液压传动PPT1

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液体流经细长小孔的流量将随液体温度的变化 而变化。但细长小孔的流量与孔前后的压差关系 是线性的
3. 流经短孔的流量 统一的经过小孔的流量公式 q KAp m 式中 A:孔的通流截面积，Δp:孔前后压差， m:由孔结构形式决定的指数,0.5≤m≤1 k:由孔口形式有关的系数 当孔为薄壁小孔时，m=0.5, K cd 2 d2 为细长小孔时m=1， K
2.4液体流经管路内压力损失计算
压力损失：由于液体具有粘性，在管路中
流动时又不可避免地存在着摩擦力，所以 液体在流动过程中必然要损耗一部分能量。 这部分能量损耗主要表现为压力损失。 分类：有沿程压力损失和局部压力损失两
种。

沿程压力损失 : 这种沿等直径管流动时 的压力损失 64 l 2 l 2 p Re d 2 d 2
深度为h处的液体压力 p=106+900×9.8×0.5 =1.0044×106(N/m2)106(Pa) 结论:在液压系统中液体自重的影响常可忽略不计
2.2.4静止液体中的压力传递

帕斯卡原理:在密闭容器内，由外力作用产生 的压力可以等值同时传递到液体内所有各点。

液压系统中的压力取决于负载。
例 2-1 如 图 所 示 ， 容 器 内 盛 油 液 。 已 知 油 的 密 =900kg/m3，活塞上的作用力F=1000N，活塞的面 积A=1×10-3m2，假设活塞的重 量忽略不计。问活塞下方深度
为h=0.5m处的压力等于多少？
解：活塞与液体接触面上的压力均匀分布，有
p0 F 1000N 106 N / m 2 A 1 103 m 2
若法向力F均匀地作用在面积A上，则压力可表示为:
F p A



静压力的特性:
液体的静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向 静止液体中任何一点所受到各个方向的压力都相等
2.2.2压力的表示方法及单位
1、测压两基准
绝对压力:以绝对零压为基准所测 相对压力:以大气压力为基 准所测
2、关系
绝对压力 = 大气压力 + 相对压力 真空度 = 大气压力 – 绝对压力
2.流经同心圆柱环形缝隙的流量公式：
q = （πd h h uo / 2

3
/ 12μl ）Δp ± πd
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。
2.6 液压冲击和空穴现象
液压冲击: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,产生很高的压力峰值,这种现象称为液压冲击。 1.液压冲击产生的原因 (1)、管内液流速度突然变化，由液流惯性力引起的 液压冲击。 (2)、由于运动部件制动时引起的液压冲击。
2.3.1 基本概念
1、理想液体、定常流
理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。
实际液体：既有粘性又考虑可压缩性的液体。 定常流动：流动液体中任一点的p、u和ρ都不 随时间而变化流动。
2、流量和平均流速
通流截面：液体在管道中流动时，垂直与液体 流动方向的截面。用A表示
流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积。 用q 表示， q=vA 单位为 m3/s 或 L/min 。
2.2.5 静止液体对固体壁面的作 用力
作用在平面上的总作用力：F= p· A
如：液压缸，若设活塞直径为D,则
F= p· = p· 2/4 A πD
作用在曲面上的总作用力： Fx = p· x A
结论：曲面在某一方向上所受的作用力，等于液
体压力与曲面在该方向的垂直投影面积之乘积。
2.3
液体动力学
4、实际液体总流的伯努利方程
p1 1 p2 1 2 2 z1 11 z2 22 hw g 2g g 2g
α1，α2---动能修正系数，一般在紊流时取 α＝1，层流时取α＝2。
hw ：单位重量液体所消耗的能量
5、伯努利方程应用实例 液压泵吸油口处的真空度 是油箱液面压力与吸油口 处压力p2之差。液压泵吸 油口处的真空度却不能太 大. 实践中一般要求液压 泵的吸油口的高度h不超 过0.5米.
1.流经平行平板的间隙 (1)流经固定平行平板间隙的流量

q = b h 3Δp / 12μl ± u ob h / 2 在压差作用下，流量q 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)流经相对运动平行平板间隙的流量
q=bhu0/2 在一般情况下，相对运动的平行平板 间隙中既存在压差又存在相对运动，此时 平行平板流量若二者方向相同为上述的代 数和若方向相反为代数差。
1.种类：石油型 、乳化型、合成型 2.选择：主要考虑系统的工作环境和工作条件。 （1）按工作压力 p 高，η大； p 低，η小。 （2）按环境温度 T 高，η大； T 低，η小。 （3）按运动速度 v 高，η小； v 低，η大。
2.2 液体静力学


