液压与气压传动技术 第四版 课件 项目1 液压传动基础知识

项目一

液压传动基础知识组合机床是一种由通用部件和部分专用部件组成的高效、工序集中的专用机床，可以对工件完成钻、扩、铰、锪、铣、刮端面、攻螺纹等加工。动力滑台是组合机床用以实现进给运动的通用部件，由液压传动系统驱动，可完成换向、调速、速度换接、压力控制和自动循环等多种功能。观察结构任务一液压油的性质和选用要求任务二流体静力学基础任务三流体动力学基础任务四液体流动时的能量损失分析任务五液体流经小孔及缝隙的流量分析项目一

液压传动基础知识液压传动系统是以液体作为工作介质，系统能否可靠、有效、安全而经济地运行，与所选用的液体的性能密切相关。本项目主要介绍液体的性质、流体力学基础知识等液压传动基础知识。液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求液压油不仅是液压系统中传递能量的工作介质，而且还对液压系统中元件起润滑、冷却和防锈等作用。在工作中产生的磨粒和来自外界的污染物，也要靠工作液体带走。液压油质量的优劣直接影响液压系统的工作性能，合理选用液压油是十分必要的。油箱液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求1.液体的密度：单位体积的液体质量称为密度，通常用ρ

(单位:kg/m3

)表示一、液压油的主要性质式中：m——液体质量,kg;

V——液体体积,

m3;液压油的密度随压力的增加而加大，随温度的升高而减小，一般情况下，由压力和温度引起的这种变化都较小，可以忽略不计。通常取矿物质液压油的密度为900kg/m3。液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求2.液体的黏性：液体在外力作用下流动或有流动趋势时，分子间的内聚力会阻碍分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，这一特性称为液体的黏性。黏性是液体重要的物理特性，也是选择液压油的主要依据。一、液压油的主要性质液体只有在流动或有流动趋势时才呈现黏性，静止液体不呈现黏性。液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求一、液压油的主要性质如图所示，两平行平板间充满液体，下平板不动，而上平板以速度u0

向右平动。由于黏性，紧贴于下平板的液体层速度为零，紧贴于上平板的液体层速度为u0，而中间各液体层的速度按线性分布。因此，不同速度流层相互制约而产生内摩擦力，该力对上层液体起阻滞作用，而对下层液体起拖曳作用。液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求液体流动时，相邻液层间的内摩擦力F与液层间的接触面积A和液层间的相对运动速度du成正比，而与液层间的距离dy成反比。一、液压油的主要性质

式中：μ——比例常数，称为黏性系数或动力黏度；

du/dy——速度梯度；

如以τ表示切应力，即液层间单位面积上的内摩擦力，则：该式为牛顿的液体内摩擦定律。在液体静止时，由于du/

dy=0，液体内摩擦力F为0，因此，静止的液体不呈现黏性。液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求液体黏性的大小用黏度来表示。常用的液体黏度表示方法有三种，即动力黏度、运动黏度和相对黏度。（1）动力黏度μ一、液压油的主要性质

动力黏度的物理意义：液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时，相接触的液层间单位面积上产生的内摩擦力。动力黏度μ

又称绝对黏度。动力黏度的单位为Pa·s

(1Pa·s=1N·s/m2)。以前沿用的单位为dyn·s/cm2，又称P（泊）。1Pa·s=10P=103cP。液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求（2）运动黏度ν液体的动力黏度μ

与液体密度ρ

的比值称做液体的运动黏度，即：一、液压油的主要性质

液体的运动黏度ν没有明确的物理意义。但它在工程实际中经常用到。因为它的单位是只有长度和时间的量纲，类似于运动学的量，故称为运动黏度。运动黏度的单位为m2/s。以前沿用的单位为St（斯）。1

m2/s=104St=106cSt。工程上常用运动黏度ν作为液体黏度的标志。例如，国产液压油的牌号就是该种油液在40℃时运动黏度ν的平均值。如牌号L-HL-46的的液压油，其数字46表示该液压油在40℃

