液壓基本原理液壓油的性質和選用靜止液體力學流動液體力學液體的管道流動液流流經(jīng)小孔及縫隙的流量計算液壓沖擊和空穴現(xiàn)象1.液體的密度對于非均質液體：對于均質液體，其單位體積的質量就是液體的密度，即Notes:如無特殊說明，一般認為液壓油都是均質的，其密度ρ=（850-960）kg/m3一、液壓油的性質和選用液體的壓縮性是指液體受壓后體積變小的性能（1）液體的壓縮性系數(shù)

液壓油的壓縮性系數(shù)值一般為（5-7）×10-10m2/N（2）液體的體積彈性模量βe=1/β

液壓油的體積彈性模量一般為（1.4-2.0）×109N/m2鋼的體積彈性模量一般為2.06×1011N/m22.液體的壓縮性粘性：液體在外力作用下流動時，分子間的內聚力阻礙分子的相對運動而產生一種內摩擦力。液體的這種性質，叫做液體的粘性。

粘度是表示液體粘性大小的物理量，常用的粘度表示方式有三種，即：絕對粘度（動力粘度）、運動粘度、相對粘度。牛頓液體：速度梯度變化時η值不變的液體。3、液體的粘性和粘度

絕對粘度的單位為

1Pa.S=10P=1000cP

運動粘度：液體的絕對粘度與其密度的比值稱為液體的運動粘度。運動粘度的單位是m2/s。過去通常使用厘斯（cSt）作運動粘度的單位，它等于10-6m2/s，（即1cSt=1mm2/s。

我國液壓油牌號新標準以液壓油在40攝氏度運動粘度ν的平均厘斯（cSt）數(shù)來命名。

粘度和溫度的關系∵溫度↑，內聚力↓，μ↓

∴粘度隨溫度變化的關系叫粘溫特性，粘度隨溫度的變化較小，即粘溫特性較好。工作介質:傳遞運動和動力液壓油的任務

潤滑劑

:潤滑運動部件4.粘度和溫度的關系對液壓油的要求(1)合適的粘度和良好的粘溫特性；(2)良好的潤滑性；(3)純凈度好，雜質少；(4)對系統(tǒng)所用金屬及密封件材料有良好的相容性。(5)對熱、氧化水解都有良好穩(wěn)定性，使用壽命長；(6)抗泡沫性、抗乳化性和防銹性好，腐蝕性??；(7)比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點和燃點高，流動點和凝固點低。（凝點:油液完全失去其流動性的最高溫度）(8)對人體無害，對環(huán)境污染小，成本低，價格便宜

5、對液壓油的要求

研究內容：研究液體處于靜止狀態(tài)的力學規(guī)律和這些規(guī)律的實際應用。

研究對象：靜止液體，所謂靜止液體是指液體內部質點之間沒有相對運動，至于液體整體完全可以象剛體一樣做各種運動。

二、靜止液體力學

定義：液體單位面積上所受的法向力，物理學中稱壓強，液壓傳動中習稱壓力特性：（1）垂直并指向于承壓表面

∵液體在靜止狀態(tài)下不呈現(xiàn)粘性

∴內部不存在切向剪應力而只有法向應力

（2）各向壓力相等

∵有一向壓力不等，液體就會流動

∴各向壓力必須相等

1、

液體的壓力

液體靜力學基本方程式

質量力（重力、慣性力）--作用于液體的所有質點

作用于液體上的力〈

表面力（法向力、切向力、或其它物體或其它容器對液體、

一部分液體作用于令一部分液體等）--作用于液體的表面

例：計算靜止液體內任意點A處的壓力p

∵pdA=p0dA+G=p0dA+ρghdA

∴p=p0+ρgh

特征：液面壓力p0（1）靜止液體中任一點處的壓力由兩部分組成〈

液體自重所形成的壓力ρgh

（2）靜止液體內壓力沿液深呈線性規(guī)律分布

（3）離液面深度相同處各點的壓力均相等，壓力相等的點組成的面叫等壓面.

