《液压与气压传动》课件

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1、液压与气压传动PPT课件液压与气压传动PPT课件目目 录录第第 一一 章章 绪论绪论第第 二二 章章 液压传动的流体力学基础液压传动的流体力学基础第第 三三 章章 液压泵液压泵第第 四四 章章 液压缸和液压马达液压缸和液压马达 第第 五五 章章 液压阀液压阀第第 六六 章章 液压辅件液压辅件( (自学自学) ) 第第 七七 章章 液压基本回路液压基本回路 第第 八八 章章 典型液压系统典型液压系统第第 九九 章章 气动技术基础知识气动技术基础知识第第 十十 章章 气源系统及气动辅件气源系统及气动辅件第十一章第十一章 气动执行元件气动执行元件第十二章第十二章 气动控制元件气动控制元件第十三章第十

2、三章 气动控制回路与系统气动控制回路与系统目录第一章绪论第一章绪论本章重点和难点本章重点和难点：重点：重点：1、液压（气压）传动工作原理；、液压（气压）传动工作原理； 2、液压（气动）系统组成及各部分作用；、液压（气动）系统组成及各部分作用； 难点：难点：1、液压（气压）传动工作原理、液压（气压）传动工作原理本章重点和难点：重点：一、研究对象及学习方法一、研究对象及学习方法研究对象：研究对象：研究的是以有压流体（研究的是以有压流体（液压液或压缩空气液压液或压缩空气）作为传动介质来实现机）作为传动介质来实现机械传动和自动控制的一门学科。其实质研究的是械传动和自动控制的一门学科。其实质研究的是能量

3、转换能量转换。即：即：机械能机械能-压力能压力能-机械能。机械能。学习方法：学习方法：家用电器家用电器（系统（系统 电路电路 电子元件）电子元件）机械设备机械设备（系统（系统 回路回路 液压和气动元件）液压和气动元件）一、研究对象及学习方法研究对象：研究的是以有压流体（液压液二、车辆及其制造设备的传动方式二、车辆及其制造设备的传动方式一一切切设设备备都都有有其其相相应应的的传传动动机机构构, ,借借助助于于传传动动方方式式达达到到对对动动力力的的传传递递和和控控制制的的目目的。的。1 1、机械传动、机械传动 通过齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆等机件直接把动力传送到执行机构通过齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆等机

4、件直接把动力传送到执行机构的传递方式。的传递方式。2 2、电气传动、电气传动利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式。利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式。 液体传动液体传动气压传动气压传动3 3、流体传动、流体传动气力传动气力传动气体传动气体传动液力传动液力传动利用液体流动动能传递动力。利用液体流动动能传递动力。液压传动液压传动利用液体静压力传递动力。利用液体静压力传递动力。二、车辆及其制造设备的传动方式一切设备都有其相应的传动机构三、工作原理三、工作原理 以液压千斤顶为例进行说明以液压千斤顶为例进行说明: :设施力设施力F，重物，重物G，小活塞面积，小活塞面

5、积A1，大活塞面积大活塞面积A2 。1、力比关系力比关系或：或：讨论讨论: :（不考虑活塞自重及摩擦阻力）（不考虑活塞自重及摩擦阻力）（1 1）当）当G=0时，时，p=0，F=0；（2 2）当）当G 时，时，p ，F 。 GA2A1Fp三、工作原理以液压千斤顶为例进行说明:设施力F，重物G，结论：结论：A A、系统的系统的工作压力工作压力取决于取决于负载负载，而与流量大小无关。，而与流量大小无关。 B B、当当A2 A1，只只要要施施加加很很小小的的力力F，就就可可举举起起很很重重的的物物体体，这这就就是是液液压压千千斤斤顶的原理顶的原理。2、运动关系、运动关系若不考虑泄漏、油液的可压缩性及缸

6、体、管道的变形等若不考虑泄漏、油液的可压缩性及缸体、管道的变形等由于由于体积相等体积相等：A1 h1 = A2 h2；又由于又由于活塞移动的时间相同活塞移动的时间相同，均为，均为t，则：则：即：即：或：或：A1v1=A2v2 = q ( (单位时间内单位时间内流过某一截面的液体体积，称为流过某一截面的液体体积，称为流量，流量，用用q q表示表示) )结论：A、系统的工作压力取决于负载，而与流量大小无关。结论：结论：A A、活塞的运动速度与进入缸的流量成正比，与活塞的截面积成反比，而与流、活塞的运动速度与进入缸的流量成正比，与活塞的截面积成反比，而与流体压力大小无关；体压力大小无关；B B、调节

7、、调节q即可改变运动速度，所以，液压和气压传动能实现无级调速；即可改变运动速度，所以，液压和气压传动能实现无级调速；3 3、功率关系、功率关系 和和在不计损失时，输入功率等于输出功率。在不计损失时，输入功率等于输出功率。即：即：Fv1=Gv2即即：P=pA1v1=pA2v2= p q 结论：结论：压力压力和和流量流量是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们的乘积表示是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们的乘积表示功率功率。结论：A、活塞的运动速度与进入缸的流量成正比，与活塞的截面积工作原理工作原理：以有压流体作为传动介质以有压流体作为传动介质（或工作介质、（或工作介质、能源介质），能源介

8、质），依靠密封容积的变化来传递运动依靠密封容积的变化来传递运动，依靠依靠流体内部的压力来传递动力流体内部的压力来传递动力。利用了帕斯卡原理利用了帕斯卡原理利用了质量守恒定律利用了质量守恒定律工作原理：以有压流体作为传动介质（或工作介质、能源介质），依四、液压和气动系统组成四、液压和气动系统组成 以生产中的以生产中的机床工作台机床工作台为例进行进一步说明为例进行进一步说明能源装置：能源装置：为系统提供有压流体（为系统提供有压流体（压力油或压缩空气压力油或压缩空气），将机械能转换成压），将机械能转换成压力能，是系统的第一能量转换装置。力能，是系统的第一能量转换装置。如液压泵、气源装置（空压机、后冷

9、却器、如液压泵、气源装置（空压机、后冷却器、干燥器、空气净化装置、储气罐、输送管道等）。干燥器、空气净化装置、储气罐、输送管道等）。执行元件执行元件：把流体的压力能转换成机械能，是系统的第二能量转换装置。：把流体的压力能转换成机械能，是系统的第二能量转换装置。如液如液压缸、液压马达、气缸、气动马达等。压缸、液压马达、气缸、气动马达等。控制元件：控制元件：对系统中流体的压力、流量及流体的流动方向进行控制或调节的对系统中流体的压力、流量及流体的流动方向进行控制或调节的元件。元件。如溢流阀、单向阀、换向阀等。如溢流阀、单向阀、换向阀等。四、液压和气动系统组成以生产中的机床工作台为例进行进一步说工作介

10、质工作介质：传递能量的流体，即液压油、压缩空气等。：传递能量的流体，即液压油、压缩空气等。辅助元件：辅助元件：保证系统正常工作的其它元件。如油箱、管道、管接头、过滤器等。保证系统正常工作的其它元件。如油箱、管道、管接头、过滤器等。工作介质：传递能量的流体，即液压油、压缩空气等。辅助元件机机床床工工作作台台液液压压系系统统1 1工作台工作台 2 2液压缸液压缸 3 3活塞活塞 4 4换向手柄换向手柄 5 5换向阀换向阀 6.8.166.8.16回油管回油管 7 7节流阀节流阀 9 9开停手柄开停手柄 1010开停阀开停阀 1111压力管压力管 1212压力支管压力支管 1313溢流阀溢流阀 14

11、14钢球钢球 1515弹簧弹簧 1717液压泵液压泵 1818滤油器滤油器 1919油箱油箱机床工作台液压系统1工作台2液压缸机床工作台液压系统机床工作台液压系统机床工作台液压系统五、系统表示方法五、系统表示方法1、用结构原理图表示：、用结构原理图表示： 具有直观性强、容易理解的优点，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。具有直观性强、容易理解的优点，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。2 2、用液压与气动系统图形符号表示（、用液压与气动系统图形符号表示（GB78676, GB786.1-93) )基本规定基本规定 ：(1)(1)符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也符号只表示

12、元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。不表示元件在机器中的实际安装位置。 (2) (2) 主油（气）路用标准实线表示，控制油（气）路用虚线表示。元件符号内的流体主油（气）路用标准实线表示，控制油（气）路用虚线表示。元件符号内的流体流动方向用流动方向用“”表示，表示，“”指向不一定是油流方向。指向不一定是油流方向。 (3)(3)符号均以元件的零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。符号均以元件的零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。五、系统表示方法1、用结构原理图表示：2、用液压与气动系统采用采用职能符号职能符号表示的原理图：表

