液压与气压传动

液压与气压传动普通高等教育“十一五〞国家级规划教材〔ISBN6-111-19113-7〕多媒体课件

液压与气压传动是针对普通高等职业技术教育的特点，根据编者多年的教学与实践经验编写的。全书共分16章，前9章详细讲解了液压传动部份，后7章介绍了气压传动部份。液压与气压传动可作为高等职业技术院校机械类专业教材，也可以作为相关行业岗位培训教材。进入21世纪高职高专规划教材〔机械类〕1编辑ppt液压与气压传动普通高等教育“十一五〞国家级规划教材制作罗红专绪论第4章液压控制元件第3章液压缸第2章液压动力元件第1章液压传动的根底知识第5章液压辅助元件第6章液压根本回路第9章液压系统设计第8章液压伺服系统第11章气压传动概述第12章气压传动元件第13章气动根本回路与系统第14章气动系统安装调试和维护

第7章典型液压传动系统2编辑ppt绪论0.1液压传动的开展及研究对象0.2液压传开工作原理0.2.1液压千斤顶工作原理0.2.2磨床工作台工作原理0.3液压传动的组成及特点0.3.1液压传动系统组成0.3.2液压传动的优缺点3编辑ppt绪论工作介质:油液控制元件：阀液压传动:原动机的机械能液体的压力能液体的压力能

执行机构的机械能(所需的运动和动力)

绪论4编辑ppt绪论液压技术的开展，可追溯到17世纪帕斯卡提出了著名的帕斯卡定律，开始奠定了流体静压传动的理论根底。在第二次世界大战后，液压技术由军工迅速转向民用工业。我国液压工业经过40余年的开展，其生产的液压产品广泛应用于工业、农业和国防等各个部门。近20年来，产品应用技术飞快开展。设计生产了许多新型液压元件。此外通过计算机辅助设计〔CAD〕、计算机辅助测试〔CAT〕、污染控制、故障诊断、机电一体化等方面研究成果的应用，液压技术水平得到很大的提高。液压传动的任务：研究液压系统各类元件的结构、作用、工作原理、应用方法，以及组成液压系统的特点。掌握液压设备的安装、调试、维护及操作。

0.1开展及研究对象5编辑ppt0.2液压传开工作原理绪论0.2.1液压千斤顶的工作原理如图0-1所示。大缸体3和大活塞4组成了举升缸，杠杆手柄6、小缸体8、活塞7、单向阀5和9组成手动液压泵。当抬起手柄6，使小活塞7向上移动，小活塞下腔密封容积增大形成局部真空时，单向阀9翻开，油箱1中的油液在大气压力的作用下通过吸油管进入小活塞的下腔，完成一次吸油过程。当用力压下手柄6时，活塞7下移，其下腔密封容积减小，油液受挤压使压力升高，单向阀9关闭，单向阀5翻开，油液进入举升缸下腔，驱动大活塞4使重物G上升一段距离，完成一次排油过程。反复地抬、压手柄，使油液不断地压入举升缸，重物不断升高，到达起重的目的。如将放油阀2旋转90°，活塞4可以在重力的作用下实现回程。这就是液压千斤顶的工作过程。6编辑ppt1—油箱2—放油阀3—大缸体4—大活塞

5、9—单向阀6—杠杆手柄7—小活塞8—小缸体

绪论图0-1液压千斤顶的工作原理7编辑ppt绪论8编辑ppt0.2.2磨床工作台工作原理绪论图0-2磨床工作台液压传动原理图a)液压传动结构原理图b)用图形符号表示的液压原理图1—油箱2—过滤器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P、A、B、T—各油口a)b)

如图0-2所示。系统的功能是推动磨床工作台实现往复直线运动，其工作过程如下。9编辑ppt绪论⑴工作台向右直线运动：电动机(图中未画)带动液压泵3工作，从油箱l中吸入液压油，经过过滤器2进入油管，走节流阀4进入换向阀6，当手柄7向右推时，阀芯向右移，使油液进入液压缸8的左腔，推动活塞9向右移动，同时带开工作台10向右直线运动。⑵工作台向左直线运动：由于工作台运动方向需要变化，当手柄7向左拉时，换向阀6的阀芯相对于阀体位置改变，油液通道发生变化，于是液压泵3从油箱1中吸入的液压油，经进油路进入液压缸8的右腔，推动活塞9向左移动，带开工作台10向左直线运动。⑶工作台处于停止状态：当换向阀6阀芯相对于阀体处于中位时，如图1-2a所示位置，这时由液压泵3输出的压力油经溢流阀5，沿回油管直接流回油箱1。磨床工作时，工作台往复运动速度能够调节。通过改变节流阀4的开口大小，来控制通过节流阀的流量，从而控制进入液压缸的流量，使其控制工作台运动速度的快慢，即液压缸的运动速度取决于流量。

10编辑ppt绪论工作台移动时，要克服各种负载(如切削力、摩擦力等)。因为工件材料不同、切削用量不同，其负载大小也不同，因此液压缸必须有足够大的推力来克服工作负载。液压缸的推力是由油液压力产生的，其负载越大，所需推力就越大，工作压力也越高。即工作压力的上下直接取决于负载的大小。同时根据负载不同，系统提供的油液压力可以调整，通过调整溢流阀5的弹簧压紧力来控制油液的压力，压紧力越大，油液压力越大；反之那么小。油液的压力数值可以通过压力表来观察，当系统压力到达溢流阀的调整压力时，溢流阀溢流，系统的压力维持在溢流阀的调定值上，油液压力不再升高。综上所述，液压传动系统是以液压油为工作介质来实现各种机械传动和控制的。其压力和流量是液压系统的两个重要参数，它们的特性是液压系统的工作压力取决于负载，液压缸的运动速度取决于流量。液压系统图按国标GB/T786.1—1993中所规定的绘制。11编辑ppt0.3液压传动的组成及特点绪论0.3.1液压传动系统组成

⑴动力装置：泵，将机械能转换成液体压力能的装置。

⑵执行装置：缸或马达，将液体压力能转换成机械能的装置。⑶控制装置：阀，对液体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。⑷辅助装置：对工作介质起到容纳、净化、润滑、消声和实现元件间连接等作用的装置。⑸传动介质：传递能量的液体——液压油。12编辑ppt图0-3气压传动系统1－电动机2－空气压缩机3－储气罐3-压力控制阀4-逻辑元件5-方向控制阀6-流量控制阀7-机控阀9－气缸8-消声器11－油雾器12－空气过滤器13编辑ppt0.3.2液压传动的优缺点绪论

液压传动与机械传动、电气传动相比有以下优点⑴输出力大,定位精度高、传动平稳，使用寿命长。⑵容易实现无级调速，调速方便且调速范围大。⑶容易实现过载保护和自动控制。⑷机构简化和操作简单。液压传动的缺点⑴传动效率低，对温度变化敏感，实现定比传动困难。⑵出现故障不易诊断。⑶液压元件制造精度高，⑷油液易泄漏。14编辑ppt§0-4液压与气动技术的应用工程机械推土机、挖掘机、压路机起重运输汽车吊、叉车、港口龙门吊矿山机械凿岩机、提升机、液压支架建筑机械打桩机、平地机、液压千斤顶农业机械拖拉机、联合收割机冶金机械压力机、轧钢机锻压机械压力机、模锻机、空气锤机械制造组合机床、冲床、自动线、气动扳手轻工机械打包机、注塑机汽车工业汽车中的转向器、减振器、自卸汽车智能机械模拟驾驶舱、机器人

