液壓與氣壓傳動(dòng) 第2版 馬振福 高職課件0、1新

緒論液壓與氣壓傳動(dòng)是以流體〔液壓油或壓縮空氣〕為工作介質(zhì)進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)形式。

學(xué)習(xí)目標(biāo)1．了解液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的根本結(jié)構(gòu)組成；2．了解液壓與氣壓傳動(dòng)的根本工作原理。利用各種液壓與氣動(dòng)元件組成不同功能的根本回路，再由假設(shè)干個(gè)根本回路有機(jī)地組合成能完成一定控制功能的動(dòng)系統(tǒng)，以滿足機(jī)電設(shè)備對(duì)各種運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的要求。

1/20/20231液壓與氣壓控制自動(dòng)生產(chǎn)線1/20/20232一、液壓與氣壓傳動(dòng)的工作原理〔1〕液壓千斤頂工作原理：1、液壓傳動(dòng)的工作原理由液壓千斤頂?shù)墓ぷ鬟^(guò)程可知，小液壓缸與單向閥4和7一起完成吸油與壓油，將杠杠的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能輸出，稱為〔手動(dòng)〕液壓泵。

大液壓缸將油液的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出，頂起重物，稱為執(zhí)行元件。大、小液壓缸組成了最簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞。1/20/20233由油箱1、過(guò)濾器2、液壓泵3、溢流閥4、換向閥5、節(jié)流閥6、換向閥7、液壓缸8以及連接這些元件的油管、接頭等組成?！?〕機(jī)床工作臺(tái)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理

工作原理：電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵旋轉(zhuǎn)，從油箱經(jīng)過(guò)濾器吸油，泵輸出的壓力油→換向閥5→節(jié)流閥6→換向閥7→液壓缸8左腔，推動(dòng)活塞使工作臺(tái)9向右運(yùn)動(dòng)。液壓缸8右腔油液→換向閥7→回油管①→油箱。1/20/20234將換向閥手柄轉(zhuǎn)換成圖ｂ所示狀態(tài)，壓力油→換向閥7→液液壓缸右腔；液壓缸左腔→換向閥7→回油管①→油箱。推動(dòng)活塞使工作臺(tái)向左運(yùn)動(dòng)。

工作臺(tái)速度由節(jié)流閥6來(lái)調(diào)節(jié)。改變節(jié)流閥開(kāi)口大小，可以改變進(jìn)入液壓缸的流量，從而控制液壓缸活塞的運(yùn)動(dòng)速度。工作臺(tái)受到的各種阻力越大，缸中的油液壓力就越高；阻力小，壓力就低。這就說(shuō)明了液壓傳動(dòng)的一個(gè)根本原理，即壓力取決于負(fù)載。

溢流閥的作用是調(diào)節(jié)和穩(wěn)定系統(tǒng)的最大工作壓力，并溢出定量泵多余的油液。將換向閥5手柄轉(zhuǎn)換成圖ｃ所示狀態(tài)，泵輸出的壓力油→換向閥5→回油管③→油箱。工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)處于卸荷狀態(tài)。1/20/20235目前各國(guó)均用元件的圖形符號(hào)來(lái)繪制液壓和氣壓系統(tǒng)圖。

這些符號(hào)只表示元件的職能及連接通路，而不表示其結(jié)構(gòu)和性能參數(shù)。液壓系統(tǒng)的圖形符號(hào)圖1/20/20236

2.氣壓傳動(dòng)的工作原理

氣動(dòng)剪切機(jī)的工作原理空壓機(jī)1輸出的壓縮空氣→冷卻器2→油水別離器3〔降溫及初步凈化〕→貯氣罐4→分水濾氣器5〔再次凈化〕→減壓閥6→油霧器7→換向閥9→氣缸10。此時(shí)換向閥Ａ腔壓縮空氣將閥心推到上位，使氣缸上腔充壓，活塞處于下位，剪口張開(kāi)，處于預(yù)備工作狀態(tài)。1/20/20237當(dāng)送料機(jī)構(gòu)將工料11送入剪切機(jī)到達(dá)規(guī)定位置時(shí)，工料將閥8的閥心向右推動(dòng)，閥Ａ腔經(jīng)閥8與大氣相通，換向閥閥心在彈簧的用下移到下位，氣缸上腔與大氣連通，下腔與壓縮空氣連通。此時(shí)活塞帶動(dòng)剪刀快速向上運(yùn)動(dòng)將工料切下。工料被切下后，即與行程閥脫開(kāi)，行程閥閥心在彈簧作用下復(fù)位，將排氣口封死，換向閥Ａ腔壓力上升，閥心上移，氣路換向。氣缸上腔進(jìn)壓縮空氣，下腔排氣，活塞帶動(dòng)剪刀向下運(yùn)動(dòng)，系統(tǒng)又恢復(fù)到圖示預(yù)備狀態(tài)，待第二次進(jìn)料剪切。想一想

