液壓與氣壓傳動課件

1、 液壓傳動中工作介質(zhì)起著重要的作用。工作介質(zhì)的種類，化學、物理性質(zhì)和力學特性一直是被研究的課題，伴隨著液壓傳動技術發(fā)展的全過程。 液壓傳動工作介質(zhì)的種類比較多，最初用水作為介質(zhì)，隨著液壓元件材料的金屬化，為了防止銹蝕，后來使用油液作為介質(zhì)。隨著對傳動性能要求的提高和石油工業(yè)的發(fā)展，不同種類的石油型油液和難燃液被研制成功并廣泛應用。為了節(jié)約石油、防止污染和耐高溫，目前又開始研發(fā)以純水、海水為介質(zhì)的液壓元件和傳動系統(tǒng)。液壓傳動系統(tǒng)中的工作介質(zhì)均為液體，通常稱為液壓液。（一）（一） 主要功用主要功用1. 傳遞能量和壓力信號；2. 對元件進行潤滑；3. 防止銹蝕；4. 散熱。（二）（二） 一般要求一般

2、要求能夠滿足上述主要功用的同時，對工作介質(zhì)有以下基本要求：1. 粘度要適當，受溫度變化影響小；2. 純凈無雜質(zhì)；3. 潤滑性好，具有防銹能力；4. 對系統(tǒng)的其它材料要有良好的相容性；5. 抑制泡沫能力和抑制乳化能力強；6. 燃點高，凝點低；7. 阻電能力強；8. 對人體無損害等。 作為工作介質(zhì)的液壓液具有液體的基本共性，即無固定形體，在外力作用下極易流動。所以，液壓液可存在于液壓系統(tǒng)這樣的特殊容器中，在壓力差作用下能通過管道、孔口和各種縫隙中流動并傳遞能量。除了這些共性，工程實際中更要掌握下面一些液體特性： （一）（一） 密度密度 單位體積的液體具有的質(zhì)量稱為液體密度，用表示。對于均質(zhì)液體，其

3、密度為Vm 不同種類液體的密度是不同的，而且會隨著溫度和壓力的變化而變化。由于在通常使用條件下變化不太明顯，可以忽略。通常使用的石油基液壓液，其密度可取 = 900 kg/m3進行計算。 （二）（二） 可壓縮性可壓縮性 當液體受到壓力作用時，其體積會減小，這種特性稱為液體的可壓縮性。通常用壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)k來表示VVpk1單位壓力變化引起的液體單位壓力變化引起的液體體積的相對變化量體積的相對變化量VVpVVpkK/1液體產(chǎn)生單位體積相對壓液體產(chǎn)生單位體積相對壓縮量所需的壓力增量縮量所需的壓力增量 對于石油基液壓液K （1.42）103 MPa，與鋼的體積模量相比雖然小些，但仍是很大的。所以，在

4、一般工程中視為不可壓縮。 液體中溶入空氣后會使K值減小。 所以，實際使用中應盡量減少空氣混入液壓液中的機會。同時，在一般計算中，可取 K =（0.71.4）103 MPa。 (三三) 粘性粘性1. 粘性的定義 任何液體在外力作用下流動時，因液體分子間的內(nèi)聚力會產(chǎn)生內(nèi)摩擦力阻止其相對運動的性質(zhì)。 液體只有在運動的時候才呈現(xiàn)粘性，靜止液體不呈現(xiàn)粘性。牛頓液體內(nèi)摩擦定律 yuAFdd 2. 粘性的表示及度量 液體粘性及大小用粘度來表示。常用的粘度的表示方法有三種，即動力粘度、運動粘度和相對粘度動力粘度、運動粘度和相對粘度。（1）動力粘度）動力粘度 動力粘度又稱絕對粘度，用來表示yuAFdd單位為Pa