时的运动黏度平均值为46

cSt。液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求

一、液压油的主要性质

液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求3.黏度与压力、温度的关系：

对液压油来说，压力增大时，其分子间距离减小，内摩擦力增大，黏度随之增大。但在一般液压系统使用的压力范围内，黏度增大的数值很小，可以忽略不计。液压油液的黏度对温度的变化十分敏感。温度升高，黏度显著下降，液压油的黏度随温度变化的关系称为液压油的黏温特性。液压油黏度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量。因此希望黏度随温度的变化越小越好，即黏温特性要好。黏温特性用黏度指数（VI）表示。液压油的黏度指数（VI）表明被测油液的黏度随温度变化的程度与标准油的黏度变化程度比值的相对值。VI值越高，表示液压油黏度随温度变化越小，即黏温特性越好。一般液压油的黏度指数要求在90以上。优异的在100以上。一、液压油的主要性质液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求4.液体的可压缩性：液体体积随压力变化而变化。在一定温度下，每增加一个单位压力，液体体积的相对变化值称为液体的压缩性。压缩性用体积压缩系数κ表示，并定义为单位压力变化下液体体积的相对变化量。设体积为V的液体，其压力变化量△p，液体体积减小△V，则一、液压油的主要性质

由于压力增大时液体的体积减小，因此上式右边加负号，以使κ为正值。液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求κ值越小，即K

值越大，则液体的可压缩性越小。一般矿物油型液压油的体积弹性模量为K=（1.4~2.0）×103MPa，数值很大，它的抗压缩性是钢的100~150倍，因此对于一般液压系统，可认为油液是不可压缩的。

在压力变化较大或有动态特性要求的高压系统中，应考虑液体压缩性对系统的影响。当液压油中混有一定空气时，其可压缩性显著提高，并严重影响液压系统性能，故应将液压系统中油液中的空气含量减少到最低限量。一、液压油的主要性质液体的压缩系数κ的倒数称为液体的体积弹性模量，用K来表示。

