液压与气压传动第二章课件
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液压与气压传动课件第2章1-2节
1.液压泵和液压马达的压力 1)工作压力p 液压泵的工作压力是指它输出油液的压力，其大 小由负载决定。液压马达的工作压力是指它的输入压力。 2)公称（额定）压力 液压泵的公称（额定）压力是指液压泵在 使用中允许到达的最大工作压力，超过此值就是过载。液压泵的公称 压力应符合国家标准(GB2346-2003)的规定。 液压马达的公称压力是指液压马达在使用中允许达到的最大工作压 力。超过此值就是过载。液压马达的公称压力应符合国家标准(GB23462003)的规定。 3)最高工作压力 液压泵和液压马达的最大工作压力是指液压泵或 液压马达在短时间内过载时所允许到达的极限压力。
液压与气压传动
第4版
第二章 液压泵和液压马达
第一节 概述 第二节 齿轮泵 第三节 叶片泵 第四节 柱塞泵 第五节 液压泵的选用 第六节 液压马达 小结
第一节 概述
一、液压泵和液压马达的工作原理
液压泵是将电动机(或其它原动机)输出的机械能转换为液体压力能的 能量转换装置。在液压系统中，液压泵作为动力源，向液压系统提供压力 油。
从上述泵的工作过程可以看出：
l)液压泵是依靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，利用这种原 理做成的泵统称为容积式液压泵。
2)在吸油过程中，对于非封闭的油箱,必须使油箱与大气接通，这 是吸油的必要条件。
3)单向阀5、6将吸油腔与压油腔隔开,保证吸油时使V腔与油箱接 通，同时切断供油管道;压油时使V腔与油液流向系统的管道相通而与 油箱切断。单向阀5、6又称为配油装置。
2.液压泵和液压马达的压力和流量
（1）排量V 液压泵的排量是指泵轴每转一转，由其密封容积的几何尺 寸变化计算而得的排出液体的体积。公称排量应符合国家标准的规定。
液压马达的排量是指马达轴每转一转，由其密封容积的几何尺寸变化计 算而得的吞入液体的体积。公称排量应符合国家标准的规定。
液压与气压传动
第4版
第二章 液压泵和液压马达
第一节 概述 第二节 齿轮泵 第三节 叶片泵 第四节 柱塞泵 第五节 液压泵的选用 第六节 液压马达 小结
第一节 概述
一、液压泵和液压马达的工作原理
液压泵是将电动机(或其它原动机)输出的机械能转换为液体压力能的 能量转换装置。在液压系统中，液压泵作为动力源，向液压系统提供压力 油。
从上述泵的工作过程可以看出：
l)液压泵是依靠密封容积的变化来实现吸油和压油的，利用这种原 理做成的泵统称为容积式液压泵。
2)在吸油过程中，对于非封闭的油箱,必须使油箱与大气接通，这 是吸油的必要条件。
3)单向阀5、6将吸油腔与压油腔隔开,保证吸油时使V腔与油箱接 通，同时切断供油管道;压油时使V腔与油液流向系统的管道相通而与 油箱切断。单向阀5、6又称为配油装置。
2.液压泵和液压马达的压力和流量
（1）排量V 液压泵的排量是指泵轴每转一转，由其密封容积的几何尺 寸变化计算而得的排出液体的体积。公称排量应符合国家标准的规定。
液压马达的排量是指马达轴每转一转，由其密封容积的几何尺寸变化计 算而得的吞入液体的体积。公称排量应符合国家标准的规定。
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2精品PPT课件
压力的单位:
国际单位：Pa( N/m2) 工程单位: bar (kgf/cm2)
换算关系 1bar (kgf/cm2)=105Pa ( N/m2)=0.1MPa
2、排量 V
第二章
排量V 是指在没有泄漏的理想情况下，液压泵
每转所排出的油液体积。
排量的单位:
国际单位：m3/rad 工程单位 ：cm3/r(mL/r)
换算关系
1mL/r= cm3/r =
1
2
×10-6
m3/rad
3、流量
第二章
(1) 平均理论流量 qt
在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单位时间内理 论上输出的油液体积。即
qt nV
(2) 实际流量 q
液压泵工作时实际输出的油液体积，其值为理
论流量qt 减去泄漏量 Δq , 即
q qt q
(3) 瞬时(理论)流量 qsh
第二章
在偏心轮的几何中心转到最下点 o1 时终止，吸
油完成，偏心轮继续旋转，柱塞随偏心轮向上运 动，密封容积由大变小，油液受压顶开单向阀6
排出(单向阀5关闭),这一过程称为排油。当偏心
轮的几何中心转到最上点 o1时终止，实现排油
（完成压油），偏心轮不断旋转，泵就不断吸油 和压油。
液压泵的工作原理归纳如下：
第二章
（1）密闭的容积发生变化是吸油、压油的根本原理， 容积变大时形成真空，油箱中的油液在大气压 力下进入密闭的容积(吸油)，容积减小时油液 受压排出(压油)；
（2）油箱的液面与大气相通是吸油的必要条件；