想一想你在日常生活中見(jiàn)到過(guò)哪些是用液壓或氣壓傳動(dòng)的機(jī)械設(shè)備？試舉出幾個(gè)實(shí)例說(shuō)明。1/20/20238從上面例子可以看到：液壓泵〔空氣壓縮機(jī)〕將電動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體的壓力能，然后通過(guò)液壓缸或液壓馬達(dá)〔氣缸或氣馬達(dá)〕將流體的壓力能再轉(zhuǎn)換為機(jī)械能以推動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)。液壓與氣壓傳動(dòng)的過(guò)程：機(jī)械能〔電動(dòng)機(jī)〕液體壓力能〔液壓泵，空壓機(jī)〕機(jī)械能〔液壓〔氣〕缸，液〔氣〕馬達(dá)〕1/20/20239二、液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成〔1〕能源裝置：把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體的壓力能裝置。一般常見(jiàn)的是液壓泵或空氣壓縮機(jī)。〔2〕執(zhí)行元件：把流體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置。可以是作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸或氣缸，也可與是作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)或氣壓馬達(dá)?！?〕控制調(diào)節(jié)元件：對(duì)系統(tǒng)中流體壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制和調(diào)節(jié)的裝置。例如溢流閥、流量閥、換向閥等?！?〕輔助元件：保證系統(tǒng)正常工作所需的上述三種以外的裝置。如油箱、過(guò)濾器、分水濾氣器、油霧器、消聲器、蓄能器、管件等。〔5〕傳動(dòng)介質(zhì)：傳遞能量的流體，即液壓油或壓縮空氣。1/20/202310

三、液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)與機(jī)械傳動(dòng)和電力拖動(dòng)系統(tǒng)相比液壓與氣壓傳動(dòng)具有以下優(yōu)缺點(diǎn):

1.液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn):

2.液壓與氣壓傳動(dòng)的缺點(diǎn):總的來(lái)說(shuō)，液壓與氣壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是主要的，其缺點(diǎn)將隨著科學(xué)技術(shù)的開(kāi)展不斷得到克服。例如，將液壓傳動(dòng)、氣壓傳動(dòng)、電力傳動(dòng)、機(jī)械傳動(dòng)合理地聯(lián)合使用，構(gòu)成氣—液，電—液〔氣〕，機(jī)—液〔氣〕等聯(lián)合傳動(dòng)，以進(jìn)一步發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)某些缺乏，因此，在工程實(shí)際中得到了廣泛應(yīng)用。3.液壓與氣壓傳動(dòng)的各自特點(diǎn)：1/20/202311液壓傳動(dòng)在機(jī)床、工程機(jī)械、礦山機(jī)械、壓力機(jī)械和航空工業(yè)等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、節(jié)能高效、低噪聲、長(zhǎng)壽命、高集成化等方面開(kāi)展。同時(shí)，液壓元件和液壓系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)〔CAD〕、計(jì)算機(jī)輔助測(cè)試〔CAT〕、計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制也是當(dāng)前液壓技術(shù)的開(kāi)展方向。氣壓傳動(dòng)在電子工業(yè)、包裝機(jī)械、印染機(jī)械、食品機(jī)械等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。氣動(dòng)控制技術(shù)以提高系統(tǒng)的可靠性、降低總本錢為目標(biāo)，研究和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)控制技術(shù)和機(jī)、電、液、氣綜合技術(shù)。顯然，氣動(dòng)元件的微型化、節(jié)能化、無(wú)油化、位置控制高精度化以及與電子相結(jié)合的應(yīng)用元件是當(dāng)前的開(kāi)展特點(diǎn)和研究方向。

