液壓與氣壓傳動(dòng) (第5版) 課件 第1章 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)

第一章

液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)

2024/5/281

知識(shí)目標(biāo)

掌握

1.液壓傳動(dòng)的工作原理，液壓傳動(dòng)的組成和各部分的功用。2.液體靜壓力基本方程、帕斯卡原理。3.液體的連續(xù)性方程、伯努利方程。理解：1.液壓系統(tǒng)的壓力的形成與傳遞。2.理想液體和實(shí)際液體的伯努利方程。了解：1.液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)及應(yīng)用。2.流動(dòng)損失。3.液體流經(jīng)小孔和間隙的流量。

技能目標(biāo)

1.

會(huì)用伯努利方程分析生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。2.

能正確地選擇液壓油,控制液壓油的污染。2024/5/282第一章液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)第一節(jié)

液壓傳動(dòng)的基本知識(shí)第二節(jié)液壓油第三節(jié)液體的靜力學(xué)基礎(chǔ)第四節(jié)液體的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)第五節(jié)管路中液流的流動(dòng)損失第六節(jié)液體流經(jīng)小孔及間隙的流量第七節(jié)液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象2024/5/283

本章的重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn):1.液壓傳動(dòng)的工作原理2.液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和功用

3.液體的連續(xù)性原理和伯努利方程難點(diǎn):1.機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)工作原理

2.伯努利方程

2024/5/284什么是液壓傳動(dòng)？

液壓傳動(dòng)是以液體為工作介質(zhì)，利用密閉的系統(tǒng)傳遞液體壓力能的一種形式。2024/5/285第一節(jié)液壓傳動(dòng)的基本知識(shí)一、液壓傳動(dòng)的工作原理1．液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?/p>

2024/5/2862024/5/287液壓千斤頂?shù)膭?dòng)畫(huà)從液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟砜芍峭ㄟ^(guò)密封腔A容積的變化把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體的壓力能，再經(jīng)密封腔B容積的變化，把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸出。也就是依靠液體在密封容積變化中的壓力能來(lái)實(shí)現(xiàn)能量傳遞。2024/5/2882．機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)工作原理1—工作臺(tái)2—液壓缸

3—活塞

4、7—換向手柄5、8—換向閥

6—節(jié)流閥9—溢流閥

10—液壓泵11—過(guò)濾器12—油箱原理動(dòng)畫(huà)2024/5/289二、

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由以下五個(gè)部分組成1.動(dòng)力元件功用是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成流體壓力能，動(dòng)力元件就是液壓泵。2.執(zhí)行元件功用是把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，指作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸和作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)。3.控制調(diào)節(jié)元件功用是控制和調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)中流體的壓力、流量和流動(dòng)方向。如溢流閥、節(jié)流閥、換向閥等。4.輔助元件各種油管、油箱、過(guò)濾器等元件它們是保證系統(tǒng)正常工作不可缺少的組成部分。

5.工作介質(zhì)傳遞能量的液體，通常指液壓油。2024/5/2810三、液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)1．液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)能方便地實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，且調(diào)速范圍大。容易實(shí)現(xiàn)較大的力和轉(zhuǎn)矩的傳遞。在輸出功率相同時(shí)，液壓傳動(dòng)裝置的體積小、重量輕、運(yùn)動(dòng)慣性小。液壓傳動(dòng)裝置工作平穩(wěn)，反應(yīng)速度快，換向沖擊小，便于實(shí)現(xiàn)頻繁換向。

2024/5/28112024/5/28易于實(shí)現(xiàn)過(guò)載保護(hù)，而且工作油液能實(shí)現(xiàn)自行潤(rùn)滑，從而提高元件的使用壽命。操作簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。尤其是和電氣控制相結(jié)合，能方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動(dòng)工作循環(huán)液壓元件易于實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，便于設(shè)計(jì)、制造和推廣應(yīng)用。12相同功率的電機(jī)和液壓泵2024/5/2813液壓泵電磁閥油箱

2．液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)液體的泄漏和可壓縮性使液壓傳動(dòng)難以保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比。在工作過(guò)程中能量損失較大，傳動(dòng)效率較低。對(duì)油溫變化比較敏感，不宜在很高或很低的溫度下工作。液壓傳動(dòng)出現(xiàn)故障時(shí)，不易診斷。2024/5/2814

