第二章 液压基本知识
液压基本知识
液压基本知识1. 什么是液压？液压是利用液体传递能量和控制运动的一种技术。
在液压系统中，液体被用作传递力量和控制运动的介质。
液压系统由液体、泵、阀门、缸和管道等组成。
2. 液压的工作原理液压系统基于帕斯卡定律，即在封闭的容器中，任何点受到的外力会被均匀地传递到容器内的每个点。
根据这个原理，当一个力作用于一个小面积上时，通过一个连通的管道传递给另一个大面积时，由于小面积上的力更大，所以可以实现增大力量的效果。
具体来说，液压系统通过一个泵将液体从低压区域抽取出来，并通过管道输送到高压区域。
高压区域中的液体通过阀门进入缸内，从而产生了力量。
这种力量可以用于驱动各种机械设备。
3. 液压系统的组成部分3.1 泵泵是液压系统中最基本也是最关键的部件之一。
它的作用是将液体从低压区域抽取出来，并提供足够的压力将其输送到高压区域。
常见的泵包括齿轮泵、柱塞泵和涡轮泵等。
3.2 阀门阀门在液压系统中起到控制流量和方向的作用。
根据不同的需求，可以使用不同类型的阀门，如单向阀、调速阀和换向阀等。
3.3 缸缸是液压系统中用于产生力量和控制运动的设备。
它由一个活塞和一个缸筒组成。
当液体进入缸内时，活塞会受到推力，从而产生工作效果。
3.4 管道管道用于输送液体，在液压系统中起到连接各个部件的作用。
管道需要具有足够的强度和密封性能，以确保系统正常工作。
4. 液压系统的优点4.1 力量传递稳定由于液体在封闭容器中均匀传递力量，所以液压系统可以实现稳定的力量传递，不受外界因素影响。
4.2 高效能液压系统的效率通常比机械传动系统高，因为液体的损耗较小，能量损失也较少。
4.3 灵活性强液压系统可以通过调整阀门和泵的工作状态来实现不同的运动和操作需求，具有较强的灵活性。
4.4 承载能力大由于液体无法被压缩，所以液压系统具有较大的承载能力，适用于各种重型机械设备。
5. 液压在工业中的应用5.1 建筑机械液压系统广泛应用于各种建筑机械设备，如挖掘机、起重机和混凝土泵等。
液压基础知识.
F2= pA2= F1A2/A1 由此可得 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。
液压基础知识
三、液体 动力学基 础知识
液压基础知识
二、液体
静力学基 础
（五）相对压力、绝对压力及真空度
1.相对压力：一般指表压力，是测量系统相对大气压力 值。 2.绝对压力：指系统实际压力。 说明：绝对压力=相对压力+一个大气压。 3.真空度：处于真空状态下大气稀薄程度。等于大气压 力-绝对压力。
液压基础知识
二、液体
静力学基 础
（六）帕斯卡原理
（七）气穴
三、液体 动力学基 础知识
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的现象叫做气穴。 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。
（一）理想液体与（二）恒定流动
（一）理想液体 假设的既无粘性又不可压缩的流体称为理想流体。 （二）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
液压基础知识
三、液体 动力学基 础知识
（三）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达方 式。 ρ1υ1A 1=ρ2υ2A2
液压基础知识
液压的基本知识
液压的基本知识液压技术是一种利用液体传递动力的技术，广泛应用于各个领域，如机械、航空、农业等。
液压系统由液压液、液压泵、液压阀、液压缸等组成。
本文将介绍液压的基本知识。
一、液压液液压液是液压系统中传递动力的介质，常见的液压液有矿物油、合成油和水基液压液。
液压液应具备良好的润滑性、稳定性和防腐性。