13、示的原理图： 具有图形简单，易绘制等优具有图形简单，易绘制等优点，但直观性差，难理解。点，但直观性差，难理解。采用职能符号表示的原理图：六、液压与气动系统的特点六、液压与气动系统的特点 1 1、液压传动特点、液压传动特点优点：优点：（1 1）传动平稳、重量轻、体积小、承载能力大；）传动平稳、重量轻、体积小、承载能力大；（2 2）易实现无级调速；）易实现无级调速；（3 3）易实现过载保护和自动润滑；）易实现过载保护和自动润滑；（4 4）能实现各种机械运动、易于自动控制；）能实现各种机械运动、易于自动控制；（5 5）由于元件已实现标准化、系列化、通用化，便于设计制造）由于元件已实现标准化、系列化、

14、通用化，便于设计制造。 缺点：缺点：（1 1）元件本身制造精度要求高；）元件本身制造精度要求高；（2 2）实现定比传动难，且不宜在高、低温及易燃易爆等场合下使用；）实现定比传动难，且不宜在高、低温及易燃易爆等场合下使用；（3 3）不宜远距离输送动力，发生故障不易查除，油液易污染，对油）不宜远距离输送动力，发生故障不易查除，油液易污染，对油液的液的质量要求高。质量要求高。 六、液压与气动系统的特点1、液压传动特点优点：缺点：2 2、气压传动的特点、气压传动的特点优点：优点：来源广泛，成本低廉，系统简单；来源广泛，成本低廉，系统简单；空空气气粘粘度度小小，输输送送时时压压力力损损失失小小，便便于于

15、集集中中供供应应（空空压压站站）和和远远距距离离输送；输送；维护简单，管道不易堵塞，无须更换介质；维护简单，管道不易堵塞，无须更换介质；易易于于实实现现过过载载自自动动保保护护，使使用用安安全全，适适合合在在高高、低低温温及及易易燃燃易易爆爆等等恶恶劣环境下使用；劣环境下使用；由于工作压力低（小于由于工作压力低（小于0.8MPa），对元件材料及加工精度要求低），对元件材料及加工精度要求低。缺点：缺点：传递的功率小；传递的功率小；传递运动的速度稳定性差；传递运动的速度稳定性差；传动效率较低。传动效率较低。2、气压传动的特点优点：缺点：七、液压与气压传动的应用及发展概况七、液压与气压传动的应用及发

16、展概况 1818世纪末世纪末 万吨水压机万吨水压机 2020世纪世纪3030年代年代 起重机、机床及工程机械起重机、机床及工程机械二战期间二战期间 各种军事武器各种军事武器 二战结束后二战结束后 各种自动化设备及自动生产线各种自动化设备及自动生产线2020世纪世纪8080年代现在年代现在：高速、高压、大功率、低噪声、长寿：高速、高压、大功率、低噪声、长寿命、高度集成化方向发展命、高度集成化方向发展 节能化、微型化、轻量化、位置控制高精度化节能化、微型化、轻量化、位置控制高精度化气动技术气动技术初级阶段初级阶段计算机液压计算机液压伺服时期伺服时期电气液压电气液压技术时期技术时期20世纪世纪50年

17、代年代70年代年代 黄金时代迅猛发展黄金时代迅猛发展期期七、液压与气压传动的应用及发展概况18世纪末万吨水压机表表1-1 1-1 在各类机械行业中的应用实例在各类机械行业中的应用实例行业名称行业名称应用场所举例应用场所举例工程机械工程机械挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械起重运输机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等矿山机械矿山机械凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架建筑机械建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机等打桩机

18、、液压千斤顶、平地机等农业机械农业机械联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械冶金机械电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等轻工机械轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机、纺织机械等打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机、纺织机械等汽车工业汽车工业自自卸卸式式汽汽车车、平平板板车车、高高空空作作业业车车、汽汽车车中中的的转转向向器器、减振器等减振器等智能机械智能机械折折臂臂式式小小汽汽车车装装卸卸器器、数数字字式式体体育育锻锻炼炼机机、模模拟拟驾驾驶驶舱舱、机器人等机器人等行业名称应用场所举例工程机械挖掘

19、机、装载机、推土机、压路机行业名称行业名称应用场所举例应用场所举例热工设备热工设备各类造型机、压铸机、铸型输送机、锻压机械等各类造型机、压铸机、铸型输送机、锻压机械等机床工业机床工业车车、铣铣、磨磨、刨刨、组组合合机机床床、数数控控机机床床、剪剪床床、自自动动化化及半自动化机床等及半自动化机床等国防工业国防工业飞机、坦克、大炮、舰艇、雷达、火箭、导弹等飞机、坦克、大炮、舰艇、雷达、火箭、导弹等船舶工业船舶工业打捞船、全液压挖泥船、打桩船、采油平台、气垫船等打捞船、全液压挖泥船、打桩船、采油平台、气垫船等近年应用近年应用太阳跟踪系统、海浪模拟装置、船舶驾驶模拟器、地太阳跟踪系统、海浪模拟装置、船

20、舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射系统、宇航环境模拟、高层建震再现、火箭助飞发射系统、宇航环境模拟、高层建筑减震、紧急刹车装置等筑减震、紧急刹车装置等行业名称应用场所举例热工设备各类造型机、压铸机、铸型输送机、应用一：高压造型生产线应用一：高压造型生产线应用一：高压造型生产线应用二：真空静压造型生产线应用二：真空静压造型生产线应用二：真空静压造型生产线应用三：工程机械领域应用三：工程机械领域压路机压路机挖掘机挖掘机铲运车铲运车应用三：工程机械领域压路机挖掘机铲运车应用四：机械加工行业应用四：机械加工行业应用四：机械加工行业应用五：航天工业应用五：航天工业应用五：航天工业应用六：军事、雷达等应

21、用六：军事、雷达等应用六：军事、雷达等台湾台湾“纪德舰纪德舰”台湾“纪德舰”第一篇第一篇 液压传动液压传动第一篇液压传动第二章第二章液压传动的流体液压传动的流体力学基础力学基础流体力学是研究流体力学是研究流体平衡流体平衡和和运动规律运动规律的的一门科学一门科学。第二章液压传动的流体流体力学是研究流体平衡和运动规律的一门科本章重点：本章重点：1 1、液压油的粘度及其物理意义、粘性的力学本质；、液压油的粘度及其物理意义、粘性的力学本质；2 2、液体静压力基本方程、连续性方程、伯努利方、液体静压力基本方程、连续性方程、伯努利方程；程；3 3、压力损失、小孔流量的计算。、压力损失、小孔流量的计算。本章

22、难点：本章难点：1 1、实际液体伯努利方程及压力损失的计算；、实际液体伯努利方程及压力损失的计算；2 2、绝对压力、相对压力、真空度的概念。、绝对压力、相对压力、真空度的概念。本章重点：1、液压油的粘度及其物理意义、粘性的力学本质；2、2-1 2-1 液压油液压油 一、液压油的物理性质一、液压油的物理性质（一）密度密度单位体积液体的质量称为液体的密度。单位体积液体的质量称为液体的密度。单位体积液体的质量称为液体的密度。单位体积液体的质量称为液体的密度。 矿物型矿物型液压油的密度随温度和压力而变液压油的密度随温度和压力而变化的，但其变动值很小，可认为其为常数。化的，但其变动值很小，可认为其为常数

23、。一般矿物油系液压油在一般矿物油系液压油在2020时密度约为时密度约为850850900 kg/m900 kg/m3 3 左右。左右。单位：单位：kg/m32-1液压油一、液压油的物理性质（一）密度单位体积( (二二) ) 可压缩性可压缩性 液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体的可压缩性的可压缩性的可压缩性的可压缩性。 液体的压缩性可用体积压缩系数液体的压缩性可用体积压缩系数表示。表示。 液体体积压缩系数的倒数液体体积压缩系数的倒数液体体积压缩系数的倒数液体体积压

24、缩系数的倒数，称为液体的体积弹称为液体的体积弹称为液体的体积弹称为液体的体积弹性模量，以性模量，以性模量，以性模量，以或或或或K K 表示。表示。表示。表示。 即即 1/1/。 封封闭闭在在容容器器内内的的液液体体在在外外力力作作用用下下的的情情况况极极像像一一个个弹弹簧簧（称称为为液液压压弹弹簧簧）：外外力力增增大大，体体积积减减小小；外外力力减减小小，体体积积增增大大。液液体体的的可可压压缩缩性性很很小小，在在一一般般情情况况下下当当液液压压系系统统在在稳稳态态下下工工作作时时可可以以不不考考虑虑可可压压缩缩的的影影响响。但但在在高高压压下下或或受受压压体体积积较较大大以以及及对液压系统进

