第一章液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)第1頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第1章液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)1.1液壓技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展1.2液壓傳動(dòng)的工作原理與組成1.3液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)1.4液壓油1.5液體靜力學(xué)1.6液體動(dòng)力學(xué)1.7液體流動(dòng)中的壓力損失1.8液體流經(jīng)小孔及縫隙的流量第2頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.1液壓技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展目的任務(wù):了解液壓與氣壓傳動(dòng)應(yīng)用發(fā)展重點(diǎn)難點(diǎn):液壓傳動(dòng)在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用第3頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月傳動(dòng)傳動(dòng)—傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的方式常見傳動(dòng)機(jī)械電氣氣體流體液力—流力（動(dòng)量矩定理） 液體*液壓—物理（帕斯卡原理）第4頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液壓和氣壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)— 利用液體壓力能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳動(dòng)方式氣壓傳動(dòng)— 利用氣體壓力能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳動(dòng)方式第5頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月發(fā)展應(yīng)用第一階段： 液壓傳動(dòng)從17世紀(jì)帕斯卡提出靜壓傳遞原理、1795年世界上第一臺(tái)水壓機(jī)誕生，已有200多年的歷史，但由于沒有成熟的液壓傳動(dòng)技術(shù)和液壓元件，且工藝制造水平低下，發(fā)展緩慢，幾乎停滯。 氣壓傳動(dòng)早在公元前，埃及人就開始采用風(fēng)箱產(chǎn)生壓縮空氣助燃。從18世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命開始，逐漸應(yīng)用于各類行業(yè)中。第6頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二階段： 上世紀(jì)30年代，由于工藝制造水平提高，開始生產(chǎn)液壓元件，并首先應(yīng)用于機(jī)床。第7頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第三階段： 上世紀(jì)50、60、70年代，工藝水平有了很大提高，液壓與氣動(dòng)技術(shù)也迅速發(fā)展，滲透到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域：從藍(lán)天到水下，從軍用到民用，從重工業(yè)到輕工業(yè)，到處都有流體傳動(dòng)與控制技術(shù)。第8頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用舉例如： 火炮跟蹤、 飛機(jī)和導(dǎo)彈的驅(qū)動(dòng)、 炮塔穩(wěn)定、 海底石油探測(cè)平臺(tái)固定、 煤礦礦井支承、 礦山用的風(fēng)鉆、 火車的剎車裝置、 液壓裝載、起重、挖掘、 軋鋼機(jī)組、 數(shù)控機(jī)床、多工位組合機(jī)床、全自動(dòng)液壓車床、液壓機(jī)械手等。第9頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月我國(guó)液壓與氣動(dòng)技術(shù) 從上世紀(jì)60年代開始發(fā)展較快，新產(chǎn)品研制開發(fā)和先進(jìn)國(guó)家不差上下，但其發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于同期發(fā)展的日本，主要由于工藝制造水平跟不上去，制造比較困難，材料性能不能滿足設(shè)計(jì)需要，影響了我國(guó)流體傳動(dòng)技術(shù)的發(fā)展。希望在坐各位能用自己所學(xué)為我國(guó)的流體傳動(dòng)技術(shù)作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 目前，流體傳動(dòng)技術(shù)正在向著高壓、高速、高效率、大流量、大功率、微型化、低噪聲、低能耗、經(jīng)久耐用、高度集成化方向發(fā)展，向著用計(jì)算機(jī)控制的機(jī)電一體化方向發(fā)展。 流體技術(shù)+電氣控制，好比老虎插上翅膀，第10頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.2液壓傳動(dòng)的工作原理與組成一、液壓系統(tǒng)的工作原理舉例液壓千斤頂組成

第11頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月工作原理特點(diǎn)（1）用具有一定壓力的液體來傳動(dòng)（2）傳動(dòng)過程中必須經(jīng)過兩次能量轉(zhuǎn)換（3）傳動(dòng)必須在密封容器內(nèi)進(jìn)行，而且容積要發(fā)生變化。（4）依靠液體的靜壓力傳遞動(dòng)力第12頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組成

第13頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成1.動(dòng)力裝置—液壓泵。將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液體或氣體的壓力能作為系統(tǒng)供油能源或氣源裝置。

