液壓傳動基礎(chǔ)

第1章

液壓傳動基礎(chǔ)

1.1液壓傳動的基本概念1.2液壓裝置的組成1.3液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)1.4液壓傳動基本理論1.5液壓油思考題與習(xí)題

基本要求和方法：通過液壓簡化模型的分析深入理解液壓傳動的工作原理；重點(diǎn)掌握壓力、流量和功率三個(gè)主要參數(shù)和關(guān)于壓力、流量的兩個(gè)重要概念；通過液壓千斤頂和磨床工作臺液壓傳動實(shí)例的學(xué)習(xí)，掌握液壓系統(tǒng)的組成及各部分的功用。1.靜壓力基本方程、連續(xù)性方程和伯努利方程意義；

2.層流狀態(tài)下的沿程壓力損失、局部壓力損失；

3.流經(jīng)薄壁小孔的流量公式意義。重點(diǎn)內(nèi)容：液壓傳動的工作原理；液壓系統(tǒng)的組成及各部分的功用。難點(diǎn)內(nèi)容：關(guān)于壓力、流量的兩個(gè)重要概念2.真空度的概念

液壓傳動(HydraulicTransmission)概況

一部完整的機(jī)器都是由三部分組成，即：原動機(jī)→傳動部分→工作機(jī)構(gòu)。傳動通常分為機(jī)械傳動、電氣傳動和流體傳動。流體傳動是以流體為工作介質(zhì)進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換、傳遞和控制的傳動。包括液體傳動和氣體傳動。液體傳動是以液體為工作介質(zhì)的流體傳動。包括液壓傳動和液力傳動。液壓傳動是只利用液體壓力勢能的液體傳動；液力傳動則主要利用液體的動能。因此，以液體作為工作介質(zhì)，并以其壓力能進(jìn)行能量傳遞的方式，即為液壓傳動。

液壓傳動開始應(yīng)用于十八世紀(jì)末，自從一七九五年英國制成第一臺水壓機(jī)算起已有二百多年歷史，然而在工業(yè)上被廣泛采用和有較大幅度發(fā)展卻是近五、六十年的事情。由于液壓傳動與其它傳動相比有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，因而在各個(gè)領(lǐng)域獲得了越來越普遍的應(yīng)用，特別是近一、二十年來發(fā)展很快，擴(kuò)大了應(yīng)用領(lǐng)域，充分顯示了液壓傳動的優(yōu)越性，而且將會越來越得到發(fā)展。隨著生產(chǎn)力的提高，20世紀(jì)30年代前后已有一些國家生產(chǎn)了液壓元件，并開始在機(jī)床上應(yīng)用。在第二次世界大戰(zhàn)期間，由于迫切需要反應(yīng)迅速、動作準(zhǔn)確、輸出功率大的液壓傳動裝置及控制裝置來裝備各種飛機(jī)、坦克、大炮和軍艦，因此液壓技術(shù)開始在兵器制造領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，并出現(xiàn)了電液伺服系統(tǒng)。此外，在與戰(zhàn)爭緊密相關(guān)的行業(yè)里，液壓技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。從戰(zhàn)后到20世紀(jì)50年代，液壓技術(shù)很快轉(zhuǎn)入民用工業(yè)，廣泛應(yīng)用于機(jī)床、工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車、船舶等行業(yè)，并得到了較大幅度的發(fā)展。

20世紀(jì)60年代以后，隨著原子能技術(shù)、空間技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)（微電子技術(shù)）等的發(fā)展，再次將液壓技術(shù)推向前進(jìn)，使它發(fā)展成為包括傳動、控制、檢測在內(nèi)的一門完整的自動化技術(shù)，其應(yīng)用向更廣泛的領(lǐng)域擴(kuò)展。.與本專業(yè)的關(guān)系