液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求5.其它性质：液压油还有其它一些物理化学性质，如抗燃性、抗凝性、抗氧化性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、导热性、相容性（主要是指对密封材料不侵蚀、不溶胀的性质）以及纯净性等，都对液压系统工作性能有重要影响。对于不同品种的液压油，这些性质的指标也有不同，具体可见油类产品手册。一、液压油的主要性质液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求1.对液压油的性能要求：液压系统中，液压油既是传动介质，又兼起润滑作用，对液压油的性能提出如下要求。1）适宜的黏度和良好的黏温特性；2）润滑性能良好；3）热稳定性和氧化稳定性良好；4）防腐性、抗磨性和防锈性良好；5）质量纯净，不含或含有极少量的杂质、水分和水溶性酸碱等；6）良好的抗乳化性(液压油乳化会降低其润滑性，使酸性增加、使用寿命缩短)；7）在高温环境下具有较高的闪点，起防火作用；在低温环境下具有较低的凝点。二、对液压油的性能要求及选用液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求2.液压油的选用：合理选用液压油是液压设备正常工作的基础。一般应根据液压系统的使用性能和工作环境等因素确定液压油的品种。当品种确定后，应根据液压系统的工作压力、环境温度及工作部件的运动速度等因素选择合适黏度的液压油。黏度等级的选择十分重要，因为黏度对液压系统的稳定性、可靠性、效率、温升以及磨损都有显著的影响。若黏度过大，油液的压力损失和发热大，系统的效率降低；若黏度过小，泄漏增加，也会降低系统的工作效率。二、液压油的要求及选用液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求2.液压油的选用：在选用液压油黏度大小时，要考虑以下因素：（1）液压系统的工作压力。工作压力较高时，宜选用黏度较高的液压油，因为高压时的泄漏问题比克服黏性阻力问题更突出；反之，选用黏度较低的液压油。（2）液压系统的环境温度。当系统的环境温度较高时，宜选用黏度较高的液压油；反之，选用黏度较低的液压油。（3）工作部件的运动速度。当工作部件运动速度较高时，油流速度也很高，能量损失也随之增大，而漏油率相对减少，宜选用黏度较低的液压油；反之流速低，相对漏油率较大，将对工作装置的运动速度产生影响，宜选用黏度较高的液压油。二、液压油的要求及选用在液压传动系统中，液压泵的工作条件最为严峻。它不但压力大，转速和温度高，而且液压油被泵吸入和被泵压出时要受到剪切作用，所以一般根据液压泵的要求来确定液压油液的黏度及品种。按照泵选择的油液一般来讲对液压阀及其它元件也适用。液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求1.液压油污染的原因：（1）残留物污染。液压系统中各元件的型砂、切屑、焊渣、磨料、灰尘等因使用前未冲洗干净而流入液压油中。（2）侵入性污染。外界灰尘、沙粒等进入油箱或者落在外露的活塞杆等处带入系统中对液压油造成污染。（3）生成物污染。液压系统自身产生的污垢进入油液中，如金属零件、密封件、齿轮的磨损颗粒及油液因油温升高氧化变质而生成的胶状物等对液压油造成的污染。三、液压油的污染与控制为保证液压系统高效、可靠地工作，不仅要正确选用液压油，还要合理使用和维护好液压油。液压系统出现的种种故障多数与液压油使用不当、污染变质有关。因此，控制液压油的污染非常重要。上述各类污染中的颗粒通过液压油在系统中循环，将会划伤液压元件运动部位表面和密封件，堵塞节流孔、阻尼孔，卡住阀类元件，是液压系统运行困难，降低液压元件的使用寿命，使液压系统的工作性能降低，最终丧失系统的工作能力。液压传动基础知识任务一液压油的性质和选用要求2.油液污染的控制措施：（1）防止或减少外界污染。液压装置装配前必须严格清洗，油箱通大气处要加装空气过滤器。通过过滤器向油箱输油。（2）及时滤除系统产生的杂质。在系统的有关部位设置适当精度的过滤器，并定期清洗或更换滤芯。（3）定期检查、更换液压油。对不同工作条件和环境温度的液压系统，要严格按照有关标准定期检查油液品质，分析其污染程度、及时更换液压油。三、液压油的污染与控制液压传动基础知识任务二流体静力学基础液体静力学研究液体处于相对平衡状态下的力学规律及其实际应用。所谓相对平衡是指液体内部各质点间没有相对运动。液体液压传动基础知识物体间的相互作用叫做力，力的计量单位是牛顿。液体上的作用力可分为质量力和表面力。质量力作用于液体的所有质点上，如重力和惯性力等。表面力作用于液体的表面上，它是一种外力。静止液体各质点间没有相对运动，故不存在内摩擦力，所以静止液体的表面力只有法向力。液体在单位面积上所受的内法线方向的力称为压力，用p

表示。一、液体静压力及其特性任务二流体静力学基础液压传动基础知识一、液体静压力及其特性由于液体质点间的凝聚力很小，且只能受压，所以液体静压力具有下列两个特性：1）液体的静压力垂直于其受压平面，且方向与该面的内法线方向一致；2）静止液体内任意点处所受到的静压力在各个方向上都相等。任务二流体静力学基础液压传动基础知识二、液体静压力基本方程如图所示，密度为ρ

