《液压与气压传动》高职全套教学课件

项目1认识液压传动技术项目1认识液压传动技术.ppt项目2了解液压传动基础理论知识.ppt项目3认识并分析液压动力和执行元件.ppt项目4认识液压控制阀并分析其.ppt项目5认识并分析液压综合回路.ppt项目6认识气压传动技术.ppt项目7液压设计与计算.ppt项目8分析工程实例.ppt全套可编辑PPT课件1）了解液压传动与其他传动方式的区别，能说明液压传动的工作原理、系统组成、各部分所起的作用及优缺点。2）能初步识读液压系统图，理解液压图形符号的意义。3）理解液压传动中压力的形成和传动特性。4）对液压系统工作中的主要问题有所了解。5）能解释液压冲击和气穴现象的形成原因，了解为避免液压冲击和气穴现象常采取的措施。项目1认识液压传动技术学习目标163重点：液压传动的工作原理、系统组成和作用；压力的表示方法等。难点：液压传动中压力的形成过程，对压力取决于负载、速度取决于流量的正确理解。项目1认识液压传动技术重点与难点了解中国制造的大国重器，激发学生的民族自豪感和爱国情怀，坚定为科技强国而努力奋斗的决心。项目1认识液压传动技术育人目标分析液压系统运行中的主要问题任务1.2了解液压传动的原理与应用任务1.1项目1认识液压传动技术任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.1分析液压千斤顶的工作状态液压千斤顶是一种简单的液压传动装置，其实物图和结构图如图1-1所示。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.1分析液压千斤顶的工作状态1.液压千斤顶的工作原理液压千斤顶的工作原理如图1-2所示，当用力向上抬起手柄7时，小活塞5被提起，小活塞腔的密封容积增大，腔内压力减小，形成负压，单向阀3被关闭，单向阀6被打开，油箱2中的油液在大气压力作用下沿吸油管道进入小活塞腔的下腔，完成一次吸油动作。当用力压下手柄7时，小活塞腔的密封容积减小，腔内压力增大，单向阀6被关闭，阻断了油液回油箱的油路，小活塞腔的压力油顶开单向阀3进入大缸体10的下腔，推动重物向上移动。经过反复抬压手柄7，就可以完成多个吸油、压油过程，使重物不断被升起，达到举起重物的目的。要想使大活塞1下降到原位，把放油旋塞4打开，在自重（或外力）作用下，大缸体10下腔中的油液将流回油箱2，实现复位。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.1分析液压千斤顶的工作状态任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.1分析液压千斤顶的工作状态2.液压传动的实质通过对液压千斤顶工作过程的分析，我们可以初步了解液压传动的基本工作原理。液压传动是利用有压力的油液作为传递动力的工作介质进行能量传递的一种传动方式。如图1-2所示，压下手柄7时，小缸体9输出压力油，将机械能转换成油液的压力能，压力油经过单向阀3及油管8，进入大缸体10，大活塞1将油液的压力能又转换成机械能，举起重物。由此可见，液压传动是在密封状态下利用压力油的流动来实现动力和运动的传动方式，在传动中必须经过两次能量转换，先将机械能转换为液体的压力能，后将液体的压力能转换为机械能。这就是液压传动的基本工作原理。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.1分析液压千斤顶的工作状态3.液压传动的定义液压传动是以液体为工作介质，先通过驱动装置将原动机的机械能转换为液体的压力能，后通过管道、控制及调节装置等传递给执行装置，执行装置将液体的压力能转换为机械能，驱动负载实现直线或回转运动。简而言之，液压传动是利用有压液体的流动来转换或传递机械能的一种传动方式。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.1分析液压千斤顶的工作状态4.液压传动的特点1）液压传动以液体作为传递动力和运动的工作介质，在传动中必须经过两次能量转换。它先通过动力装置将机械能转换为液体的压力能，后通过执行装置将液体的压力能转换为机械能做功。2）液体必须在密闭容器（系统）内传递，而且必须有密闭容积的变化。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.2分析液压系统的压力与工作特性1.能量的传递（1）传递力图1-3所示为液压千斤顶原理的简化模型。它有两个不同直径的液压缸2、4，且缸内各有一个与内壁紧密配合的活塞1、5。假设活塞在液压缸内自由滑动（无摩擦力），且液体不会通过配合面产生泄漏。液压缸2、4的下腔通过管道3连通，其中充满液体。这些液体被密封在缸内壁、活塞和管道组成的容积中。活塞5上有重物W，则当在活塞1上施加的力F达到一定大小时，就能使重物W上升。也就是说，利用密封容积中的液体可以传递力F。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.2分析液压系统的压力与工作特性任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.2分析液压系统的压力与工作特性（2）传递运动根据帕斯卡定律，由于作用在密封容器内平衡液体表面上的压强（液压力）将均匀地传递到液体中所有的点上，且不改变大小，这样当活塞1在力F作用下向下运动时，重物W将随之上升。这种现象说明密封容积中的液体不仅可以传递力，还可以传递运动。这种依靠液体体积的变化进行力和运动传递的方式称为容积式液压传动。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.2分析液压系统的压力与工作特性2.压力形成及压力特性（1）压力的概念对于密封容器中的液体，当液体表面受外力F作用，受力面积为A时，液体单位面积所受的作用力大小就是液压力，简称压力，一般用p表示，即p＝F/A。没有作用力就没有压力。（2）压力形成及压力特性如图1-3所示，当在活塞1上施加外力F后，液压缸2中的液压油就会通过管道3流向液压缸4，忽略液压油受压缩的微小体积变化，液压缸4中的活塞5受到重物W的阻力，在整个密封的空间里，液压油受到外力的挤压作用。那么，液压油在液压缸2中产生的压力p1＝F/A1。根据帕斯卡定律，这个压力等值传递到液压缸4中，则任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.2分析液压系统的压力与工作特性3.速度特性如图1-3所示，活塞1向下移动h1，通过液体的能量传递，将使活塞5上升一段距离h2，很显然h1≠h2。由于不存在泄漏且忽略液体的可压缩性，因此在Δt时间内从液压缸2排出的液体，通过管道3完全进入液压缸4中，即V1＝V2。由于V1＝h1A1、V2＝h2A2，可知h1A1=h2A2,两边同时除以Δt，则h1A1/Δt=h2A2/Δt=q式中，q为单位时间内从液压缸2中排出的液体体积或进入液压缸4的液体体积，即流量。流量与面积的比就是流速，即v＝q/A。因此，活塞5的运动速度只取决于流量，而与活塞1的大小无关。这就是液压传动的速度特性。综上所述，液压传动的工作特性是：1）液压系统的压力大小取决于负载。2）执行元件的速度取决于流量。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.3认识液压系统的组成及图形符号1.液压系统的主要组成部分及其作用下面以汽车报废处理设备液压系统为例，说明液压系统的主要组成部分及各部分的作用。1）动力元件——液压泵。