《液压与气压传动》 第2章
东北大学《液压与气压传动》第二章
重点难点:
容积式泵工作原理、必要条件 齿轮泵工作原理、排流量计算 容积式泵的共同弊病、 困油现象的实质 空压机工作原理
第二章 能源装置及辅件
第一节 概 述 一、能源装置的组成
液压能源装置和气源装置
液压能源装置用来向液压系统输送具有一定压力和流量的 清洁的工作介质；
气源装置则向气动系统输送一定压力和流量的洁净的压缩空气。 液压泵站一般由泵、油箱和一些液压辅件（过滤器、温控元 件、热交换器、蓄能器、压力表及管件等）组成，这些辅件是相 对独立的，可根据系统的不同要求而取舍，一些液压控制元件 （各种控制阀）有时也以集成的形式安装在液压泵站上。 气源装置则由空压机、压缩空气的净化储存设备（后冷却器 、油水分离器、储气罐、于燥器及输送管道）、气动三联件（分 水过滤器、油雾器及减压阀）组成，还有一些必要的辅件，如自 动排水器、消声器、缓冲器等.
V = 2(V1 V2 ) z = 2b[π ( R
2
R r r ) sz ] cosθ
2
式中 R，r—叶片泵定子内表面圆弧 部分长、短半径； θ—叶片倾角。 泵的实际输出流量为
q = Vn η v = 2b[π ( R
2
R r r ) sz ]nη v cos θ
2
对高压叶片泵常采用以下措施来改善叶片受力状况： 1）减小通往吸油区叶片根部的油液压力，即在吸油区叶片根部与压油腔之间串 联一减压阀或阻尼槽，使压油腔的压力油经减压后再与叶片根部相通。这样叶片 经过吸油腔时，叶片压向定子内表面的作用力不会太大。 2）减小叶片底部承受压力油作用的面积。 图 2－16a所示为子母叶片的结构，母叶片3和子叶片4之间的油室 f始终 经槽 e、d、a和压力油相通，而母叶片的底腔 g则经转子1上的孔 b和所在油 腔相通。这样，叶片处在吸油腔时，母叶片只在压油室 f的高压油作用下压 向定子内表面，使作用力不致太高。
液压与气压传动(第二章讲稿)
将流管截面无限缩小趋近于零，便获 得微小流管或微小流束。微小流束截面各 点处的流速可以认为是相等的。 流线彼此平行的流动称为平行流动。 流线间夹角很小，或流线曲率很大的流动 称为缓变流动。平行流动和缓变流动都可 认为是一维流动。 （ 3）通流截面、流量和平均流速 通流截面：在流束中与所有流线正交的截 面。在液压传动系统中，液体在管道中流 动时，垂直于流动方向的截面即为通流截 面，也称为过流断面。
根据静压力的基本方程式，深度为h处的液体压力
p p0 gh =106+900×9.8×0.5
=1.0044×106(N/m2)106(Pa)
从本例可以看出，液体在受外Fra bibliotek压力作用的情况 下，液体自重所形成的那部分压力gh相对甚小，在 液压系统中常可忽略不计，因而可近似认为整个液体 内部的压力是相等的。以后我们在分析液压系统的压 力时，一般都采用这种结论。
例2.1 如图2-2所示，容器内盛满油 液。已知油的密度=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
F 1000 N p0 10 6 N / m 2 A 110 3 m 2
四、 静止液体中的压力传递(帕斯卡原理)
根据静压力基本方程 (p=p0+ρgh),盛放在密闭容器内的液 体，其外加压力p0发生变化时，只 要液体仍保持其原来的静止状态不 变，液体中任一点的压力均将发生 同样大小的变化。 如图2-5所示密闭容器内的静 止液体，当外力F变化引起外加压 力p发生变化时，则液体内任一点 的压力将发生同样大小的变化。即 在密闭容器内，施加于静止液体上 的压力可以等值传递到液体内各点。 这就是静压传递原理，或称为帕斯 卡原理。
液压与气压传动第2章习题解答
第2章 液压与气压传动流体力学基础思考题和习题2.1 什么叫压力？压力有哪几种表示方法？液压系统的压力与外界负载有什么关系？（答案略）2.2 解释下述概念：理想流体、定常流动、过流断面、流量、平均流速、层流、紊流和雷诺数。