（3）要有配流装置将吸油、压油的过程分开； (吸油口、排压口不能相通)
2、液压马达的工作原理：
第二章 液压泵与液压马达
第一节 液压泵和液压马达概述 第二节 齿轮式液压泵和齿轮式液压马达 第三节 叶片式液压泵和叶片式液压马达 第四节 柱塞式液压泵和柱塞式液压马达
国际单位：Pa( N/m2) 工程单位: bar (kgf/cm2)
换算关系 1bar (kgf/cm2)=105Pa ( N/m2)=0.1MPa
2、排量 V
第二章
排量V 是指在没有泄漏的理想情况下，液压泵
每转所排出的油液体积。
排量的单位:
国际单位：m3/rad 工程单位 ：cm3/r(mL/r)
换算关系
1mL/r= cm3/r =
1
2
×10-6
m3/rad
3、流量
第二章
(1) 平均理论流量 qt
在不考虑泄漏的情况下，液压泵在单位时间内理 论上输出的油液体积。即
qt nV
(2) 实际流量 q
液压泵工作时实际输出的油液体积，其值为理
论流量qt 减去泄漏量 Δq , 即
q qt q
(3) 瞬时(理论)流量 qsh
第二章
在偏心轮的几何中心转到最下点 o1 时终止，吸
油完成，偏心轮继续旋转，柱塞随偏心轮向上运 动，密封容积由大变小，油液受压顶开单向阀6
排出(单向阀5关闭),这一过程称为排油。当偏心
轮的几何中心转到最上点 o1时终止，实现排油
（完成压油），偏心轮不断旋转，泵就不断吸油 和压油。
液压泵的工作原理归纳如下：
第二章
（1）密闭的容积发生变化是吸油、压油的根本原理， 容积变大时形成真空，油箱中的油液在大气压 力下进入密闭的容积(吸油)，容积减小时油液 受压排出(压油)；
（2）油箱的液面与大气相通是吸油的必要条件；
（3）要有配流装置将吸油、压油的过程分开； (吸油口、排压口不能相通)
2、液压马达的工作原理：
第二章 液压泵与液压马达
第一节 液压泵和液压马达概述 第二节 齿轮式液压泵和齿轮式液压马达 第三节 叶片式液压泵和叶片式液压马达 第四节 柱塞式液压泵和柱塞式液压马达
液压与气压传动(第二章讲稿)
液压系统具有较大的传动能力和较高的传动刚性 ，适用于重载和高扭矩场合；而气压系统具有较 小的摩擦阻力和较好的灵敏度，适用于轻载和快 速运动场合。
系统维护
液压系统对密封件的要求较高，维护成本相对较 高；而气压系统的元件结构简单，维护成本较低 。
05 结论
本章重点回顾
• 液压与气压传动的基本原理：液压与气压传动的基本原理是利用液体或气体的 压力能来传递动力和运动。液压传动以液体为工作介质，气压传动以气体为工 作介质。
气压传动的优点包括清洁、安全、维护成本低等，但也有功率密度低、 动作响应慢等缺点。
液压与气压传动的比较
液压传动的优点包括功率密度高、动作响应快、易于实现自 动化等，但也有泄漏、维护成本高等缺点。而气压传动则具 有清洁、安全、维护成本低等优点，但功率密度低、动作响 应慢等缺点也比较明显。
在选择液压传动还是气压传动时，需要根据实合，液压传动 更为适合；而在需要清洁、安全的环境中，气压传动则更具 优势。
液压传动的优点包括功率密度高、动作响应快、易于实现自动化等，但也有泄漏、维护成本 高等缺点。
气压传动的原理
气压传动的基本原理是利用空气的可压缩性，通过气瓶或压缩机将气体 压缩，然后通过管道和控制阀等元件将压缩气体输送到气动执行元件， 实现动力和运动的传递。
气压传动系统由气源、气动执行元件、控制元件和辅助元件组成。气动 执行元件包括气缸、气马达等，控制元件包括各种气动阀、传感器等。
• 液压与气压传动的系统组成：液压与气压传动系统通常由能源装置、执行元件 、控制元件和辅助元件等组成。能源装置负责提供能量，执行元件实现具体的 动作，控制元件调节系统的运行状态，辅助元件保证系统的正常运转。
下一步学习计划
学习液压与气压传动的元件和回路
系统维护
液压系统对密封件的要求较高，维护成本相对较 高；而气压系统的元件结构简单，维护成本较低 。
05 结论
本章重点回顾
• 液压与气压传动的基本原理：液压与气压传动的基本原理是利用液体或气体的 压力能来传递动力和运动。液压传动以液体为工作介质，气压传动以气体为工 作介质。
气压传动的优点包括清洁、安全、维护成本低等，但也有功率密度低、 动作响应慢等缺点。
液压与气压传动的比较
液压传动的优点包括功率密度高、动作响应快、易于实现自 动化等，但也有泄漏、维护成本高等缺点。而气压传动则具 有清洁、安全、维护成本低等优点，但功率密度低、动作响 应慢等缺点也比较明显。
在选择液压传动还是气压传动时，需要根据实合，液压传动 更为适合；而在需要清洁、安全的环境中，气压传动则更具 优势。
液压传动的优点包括功率密度高、动作响应快、易于实现自动化等，但也有泄漏、维护成本 高等缺点。
气压传动的原理
气压传动的基本原理是利用空气的可压缩性，通过气瓶或压缩机将气体 压缩，然后通过管道和控制阀等元件将压缩气体输送到气动执行元件， 实现动力和运动的传递。