25、行动态分析时，就需要考虑液体可压缩性的影响对液压系统进行动态分析时，就需要考虑液体可压缩性的影响 。(二)可压缩性液体受压力作用而发生体积变化的性( (三三) ) 粘性粘性1 1、粘性的力学本质、粘性的力学本质 粘性粘性粘性粘性是液压油的根本特性，是液压油的根本特性，是液压油的根本特性，是液压油的根本特性，粘度粘度粘度粘度是度量粘性的是度量粘性的是度量粘性的是度量粘性的物理量，是选择液压油的主要性能指标。物理量，是选择液压油的主要性能指标。物理量，是选择液压油的主要性能指标。物理量，是选择液压油的主要性能指标。 液体的粘性：液体的粘性：液体在外力作用下流动（或有流液体在外力作用下流动（或有流动

26、趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力。运动而产生一种内摩擦力。粘性的力学本质：粘性的力学本质：(三)粘性1、粘性的力学本质粘性是液压油的根本特y0xhu0uu+duydy为为比比例例系系数数称称为为动动力力粘粘度度，单单位位为为Pa S（帕（帕秒）秒） （牛顿内摩擦阻力定律）（牛顿内摩擦阻力定律）油液在流动时，相邻两层液体内部所油液在流动时，相邻两层液体内部所产生的摩擦阻力产生的摩擦阻力F F与接触面积与接触面积A A成正比成正比与速度梯度成正比。与速度梯度成正比。若：若：结结论论：液液体体只只有有在在流流动动（或或有有流

27、流动动趋趋势势）时时才才会会呈呈现现出出粘粘性性，处处于于静静止止状状态态的的液液体体不不呈呈现粘性现粘性。则单位面积上的内摩擦力则单位面积上的内摩擦力：y0xhu0uu+duydy为比例系数称为动力粘度，单位为例例1 1：如一瓶水和一瓶菜油，放在形状完全相同的两如一瓶水和一瓶菜油，放在形状完全相同的两只棕色瓶中，怎样鉴别？（不准用嗅觉和味觉）只棕色瓶中，怎样鉴别？（不准用嗅觉和味觉）2 2、粘度、粘度 液体的粘性大小可用粘度来表示。液体的粘性大小可用粘度来表示。相对粘度：相对粘度：用各种粘度计测量。用各种粘度计测量。 粘度粘度动力粘度动力粘度 ：单位：单位：PaS（帕（帕秒）秒）运动粘度运动

28、粘度 ：单位：单位：m2/s 。与动力粘度换算公式：。与动力粘度换算公式： =/例1：如一瓶水和一瓶菜油，放在形状完全相同的两只棕色瓶中，怎（1 1）动力粘度）动力粘度 流动液体在一定剪切力作用下内摩擦阻力的度量。具有明确的物理意义。流动液体在一定剪切力作用下内摩擦阻力的度量。具有明确的物理意义。单位：单位：PaS（帕（帕秒），可用旋转粘度计测量，但计算较复杂。秒），可用旋转粘度计测量，但计算较复杂。物理意义：物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，单位面积上产生的内摩擦力。液体在单位速度梯度下流动时，单位面积上产生的内摩擦力。没有明确的物理意义。只是没有明确的物理意义。只是动力粘度动力粘度与与

29、液体密度液体密度的比值。的比值。 （2 2）运动粘度运动粘度 即：即：单位：单位： m m2 2/s/s 国产油液牌号是国产油液牌号是以以40时的平均运动粘度来表示。时的平均运动粘度来表示。 1 cSt(厘斯厘斯)=10-2 St(斯斯) =1 mm2/s 单位换算单位换算：1 m2 /s=104 St（斯）（斯）= =106 cSt（厘斯）（厘斯）（1）动力粘度流动液体在一定剪切力作用下内摩擦阻例例1 1：普通液压油普通液压油YA-N32，N32表示该油在表示该油在4040时平均运动粘度为时平均运动粘度为mm2/s ，即即 32 10632m2/s。例例2 2：20 20 时时 水水= 10

30、-6 m2/s， 水水= 103 kg/m3; 空气空气= 15 10-6 m2/s， 空气空气= 1.2 kg/m3。 试比较哪种介质粘性大？试比较哪种介质粘性大？解：解：水水= 水水 水水= 10-3 PaS , 空气空气= 空气空气 空气空气= 1.8 10-5PaS 水的粘性大水的粘性大结论：结论：若要比较两种若要比较两种不同介质不同介质流体的粘性大小，流体的粘性大小， 只能用只能用动力粘度动力粘度来比较。来比较。例1：普通液压油YA-N32 ，N32表示该油在40时平均运（3） 相对粘度（条件粘度）：相对粘度（条件粘度）： 将将200ml 温度为温度为t 的的被测液体装入恩氏粘度被测

31、液体装入恩氏粘度计中，由其底部计中，由其底部 2.8mm的小孔流出，测出液体的小孔流出，测出液体流尽所需的时间流尽所需的时间 液液，与同体积蒸馏水在，与同体积蒸馏水在20 时时流过同一粘度计所需时间流过同一粘度计所需时间 水水之比。用之比。用0Et表示。表示。 0Et = 液液/ 水水，无量纲。，无量纲。6060ml， 单位：秒。故又称单位：秒。故又称国际赛氏秒国际赛氏秒。用。用 ”S表示。表示。恩氏粘度恩氏粘度0E（中、德、前苏联）：（中、德、前苏联）：赛氏粘度赛氏粘度SUS （美国）：（美国）：（3）相对粘度（条件粘度）：将200ml温度换算关系：换算关系：单位：均为单位：均为 m2/s6

32、060ml， 单位：秒。故又称单位：秒。故又称商用雷氏秒商用雷氏秒。用。用 ”R 表示。表示。雷氏粘度雷氏粘度R1S （英国、美国）：（英国、美国）：换算关系：单位：均为m2/s60ml，单位：秒。故又称商3 3、影响油液粘度的因素、影响油液粘度的因素温度：温度： 温度温度 分子间内聚力分子间内聚力 油液粘度油液粘度压力损失压力损失。 并且变化十分敏感，说明温度对粘度的影响很大并且变化十分敏感，说明温度对粘度的影响很大。油液的粘温特性：油液的粘温特性：油液的粘温特性：油液的粘温特性： 油液粘度随温度变化的特性称为油液粘度随温度变化的特性称为油的粘温特性油的粘温特性油的粘温特性油的粘温特性。用用

33、粘度指数粘度指数VI表示表示。温度温度 分子间内聚力分子间内聚力 油液粘度油液粘度 系统泄漏系统泄漏传动精度传动精度；3、影响油液粘度的因素温度：温度分子间内聚液压与气压传动PPT课件粘粘度度指指数数（ VI ）：粘粘度度指指数数越越高高，则则粘粘温温曲曲线线越越平平坦坦，油油液液的的粘粘温温性性能能好好，表表示示温温度度变变化化对对该该油油的的粘粘度度影影响响较较小小。压压力力变变化化对对粘粘度度影影响响较较小小，一一般般不不考考虑虑。一一般要求工作介质的粘度指数般要求工作介质的粘度指数VI 90。压力压力 分子间距分子间距 分子间内聚力分子间内聚力 油液粘度有所油液粘度有所。 压力：压力：

34、a.当压力较低时，压力变化对粘度影响较小，一般不考虑。当压力较低时，压力变化对粘度影响较小，一般不考虑。b.当压力很高时，压力变化对粘度影响较大。当压力很高时，压力变化对粘度影响较大。式中式中0 0压力为压力为10105 5PaPa时的运动粘度时的运动粘度(m(m2 2/s) /s) p p压力为压力为 p Pap Pa时的运动粘度时的运动粘度(m(m2 2/s)/s)粘度指数（VI）：粘度指数越高，则粘温曲线越平坦，油液的( (四四) ) 其它物理性质其它物理性质 比热容比热容（单位质量的物质作单位温度变化时所需要的热量）、（单位质量的物质作单位温度变化时所需要的热量）、导热系数导热系数、流

35、动点流动点（比凝固点低（比凝固点低2.52.5的温度叫做流动点）与的温度叫做流动点）与凝固点凝固点、闪点闪点（明火能使油面（明火能使油面上油蒸气闪燃，但油本身不燃烧的温度）与上油蒸气闪燃，但油本身不燃烧的温度）与燃点燃点（使油液能自行燃烧的温度）、（使油液能自行燃烧的温度）、润滑性润滑性（在金属摩擦表面形成牢固油膜的能力）等。（在金属摩擦表面形成牢固油膜的能力）等。 二、液压油的化学性质二、液压油的化学性质1 1、酸值、酸值：中和：中和1 1克油液所需克油液所需 KOH KOH 的毫克数。的毫克数。 2 2、热稳定性、热稳定性：自身裂化、聚合：自身裂化、聚合 。3 3、氧化稳定性：、氧化稳定性