2.執(zhí)行裝置—液壓缸（或馬達(dá)）。將流體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，而對(duì)負(fù)載作功。第14頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.控制調(diào)節(jié)裝置—各種液壓控制閥，用以控制流體的方向、壓力和流量，以保證執(zhí)行元件完成預(yù)期的工作任務(wù)。4.輔助裝置—油箱、油管、濾油器、壓力表、冷卻器、分水濾水器、油霧器、消聲器、管件、管接頭和各種信號(hào)轉(zhuǎn)換器等，創(chuàng)造必要條件，保證系統(tǒng)正常工作。第15頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.工作介質(zhì)—液壓油或壓縮空氣，作為傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的載體。第16頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)結(jié)構(gòu)或半結(jié)構(gòu)式圖形—表示結(jié)構(gòu)原理直觀性強(qiáng)，易理解，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。表示方法

圖形符號(hào)*—只表示元件功能，不表示元件結(jié)構(gòu)和參數(shù)，簡(jiǎn)單明了,易于繪制。（GB786—93）圖形符號(hào)第17頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.3液壓傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)獨(dú)特之處—力大無(wú)窮（P=32MP以上）如:所拿液壓千斤頂，可頂起1.6噸重物，若每位男同學(xué)體重為128斤，可舉起25位男同學(xué)。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)不宜遠(yuǎn)距離傳遞泄漏嚴(yán)重不宜保證嚴(yán)格的傳動(dòng)比

污染地面對(duì)溫度變化敏感難于檢查故障

第18頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.4液壓油目的任務(wù)了解油液性質(zhì)重點(diǎn)難點(diǎn)液壓油的粘性和粘度粘溫特性第19頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月提問作業(yè)1、什么叫液壓傳動(dòng)？液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)是什么？2、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和作用各是什么？第20頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液壓油1.4.1液壓油的物理性質(zhì)1.4.2對(duì)液壓油的要求及選用一液體的密度二液體的粘性三液體的可壓縮四其他性質(zhì)第21頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液體的密度密度—單位體積液體的質(zhì)量ρ=m/vkg/m3密度隨著溫度或壓力的變化而變化，但變化不大，通常忽略，一般取ρ=900kg/m3的大小。第22頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粘性的物理本質(zhì)液體在外力作用下流動(dòng)時(shí),由于液體分子間的內(nèi)聚力和液體分子與壁面間的附著力,導(dǎo)致液體分子間相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力,這種特性稱為粘性.或:流動(dòng)液體流層之間產(chǎn)生內(nèi)部摩擦阻力的性質(zhì).粘性的物理本質(zhì)內(nèi)摩擦力表達(dá)式F=μAdu/dy∵液體靜止時(shí),du/dy=0∴靜止液體不呈現(xiàn)粘性第23頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粘度粘度——衡量粘性大小的物理量

動(dòng)力粘度μ粘度運(yùn)動(dòng)粘度ν相對(duì)粘度0E第24頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)力粘度μ公式:∵τ=F/A=μ·du/dy（N/m2）∴μ=τ·dy/du（N·s/m2）動(dòng)力粘度物理意義液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)，接觸液層間單位面積上內(nèi)摩擦力。第25頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)力粘度單位國(guó)際單位（SI制）中：帕·秒（Pa·S）或牛頓·秒/米2（N·S/m2）；以前沿用單位（CGS制）中：泊（P）或厘泊（CP）達(dá)因·秒/厘米2dyn·S/cm2）換算關(guān)系：1Pa·S=10P=103CP第26頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)動(dòng)粘度ν動(dòng)力粘度與液體密度之比值運(yùn)動(dòng)粘度公式ν=μ/ρ（m2/S）運(yùn)動(dòng)粘度物理意義無(wú)（只是因?yàn)棣?ρ在流體力學(xué)中經(jīng)常出現(xiàn)