如图1-4a所示，电动机驱动液压泵工作，液压泵把电动机输入的机械能转换为液体的压力能，为液压系统提供压力油液，通过液压管道传递给液压缸。液压泵是液压系统的动力源，液压泵和电动机称为动力装置。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.3认识液压系统的组成及图形符号任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.3认识液压系统的组成及图形符号2）执行元件——液压缸或液压马达。液压执行元件的作用是将液体压力能转换为机械能以驱动工作机构进行工作，实现直线运动、回转运动或摆动。如图1-4b所示，液压缸通过管路获得一定量的液压油，在压力的作用下做功，实现对车辆的压缩。液压缸输入的是压力能，输出的是机械能，实现了压力能到机械能的转换。整个压缩装置称为执行装置。3）控制调节元件——液压阀。其作用是对液压系统中油液的流动方向、压力的高低及流量的大小进行控制和调节，以满足执行元件的工作要求。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.3认识液压系统的组成及图形符号①压力控制元件——压力控制阀。在图1-4c中，当液压缸完成对报废车的压缩后，液压缸运动到终点位置，遇到的外负载将很大，此时如果电动机继续带动液压泵工作，液压系统会产生很大的压力，该压力会超过液压缸、液压泵和液压管道的额定压力值（自身耐压性），最终导致液压缸、液压泵和液压管道损坏。为保证液压系统工作安全，在进油管路上并联一个限制最大压力的压力控制阀4（图1-4d），当系统压力小于压力控制阀4的开启压力时，压力控制阀4不打开，液压油进入液压缸正常工作，如图1-4e所示；当系统压力增大到大于压力控制阀4的开启压力时，压力控制阀4打开，液压泵提供的液压油通过压力控制阀全部流回油箱5（图1-4f），液压油不再进入液压缸，此时液压系统的压力被限定在压力控制阀的开启压力值上。这种对液压系统起到压力控制调节（或安全保护）作用的液压阀称为压力控制阀。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.3认识液压系统的组成及图形符号②方向控制元件——方向控制阀。如图1-5a所示，液压缸的左腔进油、右腔回油，活塞和活塞杆向右运动推动工作机构完成报废车的压缩过程。在电动机和液压泵转向不变的情况下，如何使液压缸的活塞和活塞杆向左运动完成缩回动作，进入下一个工作循环？如图1-5b、c所示，只有使液压缸右腔进油、左腔回油，活塞和活塞杆才可以向左运动。在液压管路中安装一个可以控制液压油流动方向的方向控制阀，即可实现液压缸的进油、回油方向的改变，使液压缸完成伸出和缩回两个动作。方向控制阀1在左位实现活塞杆的推进，在右位实现活塞杆的缩回。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.3认识液压系统的组成及图形符号任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.3认识液压系统的组成及图形符号③速度控制元件——流量控制阀。如图1-6a所示，在进油管路中串联一个流量控制阀1，通过控制其开口大小来控制流量，进而控制液压缸的运动速度。图1-6b中加装了一个过滤器5，其作用是过滤油液中的杂质，提高液压油的品质。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.3认识液压系统的组成及图形符号4）辅助元件。液压油管、管接头、油箱、过滤器、蓄能器、压力表、密封件等起到连接、输油、储油、过滤、显示压力和防止泄漏等作用的元件统称为辅助元件，其作用是保证液压系统正常工作，便于对液压系统实行监测和控制。5）传动介质。液压传动用的传动介质是液压油，其作用是传递动力和运动，同时起润滑、冷却及密封的作用。综上所述，液压系统一般由以下五个部分组成。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.3认识液压系统的组成及图形符号2.液压系统的图形符号机械加工机床中的液压系统要比液压千斤顶的液压系统复杂得多。图1-7所示为半结构式磨床工作台液压系统的工作原理图，可以通过它进一步了解一般液压系统应具备的基本性能和组成情况。磨床工作台液压系统的工作原理：液压泵4在电动机（图中未画出）带动下旋转，油液由油箱1经过过滤器2被吸入液压泵4，由液压泵4输出的压力油通过手动换向阀9、节流阀13、手动换向阀15进入液压缸18的左腔，推动活塞17和工作台19向右移动，液压缸18右腔的油液经手动换向阀15流回油箱。如果将手动换向阀15转换成如图1-7b所示的状态，则压力油进入液压缸18的右腔，推动活塞17和工作台19向左移动，液压缸18左腔的油液经手动换向阀15流回油箱1。工作台19的移动速度由节流阀13调节。当节流阀开大时，进入液压缸18的油液增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，工作台的移动速度减小。液压泵4输出的压力油除了进入节流阀13以外，其余的通过溢流阀7流回油箱1。如果将手动换向阀9转换成如图1-7c所示的状态，液压泵4输出的油液经手动换向阀9流回油箱1，这时工作台19停止运动，液压系统处于卸荷状态。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.3认识液压系统的组成及图形符号任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.3认识液压系统的组成及图形符号图1-7a所示的图形直观性强、容易理解，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。在实际工作中，一般用国家规定的液压（气压）元件图形符号来绘制液压系统原理图，这些图形符号可使液压系统原理图简单明了，且便于绘制。图1-7a所示的液压系统可用图形符号表示为图1-7d。我国制定的液压系统图形符号标准GB/T786.1—2021中，有以下几条基本规定。1）符号只表示元件的职能作用、连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在系统中的实际安装位置。2）符号均以元件的静止位置或中间零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.4了解液压传动技术的应用与发展1.液压传动技术的主要优缺点液压传动技术主要有如下优点。1）相同功率情况下，液压元件体积小、质量小、结构紧凑。例如，同功率液压马达的质量约为电动机的1/6。2）工作比较平稳，反应速度快，惯性小。3）操作控制方便，易于实现快速起动、制动和频繁的换向。4）易于实现大范围的无级调速，调速比可达5000∶1。5）易于实现过载保护，能实现自行润滑，使用寿命长。6）液压元件已标准化、系列化、通用化，便于设计、制造和使用。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.4了解液压传动技术的应用与发展液压传动技术主要有如下缺点。1）由于液压油的可压缩性和易泄漏性，影响了执行装置运动的平稳性和准确性，使液压传动无法保证严格的传动比。2）液压系统的工作性能对油温的变化比较敏感，因此不宜在很高或很低的温度条件下工作。3）不宜远距离传递动力。由于液压传动有较大的能量损失（如泄漏、摩擦阻力等），所以传动效率不高。