5、 s 單位速度梯度上的內(nèi)摩擦單位速度梯度上的內(nèi)摩擦力力; ;是表征液體粘性的內(nèi)是表征液體粘性的內(nèi)摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) 。內(nèi)摩檫力FyuAFdd（2）運動粘度）運動粘度 運動粘度用表示 國際上通用運動粘度國際上通用運動粘度來表示液體的粘度。采用溫度在來表示液體的粘度。采用溫度在40時時運動粘度的平均值作為液壓液的粘度代號。運動粘度的平均值作為液壓液的粘度代號。例如HL32液壓液，表示這種液壓液在40時的平均運動粘度為3210-6m2/s。又如HM46液壓液，表示這種液壓液在40時的平均運動粘度為4610-6m2/s，等等。ISO按運動粘度平均值劃分了粘度等級，見表2 1 單位為m2/s(3) 相對粘

6、度相對粘度 相對粘度又稱條件粘度。相對粘度是根據(jù)特定測量條件制定的。國際上各國采用的測量條件不盡相同，常見的有通用賽氏秒SUS（美國、英國用）、商用雷氏秒R1S（英國、美國用），巴氏度B（法國用）和恩氏度恩氏度E (中國、德國和俄羅斯用)等。 恩氏度E是用恩氏粘度計測量的，方法是：先測出200m的被測液體在T時流經(jīng)恩氏粘度計（具有2.8mm小孔的漏斗式量具）所需時間, 并記為t1；再測出200m的蒸餾水在20時流經(jīng)同一恩氏計所需的時間, 記為t2（t2=52s）；t1/ t2即為此條件下的恩氏度ET 21TEtt用恩氏粘度計測出的恩氏粘度必須換算成運動粘度表示 6TT10E31. 6E31.

7、7（四）粘溫性（四）粘溫性 液體粘度與溫度之間的關系簡稱粘溫性。一般來說，液體粘液體粘度隨溫度升高而減小，隨溫度降低而增大度隨溫度升高而減小，隨溫度降低而增大。粘溫性常用粘度指數(shù)粘度指數(shù)表示。反映液體的粘度隨溫度變化程度與標準液體的粘度變化程度之比。粘度指數(shù)粘度指數(shù)高，說明粘度隨溫度變化小，即粘溫性好高，說明粘度隨溫度變化小，即粘溫性好。常用液壓液的粘度指數(shù)值均大于90。常用液壓液的粘度溫度特性由圖2 2表示。（五）粘壓性（五）粘壓性 液體粘度與工作壓力之間的關系簡稱粘壓性。一般來說，液體液體的粘度隨工作壓力的增高而增大的粘度隨工作壓力的增高而增大。但在壓力小于50MPa時影響不太明顯，故壓力

8、小于壓力小于50MPa的液壓系統(tǒng)可不考慮這一影響的液壓系統(tǒng)可不考慮這一影響。掌握：掌握：三種粘度之間的關系三種粘度之間的關系 影響粘度的因素粘度隨著溫度升高而顯著下降（粘溫特性）粘度隨壓力升高而變大（粘壓特性） 目前普遍使用的工作介質(zhì)分為兩大類，即石油基液壓液和難燃石油基液壓液和難燃液液。為了適應各種環(huán)境和場合的應用這兩類介質(zhì)又有以下詳細劃分： （一）石油基型液壓液（一）石油基型液壓液 1HH液 這種液壓液是一種不含任何添加劑的精制石油型液壓液。由于穩(wěn)定性差只能用于簡單設備或低壓系統(tǒng)中。普通液壓液 2HL液 這種液壓液是一種添加了抗氧化、防銹劑的液壓液。可用于室內(nèi)固定設備的中低壓系統(tǒng)。通用液壓

9、液 3HM液 這種液壓液是一種加入了抗氧化劑、防銹劑、抗磨劑、消泡劑等多種添加劑的液壓液，又稱抗磨型液壓液。適用于工程機械等野外作業(yè)的高壓系統(tǒng)中，以及其他具有專門要求的低、中、高壓系統(tǒng)中。適應溫度范圍為-1870。 4HV液 這種液壓液是一種添加了抗氧化、防銹、粘度穩(wěn)定劑及降凝劑的精制液壓液。粘度指數(shù)值大于130。適用于工程機械、農(nóng)業(yè)機械和車輛液壓系統(tǒng)。也適用于寒冷地區(qū)作業(yè)的液壓系統(tǒng)。適應溫度范圍為-2570。 5HS液 這種液壓液基本性能同HV液。而HS更適用于嚴寒地區(qū)。其凝點可達-45。所以，HS和HV又稱為低溫液壓液。 6HR液 這種液壓液是在HL基礎上添加了粘度穩(wěn)定劑制成的，其粘溫性更