15编辑ppt平面磨床16编辑ppt四柱液压机17编辑ppt注塑机18编辑ppt挖掘机19编辑ppt推土机20编辑ppt升降机21编辑ppt汽车式升降台返回22编辑ppt第1章液压传动的根底知识1.1液体的性质1.1.1液压油的物理性质1.1.2粘度的表示方法1.1.3液压油的根本要求1.1.4常用液压油的类型1.1.5液压油的选用1.1.6液压油污染控制措施1.2液体静力学根底1.2.1静止液体的压力及其性质1.2.2帕斯卡原理23编辑ppt第1章液压传动的根底知识1.2.3压力表示方法1.2.4液体对固体壁面的作用力1.3液体动力学根底1.3.1根本概念1.3.2连续性方程1.3.3伯努利方程1.3.4液体动量方程1.4管路的压力损失1.4.1沿程压力损失1.4.2局部压力损失1.4.3管路系统中的压力损失24编辑ppt第1章液压传动的根底知识1.4.4液压泵出口压力确实定1.5液体流经孔口及缝隙的流量压力特性1.5.1液体流经小孔的流量压力特性1.5.2液体流经缝隙的流量压力特性1.6液压冲击与气穴现象1.6.1液压冲击1.6.2气穴现象25编辑ppt第1章液压传动的根底知识第1章液压传动的根底知识

油液是液压传动与控制系统中用来传递能量的工作介质。此外，它还起着传递信号、润滑、冷却、防锈和减振等作用。26编辑ppt第1章液压传动的根底知识

1.1液体的性质油液直接影响液压系统的工作性能，因此必须合理的选择和使用。1.1.1液压油的物理性质

1.液体的密度密度是指单位体积内液体所具有的质量，用符号ρ表示，单位为kg/m3。计算式为

液压油的密度随压力的升高而增大，随着温度的升高而减小。但在通常的使用压力和温度范围内对密度的影响都极小，一般情况下可视液压油的密度为常数，其密度值为900kg/m3。

〔1-1〕27编辑ppt

2.液体的可压缩性液体受压力作用其体积会减小的性质称为液体的可压缩性，其定义为单位压力变化时引起的液体单位体积的变化量，用体积压缩率k来表示，单位为m2/N，计算式为

由于液体随压力的增加体积减小，故在公式前加负号，使k为正值。〔1-2〕第1章液压传动的根底知识28编辑ppt液体的体积压缩系数〔或体积弹性模量〕说明液体抵抗压缩能力的小，其值与压力、温度有关，但影响甚小。因此，在压力、温度变化不大的液压系统中可视为常数，认为液压油是不可压缩的。常用油液体积弹性模量K＝〔1.2～2.0〕×109Pa。

第1章液压传动的根底知识

体积压缩系数的倒数称为体积弹性模量K，单位为Pa，写成微分形式，即〔1-3〕K29编辑ppt

如图2-1所示，粘性使流动液体内部各处的速度不等。假设两平行平板间存在着液体，当上平板以u0速度向右运动，下平板静止不动时，液体在附着力的作用下，紧贴上平板的一层液体以u0速度向右运动，而紧贴下平板的液体保持静止，当两平板之间的距离较小时，各液层间的速度呈线性变化。第1章液压传动的根底知识图1-1液体粘度示意图

3.液体的粘性液体流动时分子间相互牵制的力称为液体的内摩擦力或粘滞力，而液体流动时呈现阻碍液体分子之间相对运动的这种性质称为液体的粘性。30编辑ppt式〔1-4〕称为牛顿液体的内摩擦定律。

根据实验得出，液体流动时相邻液层间的内摩擦力F与接触面积A和速度变化量du成正比，与液层间距离的变化量dy成反比，其比例系数为μ，即或写成〔1-4〕第1章液压传动的根底知识31编辑ppt第1章液压传动的根底知识图1-2液体的粘度-温度特性曲线1—石油型普通液压油2—石油型高度指数液压油3—水包油乳化液4—水-乙二醇5—磷酸酯液

4.粘度和压力、温度的关系液体的粘度随压力变化的性质称为液体的粘压特性，液体压力增大时，其粘度增大；变化量较小，可忽略不计。液体粘度随温度变化的性质称为液体的粘温特性。如图1-2所示，粘度随温度变化越小，其粘温特性越好，该油适宜温度范围就越广。32编辑ppt第1章液压传动的根底知识1.1.2粘度的表示方法液体的粘度主要用动力粘度、运动粘度和相对粘度来表示。1.动力粘度动力粘度是绝对粘度，是指液体在单位速度梯度流动时的外表切应力。其计算式为〔1-5〕动力粘度的单位为帕·秒〔Pa·s〕1Pa·s＝10P〔泊〕＝103cP(厘泊)33编辑ppt第1章液压传动的根底知识

〔1-6〕运动粘度的单位为m2/s，或斯〔St〕和厘斯〔cSt〕。1m2/s=104St(cm2/s)=106cSt(mm2/s)。我国液压油的牌号：指在某一温度下运动粘度的平均厘斯〔cSt〕值来表示，例如N32号液压油，就是指此种油在40℃时运动粘度的平均值为32厘斯。

2.运动粘度液体的动力粘度μ与它的密度ρ之比，用符号ν表示，即34编辑ppt第1章液压传动的根底知识

3.相对粘度相对粘度有恩氏粘度、赛氏粘度和雷氏粘度等。恩氏粘度的测量方法：将200mL的被测液体放入粘度计的容器内，加热到温度t℃后，让它沉着器底部一个2.8mm的直径小孔流出，测出液体全部流出所用的时间t1；然后与流出同样体积的20℃的蒸馏水所需时间t20之比，比值即为该液体在温度t℃时的恩氏粘度，用符号oEt表示，即〔1-7〕35编辑ppt第1章液压传动的根底知识在20℃时，水值常数t20=50～52。工业上常以20℃、50℃、100℃作为测定液体粘度的标准温度，由此得到的恩氏粘度可用0E20、0E50、0E100标记。恩氏粘度和运动粘度可通过以下经验公式进行换算〔1-8〕(m2/s)36编辑ppt第1章液压传动的根底知识⑴粘温特性好，压缩性要小。⑵润滑性能好，防锈、耐腐蚀性能好。⑶抗泡沫、抗乳化性好。⑷抗燃性能好。1.1.3液压油的根本要求37编辑ppt第1章液压传动的根底知识矿物油型液压油是以石油的精炼物为根底，参加各种添加剂调制而成。这种油液的特点是润滑性好，腐蚀性小，化学稳定性好，所以约90％以上的液压系统采用此类液压油。常见液压油的代号、特性和用途见表1-1所示。1.1.4常用液压油的类型38编辑ppt第1章液压传动的根底知识类别组成代号特性和用途矿物型液压油无添加剂的石油基液压油L—HH稳定性差，易起泡，主要用于润滑HH+抗氧化剂、防锈剂L—HL有抗氧化和防锈能力，常用于中低压液压系统HL+抗磨剂L—HM改善抗磨性能，适用于工程机械、车辆液压系统HL+增粘剂L—HR改善温粘特性，适用于环境温度变化较大的低压系统和轻负载机械的润滑部位HM+增粘剂L—HV改善温粘特性，可用于环境温度在－40～20℃的高压系统。低温粘度小，高温下能保持一定粘度，故适用范围宽M+防爬剂L—HG改善粘滑性能，适用液压及导轨润滑为同一油路系统的精密机床抗燃液压液含水液压液高含水液压液L—HFA难燃、温粘特性好，有防锈能力，润滑性差，易泄漏。适用于抗燃、用油量大且泄漏严重的系统油包水乳化液L—HFB有抗磨、防锈性能和抗燃性，用于有抗燃要求的中压系统水-乙二醇L—HFC有温粘特性、难燃和抗蚀性好，能在－20～50℃温度下使用，用于有抗燃要求的中低压系统合成液压液磷酸酯氯化烃HFDR+HFDS其他合成液压液L—HFDRL—HFDSL—HFDTL—HFDU难燃、润滑性好，抗磨性能和抗氧化性能良好，能在较广温度范围内使用。用于有抗燃要求的高压精密液压系统表1-1常见液压油的代号、特性和用途39编辑ppt第1章液压传动的根底知识液压油对液压系统的运动平稳性、工作可靠性、灵敏性、系统效率、功率损耗、气蚀和磨损等都有显著影响，所以选用液压油时，选择适宜的粘度和适当的油液品种。⑴按工作机的类型选用；精密机械与一般机械对粘度要求不同，为了防止温度升高而引起机件变形，影响工作精度，精密机械宜采用较低粘度的液压油。如机床液压伺服系统，为保证伺服机构动作灵敏性，也宜采用粘度较低的油液。⑵按液压泵的类型选用：液压泵是液压系统的重要元件，在系统中它的运动速度、压力和温升都较高，工作时间又较长，因而对粘度要求较严格，所以选择粘度时应先考虑到液压泵。否那么，泵磨损过快，容积效率降低，甚至可能破坏泵的吸油条件。在一般情况下，可将液压泵要求的粘度作为选择液压油的基准，见表1-2所示。1.1.5液压油的选用40编辑ppt第1章液压传动的根底知识