四、了解液壓與氣動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用和開(kāi)展

1/20/202312第一章液壓液壓與氣壓傳動(dòng)根本知識(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.液壓油的物理性質(zhì)；2.液壓傳動(dòng)的根本原理，即連續(xù)性方程和伯努力方程，液體流經(jīng)管路的壓力損失等;3.液壓油的選用;4.空氣的根本性質(zhì)及氣壓傳動(dòng)對(duì)高職介質(zhì)的要求。

液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是液體。最常用的是液壓油。此外還有乳化型傳動(dòng)液和合成型傳動(dòng)液等。

氣壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)是壓縮空氣。1/20/202313

主要內(nèi)容流體靜力學(xué)基礎(chǔ)

●

流體的主要物理性質(zhì)●

●

流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)●

流體流動(dòng)時(shí)的壓力損失

●

流體流經(jīng)孔口和縫隙的流量●

液壓沖擊和空穴現(xiàn)象●

1/20/202314一、密度

式中—液體的質(zhì)量（kg）；—液體的體積（m3）。

液體的密度：?jiǎn)挝惑w積液體的質(zhì)量，即（1—1）第一節(jié)液體的主要物理性質(zhì)礦物油型液壓油的密度隨溫度的上升而有所減小，隨壓力的提高而稍有增加，但變動(dòng)值很小，可忽略不計(jì)。常用液壓油的密度為。1/20/2023151.粘性的意義二、粘性液體在外力作用下流動(dòng)〔或有流動(dòng)趨勢(shì)〕時(shí)，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象叫液體的粘性。液體只有在流動(dòng)〔或有流動(dòng)趨勢(shì)〕時(shí)才會(huì)呈現(xiàn)出粘性，粘性使流動(dòng)液體內(nèi)部各處的速度不相等，靜止液體不呈現(xiàn)粘性。1/20/202316兩平行平板間充滿流體，下平板不動(dòng)，上平板以速度向右平動(dòng)。由于流體的粘性，使緊靠下平板和上平板的流體層速度分別為零和，而中間各流層的速度則從上到下按遞減規(guī)律，呈線性分布。實(shí)驗(yàn)測(cè)定說(shuō)明，流體流動(dòng)時(shí)相鄰流層間的內(nèi)摩擦力F與流層接觸面積A、流層間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度梯度du/dy成正比（1—2）式中，μ是比例常數(shù)，稱為動(dòng)力粘度。假設(shè)以τ表示內(nèi)摩擦切應(yīng)力，即單位面積上的內(nèi)摩擦力，那么（1—3）這就是牛頓流體內(nèi)摩擦定律。1/20/2023172.液體的粘度流體粘性的大小用粘度來(lái)表示。〔1〕動(dòng)力粘度：動(dòng)力粘度又稱絕對(duì)粘度，它是表征流體流動(dòng)層間單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力，單位為N.m/m2或Pa·s〔帕·秒〕。（2）運(yùn)動(dòng)粘度是動(dòng)力粘度與其密度的比值，即，單位為。(3〕相對(duì)粘度〔又稱條件粘度〕美國(guó)采用賽氏粘度〔SSU〕；英國(guó)采用雷氏粘度〔R〕；我國(guó)和一些歐洲國(guó)家采用恩氏粘度oE。恩氏粘度oE用恩氏粘度計(jì)測(cè)定。1/20/202318恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度〔m2/s〕的換算關(guān)系為

（1—4）

當(dāng)1.35≤oE≤3.2時(shí)當(dāng)oE＞3.2時(shí)(1—5)(1—6)1/20/202319(4〕調(diào)合油的粘度

將同一型號(hào)兩種粘度不同的油按適當(dāng)?shù)谋壤旌掀饋?lái)使用，稱為調(diào)合油。式中oE1、oE2—混合前兩種油液的恩氏粘度，取oE1＞oE2；oE—混合后的調(diào)合油的恩氏粘度；a1、a2—兩種油液各占的百分?jǐn)?shù)〔a1+a2=100%〕；c—實(shí)驗(yàn)系數(shù)，見(jiàn)表2-1。(1—7)1/20/2023203.粘度與溫度的關(guān)系