如果泄漏处理不当，不仅污染场地，而且可能引起火灾和爆炸事故。4）为了减少泄漏或满足某些性能上的要求，液压元件制造精度要求较高，加工工艺较复杂，因此它的造价高。5）由于液压元件和工作介质都在密封的油路内工作，因此出现故障时不易检修。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.4了解液压传动技术的应用与发展2.液压传动技术的应用工业生产中各个部门应用液压传动技术的出发点是不尽相同的。有的设备是利用它能传递大的动力，且结构简单、体积小、质量小的优点，如工程机械、矿山机械、冶金机械等；有的是利用它在操纵控制方面的优势，能较容易地实现较复杂的工作循环，如机床上采用液压传动使其在工作过程中能实现无级调速，易于实现频繁的换向和自动化。图1-8所示为液压传动技术的应用。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.4了解液压传动技术的应用与发展任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.4了解液压传动技术的应用与发展3.液压传动技术的发展自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起，液压传动技术已有数百年的历史。直到20世纪30年代，它才较普遍地应用于起重机、机床及工程机械。在第二次世界大战期间，由于战争需要，出现了由响应迅速、精度高的液压控制机构所装备的各种军事武器。第二次世界大战结束后，液压传动技术迅速转向民用工业，不断应用于各种自动机及自动生产线。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.4了解液压传动技术的应用与发展20世纪60年代以后，液压传动技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。在我国，液压传动技术最初应用于机床和锻压设备，后来又用于拖拉机和工程机械。现在，我国的液压元件已形成了系列，并在各种机械设备上得到了广泛的使用。随着机电一体化设备自动化程度的不断提高，液压与气压元件在机电设备中的应用越来越广。液压元件小型化、系统集成化已是发展的必然趋势，特别是液压传动技术与传感技术、微电子技术的紧密结合，产生了诸多新型元件，如电液比例阀、数字阀、电液伺服阀等。机液电一体化的组合元器件，使液压传动技术向着高压、大功率、低噪声、节能高效、集成方向发展。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.4了解液压传动技术的应用与发展液压传动技术的主要发展趋势集中在以下几个方面。1）减少能耗，充分利用能量。液压传动技术在将机械能转换成液体压力能及反转换方面，已取得了很大进展，但一直存在能量损耗，主要反映在系统的容积损失和机械损失上。如果全部压力能都能得到充分利用，则将使能量转换过程的效率得到显著提高。为减少压力能的损失，必须解决以下问题。①减少元件和系统的内部压力损失，以减少功率损失。这主要表现在改进元件内部流道的压力损失，采用集成化回路和铸造流道，减少管道损失，同时减少漏油损失。②减少或消除系统的节流损失，尽量减少非安全需要的溢流量，避免采用节流系统来调节流量和压力。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.4了解液压传动技术的应用与发展③采用静压技术、新型密封材料，减少摩擦损失。④发展小型化、轻量化、复合化及低功率电磁阀。⑤改善液压系统性能，采用负载传感系统、二次调节系统和蓄能器回路。⑥为及时维护液压系统，防止污染对系统寿命和可靠性造成影响，必须发展新的污染检测方法，对污染进行在线测量，以免因处理不及时而造成损失。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.4了解液压传动技术的应用与发展2）主动维护。液压系统维护已从过去简单的故障拆修，发展到故障预测，即发现故障苗头时，预先进行维修，清除故障隐患，避免设备恶性事故的发生。3）机电一体化。电子技术和液压传动技术相结合，使传统的液压传动与控制技术增加了活力，扩大了应用领域。实现机电一体化可以提高工作可靠性，实现液压系统柔性化、智能化，改变液压系统效率低、漏油、维修性差等缺点，充分发挥液压传动出力大、惯性小、响应快等优点。分析液压系统运行中的主要问题任务1.2了解液压传动的原理与应用任务1.1项目1认识液压传动技术任务1.2分析液压系统运行中的主要问题一般认为，液压系统的油液泄漏、液压冲击和气穴现象是其运行中存在的主要问题。任务1.2分析液压系统运行中的主要问题1.2.1油液泄漏及防止措施在液压系统中，由于压力、间隙等原因，有部分液体流出管道或液压元件的现象称为泄漏。液压系统中油液的泄漏是一个不可忽视的问题，油液泄漏会使系统压力降低，流量减小，执行机构速度不稳定，效率降低、油温升高，污染环境，甚至会引起火灾等，因此一定要减少系统的油液泄漏。任务1.2分析液压系统运行中的主要问题1.2.1油液泄漏及防止措施1.泄漏的类型与形式液压元件的泄漏分为内泄漏和外泄漏。内泄漏是指液压元件内部有少量液体从高压腔泄漏到低压腔，如液压泵中油液从高压腔向低压腔的泄漏，换向阀中压力通道向回油通道的泄漏等。外泄漏是指少量液体从元件内部向外泄漏，如齿轮泵的端面泄漏、液压油管的渗透等。液压系统的泄漏形式主要有缝隙泄漏、多孔隙泄漏、黏附泄漏和动力泄漏等几种。任务1.2分析液压系统运行中的主要问题1.2.1油液泄漏及防止措施2.泄漏原因1）管接头处的质量。液压机械的管接头在密封不严时会出现泄漏，例如管接头与集成管、阀底板及管式部件的连接部位等。主要原因是接头的加工质量较差，接头密封圈老化或破损，以及机械振动、压力冲击等原因引起的接头松动。2）液压机械的发热。液压机械的发热会导致严重泄漏，高温会使油液的黏度下降或直接促使油液变质；油液在高温下还会失去润滑效果，密封材料受热膨胀而导致摩擦量增加，使轴向转动或滑动部位很快产生泄漏；O形密封圈受热后也会发生膨胀变形和老化，且无法在冷却后恢复，直接导致泄漏。任务1.2分析液压系统运行中的主要问题1.2.1油液泄漏及防止措施3.防止泄漏的主要措施造成液压系统的泄漏的因素是多方面的，要想从根本上消除液压系统的泄漏是很困难的，只有从影响液压系统泄漏的因素出发，采取合理的措施尽量减少液压系统泄漏。在设计和加工环节中要充分考虑密封沟槽的设计和加工，正确选择密封类型和密封件，选择正确的装配和修理方法。如在密封圈的装配中尽量采用专用工具，并且在密封圈上涂一些润滑脂。在液压油的污染控制上，要加强污染源的控制，还要采取有效的过滤措施和定期的油液质量检查。总之，泄漏的防治要全面入手、综合考虑才能做到行之有效。任务1.2分析液压系统运行中的主要问题1.2.2液压冲击及防止措施液压系统在起动、停机、变速或换向时，液压阀阀口突然关闭或动作突然停止，由于流动液体和运动部件的惯性作用，使系统内瞬时形成很高的峰值压力，这种现象称为液压冲击。液压冲击的出现会对液压系统造成较大的损伤，在高压、高速及大流量的系统中会产生严重后果，因此在操作时要尽量避免液压冲击。任务1.2分析液压系统运行中的主要问题1.2.2液压冲击及防止措施1.液压冲击产生的原因1）液压阀突然关闭。当液压阀门正常开启时管路中压力恒定不变，若阀门突然关闭，则管路中液体立即停止流动，此时油液流动的动能将转换为油液的挤压能，从而使压力急剧升高，造成液压冲击。2）运动中的部件突然被制动。