二、液压泵液压泵是将机械能转化为液体动能的装置，将液体从低压区域抽入高压区域。
常见的液压泵有齿轮泵、柱塞泵和螺杆泵等。
液压泵的选择应根据液压系统的要求和工作条件来确定。
三、液压阀液压阀是控制液压系统中液体流动的装置，常见的液压阀有溢流阀、节流阀和换向阀等。
液压阀的作用是控制液体的压力、流量和方向，从而实现液压系统的各种功能。
四、液压缸液压缸是液压系统中的执行器，将液压能转化为机械能。
液压缸由缸筒、活塞和密封装置等组成，通过液压液的作用，产生线性运动。
液压缸广泛应用于起重机械、挖掘机和农业机械等领域。
液压系统的工作原理是利用液体的不可压缩性来传递力和能量。
当液压泵工作时，液压液被抽入液压泵的吸入管道，然后被压入液压系统。
液压液经过液压阀的控制，进入液压缸，使其产生运动。
液压液在液压缸中的压力和流量大小由液压阀控制。
液压系统具有许多优点，如传动效率高、反应灵敏、可靠性高等。
液压系统的缺点是液压液易受污染和泄漏的影响，需要定期维护和保养。
总结起来，液压的基本知识包括液压液、液压泵、液压阀和液压缸。
液压系统的工作原理是利用液体的不可压缩性来传递力和能量。
液压系统具有许多优点，但也需要定期维护和保养。
液压技术的应用广泛，为各个领域的发展提供了强大的支持。
液压第二章液压流体力学基础
主讲教师：张凡
第二章液压流体力学基础
液体是液压传动的工作介质。因此，了 解液体的基本性质，研究液体的静力 学、运动学和动力学规律；对于正确 理解液压传动原理，合理设计并使用 液压传动系统都是非常必要的。
教学目的
了解液压油的性质及作用 领会液体静力学的有关知识 综合应用三个方程解决液体动力学相关
——动量方程
应用动量方程解题的步骤：
a. 建立坐标系，一般坐标轴的方向与所 求的力的方向一致
b. 列方程、投影 c. 求解
例：P20求滑阀阀心所受的轴向稳态液动力。
课堂练习： P30 2-5 2-6 作业： P33 2-15 2-19
第四节液体流动时的压力损失
由于粘性摩擦而产生的能量
Pw
损失——沿程压力损失
由于管道形状、尺寸突变而产 生的能量损失——局部压力损 失
1.沿程压力损失（与液体的流动状态有关） 层流时沿程压力损失
p
l d
2
2
— 沿程阻力系数
金属圆管： 75
Re
橡胶圆管： 80
Re
紊流时沿程压力损失
p
l d
2
2
0.3164Re0.25
2.局部压力损失（与管道形状有关）
q CAT p
c—是由孔的形状、尺寸和液体性质决定
的系数
细长孔
c d2
32l
薄壁孔 短孔
c cq 2 /
—由孔的长度决定的指数
细长孔 1
薄壁孔
短孔 0.5
3. 结论： 1) 流过小孔的流量与孔径、和压力有关 2) 油液流经小孔时会产生压降（即两端
v22 )
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液压系统中这种压力来自何方？一些是重力的结果，但是其余的又来自何方？负载产生压力大部分压力来自负载本身。
以下插图中，泵每时每刻供应着油。
泵出的油寻找使它得以通过软管的最小阻力通道，从而作用于油缸。
负载重量产生压力，压力的量则取决于负载大小。
平行连接管路中的压力如果我们将三个不同负载以平行方式与下图所示的同一液压系统连接，油将会找到最小阻力通道，因为油缸B 需要的压力最低，也就是说最轻负载将首先得到提升，提升最轻负载时，压力将上升到足够大小以提升下一次轻负载；油缸A 到达其行程终端时，压力上升以提升最重负载。
因此油缸 C 将在最后被提升。
工作油缸中的液压力(1) 惯性定律告诉我们，事物有保持其静止状态的趋势。
这就是工作油缸中活塞不作运动的原因之一。
(2) 油缸不作运动的另一原因是在其上作用有负载。
(3) 当泵开始将油推入油缸时，工作活塞和负载阻止油的流动。
因此抵抗这种阻力的油压上升了，当这一压力大于使活塞保持在本身位置的力时，活塞便产生运动。