液壓油粘度對(duì)溫度的變化十分敏感。圖示：溫度升高，粘度下降。油液粘度隨溫度變化的質(zhì)稱為粘溫特性。不同種類的液壓油有不同的粘溫特性。由圖可見(jiàn)，溫度對(duì)液壓油粘度影響較大，必須引起重視。1/20/202321液體受壓力作用而使其體積發(fā)生變化的性質(zhì)，稱為液體的可壓縮性。

對(duì)于一般液壓系統(tǒng)壓力不高時(shí)，液體的可壓縮性很小，因此可認(rèn)為液體是不可壓縮的，在壓力變化很大的高壓系統(tǒng)中，以及當(dāng)液體混入空氣時(shí)，其可壓縮將顯著增加，就必須考慮液體可壓縮性的影響。三、液體的可壓縮性1/20/202322空氣的濕度空氣的可壓縮性氣阻與氣容高速流動(dòng)及噪聲

空氣由78%的氮?dú)狻?1%氧氣、15%其他氣體以及一些水蒸氣組成。含水蒸氣的空氣稱濕空氣；不含水蒸氣空氣稱干空氣。空氣干濕程度對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定和壽命有直接影響?？諝怏w積受溫度壓力的影響較大，有可壓縮性。溫度和壓力越高，壓縮性越大。只有在氣流速度較低，溫度變化不大，可將氣體看作不可壓縮。體積小、阻力大的流通部件為氣阻。如節(jié)流閥。傳動(dòng)系統(tǒng)中儲(chǔ)存或放出氣體的空間稱為氣容。如管道、氣缸、氣罐等。為提高氣壓信號(hào)傳輸速度應(yīng)限制氣容；為延時(shí)、緩沖應(yīng)設(shè)置氣容

氣壓設(shè)備在工作時(shí)，常出現(xiàn)氣體的高速流動(dòng)，而產(chǎn)生噪聲。噪聲的強(qiáng)弱與排氣量、排氣速度、排氣通道的形狀有關(guān)。四、空氣的根本性質(zhì)1/20/202323

想一想

〔2〕液壓油的粘度是否受溫度的影響？如何影響？舉例說(shuō)明。

〔1〕把分別盛有水和某種油液的兩個(gè)容器放在桌面上，試問(wèn)這兩種液體哪種粘度大？為什么？1/20/202324想一想1234

空氣的濕度對(duì)氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)有何影響？如何防止它的負(fù)面影響？

液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)相比較，哪個(gè)傳動(dòng)更為平穩(wěn)？為什么？

家庭中常用的燃?xì)庹帧⒐藜跋嚓P(guān)的部件，哪些是氣阻，哪些是氣容，各有什么作用？高速氣流在經(jīng)過(guò)排氣通道排出時(shí)會(huì)發(fā)出刺耳的聲音，你有什么方法可以降低噪聲？方法越多越好。1/20/2023251〕適當(dāng)?shù)恼扯龋^好的粘溫特性。2〕潤(rùn)滑性能好。在工作壓力和溫度發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)具有較高的油膜強(qiáng)度。3〕成分純，雜質(zhì)少。4〕對(duì)金屬和密封件有良好的相容性。5〕具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱安定性，油液不易氧化、不易變質(zhì)。6〕抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蝕性小，防銹性好。7〕流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低，閃點(diǎn)〔明火能使油面上油蒸氣燃，但油本身不燃燒時(shí)的溫度〕和燃點(diǎn)高。8〕對(duì)人體無(wú)害，本錢低。1.對(duì)液壓油的要求五、液壓油的種類和選用1/20/2023262.液壓油的種類和選用〔1〕液壓油的種類主要有石油型、合成型和乳化型三類。