（答案略）2.3 说明连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？（答案略）2.4 说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方程有什么区别？（答案略）2.5 如图2.32所示，已知测压计水银面高度，计算M 点处的压力是多少？ 解：取B －C 等压面，C B p p ＝： Hg a C p p γ⨯+5.0＝ 因为D －B 为等压面，故 C B D p p p ＝＝。
取M 水平面为等压面，O H D M p p 2)5.05.1(γ-+＝O H Hg a p 20.15.0γγ++＝。
2.6 一个压力水箱与两个U 形水银测压计连接如图2.33，a ，b ，c ，d 和e 分别为各液面相对于某基准面的高度值，求压力水箱上部的气体压力p g 是多少？ 解：由等压面概念：)(0d e p p Hg d ∇-∇+γ＝ )(2d c p p O H c d ∇-∇+γ＝ )(b c p p Hg c b ∇-∇+γ＝ )(2b a p p p O H b a gas ∇-∇-γ＝＝整理：20()()gas Hg H O p p c e b d b d c a γγ+∇+∇-∇-∇+∇-∇+∇-∇＝ （a p 为e ∇处大气压力）2.7 如图2.34所示的连通器，内装两种液体，其中已知水的密度ρ1= 1 000 kg/m ，h1= 60 cm ，h1= 75 cm ，试求另一种液体的密度ρ是多少？ 解：取等压面1—1列方程： 11gh p p a ρ+＝左 ２２右＝gh p p a ρ+121ρρh h ＝２ 2.8 水池如图2.35侧壁排水管为0.5⨯0.5 m ⨯m 的正方形断面，已知，h = 2 m ，α = 45︒，不计盖板自重及铰链处摩擦影响，计算打开盖板的力Ｔ是多少？ 解：盖板所受的总压力，54.53385.05.0)245sin 5.02(81.91000＝＝＝⨯⨯︒⨯+⨯⨯A gh F G ρ（N ）压心位置，09.35.0)25.045sin 2(125.025.045sin 224＝）＝（＝⨯+︒++︒+A J G G G C ηηη（m ）对铰链力矩平衡，︒⨯⨯︒-45cos 5..0)45sin (T hF C ＝η 66.394945cos 5.0)45sin 209.3(54.5338＝＝︒⨯︒-⨯T （N ） 2.9 如图2.36所示的渐扩水管，已知d = 15 cm ，D = 30 cm ，p A = 6.86×10 4 Pa ，p B = 5.88×10 4 Pa ，h = 1 m ，υB = 1.5 m/s ，求（1）υA =？（2）水流的方向，（3）压力损失为多少？解：（1）A B d D q υπυπ2244＝＝0.65.1)1015()1030(222222＝＝＝⨯⨯⨯--B A d D υυ（m/s ） （2）A 点总能头83.881.920.681.910001086.62242＝＝⨯+⨯⨯+g g p A A υρ（mH 2O ） B 点总能头11.7181.925.181.910001088.52242＝＝+⨯+⨯⨯++h g g p B B υρ（mH 2O ） 故水流方向为由A 到B（3）能头损失为 72.111.783.8＝-（mH 2O ）压力损失为：41069.181.9100072.1⨯⨯⨯＝（Pa ） 2.10 如图2.37中，液压缸直径D = 150 mm ，活塞直径d = 100 mm ，负载F = 5×10N 。
《液压与气压传动》（第3版）习题答案刘建明
《液压与气压传动》教材(第3版)习题参考答案第1章习题P4 小节习题：（1）机械能、液压能。
（2）动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件和工作介质。
（3）动力元件。
（4）机械能、机械能。
（5）压力、流量和流动方向。
（6）1．液压传动的优点１）能方便地实现无级调速，且调速范围大。
２）容易实现较大的力和转矩的传递。
液压传动装置的体积小、重量轻、运动惯性小。
３）液压传动装置工作平稳，反应速度快，换向冲击小，便于实现频繁换向。