条件液压泵类型运动粘度(40℃)/mm2·s-1环境温度5～40℃时运动粘度(40℃)/mm2·s-1

环境温度40～80℃时叶片泵7MPa以下30～5040～757MPa以上50～7055～90齿轮泵30～7095～165柱塞泵30～5065～240表1-2按液压泵类型推荐用油粘度41编辑ppt第1章液压传动的根底知识

⑶按液压系统工作压力选用：工作压力较高时，宜选用粘度较高的油，以免系统泄漏过多，效率过低；工作压力较低时，宜用粘度较低的油，这样可以减少压力损失，例如机床工作压力一般低于6.3MPa，采用(20～60)×8-6m2／s的油液；工程机械工作压力属于高压，多采用较高粘度的油液。

⑷考虑液压系统的环境温度：矿物油的粘度受温度影响很大，为了保证在工作温度下有较适宜的粘度，还必须考虑环境温度的影响。当温度高时，宜采用粘度较高的油液；环境温度低时，宜采用粘度较低的油液。42编辑ppt第1章液压传动的根底知识⑸考虑液压系统的运动速度：当液压系统工作部件的运动速度很高时，油液的流速也高，液压损失随着增大，而泄漏相对减少，因此宜用粘度较低的油液；反之，当工作部件运动速度较低时，每分钟所需的油量很小，这时泄漏相对较大，对系统的运动速度影响也较大，所以宜选用粘度较高的油液。

⑹选择适宜的液压油品种：液压系统使用的油液品种很多，主要有机械油、变压器油、汽轮机油、通用液压油、低温液压油、抗燃液压油和抗磨液压油等。机械油最为广泛采用。如果温度较低或温度变化较大时，应选择粘温特性好的低温液压油；假设环境温度较高且有防火要求，那么应选择抗燃液压油；如果设备长期在重载下工作，为减少磨损，可选用抗磨液压油。选择适宜的液压油品种可以保证液压系统的正常工作，减少故障发生，还可以提高设备使用寿命。43编辑ppt第1章液压传动的根底知识

液压油污染是液压系统故障的主要原因，据统计液压系统故障至少70％是油液污染造成的。因此液压油的正确使用、管理和防污是保证液压系统正常可靠工作的重要方面。

1.油液污染的主要原因液压油污染造成液压系统故障。其主要原因表现为：

1)油液在炼制、运输和储存过程中受到了污染。

2)液压系统在加工、装配、存储、运输过程中灰尘、焊渣、型砂、切屑、磨料等残留物造成了污染。

3)液压系统运行中由于油箱密封不完善以及元件密封装置损坏而由系统外部侵入污染物造成污染。

4)液压系统运行中自身产生的污染物，如金属及密封件因磨损而产生的颗粒，油液氧化变质生成物也都会造成油液的污染。1.1.6液压油污染控制措施44编辑ppt第1章液压传动的根底知识

2.油液污染的危害液压系统中污染物主要有固体颗粒、水、空气、化学物质、微生物等杂物。其中固体颗粒性污垢是引起污染危害的主要原因。1)固体颗粒会使泵的滑动局部(如叶片泵中的叶片和叶片槽、转子端面和配油盘)磨损加剧，缩短泵的使用寿命；对于阀类元件，污垢颗粒会加速阀芯和阀体的磨损，甚至使阀芯卡死，把节流孔和阻尼孔堵塞，从而使阀的性能下降、变坏、甚至动作失灵；对于液压缸，污垢颗粒会加速密封件的磨损，使泄漏增大；当油液中的污垢堵塞过滤器的滤孔时，会使泵吸油困难、回油不畅，产生气蚀、振动和噪声。2)水的侵入加速了液压油的氧化，并且和添加剂起作用，产生粘性胶质，使滤芯堵塞。3)空气的混入能降低油液的体积模量，引起气蚀，降低其润滑性能。4)微生物的生成使油液变质，降低润滑性能，加速元件腐蚀。45编辑ppt第1章液压传动的根底知识3.油液污染的控制措施对液压油进行良好的管理，保证液压油的清洁，对于保证设备的正常运行，提高设备使用寿命有着非常重要的意义。对液压油的污染控制工作概括起来有两个方面：一是防止污染物侵入液压系统；二是把已经侵入的污染物从系统中去除出去。污染控制贯穿于液压系统的设计、制造、安装、使用、维修等各个环节。在实际工作中污染控制主要有以下措施：1)油液使用前保持清洁。液压油进厂前必须取样检验，参加油箱前应按规定进行过滤。贮运液压油的容器应清洁、密封，系统中漏出来的油液未经过滤不得重新参加油箱。2)合理选用液压元件和密封元件，减少污染物侵入的途径。装配前所有液压元件及零件应彻底清洗，特别是细管、细小盲孔及死角的铁屑、锈片和灰尘、沙粒等应清洗干净。在确保液压传动系统性能的前提下，尽量少用液压元件，减少管路的连接和泄漏。46编辑ppt第1章液压传动的根底知识3)液压系统在装配后、运行前保持清洁。液压元件加工和装配时要认真清洗和检验，装配后进行防锈处理。油箱、管道和接头应去除毛刺、焊渣后进行酸洗以去除外表氧化物。液压系统装配好后应做循环冲洗并进行严格检查后再投入使用。4)注意液压油在工作中保持清洁。液压油在工作中会受到环境的污染，所以采用密封油箱或在通气孔上加装高效能空气滤清器，可防止外界杂质、水分的侵入。合理选用过滤器，是防止杂质污染油液的非常重要措施。根据设备的要求、使用场合在液压系统中选用不同的过滤方式、不同精度和结构的滤油器，并对滤油器定期检查、清洗。5)系统中使用的液压油应定期检查、补充、更换。6)控制液压油的工作温度，防止过高油温造成油液氧化变质。47编辑ppt第1章液压传动的根底知识液体静力学主要研究静止液体所具有的力学规律。所谓静止液体是指液体内部质点与质点之间没有相对运动，而液体整体那么完全可以随同容器一起作各种匀速运动。1.2液体静力学根底48编辑ppt

