任务一 流动传动的工作介质 一.液压油的主要性质 1.液体的密度 密度=质量/体积 一般认为液压油的密度为900kg/m3

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1 任务一 流动传动的工作介质 一.液压油的主要性质 1.液体的密度 密度=质量/体积 一般认为液压油的密度为900kg/m3
任务一 流动传动的工作介质 一.液压油的主要性质 1.液体的密度 密度=质量/体积 一般认为液压油的密度为900kg/m3 2.液体的可压缩性 用体积模量 K 表征， 由于K很大对一般液压系统，可认为油液是不可压缩的 。 3.液体的粘性 物理本质——液体流动时分子之间产生的一种内摩擦力 。 用动力粘度，运动粘度，相对粘度来度量。

2 任务一 流动传动的工作介质 1)动力粘度 表征液体粘性的内摩擦系数 2)运动粘度 没有明确的物理意义,但是工程实际中常用的物理量。
任务一 流动传动的工作介质 1)动力粘度 表征液体粘性的内摩擦系数 2)运动粘度 没有明确的物理意义,但是工程实际中常用的物理量。 3)相对粘度 又称条件粘度，我国以前采用恩氏粘度。

3 任务一 流动传动的工作介质 二.液压油的选用 4)粘温特性 粘度随着温度升高而显著下降的性质。 粘压特性 粘度随着压力升高而变大的性质。
任务一 流动传动的工作介质 4)粘温特性 粘度随着温度升高而显著下降的性质。 粘压特性 粘度随着压力升高而变大的性质。 二.液压油的选用 1.液压油的使用要求 粘温特性好；有良好的润滑性； 成分要纯净；有良好的化学稳定性； 抗泡沫性和抗乳化性好；材料相容性好； 无毒，价格便宜

4 任务一 流动传动的工作介质 三.液压油的选择 2.液压油的品种
任务一 流动传动的工作介质 2.液压油的品种 矿物型液压油：按照ISO规定，采用40℃时油液的运动粘度作为油液粘度牌号，共分为8个等级。 乳化液 合成型 难燃型液压油 三.液压油的选择 粘度第一位 选用液压油液首先考虑的是粘度 选择时要注意： （1）液压系统的工作压力 压力高，要选择粘度较大的液压油液。

5 任务一 流动传动的工作介质 四.液压油的污染及控制 （2）环境温度 温度高，选用粘度较大的液压油液。 （3）运动速度
任务一 流动传动的工作介质 （2）环境温度 温度高，选用粘度较大的液压油液。 （3）运动速度 速度高，选用粘度较低的液压油液。 （4）液压泵的类型 各类泵适用的粘度范围见书中表。 四.液压油的污染及控制 μ

6 任务二1 液体静力学 1.静压力 定义:静止液体在单位面积上所受的法向力p称为静压力。 p=limΔF/ΔA （ΔA→0）
任务二1 液体静力学 1.静压力 定义:静止液体在单位面积上所受的法向力p称为静压力。 p=limΔF/ΔA （ΔA→0） 由上式若在液体的面积A上所受的作用力F为均匀分布时，静压力可表示为 p = F / A 液体静压力在物理学上称为压强，工程实际应用中习惯称为压力。 液体静压力垂直于承压面，方向为该面内法线方向。 液体内任一点所受的静压力在各个方向上都相等。

7 任务二 液体静力学 p=p0+ρgh 2.静止液体压力的分布 静压力基本方程式 重力作用下静止液体压力分布特征：
任务二 液体静力学 2.静止液体压力的分布 静压力基本方程式 p=p0+ρgh 重力作用下静止液体压力分布特征： 1)压力由两部分组成：液面压力p0，自重形成的压力ρgh。 2)液体内的压力与液体深度成正比。 3)离液面深度相同处各点的压力相等，压力相等的所有点组成等压面，重力作用下静止液体的等压面为水平面。 3.压力的表示和单位 绝对压力: 以绝对真空为基准进行度量.