４）易于实现过载保护，而且工作油液能实现自行润滑，从而提高元件的使用寿命。
５）操作简单，易于实现自动化。
６）液压元件易于实现标准化、系列化和通用化。
2．液压传动的缺点1）液体的泄漏和可压缩性使液压传动难以保证严格的传动比。
2）在工作过程中能量损失较大，传动效率较低。
3）对油温变化比较敏感，不宜在很高或很低的温度下工作。
4）液压传动出现故障时，不易诊断。
P7 小节习题：（1）由于液体内磨擦力的作用，而产生阻止液层间的相对滑动。
（2）动力黏度、运动黏度、相对黏度。
（3）运动黏度，υ，m2/s，mm2/s。
（4）黏度较低。
（5） 40℃运动黏度，mm2/s。
（6）石油型、乳化型和合成型。
（7）水分、空气、微小固体颗粒、胶质状生成物。
（8）a.堵塞过滤器，使液压泵吸油困难，产生噪声，堵塞阀类元件小孔或缝隙，使阀动作失灵。
微小固体颗粒还会加剧零件磨损，擦伤密封件，使泄漏增加。
b.水分和空气混入会降低液压油的润滑能力，加速氧化变质，产生气蚀；还会使液压液压系统出现振动、爬行等现象。
（9）a.严格清洗元件和系统。
b.尽量减少外来污染物。
c.控制液压油的温度。
d.定期检查、清洗和更换滤芯。
e.定期检查和更换液压油。
本章习题1.填空题（1）法向力，N/㎡即pa 。
（2）压力和流量。
（3）绝对压力和相对压力，相对压力。
（4）输入流量。
（5）沿程压力损失和局部压力损失。
（6）功率损失、油液发热、泄漏增加。
液压与气压传动知到章节答案智慧树2023年青岛恒星科技学院
液压与气压传动知到章节测试答案智慧树2023年最新青岛恒星科技学院第一章测试1.液压传动的优点不包括（）。
参考答案:不易污染环境2.气压传动的缺点不包括（）。
参考答案:容易造成污染3.液压与气压传动系统的组成中，除了传动介质外还有哪些（）。
参考答案:辅助装置;控制调节装置;动力装置;执行装置4.液压传动能够实现自我润滑，设备使用寿命较长。
（）参考答案:对5.气压传动由于空气的可压缩性大，且工作压力低，所以传递动力不大。
（）参考答案:对第二章测试1.液压系统的执行元件是（）。
参考答案:液压缸或液压马达2.液压传动的特点有（）。
参考答案:可以在较大的速度范围内实现无级变速3.活塞（或液压缸）的有效面积一定时，活塞（或液压缸）的运动速度取决于（）。
参考答案:进入液压缸的油液流量4.液压传动系统中的泄漏必然引起能量损失。
（）参考答案:对5.液压传动系统中的液阻的存在，必然引起能量损失。
（）参考答案:对第三章测试1.通常情况下，齿轮泵一般多用于（）。
参考答案:低压2.双作用式叶片泵旋转一周，完成（）吸油和压油。
参考答案:两次3.液压泵的应用可以分为两大类（）。
参考答案:移动设备用液压装置;固定设备用液压装置4.理论流量是指考虑液压泵泄漏损失时，液压泵在单位时间内实际输出的油液体积。
（）参考答案:错5.定子与转子偏心安装，改变偏心距值可改变泵的排量，因此径向柱塞泵可做变量泵使用。
（）参考答案:对第四章测试1.能将液压能转换为机械能的液压元件是（）。
参考答案:液压缸2.液压马达通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承。
（）参考答案:对3.液压马达能够正、反转。
（）参考答案:对4.液压缸除单个使用外，还可以几个组合起来或和其它机构组合起来，以完成特殊的功用。
（）参考答案:对5.液压缸摆动缸能实现小于360度的往复摆动。
（）参考答案:对第五章测试1.单向阀是控制油液的单向流动方向，接通或关闭油路。
（）参考答案:错2.溢流阀常接在液压泵出油口的管路上，它的进油口的压力就是系统的压力。
液压与气压传动习题与答案
第一章绪论1－1液压系统中的压力取决于〔〕，执行元件的运动速度取决于〔〕。
1－2液压传动装置由〔〕、〔〕、〔〕和〔〕四局部组成，其中〔〕和〔〕为能量转换装置。
1—3 设有一液压千斤顶，如图1—3所示。
小活塞3直径d＝10mm，行程h=20mm，大活塞8直径D=40mm，重物w＝50000N，杠杆l＝25mm，L＝500mm。