10、好。適用于環(huán)境溫度變化大的低壓系統(tǒng)，也用于數(shù)控機床液壓系統(tǒng)。低溫液壓液 7HG液 這種液壓液是在HM的基礎上添加了減磨劑之類的抗粘滑劑制成的。使其不僅具有抗磨液的性能，還具有防爬行性能。HG液用于各種機床的導軌潤滑，又稱導軌油。（二）難燃型液壓液（二）難燃型液壓液 石油基液壓液具有眾多優(yōu)點，是普遍使用的工作介質(zhì)。但是石油基液壓液除了污染環(huán)境外，致命的缺點就是阻燃性差，不宜用于高溫環(huán)境。高溫環(huán)境的液壓系統(tǒng)應使用難燃型液壓液。難燃型液壓液分為A、B、C、D四種類型。 1HFA乳化液乳化液 具體又分為三種： （1）HFAE型高水基乳化液 這種乳化液是由95%的水與5%的精制石油基液和各種添加劑混合而

11、成，又稱水包油型液壓液，適用于易燃易爆場合。如礦井作業(yè)機械和冶金機械液壓設備。這種乳化液雖然閃點大于100，但使用溫度不要超過規(guī)定值，同時使用壓力應在7MPa以下。 （2）HFAS液 這種乳化液是由95%的水和5%的抗磨劑、防銹劑、防霉劑和消泡劑等混合而成，不含油的成分。適用于易燃易爆及高溫環(huán)境的低壓系統(tǒng)中。 （3）HFAM液 這種乳化液是由95%的水和5%的高級潤滑油及多種添加劑混合而成。其性能優(yōu)于前兩種。適用于中、低壓系統(tǒng)。水包油型液壓液 2HFB型乳化液型乳化液 這種乳化液是由40%的水和60%的石油基液和抗磨劑、抗氧化劑、防銹劑、防霉劑、乳化劑等混合而成，具有石油基液壓液的優(yōu)點，同時阻

12、燃性能好。適用于冶金、軋鋼和礦井設備的低壓系統(tǒng)。 3HFC型合成液型合成液 這種乳化液是由35%55%的水與乙二醇和抗磨劑、消泡劑、防銹劑、防腐劑、增粘劑混合而成，又稱水乙二醇液。這種乳化液粘溫性好，粘度指數(shù)值達140170，可在-2050范圍內(nèi)使用。但是，HFC液潤滑性差，與某些金屬（鋅、錫、鋁、鎘、鎂）及聚氨酯、普通涂料相容性差。因此，使用HFC液的液壓設備在選用元件和密封材料時要考慮這些問題。 4HFD液 HFD液目前分為HFDR型、HFDS型、HFDT型和HFDU型。HFDR型出現(xiàn)較早，稱為磷酸酯液。 HFDR液是在磷酸酯中加入抗氧劑、抗腐蝕劑、防銹劑和消泡劑結合而成。其優(yōu)點是具有良好

13、的潤滑性、阻燃性及抗氧化性。適用溫度范圍在-665。HFDR液對系統(tǒng)中的密封件材料、涂料有特殊要求。同時，磷酸對人體有害，使用時應避免直接接觸或采用防護措施。 正確的選用工作介質(zhì)是充分發(fā)揮液壓傳動技術優(yōu)勢的關鍵。工作介質(zhì)的選用包括兩個方面，即品種品種和粘度粘度的選用。 （一）品種的選用工作介質(zhì)品種的選用一般從下面三個方面考慮： 1液壓系統(tǒng)工作環(huán)境液壓系統(tǒng)工作環(huán)境工作環(huán)境包括：室內(nèi)/野外；高溫/嚴寒；陸地/海洋/航空；礦井/地面；有無環(huán)保要求等。 2液壓系統(tǒng)工作條件液壓系統(tǒng)工作條件液壓系統(tǒng)工作條件包括工作壓力、溫度、執(zhí)行元件運動速度、元件使用的金屬材料、涂料、密封件材料等。 3液壓系統(tǒng)驅(qū)動或控制