的液体在容器内处于静止状态。在液体中任取一点Ⅰ，若要求得液体内Ⅰ

点处的压力，可以假想从液面往下切取一个垂直小液柱作为研究体。设液柱的底面积为dA

，高度为h，作用在液面上的压力为p0。液柱本身重量为G=

ρghdA，由于液柱处于平衡状态，在垂直方向上列出它的静力平衡方程式有：任务二流体静力学基础式中：p0

——作用在液面上的压力；

ρ——液体密度。为液体静力学基本方程式，它表明了重力作用下静止液体中的压力分布规律。液压传动基础知识二、液体静压力基本方程任务二流体静力学基础

1）静止液体内任意点的压力由两部分组成，即液面上的压力p0

和液体自重对该点的压力ρgh

。静止液体内的压力随液体深度的增加而呈线性增加。特征：

2）静止液体内同一深度的各点压力相等，压力相等的所有点组成的面为等压面。在重力作用下，静止液体的等压面是一个水平面。液体在受外界压力作用的情况下，由液体自重所形成的那部分压力ρgh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。p0ρgh液压传动基础知识三、压力的表示方法及单位任务二流体静力学基础压力的表示方法有绝对压力和相对压力(表压力)。绝对压力以绝对真空为基准进行度量，相对压力是以大气压pa

为基准进行度量。当液体中某点处的绝对压力小于大气压力时，就会产生真空，并将绝对压力小于大气压力的数值称为该点的真空度。压力的单位除法定计量单位Pa

（帕，N/m2

）或(兆帕,1MPa=106Pa)外,还有以前沿用的一些计量单位，如工程大气压at等。绝对压力、相对压力、真空度的关系是：

绝对压力=相对压力+大气压力真空度=大气压力－绝对压力绝大多数压力表测得的压力都是相对压力。液压传动基础知识四、静止液体内压力的传递任务二流体静力学基础如图所示，密闭容器内的液体，当外力变化引起外加压力发生变化时，只要液体仍保持原来的静止状态不变，则液体内任一点的压力将发生同样大小的变化。这就是说，在密闭容器内，施加于静止液体的压力可以等值地传递到液体各点。这就是帕斯卡原理，或称静压传递原理。液压传动基础知识四、静止液体内压力的传递任务二流体静力学基础活塞上的作用力F是外加负载，A为活塞横截面面积，根据帕斯卡原理，容器内液体的压力与负载之间总是保持着正比关系：p=F/A。

可见，液体内的压力是由外界负载作用所形成的，即当A不变时，压力取决于负载。液压传动基础知识四、静止液体内压力的传递任务二流体静力学基础例：图示为相互连通的两个液压缸，已知大缸内径D=100mm

，小缸内径d=20mm

，大活塞上放置物体的质量为5000kg

。问在小活塞上所加的力F

有多大才能使大活塞顶起重物？解：物体的重力为：G=mg=5000×9.8m/s2=49000kg/s2=49000N;根据帕斯卡原理，由外力产生的压力在两缸中相等，即

故为了顶起重物应在小活塞上加力为：本例说明了液压千斤顶等液压起重机械的工作原理，体现了液压装置的力放大作用。液压传动基础知识五、液体对固体壁面的作用力任务二流体静力学基础在液压传动中，略去液体自重产生的压力，液体中各点的静压力是均匀分布的，且垂直作用于受压表面。因此，当承受压力的表面为平面时，液体对该平面的总作用力F

为液体的压力p

与受压面积A的乘积，其方向与该平面相垂直。液压传动基础知识五、液体对固体壁面的作用力任务二流体静力学基础如液体作用在直径为D的柱塞上，则有：F=pA=pπD2/4。当承受压力的表面为曲面时，由于压力总是垂直于承受压力的表面，所以作用在曲面上各点的力不平行但相等。作用在曲面上的液压作用力在某一方向上的分力等于静压力与曲面在该方向投影面积的乘积。

球面和锥面在垂直方向受力等于曲面在垂直方向的投影面积A与压力p

相乘，即：

F=pA=pπd2/4(d

——承压部分曲面投影圆的直径)。液压传动基础知识任务三液体动力学基础液体动力学的主要内容是研究液体流动时流速和压力的变化规律。

流动液体的连续性方程、伯努利方程和动量方程是描述流动液体力学规律的三个基本方程式。前两个方程式反映压力、流速与流量之间的关系，动量方程式用来解决液体与固体壁面间的作用力问题。液压传动基础知识一、液体流动的基本概念任务三液体动力学基础1.理想液体和稳定流动（1）理想液体所谓理想液体是一种假想的无黏性、不可压缩的液体，而把实际上既有黏性又可压缩的液体称为实际液体。（2）稳定流动液体流动时，若液体中任意点处的压力、流速和密度都不随时间而变化，则称为稳定流动；反之，称为非稳定流动。液压传动基础知识一、液体流动的基本概念任务三液体动力学基础2.流量与平均流速