∴用ν代替（μ/ρ）第27頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月運(yùn)動(dòng)粘度單位SI制：m2/SCGS制：St（斯）、CSt（厘斯）（Cm2/S）（mm2/S）換算關(guān)系：1m2/S=104St=106CSt運(yùn)動(dòng)粘度單位說明∵單位中只有長(zhǎng)度和時(shí)間量綱類似運(yùn)動(dòng)學(xué)量。∴稱運(yùn)動(dòng)粘度，常用于液壓油牌號(hào)標(biāo)注第28頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液壓油牌號(hào)標(biāo)注老牌號(hào)——20號(hào)液壓油，指這種油在50°C時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度為20cst。新牌號(hào)——L—HL32號(hào)液壓油，指這種油在40°C時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度為32cst。相對(duì)粘度0Eμ、ν不易直接測(cè)量，只用于理論計(jì)算，常用相對(duì)粘度第29頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相對(duì)粘度（條件粘度）恩氏度0E——中國(guó)、德國(guó)、前蘇聯(lián)等用賽氏秒SSU——美國(guó)用雷氏秒R——英國(guó)用巴氏度0B——法國(guó)用換算關(guān)系：恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之間的換算關(guān)系ν=（7、310E-6、31/0E）×10-6第30頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液體的可壓縮性定義液體受壓力作用而發(fā)生體積縮小性質(zhì)。液體的體積壓縮系數(shù)定義定義：體積為v的液體，當(dāng)壓力增大△p時(shí)，體積減小△v,則液體在單位壓力變化下體積的相對(duì)變化量。液體的體積壓縮系數(shù)公式κ=-△v/△pvκ=（5-7）x10-10m2/N液體的體積壓縮系數(shù)物理意義：?jiǎn)挝粔毫λ鹨后w體積的變化p↑v↓故為保證κ為正值，式中須加負(fù)號(hào)第31頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液體的體積彈性模數(shù)定義：液體壓縮系數(shù)的倒數(shù)液體的體積彈性模數(shù)公式k=1/κ=-△pv/△v液體的體積彈性模數(shù)物理意義：表示單位體積相對(duì)變化量所需要的壓力增量，也即液體抵抗壓縮能力的大小。一般認(rèn)為油液不可壓縮（因壓縮性很?。?jì)算時(shí)?。簁=（1.4-1.9）*109N/m2若分析動(dòng)態(tài)特性或p變化很大的高壓系統(tǒng),則必須考慮。第32頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液體的其它性質(zhì)1、粘度和壓力的關(guān)系∵P↑，F(xiàn)↑，μ↑∴μ隨p↑而↑，壓力較小時(shí)忽略，32Mpa以上才考慮液體的其它性質(zhì)2、粘度和溫度的關(guān)系∵溫度↑，內(nèi)聚力↓，μ↓∴粘度隨溫度變化的關(guān)系叫粘溫特性，粘度隨溫度的變化較小，即粘溫特性較好。第33頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)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(rùn)滑性；（3）純凈度好，雜質(zhì)少；（4）對(duì)系統(tǒng)所用金屬及密封件材料有良好的相容性。第34頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月對(duì)液壓油的要求（5）對(duì)熱、氧化水解都有良好穩(wěn)定性，使用壽命長(zhǎng)；（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(diǎn)和燃點(diǎn)高，流動(dòng)點(diǎn)和凝固點(diǎn)低。（凝點(diǎn)——油液完全失去其流動(dòng)性的最高溫度）（8）對(duì)人體無(wú)害，對(duì)環(huán)境污染小，成本低，價(jià)格便宜總之：粘度是第一位的液壓油的選擇選擇液壓油品種第35頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2選擇液壓油粘度液壓油的類型機(jī)械油精密機(jī)床液壓油氣輪機(jī)油變壓器油等液壓油選擇首先根據(jù)工作條件（v、p、T）和元件類型選擇油液品種，然后根據(jù)粘度選擇牌號(hào)慢速、高壓、高溫：μ大（以↓△q）通?？焖佟⒌蛪?、低溫：μ?。ㄒ浴鱌）第36頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.5液體靜力學(xué)研究?jī)?nèi)容：研究液體處于靜止?fàn)顟B(tài)的力學(xué)規(guī)律和這些規(guī)律的實(shí)際應(yīng)用。靜止液體指液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，至于液體整體完全可以象剛體一樣做各種運(yùn)動(dòng)。第37頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.5、1液體的靜壓力及特性1.5、2液體靜力學(xué)基本方程式1.5、3壓力的表示方法及單位1.5、4靜壓傳遞原理1.5、5液體對(duì)固體壁面的作用力第38頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液體的靜壓力及特性質(zhì)量力（重力、慣性力）—作用于液體的所有質(zhì)點(diǎn)作用于液體上的力表面力（法向力、切向力、其它物體或容器對(duì)液體、一部分液體作用于令一部分液體等）—作用于液體的表面第39頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液體的靜壓力定義：液體單位面積上所受的法向力，物理學(xué)中稱壓強(qiáng)，液壓傳動(dòng)中習(xí)慣稱壓力。液體靜壓力特性（1）垂直并指向于承壓表面∵液體在靜止?fàn)顟B(tài)下不呈現(xiàn)粘性∴內(nèi)部不存在切向剪應(yīng)力而只有法向應(yīng)力（2）各向壓力相等∵有一向壓力不等，液體就會(huì)流動(dòng)∴各向壓力必須相等第40頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月壓力的表示方法及單位相對(duì)壓力*—以大氣壓力為基準(zhǔn)所測(cè)關(guān)系絕對(duì)壓力=大氣壓力+相對(duì)壓力或相對(duì)壓力（表壓）=絕對(duì)壓力–大氣壓力注液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中所測(cè)壓力均為相對(duì)壓力即表壓力真空度=大氣壓力–絕對(duì)壓力第41頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