14、設備的精密性和經(jīng)濟性液壓系統(tǒng)驅(qū)動或控制設備的精密性和經(jīng)濟性 液壓系統(tǒng)驅(qū)動或控制的設備有簡單的民用型；工業(yè)通用型；工業(yè)精密型；國防尖端型。根據(jù)設備的重要性及整體造價選用既保證使用要求又在價格上相適應的品種。 表2 2給出品種選用的基本實例供參考。（二）粘度的選擇 工作介質(zhì)的品種選定后，選擇合適的粘度才能保證系統(tǒng)高質(zhì)量、長壽命地運行。粘度選擇一般考慮四個方面：1. 工作壓力工作壓力 選擇介質(zhì)粘度要考慮系統(tǒng)工作壓力。一般工作壓力較高的系統(tǒng)應選擇粘度較大的介質(zhì)，以減少泄漏。2. 運動速度運動速度 選擇介質(zhì)粘度要考慮執(zhí)行元件的運動速度。當執(zhí)行元件速度較高時，應選擇粘度較低的介質(zhì)，以減少摩擦力，降低功率損

15、耗。3. 環(huán)境溫度環(huán)境溫度 選擇介質(zhì)粘度要考慮系統(tǒng)環(huán)境溫度。高溫環(huán)境中的系統(tǒng)應選擇粘度高的介質(zhì)，低溫環(huán)境中的系統(tǒng)應選擇粘度低的介質(zhì)。工作介質(zhì)隨溫度升高而粘度降低，工作中會增加泄漏甚至引起不能正常工作。當?shù)蜏貢r，介質(zhì)粘度增高，將會導致阻力損失增大，甚至不能啟動。4. 液壓元件或系統(tǒng)生產(chǎn)廠家建議液壓元件或系統(tǒng)生產(chǎn)廠家建議 除了上述三方面的考慮外，要遵照廠家要求或建議選擇介質(zhì)的粘度。液壓泵在液壓系統(tǒng)中是核心元件，相對運動的零件最多，對工作介質(zhì)質(zhì)量和粘度最敏感。因此，液壓泵生產(chǎn)廠家在其產(chǎn)品樣本中規(guī)定了介質(zhì)品種和粘度范圍。一般來說，介質(zhì)的粘度符合了泵的要求也就滿足了系統(tǒng)的要求。 工作介質(zhì)的品種和粘度確定

16、后，更重要的就是采購、裝運、使用與維護。管好每一環(huán)節(jié)是確保系統(tǒng)介質(zhì)不被污染，不變質(zhì)的關鍵。液壓油的污染及控制液壓油的污染及控制l 液壓油污染的危害造成系統(tǒng)故障造成系統(tǒng)故障降低元件壽命降低元件壽命使液壓油變質(zhì)使液壓油變質(zhì)影響工作性能影響工作性能l 液壓油的污染源系統(tǒng)殘留物系統(tǒng)殘留物外界侵入物外界侵入物內(nèi)部生成物內(nèi)部生成物l 污染的控制徹底清洗系統(tǒng)徹底清洗系統(tǒng)保持系統(tǒng)清潔保持系統(tǒng)清潔定期清除污物定期清除污物定期換油定期換油第一污染源第一污染源:采購裝運介質(zhì)的容器采購裝運介質(zhì)的容器 應采用專用儲運容器，至少在裝運前先用同一品種的介質(zhì)沖洗并清理過，在運輸時加蓋封裝；第二污染源：組裝起來的液壓系統(tǒng)第二污