在工程機(jī)械和起重運(yùn)輸機(jī)械中，挖掘機(jī)、裝載機(jī)、推土機(jī)、壓路機(jī)和液壓汽車吊等都廣泛采用了液壓傳動。在農(nóng)業(yè)機(jī)械中，液壓傳動廣泛地用于拖垃圾的農(nóng)具懸掛和聯(lián)合收割機(jī)的控制系統(tǒng)在機(jī)械制造設(shè)備行業(yè)中，液壓傳動應(yīng)用得更為普遍（如用于數(shù)字控制機(jī)床、仿行機(jī)床、車床、拉床、單機(jī)自動化、機(jī)械手和自動生產(chǎn)線等）。此外，由液壓缸和液壓馬達(dá)驅(qū)動的各種機(jī)械手還能靈活地完成較復(fù)雜的動作，代替人類完成一部分頻繁而笨重的勞動。并能在條件惡劣，人類無法工作的環(huán)境（如高溫、污染、有放射性物質(zhì)輻射、有有害氣體等）中工作。在船舶上，液壓舵機(jī)，液壓傳動消擺裝置也被普遍采用。現(xiàn)代貨輪上的甲板機(jī)械也越來越多地采用液壓傳動。在動力機(jī)械中，在水輪和汽輪機(jī)的調(diào)節(jié)上也普遍采用液壓傳動和控制。在冶金工業(yè)中，如高爐的爐頂上料、平爐的加料機(jī)、轉(zhuǎn)爐的爐體傾倒、電爐的爐體旋轉(zhuǎn)、電極升降的控制等也廣泛采用了液壓傳動和液壓控制；在軋鋼設(shè)備中，對軋件進(jìn)行拉、推，使軋件實(shí)現(xiàn)升、降、擺動、旋轉(zhuǎn)等動作都采用液壓傳動以代替復(fù)雜的機(jī)械傳動。汽車行業(yè)1.1液壓傳動的基本概念

所謂液壓傳動，是指利用高壓的液體經(jīng)由一些機(jī)件控制之后來傳遞運(yùn)動和動力。圖1-1(a)所示為一驅(qū)動機(jī)床工作臺的液壓傳動系統(tǒng)，它由油箱1、濾油器2、液壓泵3、溢流閥4、換向閥5、節(jié)流閥6、換向閥7、液壓缸8以及連接這些元件的油管、管接頭等組成。

圖1-1機(jī)床工作臺液壓系統(tǒng)的工作原理圖1.2液壓裝置的組成 液壓裝置一般由液壓泵、執(zhí)行元件、控制元件和一些輔助元件組成。

(1)液壓泵。它由電動機(jī)帶動，是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的裝置。

(2)執(zhí)行元件。液壓系統(tǒng)最終目的是要推動負(fù)載運(yùn)動，一般執(zhí)行元件可分為液壓缸與液壓馬達(dá)（或擺動缸）兩類；液壓缸使負(fù)載作直線運(yùn)動，液壓馬達(dá)（或擺動缸）使負(fù)載轉(zhuǎn)動（或擺動）。

(3)控制元件。液壓系統(tǒng)除了讓負(fù)載運(yùn)動以外，還要完全控制負(fù)載的整個(gè)運(yùn)動過程。在液壓系統(tǒng)中，用壓力閥來控制力量，流量閥來控制速度，方向閥來控制運(yùn)動方向。

(4)輔助元件。除了以上幾種元件外，還有用來儲存液壓油的油箱，為了增強(qiáng)液壓系統(tǒng)的功能尚需有去除油內(nèi)雜質(zhì)的過濾器，防止油溫過高的冷卻器及蓄能器等液壓元件，我們稱這些元件為輔助元件。（5）傳遞介質(zhì)1.3液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)

1.優(yōu)點(diǎn)

(1)在同等輸出功率下，體積小重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊。(2)工作比較平穩(wěn)。

(3)能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速（可達(dá)1：2000），且調(diào)速性能好。(4)容易實(shí)現(xiàn)自動化。(5)易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，液壓元件能自潤滑，壽命長。液壓元件已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方變。

2.缺點(diǎn)

(1)接管不良造成液壓油外泄，它除了會污染工作場所外，還有引起火災(zāi)的危險(xiǎn)。

(2)油溫上升時(shí)，粘度降低；油溫下降時(shí)，粘度升高。油的粘度發(fā)生變化時(shí)，流量也會跟著改變，造成速度不穩(wěn)定。(3)系統(tǒng)將馬達(dá)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能，再把液體壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能來做功，能量經(jīng)兩次轉(zhuǎn)換損失較大，能源使用效率比傳統(tǒng)機(jī)械的低。

(4)液壓系統(tǒng)大量使用各式控制閥、接頭及管子，為了防止泄漏損耗，元件的加工精度要求較高。

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)是學(xué)習(xí)液壓傳動理論基礎(chǔ)的章節(jié)，集中了學(xué)習(xí)本課程的基本概念、基本原理和基本定律（方程）。重點(diǎn)：1.靜壓力基本方程、連續(xù)性方程和伯努利方程；2.層流狀態(tài)下的沿程壓力損失、局部壓力損失；3.流經(jīng)薄壁小孔的流量公式。難點(diǎn)：1.實(shí)際液體的伯努利方程及壓力損失計(jì)算；2.真空度的概念。一液體靜力學(xué)