8 任务二 液体静力学 相对压力或表压力: 以大气压为基准进行度量 真空度: 绝对压力不足于大气压力的那部分压力值 国际单位:
任务二 液体静力学 相对压力或表压力: 以大气压为基准进行度量 真空度: 绝对压力不足于大气压力的那部分压力值 国际单位: 帕 Pa ( N / m2) 4.压力决定于负载 在密闭容器内，施加于静止液体的压力可以等值地传递到液体各点，这就是帕斯卡原理。也称为静压传递原理。 实例 千斤顶是帕斯卡原理的实例 作用在大活塞上的负载 F1形成液体压力 p= F1/A1

9 任务二 液体静力学 由此可得重要结论: 液压传动可使力放大，可使力缩小，也可以改变力的方向。
任务二 液体静力学 由此可得重要结论: 液压传动可使力放大，可使力缩小，也可以改变力的方向。 液体内的压力是由负载决定的，这是液压技术的基本的重要原理。 5.液体对固体壁面的作用力 液体和固体壁面接触时，固体壁面将受到液体静压力的作用.当固体壁面为平面时，液体压力在该平面的总作用力 F = p A ，方向垂直于该平面 当固体壁面为曲面时，液体压力在曲面某方向上的总作用力 F = p Ax ，Ax 为曲面在该方向的投影面积。

10 任务三 液体动力学 一.液体动力学基本概念 主要是研究液体流动时流速和压力的变化规律。 1.理想液体和恒定流动 （1）理想液体
任务三 液体动力学 主要是研究液体流动时流速和压力的变化规律。 一.液体动力学基本概念 1.理想液体和恒定流动 （1）理想液体 假设的既无粘性又不可压缩的流体。 （2）恒定流动 液体流动时，液体中任一点处的压力、速度和密度都不随时间而变化的流动，亦称为定常流动或非时变流动，如图 b) 所示。

11 任务三 液体动力学 2.过流断面,流量和平均流速 垂直于流动方向的截面，也称为过流截面。
任务三 液体动力学 2.过流断面,流量和平均流速 垂直于流动方向的截面，也称为过流截面。 流量：单位时间内流过某一通流截面的液体体积，流量以ｑV 表示，单位为 m3/ s 或 L/min。 平均流速：实际流体流动时，假设通流截面上各点的流速均匀分布，平均流速为v =ｑV /A 。 3.流态和雷诺数

12 任务三 液体动力学 雷诺实验装置

13 任务三 液体动力学 雷诺实验 图a) 实验装置 图b) 阀门8开度小，玻璃管7中液体为层流态；
任务三 液体动力学 雷诺实验 图a) 实验装置 图b) 阀门8开度小，玻璃管7中液体为层流态； 图c) 阀门8开度小，玻璃管7中液体为层流-稳流过渡态； 图d) 阀门8开度小，玻璃管7中液体为稳流态。 通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态： 层流——粘性力起主导作用 紊流——惯性力起主导作用

14 任务三 液体动力学 液体的流动状态用雷诺数来判断 雷诺数： Re = v d / υ v 为管内的平均流速，
任务三 液体动力学 液体的流动状态用雷诺数来判断 　雷诺数： 　　　　　 Re = v d / υ v 为管内的平均流速， d 为管道内径， υ为液体的运动粘度， 雷诺数无量纲。 如果液流的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。 一般以液体由紊流转变为层流的雷诺数作为判断液体流态的依据，称为临界雷诺数 Rec 。 当Re＜Rec，流态为层流； 当Re＞Rec，流态为紊流。

15 任务三 液体动力学 二.流量连续性方程 ρ1v1 A1 = ρ2v2 A2 常见液流管道的临界雷诺数见书中表格。
任务三 液体动力学 常见液流管道的临界雷诺数见书中表格。 二.流量连续性方程 流量连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的表现。 如图液体在管内作恒定流动，任取1、2两个通流截面，根据质量守恒定律，在单位时间内流过两个截面的液体流量相等，即： ρ1v1 A1 = ρ2v2 A2 不考虑液体压缩性则得： 　　　　　　　　　　　　　　　　　 qv =vA = 常量

16 任务三 液体动力学 连续性方程的意义 三.伯努利方程
任务三 液体动力学 连续性方程的意义 流量连续性方程说明了恒定流动中流过各截面的不可压缩流体的流量是不变的，因而流速与通流截面的面积成反比。 三.伯努利方程 伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的表达方式。 如图液体在管内作恒定流动，任取两个截面1、2，有：