运动中的工作部件惯性力也会引起系统中的压力冲击，例如，液压缸要换向时，换向阀迅速关闭液压缸原来的排油管路，但活塞由于惯性作用仍在运动从而引起压力急剧上升造成液压冲击。液压缸活塞在行程中途或缸端突然停止或反向，主换向阀换向过快，均会产生液压冲击。3）某些元件动作不够灵敏。如系统压力突然升高，但压力控制阀反应迟钝，不能迅速打开，便会产生压力超高现象。任务1.2分析液压系统运行中的主要问题1.2.2液压冲击及防止措施2.液压冲击的危害1）冲击压力可高达正常工作压力的3~4倍，使液压系统中的元件、管道、仪表等遭到破坏。2）使压力继电器误发信号，干扰液压系统的正常工作，影响液压系统的工作稳定性和可靠性，产生误动作，造成设备故障及事故。3）引起振动和噪声、连接件松动，造成漏油、压力控制阀调节压力改变，并使油温升高。任务1.2分析液压系统运行中的主要问题1.2.2液压冲击及防止措施3.减少和防止液压冲击的措施1）减慢阀的关闭速度和运动部件制动、换向的时间，减小冲击的强度。2）限制管路中油液的流动速度。液体在管道中的流速≤4.5m/s，液体在液压缸中的流速≤10m/min。3）在容易出现液压冲击的地方，安装溢流阀或蓄能器，以限制或吸收冲击压力。4）用橡胶软管吸收液压冲击能量。5）在液压缸端部设置缓冲装置，使活塞运动到缸端停止时，平稳无冲击。任务1.2分析液压系统运行中的主要问题1.2.3气穴现象及防止措施液体中总是会溶解一定量的空气，水中溶解有约2%体积分数的空气，液压油中溶解有6%~12%体积分数的空气，空气的溶解度与液体所受的压力成正比。当某处的压力低于空气分离压时，原先溶解的空气就会分解出来，使充满管道或元件中的油液出现气体的空穴，这种现象称为气穴现象。任务1.2分析液压系统运行中的主要问题1.2.3气穴现象及防止措施1.气穴的危害气穴的存在破坏了油液的连续性。当气泡随着液流进入高压区时，气泡的体积将急速缩小，直至溃灭。实验结果表明，在溃灭中心的压力可达150~200MPa。局部压力的急剧升高发生在一瞬间，以压力波的形式向四周传播，产生强烈的振动和噪声。油液的动能除转换为压力能外，还有一部分要转换为热能，局部高压区域内元件的管壁或液压元件表面长期受液压冲击和高温作用，同时从油液中游离出来的空气中所含的氧气具有较强的氧化作用，使金属零件表面逐渐腐蚀，严重时剥落成小坑，呈蜂窝状，导致元件的工作寿命缩短，这种现象称为气蚀。任务1.2分析液压系统运行中的主要问题1.2.3气穴现象及防止措施2.防止气穴现象的主要措施防止气穴现象的产生，就是要防止液压系统中出现压力过低的情况，具体措施如下。1）减小孔口或缝隙前后的压差，使其前后压力比小于3.5。2）限制液压泵的吸油高度，减小阻力，适当加大吸油管内径，降低速度。3）提高各元件结合处的密封性，防止空气进入。4）管路避免使用急弯头连接。THANKYOU!任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.1分析液压千斤顶的工作状态液压千斤顶是一种简单的液压传动装置，其实物图和结构图如图1-1所示。任务1.1了解液压传动的原理与应用1.1.2分析液压系统的压力与工作特性2.压力形成及压力特性（1）压力的概念对于密封容器中的液体，当液体表面受外力F作用，受力面积为A时，液体单位面积所受的作用力大小就是液压力，简称压力，一般用p表示，即p＝F/A。没有作用力就没有压力。（2）压力形成及压力特性如图1-3所示，当在活塞1上施加外力F后，液压缸2中的液压油就会通过管道3流向液压缸4，忽略液压油受压缩的微小体积变化，液压缸4中的活塞5受到重物W的阻力，在整个密封的空间里，液压油受到外力的挤压作用。那么，液压油在液压缸2中产生的压力p1＝F/A1。根据帕斯卡定律，这个压力等值传递到液压缸4中，则项目2了解液压传动基础理论知识1）能说明液压油黏性的物理意义，知道液压油牌号意义、选择原则及防污染措施等。2）能说明压力的概念、表示方法及单位。3）能解释层流和湍流现象，能对压力损失进行简单计算。4）能说明液体连续性方程和伯努利方程的物理意义。5）能分析液体流经小孔时的流量特性。项目2了解液压传动基础理论知识学习目标重点：相对压力与绝对压力、液体的黏性与黏度、雷诺数、层流与湍流等概念。难点：三个方程式（静压方程、连续性方程和伯努利方程）和两个计算公式（压力损失计算公式和小孔流量计算公式）。项目2了解液压传动基础理论知识重点与难点了解我国力学专家的突出成就，培养学生自主学习、勇于探究的精神。项目2了解液压传动基础理论知识育人目标任务2.1认识液压传动工作介质了解液体动力学基础知识任务2.3了解液体静力学基础知识任务2.2项目2了解液压传动基础理论知识分析孔口和缝隙液体流动任务2.5分析管道内液体流动压力损失任务2.4任务2.1认识液压传动工作介质圆锥配合是各类机械设备广泛采用的典型结构，其配合要素为内、外圆锥表面。由于圆锥是由直径、长度、锥度（或圆锥角）多尺寸要素构成的结构，影响互换性的因素比较多，在配合性质的确定和配合精度设计方面，比圆柱配合要复杂得多。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.1认识工作介质的性质液压油作为工作介质有多项物理性质，现选择与液压传动密切相关的三项进行学习认识。1.密度对于均质液压油，单位体积的油液质量称为密度，用ρ表示，即ρ＝m/V（2-1）式中，V为液体的体积；m为液体的质量；ρ为液体的密度。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.1认识工作介质的性质液压油液的密度因其种类而异，随着液体温度或压力的变化，其密度也会发生变化，但是这种变化量很小，通常忽略不计。一般矿物液压油的密度为900kg/m3。常用液压油液的密度值见表2-1。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.1认识工作介质的性质2.可压缩性液体受压力作用而发生体积减小的性质称为液体的可压缩性，常用体积压缩系数κ表示。设体积为V的液体，当压力增大Δp时，体积的减小量为ΔV，则液体的压缩系数为κ＝-ΔV/（ΔpV）

（2-2）任务2.1认识液压传动工作介质2.1.1认识工作介质的性质由于压力增大时液体的体积减小，因此上式右边须加“-”号，以使κ为正值。液体体积压缩系数κ的倒数，称为体积弹性模量，简称体积模量，以K表示，即K=1/κ=Δp/（ΔV）*V（2-3）体积弹性模量K反映了液体产生单位体积相对变化量所需要的压力增量，表示液体抵抗压缩能力的大小。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.1认识工作介质的性质液压油的体积弹性模量和温度、压力及含在油液中的空气有关。在常温下，纯净液压油的体积弹性模量K＝（1.4~2）×103MPa，数值较大，故一般可认为油液是不可压缩的。但在需要精密控制的高压系统中，以及远距离操纵液压机构时，就得考虑液压油可压缩性的影响。实际计算中常取液压油的体积模量K＝0.7×103MPa。另外，在液压设备工作过程中，混入油液中的空气会使油液的压缩率大幅增加，严重地危害系统的工作可靠性，如自动控制失灵、工作机构产生间歇运动等，因此，在进行液压系统设计与维护时要考虑这方面的影响。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.1认识工作介质的性质3.黏性液压系统在工作中，常会出现油温升高、管道发热的现象，如果从能量的角度来看，一定是损失的能量转换为热能，产生能量损失的原因是摩擦阻力，也就是液压油在流动时与接触的液压件之间产生了摩擦力，为什么会产生摩擦力？