气压传动系统由气源、气动执行元件、控制元件和辅助元件组成。气动 执行元件包括气缸、气马达等，控制元件包括各种气动阀、传感器等。
• 液压与气压传动的系统组成：液压与气压传动系统通常由能源装置、执行元件 、控制元件和辅助元件等组成。能源装置负责提供能量，执行元件实现具体的 动作，控制元件调节系统的运行状态，辅助元件保证系统的正常运转。
下一步学习计划
学习液压与气压传动的元件和回路
液压与气压传动课件第2章3-6节
如图2-11所示,当转子旋转时，叶片在自身离心力和根部压力油的作 用下，紧贴定子内表面。在转子、定子、叶片和配油盘之间就形成了 若干个密封的工作容积。当相邻两叶片由短半径处向长半径处转动时， 两叶片间的工作容积逐渐增大，形成局部真空而吸油，当相邻两叶片 由长半径处向短半径处转动时，两叶片间的工作容积逐渐减小而压油。 转子转一周，两相邻叶片间的工作容积完成两次吸油和压油，所以称 为双作用叶片泵。
一般从结构复杂程度、自吸能力、抗油液污染能力和价格等方面看， 齿轮泵为最好。
从结构上看，柱塞泵最为复杂，对油液清洁度要求最高。 从工作精度和平稳性上来看，叶片泵最好。 从承载能力上来看，重载高压系统常用柱塞泵、叶片泵。 从工作环境上来看，齿轮泵适合较差的工作环境，如野外作业。常用 液压泵的性能比较及应用见表2－5。
图2-26 轴向柱塞泵液压马达的工作原理图
二、叶片式液压马达
1）组成：图2-27所示为叶片式液压马达的工作原理图。主要组成：转子、 定子、叶片和配油盘
2）工作原理：当压力油进入压油腔后，在叶片1、3上一侧作用有压力 油，另一侧为低压回油。由于叶片3伸出的面积大于叶片1伸出的面积，所以 液体作用于叶片3上的作用力大于作用于叶片1上的作用力，从而由于作用力 不等而使叶片带动转子作逆时针方向旋转。与此同时，液体作用于叶片7上的 作用力也大于作用于叶片5上的作用力，也使叶片带动转子作逆时针方向旋转。 故液压马达逆时针方向旋转。
图2-27 叶片泵液压马达的工作原理
3）叶片式液压马达和叶片泵的区别
为了液压马达能正、反转，叶片式液压马达的叶片径向放置。 为了使叶片根部始终通有压力油，在回、压油腔通入叶片根部的 通路上设置有单向阀。为了确保叶片式液压马达在通入压力油时 能正常起动，在叶片根部设置有预紧弹簧。
一般从结构复杂程度、自吸能力、抗油液污染能力和价格等方面看， 齿轮泵为最好。
从结构上看，柱塞泵最为复杂，对油液清洁度要求最高。 从工作精度和平稳性上来看，叶片泵最好。 从承载能力上来看，重载高压系统常用柱塞泵、叶片泵。 从工作环境上来看，齿轮泵适合较差的工作环境，如野外作业。常用 液压泵的性能比较及应用见表2－5。
图2-26 轴向柱塞泵液压马达的工作原理图
二、叶片式液压马达
1）组成：图2-27所示为叶片式液压马达的工作原理图。主要组成：转子、 定子、叶片和配油盘
2）工作原理：当压力油进入压油腔后，在叶片1、3上一侧作用有压力 油，另一侧为低压回油。由于叶片3伸出的面积大于叶片1伸出的面积，所以 液体作用于叶片3上的作用力大于作用于叶片1上的作用力，从而由于作用力 不等而使叶片带动转子作逆时针方向旋转。与此同时，液体作用于叶片7上的 作用力也大于作用于叶片5上的作用力，也使叶片带动转子作逆时针方向旋转。 故液压马达逆时针方向旋转。
图2-27 叶片泵液压马达的工作原理
3）叶片式液压马达和叶片泵的区别
为了液压马达能正、反转，叶片式液压马达的叶片径向放置。 为了使叶片根部始终通有压力油，在回、压油腔通入叶片根部的 通路上设置有单向阀。为了确保叶片式液压马达在通入压力油时 能正常起动，在叶片根部设置有预紧弹簧。
液压与气压传动技术课件 2.2：齿轮泵
齿轮泵是液压系统中最常见的一种泵，在结构上可分为外啮合齿轮泵和内啮合齿 轮泵两种。无论是哪一种，都属于定量泵。
外啮合
内啮合
1.齿轮泵工作原理
泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两端盖 及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点 将左、右两腔隔开，形成了吸、压油腔。
当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内 的轮齿脱离啮合，密封腔容积不断增大，构成 吸油腔；被旋转的轮齿带入左侧，左侧齿轮进 入啮合，密封腔容积不断减少，构成压油腔。
2.齿轮泵结构要点
泄漏与间隙补偿措施
齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮 齿啮合处泄漏。
端面间隙补偿采用静压平衡措施：在 齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮 动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引 入压力油，让作用在背面的液压力稍大于 正面的液压力.