17 任务三 液体动力学 理想流体的伯努利方程 实际流体的伯努利方程 Δpw为单位质量液体在两截面之间流动的能量损失。
任务三 液体动力学 理想流体的伯努利方程 实际流体的伯努利方程 Δpw为单位质量液体在两截面之间流动的能量损失。 α为用平均流速替代实际流速时的动能修正系数。 从伯努利方程可以看出，在管内作稳定流动的理想流体具有压力能，势能和动能三种形式的能量，它们可以互相转换，但其总和不变，即能量守恒。

18 任务三 液体动力学 四.动量方程 动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用，用来计算流动液体作用在限制其流动的固体壁面上的总作用力。
任务三 液体动力学 四.动量方程 动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用，用来计算流动液体作用在限制其流动的固体壁面上的总作用力。 由式可见，作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流出控制表面与流入控制表面的液体的动量之差。 式中，F、u是矢量；流动液体作用在固体壁面上的力是作用在液体上的力的反力。

19 任务三 液体动力学 例题：求如图所示的液流通过滑阀时，对阀芯的轴向作用力的大小。 例题 解： F =ρqv（v2cosθ2-v1cosθ1）
任务三 液体动力学 例题 例题：求如图所示的液流通过滑阀时，对阀芯的轴向作用力的大小。 解： F =ρqv（v2cosθ2-v1cosθ1） F =F =ρqvv1cosθ 液流有一个力图使阀口关闭的力，即液动力。

20 任务四 液体流动时的压力损失 一.沿程压力损失
任务四 液体流动时的压力损失 由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失来表示。压力损失即是伯努利方程中的Δpw项。 压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成 液流在管道中流动时的压力损失和液流运动状态有关。 一.沿程压力损失 液体在等直径管中流动时因摩擦而产生的损失，称为沿程压力损失。因液体的流动状态不同沿程压力损失的计算有所区别。

21 任务四 液体流动时的压力损失 1.层流时的沿程压力损失 λ为沿程阻力系数，对金属管取λ=75/Re。 2.紊流时的沿程压力损失

22 任务四 液体流动时的压力损失 λ=f（Re，Δ/d） 二.局部压力损失 λ除了与雷诺数有关外，还与管道的粗糙度有关。
任务四 液体流动时的压力损失 λ除了与雷诺数有关外，还与管道的粗糙度有关。 λ=f（Re，Δ/d） Δ为管壁的绝对粗糙度，Δ/d 为相对粗糙度。 二.局部压力损失 液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失。 ξ为局部阻力系数，具体数值可查有关手册。

23 任务四 液体流动时的压力损失 三.管路系统的总压力损失 液流流过各种阀的局部压力损失可由阀在额定压力下的压力损失Δpv来换算：
任务四 液体流动时的压力损失 液流流过各种阀的局部压力损失可由阀在额定压力下的压力损失Δpv来换算： 三.管路系统的总压力损失 整个液压系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有的局部压力损失之和。

24 任务五 小孔和缝隙流量 在液压元件特别是液压控制阀中，对液流压力、流量及方向的控制通常是通过特定的孔口来实现的，它们对液流形成阻力，使其产生压力降低。 一.小孔流量 薄壁小孔 当长径比 l/d ≤ 0.5 时称为薄壁小孔。 当液流经过管道由小孔流出时，由于液体惯性作用，使通过小孔后的液流形成一个收缩断面，然后再扩散，这一收缩和扩散过程产生很大的能量损失。

25 任务五 小孔和缝隙流量 如图对孔前、孔后通道断面1－1、2－2列伯努利方程。

26 任务五 小孔和缝隙流量 经整理得到流经薄壁小孔流量 AT——小孔截面积， Cq——流量系数，Cq=CvCc A2——收缩断面的面积
任务五 小孔和缝隙流量 经整理得到流经薄壁小孔流量 AT——小孔截面积， Cq——流量系数，Cq=CvCc A2——收缩断面的面积 Cc——截面收缩系数。 流量系数Cq的大小一般由实验确定，计算时按Cq=0.60～0.61 选取。

27 任务五 小孔和缝隙流量 短孔和细长孔 当长径比 0.5＜ ≤4 时，称为短孔。 流经短孔的流量: 雷诺数较大时，Cd基本稳定在0.8 左右。
任务五 小孔和缝隙流量 短孔和细长孔 当长径比 0.5＜ ≤4 时，称为短孔。 流经短孔的流量: 雷诺数较大时，Cd基本稳定在0.8 左右。 当长径比 ＞4 时，称为细长孔。