流量与平均流速是描述液体流动的两个主要参数。液体在管道中流动时，通常将垂直于液体流动方向的截面称为通流截面，或称为过流断面。

液压传动基础知识一、液体流动的基本概念任务三液体动力学基础

在实际工程计算中，平均流速才具有应用价值。在液压缸工作时，活塞的运动速度与缸内液体的平均流速相等。由此可见，当液压缸的有效面积A一定时，活塞的运动速度v

由进入液压缸的流量q

决定。液压传动基础知识一、液体流动的基本概念任务三液体动力学基础3．流动流体的压力静止液体内任意点处的压力在各个方向都是相等的，但在流动液体内，由于惯性和黏性的影响，任意点处在各个方向上的压力并不相等。但因为数值相差甚微，所以流动液体内任意点处的压力在各个方向上的数值可以看作是相等的。液压传动基础知识一、液体流动的基本概念任务三液体动力学基础孔板流量计工作原理:充满管道的流体，当它们流经管道内的节流装置时，流束将在节流装置的节流件处形成局部收缩，从而使流速增加，静压力低，于是在节流件前后便产生了压力降，即压差，介质流动的流量越大，在节流件前后产生的压差就越大，所以孔板流量计可以通过测量压差来衡量流体流量的大小。这种测量方法是以能量守衡定律和流动连续性定律为基准的。视频液压传动基础知识一、液体流动的基本概念任务三液体动力学基础视频液压传动基础知识二、液体的流动状态任务三液体动力学基础1.层流和湍流英国物理学家雷诺通过大量实验发现，液体的流动有层流和湍流两种基本形态。用滴管在水杯2的流体内注入有色颜料，打开开关7，发现流速不大时，玻璃管6内呈现一条条与管壁平行并清晰可见的有色细丝即脉线，管内流体分层流动，互不混淆，说明管内流体处于层流运动状态。

逐渐增大开关，增大流速，则脉线变粗，开始出现波纹，随管内流速的增加，波纹的数目和振幅逐渐加大，当流速达到某数值时，脉线突然分裂成许多运动着的小涡旋，继而很快消失，使整个管内的流体带上了淡薄的颜料的颜色。这说明管内流体的不规则运动，使各部分颜料颗粒相互剧烈掺混，并混乱而均匀地分散到整个流体之中，导致脉线消失，此时流体处于湍流状态。1隔板；2水杯；3、7开关；4水箱；5细管；6玻璃管液压传动基础知识二、液体的流动状态任务三液体动力学基础1隔板；2水杯；3、7开关；4水箱；5细管；6玻璃管层流和湍流是两种不同性质的流态。层流时，液体流速较低，质点受黏性制约，不能随意流动，黏性力起主导作用；湍流时，液体流速较高，黏性的制约作用减弱，惯性力起主要作用。层流湍流在层流时，液体质点互不干扰，其流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；在湍流时，液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在着剧烈的横向运动。液压传动基础知识二、液体的流动状态任务三液体动力学基础2.

雷诺数

通过雷诺实验还可以证明，液体在圆管中的流动状态不仅与管内平均流速υ有关，还与管径d

及液体的黏度ν

有关。而决定流动状态的，是这三个参数所组成的，称作雷诺数Re

的无量纲数，即：

液流由层流转变为湍流时的雷诺数与由湍流转变为层流的雷诺数是不相同的。后者较前者数值小，故将后者作为判别液流状态的依据，称为临界雷诺数Rec

。当Re<

Rec时，液流为层流；当Re>

Rec时，液流为湍流。即：如果液体的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。液压传动基础知识二、液体的流动状态任务三液体动力学基础雷诺数的物理意义：雷诺数是液流的惯性作用对黏性作用的比。当雷诺数较大时，说明液体流速较高，黏性的制约作用减弱，惯性力起主导作用，这时液体处于湍流状态；当雷诺数较小时，说明液体流速较低，质点受黏性制约，不能随意运动，黏性力起主导作用，这时液体处于层流状态。常见管道临界雷诺数管道形式