齿轮泵
齿轮泵的泄漏、困油和径向液压力不平衡是影响齿轮泵性能指标和寿命的三大 问题。各种不同齿轮泵的结构特点之所以不同，都采用了不同结构措施来解决这三 大问题所致。
液压与气压传动技术
齿轮泵
齿轮泵
学习目标 教学重点 教学难点 学习过程
1.掌握齿轮泵的工作原理。 2.掌握齿轮泵的结构要点。
齿轮泵工作原理的理解。
齿轮泵的结构要点。
充分利用学生拆装齿轮泵实习（做）和线上教学资源（学） 引导学生自主学习； 用多媒体课件动画演示齿轮泵的工作原理、职能符号线．整个向吸油腔移一段距离
2.齿轮泵结构要点
（2）径向力不平衡
在齿轮泵中，作用于齿轮外圆上的压力是不相等的，在吸油腔中压力最低，而在 压油腔中，压力最高。
2.齿轮泵结构要点
（2）径向力不平衡
危害：泵的工作压力越大，不平衡力越大。结果不仅加速轴承的磨损，降低了轴 承的寿命，甚至使轴弯曲，造成齿顶和泵体内表面摩擦。
外啮合
内啮合
1.齿轮泵工作原理
泵体内相互啮合的主、从动齿轮与两端盖 及泵体一起构成密封工作容积，齿轮的啮合点 将左、右两腔隔开，形成了吸、压油腔。
当齿轮按图示方向旋转时，右侧吸油腔内 的轮齿脱离啮合，密封腔容积不断增大，构成 吸油腔；被旋转的轮齿带入左侧，左侧齿轮进 入啮合，密封腔容积不断减少，构成压油腔。
2.齿轮泵结构要点
泄漏与间隙补偿措施
齿轮泵存在端面泄漏、径向泄漏和轮 齿啮合处泄漏。
端面间隙补偿采用静压平衡措施：在 齿轮和盖板之间增加一个补偿零件，如浮 动轴套或浮动侧板，在浮动零件的背面引 入压力油，让作用在背面的液压力稍大于 正面的液压力.
齿轮泵
齿轮泵的泄漏、困油和径向液压力不平衡是影响齿轮泵性能指标和寿命的三大 问题。各种不同齿轮泵的结构特点之所以不同，都采用了不同结构措施来解决这三 大问题所致。
液压与气压传动技术
齿轮泵
齿轮泵
学习目标 教学重点 教学难点 学习过程
1.掌握齿轮泵的工作原理。 2.掌握齿轮泵的结构要点。
齿轮泵工作原理的理解。
齿轮泵的结构要点。
充分利用学生拆装齿轮泵实习（做）和线上教学资源（学） 引导学生自主学习； 用多媒体课件动画演示齿轮泵的工作原理、职能符号线．整个向吸油腔移一段距离
2.齿轮泵结构要点
（2）径向力不平衡
在齿轮泵中，作用于齿轮外圆上的压力是不相等的，在吸油腔中压力最低，而在 压油腔中，压力最高。
2.齿轮泵结构要点
（2）径向力不平衡
危害：泵的工作压力越大，不平衡力越大。结果不仅加速轴承的磨损，降低了轴 承的寿命，甚至使轴弯曲，造成齿顶和泵体内表面摩擦。
液压与气压传动二PPT课件
第 13 页
三、 液压泵的功率
第 二
1 输入功率Pi
节
原动机的输出功率是液压泵的输入功率，即实际驱动泵轴旋转所需的机械功率，
液压
其计算公式为
泵
的
Pi Ti 2πnTi
性
能
参
式中，Ti ——驱动泵轴旋转所需的转矩。
的
性
想一想
能
参 数
若用32 MPa额定压力的高压泵给液压系统供油，只要液压泵一启动起来就会输出32 MPa的高压油，对吗？
第二章 液压动力元件
第 11 页
二、 液压泵的排量及流量
第
1
排量V
二
节
在不考虑泄漏的情况下，液压泵轴每转一周所排出的液体的体积称为液压泵的排量。排
量可以调节的液压泵称为变量泵，排量不可以调节的液压泵称为定量泵。
型
a腔中的油液将顶开排油单向阀5流入系统而实现压油，
1—偏心轮；2—柱塞；3—泵体；
此时单向阀6关闭。
4—弹簧；5，6—单向阀
图2-2 液压泵的工作原理图
第二章 液压动力元件
第7页
原动机驱动偏心轮连续回转，吸油、压油过程循环进行，从而将电动机或其
第 一 节
他原动机输入的机械能转换成油液的压力能，实现了能量的转换。由上述分析可 知，液压泵要实现吸油、压油的工作过程，必须具备下列条件。
理
简称容积泵。目前，液压传动中的油泵一般均采用容积泵。
及类Leabharlann 型第二章 液压动力元件
第8页
二、 液压泵的类型和图形符号
第 一
液压泵的种类很多，按照结构的不同，可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵和螺杆
节
泵等；按其输油方向能否改变可分为单向泵和双向泵；按其输出的流量能否调节可
液压与气压传动 第二版 教学课件 袁承训 主编 液压与气压传动第2章
10 2 ( 5 ~ 7 ) 10 m /N 常用液压油的体积压缩系数
2
液体的体积压缩系数κ 的倒数称为液体的体积弹性模量， 用K表示。
Vp K V 1
( N / m2 )
实际应用中，常用K值说明液体抵抗压缩能力的大小，它 表示产生单位体积相对变化量所需的压力增量。 *对于一般液压系统，可认为油液是不可压缩的。只有研究 液压系统的动态特性和高压情况下，才考虑油液的可压缩性。
2
二、对液压油的要求和选用 ㈠要求 ⑴粘温性好； ⑵润滑性能好； ⑶化学稳定性好； ⑷质地纯净，抗泡沫性好； ⑸闪点要高，凝固点要低。 ㈡种类和选用 矿物油型； 合成型； 乳化型。
2
2
2
第二节 液体静力学基础
一、液体的压力 ㈠液体的静压力及其特性 静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力，用p表示
教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网 在线教务辅导网：
QQ:349134187 或者直接输入下面地址：
液压传动
第二章 液压传动的基本知识