17、染源：組裝起來的液壓系統(tǒng) 首先應保證系統(tǒng)油箱內(nèi)無鐵屑、鐵銹、毛刺、焊渣、粉塵、棉紗等可見雜質(zhì)，其次是用同種介質(zhì)清洗并初裝運行，將管道和各元件內(nèi)原有的污物沖刷至油箱內(nèi)，經(jīng)再次清洗后經(jīng)過濾器正式灌裝；第三污染源：工作環(huán)境第三污染源：工作環(huán)境 根據(jù)工作環(huán)境為液壓系統(tǒng)加裝必要的防護罩，或安放在專門的房間內(nèi)，只將執(zhí)行元件與運動部件連接，系統(tǒng)油箱采用空氣過濾器與大氣相通，或直接采用充氣密封油箱。另外要防止維修、更換元件時的污染物侵入。 液壓系統(tǒng)運行一段時間后，各元件中運動件的磨損物、被沖刷的剝落物、化學反應生成物等逐漸增多。所以應定期檢查、凈化處理或更換新介質(zhì)。液體單位面積上所承受的法向力稱為壓力，常用p

18、表示。AFp液體的壓力特性：1. 液體壓力垂直作用于有效作用面，方向指向有效作用面的內(nèi)法線方向。2. 液體內(nèi)任一點所受的壓力在各個方向上都相等。 工作介質(zhì)靜力學基礎涉及介質(zhì)在靜止狀態(tài)時的受力平衡關系及其力學特性。所謂靜止狀態(tài)是指介質(zhì)本身內(nèi)部的質(zhì)點沒有相對運動，而不考慮盛裝介質(zhì)的容器是靜止的還是運動的。液體靜壓力在物理學上稱液體靜壓力在物理學上稱為壓強，工程實際應用中為壓強，工程實際應用中習慣稱為壓力。習慣稱為壓力。AghApAp0ghpp0液體靜力學基本方程 ghppa其意義如下：1. 靜止液體內(nèi)任一點的壓力由兩部分組成： 即液面上的壓力p0 和液體自重形成的壓力gh。當液面上只受大氣壓Pa作

19、用時有：2靜止液體內(nèi)任一點的壓力隨深度呈線性規(guī)律分布。3距液面同一深度的各點，其壓力均相等。壓力相等的各點組成的面稱為等壓面，且為水平面。 根據(jù)度量的基準不同，壓力的表示方法有絕對壓力絕對壓力和相對壓力相對壓力兩種 以絕對零壓力為基準度量時，以絕對零壓力為基準度量時，其值為絕對壓力；而以大氣壓為基其值為絕對壓力；而以大氣壓為基準度量時，其值為相對壓力準度量時，其值為相對壓力。 絕對壓力和相對壓力之間的關系為:絕對壓力絕對壓力 = 大氣壓力大氣壓力 + 相對壓力相對壓力相對壓力相對壓力 = 絕對壓力大氣壓力絕對壓力大氣壓力相對壓力為負值時稱真空度,并且用絕對值表示，或表達為： 真空度真空度 =

20、大氣壓絕對壓力大氣壓絕對壓力壓力的單位用N/m2、牛/米2；或Pa、帕；也可用MPa、兆帕表示。1 MPa =106 N/m2 = 106 Pa 例2 1， 圖2 5表示一個盛有密度為 = 900kg/m3液體的容器，容器上有活塞使其密封。當活塞與液體接觸面積為A = 110-3m2，其上受有F=1000N的作用力，在不考慮活塞的重力時，問液面以下0.6m處的壓力為多大？（N/m2）6301011011000AFp6660105292106 . 08 . 990010ghpp解解 液體與活塞接觸面上的壓力為深度h = 0.6m處的壓力為 當液體受外力作用時，大氣壓和液體自重引起的壓力是微不足當

21、液體受外力作用時，大氣壓和液體自重引起的壓力是微不足道的，在液壓系統(tǒng)中常被忽略不計，只計算外負載作用下的壓力道的，在液壓系統(tǒng)中常被忽略不計，只計算外負載作用下的壓力。 （N/m2） 在密閉容器內(nèi)施加于靜止液體的壓力將以等值地傳向液體的各在密閉容器內(nèi)施加于靜止液體的壓力將以等值地傳向液體的各點點，這就是帕斯卡原理，也稱靜壓傳遞原理。 在液壓系統(tǒng)中，液體存在于液壓元件的容腔內(nèi)，并且作用于各種形體的固體壁面上形成作用力。這個作用力是設計液壓元件或液壓系統(tǒng)時受力分析的基礎。 當固體壁面為平面時，液體壓力在該平面的總作用當固體壁面為平面時，液體壓力在該平面的總作用力力 F F = = p Ap A ，方