液體靜力學(xué)基本方程pdA=p0dA+G=p0dA+ρghdAp=p0+ρgh第42頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月靜壓傳遞原理帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）在密閉容器內(nèi)，液體表面的壓力可等值傳遞到液體內(nèi)部所有各點(diǎn)。

根據(jù)帕斯卡原理：p=F/A液壓系統(tǒng)壓力形成p=F/A結(jié)論：液壓系統(tǒng)的工作壓力取決于負(fù)載，并且隨著負(fù)載的變化而變化。第43頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月液體對(duì)固體壁面的作用力作用在平面上的總作用力作用在曲面上的總作用力作用在平面上的總作用力作用在平面上的總作用力P=p·A如：液壓缸，若設(shè)活塞直徑為D,則P=p·A=p·πD2/4作用在曲面上的總作用力Fx=p·Ax結(jié)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。第44頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.6液體動(dòng)力學(xué)目的任務(wù)：了解流動(dòng)液體特性、傳遞規(guī)律掌握動(dòng)力學(xué)三大方程、流量和結(jié)論重點(diǎn)難點(diǎn)：流量與流速關(guān)系及結(jié)論三大方程及結(jié)論、物理意義第45頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基本概念理想液體、恒定流動(dòng)1理想液體：既無(wú)粘性又不可壓縮的液體2恒定流動(dòng)（穩(wěn)定流動(dòng)、定常流動(dòng)）：流動(dòng)液體中任一點(diǎn)的p、u和ρ都不隨時(shí)間而變化流動(dòng).3流線、流管和流束4流量和平均流速第46頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月連續(xù)性方程連續(xù)性方程m1=m2ρ1u1dA1dt=ρ2u2dA2dt若忽略液體可壓縮性ρ1=ρ2=ρu1dA1=u2dA2

∫Au1dA1=∫Au2dA2則v1A1=v2A2或q=vA=常數(shù)結(jié)論：液體在管道中流動(dòng)時(shí)，流過各個(gè)斷面的流量是相等的，因而流速和過流斷面成反比。第47頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月伯努利方程p1+ρgZ1+ρv12/2=p2+ρgZ2+ρv22/2

或p/ρg+Z+v2/2g=C（c為常數(shù)）理想液體伯努利方程的物理意義在密閉管道內(nèi)作恒定流動(dòng)的理想液體具有三種形式的能量，即壓力能、位能和動(dòng)能。在流動(dòng)過程中，三種能量之間可以互相轉(zhuǎn)化，但各個(gè)過流斷面上三種能量之和恒為定值。第48頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)際液體伯努利方程p1/ρg+Z1+α1v12/2g=p2/ρg+Z2+α2v22/2g+hw層流α=2α紊流α=1p1-p2=△p=ρghw第49頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月動(dòng)量方程X向動(dòng)量方程：∑Fx=ρq(β2v2x-β1v1x)X向穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力：F'x=-∑Fx=ρq(β1v1x-β2v2x)結(jié)論：作用在滑閥閥芯上的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力總是力圖使閥口關(guān)閉。第50頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1.6管路中液體的壓力損失目的任務(wù)：了解損失的類型、原因掌握損失定義減小措施重點(diǎn)難點(diǎn)：兩種損失減小措施第51頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圓管沿程壓力損失△pf=128μlq/πd4=8μlq/πR4

將q=πR2v，μ=ρν代入上式并簡(jiǎn)化得：△pf=△p=32μlv/d2

結(jié)論：液流沿圓管作層流運(yùn)動(dòng)時(shí)，其沿程壓力損失與管長(zhǎng)、流速、粘度成正比，而與管徑的平方成反比。第52頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月圓管紊流的壓力損失△pλ=λ·l/d·ρv2/2λ=0.3164Re-0.25（105>Re>4000）λ=0、032+0.221Re-0.237（3*106>Re>105）λ=[1、74+2lg（d/△）]-2（Re>3*106或