36、：与空气及其它氧化物进行化学反应的能力与空气及其它氧化物进行化学反应的能力 4 4、相容性、相容性：油液与系统中各种密封材料、涂料等非金属材料相互接触时抵抗：油液与系统中各种密封材料、涂料等非金属材料相互接触时抵抗化学反应的能力。如不起作用或很少起作用则相容性好。化学反应的能力。如不起作用或很少起作用则相容性好。 (四)其它物理性质比热容（单位质量的物质作单5 5、抗乳化性：、抗乳化性：油液中混入水并搅动成乳化液后，水从其中分离出来的能力。油液中混入水并搅动成乳化液后，水从其中分离出来的能力。 6 6、抗泡沫性：、抗泡沫性：油液中混入空气并搅动成乳化液后，空气从其中分离出来的能力。油液中混入空

37、气并搅动成乳化液后，空气从其中分离出来的能力。 三、对液压油的性能要求三、对液压油的性能要求 (1)(1)适宜的粘度及良好的粘温特性；适宜的粘度及良好的粘温特性；(2)(2)良好的润滑性及高的油膜强度；良好的润滑性及高的油膜强度；(3)(3)良好的热稳定性及化学稳定性；良好的热稳定性及化学稳定性；(4)(4)良好的热稳定性及化学稳定性；良好的热稳定性及化学稳定性；(5)(5)良好的相容性；良好的相容性；(6)(6)良好的抗燃性、抗泡性及抗乳化性；良好的抗燃性、抗泡性及抗乳化性；(7)(7)高的闪点、低的凝固点、高纯度、无毒且成本低等。高的闪点、低的凝固点、高纯度、无毒且成本低等。5、抗乳化性：

38、油液中混入水并搅动成乳化液后，水从其中分离出来四、液压油液的类型和选用四、液压油液的类型和选用 按抗燃特性分为两大类按抗燃特性分为两大类矿物基型液压液矿物基型液压液（石油基型）（石油基型）难燃液压液难燃液压液普通型：普通型：机械油、变压器油、汽轮机油等；机械油、变压器油、汽轮机油等；专专用用型型：精精密密机机床床液液压压油油、数数控控机机床床液液压压油油、低低凝凝液液压油、抗磨液压油、抗燃液压油等；压油、抗磨液压油、抗燃液压油等；乳化型（水基如乳化型（水基如o/wo/w、w/ow/o、水、水- -乙二醇乙二醇 ）：）： 特点：特点：价廉、难燃、润滑性较差。价廉、难燃、润滑性较差。特点：特点：价

39、高、凝固点低、有毒。价高、凝固点低、有毒。磷酸酯基、氯化烃等；磷酸酯基、氯化烃等； 合成型：合成型：1 1、类型：、类型：四、液压油液的类型和选用按抗燃特性分为两大类矿物基型液压液2 2、液压油的选用原则、液压油的选用原则 c c、运运动动速速度度高高，流流量量大大时时，泄泄漏漏相相对对值值小小。此此时时，压压力力损损失失为为主主要要矛矛盾盾，粘粘度取小值。度取小值。1 1）确定液压油类型）确定液压油类型：根据系统工作条件、工作环境、传动精度等；：根据系统工作条件、工作环境、传动精度等；2 2）根据液压泵的类型）根据液压泵的类型选定油液粘度范围选定油液粘度范围；3 3）选具体牌号选具体牌号:

40、:a a、环境温度环境温度高时，泄漏为主要矛盾，选粘度高的油；反之则相反。高时，泄漏为主要矛盾，选粘度高的油；反之则相反。b b、工作压力工作压力高、功率大时，压力损失相对值小。此时，泄漏为主要矛盾，粘度高、功率大时，压力损失相对值小。此时，泄漏为主要矛盾，粘度取大值；取大值；2、液压油的选用原则c、运动速度高，流量大时，泄漏相对值小常用泵的用油粘度常用泵的用油粘度如运动部件速度很快如运动部件速度很快如系统工作环境温度很高如系统工作环境温度很高常用泵的用油粘度如运动部件速度很快如系统工作环境温度很高2-22-2 液体静力学基础液体静力学基础 液体静力学液体静力学主要是研究液体静止时的平主要是研

41、究液体静止时的平衡规律以及这些规律的应用。衡规律以及这些规律的应用。“静止液体静止液体”指的是液体内部质点间没有相指的是液体内部质点间没有相对运动，不呈现粘性而言，至于盛装液体的对运动，不呈现粘性而言，至于盛装液体的容器，不论它是静止的还是匀速、匀加速运容器，不论它是静止的还是匀速、匀加速运动都没有关系。动都没有关系。 2-2液体静力学基础液体静力学主要是研究液体静止时一、液体静压力及其特性一、液体静压力及其特性静压力：静压力：液体处于静止状态时，单位面积上所受的法向作用力。液体处于静止状态时，单位面积上所受的法向作用力。若若F均匀作用于面积均匀作用于面积A上上单位：单位：N/m2 即即 Pa

42、 （帕斯卡）（帕斯卡）静压力三个重要特性：静压力三个重要特性： 液体静压力总是垂直于其承压表面。液体静压力总是垂直于其承压表面。 静止液体中任意点所受静压力在各个方向上均相等。静止液体中任意点所受静压力在各个方向上均相等。 若不相等将会运动，破坏静止的条件。若不相等将会运动，破坏静止的条件。一、液体静压力及其特性静压力：液体处于静止状态时，单位面积上 在密闭容器中的静止液体，当在密闭容器中的静止液体，当一处受压时，这个压力将等值传递一处受压时，这个压力将等值传递到任意点。到任意点。（帕斯卡原理）（帕斯卡原理）二、液体静压力基本方程二、液体静压力基本方程静压力基本方程静压力基本方程液体静压力液体

43、静压力自重自重（很小，在液压技术中可忽略不计很小，在液压技术中可忽略不计）外力外力在密闭容器中的静止液体，当一处受压时，这个压力将等值传递欲求深度为欲求深度为h处压力处压力，取一垂直小液柱，取一垂直小液柱A, ,此小液柱处于平衡状态，列受力平此小液柱处于平衡状态，列受力平衡方程：衡方程：P0. A+G=P.A式中G=mg=.v.g=g.A.hP=P0+gh=P0+h由方程可知：由方程可知： 静止液体中任一点压力由两部分组成：作用在静止液体中任一点压力由两部分组成：作用在液面上的压力液面上的压力P0和由液柱本身重力所产生的压和由液柱本身重力所产生的压力力mgh 。 若若 P0 = Pa （大气压

44、作用）（大气压作用） 则：则： P = Pa+ g h欲求深度为h处压力，取一垂直小液柱A,此小液柱处于平衡状态 P 随随 h 呈线性增加。呈线性增加。 同一液体中，深度相同的各点压力相等。同一液体中，深度相同的各点压力相等。由压力相等的点组成的由压力相等的点组成的 面称面称等压面等压面，显然在重力场中静止液体的等压面为显然在重力场中静止液体的等压面为水平面水平面。静压力基本方程的物理意义静压力基本方程的物理意义P = P0 + g h P0 + g z0 = P + g z= P0 + g z0g z= P0 + g ( z0 z )P随h呈线性增加。同一液体中，深度相同的各点压P/g：单位

45、重量液体的压力能单位重量液体的压力能 ，称比压能（，称比压能（压力水压力水头头）或或Z: 单位重量液体相对于基准平面的位能，单位重量液体相对于基准平面的位能， Z 称为比位能称为比位能 （位置水头位置水头）P/g：单位重量液体的压力能，称比压能（压力水头）或Z结论：结论：静止静止液体中任意一点总能量为单位重量液体的压力液体中任意一点总能量为单位重量液体的压力能和位能之和。能和位能之和。压力能和位能可以相互转化，但总压力能和位能可以相互转化，但总能量不变能量不变 。即能量守恒。即能量守恒。结论：静止液体中任意一点总能量为单位重量液体的压力能和位能之（1）绝对压力）绝对压力 P绝绝：以当地大气压为

46、基准所表示的压力，又称以当地大气压为基准所表示的压力，又称表压力表压力。3.3.压力压力的表示方法的表示方法以绝对零压力为基准所表示的压力。以绝对零压力为基准所表示的压力。（2）相对压力）相对压力 P相相：P绝绝= P相相 + Pa 或或 P相相= P绝绝PaP相相0 称为真空度称为真空度P真真= Pa P绝绝 P真真0 由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称压力也称表压力。表压力。 P相相0 表压力表压力（1）绝对压力P绝：以当地大气压为基准所表示的压力，又称表注意：注意： 在分析问题上，前面的静压力基本方程中在分析问题上