Rec管道形式

Rec光滑金属圆管橡胶软管

光滑的同心环状缝隙光滑的偏心环状缝隙23201600～200011001000带环槽的同心环状缝隙带环槽的偏心环状缝隙圆柱形滑阀阀口锥阀阀口

70040026020～100液压传动基础知识二、液体的流动状态任务三液体动力学基础水力半径R对通流能力影响很大，R大，意味着液流和管壁接触较少，管壁对液流的阻力较小，通流能力较大，即使通流截面面积较小也不容易堵塞。圆形管道的水力半径是最大的。对于非圆管道，液流的雷诺数可按下式计算：

R：通流截面的水力半径，它等于液流的有效面积和它的湿周（通流截面与液体相接处的周长）x之比。

液压传动基础知识任务三液体动力学基础二、液体的流动状态视频液压传动基础知识三、流动液体的连续性方程任务三液体动力学基础

液压传动基础知识三、流动液体的连续性方程任务三液体动力学基础

液压传动基础知识四、伯努利方程任务三液体动力学基础伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。为了研究方便，先讨论理想液体的伯努利方程，然后再对它进行修正，最后给出实际液体的伯努利方程。

液压传动基础知识四、伯努利方程任务三液体动力学基础伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。为了研究方便，先讨论理想液体的伯努利方程，然后再对它进行修正，最后给出实际液体的伯努利方程。或

1.理想液体的伯努利方程若等式两边同除以

，则理想液体伯努利方程可写成：液压传动基础知识四、伯努利方程任务三液体动力学基础该式表明了流动液体各质点的位置、压力和速度之间的关系。其物理意义为：在管内作稳定流动的理想液体具有动能、位置势能和压力能三种能量，在任一截面上的这三种能量都可以互相转换，但其和保持不变。液压传动基础知识四、伯努利方程任务三液体动力学基础2.实际液体的伯努利方程实际液体是有黏性的，流动时产生内摩擦力而消耗部分能量；同时，管道局部形状和尺寸的骤然变化使液体产生扰动，亦消耗能量。因此，实体液体流动有能量损失存在，设在两断面间流动的液体单位体积的能量损失为△pw。需要对动能部分进行修正，设因流速不均匀引起的动能修正系数为α

。经理论推导和实验测定，对圆管来说，

α=1~2，湍流时取α=1.1

，层流时取α=2

。因此，实际液体的伯努利方程为：式中：h1、h1——液体在流动时的不同高度；△pw

——液体流动时的压力损失。液压传动基础知识四、伯努利方程任务三液体动力学基础应用条件：不可压缩液体作稳定流动；液体所受质量力仅为重力，且液流在所取计算点处的通流截面上为缓变流动，截面1-1、截面2-2须顺流向选取，（否则△pw为负值）；截面中心在基准面以上时，h取正值，反之取负值。通常取特殊位置的水平面作基准面。在液压传动系统中，油液流速变化引起的动能变化和高度引起的位能变化相对压力能来说可忽略不计。因此，伯努利方程可简化为：p1-p2=△p=ρgh。因此，在液压系统中，能量损失主要为压力损失△pw。这也表明，液压系统是利用压力能来工作的，故又称为静压传动。液压传动基础知识任务三液体动力学基础例：液压泵装置如图所示，油箱和大气相通。试分析吸油高度对液压泵工作性能的影响。解：以油箱液面为基准面，对此截面1-1和液压泵的进口处管道截面2-2之间的伯努利方程：四、伯努利方程