(4) 活塞向上运动时，它提升了负载。
作功时必须共同利用压力和流量。
这就是液压力的工作原理。
流动流动我们曾经说过，流动的任务是使事物运动。
记住另一个关键点，—“流量和液压系统作功之间是什么关系？”答案是，如果流量稳定，液压油缸直径越小，活塞运动速度越快。
流量增大导致速度加快许多人认为增大压力将加快速度，但是这并不正确。
不能通过增大压力来加快活塞运动速度。
如果你要使活塞运动加快，必须提高进入油缸内油的流量。
关闭溢流阀不会提高速度这里有一个例子是关于排除液压系统故障中常见的错误处理方法。
油缸速度变缓时，某些机械师会立即调整溢流阀，他们认为增大压力可以提高工作速度；他们试图加大溢流阀设定，以此提高系统的最大压力。
但是这样不会提高运动速度。
配备溢流阀的意义在于保护液压系统，防止压力过高。
液压基础知识
• 液控单向阀
2021年1月9日星期六
液控单向阀
4．1 方向控制阀（direction control valves）
2021年1月9日星期六
4．1 方向控制阀（direction control valves）
4．1．2 换向阀：换向阀是利用阀芯对阀体的 相对位置改变来控制油路接通、关断或改 变油液流动方向。一般以下述方法分类。
2.2.1 基本概念
• 通流截面:在流场中作一面。若该面与通过面上的每一条流线都
垂直，则称该面为通流截面
• 流量:单位时间内流过某通流截面的流体体积
法定单位: 米q3/秒A(dmA 3/s) q A
工程中常用升/分（L/min）
• 通流截面上的平均流速:
q AdA A
q A
图2—7 流线、流束与通流截 面
• 流量控制阀及应用
• 叠加阀/插装阀
4．1 方向控制阀（direction control valves）
方向控制阀是通过控制液体流动的方向来操纵执行元件的运动，如液 压缸的前进、后退与停止，液压马达的正反转与停止等。
4．1．1 单向阀 单向阀（Check valve）使油只能在一个方向流动，反方向则堵塞。
• 法定单位 :牛顿/米2(N/m2)即帕（Pa）
1 MPa=106Pa
• 单位换算:
1工程大气压（at）=1公斤力/厘米2（kgf/m2）≈105帕 =0.1 MPa 1米水柱（mH20）=9.8×103Pa 1毫米汞柱（mmHg）=1.33×102Pa
1bar ≈ 0.1 Mpa=14.5psi
• q=A=常数
• 不可压缩流体作定常流动时，通过流束（或管道）的任一 通流截面的流量相等
液压基础知识
液压基础知识一、 液压传动：是以液体（通常是油液）作为介质，利用液体压力来传递和控制的一种方式。
二、 液压系统由以下五部分组成：1. 动力元件：动力元件即泵，它将原动机输入的机械能转换成流体介质的压力能。
其作用是为系统提供压力油，是系统的动力源。
2. 执行元件：是液压缸或液压马达，它将液压能转换成为机械能的装置。
其作用是在压力油的推动下输出力和速度（或力矩和转速），以驱动工作部件。
3. 控制元件：包括各种阀类，这类元件的作用是用以控制液压系统中油液的压力、流量和流动方向。
以保证执行元件完成预定的动作。
4. 辅助元件：包括油箱、油管、过滤器以及各种指示器和控制仪表等。
作用是提供必要条件使系统得以正常工作和便于监测。
5. 工作介质：工作介质即传动液体，通常称为液压油。
液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传动。
三、 液压油的物理性质： 1. 密度：vm=ρ 式中：-m 体积v 时，液体的质量，单位：kg; -v 液体体积，单位：3m-ρ液体密度，单位：3/m kg2. 可压缩性：液体受压力作用而发生体积减小的性质称为液 （1） 可压缩性。
体积压缩系数k 表示：VV P k ∆⋅∆-=1 式中：-∆P 液体的压力变化，单位：Pa ；-∆V 液体被压缩后，其体积的变化量，单位：3m ； -V 压缩前的体积，单位：3m 。