第一节 液压油 第二节 液体静力学基础 第三节 液体动力学方程 第四节 液体流动时的压力损失 第五节 液体流经小孔和缝隙的流量计算 第六节 液压冲击和空穴现象
2
㈡静压力基本方程
由于液体处于平衡状态，在垂直方向上的力存在如下关 系
pA p0A ghA
p p0 gh
(2 15)
2
上式即为液体静压力基本方程，由上式可知： ⑴静止液体内任一点处的压力由液面上压力和该点以上液体 的 自重所产生的压力。p p gh
a
⑵静止液体内的压力沿液深呈线性规律分布，如下图。 ⑶离液面深度相同处各点的压力相等 ⑷对静止液体，液体内任一点的压力 为p，与基准水平的距离为h，则由 静压力基本方程式可得 p p
2
液体的体积压缩系数κ 的倒数称为液体的体积弹性模量， 用K表示。
Vp K V 1
( N / m2 )
实际应用中，常用K值说明液体抵抗压缩能力的大小，它 表示产生单位体积相对变化量所需的压力增量。 *对于一般液压系统，可认为油液是不可压缩的。只有研究 液压系统的动态特性和高压情况下，才考虑油液的可压缩性。
2
二、对液压油的要求和选用 ㈠要求 ⑴粘温性好； ⑵润滑性能好； ⑶化学稳定性好； ⑷质地纯净，抗泡沫性好； ⑸闪点要高，凝固点要低。 ㈡种类和选用 矿物油型； 合成型； 乳化型。
2
2
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第二节 液体静力学基础
一、液体的压力 ㈠液体的静压力及其特性 静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力，用p表示
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液压传动
第二章 液压传动的基本知识
第一节 液压油 第二节 液体静力学基础 第三节 液体动力学方程 第四节 液体流动时的压力损失 第五节 液体流经小孔和缝隙的流量计算 第六节 液压冲击和空穴现象
2
㈡静压力基本方程
由于液体处于平衡状态，在垂直方向上的力存在如下关 系
pA p0A ghA
p p0 gh
(2 15)
2
上式即为液体静压力基本方程，由上式可知： ⑴静止液体内任一点处的压力由液面上压力和该点以上液体 的 自重所产生的压力。p p gh
a
⑵静止液体内的压力沿液深呈线性规律分布，如下图。 ⑶离液面深度相同处各点的压力相等 ⑷对静止液体，液体内任一点的压力 为p，与基准水平的距离为h，则由 静压力基本方程式可得 p p
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液压油的污染与保养
液压油的污染与保养 液压油使用一段时间后会受到污染，常使阀内的阀芯卡 死，并使油封加速 磨耗及液压缸内壁磨损，更为严重的会导致油泵损坏。 造成液压油污染的原因有三方面： 1）污染：（1）侵入物污染；（2）残留物污染；（3）生成 物污染。 2）恶化：液压油的恶化速度与含水量、气泡、压力、油温、 金属粉末等有关， 其中以温度影响最大，故液压设备运转时，须特别 注意油温之变化。
2.2.3
压力的表示方法和单位
静压力的表示方法及单位： 表示方法：1、绝对压力（以真空为基准） 2、相对压力（以大气压力为基准） 绝对压力=大气压力+相对压力 真空度=大气压力-绝对压力 单位：Pa或N/m2 ，kPa，MPa 工程单位制：kgf/cm2、bar(巴）、at(工程大气压） atm（标准大气压）、液柱高度 思考：Pa是压力的单位还是压强的单位？？工程上常用的公 斤力指的是什么？
液压油液的选择
ν =11.5 ～41.3 cSt 即 20、30、40号机械
p 高，选μ 大； p 低，选μ 小 • 3.按环境温度 T 高，选μ 大； T 低，选μ 小 • 4.按运动速度 v 高，选μ 小； v 低，选μ 大
• 2.按工作压力 • 5.其他 工作环境 油液质量 经济性 • （污染、抗燃、毒性） • （相容性、稳定性、防锈抗腐）
液压与气压传动
制作人 吴天
青岛科技大学机电工程学院
第二章 液压油与液压流体力学
• 2.1.1 液压油的物理特性 • 2.1.4 对液压油的要求 • 2.1.5 液压油的选择
2.1 液体的物理性质
• 一、 液体的密度和重度
①密度：单位体积液体内所含有的质 量 单位：kg/m3，N.s2/m4 ②重度：单位体积液体的重量
对液压油的要求
1.合适的粘度，粘温性好 2.润滑性能好 3.杂质少 4.相容性好 5.稳定性好 6.抗泡性好、防锈性好 7.凝点低,闪点、燃点高 8.无公害、成本低
液压油的种类
液压油的种类：
（1）矿物油系液压油（可燃性）：主要由石腊基（paraffin
base ）的原油精制而成，再加抗氧化剂和防锈剂，为用 途最多的一种；其缺点为耐火性差。
2.2.2
在重力作用下静止液体的压力分布
a、静压力基本方程 如图所示容器中盛有液体，作 用在液面上的压力为P0，现在求离 液面h深处A点压力，在液体内取 一个底面包含A点的小液柱，设其 底部面积为A，高为h。这个小液 柱在重力及周围液体的压力作用 下，处于平衡状态。则在垂直方 向上的力平衡方程为
p=p0+ρ gh
应用静压力基本方程
3、应用液体静压力基本方程：
例 1-1 如图 1-3 所示，容器内 盛油液。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？