这就要从液体的另一特性——黏性说起。（1）黏性的定义液体在外力作用下流动时或有流动的趋势时，液体分子之间的内聚力会阻碍分子相对运动而产生一种内摩擦力，这种特性称为液体的黏性。黏性是液体的重要物理特性，也是选择液压油的依据。任何液体都有黏性，只有在外力作用下才显现出来，因此液体在静止状态下是不显现黏性的，即“动则有，静则无”。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.1认识工作介质的性质（2）黏性的表示方法液体黏性的强弱用黏度来衡量，黏度是表征液体流动时内摩擦力大小的系数，也是液压油最重要的性质。油液黏度高可以减少泄漏，提高润滑效果，增大压力损失和功率损耗；油液黏度低会增加液压系统泄漏和磨损，降低容积效率，但可以实现高效率、小阻力的动作。常用的黏度有三种，即动力黏度、运动黏度和相对黏度。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.1认识工作介质的性质1）动力黏度μ，也称为绝对黏度。它是用液体流动时所产生的内摩擦力的大小来表示的黏度。在法定计量单位制中，动力黏度μ的单位是Pa·s（帕·秒）或用N·s/m2（牛·秒/米2）表示。2）运动黏度ν。动力黏度μ和该液体密度ρ的比值，称为运动黏度。即ν＝μ/ρ（2-4）在我国法定计量单位制中，运动黏度的单位是m2/s、mm2/s。目前使用的非法定计量单位还有斯（St）和厘斯（cSt），它们之间的关系是1m2/s＝106mm2/s＝106cSt。运动黏度ν没有明确的物理意义。因为在其单位中只有长度和时间的量纲，所以称为运动黏度。它是工程实际中经常用到的物理量。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.1认识工作介质的性质3）相对黏度。相对黏度又称为条件黏度，是采用特定的黏度计在规定的条件下测出的液体黏度。中国、德国和俄罗斯采用恩氏黏度（°E），美国采用赛氏黏度（SSU），英国采用雷氏黏度（R）。液压油的牌号用运动黏度来表示，指的是这种油在40℃时运动黏度的平均值，如牌号L-HL32液压油就是指这种液压油在40℃时运动黏度的平均值为32mm2/s。牌号越大（数值越大）的液压油，其黏度值也越大，油越稠。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.1认识工作介质的性质4）黏度与压力和温度的关系。液体的黏度随作用压力和温度而变化。当液体所受的压力加大时，分子之间的距离缩小，内聚力增大，其黏度也随之增大。在工程实际应用中，当压力小于32MPa时，压力对黏度的影响比较小，可以不考虑。液压油黏度对温度的变化十分敏感，当温度升高时，黏度降低，原因是温度升高体积变大，其分子之间的内聚力减小。这个变化率的大小直接影响液压传动工作介质的使用，其重要性不亚于黏度本身。不同种类的液压油，它的黏度随温度变化的规律也不同。在液压传动技术中，希望工作液体的黏度随温度变化越小越好。液压油的黏度随温度变化的特性，可以用黏度-温度曲线表示，如图2-1所示。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.1认识工作介质的性质任务2.1认识液压传动工作介质2.1.1认识工作介质的性质4.液压油的其他性质液压油还有其他一些性质，如抗泡沫性、抗乳化性、抗燃性、抗氧化性、防锈性、润滑性及相容性（对所接触的金属、密封材料、涂料等作用程度）等，它们对工作介质的选择和使用有重要影响，其指标可参阅有关资料。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.2了解液压油的种类及其使用与管理1.液压油的种类液压油的种类很多，主要分为矿油型、乳化型和合成型三大类。目前，90%以上的液压设备采用矿油型和乳化型作为传动介质。国际标准化组织把液压油用H来表示，共分为10、15、22、32、46、68、100、150八个黏度等级。1）矿油型液压油。2）合成型液压油。3）乳化型液压油。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.2了解液压油的种类及其使用与管理2.对液压油的质量要求液压油是液压系统的重要组成部分，液压油的质量及性能将直接影响液压系统的工作。高质量的液压油必须具备以下性能。1）合适的黏度和良好的黏温性能。保证液压元件在工作压力和工作温度发生变化的条件下得到良好润滑、冷却和密封。2）良好的润滑性能。保证油液能在零件的滑动表面形成强度较高的油膜，达到液体润滑，避免干摩擦。3）优良的抗氧化性。能抵抗空气、水分和高温、高压等因素的影响，不易老化变质，延长使用寿命。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.2了解液压油的种类及其使用与管理4）良好的抗泡性和空气释放值。保证在运转中受到机械剧烈搅拌的条件下产生的泡沫能迅速消失；能将混入油中的空气在较短时间内释放出来，以实现准确、灵敏、平稳地传递压力。5）良好的抗乳化性。能将混入油中的水分迅速分离，以免形成乳化液，引起液压系统的金属材质锈蚀和降低使用性能。6）良好的防锈性，以防止金属表面锈蚀。7）较好的相容性。对密封件、软管和涂料等无有害影响。除上述基本质量要求外，一些用于特殊场合的液压油还有特殊的要求。如低温液压油要求具有良好的低温使用性能；抗燃液压油要求具有良好的抗燃性能；抗磨液压油可用于有磨损元件的液压系统。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.2了解液压油的种类及其使用与管理3.液压油的选用正确选用和合理使用液压油，对提高液压设备运行的可靠性，延长系统和元件的使用寿命，保证设备安全，防止事故发生有重要的意义。选用时要考虑液压泵的类型、工作温度和压力、使用条件和周围环境。（1）按工作压力选择（2）按工作温度选择（3）按工作环境选择（4）按设备类型选择（5）液压油黏度的选择任务2.1认识液压传动工作介质2.1.2了解液压油的种类及其使用与管理4.液压油的保管1）保持清洁。要在清洁处存放油液，如果油液被弄脏，最简单的方法是从容器上部取油，并用干燥过滤器过滤，然后把受污染的油液去掉。2）保持干燥。油液中的水分主要是通过空气中水蒸气的凝结而混入的，过多的水会影响液压油的性能，因此，最好能定期给油箱放水或使用过滤器或离心机脱水。3）保持液压系统清洁。定期清洗液压系统是防止污染物进入油液的有效途径之一。一般用轻油、煤油或专用溶剂冲洗系统，也可用具有高去污力的清洗液代替油液来清洗系统。如果系统易受水污染，则不宜采用这种方法。4）定期做油品检验。应定期检查油品，可以在现场直接进行，也可以把油样送实验室检测。5）采用精密滤芯过滤液压油，使油品的污染度长期保持在0.1μm级。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.2了解液压油的种类及其使用与管理5.液压油的使用1）要保持液压系统的清洁，及时清除油箱内的油垢和金属屑。2）定期检查更换液压油。应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规程的有关规定，定期更换液压油，更换时要清洗油箱，冲洗系统管道及液压元件，以免杂质等混入油中，影响使用效果。3）将液压油的污染度控制在某一限度以内。液压系统在装配前必须严格清洗，用机械的方法除去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗。液压系统在组装后要进行全面清洗，最好用系统工作时使用的油液清洗。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.2了解液压油的种类及其使用与管理6.液压油的过滤液压系统发生的故障75%与液压油的污染有关，因此，保持液压油的清洁是液压系统能够正常工作的关键。过滤器的作用是净化油液中的杂质，控制油液污染，保证系统正常工作。（1）过滤器的精度与类型过滤器的过滤精度是指滤芯能够滤除掉的最小杂质颗粒的大小，以直径d作为公称尺寸表示。按其过滤精度可分为粗过滤器（d≥100μm）、普通过滤器（10μm≤d＜100μm）、精过滤器（5μm≤d＜10μm）和特精过滤器（1μm≤d＜5μm）四个等级。1）网式过滤器。2）线隙式过滤器。3）纸质滤芯式过滤器。4）金属粉末烧结式过滤器。任务2.1认识液压传动工作介质2.1.2了解液压油的种类及其使用与管理（2）过滤器的选用与安装过滤精度、额定流量、额定压力、压力损失和通径是过滤器产品的五项指标，具体选用过滤器时，一般应考虑以下几点。1）有足够的过滤精度。2）有足够的过滤能力。3）有足够的机械强度。4）滤芯应便于清洗更换，价格便宜。任务2.1认识液压传动工作介质了解液体动力学基础知识任务2.3了解液体静力学基础知识任务2.2项目2了解液压传动基础理论知识分析孔口和缝隙液体流动任务2.5分析管道内液体流动压力损失任务2.4任务2.2了解液体静力学基础知识液体静力学主要研究液体处于相对平衡状态下的力学规律,以及这些规律在实际工程中的应用。所谓相对平衡是指液体内部各质点间没有相对运动，液体在相对平衡状态下不呈现黏性，不存在切应力，只有法向的压应力，即静压力。任务2.2了解液体静力学基础知识2.2.1了解液体静压力及特性1.液体静压力液体静压力是指静止液体单位面积上所受的法向力，简称压力。这个定义与中学物理中的压强相似，最大区别是压力具有方向性。压力用p表示，单位为Pa或N/m2，工程上常采用MPa（兆帕），1MPa＝106Pa。其表达式为p＝F/A（2-5）式中，A为液体有效作用面积；F为液体有效作用面积A上所受的法向力。任务2.2了解液体静力学基础知识2.2.1了解液体静压力及特性2.液体静压力特性1）液体静压力垂直于作用面，其方向与该面的内法线方向一致。2）静止液体中，任何一点所受到的各方向的静压力都相等。在静止液体内部，液体总是处于受压状态，任何质点都是受平衡压力作用的。任务2.2了解液体静力学基础知识2.2.1了解液体静压力及特性3.压力的表示方法及单位根据度量基准的不同，压力有绝对压力和相对压力两种表示方法。以绝对零压为基准表示的压力称为绝对压力，以大气压力为基准表示的压力称为相对压力。绝对压力与相对压力的关系为绝对压力＝相对压力＋大气压力在地球表面上，一切物体都受到大气压力的作用。大气压力的作用是自相平衡的，因此一般压力表在大气中的读数为零。压力表所测的是高于大气压力的那部分压力，属于相对压力，所以相对压力也称为表压力。在液压传动技术中，如不特别指明，压力均指相对压力。任务2.2了解液体静力学基础知识2.2.1了解液体静压力及特性当液体的绝对压力低于大气压力时，说明具有真空，绝对压力比大气压力小的那部分数值称为真空度。其表达式为真空度＝大气压力-绝对压力任务2.2了解液体静力学基础知识2.2.1了解液体静压力及特性绝对压力、相对压力和真空度三者之间的关系如图2-7所示。在图中，以大气压力为基准计算压力时，基准以上的正值是表压力，基准以下的负值就是真空度。例如，液体内部某点的绝对压力为0.3×105Pa，其相对压力为p-pa＝0.3×105Pa-1×105Pa＝-0.7×105Pa（取大气压力近似值pa＝1×105Pa），即该点的真空度为0.7×105Pa。压力的法定单位为Pa，在工程上常采用kPa（千帕）和MPa（兆帕），还采用一些非法定计量压力单位，它们之间的换算关系为1标准大气压（atm）＝1.01325×105Pa1工程大气压（tm）＝105Pa1巴（bar）＝105Pa1公斤力/平方厘米（kgf/cm2）＝0.1MPa任务2.2了解液体静力学基础知识2.2.1了解液体静压力及特性4.液体压力的测量对各工作点压力的测量，工程技术上所用的压力表多为机械式压力表，最常用的压力表是弹簧弯管式压力表，如图2-8所示。当弹簧管内受到介质压力时，它的活动端就向外伸张，经传动机构带动指针转动，在刻度盘上指示出介质的压力。压力表按其测量精确度，可分为精密压力表和一般压力表。精密压力表的测量精确度等级分别为0.1级、0.16级、0.25级和0.4级。一般压力表的测量精确度等级分别为1.0级、1.6级、2.5级和4.0级。压力表按其测量范围，分为真空表、压力真空表、微压表、低压表、中压表及高压表。真空表用于测量小于大气压力的压力值；压力真空表用于测量小于和大于大气压力的压力值；微压表用于测量小于60kPa的压力值；低压表用于测量0~6MPa的压力值；中压表用于测量10~60MPa的压力值；高压表用于测量100MPa以上的压力值。任务2.2了解液体静力学基础知识2.2.1了解液体静压力及特性任务2.2了解液体静力学基础知识2.2.1了解液体静压力及特性在选用压力表时要保证所测系统最高压力约为量程的3/4。压力表应安装在便于观察、清理处，并垂直安装，安装位置较高时可略向前倾斜，但倾斜角度不得超过30°；一般情况下压力表前应装有缓冲弯管，缓解压缩空气直接冲入弹簧弯管内，还可积存凝结水；压力表和缓冲弯管之间应装有三通旋塞或针型阀，便于更换和校验压力表；应避免受到辐射热、冻结或振动等不利因素影响。压力表在安装前，应经国家认可的计量部门进行校验，并出具校验合格证；使用中的压力表至少每半年或一年校验一次，出现压力指示不灵、指针松动、刻度不清、表盘玻璃破裂、泄压后指针不回零位及铅封损坏等问题时，必须立即更换。任务2.2了解液体静力学基础知识2.2.2了解液体静力学计算方法如图2-9a所示，液体密度为ρ，液面压力为p0，任意一点A处距液面高度为h，A点压力为p，取一个小液体柱为研究体，如图2-9b所示，液柱处于平衡状态，受力平衡方程式为pΔA＝p0ΔA＋ρghΔA因此得p＝p0＋ρgh（2-6）式中，g为重力加速度。任务2.2了解液体静力学基础知识2.2.2了解液体静力学计算方法此式为液体静力学基本方程，其物理意义如下。1）静止液体内任一点处的压力由两部分组成，一部分是液面上的压力p0，另一部分是液体自重而引起的对该点的压力ρgh。2）同一容器中同一液体内的静压力，随液体深度h的增加呈线性增加。3）连通器内同一液体中，深度h相同的各点压力都相等。由压力相等的点组成的面称为等压面。重力作用下静止液体中的等压面是一个水平面。任务2.2了解液体静力学基础知识2.2.2了解液体静力学计算方法下面来分析静力学方程式的另一种表达形式。如图2-10所示，静止液体内部任意1、2两点，距底面的高度分别为Z1和Z2，压力分别为p1和p2。由静力学方程式，可以得出p底＝p1＋ρgZ1＝p2＋ρgZ2变化又可得出Z1＋p1/（ρg）＝Z2＋p2/（ρg）