2靜止液體中的壓力分布

絕對壓力--以絕對零壓為基準所測

相對壓力*--以大氣壓力為基準所測測壓兩基準

絕對壓力

=大氣壓力

+相對壓力

關系：

相對壓力（表壓）=絕對壓力

-大氣壓力

注

：

液壓傳動系統(tǒng)中所測壓力均為相對壓力即表壓力

真空度

=大氣壓力

-絕對壓力3壓力的表示方法和單位單位

帕斯卡(Pa)

巴(bar)

工程大氣壓(at)

標準大氣壓(atm)

托(torr)

磅每平方英寸(psi)

換算

1Pa=1N/平方m;=10?5bar≈10.197×10?6at≈9.8692×10?6atm≈7.5006×10?3Torr≈145.04×10?6psi

1bar=100000Pa=106dyn/cm²≈1.0197at≈0.98692atm≈750.06Torr≈14.504psi

1at=98066.5Pa=0.980665bar=1kgf/cm²≈0.96784atm≈735.56Torr≈14.223psi

1atm=101325Pa=1.01325bar≈1.0332at=101325Pa=760Torr≈14.696psi

1torr≈133.322Pa≈1.3332×10?3bar≈1.3595×10?3at≈1.3158×10?3atm=1mmHg≈19.337×10?3psi

1psi≈6894.76Pa≈68.948×10?3bar≈70.307×10?3at≈68.046×10?3atm≈51.715Torr=1lbf/in²

為方便記憶，可以簡化為如下規(guī)律：

1.1atm=0.1MPa=100KPa=1公斤=1bar=10米水柱＝14.5PSI

2.1KPa=0.01公斤=0.01bar=10mbar=7.5mmHg=0.3inHg=7.5torr=100mmH2O=4inH2O絕對壓力、相對壓力、真空度三者的關系

pp>pa

表壓力

大氣壓

真空度pa絕對壓力p<pa

絕對壓力0絕對真空p=0靜止液體中壓力的傳遞

1

帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）

在密閉容器內，液體表面的壓力可等值傳遞到液體內部所有各點。

根據(jù)帕斯卡原理：p=F/A

2

液壓系統(tǒng)壓力形成

p=F/A

F=0

p=0

F↑

p↑

F↓

p↓

結論：液壓系統(tǒng)的工作壓力取決于負載，并且隨著負載的變化而變化。

4.靜止液體中壓力的傳遞

(1)

作用在平面上的總作用力

P=pA

如：液壓缸，若設活塞直徑為D,則

P=pA=p(πD2/4)

(2)

作用在曲面上的總作用力

Fx=pAx

結論：曲面在某一方向上所受的作用力，等于液體壓力與曲面在該方向的垂直投影面積之乘積

例：液壓缸缸筒受力分析

設缸筒半徑為r，長度為l，取一微小窄條面積為：dA=lrdθ

液體作用在dA上的力dFx為

dFx=dFCOSθ=pdACOSθ=plCOSθdθ

缸筒右半壁的水平作用力為

Fx=∫π/2-π2dFx=∫π/2-π/2plrCOSθdθ=2plr=pAx

5液體靜壓力作用在固體壁面上的力研究內容：研究液體運動和引起運動的原因，即研究液體流動時流速和壓力之間的關系（或液壓傳動兩個基本參數(shù)的變化規(guī)律）