（ 2 ） 耐火性液压油（难燃性）： 专用于防止有引起火灾危 险的乳化型液压油。有水中油滴型（o/w）和油中水滴形 （w/o）两种，水中油滴型（o/w）的润滑性差，会侵蚀 油封和金属；油中水滴形（w/o）化学稳定性很差。
（ 3 ）专用液压油：航空、舰船、炮用及车辆制动用液压油。
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• 一、液压油液的选择 • 1.优先考虑粘性 • 工作条件 油
思考题
1.液压的（ ）具有明确的物理意义，它表示了液体在以 单位速度梯度流动时，单位面积上的内摩擦力。 A. 动力粘度 B.运动粘度 C. 恩氏粘度 D.赛氏粘度 2.当系统的工作压力、环境温度较高，工作部件运动速度较 低时，为减少泄漏，宜采用粘度较（ ） 的液压油；当系 统工作压力、环境温度较低，工作部件运动速度较高时， 为了 减少功率损失，宜采用粘度较（ ）的液压油。 A.高 低 B.高 高 C.低 高 D.低 低 3. 我国生产的机械油和液压油采用40OC时其（ ）的 标号。 A.动力粘度，Pas B.恩氏粘度OE C.运动粘度mm² /s D.赛 氏粘 秒
液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内 聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩檫力，这种现 象叫做液体的粘性 • 附着力 • 液体与固体表面 • 内聚力 • 液体分子与分子之间
粘性示意图
z B
• • • • • • •
下板固定 上板以u0运动 附着力 A点：u = 0 B点：u = u0 内摩擦力 两板之间液流速度逐渐小。
vD H
其中：γ为液体运动粘度， v为液体运动的平均速度 DH为水力直径 当雷诺数小于临界雷诺数时，为层流； 当雷诺数大于临界雷诺数时，为紊流。 临界雷诺数见表2-3
2.3.2
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 面的液体质量相等，即：
P=p0+ρ gh=p0+γ h
其中ρ 为液体的密度，γ 为液 体的重度。
液体静压力基本方程说明什么问题
2 液体静压力基本方程说明什么问题： （1） 静止液体中任何一点的静压力为作用在液面 的压力Po和液体重力所产生的压力ρ gh之和。 （2） 液体中的静压力随着深度h 而线性增加。 （ 3）在连通器里，静止液体中只要深度 h 相同其 压力都相等。
hp
如果在与A点等高的容器上，接一根上端封闭并抽 去空气的玻璃管，可以看到在静压力作用下，液体 将沿玻璃管上升hp,根据上式对A点有：
p/γ +z=z+hp，故 p/γ =hp
这说明了A处液体质点由于受到静压力作用而具 有mghp的势能，单位重量液体具有的势能为hp。因 为hp=p/γ ，故p/γ 为A点单位重量液体的压力能。 静压力基本方程式说明：静止液体中单位重量液 体的压力能和位能可以相互转换，但各点的总能量 保持不变，即能量守恒。
6 . 31 6 ( 7 . 31 E ) 10 E t
恩氏粘度计
粘度与压力的关系
粘度与温度的关系
• T ↑ μ↓
• 影响： μ大，阻力大，能耗↑ • μ小，油变稀，泄漏↑ • 限制油温：T↑↑，加冷却器 • T↓↓，加热器
粘温图
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2.1.4
• • • • • • • •
2.2 液压静力学基础
2.2.1 液体的压力
1、液体静压力：
静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。静压力 在液压传动中简称压力,在物理学中则称为压强。
2.液体静压力有两个重要特性:
（1）液体静压力垂直于承压面 ,其方向和该面的内法线方向
一致。 （ 2 ）静止液体内任一点所受到的压力在各个方向上都相等。 为什么？ 如果某点受到的压力在某个方向上不相等 , 那么液体就 会流动,这就 违背了液体静止的条件。
注意：由常用液压测试仪所测得的压力均为相对压力，即表压力。
2.2.4
静止液体内压力的传递
帕斯卡原理（静压传递原理）： 在密闭容器内，液体表面的压力可等值传递到液体 内部所有各点。 在液压传动系统中，通常有外力产生的压力要比液 体自重形成的压力大很多，因此常常将重力省略不计， 而认为“静止液体的压力处处相等。” 应用实例：液压千斤顶
2.2.5 液体对固体壁面的作用力
液压作用力大小、方向、作用点都与受压面的形 状及受压面上液体压力的分布有关。 方向相互平行，液压作用力F等 于压力P与承压面积A的乘积。 F=P× A
压力作用 在平面上
压力作用 在曲面上
不同点上的压力方向不一致，液压作用 力在某一方向上的分力等于静压力与该 曲面在该方向投影面积的乘积。
液体静压力作用在固体壁上的力
2.3
液体动力学基础
2.3 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。
• • • 流量连续性方程 伯努利方程 动量方程
前两个方程反映了液体的压力、流速与流量之间的关系，
动量方程用来解决流动液体与固体壁面间的作用力问题。
2.3 液体动力学基础
1、基本概述 • 理想液体--无粘性、不可压缩的液体 • 恒定流动—液体中任意点的压力、流速、密度不随时 间变化 • 流线—表示某一瞬间液流各质点运动状态的曲线 • 流束—流线的集合 • 通流面积—与流线正交的通流截面 • 流量—单位时间通过通流面积的液体的体积 • 平均流速—流量/有效面积 • 通流截面—垂直于流动方向的截面，也称为过流截面。