3．液壓傳動(dòng)的應(yīng)用與發(fā)展

液壓技術(shù)正向高壓、高速、大功率、高效、低噪聲、經(jīng)久耐用、高度集成化的方向發(fā)展。2024/5/2815液壓與氣壓傳動(dòng)在各類(lèi)機(jī)械中的應(yīng)用情況行業(yè)名稱(chēng)應(yīng)用舉例行業(yè)名稱(chēng)應(yīng)用舉例工程機(jī)械礦山機(jī)械建筑機(jī)械冶金機(jī)械鍛壓機(jī)械機(jī)械制造輕工機(jī)械挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)鑿石機(jī)、開(kāi)掘機(jī)、提升機(jī)、液壓支架打樁機(jī)、液壓千斤頂、平地機(jī)軋鋼機(jī)、壓力機(jī)、步進(jìn)加熱爐壓力機(jī)、橫鍛機(jī)、空氣錘組合機(jī)床、沖床、自動(dòng)線打包機(jī)、注塑機(jī)灌裝機(jī)械汽車(chē)工業(yè)鑄造機(jī)械紡織機(jī)械智能機(jī)械食品包裝機(jī)、化肥包裝機(jī)自卸式汽車(chē)、汽車(chē)起重機(jī)砂型壓實(shí)機(jī)、加料機(jī)、壓鑄機(jī)織布機(jī)、拋砂機(jī)、印染機(jī)折臂式小汽車(chē)裝卸器、數(shù)字式體育鍛煉機(jī)、模擬駕駛艙、機(jī)器人等2024/5/2816

小節(jié)習(xí)題

1．圖1-1中液壓千斤頂?shù)男「讓?/p>

轉(zhuǎn)換

。2．液壓系統(tǒng)由

、

、

、

和

五部分組成。3．液壓泵在液壓系統(tǒng)中屬于

元件。4．液壓缸是將液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

的能量轉(zhuǎn)換元件，液壓馬達(dá)是將液體的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

的能量轉(zhuǎn)換元件。5．液壓閥功用是控制液壓系統(tǒng)中液體的

、

和

。６.液壓傳動(dòng)有那些優(yōu)缺點(diǎn)。2024/5/2817第二節(jié)液壓油

一、液壓油的主要性質(zhì)

液壓油主要作用是傳遞能量，對(duì)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的液壓元件起潤(rùn)滑和冷卻作用，減少泄漏，防銹。

液壓系統(tǒng)中一般使用礦物油作為工作介質(zhì)，它的基本性質(zhì)可在有關(guān)資料中查到，如礦物油在15℃時(shí)的密度為900kg/m3。液壓油最重要的性質(zhì)為黏性和可壓縮性。2024/5/281.液體的黏性

液體在外力作用下流動(dòng)時(shí),由于液體分子間內(nèi)聚力的作用,而產(chǎn)生阻止流層間的相對(duì)滑動(dòng),這種性質(zhì)稱(chēng)為黏性。黏性大的液體看上去“稠”，黏性小的液體看上去“稀”。2024/5/28

黏性的大小用黏度來(lái)表示，常用的黏度有三種；

動(dòng)力黏度

運(yùn)動(dòng)黏度

相對(duì)黏度2024/5/28（1）動(dòng)力黏度μ

μ表示液體黏性的內(nèi)摩擦系數(shù)，由實(shí)驗(yàn)得出，流動(dòng)液體液層間的內(nèi)摩擦力的大小與液層間的接觸面積、液體的動(dòng)力黏度μ、液層間相對(duì)速度成正比，而與液層間的相對(duì)距離成反比。即動(dòng)力黏度越大，流動(dòng)的液體內(nèi)摩擦力也越大。2024/5/28（2）運(yùn)動(dòng)黏度

動(dòng)力黏度與該液體密度的比值稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)黏度，即υ=μ/ρ。在SI中運(yùn)動(dòng)黏度的單位為m2/s。液壓油的牌號(hào)就是以40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度（mm2/s）平均值來(lái)標(biāo)號(hào)的。

例如，L-HL32普通液壓油在40℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度的平均值為32mm2/s。2024/5/28（3）相對(duì)黏度

又稱(chēng)條件黏度，是采用特定黏度計(jì)在規(guī)定的條件下測(cè)量出來(lái)的黏度。由于測(cè)量?jī)x器和條件不同，各國(guó)采用的相對(duì)黏度單位也不同，中國(guó)及歐洲部分國(guó)家采用恩氏黏度（OE)、美國(guó)采用賽氏黏度（SSU）、英國(guó)采用雷氏黏度（R）。2024/5/28恩氏黏度（oE）用恩氏黏度計(jì)測(cè)定