〔2〕液壓油的選用1〕液壓油的類型應(yīng)根據(jù)其工作性質(zhì)和工作環(huán)境要求來(lái)選擇。2〕液壓油的牌號(hào)主要是根據(jù)工作條件選用適宜的粘度。選擇時(shí)應(yīng)考慮液壓系統(tǒng)在以下幾方面的情況：a〕工作壓力工作壓力較高的系統(tǒng)宜選用粘度較大的液壓油，以減少泄漏。b〕運(yùn)動(dòng)速度當(dāng)液壓系統(tǒng)的工作部件運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，宜選用粘度較小的液壓油，以減輕液流的摩擦損失。c〕環(huán)境溫度環(huán)境溫度較高時(shí)宜選用粘度較大的液壓油。因?yàn)榄h(huán)境溫度高會(huì)使油的粘度下降。另外，也可根據(jù)液壓泵的類型及工作情況選擇液壓油的粘度。1/20/202327第二節(jié)流體靜力學(xué)根底一、液體靜壓力及其特性（1）液體靜壓力當(dāng)液體相對(duì)靜止時(shí)，液體單位面積上所受的法向力稱為壓力，相當(dāng)于物理學(xué)中的壓強(qiáng)，即式中—液體靜壓力，單位為N/m2或Pa（帕斯卡）。

（1—8）工程中也常采用（千帕）或（兆帕）。換算關(guān)系為：。1/20/202328當(dāng)液體受到外力的作用時(shí)，就形成液體的壓力，如下圖。〔2〕液體靜壓力的特性1〕液體靜壓力的方向總是沿作用面的內(nèi)法線方向。2〕靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)處的靜壓力在各個(gè)方向上都相等。1/20/202329二、液體靜力學(xué)根本方程

如圖所示，計(jì)算距液面深度為h處某點(diǎn)的壓力,假想在液體內(nèi)取出一個(gè)底面包含點(diǎn)，底面積為ΔA的一微小液柱來(lái)研究，液柱處于平衡狀態(tài)時(shí)有（1—9）(1—10）由上式可知：

1）靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)處的壓力由兩部分組成：①液面上的壓力，

②液柱的重力所產(chǎn)生的壓力。當(dāng)液面上只受大氣壓力時(shí)，故1/20/2023302〕靜壓力隨液體深度呈線性規(guī)律遞增。3〕離液面深度相同處各點(diǎn)的壓力均相等，由壓力相等的點(diǎn)組成的面稱為等壓面，此等壓面為一水平面。

三、壓力的測(cè)量與表示方法1〕絕對(duì)壓力：是以絕對(duì)真空作為基準(zhǔn)所表示的壓力。2〕相對(duì)壓力：是以大氣壓力作為基準(zhǔn)所表示的壓力。絕對(duì)壓力和相對(duì)壓力關(guān)系如下：絕對(duì)壓力=相對(duì)壓力＋大氣壓力當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力時(shí)，比大氣壓力小的那局部數(shù)值稱為真空度，真空度=大氣壓力—絕對(duì)壓力1/20/202331

四、壓力的形成與傳遞

在密閉容器中的靜止液體，當(dāng)一處受到外力作用而產(chǎn)生壓力時(shí)，這個(gè)壓力將通過(guò)液體等值傳遞到液體內(nèi)部的所有各點(diǎn)。這就是靜壓傳遞原理又稱帕斯卡原理。

如下圖密閉連通器中，各容器上壓力表指示的數(shù)值都相同。1/20/202332例1-1圖示為相互連通的兩個(gè)液壓缸，大缸內(nèi)徑D=100mm，小缸內(nèi)徑d=30mm，大活塞上放一重物G=2000N。問(wèn)在小活塞上應(yīng)加多大的力F1，才能使大活塞頂起重物？解：根據(jù)帕斯卡原理，由外力產(chǎn)生壓力在兩缸中相等，即故頂起重物時(shí)在小活塞上應(yīng)加的力為1/20/202333分析：如果G=0，不管怎樣推動(dòng)小活塞，也不能在液體中形成壓力，即p=0；反之，G越大，液壓缸中壓力也越大，推力也就越大，這說(shuō)明了液壓系統(tǒng)的工作壓力決定于外負(fù)載。綜上所述，液壓傳動(dòng)是依靠液體內(nèi)部的壓力來(lái)傳遞動(dòng)力的，在密閉容器中壓力是以等值傳遞的。所以靜壓傳遞原理是液壓傳動(dòng)根本原理之一。此外，液體流動(dòng)時(shí)還有動(dòng)壓力，但在一般液壓傳動(dòng)中動(dòng)壓力很小，可以不計(jì)。所以在液體流動(dòng)時(shí)，主要是考慮靜壓力。1/20/202334五、流體作用于固體壁面上的力（1—11）對(duì)于液壓缸，在無(wú)桿腔側(cè)活塞（活塞直徑為D、面積為）上所受的液體作用力為以可認(rèn)為作用于固體壁面上的壓力是均勻分布的。當(dāng)固體壁面為平面時(shí)，液壓力作用平面上的總作用力等于液體靜壓力p與該平面面積的乘機(jī)，即計(jì)算液體壓力作用在曲面上的力時(shí)，必須首先明確要計(jì)算的是曲面上哪一個(gè)方向的力。設(shè)該力為Fx其值等于液體壓力p與曲面在該方向投影面積Ax的乘機(jī)，1/20/202335（1—12）式中d—承壓局部曲面投影圓的直徑。要求液體靜壓力沿垂直方向作用在球面和圓錐體面上的力，就等于壓力作用于該部分曲面在垂直方向的投影面積與壓力的乘積，其作用點(diǎn)通過(guò)投影圓的圓心，其方向向上，即1/20/202336第三節(jié)流體動(dòng)力學(xué)根底