• 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。 当液体流动时，可以将流动液体 中空间任一点上质点的运动参数， 例如压力p、流速v及密度ρ表示为 空间坐标和时间的函数，例如：
=
压力p=p（x，y，z，t) 速度v=v（x，y，z，t) 密度ρ =ρ （x，y，z，t）
雷诺数：
Re
解: 活塞与液体接触面上的压力均匀分布，有
F 1000 N 6 2 p 10 N / m 0 A 3 2 1 10 m
根据静压力的基本方程式（1-3），深度为h处的液体压力 =10 pp gh a
6
+900×9.8×0.5
= 106 + 4410106(Pa)
从本例可以看出，液体在受外界压力作用的情况下，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。
g
二、流体的压缩性及液压弹簧刚性系数
可压缩性：液体受压力作用其体积会减小的性质
2.1 液体的物理性质
• 二、可压缩性 • 液压油的体积将随压力的增高而减小。 • 体积压缩系数
1 V p V
压力变化
体积变化 初始体积
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液压油的污染与保养
液压油的污染与保养 液压油使用一段时间后会受到污染，常使阀内的阀芯卡 死，并使油封加速 磨耗及液压缸内壁磨损，更为严重的会导致油泵损坏。 造成液压油污染的原因有三方面： 1）污染：（1）侵入物污染；（2）残留物污染；（3）生成 物污染。 2）恶化：液压油的恶化速度与含水量、气泡、压力、油温、 金属粉末等有关， 其中以温度影响最大，故液压设备运转时，须特别 注意油温之变化。
2.2.3
压力的表示方法和单位
静压力的表示方法及单位： 表示方法：1、绝对压力（以真空为基准） 2、相对压力（以大气压力为基准） 绝对压力=大气压力+相对压力 真空度=大气压力-绝对压力 单位：Pa或N/m2 ，kPa，MPa 工程单位制：kgf/cm2、bar(巴）、at(工程大气压） atm（标准大气压）、液柱高度 思考：Pa是压力的单位还是压强的单位？？工程上常用的公 斤力指的是什么？
液压油液的选择
ν =11.5 ～41.3 cSt 即 20、30、40号机械
p 高，选μ 大； p 低，选μ 小 • 3.按环境温度 T 高，选μ 大； T 低，选μ 小 • 4.按运动速度 v 高，选μ 小； v 低，选μ 大
• 2.按工作压力 • 5.其他 工作环境 油液质量 经济性 • （污染、抗燃、毒性） • （相容性、稳定性、防锈抗腐）
液压与气压传动
制作人 吴天
青岛科技大学机电工程学院
第二章 液压油与液压流体力学
• 2.1.1 液压油的物理特性 • 2.1.4 对液压油的要求 • 2.1.5 液压油的选择
2.1 液体的物理性质
• 一、 液体的密度和重度
①密度：单位体积液体内所含有的质 量 单位：kg/m3，N.s2/m4 ②重度：单位体积液体的重量
对液压油的要求
1.合适的粘度，粘温性好 2.润滑性能好 3.杂质少 4.相容性好 5.稳定性好 6.抗泡性好、防锈性好 7.凝点低,闪点、燃点高 8.无公害、成本低
液压油的种类
液压油的种类：
（1）矿物油系液压油（可燃性）：主要由石腊基（paraffin
base ）的原油精制而成，再加抗氧化剂和防锈剂，为用 途最多的一种；其缺点为耐火性差。
2.2.2
在重力作用下静止液体的压力分布
a、静压力基本方程 如图所示容器中盛有液体，作 用在液面上的压力为P0，现在求离 液面h深处A点压力，在液体内取 一个底面包含A点的小液柱，设其 底部面积为A，高为h。这个小液 柱在重力及周围液体的压力作用 下，处于平衡状态。则在垂直方 向上的力平衡方程为
p=p0+ρ gh
应用静压力基本方程
3、应用液体静压力基本方程：
例 1-1 如图 1-3 所示，容器内 盛油液。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？
（ 2 ） 耐火性液压油（难燃性）： 专用于防止有引起火灾危 险的乳化型液压油。有水中油滴型（o/w）和油中水滴形 （w/o）两种，水中油滴型（o/w）的润滑性差，会侵蚀 油封和金属；油中水滴形（w/o）化学稳定性很差。
（ 3 ）专用液压油：航空、舰船、炮用及车辆制动用液压油。
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• 一、液压油液的选择 • 1.优先考虑粘性 • 工作条件 油
思考题
1.液压的（ ）具有明确的物理意义，它表示了液体在以 单位速度梯度流动时，单位面积上的内摩擦力。 A. 动力粘度 B.运动粘度 C. 恩氏粘度 D.赛氏粘度 2.当系统的工作压力、环境温度较高，工作部件运动速度较 低时，为减少泄漏，宜采用粘度较（ ） 的液压油；当系 统工作压力、环境温度较低，工作部件运动速度较高时， 为了 减少功率损失，宜采用粘度较（ ）的液压油。 A.高 低 B.高 高 C.低 高 D.低 低 3. 我国生产的机械油和液压油采用40OC时其（ ）的 标号。 A.动力粘度，Pas B.恩氏粘度OE C.运动粘度mm² /s D.赛 氏粘 秒