（2） 液体体积弹性模量，用K 表示： V VP k K ⋅∆∆-==1 K 表示液体产生单位体积相对变化量所需要的压力增量，其单位为Pa ，在实际运用中，常用K 值说明液体抵抗压缩能力的大小。
矿物油的液体的体积弹性模量为Pa K 910)2~4.1(⨯=，数值很大，故对于一般液压系统，可不考虑油液的可压缩性，即认为油液是不可压缩的。
3. 粘性：（1） 粘性的意义：液体在外力作用下发生流动趋势时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生的一种内摩擦力。
这一特性称为液体的粘性。
液压传动与气压传动_第2章 液压流体力学
（2） 运动粘度ν 液体的动力粘度μ与其密度ρ的比值，称为液体的 运动粘度ν， 即 ν=μ/ρ （1-6） 运动粘度的单位为m2 /s。 就物理意义来说，ν不是一个粘度的量，但习 惯上常用它来标志液体粘度，液压油液的粘度等 级是以40℃时运动粘度（以mm2/s计）的中心值 来划分的。 例如，牌号为L—HL22的普通液压油在40℃ 时运动粘度的中心值为22 mm2/s（L表示润滑剂 类，H表示液压油，L表示防锈抗氧型）。
个弹簧（称为液压弹簧）：外力增大，体积减小； 外力减小，体积增大。 ► 液体的可压缩性很小，在一般情况下当液压系统 在稳态下工作时可以不考虑可压缩的影响。但在 高压下或受压体积较大以及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。
三、油液中的气体对粘性及压缩的影响
气体混入液体有两种方式： 溶入：对粘性和压缩性没影响。 混入：使液体的粘度增加，体积弹性模 量减小。
z
dy
p
dz
dx
Xdxdydz
六面体在x方向的受力 平衡方程：
x
p p dx x
y
p pdydz ( p dx)dydz Xdxdydz 0 x
p pdydz ( p dx)dydz Xdxdydz x 0 dydz
1 p 整理后：X 0 x
液体内某点处单位面积△A上所受到的法向力 △F之比，称为压力p（静压力），即
由于液体质点间的凝聚力很小，不能受拉，只能 受压，所以液体的静压力具有两个重要特性： ► 液体静压力的方向总是作用在内法线方向上； ► 静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都 相等。
二、静止液体平衡的微分方程
单位质量力在各坐标 轴的分量记为X、Y、 Z。则在x分量上为：
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第一节 液压的基本概念与规律
运动关系 不考虑液体的可压缩性、漏损
等，被小活塞压出的油液体积必然 等于大活塞向上升的体积。
A1h1 =A2h2
A1v1 =A2v2
液压中运动的速度取决于流量.
液压千斤顶的工作原理图 1-邮箱；2-单向阀；3-单向阀；4-小液压缸；5-手
柄；6-负载；7-大液压缸；8-截止阀
根据负载的要求来改变马达的排量，而定量马达不行。
第三节 液压基本符号
3.控制元件 3.1 方向控制中的“位”和“通”概念
位：是指换向阀阀芯的工作位置。 通：是指换向阀的油口数。 常态位：仅在弹簧力作用下阀芯所处的工作位置。
3.2 箭头与流通情况，各个口符号
第三节 液压基本符号
3.2 方向控制符合
功率关系
F1v1 =Gv2
不计损失的情况下，输入功
率等于输出功率。
第一节 液压的基本概念与规律
7.液压系统三个关键参数
系统能提供的最 高压力越大，其能驱 动的载荷越大。液压 中采用压力控制元件 控制系统压力
流量越大，工作 速度越快，反之越慢， 液压中有流量控制元 件控制速度。
流体流动方向改 变导致工作方向变化。 液压中方向控制元件 可对流体的运动方向 进行控制。