討論液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即研究液體流動(dòng)時(shí)流速和壓力的變化規(guī)律。一、根本概念1.理想液體和恒定流動(dòng)理想液體：假想既無(wú)粘性又不可壓縮的液體。實(shí)際液體：既有粘性又可壓縮的液體。恒定流動(dòng)：液體中任一點(diǎn)處的壓力、流速和密度都不隨時(shí)間變化的流動(dòng)。非恒定流動(dòng)：只要壓力、流速和密度中有一個(gè)隨時(shí)間變化，流動(dòng)。1/20/2023372.流量和平均流速（1）通流截面：即垂直于液體流動(dòng)方向的截面。（2）流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)流過(guò)某一通流截面的液體體積，

的單位為m3/s或L/min，換算關(guān)系為1m3/s=6×104L/min。（3）平均流速：假設(shè)通流截面上各點(diǎn)的流速均勻分布，液體以此平均流速流過(guò)通流截面的流量與以實(shí)際流速u流過(guò)的流量相等，這時(shí)流速稱為平均流速，即1/20/202338

在液壓缸中，液體的流速即為平均流速，它與活塞的運(yùn)動(dòng)速度相同，當(dāng)缸的有效面積一定時(shí)，活塞運(yùn)動(dòng)速度決定于輸入缸的流量。3．流態(tài)、雷諾數(shù)1〕層流：液體的各質(zhì)點(diǎn)間互不干擾，平行于管道軸線呈線性或?qū)訝盍鲃?dòng)。2〕紊流：液體各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，除了平行于管道軸線的運(yùn)動(dòng)外，還存在著劇烈的橫向運(yùn)動(dòng)?！?〕液體的流動(dòng)狀態(tài)1/20/202339〔2〕雷諾數(shù)Re

液體在管道中流動(dòng)時(shí)是層流還是紊流，可通過(guò)雷諾數(shù)Re來(lái)判斷，即對(duì)于非圓截面的管道式中—通流截面的水力半徑。等于液流的有效面積和它的濕周（通流截面上與液體接觸的周界長(zhǎng)度）之比，即式中—平均流速；—液體的運(yùn)動(dòng)粘度；—管道內(nèi)徑。1/20/202340根據(jù)質(zhì)量守恒定律，液體流動(dòng)時(shí)既不能增加，也不會(huì)減少。液體流經(jīng)無(wú)分支管道時(shí)，每一通流截面上通過(guò)的質(zhì)量一定是相等的。

根據(jù)質(zhì)量守恒定律，單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)兩個(gè)截面的液體質(zhì)量相等。設(shè)液體作恒定流動(dòng)，任取1、2兩個(gè)通流截面的面積分別為和，液體密度和平均流速分別為、和、當(dāng)忽略液體的可壓縮性時(shí)，由于通流截面是任意選取的，故二、連續(xù)性原理1/20/202341上式說(shuō)明，液體流動(dòng)時(shí)，通過(guò)管道不同截面的平均流速與其截面積大小成反比，即管徑粗的地方流速慢，管徑細(xì)的地方流速快。想一想1、液壓傳動(dòng)中對(duì)液壓油提出哪些主要要求？液壓油為什么要定期更換？2、液壓缸有效面積一定時(shí)，其活塞運(yùn)動(dòng)的速度由什么來(lái)決定？1/20/202342例2-2如下圖液壓千斤頂在壓油過(guò)程中，活塞1的直徑d=30mm，活塞2的直徑D=100mm，管道5的直徑d1=15mm。假定活塞1的下壓速度為200mm/s，試求活塞2上升速度和管道5內(nèi)液體的平均流速。解1〕活塞1排出的流量2〕根據(jù)連續(xù)性原理，推動(dòng)活塞2上升的流量，由上面公式可得活塞2上升速度1/20/202343綜上所述，液壓傳動(dòng)是依靠密封容積的變化傳遞運(yùn)動(dòng)的，而密封容積的變化所引起流量變化要符合等量原那么，所以液流連續(xù)性原理也是液壓傳動(dòng)的根本原理之一。3）同理，在管道5內(nèi)流量，所以1/20/202344三、伯努力方程