液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内 聚力要阻止分子相对运动而产生的一种内摩檫力，这种现 象叫做液体的粘性 • 附着力 • 液体与固体表面 • 内聚力 • 液体分子与分子之间
粘性示意图
z B
• • • • • • •
下板固定 上板以u0运动 附着力 A点：u = 0 B点：u = u0 内摩擦力 两板之间液流速度逐渐小。
vD H
其中：γ为液体运动粘度， v为液体运动的平均速度 DH为水力直径 当雷诺数小于临界雷诺数时，为层流； 当雷诺数大于临界雷诺数时，为紊流。 临界雷诺数见表2-3
2.3.2
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 面的液体质量相等，即：
P=p0+ρ gh=p0+γ h
其中ρ 为液体的密度，γ 为液 体的重度。
液体静压力基本方程说明什么问题
2 液体静压力基本方程说明什么问题： （1） 静止液体中任何一点的静压力为作用在液面 的压力Po和液体重力所产生的压力ρ gh之和。 （2） 液体中的静压力随着深度h 而线性增加。 （ 3）在连通器里，静止液体中只要深度 h 相同其 压力都相等。
hp
如果在与A点等高的容器上，接一根上端封闭并抽 去空气的玻璃管，可以看到在静压力作用下，液体 将沿玻璃管上升hp,根据上式对A点有：
p/γ +z=z+hp，故 p/γ =hp
这说明了A处液体质点由于受到静压力作用而具 有mghp的势能，单位重量液体具有的势能为hp。因 为hp=p/γ ，故p/γ 为A点单位重量液体的压力能。 静压力基本方程式说明：静止液体中单位重量液 体的压力能和位能可以相互转换，但各点的总能量 保持不变，即能量守恒。
6 . 31 6 ( 7 . 31 E ) 10 E t
恩氏粘度计
粘度与压力的关系
粘度与温度的关系
• T ↑ μ↓
• 影响： μ大，阻力大，能耗↑ • μ小，油变稀，泄漏↑ • 限制油温：T↑↑，加冷却器 • T↓↓，加热器
粘温图
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2.1.4
• • • • • • • •
2.2 液压静力学基础
2.2.1 液体的压力
1、液体静压力：
静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力。静压力 在液压传动中简称压力,在物理学中则称为压强。
2.液体静压力有两个重要特性:
（1）液体静压力垂直于承压面 ,其方向和该面的内法线方向
一致。 （ 2 ）静止液体内任一点所受到的压力在各个方向上都相等。 为什么？ 如果某点受到的压力在某个方向上不相等 , 那么液体就 会流动,这就 违背了液体静止的条件。
注意：由常用液压测试仪所测得的压力均为相对压力，即表压力。
2.2.4
静止液体内压力的传递
帕斯卡原理（静压传递原理）： 在密闭容器内，液体表面的压力可等值传递到液体 内部所有各点。 在液压传动系统中，通常有外力产生的压力要比液 体自重形成的压力大很多，因此常常将重力省略不计， 而认为“静止液体的压力处处相等。” 应用实例：液压千斤顶
2.2.5 液体对固体壁面的作用力
液压作用力大小、方向、作用点都与受压面的形 状及受压面上液体压力的分布有关。 方向相互平行，液压作用力F等 于压力P与承压面积A的乘积。 F=P× A
压力作用 在平面上
压力作用 在曲面上
不同点上的压力方向不一致，液压作用 力在某一方向上的分力等于静压力与该 曲面在该方向投影面积的乘积。
液体静压力作用在固体壁上的力
2.3
液体动力学基础
2.3 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。
• • • 流量连续性方程 伯努利方程 动量方程
前两个方程反映了液体的压力、流速与流量之间的关系，
动量方程用来解决流动液体与固体壁面间的作用力问题。
2.3 液体动力学基础
1、基本概述 • 理想液体--无粘性、不可压缩的液体 • 恒定流动—液体中任意点的压力、流速、密度不随时 间变化 • 流线—表示某一瞬间液流各质点运动状态的曲线 • 流束—流线的集合 • 通流面积—与流线正交的通流截面 • 流量—单位时间通过通流面积的液体的体积 • 平均流速—流量/有效面积 • 通流截面—垂直于流动方向的截面，也称为过流截面。
• 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。 当液体流动时，可以将流动液体 中空间任一点上质点的运动参数， 例如压力p、流速v及密度ρ表示为 空间坐标和时间的函数，例如：
=
压力p=p（x，y，z，t) 速度v=v（x，y，z，t) 密度ρ =ρ （x，y，z，t）
雷诺数：
Re
解: 活塞与液体接触面上的压力均匀分布，有
F 1000 N 6 2 p 10 N / m 0 A 3 2 1 10 m
根据静压力的基本方程式（1-3），深度为h处的液体压力 =10 pp gh a
6
+900×9.8×0.5
= 106 + 4410106(Pa)
从本例可以看出，液体在受外界压力作用的情况下，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。
g
二、流体的压缩性及液压弹簧刚性系数
可压缩性：液体受压力作用其体积会减小的性质
2.1 液体的物理性质
• 二、可压缩性 • 液压油的体积将随压力的增高而减小。 • 体积压缩系数
1 V p V
压力变化
体积变化 初始体积