。1.2.1静止液体的压力及其性质

1.液体的压力液体单位面积上所受到的法向作用力，常用p来表示。压力的单位为Pa或MPa，1MPa=106Pa，计算公式为〔1-9〕式中F——法向作用力〔N〕；A——承压面积〔m2〕。在这里压力与压强的概念相同，物理学中称为压强，工程实际中称为压力。静止液体压力具备两个重要特性：1)压力的方向沿着承压面的内法线方向；2)流体内任一点上各个方向的压力相等。第1章液压传动的根底知识49编辑ppt第1章液压传动的根底知识在重力作用下静止液体外表受压力p0的作用,如图1-3所示。如果

2.液体静压力液体处于静止状态下的压力称为液体静压力。在液压传动中所指压力都是指液体的静压力。图1-3重力作用下的静止液体50编辑ppt第1章液压传动的根底知识求液体内任意一点A的压力p，可从液面向下取一微小圆柱，其高度为h，底面积为ΔA，那么该圆柱除受侧面力外，上外表受力为p0ΔA，下外表所受力pΔA，液体所受重力为ρghΔA，作用在圆柱的质心上。小圆柱在这些力的作用下处于平衡状态，于是在垂直方向上力应平衡。平衡方程式为〔1-10〕式中g——重力加速度；

ρ——液体的密度。51编辑ppt第1章液压传动的根底知识

由式〔2-10〕简化后，得液体静力学根本方程式如果液面上所受压力为大气压时〔p0=pa〕，那么〔1-11〕式中pa——大气压力。由式可知：液体的静压力是由液体的自重和液体外表受到的外力产生的。〔1-12〕52编辑ppt第1章液压传动的根底知识静压力特性：1)静止液体内任意一点的压力由液面上的压力〔p0=F/A〕和液体重力引起的压力ρgh两局部组成；2)静止液体内的压力随深度增加而增大；3)液面深度相等，其静压力相等。压力相等的点组成的面叫做等压面。在重力作用下等压面是水平面。53编辑ppt第1章液压传动的根底知识

1.2.2帕斯卡原理

静止液体，当其液面上的压力发生变化时，液体内部任一点的压力均将发生相同的变化，即：在密封容器内，静止液体任一点的压力将等值地传递到液体内部各点。这就是静止液体中的压力传递原理，即帕斯卡原理。在液压传动系统中，通常由外力产生的压力要比液体自重形成的压力大的多，可以忽略ρgh影响，即认为静止液体中的压力处处相等。

54编辑ppt第1章液压传动的根底知识液体压力表示方法有两种：一种是以绝对真空为基准表示的绝对压力；另一种是以大气压力为基准表示的相对压力。绝大多数压力仪表所测得的压力是相对压力，所以也称为表压力。在液压系统中，没有特别说明的压力均指相对压力。绝对压力和相对压力的关系为

绝对压力＝大气压力＋相对压力当液体中某处绝对压力低于大气压力(即相对压力为负值)时，习惯上称该处具有真空，绝对压力小于大气压力的那局部数值用普通压力表无法测量，而要用真空计或真空表来测量，所以称为真空度。它们的关系为

真空度＝大气压力—绝对压力绝对压力、相对压力和真空度的相互关系如图2-4所示。1.2.3压力表示方法55编辑ppt第1章液压传动的根底知识图1-4绝对压力、相对压力和真空度的关系56编辑ppt第1章液压传动的根底知识例1如图1-5所示为装有水银的U形管测压计，左端与水的容器相连，右端与大气相通。汞的密度为ρ汞=13.6×103kg／m3，标准大气压1atm=101325Pa。1)如图2-5a，h=20cm，h1=30cm，试计算A点的相对压力和绝对压力。2)如图2-5b，h1=15cm，h2=30cm，试计算A点的真空度和绝对压力。图1-5U形管测压计57编辑ppt第1章液压传动的根底知识上式求得是相对压力，A点的绝对压力是

解：a〕图取B-B′面为等压面，列静力学方程，即58编辑ppt第1章液压传动的根底知识b〕图取C-C′面为等压面，pC压力等于大气压pa，列静力学方程，即上式求得是绝对压力，A点的真空度是59编辑ppt第1章液压传动的根底知识1.2.4液体对固体壁面的作用力

当固体壁面为平面时，液体对固体壁面上的作用力F等于液体压力p与该平面面积A的乘积,即

〔1-13〕

当固体壁面是曲面时，液体作用于曲面某x方向上的作用力等于液体压力p与曲面在该方向投影面积Ax

的乘积，即〔1-14〕60编辑ppt第1章液压传动的根底知识本节主要研究液体流动时的流动状态、运动规律及能量转化等问题。并介绍几个根本方程，即连续性方程、能量方程(伯努利方程)和动量方程。它们是液体动力学根底，也是液压技术分析问题和设计计算的理论依据。1.3液体动力学根底61编辑ppt第1章液压传动的根底知识1.3.1根本概念2.稳定流动和非稳定流动液体流动时，如果任意点处的压力、流速和密度都不随时间变化而变化，那么这种流动称作稳定流动，否那么，称作非稳定流动。如图2-6a所示,由于水箱中的水位保持不变，1-1’、2-2’截面处的压力、流速和密度都不随时间变化而变化，故1-1＇、2-2＇截面处为稳定流动。如图1-6b所示1.理想液体和实际液体粘性对液体的流动将产生一定的影响，假设考虑这种影响，将使问题变得复杂。为了分析问题的方便清晰，首先假设液体是没有粘性的，然后再考虑粘性的影响并进行修正。所以把既无粘性又不可压缩的液体叫做理想液体，而把实际上既有粘性又可压缩的液体叫做实际液体。62编辑ppt第1章液压传动的根底知识

由于水箱中的水位随时间而变化，1-1‘、2-2’截面处的压力、流速和密度都随时间变化而变化，故1-1＇、2-2＇截面处为非稳定流动。在液压系统中液体流动通常是稳定流动状态。图1-6稳定流动和非稳定流动a〕稳定流动b〕非稳定流动1—水箱2—进水管3—溢流口4—出水管A、B—阀门63编辑ppt第1章液压传动的根底知识

3.流量单位时间内流过通流截面液体的体积，用符号q表示，单位为m3／s，在工程中常用L／min,1L/min=1/6×8-4m3/s。4.流速通常所说的流速均指平均流速，是假想液体经过通流截面的流速是均匀分布的，用符号v表示，单位为m/s。用平均流速计算流量，那么有〔1-15〕式中A——垂直于液体流动方向的通流截面的面积。64编辑ppt第1章液压传动的根底知识

