《液壓與氣壓傳動(dòng)》（第二版）課件 張興國 第0-2章 緒論、液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)、液壓泵和液壓馬達(dá)

為了適應(yīng)工作機(jī)構(gòu)，以及操縱、控制性能的要求，必須在原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)之間設(shè)置傳動(dòng)裝置。原動(dòng)機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速范圍有限工作機(jī)構(gòu)的輸出扭矩（力）和輸出轉(zhuǎn)速（速度）變化范圍較寬的要求原動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置工作機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的方式介質(zhì)不同機(jī)械傳動(dòng)電氣傳動(dòng)液壓傳動(dòng)氣壓傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)：通過齒輪、齒條、皮帶、鏈條等機(jī)件傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)方式。它是發(fā)展最早、應(yīng)用最為廣泛的傳動(dòng)方式。電力傳動(dòng)：利用電力設(shè)備，通過調(diào)節(jié)電參數(shù)來傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)方式。液體傳動(dòng)：以液體為工作介質(zhì)來進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)方式。按其工作原理的不同又可分為液力傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)。液力傳動(dòng)是基于流體力學(xué)的動(dòng)量矩原理，主要是以液體動(dòng)能來傳遞動(dòng)力，故又稱為動(dòng)力式液體傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)是基于流體力學(xué)的帕斯卡原理，只要是用液體靜壓能來傳遞動(dòng)力，故又稱為靜液傳動(dòng)。氣壓傳動(dòng)：是以空氣壓縮機(jī)為動(dòng)力源，以壓縮空氣為工作介質(zhì)，進(jìn)行能量傳遞和控制的一種傳動(dòng)方式。1.液壓傳動(dòng)的起源及發(fā)展概況

液壓傳動(dòng)與控制起源于1653年法國人帕斯卡提出的靜壓傳動(dòng)原理——帕斯卡原理，即“作用在封閉液體上的壓力，可以無損失地傳遞到各個(gè)方向，并與作用面保持垂直”。帕斯卡原理描述了封閉的液體在傳遞動(dòng)力、放大力和控制運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用。

1750年，伯努利提出能量守恒即“伯努利定律”。

這兩個(gè)定律奠定了流體靜壓傳動(dòng)的理論基礎(chǔ)。

1795年，第一臺(tái)水壓機(jī)問世。

1905年，水改為油，對(duì)液壓傳動(dòng)具有劃時(shí)代的意義。

1906年，開拓了液壓傳動(dòng)應(yīng)用于工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域。

第二次世界大戰(zhàn)期間

20世紀(jì)70年代，液壓傳動(dòng)已成為“工業(yè)的肌肉”。

至今，液壓工業(yè)已成為現(xiàn)代裝備制造工業(yè)的一個(gè)重要組成部分。0.1液壓與氣壓傳動(dòng)的起源及發(fā)展概況0.1液壓與氣壓傳動(dòng)的起源及發(fā)展概況2.氣壓傳動(dòng)的起源及發(fā)展概況

氣動(dòng)（Pneumatic）是“氣壓傳動(dòng)與控制”的簡(jiǎn)稱，氣動(dòng)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)各種生產(chǎn)控制、自動(dòng)控制的重要手段之一。

1776年JohnWikinson發(fā)明的能產(chǎn)生1個(gè)大氣壓左右的空氣壓縮機(jī)。20世紀(jì)30年代初，氣動(dòng)技術(shù)成功地應(yīng)用于自動(dòng)門的開閉及各種機(jī)械的輔助動(dòng)作上。20世紀(jì)60年代尤其是70年代初，隨著工業(yè)機(jī)械化和自動(dòng)化的發(fā)展，氣動(dòng)技術(shù)才廣泛應(yīng)用在生產(chǎn)自動(dòng)化的各個(gè)領(lǐng)域，形成了現(xiàn)代氣動(dòng)技術(shù)。1.液壓傳動(dòng)的工作原理

（1）液壓傳動(dòng)是依靠運(yùn)動(dòng)著的液體的壓力能來傳遞動(dòng)力的。它與依靠液體的動(dòng)能來傳遞動(dòng)力的“液力傳動(dòng)”不同。（2）液壓系統(tǒng)工作時(shí)，液壓泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽瑘?zhí)行元件（液壓缸）將壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。（3）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的油液是在受調(diào)節(jié)、受控制的狀態(tài)下進(jìn)行工作的，液壓傳動(dòng)與控制難以截然分開。0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.1液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理1.液壓傳動(dòng)的工作原理（4）液壓傳動(dòng)系統(tǒng)必須滿足它所驅(qū)動(dòng)的機(jī)床部件（工作臺(tái)）在力和速度方面的要求。（5）液壓傳動(dòng)需有工作介質(zhì)。液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)來傳遞信號(hào)和動(dòng)力的。0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.1液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成2.氣壓傳動(dòng)的工作原理