一、液體的靜壓力及特性質(zhì)量力（重力、慣性力）—與液體質(zhì)量有關(guān)并且作用在質(zhì)量中心上的力。表面力—與液體表面積有關(guān).并且作用于液體表面上的力。單位面積上作用的表面力稱為應(yīng)力?？煞譃榉ㄏ驊?yīng)力和切向應(yīng)力

（一）液體的靜壓力定義

液體單位面積上所受的內(nèi)法向力，物理學(xué)中稱壓強(qiáng)，液壓傳動中習(xí)慣稱壓力。（二）液體靜壓力特性1.靜止液體的壓力沿著內(nèi)法線方向作用于承壓表面

∵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.靜止液體內(nèi)任意一點(diǎn)處的壓力在各個(gè)方向相等

∵有一向壓力不等，液體就會流動∴各向壓力必須相等（三）液體靜力學(xué)基本方程例：計(jì)算靜止液體內(nèi)任意點(diǎn)A處的壓力p

∵

pdA=p0dA+G=p0dA+ρghdA∴p=p0+ρghh

GPP0AdA１.重力作用下靜止液體壓力分布特征1）靜止液體中任一點(diǎn)處的壓力由兩部分組成：液面壓力p0

，液體自重所形成的壓力ρgh2）靜止液體內(nèi)壓力沿液深呈線性規(guī)律分布3）離液面深度相同處各點(diǎn)的壓力均相等，壓力相等的點(diǎn)組成的面叫等壓面.（四）壓力的表示方法及單位測壓兩基準(zhǔn)關(guān)系1.測壓兩基準(zhǔn)絕對壓力—以絕對零壓為基準(zhǔn)所測相對壓力*—以大氣壓力為基準(zhǔn)所測

2.關(guān)系

絕對壓力=大氣壓力+相對壓力或相對壓力（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

p>pap=pap<pap=0

圖1-4絕對壓力、表壓力和真空度的關(guān)系二、

靜壓傳遞原理

帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）

液壓系統(tǒng)壓力形成１、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/A２、液壓系統(tǒng)壓力形成

p=F/AF=0p=0F↑p↑F↓p↓

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。FA３、

液體對固體壁面的作用力

作用在平面上的總作用力

作用在曲面上的總作用力

1）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·πD2/42）作用在曲面上的總作用力

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。二液體動力學(xué)基礎(chǔ)目的任務(wù)：了解流動液體特性、傳遞規(guī)律

掌握動力學(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

液體動力學(xué)研究內(nèi)容:

研究液體運(yùn)動和引起運(yùn)動的原因，即研究液體流動時(shí)流速和壓力之間的關(guān)系（或液壓傳動兩個(gè)基本參數(shù)的變化規(guī)律）

主要討論:

動力學(xué)兩個(gè)基本方程一、基本概念（一）理想液體、恒定流動1理想液體：既無粘性又不可壓縮的液體2恒定流動（穩(wěn)定流動、定常流動）：流動液體中任一點(diǎn)的p、u和

ρ都不隨時(shí)間而變化流動.一、基本概念

（二）流線、流管和流束（動畫演示）

1流線—某一瞬時(shí)液流中各處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動狀態(tài)的一條條曲線

2流束—通過某截面上所有各點(diǎn)作出的流線集合構(gòu)成流束

3通流截面——流束中所有與流線正交的截面（垂直于液體流動方向的截面）一、基本概念（三）流量和平均流速1.流量—單位時(shí)間內(nèi)流過某通流截面液體體積q

dq

=v/t=udA

整個(gè)過流斷面的流量：

q

=∫AudA2.平均流速—通流截面上各點(diǎn)均勻分布假想流速

q

=vA

=∫A

udA

v=q/A液壓缸的運(yùn)動速度

A

vv=q/Aq=0v=0q

q↑v↑q↓v↓

結(jié)論：液壓缸的運(yùn)動速度取決于進(jìn)入液壓缸的流量，并且隨著流量的變化而變化。二、連續(xù)性方程

質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的應(yīng)用

1連續(xù)性原理—理想液體在管道中恒定流動時(shí)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，液體在管道內(nèi)既不能增多，也不能減少，因此單位時(shí)間內(nèi)流入液體的質(zhì)量應(yīng)恒等于流出液體的質(zhì)量。二、連續(xù)性方程2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。三伯努利方程