47、，前面的静压力基本方程中P 、P0可用绝对压力，亦可可用绝对压力，亦可用相对压力，但在同一计算式中必须一致。用相对压力，但在同一计算式中必须一致。（3）相互关系）相互关系注意：在分析问题上，前面的静压力基本方程中P、P0可用绝4.4.压力压力的单位的单位1 Pa（帕帕） = 1 N/m2 1MPa （兆帕兆帕）= 106 Pa 压力单位及其它非法定计量单位的换算关系：压力单位及其它非法定计量单位的换算关系： 1at（工程大气压工程大气压）=1kgf/cm2=9.8104 Pa 1mH2O(米水柱米水柱)=9.8103 Pa 1mmHg(毫米汞柱毫米汞柱)=1.33102 Pa 1bar(巴巴)

48、 = 105 Pa1.02kgf/cm24.压力的单位1Pa（帕）=1N/m21MPa（例：例：容器内充满油液，活塞上作用容器内充满油液，活塞上作用 F =1000 N，活塞面积，活塞面积 A =10 -3 m2，问活塞下，问活塞下方深度方深度 h = 0.5 m 处的压力等于多少？处的压力等于多少？解：解：根据根据 P = P0 + g h活塞与液面接触处压力为：活塞与液面接触处压力为：P0 = F/A = 1000 / 10-3 = 106 Pa = 1 MPa深度为深度为h 处的液体压力为：处的液体压力为：P = P0 + g h= 106 + 9009.8 0.5= 1.0044 10

49、6 Pa= 1.0044 MPa1.0 MPa例：容器内充满油液，活塞上作用F=1000N，活塞面积由式可见由式可见，由于液柱重量所引起的，由于液柱重量所引起的 压力与外力所压力与外力所产生的压力相比，可以忽略不计。产生的压力相比，可以忽略不计。 对液体传动来说对液体传动来说，可以认为静止液体内各处的可以认为静止液体内各处的压力均是相等的压力均是相等的。 三、液体对固体壁面的作用力三、液体对固体壁面的作用力1.1.液压力作用在平面上的作用力液压力作用在平面上的作用力由于是平面，所以作用力方向相互平行由于是平面，所以作用力方向相互平行公式公式 F = P *A 不能用不能用 计算作用于曲面在某一

50、指定方向的分力计算作用于曲面在某一指定方向的分力2.2.液体作用在曲面上的作用力液体作用在曲面上的作用力由式可见，由于液柱重量所引起的压力与外力所产生的压力相比，例题：例题：求液压力作用在半圆筒内壁沿求液压力作用在半圆筒内壁沿 x 方向作用力。方向作用力。解：解：过过取取d的一段微弧，沿圆筒的一段微弧，沿圆筒长度方向长度方向 则可认为是矩形：则可认为是矩形：d A = L L. r rd d F = P . d A= P r rL Ld 沿沿 x 方向力为：方向力为：d Fx = d F COS Fx = d Fx =P.2r rL L（半圆筒内壁在（半圆筒内壁在X方向上投影面方向上投影面积）

51、积）例题：求液压力作用在半圆筒内壁沿x方向作用力。解：过取结论：结论： 曲面在某一方向上所受的液曲面在某一方向上所受的液 压作用力等于曲压作用力等于曲面在该方向的投影面积和液压力的乘积面在该方向的投影面积和液压力的乘积。液体作用在阀芯上的力（竖直向上）液体作用在阀芯上的力（竖直向上）结论：曲面在某一方向上所受的液压作用力等于曲面2-32-3 液体动力学基础液体动力学基础 研究液体流动时流速和压力的变化规研究液体流动时流速和压力的变化规律，具体讨论三大方程律，具体讨论三大方程 连续连续性方程性方程（质量守恒）（质量守恒）、 伯努利方程伯努利方程（能（能量守恒）量守恒）、 动量方程动量方程（动量守

52、恒）（动量守恒）。2-3液体动力学基础研究液体流动时流速和压力的变化一、液体运动的基本概念一、液体运动的基本概念1.1.理想液体：理想液体： 既无粘性又不可压缩的液体。否则既无粘性又不可压缩的液体。否则称为实际液体。称为实际液体。2.2.稳定流动：稳定流动： 液体流动时，若液体中任何一点的液体流动时，若液体中任何一点的压力压力、流速流速和和密度密度均不随时间而变均不随时间而变化，这种流动称为化，这种流动称为稳定流动稳定流动。否则，否则，只要压力、速度和密度有一个量随只要压力、速度和密度有一个量随时间变化，则这种流动就称为时间变化，则这种流动就称为非稳非稳定流动定流动。定常流动定常流动非定常流动

53、非定常流动一、液体运动的基本概念1.理想液体：既无粘性又不可压缩的液3.3.迹线、流线、流束、通流截面迹线、流线、流束、通流截面流动液体的某一质点在流动液体的某一质点在某一时间间隔内某一时间间隔内在空间的运动轨迹。在空间的运动轨迹。迹线：迹线：某一瞬时某一瞬时，表示液流中各处质点运动状态的一条条曲线。，表示液流中各处质点运动状态的一条条曲线。流线：流线：（1 1）该瞬时，流线上各质点速度方向与流线相切。该瞬时，流线上各质点速度方向与流线相切。（2 2）在稳定流动时，流线不随时间而变化，流线与在稳定流动时，流线不随时间而变化，流线与迹线重合。迹线重合。（3 3）由于流动液体中任一质点在某一瞬时只

54、能有一由于流动液体中任一质点在某一瞬时只能有一个速度，所以个速度，所以流线之间不可能相交，也不可能突然流线之间不可能相交，也不可能突然转折转折。 特点：特点：3.迹线、流线、流束、通流截面流动液体的某一质点在某一时间间在流场中任取一封闭曲线，沿此封闭曲线每一点作流线，由这些流线在流场中任取一封闭曲线，沿此封闭曲线每一点作流线，由这些流线所形成的管状曲面称为所形成的管状曲面称为流管流管。流管内这些流线的集合称为。流管内这些流线的集合称为流束流束。 流束：流束：（1 1）对非稳定流动，流管形状随时）对非稳定流动，流管形状随时间而变；间而变；特点：特点：（2 2）对稳定流动，流管形状不变，）对稳定流

55、动，流管形状不变，且管内流线不能穿越流管，此时，且管内流线不能穿越流管，此时，流管与真实管道一样。流管与真实管道一样。在流场中任取一封闭曲线，沿此封闭曲线每一点作流线，由这些流线流流束束中中与与所所有有流流线线正正交交的的截截面面称称为为通通流流截截面面。截截面面上上每每点点处处的的流动速度都垂直于这个面。流动速度都垂直于这个面。通流截面通流截面：4.4.流量与平均流速流量与平均流速单位时间内流过某通流截面的液体体积。单位时间内流过某通流截面的液体体积。用用q 表示，表示， 单位为单位为 m3/s 或或 L/min 。流量：流量：流束中与所有流线正交的截面称为通流截面。截面上每点处的流动速3.

56、3.平均流速平均流速v v q=V/t=(lA)/t=A(l/t)=Av二、连续性方程二、连续性方程单位：单位：m/s假设假设液体作液体作稳定流动稳定流动，且，且不可压缩不可压缩（密度相等）。任取一流管，两端通流截面面（密度相等）。任取一流管，两端通流截面面积为积为A1、A2，在流管中取一微小流束，流束两端的截面积分别为，在流管中取一微小流束，流束两端的截面积分别为dA1和和dA2，在微，在微小截面上各点的速度可以认为是相等的，且分别为小截面上各点的速度可以认为是相等的，且分别为u1和和u2。3.平均流速vq=V/t=(lA)/t=A(l/t)=u1dA1dtu2dA2dt 根据根据质量守恒定

57、律质量守恒定律，在，在dt时间内流入此微小时间内流入此微小流束的质量应等于此微小流束流出的质量。流束的质量应等于此微小流束流出的质量。u1dA1u2dA2对整个流管：对整个流管： q1q2 如用平均流速表示：如用平均流速表示：v1A1v2A2上述两通流截面是任意取的，所以有上述两通流截面是任意取的，所以有dA1dA2u1u2u1dA1dtu2dA2dt根据质量守恒定律，在dtqvA常数常数不可压缩液体作稳定流动时的不可压缩液体作稳定流动时的连续性方程连续性方程 结论结论: : （1 1）通过流管任一通流截面的流量相等。）通过流管任一通流截面的流量相等。（2 2）液体的流速与管道通流截面积成反比