p1-p2为液压泵吸油口处的真空度。液压传动基础知识任务三液体动力学基础四、伯努利方程由上式可知：液压泵吸油口的真空度由三部分组成：①把油液提升到一定高度H所需的压力；②产生一定流速所需的压力；③吸油管内的压力损失。液压泵形成真空度的能力，表示泵自吸性能的好坏，但液压泵吸油口真空度不能太大，即泵吸油口处的绝对压力不能太低，否则就会产空穴现象，造成液压泵的噪声过大，因而在实际使用中H一般应小于0.5m，并且用较大直径的吸油管，使管路尽可能短些，以减小液体流速v和压力损失∆pw。液压传动基础知识任务三液体动力学基础四、伯努利方程因为p1=0，所以：当液压泵安装于液面之上时，H>0,

p2<0。此时，液压泵进口处的绝对压力小于大气压力，形成真空，油液依靠大气压压入液压泵内。当液压泵安装于液面之下时，H<0,

|ρgh|>(ρα2υ2/2+△pw

)时，

p2>0。此时，液压泵进口处不形成真空，油液自行灌入液压泵内。液压传动基础知识五、动量方程任务三液体动力学基础动量方程是动量定理在流体力学中的一种表达形式，动量方程可以用来计算流动液体作用于限制其流动的固体壁面上的总作用力。

这就是稳定流动液体的动量方程。∑F为作用于控制液体体积上的全部外力之和；β1、β2为相应截面的动量修正系数，其值为液流流过某截面的实际动量与采用平均流速计算得到的动量之比。对圆管来说，工程上常取β=1.00~1.33，湍流时β=1

，层流时β=1.33

。该方程为矢量表达式。若要计算外力在某一方向的分量，需要将该力向给定方向进行投影，列出该方向上的动量方程，然后再进行求解。由于液体对壁面作用力的大小与∑F

相同，方向与∑F相反，故即可求得流动液体对固体壁面的作用力。液压传动基础知识一、管路内液体流动时的压力损失任务四液体流动时的能量损失由于液体具有黏性，在管路中流动时又不可避免地存在着摩擦力，所以液体在流动过程中必然要损耗一部分能量。这部分能量损耗主要表现为压力损失。

压力损失有沿程压力损失和局部压力损失两种。沿程压力损失是当液体在直径不变的直管中流过一段距离时，因内摩擦而产生的压力损失，它主要取决于管路的长度和直径、液体的流速和黏度以及液体的流动状态。局部压力损失是由于管路截面形状突然变化、液流方向改变或其他形式的液流阻力而引起的压力损失。总的压力损失等于沿程压力损失与局部压力损失之和。

液压系统中的压力损失大部分转换为热能，造成系统油温升高、泄漏增大，以致影响系统的工作性能。故压力损失是液压传动中一个必须考虑的因素，生产实践中希望压力损失尽可能小些。减少流速、缩短管路长度、减少管路截面的突变，提高管壁加工质量，适当增加管道内径，合理选用阀类元件等都可以使压力损失减少。