將200㎝3被測(cè)液體裝入黏度計(jì)的容器內(nèi)，容器周?chē)渌?，電熱器通過(guò)加熱水使液體均勻升溫到溫度t℃，測(cè)出液體由容器底部2.8㎜的小孔流盡所需的時(shí)間t1，再測(cè)出同體積蒸餾水在20℃時(shí)流過(guò)同一小孔所需時(shí)間t2(通常平均值為t2=51s)，這兩個(gè)時(shí)間的比值即為被測(cè)液體在溫度t℃的恩氏黏度oE，即

2024/5/28（4）黏度與溫度和壓力的關(guān)系液壓油的黏度對(duì)溫度變化十分敏感，溫度升高，黏度將顯著降低。液壓油的黏度隨溫度變化的性質(zhì)稱(chēng)為黏溫特性，不同種類(lèi)的液壓油具有不同的黏溫特性。2024/5/28黏溫特性

2024/5/282.液體的可壓縮性

液體受到壓力作用后其容積發(fā)生變化的性質(zhì)，稱(chēng)為液體的可壓縮性。液體所受壓力增大時(shí)，其分子間距離減小，內(nèi)聚力增大，黏度也隨之增大。但在一般的中、低壓系統(tǒng)中，液壓油的黏度受壓力變化的影響甚微，可忽略不計(jì)。2024/5/28二、液壓油的分類(lèi)和選用

1.液壓油的種類(lèi)主要有石油型、乳化型和合成型三大類(lèi)。

石油型液壓油又分為：抗氧防銹液壓油、抗磨液壓油、液壓導(dǎo)軌油、低溫液壓油、超低溫液壓油、高黏度指數(shù)液壓油等液壓油。2024/5/282024/5/28

液壓系統(tǒng)工作介質(zhì)的種類(lèi)是由品種代號(hào)和后面的數(shù)字組成，代號(hào)中L是石油產(chǎn)品的總分類(lèi)號(hào)“潤(rùn)滑劑和有關(guān)產(chǎn)品”，H表示液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)，數(shù)字表示該工作介質(zhì)的某個(gè)黏度等級(jí)。石油型液壓油黏度等級(jí)有自15~150等多種規(guī)格。每個(gè)品種由一組字母組成的符號(hào)表示，它構(gòu)成一個(gè)編碼，編碼的第一個(gè)字母（H）表示產(chǎn)品所屬的組別，后面的字母單獨(dú)存在時(shí)本身無(wú)含義。液壓油標(biāo)記為：品種代號(hào)

黏度等級(jí)

產(chǎn)品名稱(chēng)

標(biāo)準(zhǔn)號(hào)示例：L-HL46抗氧防銹液壓油GB11118.12024/5/28

石油型液壓油具有潤(rùn)滑性能好、腐蝕性小、黏度較高和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用最廣。2024/5/28合成型液壓油主要有水—乙二醇、磷酸酯液和硅油等。乳化型液壓油分為水包油乳化液（L—HFAE）和油包水乳化液（L—HFB）兩大類(lèi)。在一些高溫、易燃、易爆的工作場(chǎng)合，為了安全，應(yīng)使用合成型或乳化型液壓油。2024/5/28

2.液壓油的選用

液壓油的選用包含兩個(gè)方面：品種和黏度。選用液壓油時(shí)，一般根據(jù)液壓元件產(chǎn)品樣本和說(shuō)明書(shū)所推薦的工作介質(zhì)來(lái)選。或者根據(jù)液壓系統(tǒng)的工作條件（系統(tǒng)壓力、運(yùn)動(dòng)速度、工作溫度）和環(huán)境條件等全面考慮。

通常是先確定黏度范圍，再選擇液壓油品種。2024/5/28如何選擇液壓油品種在低溫條件下工作的系統(tǒng)宜選用黏度較低的油液，高壓系統(tǒng)則選用抗磨性好的油液。當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力較高、環(huán)境溫度較高、工作部件運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)，為了減少系統(tǒng)的泄漏量，宜選用黏度較高的液壓油。工作壓力較低、環(huán)境溫度較低，運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，為了系統(tǒng)的功率損失，宜用黏度較低的液壓油。2024/5/28三、液壓油的污染與控制（1）液壓油的污染及危害