（BernoulliEquation）

能量守恒定律在流體力學(xué)中的應(yīng)用

能量守恒定律：理想液體在管道中穩(wěn)定流動時(shí)，根據(jù)能量守恒定律，同一管道內(nèi)任一截面上的總能量應(yīng)該相等?；颍和饬ξ矬w所做的功應(yīng)該等于該物體機(jī)械能的變化量。（一）理想液體伯努利方程

1外力對液體所做的功W=p1A1v1dt-p2A2v2dt=(p1-p2)?V2機(jī)械能的變化量位能的變化量：?Ep=mg?h=ρg?V(z2-z1)

動能的變化量：?Ek=m?v2/2=ρ?V(v22-v21)/2

根據(jù)能量守恒定律，則有：W=?Ep+?Ek

(p1-p2)?V=ρg?V(z2-z1)+ρ?V(v22-v21)/2

整理后得單位重量理想液體伯努利方程為：

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)作恒定流動的理想液體具有三種形式的能量，即壓力能、位能和動能。在流動過程中，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。（二）實(shí)際液體伯努利方程

∵實(shí)際液體具有粘性∴液體流動時(shí)會產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，從而損耗能量故應(yīng)考慮能量損失hw，并考慮動能修正系數(shù)則實(shí)際液體伯努利方程為：

p1/ρg

+Z1+α1v12/2g=p2/ρg

+Z2+α2v22/2g+hw

層流α=2α<

紊流α=1p1-

p2=△p=ρghw應(yīng)用伯努利方程時(shí)必須注意的問題

（1）

斷面1、2需順流向選?。ǚ駝thw為負(fù)值），且應(yīng)選在緩變的過流斷面上。（2）

斷面中心在基準(zhǔn)面以上時(shí)，z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。動量方程

動量定理在流體力學(xué)中的應(yīng)用

動量定理：作用在物體上的外力等于物體單位時(shí)間內(nèi)動量的變化量。即∑F=d（mv）/dt

考慮動量修正問題，則有：∴∑F=ρq(β2v2-β1v1)

層流β=1、33β<

紊流β=1動量方程

X向動量方程：∑Fx

=ρq(β2v2x-β1v1x)X向穩(wěn)態(tài)液動力：

F'x=-∑Fx=ρq(β1v1x-β2v2x)

結(jié)論：作用在滑閥閥芯上的穩(wěn)態(tài)液動力總是力圖使閥口關(guān)閉。四、

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)：兩種損失減小措施管路中液體的壓力損失

(pressuredrop)

∵實(shí)際液體具有粘性

∴流動中必有阻力，為克服阻力，須消耗能量，造成能量損失(即壓力損失）分類：沿程壓力損失、局部壓力損失（一）液體的流動狀態(tài)

層流和紊流1.層流

(streamlined)：液體的流動是分層的，層與層之間互不干擾。2.紊流（turbulent)）：液體流動不分層，做混雜紊亂流動。雷諾數(shù)實(shí)驗(yàn)動畫演示3.雷諾數(shù)

(Reynoldsnumber)圓形管道雷諾數(shù)：Re=dv/ν

非圓管道截面雷諾數(shù)：Re=dHv/ν

過流斷面水力直徑：dH

=4A/χ

水力直徑大，液流阻力小，通流能力大。

Re<Rec為層流

臨界雷諾數(shù)：判斷液體流態(tài)依據(jù)<（Rec見p32表2.2）、

Re>Rec為紊流

雷諾數(shù)物理意義：液流的慣性力對粘性力的無因次比（二）沿程壓力損失（粘性損失）定義:液體沿等徑直管流動時(shí)，由于液體的粘性摩擦和質(zhì)點(diǎn)的相互擾動作用，而產(chǎn)生的壓力損失。沿程壓力損失產(chǎn)生原因