22、向垂直于該平面。，方向垂直于該平面。 當固體壁面為曲面時，液體壓力在曲面某方向上的總當固體壁面為曲面時，液體壓力在曲面某方向上的總作用力作用力 F F = = p Ap Ax x ， A Ax x 為曲面在該方向的投影面積。為曲面在該方向的投影面積。例2 2，如圖2 7所示，缸筒內(nèi)壁所受的液體壓力為p，計算缸筒在x方向所受的總作用力Fx。缸筒尺寸由圖給出。解解 先在壁面上取dA = Lds = Lrd的微面積，再求出液體在微面積dA上的作用力dF，然后求出在x方向上的分量dFx，再經(jīng)過積分后得到Fx為dcoscosdcosddLrpApFFxxxxpADLppLrLrpFF222dcosd （

23、思考）（思考）216 （作業(yè)）（作業(yè)）214、16、17液體運動學運動學:研究流動液體運動形式和規(guī)律；研究流動液體運動形式和規(guī)律；液體動力學:研究流動液體產(chǎn)生運動的力能關系。研究流動液體產(chǎn)生運動的力能關系。1. 理想液體 理想液體：指既無粘性，又不可壓縮的液體。 實際液體：有粘度、可壓縮的液體3. 流線、流管和流束恒定流動：恒定流動：液體流動時，液體中任一點處的壓力、速度和密度都不隨時間而變化的流動(dp/dt=0,d/dt=0,d/dt=0) 非穩(wěn)定流動： 壓力、速度、密度隨時間變化的流動。 非恒定流動非恒定流動:壓力、速度和密度只要有一項隨時間變化。 液壓系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作時可認為是作恒定流動

24、；而在瞬態(tài)情況下認為是作非恒定流動。 液壓系統(tǒng)中，液體被限制在相對于水利建設的明渠或大壩泄洪而言是極其細小的管道內(nèi)流動，通常視為一維流動。一維流動是最簡單的流動。 2. 恒定流動和一維流動流線流線：標志流動液體中各質(zhì)點運動速度方向的曲線。 流線上任意一點的速度方向與流線相切。當液體作恒定流動時，流線的形狀不隨時間而變，是一條條光滑的曲線。 4. 通流截面積流管：以封閉曲線上的流線組成的面域。流管：以封閉曲線上的流線組成的面域。流束：許多流線組成的一束曲線。流束：許多流線組成的一束曲線。 正交于流束中所有流線的面積稱為通流截面積正交于流束中所有流線的面積稱為通流截面積。工程實際中常把垂直于管道軸

25、線的橫截面稱為通流截面，其面積用A表示。實際通流截面形狀隨管道、孔口或縫隙的形狀而不同。 5. 流量和平均流速AutLAtVqAuqdd AAuqdAq6. 濕周和水力直徑Ad4HHdHd7. 液體流動狀態(tài)及雷諾數(shù)液體流動表現(xiàn)為兩種狀態(tài)，即層流和湍流 HdRe dRe 液體流動狀態(tài)是層流還是湍流用以下判別式確定：當Re Rec 時，流態(tài)為層流；當Re Rec 時，流態(tài)為湍流。 層流： 分層、穩(wěn)定、無橫向流動。 (流速較小，粘性力主導） 湍流： 不分層、不穩(wěn)定、有橫向流動。 (流速較大，慣性力主導） 雷諾數(shù)Re 圓管 U:平均流速 臨界雷諾數(shù)Rec ：層流和湍流的判定標準 20006721032

26、025.086.06dRe例2 3，液壓泵入口管徑d = 0.025m，工作介質(zhì)為運動粘度是 = 3210-6m2/s的石油基液壓液。當液壓泵以流量q = 0.4210-3m3/s工作時，判斷液壓泵吸油口管道內(nèi)的液流流態(tài)。 解解 液壓泵吸油管中液流的平均速度為86.0025.041042.023Aq（m/s）所以，液壓泵吸油口管道內(nèi)的液流流態(tài)為層流。 液體流過光滑內(nèi)壁的金屬圓管時 Rec =23202000，一般計算可取2000來判斷。 液體流過橡膠軟管時， Rec =20001600，一般計算可取1600來判斷。 依據(jù)：依據(jù)：質(zhì)量守恒定律質(zhì)量守恒定律222111ddAuAu2211ddAuA