28 任务五 小孔和缝隙流量 二.缝隙流量 流经细长孔的流量: 1.平板缝隙
任务五 小孔和缝隙流量 流经细长孔的流量: ★总结式: 二.缝隙流量 1.平板缝隙 如图两平行平板缝隙间充满液体时，压差作用会使液体产生流动，即压差流动；两平板相对运动也会使液体产生流动，即剪切流动。

29 任务五 小孔和缝隙流量 通过平板缝隙的流量 在压差作用下，流量qV与缝隙值h 的三次方成正比，这说明液压元件内缝隙的大小对泄漏量的影响非常大。 2.环缝隙的流量 相对运动的圆柱体与孔之间的间隙为圆柱环形间隙。根据两者是否同心又分为同心圆柱环形间隙和偏心环形间隙。通过其间的流量也包括压差流动流量和剪切流动流量。

30 任务五 小孔和缝隙流量 如图设圆柱体直径为d，缝隙值为h，缝隙长度为 l 。

31 任务五 小孔和缝隙流量 由缝隙流量公式，通过同心圆柱环形缝隙的流量公式： 当圆柱体移动方向和压差方向相同时取正号，方向相反时取负号。
任务五 小孔和缝隙流量 由缝隙流量公式，通过同心圆柱环形缝隙的流量公式： 当圆柱体移动方向和压差方向相同时取正号，方向相反时取负号。 设内外圆的偏心量为 e，流经偏心圆柱环形缝隙的流量公式： 式中 ho为内外圆同心时半径方向的缝隙值 ε为相对偏心率，ε＝e /ho

32 任务五 小孔和缝隙流量 当偏心量e=ho，即ε＝1 时为最大偏心状态，其通过的流量是同心环形间隙流量的 2.5 倍。
任务五 小孔和缝隙流量 当偏心量e=ho，即ε＝1 时为最大偏心状态，其通过的流量是同心环形间隙流量的 2.5 倍。 所以在液压元件中应尽量使配合零件同心。

33 任务六 液压冲击和气穴现象 一.液压冲击 我们要尽量避免瞬间压力
任务六 液压冲击和气穴现象 一.液压冲击 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。 １.液压冲击的类型 　　液压冲击的类型有管道阀门突然关闭时的液压冲击和运动部件制动时产生的液压冲击。 　　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、元件，造成设备事故。 我们要尽量避免瞬间压力

34 任务六 液压冲击和气穴现象 二.气穴现象 ２.减少液压冲击的措施 1)延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。
任务六 液压冲击和气穴现象 ２.减少液压冲击的措施 1)延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。 2)限制管道流速及运动部件的速度。 3)适当增大管径，以减小冲击波的传播速度。 4)尽量缩短管道长度，减小压力波的传播时间。 5)用橡胶软管或设置蓄能器吸收冲击的能量。 二.气穴现象 1.气穴现象的机理及危害 液压系统中，某点压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶于液体中的空气会分离出来，使液体产生大量的气泡，这种现象称为气穴现象。

35 任务六 液压冲击和气穴现象 当压力进一步减小低于液体的饱和蒸汽压时，液体将迅速汽化，产生大量蒸汽气泡使气穴现象更加严重。气穴现象多发生在阀口和泵的吸油口。 气穴现象的危害 大量气泡使液流的流动特性变坏，造成流量和压力不稳定；气泡进入高压区，高压会使气泡迅速崩溃，使局部产生非常高的温度和冲击压力，引起振动和噪声；当附着在金属表面的气泡破灭时，局部产生的高温和高压会使金属表面疲劳，时间一长会造成金属表面的侵蚀、剥落，甚至出现海绵状的小洞穴，即气蚀。这种气蚀作用会缩短元件的使用寿命，严重时会造成故障。

36 任务六 液压冲击和气穴现象 2.减少气穴现象的措施
任务六 液压冲击和气穴现象 2.减少气穴现象的措施 1)减小阀孔前后的压力降，一般使压力比p1/p2＜3.5。 2)尽量降低泵的吸油高度，减少吸油管道阻力。 3)各元件联接处要密封可靠，防止空气进入。 4)增强容易产生气蚀的元件的机械强度。