伯努力方程反映了動(dòng)能、勢(shì)能、壓力能三種能量的轉(zhuǎn)換。1.理想液體的伯努力方程、根據(jù)能量守恒定律，有任取兩通流截面、其離基準(zhǔn)線的距離分別為、，平均流速分別為、，壓力分別為、。式中、—單位質(zhì)量液體的壓力能；、—單位質(zhì)量液體的位能；、—單位質(zhì)量液體的動(dòng)能。1/20/202345兩個(gè)通流截面是任意取的，上式可寫成：物理意義：在密閉管道內(nèi)作恒定流動(dòng)的理想液體具有三種形式的能量〔壓力能、位能、動(dòng)能〕，在沿管道流動(dòng)過(guò)程中三種能量之間可以互相轉(zhuǎn)化，但在任一截面處，三種能量的總合為一常數(shù)。2.實(shí)際液體的伯努力方程實(shí)際液體在管道中流動(dòng)時(shí)，由于液體有粘性，造成能量損失用平均流速來(lái)代替實(shí)際流速計(jì)算動(dòng)能時(shí)，必然會(huì)產(chǎn)生誤差，為修正這一誤差，必須引入動(dòng)能修正系數(shù)實(shí)際液體的伯努力方程：或

1/20/202346式中—單位體積液體在兩截面間流動(dòng)的能量損失；、—?jiǎng)幽苄拚禂?shù)，紊流時(shí)取1，層流時(shí)取2。例1—3液壓泵裝置如圖示，油箱和大氣相通。試分析泵的吸油高度對(duì)泵工作性能的影響。解設(shè)以油箱液面基準(zhǔn)面為1—1截面，泵的進(jìn)油口處管道截面為2—2截面，流速為、壓力為、泵的吸油高度為、按伯努力方程式中：、、、代入可寫成1/20/202347為泵的進(jìn)油口處的真空度。泵吸油口處的真空度由三部分組成，即、和。當(dāng)泵安裝高度高于液面時(shí)，即、則則此時(shí)，泵的進(jìn)口處絕對(duì)壓力小于大氣壓力，形成真空，借助于大氣壓力將油壓入泵內(nèi)。當(dāng)泵的安裝高度在液面之下，當(dāng)

時(shí)，泵進(jìn)油口不形成真空，油自行灌入泵內(nèi)。泵的吸油高度越小，泵越易吸油，在一般。1/20/202348液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突變截面以及閥口時(shí)，使流速的方向和大小發(fā)生劇烈變化，形成旋渦、脫流，因而使液體質(zhì)點(diǎn)相互撞擊，產(chǎn)生的壓力損失。

第四節(jié)流體流動(dòng)時(shí)的壓力損失一、沿程壓力損失

液體在等徑直管中流動(dòng)時(shí)因內(nèi)外摩擦而產(chǎn)生的壓力損失。它主要取決于液體的流速，粘性和管路的長(zhǎng)度以及油管的內(nèi)徑等。

式中—液流的平均流速；

—液體的密度；—沿程阻力系數(shù)。二、局部壓力損失1/20/202349式中

—閥的額定流量；—閥在額定流量下的壓力損失（可查閱閥的樣本手冊(cè)）；—通過(guò)閥的實(shí)際流量。液體流過(guò)各種閥類的局部壓力損失常用以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算。式中—局部阻力系數(shù)，三、管路系統(tǒng)的總壓力損失