主要討論：動力學三大方程

三、流動液體力學（1）

理想液體、定常流動和一維流動

理想液體：既無粘性又不可壓縮的液體

定常流動（穩(wěn)定流動、恒定流動）：流動液體中任一點的p、u和ρ都不隨時間而變化的流動

一維流動：液體整個作線形流動

（

2）

流線、流管和流束

流線--流場中的曲線

流管--由任一封閉曲線上的流線所組成的表面

流束--流管內的流線群1、基本概念

（3）通流截面、流量和平均流速

通流截面：在流束中與流線正交的截面（垂直于液體流動方向的截面）

流量：單位時間內流過某通流截面的液體的體積qv

平均流速：通流截面上各點流速均勻分布（假想）

q=V/t=Al/t=Au

v=q/A

q=0

v=0

q↑

v↑

q↓

v↓

結論：液壓缸的運動速度取決于進入液液壓缸的流量，并且隨著流量的變化而變化。

1

連續(xù)性原理--理想液體在管道中恒定流動時，根據(jù)質量守恒定律，液體在管道內既不能增多，也不能減少，因此在單位時間內流入液體的質量應恒等于流出液體的質量。

2

連續(xù)性方程ρ1v1A1=ρ2v2A2

若忽略液體可壓縮性ρ1=ρ2

則v1A1=v2A2

或Q=vA=常數(shù)

結論：液體在管道中流動時，流過各個斷面的流量是相等的，因而流速和過流斷面成反比。

Notes:2conclusionsv1/v2=A2/A1Q=Q1+Q22、

連續(xù)性方程--質量守恒定律在流體力學中的應用能量守恒定律：理想液體在管道中穩(wěn)定流動時，根據(jù)能量守恒定律，同一管道內任一截面上的總能量應該相等。

3伯努利方程--能量守恒定律在流體力學中的應用

動量定理：作用在物體上的外力等于物體單位時間內的動量變化量

即∑F=dI/dt=d（mv）/dt

考慮動量修正問題，則有：

∴∑F=ρq(β2v2-β1v1)

X向動量方程

∑Fx=ρqv(β2v2x-β1v1x)

X向穩(wěn)態(tài)液動力

F'x=-∑Fx=ρqv(β1v1x-β2v2x)

結論：作用在滑閥閥芯上的穩(wěn)態(tài)液動力總是力圖使閥口關閉。4動量方程--動量定理在流體力學中的應用

1

液體的流動狀態(tài)

層流：液體的流動是分層的，層與層之間互不干擾，粘性力起主導作用；紊流（湍流）：液體的流動不分層，做混雜紊亂流動，慣性力起主導作用。液體的流動是層流還是紊流，需根據(jù)雷諾數(shù)判別。雷諾數(shù)定義為：四、液體的管道流動

流速：流量：平均流速：2.液體在圓管中的層流流動

概述：孔口和縫隙流量在液壓技術中占有很重要的地位，它涉及液壓元件的密封性，系統(tǒng)的容積效率，更為重要的是它是設計計算的基礎，因此，小孔雖小，縫隙雖窄，但其作用卻不可等閑視之

寬度一般在0、1mm以下

直徑一般在1mm以內

五、液流流經(jīng)小孔及縫隙的流量計算

薄壁小孔l/d≤0.5

（1）孔口分類

細長小孔l/d>4

短孔0、5<l/d≤4

1、

孔口流量

（2）薄壁孔口的流量（3）細長小孔的流量

平面縫隙壓差流動

常見縫隙<縫隙流動狀況<

環(huán)狀縫隙剪切流動

1）

通過平行平板縫隙的流量

2）圓柱環(huán)形間隙的流量

2

縫隙流量1、

空穴（氣穴）現(xiàn)象空穴現(xiàn)象：液壓系統(tǒng)中，由于某種原因（如速度突變），使壓力降低而使氣泡產生的現(xiàn)象

產生原因：壓力油流過節(jié)流口、閥口或管道狹縫時，速度升高，壓力降低；液壓泵吸油管道較小，吸油高度過大，阻力增大，壓力降低；液壓泵轉速過高，吸油不充分等，壓力降低。六、空穴現(xiàn)象和液壓沖擊空穴現(xiàn)象的危害：

（1）系統(tǒng)發(fā)生強烈的振動和