內(nèi)摩擦—因粘性，液體分子間摩擦

摩擦<外摩擦—液體與管壁間

沿程壓力損失（粘性損失）流速分布規(guī)律

圓管層流的流量

圓管的平均流速

圓管沿程壓力損失

圓管紊流的壓力損失

1.流速分布規(guī)律

液體在等徑水平直管中作層流運(yùn)動，沿管軸線取一半徑為r，長度為l的小圓柱體兩端面壓力為p1、p2

，側(cè)面的內(nèi)摩擦力為Ff，勻速運(yùn)動時(shí)，其受力平衡方程為：

(p1-p2)πr2=Ff

動畫演示∵F=-2πrlμdu/dr△p=p1-p2

∴du=-rdr△p/2μl對上式積分，并應(yīng)用邊界條件r=R時(shí)，u=0,得

u=(R2-r2)△p/4μl流速分布規(guī)律

結(jié)論：液體在圓管中作層流運(yùn)動時(shí)，速度對稱于圓管中心線并按拋物線規(guī)律分布。

umin

=0(r=R)

umax

=R2△p/4μl=d2△p/16μl(r=0)2.圓管層流的流量

∵dA=2πrdr∴dq

=udA=2πurdr=2π(R2-r2)△p/4μl

故

q

=∫0R2π△p/4μl·(R2-r2)rdr=△pπR4/8μl=△pπd4/128μl

3.圓管的平均流速

v=q

/A=pπd4/128μl)πd2/4=△pd2/32μlv=umax/24.圓管沿程壓力損失

△pλ

=128μlq/πd4=8μlq/πR4

將q=πR2v，μ=ρν代入上式并簡化得：

△pλ

=△p=32μlv/d2

結(jié)論：液流沿圓管作層流運(yùn)動時(shí)，其沿程壓力損失與管長、流速、粘度成正比，而與管徑的平方成反比。

（1）圓管層流時(shí)沿程壓力損失∵μ=ρνRe=dv/ν

λ=64/Re∴△pλ

=64ν/dv·l/d·ρv2/2=64/Re··l/d·ρv2/2故△pλ

=λ·l/d·ρv2/2

理論值64/Re

λ<

實(shí)際值75/Re（2）圓管紊流時(shí)的沿程壓力損失△pλ

=λ·l/d·ρv2/2λ=0.3164Re-0.25(光滑圓管)（105>Re

>4000）λ=0.032+0.221Re-0.237

（3×106>Re

>105）λ=[1.74+2lg（d/△）]-2（Re>3×106或

Re>900d/△）

∵紊流運(yùn)動時(shí)，△pλ比層流大

∴液壓系統(tǒng)中液體在管道內(nèi)應(yīng)盡量作層流運(yùn)動

（三）局部壓力損失定義

:液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突變截面以及閥口濾網(wǎng)等局部裝置時(shí)，液流會產(chǎn)生旋渦，并發(fā)生強(qiáng)烈的紊動現(xiàn)象，由此而產(chǎn)生的損失稱為局部損失。局部壓力損失產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：碰撞、旋渦（突變管、彎管)產(chǎn)生附加摩擦

附加摩擦—只有紊流時(shí)才有，是由于分子作橫向運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生的摩擦，即速度分布規(guī)律改變，造成液體

的附加摩擦。

1.局部壓力損失公式△pζ

=ζ·ρv2/2

2.標(biāo)準(zhǔn)閥類元件局部壓力損失△pv

=△pn(q/qn)2

（四）管路系統(tǒng)的總壓力損失

∑△p=∑△pλ+∑△pv

=∑λ·l/d·ρv/2+∑ζρv2/2

△p→熱能→T↑→△q↑→η↓

↓

↓

散逸污染

減小△p的措施

1盡量↓L，↓突變

2↑加工質(zhì)量，力求光滑，ν合適3↑A，↓v

過高△p↑∵△p∝v2

其中v的影響最大<

過低尺寸↑成本↑

∴一般有推薦流速可供參考，見有關(guān)手冊。

一般在液壓傳動中，可將壓力損失寫成如下形式：

∑△p=p1-p2

五

孔口和縫隙流量1.孔口流量孔口根據(jù)長徑比分為三種:薄壁孔l/d≤0.5細(xì)長孔l/d＞4短孔0.5<l/d≤4①薄壁孔流量d/d1≥7為完全收縮d/d1＜7為不完全收縮p1/ρg

+Z1+α1v12/2g=p2/ρg

+Z2+α2v22/2g+hw

p1+ρg

Z1+ρα1v12/2=p2+ρg

Z2+ρα2v22/2+Δpw式中:Z1=Z2;v1＜＜v2;α2=2;△pv

=ζ·ρv22/2式中:A2-收縮斷面的面積;Cq-流量系數(shù)Cc-收縮系數(shù);