27、u2211dd21AuAuAA21qq2211AA連續(xù)性方程q = A11 = A22 = 常數(shù) 液體在管內(nèi)作恒定流動，任取兩個液體在管內(nèi)作恒定流動，任取兩個通流截面，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在通流截面，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時間內(nèi)流過兩個截面的液體質(zhì)單位時間內(nèi)流過兩個截面的液體質(zhì)量相等，即：量相等，即：mVlAudA物理意義：物理意義：1. 1.不可壓縮液體做恒定流動時，流過流管（管道）各通流截面的不可壓縮液體做恒定流動時，流過流管（管道）各通流截面的流流 量是相等的，且為常數(shù)；量是相等的，且為常數(shù)；2. 2. 流經(jīng)任一通流截面的液體其流速與通流截面積成反比。即管道流經(jīng)任一通流截面的液體其流速與

28、通流截面積成反比。即管道細的部位流速大，反之流速小。細的部位流速大，反之流速小。 流動液體能量方程又稱伯努利方程，揭示了流動液體遵守能量守恒定律。外力做功外力做功=能量變化能量變化 W=E E 液壓力對12段微流束做的功為 W=Fdl=pdAudttuAptuApWddddd222111)(ddd21pptqW2. 12段微流束的機械能變化量為dEK + dEp)(21ddd2122kuutqE)(ddd12phhtqgEPkdddEEW)(dd)(21dd)(dd12212221hhtqguutqpptq動能勢能222111222kEmuVuqtupEmghVghqtghCghupghup2

29、22212112121理想液體的能量方程：其物理意義是：（1） 在外力作用下，作恒定流動的理想液體流經(jīng)任一通流截面時具有三種能量，即壓力能 p、動能u2/2、勢能gh；（2）三種能量可以互相轉(zhuǎn)換，且總和為常數(shù)。 實際液體實際液體： 有粘性、可壓縮、有粘性、可壓縮、 非穩(wěn)定流動。非穩(wěn)定流動。 速度修正速度修正: : 動能修正系數(shù)動能修正系數(shù) 平均流速代替實際流速，考慮能量損失平均流速代替實際流速，考慮能量損失p式中：1和2為動能修正系數(shù)， 當流態(tài)為層流時=2 ； 當流態(tài)為湍流時=1 ； 1和2為液體平均流速； p為液體流經(jīng)12截面時的總能量損失。pghpghp222221211122 能量方程適

30、用條件、基準選擇和通流截面選擇順序： 能量方程式適用于恒定流動、幾乎不可壓縮、沿程流量不變；截面應選在緩變流段；基準最好選在其中一個通流截面形心上（對于圓形直管道來說，基準選在管道軸心線上），而且此通流截面積相對于另一通流截面積大的多；通流截面序號應按流向依次設定。例2 4，圖2 11示出液壓泵與油箱的安裝位置關系。當泵的流量qp = 416.710-6m3/s，吸油管內(nèi)徑d = 0.03m， 泵吸油口的絕對壓力p2 = 0.75105Pa；過濾器的壓力損失p = 0.2105Pa；油液密度為 = 900kg/m3、運動粘度為32106m2/s；求泵的安裝高度H 應為多少？解解1. 列出能量方

31、程式： 取油箱液面為通流截面1，泵的吸油口為通流截面2，基準選在通流截面1上。列出能量方程式為 pghpghp222221211122由題意可知，式中總能量損失p包括流經(jīng)過濾器的壓力損失p和吸油管道的沿程壓力損失4128dLqpdLqghpghp4222222111112822根據(jù)所選截面可知：h1=0；144）短孔（短孔（0.5l/d4)0.5 7時，液流的收縮作用不受孔前通道內(nèi)壁的影響，稱完全收縮。當d / dT 7時，孔前通道對液流起到引導作用，稱不完全收縮。 建立11和22兩截面的能量方程如下 pghpghp22222222111121ppp22e1p2)1(2e22e2AAp222e