58、。）液体的流速与管道通流截面积成反比。 （3 3）在具有分支的管路中具有）在具有分支的管路中具有q q1 1=q=q2 2+q+q3 3 的关系。的关系。 例例: : 如图所示，进入液压缸的流量如图所示，进入液压缸的流量Q Q1 1是否等于是否等于缸排出的流量缸排出的流量Q Q2 2？油液是不连续的，不可用连续性方油液是不连续的，不可用连续性方程。程。解解: : Q1 Q2qvA常数不可压缩液体作稳定流动时的连续性方程结论:三、伯努利方程三、伯努利方程（能量方程）（能量方程）伯努利方程就是能量守恒定律在流动液体中的表现形式。伯努利方程就是能量守恒定律在流动液体中的表现形式。( (动能定理动能定

59、理) ) h2h1A22A111 1、理想液体理想液体微小流束的伯努利方程微小流束的伯努利方程 假设假设为理想液体且作稳定流动，密度为常数。为理想液体且作稳定流动，密度为常数。 A1处断面为处断面为dA1，断面上所受的压力为，断面上所受的压力为p1，流速，流速u1； A2处断面为处断面为dA2，断面上所受的压力为，断面上所受的压力为p2，流速，流速u2； 假设假设在无限短的时间在无限短的时间dt内，内，A1处断面液体到达处断面液体到达A11，A2处断面液体到达处断面液体到达A22。现。现分析表面力、重力所做的功及其动能变化（功能关系）。分析表面力、重力所做的功及其动能变化（功能关系）。三、伯努

60、利方程（能量方程）伯努利方程就是能量守恒定律在流动h2h1A22A11（1）表面力所做的功，）表面力所做的功，dW表表理想液体，无内阻，流束侧面表面力与液流位移理想液体，无内阻，流束侧面表面力与液流位移方向垂直，故不做功。仅有作用于方向垂直，故不做功。仅有作用于dAdA1 1、dAdA2 2两端两端上的力做功，其值为：上的力做功，其值为：dW表表（2 2）重力所做的功，）重力所做的功，dW重重在流束中，当在流束中，当A1A2段的液体运动到段的液体运动到A11A22时，由于属时，由于属稳定流动稳定流动，故在，故在dt时时间内，间内，A11A2段液体所有的参数（段液体所有的参数（p、v、等）均未变

61、化，这段液体能量没等）均未变化，这段液体能量没有变化。此时重力做功就等于将有变化。此时重力做功就等于将A1A11段液体段液体A2A22段时所做的功。设段时所做的功。设A1A11段、段、A2A22段高度分别为段高度分别为h1、h2，则重力所做的功为：，则重力所做的功为： h2h1A22A11（1）表面力所做的功，dW表理想液体，无dW重重h2h1A22A11（3 3）动能变化，）动能变化，dE同样，在同样，在dt时间内，时间内，A11A2段液体所有的参数（段液体所有的参数（p、v、等）均未变化，故动等）均未变化，故动能变化应等于能变化应等于A1A11段和段和A2A22段微小流束的动能差，即段微小

62、流束的动能差，即 dW重h2h1A22A11（3）动能变化，dE同样，在dtdEdW表表dW重重即：即： 伯努利方程物理意义：伯努利方程物理意义：第一项为单位重量液体的压力能称为第一项为单位重量液体的压力能称为比压能比压能（ p/g ）；）； 第二项为单位重量液体的动能称为第二项为单位重量液体的动能称为比动能比动能（ u2/2g ）；）； 第三项为单位重量液体的位能称为第三项为单位重量液体的位能称为比位能比位能（h）。）。 由于上述三种能量都具有长度单位，故又分别称为由于上述三种能量都具有长度单位，故又分别称为压力水头压力水头、速度水头速度水头和和位置水位置水头头。 dEdW表dW重即：伯努利

63、方程物理意义：第一项为单位比压能比压能 + + 比位能比位能 + + 比动能比动能= = 常量常量物理意义物理意义：在管内作稳定流在管内作稳定流动的理想液体具有动的理想液体具有压力能压力能、位能位能和和动能动能三种形式的能量，三种形式的能量，在任一截面上三者可以相互在任一截面上三者可以相互转换，但其总和保持不变。转换，但其总和保持不变。静压力基本方程静压力基本方程则是伯努利方程（流速为则是伯努利方程（流速为0 0）的特例。）的特例。即：即：比压能+比位能+比动能=常量物理意义：在管内作稳定2 2实际液体实际液体微小流束的伯努利方程微小流束的伯努利方程 实际液体都具有粘性，因此液体在流动时能量消

64、耗，设因粘性而消耗的能量为实际液体都具有粘性，因此液体在流动时能量消耗，设因粘性而消耗的能量为hw，则实际液体微小流束的伯努利方程为：，则实际液体微小流束的伯努利方程为： hw：以水头高度表示的能量损失（即以水头高度表示的能量损失（即阻力水头阻力水头）P = hW . g P : 压力损失。压力损失。2实际液体微小流束的伯努利方程实际液体都具有粘性，因此液3 3实际液体总流的伯努利方程实际液体总流的伯努利方程 若若用用平平均均流流速速代代替替，则则必必然然引引起起动动能能偏偏差差，故故必必须须引引入入动动能能修修正正系系数数。于于是是实实际液体总流的伯努利方程为：际液体总流的伯努利方程为：式中

65、式中 h hw w-由液体粘性引起的能量损失；由液体粘性引起的能量损失； 1，2-动能修正系数，一般在紊流时取动能修正系数，一般在紊流时取1，层流时取，层流时取2。 3实际液体总流的伯努利方程若用平均流速代替，则必然引起动例：如图所示为文氏流量计原理图。已知例：如图所示为文氏流量计原理图。已知D1200mm，D2100mm。当有一定。当有一定流量的水通过流量计时，水银柱压力计读数流量的水通过流量计时，水银柱压力计读数h45mm水银柱，水银柱，Hg/ H2O=13.6。不计能量损失，求通过流量计的流量。不计能量损失，求通过流量计的流量。解：解：取取D1处断面处断面，D2处断面处断面，并，并以中心

66、线为基准，列出伯努利方程：以中心线为基准，列出伯努利方程：根据题设：根据题设：z1z20； 因为不计压力损失，所以因为不计压力损失，所以hw=0，q例：如图所示为文氏流量计原理图。已知D1200mm，D2动能修正系数取：动能修正系数取：121；则上述方程简化为：则上述方程简化为：由连续性方程由连续性方程 代入上式后得：代入上式后得： 动能修正系数取：121；则上述方程简化为：由连续由静压力基本方程：由静压力基本方程： 由静压力基本方程：分析变截面水平管道各处的压力情况分析变截面水平管道各处的压力情况泵吸油口真空度泵吸油口真空度伯伯努努利利方方程程应应用用举举例例分析变截面水平管道各处的压力情况

67、泵吸油口真空度伯努利方程管中流量达多少时才能抽吸？管中流量达多少时才能抽吸？求水银柱高度？求水银柱高度？判断管中液体流动方向和流量？判断管中液体流动方向和流量？管中流量达多少时才能抽吸？求水银柱高度？判断管中液体流动方向如图示，已知一流量如图示，已知一流量q=16L/min 的液压泵，安装在油面以下，油液运动粘的液压泵，安装在油面以下，油液运动粘度为度为20106 m2/s， 900kg/m3，其它尺寸如图所示，仅考虑吸液管沿，其它尺寸如图所示，仅考虑吸液管沿程压力损失，程压力损失，试求液压泵入口处的绝对压力。试求液压泵入口处的绝对压力。（1.026105Pa）如图示，已知一流量q=16L/m

68、in的液压泵，安装在油面以4 4、应用伯努利方程解题的一般步骤、应用伯努利方程解题的一般步骤（1）选取两个计算截面：一个设在所求参数的）选取两个计算截面：一个设在所求参数的截面上，另一个设在已知参数的截面上；截面上，另一个设在已知参数的截面上；（2）选取适当的基准水平面；）选取适当的基准水平面；（3）按照液体流动方向列出伯努利方程的一般形式；）按照液体流动方向列出伯努利方程的一般形式；（4）忽略影响较小的次要参数，以简化方程；）忽略影响较小的次要参数，以简化方程；（5）若未知数的数量多于方程数，则必须列出其它辅）若未知数的数量多于方程数，则必须列出其它辅助方程，如连续性方程、静压力方程等联立求

69、解。助方程，如连续性方程、静压力方程等联立求解。4、应用伯努利方程解题的一般步骤（1）选取两个计算截面：一个2-4 2-4 液体流动时的压力损失液体流动时的压力损失一、压力损失的基本概念一、压力损失的基本概念3 3、局部压力损失局部压力损失：油液流经局部障碍时，由于液流的方向和速度的突：油液流经局部障碍时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。 沿程压力损失沿程压力损失和和局部压力损失局部压力损失。2 2、沿程压力损失沿程