CC=A2/AT

AT-孔口的過流斷面積②短孔、細(xì)長孔流量短孔的流量細(xì)長孔③孔口流量通用公式：q=CATΔpφq=CATΔpφ上式說明；通過孔口的流量與孔口面積,孔口前后的壓力差以及孔口形式?jīng)Q定的特性系數(shù)有關(guān)2、縫隙流量①平行平板縫隙流量②圓環(huán)縫隙流量六、

氣穴現(xiàn)象和液壓沖擊氣穴現(xiàn)象在流動的液體中，因某點(diǎn)處的壓力低于空氣分離壓而產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象。如果液壓系統(tǒng)中發(fā)生了空穴現(xiàn)象，液體中的氣泡隨著液流運(yùn)動到壓力較高的區(qū)域時(shí)，一方面，氣泡在較高壓力作用下將迅速破裂，從而引起局部液壓沖擊，造成噪音和振動；另一方面，由于氣泡破壞了液流的連續(xù)性，降低了油管的通油能力，造成流量和壓力的波動，使液壓元件承受沖擊載荷，因此影響了其使用壽命。同時(shí)，氣泡中的氧也會腐蝕金屬元件的表面，我們把這種因發(fā)生空穴現(xiàn)象而造成的腐蝕叫汽蝕。危害：使液壓裝置產(chǎn)生噪聲和振動，使金屬表面受到腐蝕。減小氣穴現(xiàn)象的措施：為了防止氣穴現(xiàn)象的產(chǎn)生，就要防止液壓系統(tǒng)中的壓力突然降低，具體措施如下：①

減小閥孔前后的壓力差，一般希望閥孔前后的壓力比p1/p2<3.5。②

正確設(shè)計(jì)和使用液壓泵。③

提高零件的抗氣蝕能力：增加零件的機(jī)械強(qiáng)度，采用抗腐蝕能力強(qiáng)的金屬材料，減小零件表面粗糙度2.液壓沖擊液壓動畫匯總\液壓沖擊.swf現(xiàn)象和原因在液壓系統(tǒng)中，當(dāng)管道中的閥門突然關(guān)閉或開啟時(shí)，管內(nèi)液體壓力發(fā)生急劇交替升降的波動過程，稱為液壓沖擊。直接液壓沖擊：當(dāng)管道中的閥門突然關(guān)閉時(shí)，閥門處的壓力急劇上升，出現(xiàn)峰值，可能使液壓元件和管道損壞，并伴有巨大的振動和噪聲。當(dāng)管道中的閥門突然開啟時(shí)，則使壓力突然下降。這種開閉所引起的沖擊，叫做直接液壓沖擊。由管內(nèi)液流流速突變引起的液壓沖擊；由運(yùn)動部件制動所產(chǎn)生的液壓沖擊。2)危害

出現(xiàn)液壓沖擊時(shí)，液體中的瞬時(shí)峰值壓力可以比正常工作壓力大好幾倍。雖然峰值壓力比管道的破壞壓力要小得多，但由于壓力增長極快，足以使密封裝置、管道或其它液壓元件損壞。液壓沖擊還會使工作機(jī)械引起振動，產(chǎn)生很大噪聲，影響工作質(zhì)量。有時(shí)，液壓沖擊使某些元件（如閥、壓力繼電器等）產(chǎn)生誤動作，導(dǎo)致設(shè)備破壞。3)減小液壓沖擊的措施1、盡可能延長執(zhí)行元件的換向時(shí)間，如將電液換向閥或換向閥采用帶錐度臺肩的閥芯，可控制主閥芯的移動速度，從而控制了換向時(shí)間。2、正確設(shè)計(jì)閥口，使運(yùn)動部件制動時(shí)速度變化比較均勻。3、在某些精度要求不高的工作機(jī)械上，使液壓缸兩腔油路在換向閥回到中位時(shí)瞬時(shí)互通。4、適當(dāng)加大管徑，使液流流速小于或等于推薦流速值。5、采用橡膠軟管。6、在容易發(fā)生液壓沖擊的地方，設(shè)置卸荷閥或蓄能器。蓄能器不但縮短了壓力波傳播的距離，減小了相應(yīng)的傳播時(shí)間tc，還能吸收沖擊壓力。1.5液壓油