（2-7）任务2.2了解液体静力学基础知识2.2.2了解液体静力学计算方法该式是液体静力学方程式的另一种表达形式，也可称为静力学能量方程式。式中以容器底面为零势能面，1点和2点的重力势能为mgZ1和mgZ2，单位质量液体的势能是mgZ1/mg＝Z1和mgZ2/mg＝Z2，因此，Z1和Z2实质上表示了1点和2点的单位质量液体的势能，故常称为位置水头。P1/ρg和p2/ρg是1点和2点压力以液体高度表示的形式，称为压力水头。由以上分析及式（2-7）可知，静止液体中任一点都有单位质量液体的势能和压力能两部分能量，而且各点的总能量之和为一常量。任务2.1认识液压传动工作介质了解液体动力学基础知识任务2.3了解液体静力学基础知识任务2.2项目2了解液压传动基础理论知识分析孔口和缝隙液体流动任务2.5分析管道内液体流动压力损失任务2.4任务2.3了解液体动力学基础知识液体动力学主要研究液体流动时速度和压力的变化规律，流动液体的质量连续性方程、伯努利方程与动量方程是描述流动液体动力学规律的三个基本方程，是液压传动技术中分析问题和设计计算的理论依据。任务2.3了解液体动力学基础知识2.3.1掌握液体动力学的基本概念1.流量与流速单位时间内流过某一截面的液体体积称为流量，用q表示。流量的法定计量单位为m3/s，常用单位为L/min，二者的换算关系为1L/min＝1×10-3m3/60s。液体在管道内单位时间流过的距离即流速，单位为m/s，实际上由于液体具有黏性，在流动时，流过某一截面上各点的流速是不等的，管道中心处流速最大，越靠近管壁越小，管壁处的流速为零。为计算方便，假定截面上各点的流速均匀分布，且以均匀流速v流动，此时的流速定义为平均流速，流量与流速的关系为q＝vA（2-8）式中，v为平均流速；A为液体截面面积。任务2.3了解液体动力学基础知识2.3.1掌握液体动力学的基本概念2.层流与湍流状态液体在流动时，受到的阻力有黏性力与惯性力，因此，所表现出的流动状态也不同，实验表明，液体流动时有层流和湍流两种状态，如图2-11所示。（1）层流状态当液体流速较低，黏性力占主导，惯性力处于次要地位时，液体质点没有横向脉动，互不干涉，层次分明，液体呈现线性或层状，这种流动状态称为层流。（2）湍流状态当液体流速较高，液体的惯性力占主导时，液体质点具有脉动速度，引起流层间质点相互错杂交换，这种流动称为湍流。（3）流动状态的判断方法——雷诺数液体流动时究竟是层流还是湍流，从外观是看不出来的，须用雷诺数来判别。任务2.3了解液体动力学基础知识2.3.1掌握液体动力学的基本概念任务2.3了解液体动力学基础知识2.3.2了解液体动力学计算方法1.质量连续性方程当理想流体在管道中流动时，液体内部不存在空隙，液体质量既不会增加也不会减少，符合质量守恒定律。如图2-12所示，液体在管道中稳定流动，沿流动方向任取1—1、2—2两个截面，面积分别是A1和A2，液体密度和平均流速分别是ρ1、v1和ρ2、v2，在单位时间内流过两个截面的液体质量相等，即ρ1v1A1＝ρ2v2A2认为液体不可压缩，即ρ1＝ρ2，则得v1A1＝v2A2由于两个断面是任意选取，所以可以写成q＝vA＝常数该方程式表明：①液体流经任意截面时的流量都相等。②通过管道的平均流速与管道的横截面积成反比。流量一定时，管径大流速小，管径小流速大。任务2.3了解液体动力学基础知识2.3.2了解液体动力学计算方法2.能量守恒方程——伯努利方程（1）理想流体的伯努利方程如图2-13所示，液体在管道内稳定流动，任意取两个截面1—1、2—2，它们距水平面的高度分别为h1、h2，流速分别为v1、v2，压力分别为p1、p2。根据能量守恒定律，有h1＋p1/ρg＋v21/2g＝h2＋p2/ρg＋v22/2g（2-12）由于两个截面是任意选取的，所以上式又可以写成h＋p/(ρg)＋v2/(2g)＝常数（2-13）式（2-12）和式（2-13）就是著名的伯努利方程。其物理意义为，在密闭管道内稳定流动的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、势能和动能，三者总和保持不变，并且能量可以互相转换，液体流动时符合能量守恒定律。任务2.3了解液体动力学基础知识2.3.2了解液体动力学计算方法任务2.3了解液体动力学基础知识2.3.2了解液体动力学计算方法（2）实际液体的伯努利方程实际液体在流动时，由于黏性而产生摩擦阻力，要消耗掉一部分能量hw，同时，由于动能是按平均流速考虑的，也存在一定的误差，实际使用时用动能修正系数α加以修正。α值与流动状态有关，层流时取α≈2，湍流时取α≈1，理想状态时α＝1。实际液体的伯努利方程为h1＋p1/ρg＋α1v21/2g＝h2＋p2/ρg＋α2v22/2g＋hw（2-14）式中,hw为液体从截面1—1流到截面2—2时单位质量的能量损失（用油柱表示）。任务2.3了解液体动力学基础知识2.3.2了解液体动力学计算方法（3）应用伯努利方程时应注意的事项1）截面1—1、2—2需顺流向选取（否则hw为负值），且应选在缓变的通流截面上。2）截面中心在基准面以上时，h取正值；反之取负值。通常选取特殊位置的水平面作为基准面。3）两截面的压力表示应相同，即同为相对压力或同为绝对压力。任务2.3了解液体动力学基础知识2.3.2了解液体动力学计算方法3.动量方程动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用，它研究的是液体运动时作用在液体上的外力与其动量之间的变化关系。在液压传动中，计算液流作用在固体壁面上的力时，应用动量方程会比较方便。流动液体的动量方程为F＝pq（v2-v1）

（2-15）任务2.1认识液压传动工作介质了解液体动力学基础知识任务2.3了解液体静力学基础知识任务2.2项目2了解液压传动基础理论知识分析孔口和缝隙液体流动任务2.5分析管道内液体流动压力损失任务2.4任务2.4分析管道内液体流动压力损失2.4.1分析沿程和局部压力损失实际液体因具有黏性在流动时产生摩擦阻力，为了克服阻力就要消耗一部分能量，产生能量损失。能量损失主要表现为压力损失，这就是实际液体伯努利方程式中的hw项的含义。液压系统中的压力损失分为两类，一类是沿程压力损失，发生在直径不变的圆管中，沿程压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的；另一类是局部压力损失，发生在管道局部（如弯头、接头、管道管径变化的部位），其原因是在这些部位，液流的方向和速度发生突然变化，形成旋涡，引起液体质点之间、质点与固体壁面之间相互碰撞和剧烈摩擦。液压系统中的压力损失使油液发热，泄漏增加，效率降低，系统性能变坏，因此，应尽量减少液压系统中的压力损失。任务2.4分析管道内液体流动压力损失2.4.1分析沿程和局部压力损失如图2-15所示，要想知道液流经管道1—1截面到8—8截面时的压力损失，首先要判断两截面之间有哪些段是沿程压力损失，哪些段是局部压力损失。由沿程压力损失和局部压力损失的定义可知，1—1~2—2段、3—3~4—4段、5—5~6—6段、7—7~8—8段的管道直径都没有变化，这些部位的损失属于沿程压力损失，2—2~3—3段、4—4~5—5段、6—6~7—7段的管径发生了变化或管径不变液流方向发生了变化，这些部位的损失属于局部压力损失。任务2.4分析管道内液体流动压力损失2.4.2沿程和局部压力损失计算方法1.沿程压力损失计算液体在等径直管中流动时的沿程压力损失是由液体流动时的黏性摩擦引起的，用Δpf或hf表示。液体在层流和湍流两种状态下产生的沿程压力损失是不一样的，应分别计算。（1）层流时的沿程压力损失液体在层流状态下，产生的沿程压力损失为Δpf＝λ·l/d·（ρv2）/2（2-16）式中,Δpf为考察段的压力损失（Pa）；λ为沿程阻力系数，对圆管层流，其理论值λ＝64/Re，实际计算时，不同材质取不同的值，对金属圆管应取λ＝75/Re，对橡胶圆管应取λ＝80/Re；l为油管长度（m）；d为油管内径（m）；ρ为液体的密度（kg/m3）；v为液流的平均流速（m/s）。沿程压力损失计算公式的另一种表达形式为hf＝λ·l/d·v2/2g（2-17）此时，hf的单位是米（m），压力损失相当于油柱产生的压力。