活塞液压缸
符号
说明： 将流体的压力能转换为机械能的元件，液压缸的直线往复运动驱
动负载运动。
第三节 液压基本符号
液压缸符号扩展
(a)单作用弹簧复位
(b)单作用伸缩
(c)双作用单活塞杆
(d)双作用双活塞杆
说明： 单作用液压缸只有一个油口，液压缸缩回需要外力或者液压缸自带的
弹簧。双作用有两油口，进出油口互换可以实现液压缸伸缩。
空气过滤器
除油器
空气干燥器 带污染指示器过滤器
冷却器
带冷却器管路的冷 却器
加热器
温度调节器
压力指示器
弹簧式蓄能器
油雾器
液位计
温度计
流量计
第三节 液压基本符号
管路连接与管接头
工作管路
连接管路
交叉管路
柔性管路
控制管路
组合元件线
不带单向阀快速接头
带单向阀快速接头
单路通旋转接头
目录
1 液压的基本概念与规律
4 液压系统分类
1 动力元件 1. 1 液压泵
第三节 液压基本符号
黑三角指向 外面
齿轮泵（定量泵）
符号
说明： 液压系统的能源提供装置，为系统提供所需流量，泵单位时间排出的液
体体积是一定的，即流量为一定的。
第三节 液压基本符号
（柱塞泵）
符号
说明： 变量泵，其排出的液体体积随着倾角变换而变化。根据液压系
目录
1 液压的基本概念与规律
1. 液压中压力的来源 2. 压力和阻力关系 3. 最小阻力原理 4. 压力表示方法 5. 描述流动的指标 6. 液压传动的规律 7. 液压系统三个关键参数
2 液压原理图
1.液压系统原理 2.原理图绘制及注意事项
3 液压基本符号
1.动力元件 2.执行元件 3.控制元件 4.辅助元件
1. 液压中压力的来源 2. 压力和阻力关系 3. 最小阻力原理 4. 压力表示方法 5. 描述流动的指标 6. 液压传动的规律 7. 液压系统三个关键参数
2 液压原理图
1.液压系统原理 2.原理图绘制及注意事项
3 液压基本符号
1.动力元件 2.执行元件 3.控制元件 4.辅助元件
4 液压系统分类
第四节 液压系统分类
电磁液压先导
液压油信号
此三种形式的共
同点都是信号直接控 制阀芯动作，这种控 制叫直动控制。
液压先导
此两种形式的采
用的是两级控制，有 一级先导通，这种控 制形式叫先导控制。 其本质在于用小信号 控制大信号
第三节 液压基本符号
先导换向阀实例
第三节 液压基本符号
3.5 压力控制符号形式
常闭型：控制压力不 够时是断的，即无动 作时为断路。
统所需流量进行流量变化。
第三节 液压基本符号
柱塞泵
第三节 液压基本符号
液压泵符号扩展
单向定量液压泵 单向变量液压泵 双向定量液压泵 双向变量液压泵 说明： 液压泵为系统提供流量，分为变量泵和定量泵两种。单向泵指进口和 回油口不可逆，双向泵可逆。
第三节 液压基本符号
2 执行元件 2.1 液压缸—直线运动元件
第三节 液压基本符号
2.2 液压马达——旋转运动
黑三角指向 里面
液压马达
符号
说明： 液压马达是把液压能转换为旋转机械能的一种能量转变装置。作
用是实现旋转运动。
第三节 液压基本符号
液压马达符号扩展
(a)双向定量马达
(b)单向变量马达
(c)双向变量马达
(d)摆动马达
说明： 与液压泵类似，液压马达也可分定量马达和变量马达，变量马达可以
理量控制系统； 按液压控制元件或控制方式分类：阀控系统（节流控制方式）和泵控系统
（容积控制方式）。进一步按照液压执行元件分类，阀控系统分为阀控液压 缸系统和阀控液压马达系统；泵控系统分为泵控液压缸系统和泵控液压马达 系统。 按照信号传递介质分类：机械液压控制系统、电气液压控制系统。
本章总结
关键知识点
F
2
A
F
1
A
2
2
1
F 1
pA 1
F 2
pA 2
施加较小 的力可以驱动 较大的负载。
液压千斤顶的工作原理图 1-邮箱；2-单向阀；3-单向阀；4-小液压缸；5-手
柄；6-负载；7-大液压缸；8-截止阀