2.2.1液体静压力及其特性
静压力: 是指液体处液体流经间隙的流量
泄漏:当流体流经间隙时就会发生从压力高处经过 间隙流到系统中压力低处或直接进入大气的现象 (前者称为泄漏，后者称为外泄漏)

泄漏主要是由间隙两端压力差与组成间隙两配合 表面的相对运动造成的
油液在间隙中的流动状态一般是层流 常见间隙：平行平板间隙和环形间隙

2
2
ξ称为局部压力损失系数

管路系统的压力损失:整个管路系统的总压力 损失是系统中所有直管的沿程压力损失和所有 局部压力损失之和
li pi i d 2 i1 i 2 i 1 i 1 k i
n k 2 i n
2 i
系统动力元件所供的工作压力:
p泵 pw p
1.流经薄壁小孔的流量
q cd A 2p

cd cc c 称为小孔流量系数

通过薄壁小孔的流量与液体粘度无关，因而流量 受液体温度影响较小.节流孔口常做成薄壁小孔。
2.流经细长孔的流量
d 4 p d2 q Ap 128l 32l 2 A d 是细长小孔的通流截面积
或：VA=q=常数 结论：液体在管道中流动时，流过各个通 流截面的流量是相等的，因而流速和过 流断面成反比。
2.3.3伯努利方程—能量守恒定律
1、能量守恒定律：理想液体在管道中稳定流动
时，根据能量守恒定律，同一管道内任一截面上的 总能量应该相等。 或：外力对物体所做的功应该等于该物体机械能的 变化量。
注： 液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力


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
2.减小液压冲击的措施
⑴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。
（2）限制管道中油液的流速v。
⑶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。
⑷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——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。
λ:沿程压力损失系数,
其理论值为λ＝64/Re ，而实际由于各种 因素的影响，对光滑金属管取λ＝75/Re， 对橡胶管取λ＝80/Re。

局部压力损失Δpξ : 在流经阀口、管道截 面变化、弯曲等处时，由于流动方向和速 度变化及复杂的流动现象(旋涡，二次流等) 而造成局部能量损失
p

P↑，F↑，η ↑
但其影响较小，一般在32Mpa以上才考虑。
粘度和温度的关系：温度↑，内聚力↓，η↓。
2.1.2对液压油的要求

合适的粘度，粘温特性好；
润滑性好； 相容性好，化学稳定性好； 质地纯净，抗泡沫性好； 闪点要高，凝固点要低。 污染小，成本低，对人体无害。
2.1.3液压油分类及选择
2.5液体流经小孔及缝隙的流量
小孔的类型： 薄壁小孔：
当孔的长度 l 与孔径 d 之比（长径比） l/d≤0.5时的小孔称为薄壁小孔。
当孔的长度l与孔径d 之比l/d >4时的小孔称为细长 细长小孔： 小孔。 当孔的长度 l 与孔径 d 之比 0.5＜l/d ≤4 时的小孔 称为短孔。
短
孔：
2.5.1流经小孔的流量
2、伯努利方程（理想液体）：
p1 +ρg Z1 +ρv12 / 2 = p2+ρgZ2+ρv22/2 或 p/ρg +Z+ v2 /2g= C（c为常数） 3、方程的物理意义：在密闭管道内作恒定流动 的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、 位能和动能。在流动过程中，三种能量之间可 以互相转化，但各个过流断面上三种能量之和 恒为定值。

1 V k p V0
∵ p↑ v↓ ∴为保证κ为正值，式中须加负号
2.粘性
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间的相对运 动而产生一种内摩擦力。
注意：静止液体不呈现粘性。
液体的粘性大小可用粘度来表示。
表示方法：动力粘度、运动粘度、相对粘度。
粘度和压力的关系：
2.2.3液体静压力的基本方程
1、计算静止液体内任意点A处的压力 p = p0+ρgh 2、重力作用下静止液体压力分布特征 （1）静止液体中任一点处的压力由两部分 液面压力p0 组成 液体自重所形成的压力ρgh （2) 静止液体内压力沿液深呈线性规律分布 （3) 离液面深度相同处各点的压力均相等， 压力相等的点组成的面叫等压面.