5.液体的流动状态液体的流动状态分为层流和紊流，这一现象可通过雷诺实验观察。

1)雷诺实验，人们为了探索流体摩擦阻力的规律，研究了液体流动过程中的物理现象，1883年著名的雷诺(Reynoids)实验揭示了液体流动时存在着两种不同的流动状态——层流和紊流。如图2-7所示为雷诺实验装置示意图。在透明水箱内，水面下部安装一根带有喇叭形进口的玻璃管，管的下游装有阀门以便调节管内水的流速。水箱的液面始终保持不变，使液体作稳定流动。玻璃管的喇叭形口中心有一根针形小管，红色液体由针管流出，红色液体的密度ρ与水的密度ρ几乎相同。

65编辑ppt第1章液压传动的根底知识实验结果说明当玻璃管内水的流速较小时，管中心的红色液体呈现一根平稳的细线流，沿着玻璃管的轴线流过全管，如图1-7a所示。随着水的流速增大至某个值后，红色液体的细线开始抖动、弯曲，呈现波浪形，如图1-7b所示，速度再增大，细线被冲散、断裂，最后使全管内水的颜色均匀一致，如图1-7c所示。图1-7雷诺实验装置示意图a〕层流b〕过度流c〕紊流66编辑ppt第1章液压传动的根底知识

雷诺实验揭示了液体流动有两种截然不同的状态。一种相当于图1-7a的流动，称为层流，液体流动呈现层状；另一种相当于图1-7b、c的流动，称为紊流，液体流动呈现混杂状。层流时粘性力起主导地位，液体质点受粘性的约束，流动时能量损失小；紊流时惯性力起主导作用，粘性力的制约作用减弱，流动时能量损失大。67编辑ppt第1章液压传动的根底知识

2)判别液体的流态是层流或紊流，可通过雷诺数Re

来判断。液体在圆管中流动时的雷诺数

Re与管道的直径和液体流速成正比而与运动粘度成反比，即

〔1-16〕式中

v——管道内液体的流动速度；

d——圆形管道的直径；

ν——液体的运动粘度。

液体的流动状态是层流或紊流，由临界雷诺数Rec决定。当雷诺数Re＜Rec时，流动状态为层流；当雷诺数Re＞Rec时，流动状态为紊流。通过实验得出常用管道的临界雷诺数见表1-3。68编辑ppt第1章液压传动的根底知识管道Rec管道Rec光滑金属圆管2320带环槽的同心环状缝隙700橡胶软管1600～2000带环槽的偏心环状缝隙400光滑的同心环状缝隙1100圆柱形滑阀阀口260光滑的偏心环状缝隙1000锥阀阀口20～100表1-3常用管道的临界雷诺数Rec69编辑ppt第1章液压传动的根底知识

对于非圆截面的管道来说，雷诺数Re可用下式计算〔1-17〕式中dH——为管道截面的水力直径，其值与通流截面的有效面积A

和湿周长度x(通流截面上与液体接触的固体壁面的周界长度)的关系式，即〔1-18〕

水力直径大，液体流动时与管壁接触少，阻力小，通流能力大；水力直径小，液体流动时与管壁接触多，阻力大，通流能力小，容易堵塞。一般液压传动系统所用液体为矿物油，粘度较大，且管中流速不大，多属层流。只有当液体流经阀口或弯头等处时才会形成紊流。70编辑ppt第1章液压传动的根底知识

当液体在管道中作稳定流动时，根据质量守恒定律，管内液体的质量不会增多也不会减少，因而在单位时间内液体流经管道任意截面的质量相等，这就是液体的质量守恒定律，也称液流的连续性定律。如图1-8所示为液体在直径不同的管道中流动时的情况。假设在管道上取l-1′通流截面，其通流截面的面积为A1，液体的平均流速为V1；假设在管道上取2-2′通流截面，其通流截面的面积为A2，液体的平均流速为V2，液体的密度为ρ。1.3.2连续性方程71编辑ppt第1章液压传动的根底知识

由式可知：液体在同一管道中作稳定流动时，流量是一个常数，管道截面越大处流速越小，管道截面越小处流速越大。

根据质量守恒有(1-19)

常数即液体流动的连续性方程为常数〔1-20〕72编辑ppt第1章液压传动的根底知识图1-9伯努利方程示意图

设密度为ρ的液体在通道内流动如图2-9所示。现任取两通流截面1-1’和2-2’为研究对象，两截面至水平参考面的距离分别为h1和h2，两截面处液体的流速分别为vl和v2，压力分别为p1和p2。

1.理想液体的伯努利方程由于理想液体无粘性，在管道中作稳定流动时就不存在能量损失，这样同一管道中任意截面上的总能量都应相等，这就是能量守恒定律。1.3.3伯努利方程73编辑ppt第1章液压传动的根底知识

根据能量守恒定律可导出重力作用下液体在通道内稳定流动时方程，即或在通道内任意截面，那么有〔1-21〕=常数〔1-22〕式中

——单位重量液体的压力能〔压力头〕；

式〔1-21〕和式〔1-22〕称为伯努利方程，其物理意义表示：理想液体在重力场作稳定流动时，具有压力能、位能和动能三种形式，它们之间可以互相转化，且总和保持不变。h——单位重量液体的的位能〔位置头〕；——单位重量液体的的动能〔速度头〕。74编辑ppt第1章液压传动的根底知识

2.实际液体的伯努利方程实际液体存在着粘性，流动时会产生能量损失，同时管道局部形状和尺寸的变化也会引起能量损失，能量损失的大小用hw表示，故对理想液体的伯努利方程进行修正，此时伯努利方程为〔1-23〕式中hw——液体由截面1-1’流到截面2-2’时引起的能量损失；

α1、α2——动能修正系数，紊流时α=1，层流时α=2。75编辑ppt第1章液压传动的根底知识例2如图1-10所示，液压泵的流量q=32L／min,吸油管内径d=20mm,液压泵吸油口距离液面高度h=500mm,液压油的运动粘度为20×8-6m2／s，密度900kg／m3，不计压力损失〔hW=0〕，求液压泵吸油口的真空度？解：吸油管内油液流动的速度：=1.7m/s液压油在吸油管中的流动状态76编辑ppt第1章液压传动的根底知识即真空度

由此可见，泵吸油口的真空度主要是克服位置和速度引起的压力损失以及摩擦引起的压力损失，因此，泵口不要离液面过高，以防产生吸空现象。查表1-3知，光滑金属圆管Rec=2320＞Re=1700，故流动状态为层流，即α1=α2=2。选取油池的液面为Ⅰ-Ⅰ和靠近泵吸油口的截面为Ⅱ-Ⅱ，列伯努利方程，并以Ⅰ-Ⅰ截面为基准面，因此h1=0,v1=0〔因为油箱截面面积大，流速较小〕,p1=pa〔油池液面上受大气压力作用〕。伯努利方程为=7015.5Pa≈7.01kPa77编辑ppt第1章液压传动的根底知识

根据理论力学中的动量定理，作用在物体上的合力等于物体在力作用方向上动量的变化率，即稳态液动力〔1-24〕〔1-25〕对于作稳定流动的液体，假设忽略可压缩性，液体的密度不变，那么单位时间内流过的液体质量m=ρqΔt，将其代入上式，动量方程式为1.3.4液体动量方程78编辑ppt第1章液压传动的根底知识