70、压力损失：油液沿等径直管流动时所产生的压力损失，这类：油液沿等径直管流动时所产生的压力损失，这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。1 1、类型类型: :2-4液体流动时的压力损失一、压力损失的基本概念3、二、层流、紊（湍）流、雷诺数二、层流、紊（湍）流、雷诺数1 1、层流和紊流、层流和紊流 层流：层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；线； 液流状态：液流状态：层流、紊流演示图层流、紊流演示图b b）层流开始破坏）层流开始破坏 a a）层流）层流紊流紊流：

71、液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动以外，还存：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动以外，还存在着剧烈的横向运动。在着剧烈的横向运动。 二、层流、紊（湍）流、雷诺数1、层流和紊流层流：液体质点c c）流动趋于紊流）流动趋于紊流d d）紊流）紊流层流层流时，液体流速较低，质点受粘性制约，不能随意运动，时，液体流速较低，质点受粘性制约，不能随意运动，粘性力起主粘性力起主导作用导作用；层流和紊流是两种不同性质的流态。层流和紊流是两种不同性质的流态。紊流紊流时，液体流速较高，粘性的制约作用减弱，时，液体流速较高，粘性的制约作用减弱，惯性力起主导作用惯性力起主导作用。 液体流动时

72、，究竟是层流还是紊流，要用液体流动时，究竟是层流还是紊流，要用雷诺数雷诺数来判定。来判定。 c）流动趋于紊流d）紊流层流时，液体流速较低，质点受粘性制约雷诺实验装置原理图雷诺实验装置原理图阀门阀门阀门阀门阀门阀门雷诺实验装置原理图阀门阀门阀门2 2雷诺数雷诺数临界雷诺数：临界雷诺数： 对于非圆截面管道来说，对于非圆截面管道来说，Re可用下式来计算：可用下式来计算：当液流实际流动时的雷诺数小于临界雷诺数时，液流为层当液流实际流动时的雷诺数小于临界雷诺数时，液流为层流，反之液流则为紊流。流，反之液流则为紊流。对金属圆管对金属圆管Re临临 20002000。 层流层流紊流紊流 Re上上紊流紊流层流层

73、流Re下下且且Re下下 Re上上Re临临 Re下下dH为通流截面的水力直径。为通流截面的水力直径。2雷诺数临界雷诺数：对于非圆截面管道来说，Re可用下式来A通流截面积通流截面积 湿周湿周水力直径计算：水力直径计算：例：试直观判断下列两种流体的流态例：试直观判断下列两种流体的流态层流层流紊流紊流A通流截面积水力直径计算：例：试直观判断下列两种流体的流态直径直径d外径外径D内径内径d边长边长a水力直径对管道通流能力影响很大，水力直径大，表明液流与管壁接触少，通水力直径对管道通流能力影响很大，水力直径大，表明液流与管壁接触少，通流能力大，不易堵塞；反之，通流能力小，易堵塞。流能力大，不易堵塞；反之，

74、通流能力小，易堵塞。 结论：结论：直径d外径D内径d边长a水力直径对管道通流能力影响很大，水力为什么管道都用圆形截面？为什么管道都用圆形截面？ 以面积均为单位以面积均为单位1 1的圆形和方形截面管道为例说明：的圆形和方形截面管道为例说明： 因为因为A=1A=1因为因为A=1A=1三、沿程压力损失三、沿程压力损失（一）圆管中流量的计算（一）圆管中流量的计算为什么管道都用圆形截面？以面积均为单位1的圆形和方形截面管1 1、圆管中流速分布规律、圆管中流速分布规律作用在小圆柱体上的轴向力有两端的压力作用在小圆柱体上的轴向力有两端的压力(p(p1 1，p p2 2) )和圆柱侧面的剪切应力和圆柱侧面的剪

75、切应力所产生的力，其力所产生的力，其力的平衡方程为的平衡方程为假设：假设：管道直径为管道直径为d d，自左向右作层流运动。，自左向右作层流运动。在液流中取一轴线与管道轴线重合的在液流中取一轴线与管道轴线重合的小圆柱体小圆柱体，其直径为其直径为2 2r r，长为，长为l l。1、圆管中流速分布规律作用在小圆柱体上的轴向力有两端的压力(由牛顿内摩擦阻力定律可知由牛顿内摩擦阻力定律可知将此式代入，积分得将此式代入，积分得确定积分常数确定积分常数C C当当rd/2时时，u=0圆管中的流速分布表达式圆管中的流速分布表达式由牛顿内摩擦阻力定律可知将此式代入，积分得确定积分常数C当r【结论结论】 液体在圆管

76、中作层流运动时，其速度分布是一个对称于管道轴线、液体在圆管中作层流运动时，其速度分布是一个对称于管道轴线、纵截面为抛物线纵截面为抛物线( (见图见图) )的锥体的锥体( (以下简称抛物线体以下简称抛物线体) )。 层流时的流速分布规律层流时的流速分布规律圆管中心的最大流速圆管中心的最大流速当当r=0 时时，流速最大，流速最大，u= umax上式中令上式中令【结论】液体在圆管中作层流运动时，其速度分布是一个对称于管在单位时间内，流经直管液体的流量在单位时间内，流经直管液体的流量q q就是该就是该抛物线体的体积。抛物线体的体积。 2 2、流经圆管的流量、流经圆管的流量在半径为在半径为r处取一厚度为

77、处取一厚度为dr的微小圆环，的微小圆环，通过此环形面积的流量为通过此环形面积的流量为dq。 流经圆管的流量（对流经圆管的流量（对dq积分）：积分）：层流时的流速分布规律层流时的流速分布规律哈根泊肃叶流量公式哈根泊肃叶流量公式(见课本)在单位时间内，流经直管液体的流量q就是该抛物线体的体积。2圆管通流截面上的平均流速圆管通流截面上的平均流速 液体在圆管中作层流流动时，其中心处的最大流速液体在圆管中作层流流动时，其中心处的最大流速正好等于其平均流速的两倍，即正好等于其平均流速的两倍，即u umaxmax2v2v 结论：结论：（二）沿程压力损失计算（二）沿程压力损失计算由哈根泊肃叶流量公式，可知由哈

78、根泊肃叶流量公式，可知圆管通流截面上的平均流速液体在圆管中作层流流动时，其中心处整理得整理得 沿程阻力系数沿程阻力系数的确定：的确定：80/Re，液压油在橡胶管中，液压油在橡胶管中64/Re（理论值，计算时一般不用）（理论值，计算时一般不用）75/Re，液压油在金属圆管中作层流流动时；液压油在金属圆管中作层流流动时；层流时：层流时：层流时：层流时：紊流时：紊流时：紊流时：紊流时：不不仅仅与与雷雷诺诺数数Re有有关关，而而且且与与管管壁壁表表面面粗粗糙糙度度有有关关。阻阻力力系数只能由实验确定，对于光滑管。系数只能由实验确定，对于光滑管。当当2.3103Re4时的小孔称时的小孔称为细长小孔。为细

79、长小孔。短短 孔：孔：当孔的长度当孔的长度l与孔径与孔径d 之比之比0.5l/d 4 时的时的小孔称为短孔。小孔称为短孔。2-5液体流过小孔的流量小孔的类型：当孔的长度l一、液经薄壁小孔的流量计算一、液经薄壁小孔的流量计算A.A.因惯性力作用，液体质点突然加速；因惯性力作用，液体质点突然加速；分析与假设：分析与假设：B.B.先收缩，截面先收缩，截面2-2，然后再扩散；，然后再扩散；C.C.造成能量损失，并使油液发热造成能量损失，并使油液发热 ; ;D.D.收缩截面面积收缩截面面积A22和孔口截面积和孔口截面积A的比值称为的比值称为收缩系数收缩系数Cc，即，即 Cc = A22 /A E.E.完

80、完全全收收缩缩：当当管管道道直直径径D与与小小孔孔直直径径d的的比比值值Dd7 7时时，收收缩缩作作用用不不再再受受大大孔侧壁的影响。孔侧壁的影响。一、液经薄壁小孔的流量计算A.因惯性力作用，液体质点突然加速取断面取断面11，22，并以管道中心线为基准，并设动能修正系数为，并以管道中心线为基准，并设动能修正系数为 1。列伯。列伯努利方程努利方程因为以管道中心线为基准，故因为以管道中心线为基准，故Z1=Z2=0又因为又因为 Dd，故，故v1 0取断面11，22，并以管道中心线为基准，并设动能修正系数式中式中CdCvCc为小孔流量系数。为小孔流量系数。Cd和和Cc一般由实验确定。一般由实验确定。