液壓油污染是液壓系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因，液壓系統(tǒng)的故障有75%以上是由液壓油污染所引起的。液壓油污染指液壓油中含有水分、空氣、微小固體顆粒及膠質(zhì)狀生成物等雜質(zhì)。

2024/5/28

液壓油污染的危害如下：

1）堵塞過(guò)濾器，使泵吸油困難，產(chǎn)生噪聲。

堵塞閥類(lèi)元件，閥動(dòng)作失靈。微小顆粒還會(huì)加劇零件磨損，使泄漏增加。2）水分和空氣混入會(huì)降低液壓油的潤(rùn)滑能力，加速氧化變質(zhì)，產(chǎn)生氣蝕，還會(huì)使液壓系統(tǒng)出現(xiàn)振動(dòng)、爬行等現(xiàn)象。2024/5/28

（2）液壓油污染的原因

2024/5/28外界侵入，有液壓裝置組裝時(shí)的殘留物，周?chē)烊氲目諝?、灰塵等。使用中產(chǎn)生的污染物，金屬微粒、銹斑、變質(zhì)后的膠狀物。（3）液壓油污染的控制1）嚴(yán)格清洗元件和系統(tǒng)2）盡量減少外來(lái)污染物3）控制液壓油的溫度4）采用高性能的過(guò)濾器5）定期檢查和更換液壓油2024/5/28

小節(jié)習(xí)題

1.液體流動(dòng)時(shí),

的性質(zhì),稱(chēng)為液體的黏性。2.液體黏性用黏度表示，常用的黏度有

、

和

。3.液體的動(dòng)力黏度μ與其密度ρ的比值稱(chēng)為

，用符號(hào)

表示，其國(guó)際單位為

，常用單位為

。4.工作部件運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，為減少與液體摩擦而造成能量損失，宜選用

的液壓油。5.我國(guó)液壓油的牌號(hào)是采用

℃時(shí)的

的平均值來(lái)表示，單位是

。2024/5/282024/5/286.液壓油的品種分為

、

和

三類(lèi)型。7.液壓油污染是指液壓油中含有

、

、

及

等雜質(zhì)。8.液壓油污染后將產(chǎn)生什么危害？9.采用那些措施來(lái)控制液壓油污染？

第三節(jié)

液體的靜力學(xué)基礎(chǔ)

2024/5/28

第三節(jié)

液體的靜力學(xué)基礎(chǔ)

一、

液體的壓力1．壓力的定義及單位

液體在單位面積上所受的法向力稱(chēng)為壓力。用p表示，在物理學(xué)中稱(chēng)為壓強(qiáng)，在液壓傳動(dòng)中通常稱(chēng)壓力。

p=

2024/5/282024/5/28

2.壓力的單位

在國(guó)際單位制（SI）中壓力的單位為N/m2即Pa。由于Pa單位太小，在工程上常用其倍數(shù)單位表示：

1MPa=103KPa=106Pa

二、液體靜力學(xué)基本方程

p=p0+ρgh

上式稱(chēng)為液體靜力學(xué)基本方程2024/5/28靜壓力分布特征1）靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)處的壓力由兩部分組成；一部分是液面上的壓力p0，另一部分是液柱和重力所產(chǎn)生的壓力ρgh。當(dāng)液面上只受大氣壓力pa時(shí)，則

p=pa+ρgh2）靜止液體內(nèi)部的壓力隨液體深度呈線性規(guī)律遞增。3）距液面深度相同的各點(diǎn)壓力相等。由壓力相等的各點(diǎn)組成的面稱(chēng)為等壓面。在重力場(chǎng)中靜止液體等壓面是一個(gè)水平面。2024/5/28三、壓力的傳遞

在密封容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力，能等值地傳遞到液體中各點(diǎn)，這就是液體壓力傳遞原理，也稱(chēng)為帕斯卡原理。在液壓傳動(dòng)中，由外力所產(chǎn)生的壓力要比液體自重形成的壓力大得多，為此可將靜力學(xué)基本方程中的ρgh項(xiàng)忽略不計(jì)，而認(rèn)為靜止液體內(nèi)各點(diǎn)的壓力相等。2024/5/282024/5/28例1-1圖1-4所示，在兩個(gè)相互連通的液壓缸密封腔中充滿油液，已知大缸的內(nèi)徑D=100㎜，小缸內(nèi)徑d=20㎜，大活塞上放一重物G=2×104N。問(wèn)在小活塞應(yīng)加多在的作用力F才能使大活塞頂起重物？