假设考虑实际流速与平均流速之间存在误差，应引入动量修正系数，其动量方程为〔1-26〕式中

F——作用在液体上外力的合力；

v1、v2

——液体在前后两个过流截面上的流速；

β1、β2——动量修正系数，紊流时β=1，层流时β=1.33。为简化计算，通常均取β=1。79编辑ppt第1章液压传动的根底知识

很多液压阀都是滑阀结构，这些滑阀靠阀芯的移动来改变阀口的大小或启闭，从而控制了液流。液流通过阀口时，阀芯所产生的液动力，将对这些液压阀的性能有很大影响。作用在阀芯上的液动力有稳态液动力和瞬态液动力两种，这里我们只讨论对滑阀芯移动有影响的稳态轴向液动力。稳态液动力是阀芯移动结束且开口固定以后，液流流过阀口时因动量变化而作用在阀芯上的力。如图1-11所示，液流流过阀口的两种情况。图1-11滑阀的稳态液动力80编辑ppt第1章液压传动的根底知识

由式可知：稳态液动力的方向总是使阀口趋于关闭。

取阀芯两凸肩间的容腔中液体作为控制体，由式(1-25)可求得液流流入或流出阀腔时的稳态液动力为0式中

θ——是射流角，一般取θ=69ο；

v1、v2——是滑阀阀口处的平均流速。81编辑ppt第1章液压传动的根底知识

由于液体具有粘性，在流动时会有阻力，为了克服阻力，液体就要消耗能量，造成能量的损失。在液压传动系统中，能量损失主要表现在液压油的压力降低，因此将其称为压力损失。在密封管道中流动的液体存在两种压力损失：沿程压力损失和局部压力损失。1.4管路的压力损失82编辑ppt第1章液压传动的根底知识2.4.1沿程压力损失液体在等截面直管中流动时，由于液体与管壁的摩擦以及液体分子间的内摩擦，必然要消耗一局部能量，这种因摩擦而产生的能量损失称为沿程压力损失。实验证明：液体的沿程压力损失与管道长度、单位体积的动能成正比与管径成反比，其比例系数为λ。即沿程压力损失△pλ为

(1-27)式中λ——沿程阻力系数；其取值可利用经验公式计算，见表2-4l——液体流经管路的长度；

d——管路内径；

v——液体的平均流速。1.4.1沿程压力损失83编辑ppt第1章液压传动的根底知识液流状态不同情况的管道λ的计算层流等温时的金属圆形管道(如对水)λ=64/Re对于非等温(靠近管壁液层被冷却)时的金属管道或截面不圆以及弯成圆滑曲线的管道λ=75/Re弯曲的软管，特别是弯曲半径较小时λ=108/Re紊流除与Re有关外，还与管壁的粗糙度有关Re<105λ=0.3164Re-0.25对于内壁光滑的管道105<Re<107λ=0.0032+0.221Re-0.237表1-4管道内的沿程阻力系数λ84编辑ppt第1章液压传动的根底知识

例3

某液压系统中，采用管长为25m，内径为20mm，油液的密度为900kg／m3，运动粘度为40×8-6m2/s，当流量为18L／min时，试计算沿程压力损失？解：计算雷诺数Re：m/s=477.585编辑ppt第1章液压传动的根底知识

=80578Pa≈0.081MPa

查表1-3知光滑金属圆管Rec=2320＞Re=477.5，故流动状态为层流。由于实际情况下管壁附近的液体层应冷却而粘度增大较多。故沿程压力损失为86编辑ppt第1章液压传动的根底知识式中ξ——局部阻力系数，液体流经这些局部障碍物时的流动现象复杂，具体数据可通过实验测定或查阅有关液压传动设计手册。

局部压力损失是指液体流经阀口、弯管及变化的截面等局部阻力处所引起的压力损失。液体经过这些局部阻力处流速和方向产生急剧变化，流体质点间产生撞击，液流形成死水旋涡区，从而产生了能量损失。局部压力损失△pξ可按下式计算

(1-28)1.4.2局部压力损失87编辑ppt第1章液压传动的根底知识

管路系统中的压力损失等于所有管路系统中的沿层压力损失和局部压力损失之和，即(1-29)利用上式进行计算时，只有在各局部障碍之间有足够的距离时才正确。因为当液体流过一个局部障碍后，要在直管中流过一段距离，液体才能稳定，否那么其局部阻力系数可能比正常情况大2～3倍。因此一般希望在两个障碍之间直管的长度l＞(10～20)d。液压系统中的压力损失绝大局部将转换为热能，造成系统油温的升高、泄漏增大，影响液压系统的工作性能。因此常采用减小流速，缩短管路的长度，减少管路截面突变和管路的弯曲，减少管路内壁的粗糙度和适当增大管路的直径，合理选用阀门等元件的一系列措施，减少管路系统中的压力损失，保证系统正常运行。=1.4.3管路系统中的压力损失88编辑ppt第1章液压传动的根底知识2.4.4液压泵出口压力确实定在液压技术中，研究液体传动中产生压力损失的主要目的就是为了保证液压泵向液压缸提供所需的工作压力，因此，要仔细计算油液由液压泵向液压缸供油时，油液在管道流动过程中产生的压力损失，但是计算沿程压力损失和局部压力损失是非常繁琐的，一般不详细计算，而是采用估算的方法。通常将液压泵出口压力设定为液压缸工作压力的〔1.3～1.5〕倍，即pp=〔1.3～1.5〕p，或者根据液压泵到液压缸之间采用的液压元件估算总压力损失∑Δp，那么液压泵的出口工作压力为液压缸所需的工作压力p与估算的总压力损失∑Δp之和，即

(1-30)

式中

pp——液压泵的出口工作压力；

p——液压缸的工作压力。1.4.4液压泵出口压力确实定89编辑ppt第1章液压传动的根底知识液压元件经常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制液体的压力和流量，从而到达调速和调压的目的。液压元件的泄漏也属于间隙流动。1.5液体流经孔口及缝隙的流量压力特性90编辑ppt第1章液压传动的根底知识

1.薄壁孔的流量计算所谓薄壁孔是指小孔的通道长度l与直径d之比小于或等于0.5的孔，如图2-12所示为液流流经节流孔口的状态。液流在小孔上游大约d／2处开始加速并从四周流向小孔，贴近管壁的液体由于惯性不会作直角转弯而是向管轴中心收缩，从而形成收缩断面，大约在小孔出口d／2的地方，形成最小收缩截面de，截面收缩的程度取决于Re、孔口及边缘形状、孔口离管道及容器侧壁的距离等因素。如果圆形小孔，当管道直径与小孔直径之比D／d≥7时，称完全收缩，此时流束的收缩不受孔前通道侧壁的影响。反之，当D／d＜7时，称为不完全收缩，由于这时管壁与孔前通道侧壁较近，侧壁对收缩的程度有影响。

液体流经的小孔有薄壁小孔、细长小孔和介于二者之间的短孔。

1.5.1液体流经小孔的流量压力特性91编辑ppt第1章液压传动的根底知识图1-12液体流经节流孔口的状态92编辑ppt第1章液压传动的根底知识式中AT

——小孔的通流面积；

△p——小孔两端的压力差；

Cd

——流量系数，由实验确定。当液流完全收缩时，Cd几乎不变。计算时一般取Cd=0.6～0.62；当液流不完全收缩时，管壁离小孔较近，此时管壁对液流起导向作用，流量系数Cd可增大到0.7～0.8。从公式中可以看出：流经薄壁孔的流量q与小孔的通流面积成正比，与小孔前后压差Δp的平方根成正比。由于薄壁孔的流程很短，沿程阻力小，且不受粘度的影响，因而油温变化对流量影响也很小，薄壁小孔处流速较高不易堵塞。这些特性使薄壁小孔常作为节流阀的阀口。