求：①顶起重物w时，在杠杆端所施加的力F；②此时密闭容积中的液体压力p；⑧杠杆上下动作一次，重物的上升量H；④如果小活塞上有摩擦力f l＝200N，大活塞上有摩擦力f2＝1000 N, 杠杆每上下动作一次，密闭容积中液体外泄0.2cm3至油箱，重新完成①、②、③。
图题1—3第二章液压油液2－1什么是液体的粘性？2－2粘度的表式方法有几种？动力粘度及运动粘度的法定计量单位是什么？2－3压力和温度对粘度的影响如何？2—4 我国油液牌号与50℃时的平均粘度有关系，如油的密度ρ＝900kg ／m 3，试答复以下几个问题：1)30号机油的平均运动粘度为( )m 2／s ；2〕30号机油的平均动力粘度为( )Pa ．s ；３) 在液体静止时，40号机油与30号机油所呈现的粘性哪个大？2—5 20℃时水的运动粘度为l ×10—6m 2／s ，密度ρ＝1000kg ／m 3；20℃时空气的运动粘度为15×10—6m 2／s ，密度ρ＝1.2kg ／m 3；试比拟水和空气的粘度( )(A)水的粘性比空气大；(B)空气的粘性比水大。
2—6 粘度指数高的油，表示该油 ( )(A)粘度较大；(B)粘度因压力变化而改变较大；(C) 粘度因温度变化而改变较小；(D) 粘度因温度变化而改变较大。
2—7 图示液压缸直径D=12cm ，活塞直径d＝11.96cm ，活塞宽度L ＝14cm ，间隙中充以动力粘度η=0.065Pa ·s 的油液，活塞回程要求的稳定速度为v＝0.5 m ／s ，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F 等于多少" 第三章 液压流体力学根底§ 3－1 静止流体力学3—1什么是液体的静压力？压力的表示方法有几种？压力的单位是什么？3—2在图示各盛水圆筒活塞上的作用力F ＝3000 N 。
液压与气压传动第2章习题答案
2.8 思考题与习题答案1. 液压油有哪几种类型？液压油的牌号和粘度有什么关系？如何选用液压油？答：目前液压油主要包括矿物型液压油和难燃型液压油；液压油的粘度等级是以其40℃时运动粘度的中心值来表示的，如L-HM32液压油的粘度等级为32，则40℃时其运动粘度的中心值为32mm 2/s ；选择液压油一般首先选择液压油的品种，然后再选择液压油的粘度。
2. 动力粘度、运动粘度的含义是什么？答：动力粘度是指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。
液体的动力粘度与其密度的比值，称为液体的运动粘度。
3. 液压油粘度过高、过低会有什么不良的影响？答：液压油粘度过高对液压装置不利，其本身也会发生化学变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限；过低影响其润滑效果。
4. 什么是压力？压力有哪几种表示方法？液压系统的工作压力与外界负载有什么关系？答：静止液体某点处单位面积上所受的法向力称为该点的静压力。
静压力在物理学上称为压强，在液压传动中称为压力。
压力有两种表示方法：一种是以绝对真空作为基准所表示的压力，称为绝对压力；另一种是以大气压力作为基准所表示的压力，称为相对压力。
液压系统的工作压力随着外界负载的增大而增大。
5. 连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？答：连续方程的本质是质量守恒。
它的物理意义是在单位时间内流过管中每一截面的液体质量是相等的。
6. 说明伯努利方程的物理意义，并指出理想液体的伯努利方程和实际液体的伯努利方程有什么区别。
答：伯努利方程的物理意义就是能量守恒定律在流体力学中的具体表达式。
理想液体的伯努利方程表示液体在流动时，具有三种形式的能量，分别是动能、势能和压力能。
它们之间可以相互转换，但总和不变。
但实际液体在管道内流动时，由于液体存在粘性，会产生摩擦力，消耗能量；同时，管道局部形状和尺寸的变化，会使液流产生扰动，也消耗一部分能量。
因此，实际液体在流动过程中，会产生流量损失。