根據(jù)帕斯卡原理則有p1=p2，相應(yīng)有

頂起重物時(shí)在小活塞上應(yīng)加的力

=

2024/5/28

若G=0，p=0，表示液壓缸內(nèi)壓力建立不起來(lái)。G重量越大，則液壓缸的壓力也越大。得出一個(gè)重要的概念：系統(tǒng)的壓力取決于負(fù)載。2024/5/28四、壓力表示方法壓力表示方法:絕對(duì)壓力是以絕對(duì)真空作為基準(zhǔn)所表示的壓力，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2024/5/28

兩種壓力之間的關(guān)系

絕對(duì)壓力=相對(duì)壓力+大氣壓力真空度=絕對(duì)壓力-大氣壓力

相對(duì)壓力為正值時(shí)稱(chēng)為表壓力，為負(fù)值是稱(chēng)為真空度。2024/5/28

五、靜止液體作用在固體壁面上的力

（1）作用在平面上的力

靜止液體作用在平面的力F等于靜壓力p與平面面積A的乘積。

F=pA

（2）作用在曲面上的力

靜止液體在x方向?qū)υ撉娴淖饔昧x等于靜壓力p與曲面在x方向上投影面積Ax的乘積。Fx=pAx 2024/5/28第四節(jié)液體的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)

河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院劉建明2024/5/28

一、基本概念

1.理想液體和恒定流動(dòng)由于實(shí)際液體具有黏性可壓縮性，因而在研究流動(dòng)液體黏性時(shí)非常困難。理想液體—無(wú)黏性又不可壓縮的液體。恒定流動(dòng)—液體流動(dòng)時(shí)，若液體中任一點(diǎn)處的壓力、流速和密度都不隨時(shí)間變化而變化，則稱(chēng)為恒定流動(dòng)。若液體中任一點(diǎn)處的壓力、流速或密度中有一個(gè)隨時(shí)間變化而變化，則稱(chēng)為非恒定流動(dòng)。2024/5/28

二、流量和平均流速

1．流量定義和單位流量是指單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)流道截面的液體體積，流道就是輸送流體的通道。一般用符號(hào)q來(lái)表示,即q=V/t。

在SI制中，流量的單位為m3/s，工程上常用L/min，兩者的換算關(guān)系為：1m3/s=6×104L/min2024/5/282024/5/282.平均流速假設(shè)流道截面上各點(diǎn)的流速均勻分布,稱(chēng)為平均流速,用V表示。液壓缸工作時(shí)，活塞的運(yùn)動(dòng)速度就等于缸內(nèi)液體的平均流速。3.流態(tài)與雷諾數(shù)液體流動(dòng)狀態(tài)有兩種:（1）層流液體流動(dòng)是分層或呈線狀，且平行于管道軸線，液體質(zhì)點(diǎn)互不干擾。（2）紊流液體質(zhì)點(diǎn)流動(dòng)雜亂無(wú)章，除了平行管道軸線外，還存在劇烈的橫向運(yùn)動(dòng)。層流和紊流是兩種不同性質(zhì)的流態(tài)。層流時(shí)液體流速較低，質(zhì)點(diǎn)受黏性制約，黏性力起主導(dǎo)作用。紊流時(shí)，流速高，慣性力起主導(dǎo)作用。2024/5/28（3）雷諾數(shù)實(shí)驗(yàn)證明，液體在圓管中的流動(dòng)狀態(tài)不僅與管內(nèi)的平均流速有關(guān)，還與管徑及液體的黏度有關(guān)。無(wú)論管徑、液體平均速度和運(yùn)動(dòng)黏度如何變化，液流狀態(tài)可用一個(gè)無(wú)量綱組合數(shù)來(lái)判斷。也就是用雷諾數(shù)可判斷流動(dòng)狀態(tài)。即