管路系統(tǒng)中總的壓力損失等于所有沿程壓力損失和所有局部壓力損失之和。1/20/202350第五節(jié)流體流經(jīng)孔口和縫隙的流量

液壓傳動(dòng)中常利用液體流經(jīng)閥的小孔或縫隙來(lái)控制流量和壓力，到達(dá)調(diào)速和調(diào)壓的目的。一、液體流過(guò)小孔的流量根據(jù)長(zhǎng)徑比不同，通常將小孔分為三種：當(dāng)小孔的長(zhǎng)徑比時(shí)，稱為薄壁孔；當(dāng)時(shí)，稱為細(xì)長(zhǎng)孔；當(dāng)時(shí)，稱為短孔。1.液體流過(guò)薄壁孔的流量液流通過(guò)小孔時(shí)要產(chǎn)生收縮和擴(kuò)散現(xiàn)象，會(huì)造成很大的能量損失。當(dāng)時(shí)，流速的收縮作用不受孔前通道內(nèi)壁的影響，這時(shí)的收縮稱為完全收縮；當(dāng)時(shí)，孔前通道對(duì)液流進(jìn)入小孔起導(dǎo)向作用，這時(shí)的收縮稱為不完全收縮。1/20/202351通過(guò)薄壁小孔的流量公式:=0.6～0.62當(dāng)液流完全收縮時(shí)，，當(dāng)不完全收縮時(shí)，=0.7～0.8?！】浊昂蟮膲毫Σ睢】淄鹘孛婷娣e—液體的密度；—流量系數(shù)，式中1/20/2023522.液體流過(guò)細(xì)長(zhǎng)孔的流量綜合各種孔口的流量壓力特性，可以歸納出一個(gè)通用公式—由孔的長(zhǎng)徑比決定的指數(shù)，薄壁孔—小孔的通流截面面積；—兩端壓力差細(xì)長(zhǎng)孔短孔1/20/202353二、液體流過(guò)縫隙的流量1.平行平板縫隙的流量（1）流過(guò)固定平行平板縫隙的流量間隙兩端有壓力差，屬于壓差流動(dòng)?！?〕液體在平行平板縫隙中作剪切流動(dòng)時(shí)的流量在一般情況下，相對(duì)運(yùn)動(dòng)平行平板縫隙中既有壓差流動(dòng)，又有剪切流動(dòng)。因此，流過(guò)相對(duì)運(yùn)動(dòng)平板縫隙的流量為壓差流量和剪切流量二者的代數(shù)和。1/20/2023542.圓環(huán)縫隙的流量在液壓元件中，如液壓缸活塞和缸筒之間，液壓閥的閥芯和閥體之間，都存在圓環(huán)縫隙?！?〕流過(guò)同心圓環(huán)縫隙的流量當(dāng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度時(shí)，即為內(nèi)外外表之間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的同心圓環(huán)縫隙流量公式1/20/202355〔2〕流過(guò)偏心圓環(huán)縫隙的流量若圓環(huán)的內(nèi)外圓不同心，偏心距為，則形成偏心圓環(huán)縫隙。流量公式：式中—內(nèi)外圓同心時(shí)的間隙；—相對(duì)偏心率，即二圓偏心距和同心環(huán)縫隙的比值：當(dāng)時(shí)，即為同心圓環(huán)縫隙流量。，時(shí)為最大偏心，其壓差流量為同心環(huán)縫隙壓差流量的2.5倍。隨偏心量的增大，通過(guò)的流量也隨之增加。當(dāng),即1/20/202356例1—4某液壓缸活塞直徑，，活塞與缸體內(nèi)壁同心時(shí)的縫隙，兩端壓力差是活塞移動(dòng)的速度，方向與壓差方向相同。油的運(yùn)動(dòng)粘度，密度，試求活塞與缸體內(nèi)壁處于最大偏心時(shí)的縫隙泄漏量有多大？解同心環(huán)的壓差流量為剪切流量為1/20/202357因缸體相對(duì)于活塞移動(dòng)的方向與壓差方向相反，其剪切流量應(yīng)帶負(fù)號(hào)，故最大偏心縫隙的泄漏量為從本例可見(jiàn)，在縫隙的兩外表相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度不大的情況下，由剪切流動(dòng)產(chǎn)生的泄漏量很小，可以忽略不計(jì)。1/20/2023