1.5.1液壓油的用途 液壓油起以下幾種作用：

(1)傳遞運(yùn)動與動力。將泵的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能并傳至各處，由于油本身具有粘度，因此，在傳遞過程中會產(chǎn)生一定的動力損失。

(2)潤滑。液壓元件內(nèi)各移動部位都可受到液壓油充分潤滑，從而降低元件磨耗。

(3)密封。油本身的粘性對細(xì)小的間隙有密封的作用。

(4)冷卻。系統(tǒng)損失的能量會變成熱，被油帶出。

1.5.2液壓油的種類 液壓油主要有下列兩種。

1.礦物油系液壓油 礦物油系液壓油主要由石臘基（Paraffinbase）的原油精制而成，再加抗氧化劑和防銹劑，為用途最廣的一種。其缺點(diǎn)為耐火性差。 2.耐火性液壓油 耐火性液壓油是專用于防止有引起火災(zāi)危險(xiǎn)的乳化型液壓油，有水中油滴型（O/W）和油中水滴型（W/O）兩種。水中油滴型（O/W）的潤滑性差，會侵蝕油封和金屬；油中水滴型（W/O）化學(xué)穩(wěn)定性很差。

1.5.3液壓油的性質(zhì) 液壓油的主要性質(zhì)如下。

1.密度 礦物油系工業(yè)液壓油，比重約0.85～0.95，W/O型比重約0.92～0.94，O/W型比重約1.05～1.1。其比重越大，泵吸入性越差。

2.閃火點(diǎn) 油溫升高時(shí)，部分油會蒸發(fā)而與空氣混合成油氣，此油氣所能點(diǎn)火的最低溫度稱為閃火點(diǎn)，如繼續(xù)加熱，則會連續(xù)燃燒，此溫度稱為燃燒點(diǎn)。

3.粘度 流體流動時(shí)，沿其邊界面會產(chǎn)生一種阻止其運(yùn)動的流體摩擦作用，這種產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)稱為粘性。液壓油粘性對機(jī)械效率、磨耗、壓力損失、容積效率、漏油及泵的吸入性影響很大。液壓動畫匯總\液體粘性.swf

粘性可分為動力粘度和運(yùn)動粘度兩種。動力粘度表示如圖1-11所示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：(1-11) 式中，τ表示剪應(yīng)力（g/cm2）；μ表示動力粘度（Poise、CentiPoise;

一般用P、

cP來表示)。 運(yùn)動粘度表示為(1-12)式中，ν表示運(yùn)動粘度（Stoke、

CentiStoke;一般用St、cSt來表示，1cSt＝10-6m2/s）；ρ表示密度（g/cm2）。粘度是液壓油的性能指標(biāo)。習(xí)慣上使用運(yùn)動粘度標(biāo)志液體的粘度，例如機(jī)械油的牌號就是用其在40℃時(shí)的平均運(yùn)動粘度（m2/s）。圖1-11液體的粘性示意圖 油的粘性易受溫度影響，溫度上升，粘度降低，造成泄漏、磨損增加、效率降低等問題；溫度下降，粘度增加，造成流動困難及泵轉(zhuǎn)動不易等問題。如運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)油液溫度超過60℃，就必須加裝冷卻器，因油溫在60℃以上，每超過10℃，油的劣化速度就會加倍。圖1-12所示是幾種國產(chǎn)液壓油的粘度—溫度曲線。圖1-12幾種國產(chǎn)液壓油的粘度—溫度曲線

4.壓縮性 液壓油在低、中壓時(shí)可視為非壓縮性液體，但在高壓時(shí)壓縮性就不可忽視了，純油的可壓縮性是鋼的100～150倍。壓縮性會降低運(yùn)動的精度，增大壓力損失而使油溫上升，壓力信號傳遞時(shí)，會有時(shí)間延遲，響應(yīng)不良的現(xiàn)象。 液壓油還有其他一些性質(zhì)，如穩(wěn)定性、抗泡沫性、抗乳化性、防銹性、潤滑性以及相容性等。

1.5.4液壓油的選用 液壓油有很多品種，可根據(jù)不同的使用場合選用合適的品種，在品種確定的情況下，最主要考慮的是油液的粘度，其選擇主要考慮如下因素。

1)液壓系統(tǒng)的工作壓力 工作壓力較高的系統(tǒng)宜選用粘度較高的液壓油，以減少泄露；反之便選用粘度較低的油。 例如，當(dāng)壓力p=7.0～20.0