根据伯努利方程和连续性方程推导出通过薄壁小孔的流量公式为(1-31)93编辑ppt第1章液压传动的根底知识

例4

有一薄壁小孔，通过流量q=25L/min时，孔前后的压力损失为Δp=0.3MPa,设流量系数Cd=0.62，油的密度ρ=900kg/m3。试求节流阀孔的通流面积。解：根据薄壁小孔的流量公式(1-31)=25L/minm3/s那么=0.000026m2=0.26cm2

AT=94编辑ppt第1章液压传动的根底知识

2.细长孔的流量计算所谓细长孔一般是指小孔的长径比l／d＞4时的情况，如液压系统中的导管、某些阻尼孔等。液流在细长孔中流动时，一般都是层流，通过细长孔的流量公式为(1-32)式中μ——液压油的动力粘度。

从公式中可知，通过细长孔的流量由于与油的动力粘度成反比，故受油温的影响较大，同时细长孔易被堵塞。细长孔常用作控制阀的阻尼孔。95编辑ppt第1章液压传动的根底知识

3.短孔

短孔指介于薄壁小孔与细长小孔之间的孔，即l／d≤4l／d≥

0.5。短孔加工起来比薄壁孔容易得多，因此特别适合于作固定的节流孔。流量计算也可采用薄壁小孔的公式，但流量系数Cd应根据短管的形状和安装方式不同而作具体计算或查表，关于这方面的深入了解，可参考有关的流体力学专著。

在液压系统中，各种小孔的流量压力特性，可用下式表示

(1-33)式中K——由小孔的形状和液体性质决定的系数，对于薄壁孔K=Cd〔2/ρ〕1/2，对于细长孔K=d2/32μl；m——由小孔的长径比决定的压差指数，薄壁孔m=0.5、细长孔m=1、短孔m=0.5～1；AT——小孔的通流面积；Δp——小孔两端的压力差。96编辑ppt第1章液压传动的根底知识在液压系统中，各种液压元件内部外表之间存在着间隙。液压系统的泄漏主要是在压力差作用下通过间隙产生的，泄漏使系统效率降低，性能下降。为减少泄漏和提高液压系统的工作性能，有必要分析液体流经缝隙的泄漏规律。流体流经缝隙的大小相对其长度和宽度小得很多，因此缝隙中的流动受固体壁面的影响很大，其流动状态一般均为层流。常见的缝隙有两种，两个平行平面形成的缝隙和内、外圆柱外表形成的环状缝隙。1.5.2液体流经缝隙的流量压力特性97编辑ppt第1章液压传动的根底知识

1.两个平行平面的缝隙如图1-13所示，液体沿两个平行平面缝隙流动时，由于压差的作用，其流经该缝隙流量计算式为

式中Δp——缝隙两端的压力差，Δp=p1-p2；

μ——液压油的动力粘度；

l、b、δ——分别为缝隙的长度、宽度和高度。(1-34)98编辑ppt第1章液压传动的根底知识图1-13液体在两个平行平面缝隙中流动图1-14液体在同心园环缝隙中流动

2.同心环状缝隙如图2-14所示，液体沿两个内外圆柱外表环状缝隙流动时，计算时将其展开后可视为平面间缝隙，故以平面间缝隙的宽度用圆环的周长πd来代替,其流经缝隙流量计算式为(1-35)式中d——同心圆孔的直径。99编辑ppt第1章液压传动的根底知识图1-15偏心园环缝隙的流量式中:ε—缝隙的相对偏心率，即内圆柱中心与外圆柱中心的偏心距离e与缝隙δ的比值，即ε=e/δ。当ε=0时，两个内外圆柱外表形成的是同心环状缝隙；当ε=1时，即平均缝隙δ等于偏心距e，处于完全偏心情况下，通过偏心环状缝隙的流量是同心环状缝隙流量的2.5倍。所以，为了减少泄漏，应尽量使液压元件的配合处于同心状态。3.偏心环状缝隙如图2-15所示，液体沿两个内外圆柱外表偏心环状缝隙流动情况，其横截面形状为月牙形的偏心环状缝隙。其流经该缝隙的流量计算式为(1-36)100编辑ppt第1章液压传动的根底知识

在液压系统中，由于某种原因引起液体压力在瞬间急剧升高，形成很大的压力峰值，这种现象，称为液压冲击。1.6.1液压冲击

1.液压冲击产生的原因⑴流动液体突然停止产生的液压冲击，如图1-16所示有一根等直径的圆管，其进口与大容积的蓄能器或液压缸相连，出口处接一个阀门。设两端距离为l，当阀门开启情况下，管内液体以流速v流动。当阀门突然关闭时，首先是紧靠阀门的液体停止运动，它的动能在极短的时间内转化为较高的压力能，引起后面的液体被挤压，压力也急剧升高，从而引起液压冲击现象。1.6.1液压冲击与气穴现象101编辑ppt第1章液压传动的根底知识⑵运动部件制动时所产生的液压冲击，如图2-17所示，活塞以一定的速度向左移动。当换向阀突然关闭时，油液被封死在油缸两腔及管道中。由于运动部件的惯性作用，活塞不能立即停止运动，将继续向左运动使左腔内油液受到挤压，压力急剧上升到达某一峰值，产生液压冲击。当运动部件的动能全部转化为油液的压力能时，活塞将停止向左运动。图1-16阀门关闭时产生的液压冲击图1-17液压缸制动时产生的液压冲击102编辑ppt第1章液压传动的根底知识⑶液压元件反映不灵也会产生液压冲击，液压系统中压力突然升高时、溢流阀不能迅速翻开溢流阀口，或限压式变量泵不能及时自动减少输出流量时，都会导致液压冲击。2.液压冲击的危害液压冲击产生的压力峰值常常比正常压力要大好几倍，同时会产生噪音与振动，严重时会损坏液压元件和密封装置等等，有时还会使某些液压元件〔如压力继电器、顺序阀〕产生误动作，影响系统的正常工作。3.减小液压冲击的措施液压系统采取的主要措施有以下几点：⑴限制管中液流的流速和运动部件的速度，减少冲击波的强度。⑵开启阀门的速度要慢。⑶采用吸收液压冲击的能量装置如蓄能器等。⑷在出现有液压冲击的地方，安装限制压力的平安阀。⑸适当加大管道内径或采用橡胶软管。103编辑ppt第1章液压传动的根底知识1.气穴与气蚀当液体某一点处的绝对压力降到了相应温度的饱和蒸气压以下时，油液中的空气就会别离出来，产生大量的气泡，这种现象称为气穴现象。虽然油液的饱和蒸气压力很低，但实际上绝对压力高出饱和蒸气压时，油液中就会别离出来大量的气泡。气泡混杂在油液中，产生气穴，使原来充满管道或液压元件中的油液成为不连续状态。在液压系统中的节流口，在突然关闭的阀门元件附近，在吸油不畅的油泵吸油口等处，均容易产生气穴。现以油泵吸油口处为例进行分析，根据伯努利方程得知，该处压力较低，如压力低于该液压油工作温度下的空气别离压时，溶解在油中的空气将会迅速地别离出来变成气泡，这些气泡随着液流流到泵的高压区时，会因承受不了高压而破灭，产生局部的液压冲击，发出噪声并引起振动。当附在金属外表上的气泡破灭时，它所产生的局部高温和高压会使金属剥落，会使外表粗糙，或出现海绵状的小洞穴。节流口下游部位常发生这种腐蚀的痕迹，这种因气穴现象而产生的零件剥落和腐蚀称为气蚀。1.6.2气穴现象104编辑ppt第1章液压传动的根底知识2.气穴的危害气穴现象产生大量的气泡，使液流不通畅，使液压泵输出流量和压力急剧波动，系统无法稳定地工作。气蚀严重时使泵的机件腐蚀，并使液压装置产生噪声和振动，降低液压元件的寿命。3.气穴的预防措施泵的吸入口、油液流经节流部位、突然启闭的阀门、带大惯性负载的液压缸、液压马达在运转中突然停止或换向时等都将产生气穴现象。为了防止产生气穴和气蚀现象，一般可采用以下的预防措施：⑴减少流经节流口及缝隙前后的压力差，一般希望节流口或缝隙前后压力比小于3.5；⑵正确确定液压泵吸油管内径，对管内液体的流速加以限制，降低液压泵的吸油高度，尽可能减少吸油管路中的压力损失；⑶提高管道的密封性能，防止空气的渗入；⑷提高零件的机械强度和降低零件外表的粗糙度，采用抗腐蚀能力强的金属材料〔如铸铁和青铜等〕，以提高元件的抗气蚀能力。105编辑ppt第2章液压动力元件