注：在外力和重力的作用下， 在内部产生压力。在液压系统中压 力是由外力作用产生的，自重压力 很小，忽略不计。
第二章 液压基础知识
目录
1 液压的基本概念与规律
1. 液压中压力的来源 2. 压力和阻力关系 3. 最小阻力原理 4. 压力表示方法 5. 描述流动的指标 6. 液压传动的规律 7. 液压系统三个关键参数
2 液压原理图
1.液压系统原理 2.原理图绘制及注意事项
3 液压基本符号
1.动力元件 2.执行元件 3.控制元件 4.辅助元件
不可调节流阀
可调节流阀
截止阀
带消声器的节流阀
减速阀
调速阀
温度补偿型调速阀 旁通型调速阀
单向调速阀 可调单向调速阀
分流阀
集流阀
分流集流阀
4.辅助元件
第三节 液压基本符号
常见的辅助元件
管端在液面以上 管端连接与邮箱底 管端在液面以上 的通大气式油箱 部的通大气式油箱 的通大气式油箱
压差计
密闭式油箱
过滤器
单 位: 1Pa 1N / m2
1MPa 1 106 Pa
第一节 液压的基本概念与规律
5.描述流动的指标
速率 m/min
流量 l/min
液体流动的速度
描述流动的两个指标： （1）速率，常用单位为m/min； （2）流量，单位为L/min。
单位时间内的流过某截面的体积
第一节 液压的基本概念与规律
当a得电后，换向阀工作在 左位，P和B相通，A和T相通。
当b得电后，换向阀工作在 右位，P和A相通，B和T相通。
第三节 液压基本符号
液压油信号
a
液压油信号 油液除了可以做传动外，还可以将压力油引入控制元件（如换向阀） 实现元件的动作。
第三节 液压基本符号
3.4 控制符号中的直动与先导
电磁信号
弹簧信号
第三节 液压基本符号
常开型：控制压力不 够是通的，即无动作 时是通路。
第三节 液压基本符号
3.7 压力控制符号
直动型溢流阀
先导型溢流阀
先导型电磁比例 溢流阀
定比减压阀
定差减压阀
直动内控减压阀 先导型减压阀
直动型顺序阀
先导型顺序阀
溢流减压阀
卸荷溢流阀
平衡单向顺序阀
第二节 液压基本符号
3.8 流量控制符号
➢ 液压系统的压力取决于负载，而执行元件的速度取决于流量； ➢ 液压系统中的力、速度和功率变化关系； ➢ 液压阀“位”与“通”的概念，控制信号类型，压力控制阀
和方向控制阀； ➢ 液压元件的符号及液压原理图的绘制注意事项； ➢ 液压系统的分类。
6. 液压传动的规律
液压传动的本质是为什么液压系统能够传递能量 呢？能量的传递过程又蕴含了哪些基本规律呢？具 体的问题是：
（1）流量的变化； （2）压力的变化； （3）方向的变化； （4）液体压力能与执行装置机械能关系。
第一节 液压的基本概念与规律
第一节 液压的基本概念与规律
力的比例关系：
p
G A
4 液压系统分类
第二节 液压原理图
1. 液压系统的原理图
将复杂的元件结构图表示成符号图，符号只反映其作用，而不反映 其具体结构，更加深入反映流体受控情况。
等效
1-油箱；2-滤油器；3-液压泵；4-节流阀；5-溢流阀； 6-换向阀；7-手柄；8-液压缸；9-活塞；10-工作台
第二节 液压原理图
第二节 液压原理图
单向阀
液控单向阀
两位二通换向阀 两位四通换向阀
两位五通换向阀 两位三通电磁换向阀 三位四通电磁换向阀 三位五通换向阀
二级四通电液伺服阀 三位四通手动换向阀
与门型梭阀
或门型梭阀
第三节 液压基本符号
3.3 控制符号形式
电磁信号
电磁信号
电磁信号
说明：
利用电磁铁通电后产生吸引力，再推动推杆，产生推力，实现动作。
第四节 液压系统分类
其中，液压闭环控制系统常常有多种分类方法。 按照控制系统完成的任务分类： 液压伺服控制系统和液压调节控制系统； 按照控制系统各组成元件的线性情况分类：线性系统和非线性系统； 按照控制系统各组成元件中控制信号的连续情况分类：连续系统和离散系统； 按照被控物理量分类：位置控制系统、速度控制系统、力控制系统和其他物