7. 管路中的压力损失有哪几种？它们有什么区别？答：在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失，压力损失可分为沿程压力损失和局部压力损失。
液压与气压传动技术教程.pdf
2、2、3 压力的表示方法及单位
测压两基准 关系
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
关系
绝对压力 = 大气压力 + 相对压力 或 相对压力（表压）= 绝对压力 – 大气压力
注 液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力
真空度 = 大气压力 – 绝对压力 p > pa p = pa p < pa p=0
第一章 绪论
目的任务:
了解液压与气压传动的优缺点及应用发展
掌握液压与气压传动的特点、原理和组成
重点难点:
液压传动的原理、特点、组成和作用传动传动—传递运动和动力的方式
常见传动
机械
< 电气
气体
流体 <
液力—流力（动量矩定理）
液体 <
*液压—物理（帕斯卡原理）
液压和气压传动
液压传动—利用液体压力能实现运动和
用以控制流体的 方向、压力和流 量，以保证执行 元件完成预期的 工作任务。
4.辅助装置—油箱、油管、滤油 器、压力表、冷却 器、分水滤水器、 油雾器、消声器、 管件、管接头和各 种信号转换器等 ， 创造必要条件，保 证系统正常工作。
5.工作介质— 液压油或压缩空 气，
作为传递运动和动力 的载体。
运动粘度单位说明
∵单位中只有长度和时间量纲类似运动学量。 ∴称运动粘度，常用于液压油牌号标注
液压油牌号标注
老牌号——20号液压油，指这种油在50°C 时的平均运动粘度为20 cst。
新牌号——L—HL32号液压油，指这种油在 40°C时的平均运动粘度为32cst。
相对粘度0E
∵ μ、ν不易直接测量，只用于理论计算 ∴ 常用相对粘度
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Ff
A du
dy
（2-4）
❖ 式中 ——衡量流体黏性的比例系数，被称为动力黏
度或绝对黏度。
❖ 若以表示流体层间切应力，即单位面积上的内摩擦力 ，则有
du
dy
（2-5）
❖ 这就是牛顿液体内摩擦定律。
❖ ① 黏性的度量
❖ 度量黏性大小的物理量被称为黏度。常用的黏度有3种 ，即动力黏度、运动黏度和相对黏度。
❖ 1．液压传动工作介质按品种的分类 (Hydraulic transmission
operating medium variety)
❖ 2．液压传动工作介质按黏度的分类 (Hydraulic transmission
operating medium viscosity variety)
❖ 2.1.2 液压传动工作介质的物理性质（Physical characteristics of hydraulic transmission operating medium）
❖ 2.1.5 液压工作介质的选择（Selection of hydraulic operating medium）
❖ 1．对液压工作介质的性能要求 （Property requirement of hydraulic operating medium）
❖ 2．液压工作介质的分类 (Classification of hydraulic operating medium)
❖ 液体的压缩系数的倒数被称为液体的体积弹性模 量，用E0表示。即
E0 1 pV0
V
（2-3）
❖ （3）黏性
❖ 液体在外力作用下流动时，液体分子间内聚力会 阻碍分子相对运动而产生一种内摩擦力，这一特性被 称为液体的黏性。黏性是液体的重要物理特性，也是 选择液压工作介质的重要依据。
❖ 实验结果表明，液体在流动时相邻流体层间的内 摩擦力与流体层的接触面积及流体层的相对运动速度 梯度成正比，即
❖ 2.1.3 液压工作介质的化学性质（Chemical characteristics of hydraulic operating medium）
❖ （1）氧化稳定性
