其物理意义（及其物理意义（1 1） p=pp=po o+gh+gh 2.2.3 2.2.3 压力的传递压力的传递2.2.4 2.2.4 绝对压力、相对压力和绝对压力、相对压力和真空度真空度 相对压力大气压力绝对压力真空度大气压力绝对压力2.2.5 2.2.5 液体作用在固体壁面液体作用在固体壁面上的力上的力液体压力在该曲面某方向x上的总作用力 Fx等于液体压力p与曲面在该方向投影面积 Ax 的乘积，即Fx=pAx 液体流动时的压力损失 实际液体具有粘性,流动时会有阻力产生。为了克服阻力,流动液体需要损耗一部分能量，这
10、种能量损失就是实际液体伯努利方程中压力损失。压力损失分为两类，沿程压力损失局部压力损失。 沿程压力损失 l层流时的沿程压力损失层流时的沿程压力损失 l紊流时的沿程压力损失紊流时的沿程压力损失 液体在等径直管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失 =75/ Re =0.3164Re-0.25 局部压力损失局部压力损失l液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口、滤网等局部装置时，液流会产生旋涡，并发生强烈的紊动现象，由此而造成的压力损失称为局部压力损失。 管路系统的总压力损失 l整个管路系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和小孔和缝隙流量 l液压传动中常利用液体
11、流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，达到调速和调压的目的。液压元件的泄漏也属于缝隙流动 小孔流量小孔流量缝隙流量缝隙流量 平板缝隙平板缝隙 环缝隙的流量环缝隙的流量 小孔和缝隙流量l平板缝隙平板缝隙 无相对运动无相对运动有相对运动有相对运动小孔和缝隙流量l环缝隙的流量环缝隙的流量 1. 同心圆环缝隙的流同心圆环缝隙的流量量 2. 偏心圆环缝隙的流量偏心圆环缝隙的流量 液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象液压冲击液压冲击 定义：定义：在液压系统中，因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击 液压冲击液压冲击 危害：危害：液压冲击的压力峰值往往比正常工作压力高好
12、几倍，瞬间压力冲击不仅 引起振动和噪声，而且会损坏密封装置、管道和液压元件，有时还会使某些液压元件 ( 如压力继电器、顺序阀等 ) 产生误动作，造成设备事故。 液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象l液压冲击的类型液压冲击的类型 （1）管道阀门突然关闭时的液压冲击 （2）运动部件制动时产生的液压冲击， 液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象l减小液压冲击的措施减小液压冲击的措施 (1) 延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间，可采用换向时间可调的换向阀。(2) 限制管道流速及运动部件的速度，一般在液压系统中将管道流速控制在 4.5m/s以内，而运动部件的质量M 愈大，越应控制其运动速度不要太大。(3
13、) 适当增大管径，不仅可以降低流速，而且可以减小压力冲击波传播速度。(4) 尽量缩短管道长度，可以减小压力波的传播时间 。(5) 用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收冲击的能量；也可以在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。气穴现象气穴现象l气穴现象的机理及危害气穴现象的机理及危害 气穴现象又称为空穴现象。在液压系统中，如果某点处的压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，使液体中迅速出现大量气泡，这种现象叫做气穴现象。 气穴现象气穴现象l危害造成流量和压力的不稳定使局部产生非常高的温度和冲击压力引起振动和噪声产生气蚀（由于气穴造成的对金属表
14、面的腐蚀作用称为气蚀） 减少气穴现象的措施减少气穴现象的措施l(1)减小阀孔或其他元件通道前后的压力降。减小阀孔或其他元件通道前后的压力降。l(2)尽量降低液压泵的吸油高度，采用内径较大的尽量降低液压泵的吸油高度，采用内径较大的吸油管并少用弯头，吸油管端的过滤器容量要大，吸油管并少用弯头，吸油管端的过滤器容量要大，以减小管道阻力，必要时对大流量泵采用辅助泵以减小管道阻力，必要时对大流量泵采用辅助泵供油。供油。l(3)各元件的联接处要密封可靠、防止空气进入。各元件的联接处要密封可靠、防止空气进入。l(4)对容易产生气蚀的元件，如泵的配油盘等，要对容易产生气蚀的元件，如泵的配油盘等，要采用抗腐蚀能