Re=2024/5/282024/5/28

液流由層流轉(zhuǎn)為紊流時(shí)的雷諾數(shù)與紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯睦字Z數(shù)不相同的，后者較前者數(shù)值小，故將后者作為液流狀態(tài)的依據(jù)，稱(chēng)為臨界雷諾數(shù)Rec。當(dāng)Re<Rec時(shí)，液流為層流；當(dāng)Re>Rec時(shí)，液流為紊流。臨界雷諾數(shù)見(jiàn)表1-3。雷諾實(shí)驗(yàn)介紹二、液體連續(xù)性方程假定液體不可壓縮，則液體在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)通道任一通流截面的液體質(zhì)量應(yīng)相等。任取兩截面1和2其截面積分別為A1和A2，并且在兩截面處的流速分別為v1和v2。2024/5/28連續(xù)性方程

v1A1=v2A2=常量

q=vA

平均流速

活塞運(yùn)動(dòng)速度取決于輸入液壓缸的流量的大小，流量大，速度就大。2024/5/28兩個(gè)重要參數(shù)

在液壓傳動(dòng)中，壓力和流量是兩個(gè)重要的參數(shù)。系統(tǒng)的壓力取決于作用于液壓缸或液壓馬達(dá)上的負(fù)載大小，負(fù)載大，壓力的就大；執(zhí)行元件的運(yùn)動(dòng)速度取決于進(jìn)入液壓缸的流量或輸入液壓馬達(dá)的流量，流量大，速度就大。2024/5/28三、伯努利方程1.理想液體的伯努利方程

設(shè)密度為ρ的理想液體在圖1-7所示的管道內(nèi)做恒定流動(dòng)。在管道上任取兩個(gè)截面A1、A2，截面的位置高度分別為h1、h2，平均流速分別為v1、v2，壓力分別為p1、p2。根據(jù)能量守恒定律，由理論推導(dǎo)可得理想液體的伯努利方程為p1+ρgh1+=p2+ρgh2+2024/5/282024/5/28由于截面A1、A2是任意取的，所以上式也可寫(xiě)成

p+

ρgh+=常數(shù)

2024/5/28上式稱(chēng)為理想液體的伯努利方程，也稱(chēng)為理想液體的能量方程。

物理意義：在密閉的管道中做恒定流動(dòng)的理想液體具有三種形式的能量，分別是壓力能、位能、動(dòng)能，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化，但在任一截面處，三種能量的總和為常數(shù)。2.實(shí)際液體的伯努利方程

實(shí)際液體在管道中流動(dòng)時(shí)，由于液體的具有黏性，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力；同時(shí)管道局部形狀和尺寸的變化會(huì)使液壓系統(tǒng)產(chǎn)生攏動(dòng)，造成能量損失；另外由于實(shí)際流速在流道截面上分布是不均勻的，若用平均流速代替實(shí)際流速計(jì)算動(dòng)能，必然會(huì)產(chǎn)生誤差，因此必須對(duì)動(dòng)能部分進(jìn)行修正，設(shè)動(dòng)能修正系數(shù)為α。2024/5/28實(shí)際液體的伯努利方程p1+ρgh1+=p2+ρgh2++Δpw在層流時(shí)α=2，在紊流時(shí)α=1；

Δpw

兩截面間流動(dòng)的液體單位體積的能量損失。2024/5/282024/5/28（1）截面1、2應(yīng)順流向選取，（否則Δpw為負(fù)值），且選在流動(dòng)平穩(wěn)的流通截面上；（2）h和p應(yīng)為流通截面的同一點(diǎn)上的兩個(gè)參數(shù)，在基準(zhǔn)面以上時(shí)，h取正值，反之取負(fù)值，通常選取特殊位置的水平面作為基準(zhǔn)面。

應(yīng)用伯努利方程求解時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：2024/5/28例1-2

如圖1-8所示液壓泵裝置，油箱和大氣相通，試分析液壓泵安裝高度H對(duì)泵工作性能的影響。

2024/5/28解

:取油箱液面為1-1截面，并定為基準(zhǔn)，泵的吸油口處為2-2，列出兩截面的伯努利方程：

p1+ρgh1+=p2+ρgh2++Δpw由于p1=0，h1=0，v1

=0，h2=H。上式可簡(jiǎn)化為p2=-（ρgH+

+Δpw）

2024/5/28

當(dāng)泵的安裝高度H>0時(shí)，ρgH++Δpw>0，

則p2<0，此時(shí)泵吸油口處具有真空，油液靠大氣壓力壓入泵，為使泵吸油口處真空度不大致過(guò)大，一般要求H值不大于0.5m。

第五節(jié)管路中液流的流動(dòng)損失2024/5/28液體流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)損失