32、ppppp212e2)1(2eAApCpp2)(21121ePACPCACAq22TdTcee孔口收縮系數(shù)，Cc = Ae /AT 孔口流量系數(shù)，Cd = CcC Cc、C、Cd可由實驗得到。當處于完全收縮時，Cc = 0.610.63，C = 0.970.98，Cd = 0.610.62。當處于不完全收縮時，Cd = 0.70.8。2. 短孔及其流量計算 短孔的幾何形狀是0.52000時，Cd = 0.82。3. 細長孔及其流量計算 細長孔的幾何形狀是指L/d 4的孔。細長孔流程長，易發(fā)熱，易堵塞。細長孔的流量公式為pLdq1284液流通過孔口的流量均與壓力差p成比例。所以，可寫成通用公式

33、mpACqTq指數(shù)，薄壁孔和短孔m = 0.5、細長孔m =1 對于細長孔 LdCq322對于薄壁孔、短孔 2dCCq 縫隙即是兩零件間的間隙。通過縫隙流動的液流受固體壁面影響較大，其流態(tài)均為層流。 通過縫隙的流量由兩種原因產(chǎn)生：對于固定零件間的縫隙流量是在壓力差的作用下流動的，稱為壓差流量；由運動零件帶動的流量，稱剪切流量。對于相對運動零件間的縫隙流量既有壓差作用下的壓差流量，又有剪切流量。（一）平行平板縫隙及其流量計算 平行平板縫隙在液壓泵和馬達中是普遍存在的，既有固定平行平板縫隙，也有相對運動的平行平板縫隙。平行平板縫隙?？p隙高度為h，寬度為b，長度為L，bhL。 xbybppxbypb

34、dd)d(d)d(d列寫微元體受力平衡方程為 xpyudd1dd22212dd21CyCyxpu當y = 0時，u = 0，得C2 = 0；當y = h時，u = u0，得 xphhuCdd201p是x的線性函數(shù)，即 LpLppxp12ddyudd式中ddpdydxyhupLyhyu02)(ybyhupLyhyyubqhhd2)(d00003212ubhpLbh剪切流 壓差流03212ubhpLbhq 上式是壓差流動方向和剪切流動方向一致時建立的。如果二者方向相反時，則有 （二）圓柱環(huán)形縫隙及其流量計算 圓柱環(huán)形縫隙在液壓閥和液壓缸內(nèi)普遍存在。在理想狀態(tài)下，圓柱環(huán)形縫隙是指兩同心圓柱面縫隙。在

35、實際情況下，偏心圓柱面縫隙較常見。03212udhpLdhq03212udhpLdhq1. 同心圓柱面環(huán)形縫隙及其流量計算由此可見，采用間隙密封的滑閥、柱塞泵、液壓缸等元件，控制其間隙尺寸對于減小泄漏、提高容積效率和可靠性是非常關鍵的。bd沿圓周方向展開沿圓周方向展開2. 偏心圓柱環(huán)形縫隙及其流量計算032d12ddurhpLrhq)cos1 (cos00hehh相對偏心率ohe 00302212)5.11(udhpLdhq00302212)5 .11 (udhpLdhq 當 = 0時，結果與同心圓柱環(huán)形縫隙情況相同。當 = 1，即為最大偏心時，流量是同心圓柱環(huán)形縫隙流量的2.5倍。由此可見，

36、同心裝配的重要性。（三）圓環(huán)平行平面縫隙及其流量計算（三）圓環(huán)平行平面縫隙及其流量計算 斜盤式柱塞泵的滑履與斜盤之間的間隙屬于此種情況。通過間隙的油液可以對相對運動零件進行潤滑。 在任意半徑r處，取寬度為dr的微圓環(huán)，將其展開為一個平行平板縫隙，平行平板縫隙的寬度b=2r，長為L = dr，代入式 （245），沒有相對運動時，pLbhqp12300u Crhqpln63當r = r2時，p = p2；232ln6rhqpC，則223ln6prrhqp3212ddrhqrp有 當r = r1時，p = p1；則 21231ln6prrhqp令21ppp，求出q為123ln6rrphq 1 1、含義、含義：由于某種原因致使