任务2.4分析管道内液体流动压力损失2.4.2沿程和局部压力损失计算方法（2）湍流时的沿程压力损失湍流时计算沿程压力损失的公式与层流时的计算公式相同，只是阻力系数不一样，λ要考虑管壁的粗糙度，实际应用中对于光滑圆管，λ＝0.3164Re-0.25；对于粗糙管，λ的值要根据不同的Re值和管壁的粗糙度，从有关资料中查取。任务2.4分析管道内液体流动压力损失2.4.2沿程和局部压力损失计算方法2.局部压力损失计算液体流经阀口、弯管、通流截面变化等部位时均呈现湍流状态，产生较大的局部能量损耗，局部压力损失的计算公式为Δpξ＝ξ·ρv2/2（2-18）式中，Δpξ为局部压力损失（Pa）；ξ为局部阻力系数，各种形状截面的ξ值可从相关手册中查取。局部压力损失计算公式的另一种表达形式为hj＝ξ·v2/2g（2-19）此时，hj的单位是米（m），压力损失相当于油柱产生的压力。任务2.4分析管道内液体流动压力损失2.4.3掌握管路系统总压力损失计算方法管路系统的总压力损失等于所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和，即Δp＝∑Δpf＋∑Δpξ＝∑λ·l/d·ρv2/2＋∑ξ·ρv2/2（2-20）在实际应用中，减少液压系统的压力损失是十分必要的，常常采取以下措施。1）将油液的流速限制在适当的范围内。2）管道内壁应光滑。3）油液的黏度应适当。4）尽量缩短管道长度，减少管道的弯曲和局部变化。任务2.1认识液压传动工作介质了解液体动力学基础知识任务2.3了解液体静力学基础知识任务2.2项目2了解液压传动基础理论知识分析孔口和缝隙液体流动任务2.5分析管道内液体流动压力损失任务2.4任务2.5分析孔口和缝隙液体流动2.5.1分析液流流经孔时的特性

任务2.5分析孔口和缝隙液体流动2.5.1分析液流流经孔时的特性由以上分析可知：1）通过薄壁孔的流量与液体黏度无关，因而流量受液体温度影响较小，在液压传动技术中，常把节流元件（节流阀、调速阀等）的阀口做成薄壁孔口就是这个原因。但由于薄壁孔加工比较困难，实际应用较多的是短孔，液体流经短孔时的流量计算公式与薄壁小孔的流量计算公式相同，只是流量系数不同，一般取Cd＝0.82。2）薄壁孔的流量大小与小孔前后压差的平方根成正比，所以孔口处流量受小孔前后压差变化的影响较小。任务2.5分析孔口和缝隙液体流动2.5.1分析液流流经孔时的特性2.液流流经细长孔的流量细长孔的流量公式为q＝πd4/（128μl）Δp（2-22）式中，μ为动力黏度（Pa·s）。由式（2-22）可知：1）液体流经细长孔的流量与小孔前后的压差成正比，并受油液黏度的影响。当油温升高时，油液的黏度下降，流经小孔的流量增加。2）液体流经细长孔时前后压差为Δp＝128μl/（πd4）q，与孔径的4次方成反比，孔径大小严重影响着压力变化，因此，在液压系统中，细长孔通常用做建立一定压差的阻尼孔。任务2.5分析孔口和缝隙液体流动2.5.2分析液流流经缝隙时的特性组成液压元件的各零件之间要保证相对运动，就必须有适当的间隙，间隙大小对液压元件的性能影响较大。间隙太小会使零件卡死，间隙过大会造成大的泄漏。常见的缝隙有平行平板间隙和环状间隙。任务2.5分析孔口和缝隙液体流动2.5.2分析液流流经缝隙时的特性1.流经平行平板间隙的流量当两平行平板间隙充满液体时，如果受到压差Δp＝p1-p2的作用，液体将会产生流动，如果没有压差Δp的作用，而两平行平板之间有相对运动时，由于液体存在黏性，液体也会随平板一起移动，这就是内摩擦力的剪切作用所引起的流动。如图2-18所示，两平板固定不动，δ为平板之间的缝隙高度，缝隙宽度为b，长度为l，液体的动力黏度为μ，已知bδ、lδ，可以导出其流量计算公式q＝bδ3/（12μl）Δp（2-23）当平行平板之间有相对运动时，其流量值为q′＝vA＝u0/2*bδ（2-24）式中,u0为平板之间的相对运动速度。任务2.5分析孔口和缝隙液体流动2.5.2分析液流流经缝隙时的特性在一般情况下，相对运动平行平板间隙中既有压差流动，又有剪切流动。因此，流过相对运动平板间隙的流量为压差流量和剪切流量的代数和，计算公式为q＝bδ3/（12μl）Δp±u0/2*bδ（2-25）“±”号的确定方法：当长平板与短平板移动的方向和压差方向相同时取“＋”号；相反时取“-”号。任务2.5分析孔口和缝隙液体流动2.5.2分析液流流经缝隙时的特性2.流经环状间隙的流量在液压元件中，液压缸的活塞和缸孔之间，液压阀的阀芯和阀孔之间的间隙均属于环状间隙，环状间隙有同心和偏心两种情况，其流量公式不同。任务2.5分析孔口和缝隙液体流动2.5.2分析液流流经缝隙时的特性（1）流经同心环状间隙的流量图2-19所示为液体在同心环状间隙的流动。该圆柱体的直径为d，缝隙厚度为δ，缝隙长度为l，如果将环状间隙沿圆周方向展开，就相当于一个平行平板间隙，其计算公式为q＝πdδ3/（12μl）Δp±πdδu0/2（2-26）当相对运动速度u0＝0时，即为内外表面之间无相对运动的同心环状间隙流量公式q＝πdδ3/（12μl）Δp（2-27）任务2.5分析孔口和缝隙液体流动2.5.2分析液流流经缝隙时的特性（2）流经偏心环状间隙的流量若圆环的内外圆不同心，偏心距为e，则形成偏心环状间隙，其流量公式为q＝πdδ3Δp/（12μl）*（1＋1.5ε2）±πdδu0/2（2-28）式中，δ为内外圆同心时的缝隙厚度；ε为相对偏心率，即二圆的偏心距和同心环状间隙厚度的比值（ε＝e/δ）。由式（2-27）可以看出，当ε＝0时，即为同心环状间隙；当ε＝1，即最大偏心e＝δ0时，其流量为同心时流量的2.5倍。这说明偏心对泄漏量的影响很大，因此液压元件的同轴度要求一般都较高。THANKYOU!项目3认识并分析液压动力和执行元件1）熟悉液压泵、液压马达和液压缸的基本结构。2）能阐述液压泵、液压马达和液压缸的工作原理和分类。3）理解液压泵、液压马达和液压缸的性能及其参数计算。4）能初步分析液压泵、液压马达和液压缸的常见故障及排除方法。项目3认识并分析液压动力和执行元件学习目标重点：液压泵工作的基本条件，液压泵和液压马达的性能参数，三类常用液压泵的性能特点及应用范围；活塞式液压缸基本参数的计算，特别是三种不同安装形式的单活塞杆液压缸的压力、作用力、速度及流量的计算。难点：液压泵的工作原理，液压泵性能参数的计算，液压泵的困油现象；差动连接液压缸的计算。重点与难点项目3认识并分析液压动力和执行元件了解液压系统在雷神山医院与火神山医院建设中的应用，使学生树立民族自豪感和使命感。育人目标项目3认识并分析液压动力和执行元件认识并分析液压马达任务3.2认识并分析液压泵任务3.1认识并分析液压缸任务3.3项目3认识并分析液压动力和执行元件任务3.1认识并分析液压泵液压动力元件主要是液压泵或液压泵组，它把原动机（电动机或内燃机）输出的机械能转换为工作液体的压力能，是液压系统不可缺少的核心元件。任务3.1认识并分析液压泵3.1.1分析液压泵的工作原理与参数1.液压泵的工作原理液压系统所用的各种液压泵都是依靠密封容积变化的原理进行工作的，故一般把液压泵称为容积式液压泵，现以单柱塞液压泵为例来说明液压泵的工作原理，如图3-1所示。图中柱塞2装在缸体中形成密封工作腔4，柱塞在弹簧3作用下始终压紧在偏心轮1上，原动机驱动偏心轮1旋转时，柱塞2在偏心轮1和弹簧3作用下在缸体中左右移动。当柱塞右移时，密封工作腔4的容积增大，产生真空，压油阀6关闭，吸油阀5打开，油液通过吸油阀5吸入密封工作腔4，完成泵的吸油过程；当柱塞左移时，密封工作腔4的容积变小，工作腔的油液压力增大，顶开压油阀6进入系统中，此时吸油阀5关闭，完成泵的压油过程。随着偏心轮的不断旋转，密封