2.1液压动力元件概述2.1.1液压泵的工作原理2.1.2液压泵的分类2.1.3液压泵的主要性能参数

2.2齿轮泵2.2.1齿轮泵工作原理2.2.2外啮合齿轮泵的排量和流量2.2.3KCB型齿轮油泵2.2.4齿轮泵存在问题

2.3叶片泵2.3.1单作用叶片泵2.3.2双作用叶片泵106编辑ppt第2章液压动力元件

2.4柱塞泵2.4.1径向柱塞泵2.4.2轴向柱塞泵2.5液压泵的类型选用2.6液压泵常见故障及排除方法2.6.1液压泵的安装要求2.6.2液压泵的使用本卷须知2.6.3液压泵故障分析及排除2.7液压马达2.7.1液压马达的分类2.7.2液压马达的工作原理及图形符号2.7.3液压马达的主要性能参数107编辑ppt

第2章液压泵和液压马达液压泵液压马达108编辑ppt目的任务了解液压泵主要性能参数分类掌握泵的工作原理、必要条件、排流量、叶片泵和齿轮泵的结构、工作原理、叶片泵的调整方法和减小齿轮泵困油现象的方法。109编辑ppt液压泵和液压马达

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.

110编辑ppt第2章液压动力元件2.1液压动力元件概述

液压泵和液压马达在液压系统中都属于能量转换装置。液压泵是动力装置，它将电机输出的机械能转变成液体的压力能，为系统提供一定流量和压力的液体。

液压马达是执行元件，它将液体的压力能转变成机械能，使执行元件输出一定的转矩和转速，从而驱动负载运动。第2章液压动力元件111编辑ppt第2章液压动力元件

1.工作原理单柱塞液压泵的工作原理如图3-1所示。吸油阀6和排油阀7均是单向阀，柱塞2和泵体5之间是间隙配合密封，它们组成了一个密封可变的工作容积4。柱塞2依靠弹簧3压在偏心轮1上，偏心轮转动时，柱塞作往复直线运动。当柱塞向右移动时，密封可变的工作容积4逐渐增大，形成真空，油箱的油液在大气压力作用下通过吸油阀6进入工作容积4，此时排油阀7关闭，以防系统油液回流，从而完成一个吸油过程；当柱塞向左移动时，密封可变的工作容积4逐渐减小，油液受挤压，压力增大，工作容积4内的液体通过排油阀7压出，进入液压系统，此时吸油阀6关闭，防止油流回油箱，从而完成了一个压油过程。由于液压泵是靠密封工作容积的变化来实现吸油和排油的，故称其为容积式泵。2.1.1液压泵的工作原理112编辑ppt第2章液压动力元件a〕b〕c〕d〕图2-1液压泵的工作原理及图形符号a〕液压泵的工作原理b〕一般符号c〕定量泵d〕变量泵1—偏心轮2—柱塞3—弹簧4—工作容积5—泵体6、7—单向阀113编辑ppt容积式泵的工作原理第2章液压动力元件114编辑ppt第2章液压动力元件2.构成液压泵的必备条件从液压泵的工作原理可知，构成液压泵必须具备以下条件：1)容积式液压泵必须具备密封可变的工作容积，吸油和压油过程是依靠工作容积的变化来实现的；2)必须具备配油装置。泵在吸油时密封可变的工作容积必须与油箱相通，排油口关闭；在压油时密封可变的工作容积与排油口相通，而与油箱不通，由吸油到压油或由压油到吸油的转换称为配流。图3-1中分别由单向阀6、7来实现的，阀6和7称为配流装置；

3)油箱压力应大于泵吸油口的压力。115编辑ppt第2章液压动力元件1.按输出流量是否可变分类液压泵分为定量泵和变量泵。定量泵是指泵的输出流量是不能调节的，变量泵是指泵的输出流量是可以调节的。

2.按输出油液的方向是否可变分类液压泵分为单向液压泵和双向液压泵。单向液压泵是指泵的输出油液方向是不能变化的，双向液压泵是指泵的输出油液方向是可以变化的。

3.按结构形式分类液压泵可分为齿轮泵、叶片泵、柱塞泵、螺杆泵等。2.1.2液压泵的分类116编辑ppt第2章液压动力元件

液压泵的主要性能参数是指泵的压力、流量、功率和效率。

1.压力液压泵的压力主要指工作压力和额定压力。液压泵的工作压力是指泵工作时实际输出压力，用符号p表示，单位为Pa。其大小取决于外负载，随外负载增大而升高，与泵的流量无关。液压泵的额定压力是指泵正常工作连续运转的最高工作压力。正常工作时不允许超过此值，超过此值即为过载，使泵的效率明显下降、寿命降低。实际上泵的额定压力是由泵本身结构和寿命决定的。通常将其标在液压泵的铭牌上。

2.排量液压泵的排量是指泵每转一转所排出液体的几何体积，用符号V表示，其单位为m3/r，工程上通常用ml/r。2.1.3液压泵的主要性能参数117编辑ppt第2章液压动力元件式中V——液压泵的排量；

n——液压泵的转速。

实际流量是指泵在实际工作压力下单位时间内输出液体的体积，用符号q表示。实际流量与压力有关，压力越高，泄漏越大，实际流量越小。所以实际流量、理论流量和泄漏量的关系，即〔2-1〕

3.流量液压泵的流量有理论流量、实际流量、额定流量三种。理论流量是指单位时间内输出液体的几何体积，用符号qth表示。排量和理论流量的关系，即式中Δq——泵的泄漏量。额定流量是指泵在额定压力下输出的流量，其值标在液压泵铭牌上。〔2-2〕118编辑ppt第2章液压动力元件

4.功率液压泵是将原动机输入的机械能转换成液体的压力能。液压系统中液体的压力能可用实际工作压力和实际流量之积表示，故液压泵的实际输出功率为〔2-3〕式中P0——液压泵的实际输出功率；

p——液压泵的出口工作压力；

q——液压泵的实际输出流量；液压泵的实际输入功率，即〔2-4〕式中Pi——液压泵的实际输入功率〔电机输出功率〕；T——液压泵的实际输入转矩；ω——液压泵的角速度ω=2πn；n——液压泵的转速。119编辑ppt第2章液压动力元件