實(shí)際液體具有黏性

，流動(dòng)中必有阻力，為克服阻力損耗一部分能量，造成能量損失(即流動(dòng)損失）。分類(lèi)：沿程流動(dòng)損失局部流動(dòng)損失

2024/5/28一、沿程流動(dòng)損失

液體在等徑直管中流動(dòng)時(shí)，因內(nèi)外摩擦而產(chǎn)生的流動(dòng)損失。它主要取決于液體流速v、動(dòng)力黏度μ、管路的長(zhǎng)度l以及內(nèi)徑d，其計(jì)算公式為

2024/5/28二、局部流動(dòng)損失液體流經(jīng)管路的彎頭、接頭、突變截面以及閥口時(shí)，致使流速的方向和大小發(fā)生劇烈變化，形成旋渦，使液體質(zhì)點(diǎn)相互撞擊，造成能量損失。局部流動(dòng)損失計(jì)算公式為

2024/5/28液體流過(guò)各種閥類(lèi)元件的局部損失

━公稱(chēng)流量；

━公稱(chēng)流量下的流動(dòng)損失。

2024/5/28三、管路系統(tǒng)的總流動(dòng)損失

管路系統(tǒng)的總流動(dòng)損失為所有沿程流動(dòng)損失和所有局部流動(dòng)損失之和，即△p→熱能→T↑→△q↑→η↓

↓

↓

散逸污染2024/5/28流動(dòng)損失的影響流動(dòng)損失會(huì)造成功率損耗、油液發(fā)熱、泄漏增加，影響系統(tǒng)的工作性能。應(yīng)盡量減少流動(dòng)損失。常采取減小流速，縮短管道長(zhǎng)度，減少管道截面突變和彎曲，合理選用閥類(lèi)元件等措施，將流動(dòng)損失控制在較小范圍內(nèi)。2024/5/28第六節(jié)液體流經(jīng)小孔及間隙的流量

河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院劉建明2024/5/28一、液體流經(jīng)小孔的流量液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中常用液體流經(jīng)閥的小孔或間隙來(lái)控制流量和壓力，以達(dá)到調(diào)速和調(diào)壓目的。

小孔分為三種：l/d≤0.5時(shí)稱(chēng)為薄壁小孔；l/d>4時(shí)稱(chēng)為細(xì)長(zhǎng)小孔；0.5≤l/d<4稱(chēng)為短孔。

2024/5/28

1.流經(jīng)薄壁小孔的流量

根據(jù)伯努利方程和連續(xù)性方程可以推得通過(guò)薄壁小孔的流量為

q=(1-19)流經(jīng)薄壁小孔的流量與小孔前后的壓差的平方根以及小孔面積A成正比，與黏度無(wú)關(guān)，常用作節(jié)流孔口。2024/5/282．流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔的流量液體流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)一般為層流，流量可用下式計(jì)算：q=

流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔的流量與動(dòng)力黏度μ成反比，因而流量受油溫變化的影響較大，細(xì)長(zhǎng)小孔常用作控制閥的阻尼孔。2024/5/283．流經(jīng)短孔的流量

短孔是介于細(xì)長(zhǎng)小孔和薄壁孔之間的孔，短孔的流量也可用薄壁孔的流量公式計(jì)算，但流量系數(shù)Cq不同，一般取Cq=0.82。由于短孔制造要比薄壁小孔容易得多，所以常用作固定節(jié)流器。2024/5/28

４.流量通用公式

各種孔口的流量計(jì)算公式為當(dāng)m=1為細(xì)長(zhǎng)小孔，當(dāng)m=0.5為薄壁小孔,短孔m=0.5~1。

2024/5/28二、液體流經(jīng)間隙的流量液壓元件中只要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位，都有適當(dāng)?shù)呐浜祥g隙，間隙大小對(duì)系統(tǒng)的性能影響極大，間隙太小會(huì)使元件卡死，間隙過(guò)大，會(huì)造成液體泄漏，間隙是造成泄漏的主要原因。

2024/5/28產(chǎn)生泄漏的原因有兩個(gè)：一是間隙兩端的壓力差引起壓差流動(dòng)；二是組成間隙的兩個(gè)配合面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的剪切流動(dòng)。這兩種同時(shí)存在較為常見(jiàn)，稱(chēng)為聯(lián)合流動(dòng)。常見(jiàn)間隙的流量公式見(jiàn)表1-4。2024/5/28間隙類(lèi)型計(jì)算公式說(shuō)明平行平板間隙壓差流動(dòng)壓差流動(dòng)是液體在兩平板相對(duì)靜止的間隙中的流動(dòng)，由間隙兩端的壓差