❖ （2）水解稳定性
❖ （3）相容性
❖ （4）热稳定性
❖ 2.1.4 液压传动系统对工作介质的主要性能要求（Main performance requirements of hydraulic transmission operating medium）
可压缩性。液体的可压缩性通常用体积压缩系数度量， 是指当温度不变时，单位压力变化下液体体积的相对变 化量，即
1 V
p V0
（2-2）
❖ 式中 ——体积压缩系数 (m2/N)
❖
V0 ——加压前液体体积（m3）；
❖ V ——加压后液体体积减少量（m3）；
❖ p ——液体压力增量 (N/m2)。
❖ 2.1.6 液压传动工作介质的使用（Application of hydraulic transmission operating medium）
❖ 2.2 液压传动工作介质的污染和控制（Pollution and control of hydraulic transmission operating medium）
❖ ① 按品种分类 ❖ ② 按黏度分类 ❖ 3．液压工作介质的选用（Selection and application
of hydraulic operating medium） ❖ 4．液压工作介质的污染与控制 （Pollution and
control of hydraulic operating medium）
❖ 本章重点(Important knowledge points in this chapter)：掌握 液体的可压缩性、黏性及黏性的度量，牛顿液体内摩擦定律，液 压传动工作介质的正确使用、对污染的控制及措施。
❖ 本章难点(Difficult understanding knowledge points in this chapter)：液体的可压缩性、动力黏度和运动黏度公式推导与计 算。
❖ （1）密度
பைடு நூலகம்
❖ 单位体积液体所具有的质量被称为液体的密度，即
m
V
（2-1）
式中 ——液体的密度（kg/m3）； V ——液体的体积（m3）； m——液体的质量（kg）。 液体的密度随着温度或压力的变化而变化，因其变化
量一般很小，所以在实际工程计算中可以忽略不计。 （2）可压缩性
液体受压力作用而使其体积缩小的性质被称为液体的
❖ 动力黏度 动力黏度又称绝对黏度，用 表示，由式
（2-5）可得，
du
（2-6）
dy
❖ 运动黏度运动黏度是动力黏度与密度的比值，用表 示，国际计量单位为m2/s。计算公式为
v
（2-7）
❖ 相对黏度
❖ 相对黏度 相对黏度又称条件黏度。它是采用特定的黏 度计在规定的条件下测量出来的液体黏度。根据测量 条件和使用仪器的不同，各国采用的相对黏度单位有 所不同。如英国采用雷氏黏度（R）；美国采用赛氏黏 度（SSU）；我国、德国及前苏联等国采用恩氏黏度 （°E），等等。
❖ 本章教学目的和要求(Teaching objects and requirements in this chapter)：学习时应着重理解液压传动工作介质的物理意义 和化学性质及其正确的选用原则，液压传动系统对工作介质的主 要性能要求，黏性是选择液压传动工作介质的重要依据，必须准 确地理解在液压传动中常用的计算公式，了解液压传动工作介质 污染的原因及危害，采取正确的控制措施。
❖ 2.1 液压工作介质的性质和选择（Characteristics and selection of hydraulic operating medium）
❖ 2.1.1 液压传动工作介质的种类（Classification of hydraulic transmission operating medium）
第2章 液压传动工作介质
Hydraulic transmission
operating medium
❖ 本章主要内容(Main contents in this chapter)：主要讲述了液压 传动工作介质的物理和化学性质及其选用原则、液压传动系统对 工作介质的主要性能要求，液压传动工作介质的污染、危害和控 制，污染度的测定及等级。