81、完全收缩时，完全收缩时，Cd 0.610.62 不完全收缩时，不完全收缩时，Cd 0.70.8 式中CdCvCc为小孔流量系数。Cd和Cc一般由实验确定。二、液经细长小孔的流量计算二、液经细长小孔的流量计算将细长小孔当作管道考虑，应用哈根泊肃叶将细长小孔当作管道考虑，应用哈根泊肃叶流量公式，有流量公式，有 比较前述薄壁小孔流量公式比较前述薄壁小孔流量公式 二、液经细长小孔的流量计算将细长小孔当作管道考虑，应用哈根三、液经短孔的流量计算三、液经短孔的流量计算按薄壁小孔流量公式计算按薄壁小孔流量公式计算 注意：注意：Cd=0.82 四、液经任意孔口的流量公式四、液经任意孔口的流量公式A为孔口通流截

82、面面积为孔口通流截面面积 p为孔口前后的压力差为孔口前后的压力差 m为由孔口形状决定的指数：当孔口为薄壁小孔时，为由孔口形状决定的指数：当孔口为薄壁小孔时，m0.5，当孔口为细长孔，当孔口为细长孔时，时，m1； 三、液经短孔的流量计算按薄壁小孔流量公式计算注意：Cd=K为孔口的形状系数：为孔口的形状系数：当孔口为薄壁小孔时当孔口为薄壁小孔时, ,当孔口为细长孔时，当孔口为细长孔时，结论结论：（1）对薄壁小孔，流过小孔流量与小孔前后）对薄壁小孔，流过小孔流量与小孔前后压差的平方根成正比，与油液粘度无关。压差的平方根成正比，与油液粘度无关。（2）对细长小孔，流过小孔流量与小孔前后）对细长小孔，流过

83、小孔流量与小孔前后压差成正比，与油液粘度成反比。压差成正比，与油液粘度成反比。K为孔口的形状系数：当孔口为薄壁小孔时,当孔口为细长孔时，结液压与气压传动PPT课件2-5 2-5 液压冲击和空穴现象液压冲击和空穴现象在流动的液体中，因某点处的压力低于空在流动的液体中，因某点处的压力低于空气分离压或油液的饱和蒸汽压时而产生大量气分离压或油液的饱和蒸汽压时而产生大量气泡的现象。气泡的现象。液压冲击：液压冲击：在液压系统中，由于某种原因，液体压力在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值的现象。值的现象。空穴现象：空穴现象：2-5液压

84、冲击和空穴现象在流动的液体中，因某点处的压力一、液压冲击一、液压冲击（一）液压冲击产生的原因（一）液压冲击产生的原因 1 1、管内液流速度突然变化，由液、管内液流速度突然变化，由液流惯性力引起的液压冲击。流惯性力引起的液压冲击。液体动能液体动能 弹性挤压能弹性挤压能式中：式中：K 为液体的体积弹性模量；为液体的体积弹性模量；d为管道内径；为管道内径；为为管道壁厚；管道壁厚；E为管道材料的弹性模量；冲击波为管道材料的弹性模量；冲击波在管道中的液压油内的传播速度在管道中的液压油内的传播速度c 一般约为一般约为8901420m/s 一、液压冲击（一）液压冲击产生的原因1、管内液流速度突然变理想情况下

85、冲击压力的变化规律理想情况下冲击压力的变化规律实际情况下冲击压力的变化规律实际情况下冲击压力的变化规律理想情况下冲击压力的变化规律实际情况下冲击压力的变化规律当阀门不是完全关闭，流速从当阀门不是完全关闭，流速从v 降到降到v完全冲击：完全冲击：当阀门关闭时间当阀门关闭时间t小于压力波来回一次所需的时间小于压力波来回一次所需的时间tc（临界关闭（临界关闭时间），即时间），即t t t tc c （ t tc c = = 2 2l/cl/c），称为完全冲击（直接液压），称为完全冲击（直接液压冲击）。冲击）。上述两公式适用。上述两公式适用。非完全冲击：非完全冲击：当阀门关闭时间当阀门关闭时间t大于压

86、力波来回一次所需的时间大于压力波来回一次所需的时间tc（临界关闭（临界关闭时间），即时间），即t t t tc c （ t tc c = = 2 2l/cl/c），称为非完全冲击（又称），称为非完全冲击（又称间间接液压冲击接液压冲击）。）。当阀门不是完全关闭，流速从v降到v完全冲击：当阀门关闭时2 2、由于运动部件制动时引起的液压冲击。、由于运动部件制动时引起的液压冲击。设总质量为设总质量为M的运动部件在制的运动部件在制动时的减速时间为动时的减速时间为t，速度的，速度的减小值为减小值为v，液压缸的有效工，液压缸的有效工作面积为作面积为A，则根据动量定理可，则根据动量定理可近似地求得系统中的冲击

87、压力近似地求得系统中的冲击压力p。 Mvx2、由于运动部件制动时引起的液压冲击。设总质量为M的运动部（二）（二） 减小液压冲击的措施减小液压冲击的措施 使直接冲击变为间接冲击，这可用减慢阀的关闭使直接冲击变为间接冲击，这可用减慢阀的关闭速度和减小冲击波传递距离来达到。速度和减小冲击波传递距离来达到。 限制管道中油液的流速限制管道中油液的流速v v。 用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收液压用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收液压冲击的能量。冲击的能量。 在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。的安全阀。 （二）减小液压冲击的措施使直

88、接冲击变为间接冲击，这可用二、空穴现象二、空穴现象（一）油液的空气分离压和饱和蒸汽压（一）油液的空气分离压和饱和蒸汽压 空气分离压空气分离压 ：1 1、过饱和状态、过饱和状态 在一定的温度下，如压力降低到某一值时，过饱和的空气将从油液中分在一定的温度下，如压力降低到某一值时，过饱和的空气将从油液中分离出来形成气泡，这一压力值称为该温度下的空气分离压。离出来形成气泡，这一压力值称为该温度下的空气分离压。 通常液压油中都溶解有一定的空气，常温时在一个大气压下溶解量约为通常液压油中都溶解有一定的空气，常温时在一个大气压下溶解量约为612(体积体积) )。在大气压下溶解于油液中的空气，当压力低于大气压

89、时，就成。在大气压下溶解于油液中的空气，当压力低于大气压时，就成为过饱和状态。为过饱和状态。 二、空穴现象（一）油液的空气分离压和饱和蒸汽压空气分离压一般来说，液压油的饱和蒸汽压相当小一般来说，液压油的饱和蒸汽压相当小, ,比空气分比空气分离压小得多，因此，要使液压油不产生大量气泡，离压小得多，因此，要使液压油不产生大量气泡，它的它的压力最低不得低于液压油所在温度下的空气分压力最低不得低于液压油所在温度下的空气分离压。离压。 当液压油在某温度下的压力低于某一数值时，油液本身迅速汽化，产生当液压油在某温度下的压力低于某一数值时，油液本身迅速汽化，产生大量蒸汽气泡，这时的压力称为液压油在该温度下的

90、大量蒸汽气泡，这时的压力称为液压油在该温度下的饱和蒸汽压。饱和蒸汽压。 饱和蒸汽压：饱和蒸汽压： 一般来说，液压油的饱和蒸汽压相当小,比空气分离压小得多，因此2 2、空穴现象举例、空穴现象举例 1 1）节流口处的空穴现象）节流口处的空穴现象 2 2）液压泵的空穴现象）液压泵的空穴现象 1 1、引起振动、噪声；、引起振动、噪声；2 2、使使金金属属零零件件表表面面剥剥落落、腐腐蚀蚀，使使表表面面粗粗糙糙，或或出出现现海海绵绵状状的的小小洞洞穴穴，即即气蚀现象。气蚀现象。（二）空穴现象的危害（二）空穴现象的危害2、空穴现象举例1）节流口处的空穴现象2）液压泵的空穴现（三）减小空穴现象的措施（三）减小空穴现象的措施（1 1）减小流经节流小孔前后的压力差，一般希望）减小流经节流小孔前后的压力差，一般希望小孔前后压力比小于小孔前后压力比小于3.5。 （2 2）正确设计液压泵的结构参数，适当加大吸油）正确设计液压泵的结构参数，适当加大吸油管内径。管内径。 （3 3）提提高高零零件件的的抗抗气气蚀蚀能能力力，增增加加零零件件的的机机械械强强度度，采采用用抗抗腐腐蚀蚀能能力力强强的的金金属属材材料料，减减小小零零件件表表面面粗糙度等。粗糙度等。 （三）减小空穴现象的措施（1）减小流经节流小孔前后的压力差感谢聆听