15、力强的金属材料，增强元件的机械采用抗腐蚀能力强的金属材料，增强元件的机械强度。强度。液体流动时的压力损失 实际液体具有粘性,流动时会有阻力产生。为了克服阻力,流动液体需要损耗一部分能量，这种能量损失就是实际液体伯努利方程中压力损失。压力损失分为两类，沿程压力损失局部压力损失。 沿程压力损失 l层流时的沿程压力损失层流时的沿程压力损失 l紊流时的沿程压力损失紊流时的沿程压力损失 液体在等径直管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失 =75/ Re =0.3164Re-0.25 局部压力损失局部压力损失l液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口、滤网等局部装置时，液流会产生旋涡，并
16、发生强烈的紊动现象，由此而造成的压力损失称为局部压力损失。 管路系统的总压力损失 l整个管路系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和小孔和缝隙流量 l液压传动中常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，达到调速和调压的目的。液压元件的泄漏也属于缝隙流动 小孔流量小孔流量缝隙流量缝隙流量 平板缝隙平板缝隙 环缝隙的流量环缝隙的流量 小孔和缝隙流量l平板缝隙平板缝隙 无相对运动无相对运动有相对运动有相对运动小孔和缝隙流量l环缝隙的流量环缝隙的流量 1. 同心圆环缝隙的流同心圆环缝隙的流量量 2. 偏心圆环缝隙的流量偏心圆环缝隙的流量 液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象液压冲
17、击液压冲击 定义：定义：在液压系统中，因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击 液压冲击液压冲击 危害：危害：液压冲击的压力峰值往往比正常工作压力高好几倍，瞬间压力冲击不仅 引起振动和噪声，而且会损坏密封装置、管道和液压元件，有时还会使某些液压元件 ( 如压力继电器、顺序阀等 ) 产生误动作，造成设备事故。 液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象l液压冲击的类型液压冲击的类型 （1）管道阀门突然关闭时的液压冲击 （2）运动部件制动时产生的液压冲击， 液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象l减小液压冲击的措施减小液压冲击的措施 (1) 延长阀门关闭和运动部件制动
18、换向的时间，可采用换向时间可调的换向阀。(2) 限制管道流速及运动部件的速度，一般在液压系统中将管道流速控制在 4.5m/s以内，而运动部件的质量M 愈大，越应控制其运动速度不要太大。(3) 适当增大管径，不仅可以降低流速，而且可以减小压力冲击波传播速度。(4) 尽量缩短管道长度，可以减小压力波的传播时间 。(5) 用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收冲击的能量；也可以在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。气穴现象气穴现象l气穴现象的机理及危害气穴现象的机理及危害 气穴现象又称为空穴现象。在液压系统中，如果某点处的压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶解在液体中的空
19、气就会分离出来，使液体中迅速出现大量气泡，这种现象叫做气穴现象。 气穴现象气穴现象l危害造成流量和压力的不稳定使局部产生非常高的温度和冲击压力引起振动和噪声产生气蚀（由于气穴造成的对金属表面的腐蚀作用称为气蚀） 减少气穴现象的措施减少气穴现象的措施l(1)减小阀孔或其他元件通道前后的压力降。减小阀孔或其他元件通道前后的压力降。l(2)尽量降低液压泵的吸油高度，采用内径较大的尽量降低液压泵的吸油高度，采用内径较大的吸油管并少用弯头，吸油管端的过滤器容量要大，吸油管并少用弯头，吸油管端的过滤器容量要大，以减小管道阻力，必要时对大流量泵采用辅助泵以减小管道阻力，必要时对大流量泵采用辅助泵供油。供油。l(3)各元件的联接处要密封可靠、防止空气进入。各元件的联接处要密封可靠、防止空气进入。l(4)对容易产生气蚀的元件，如泵的配油盘等，要对容易产生气蚀的元件，如泵的配油盘等，要采用抗腐蚀能力强的金属材料，增强元件的机械采用抗腐蚀能力强的金属材料，增强元件的机械强度。强度。