由于存在压力损失，所以液压泵的额定压力要略大于系统工作时所需的最大工作压力，一般可将系统工作所需的最大工作压力乘以一个1.3～1.5的系数来估算。液压传动基础知识二、液体流动时的流量损失任务四液体流动时的能量损失在液压系统中，各液压元器件都有相对运动的表面，如液压缸和活塞的外表面，因为要有相对运动，所以它们之间都有一定的间隙。如果间隙的一边为高压油，另一边为低压油，则高压油就会经间隙流向低压区造成泄漏。同时，由于液压元件密封不完善，一部分油液也会向外泄漏。这种泄漏造成实际流量有所减少，这就是流量损失。流量损失影响运动速度，而泄漏又难以绝对避免，所以在液压系统中液压泵的额定流量要略大于系统工作时所需的最大流量。通常可将系统工作所需的最大流量乘以一个1.1～1.3的系数来估算。液压传动基础知识三、液压冲击任务四液体流动时的能量损失在液压系统工作过程中，管路中流动的液体往往会因执行部件换向或阀门关闭而突然停止运动。由于液流和运动部件的惯性，在系统内会产生很大的瞬时压力峰值，这种现象叫做液压冲击。液压传动基础知识三、液压冲击任务四液体流动时的能量损失液压冲击会引起振动和噪声，其压力峰值可超过工作压力的几倍，且常伴有巨大的振动和噪声，使液压系统产生温升，有时使某些液压元件，如压力继电器、顺序阀等产生误动作而影响系统正常工作，甚至使某些液压元件、密封装置和管路损坏。因此，在液压系统设计和使用中必须采取适当措施来防止、减少液压冲击，通常有以下几种方法：1.延长阀门关闭和运动部件换向制动的时间；2.限制管道内液体的流速及运动部件的速度；3.适当增大管径或采用橡胶软管，尽量缩短管道长度；4.在系统中设置蓄能器和安全阀，在液压元件中设置缓冲装置。液压传动基础知识四、空穴现象任务四液体流动时的能量损失在液压传动中，液压油总是含有一定量的空气。空气可溶解在液压油中，也可以气泡的形式混合在液压油中。如果某一处的压力低于空气分离压力时，溶解于油中的空气就会从油中分离出来形成气泡，当压力降至油液的饱和蒸气压力以下时，油液就会沸腾而产生大量气泡。这些气泡混杂在油液中，使得原来充满导管和元件中的油液成为不连续状态，这种现象称为空穴现象。液压传动基础知识四、空穴现象任务四液体流动时的能量损失在液压系统中，泵的吸油口及吸油管路中的压力低于大气压力容易产生空穴现象。油液流经节流口等狭小缝隙处，由于速度增加，压力下降至空气分离压力以下时，也会产生空穴现象。液压传动基础知识四、空穴现象任务四液体流动时的能量损失空穴现象产生的气泡，随着油液运动到高压区时，气泡在高压油作用下迅速破裂，并又凝结成液体，使体积突然减小而形成真空，周围高压油高速流过来补充。由于这一过程是在瞬间发生的，因而引起局部液压冲击，压力和温度都急剧升高，并产生强烈的噪声和振动。在气泡凝结区域的管壁及其它液压元件表面，因长期受冲击压力和高温作用，以及从油液中游离出来的空气中的氧气的酸化作用，使零件表面受到腐蚀，这种因空穴现象而产生的零件腐蚀，称为气蚀。液压传动基础知识四、空穴现象任务四液体流动时的能量损失为了防止产生空穴现象和气蚀，一般可采取下列措施：1.减小流经小孔和间隙处的压力降；2.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，尽量减小吸油管路中的压力损失，管接头良好密封，对于高压泵可采用辅助泵供油；3.整个系统管路应尽可能直，避免急弯和局部窄缝等；4.提高元件抗气蚀能力。液压传动基础知识任务五液体流经小孔及缝隙的流量在液压系统中，常使液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，达到调速和调压的目的。液压元件的泄露也属于缝隙流动。缝隙小孔调压阀顺序阀小孔缝隙流量阀缝隙液压传动基础知识任务五液体流经小孔及缝隙的流量在液压系统中，常见的小孔有薄壁小孔、短孔和细长孔。一、液体流经小孔的流量

1.薄壁小孔流量所谓薄壁小孔是指孔的长度l

与其直径d之比l/d≤0.5

，一般带有刃口边沿的孔。由于孔的长度很小，可不考虑其沿程损失。薄壁小孔液压传动基础知识任务五液体流经小孔及缝隙的流量一、液体流经小孔的流量

1.薄壁小孔流量：液流在小孔上游大约d/2

处开始加速并从四周流向小孔。由于流线不能突然转折到与管轴线平行，在液体惯性的作用下，外层流线逐渐向管轴方向收缩，逐渐过渡到与管轴线方向平行，从而形成收缩截面。对于圆孔，约在小孔下游d/2

处完成收缩。通常把最小收缩面积A2

与孔口截面积AT

之比值称为收缩系数Cc，即Cc=A2

/AT。液流收缩的程度取决于Re、孔口边缘形状