氣壓傳動(dòng)與液壓傳動(dòng)的基本工作原理是相似的。

它利用空氣壓縮機(jī)將原動(dòng)機(jī)（電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等）輸出的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榭諝獾膲毫δ?，然后在控制元件的控制及輔助元件的配合下，利用執(zhí)行元件把空氣的壓力能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，從而完成直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)并對(duì)外作功。0.2.1液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.2液壓與氣壓傳動(dòng)的組成（1）動(dòng)力元件。（2）控制調(diào)節(jié)元件。（3）執(zhí)行元件。（4）輔助元件。（5）工作介質(zhì)。0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動(dòng)的圖形符號(hào)0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動(dòng)的圖形符號(hào)

（1）液壓泵圖形符號(hào)。由一個(gè)圓加上一個(gè)實(shí)心三角以及圓外的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)方向來表示，三角尖向外，表示油液的方向。圖0-4中旋轉(zhuǎn)方向?yàn)閱蜗蚣^，表示單向旋轉(zhuǎn)；若為雙向箭頭，則表示雙向旋轉(zhuǎn)。圖0-4中無斜向穿過圓的箭頭表示該泵為定量泵，若有箭頭則為變量泵。

（2）換向閥圖形符號(hào)。為改變油液的流動(dòng)方向，換向閥的閥芯位置要變換，它一般可變動(dòng)2～3個(gè)位置；閥體上的通路數(shù)根據(jù)需要也不同。根據(jù)閥芯可變動(dòng)的位置數(shù)和閥體上的通路數(shù)，可組成“×位×通”換向閥。其圖形意義為：①換向閥的工作位置用方格表示，有幾個(gè)方格即表示幾位閥。②方格內(nèi)的箭頭符號(hào)表示油液的連通情況，不表示油液的流動(dòng)方向，“T”表示油液被閥芯閉死的符號(hào)。這些符號(hào)在一個(gè)方格內(nèi)和方格的交點(diǎn)數(shù)，即表示閥的通路數(shù)。③方格外的符號(hào)為操縱閥的控制符號(hào)?？刂菩问接惺謩?dòng)、機(jī)動(dòng)、電動(dòng)和液動(dòng)等。0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動(dòng)的圖形符號(hào)

（3）壓力閥圖形符號(hào)方格相當(dāng)于閥芯，方格中的箭頭表示油液的通道，兩側(cè)的直線代表進(jìn)出油管。圖0-4中的虛線表示控制油路，壓力閥就是利用控制油路的液壓力與另一側(cè)彈簧力相平衡的原理進(jìn)行工作的。

（4）節(jié)流閥圖形符號(hào)兩圓弧所形成的縫隙即為節(jié)流孔道，油液通過節(jié)流孔使流量變化。圖0-4中節(jié)流閥的箭頭表示節(jié)流孔的大小可以改變，稱為可調(diào)節(jié)流閥，也表示通過該閥的流量是可以調(diào)節(jié)的。

繪制液壓系統(tǒng)圖時(shí)規(guī)定：圖中液壓元件的圖形符號(hào)應(yīng)以元件的靜止?fàn)顟B(tài)或零位來表示。0.2液壓與氣壓傳動(dòng)的基本原理及組成0.2.3液壓與氣壓傳動(dòng)的圖形符號(hào)0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.1液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)（1）主要優(yōu)點(diǎn)

（1）液壓傳動(dòng)的各個(gè)元件，可根據(jù)需要方便、靈活地來布置。（2）重量輕、體積小、運(yùn)動(dòng)慣性小、反應(yīng)速度快。（3）操縱控制方便，可實(shí)現(xiàn)大范圍的無級(jí)調(diào)速（調(diào)速范圍達(dá)2000：1）。（4）可自動(dòng)實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，實(shí)用安全可靠，不會(huì)因過載造成元件損壞。（5）一般采用礦物油為工作介質(zhì)，相對(duì)運(yùn)動(dòng)面可自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)。（6）很容易實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)。（7）容易實(shí)現(xiàn)機(jī)器的自動(dòng)化，特別是采用機(jī)、電、液聯(lián)合控制后，不僅可實(shí)現(xiàn)更高程度的自動(dòng)控制過程，而且可以實(shí)現(xiàn)遙控。（8）由于液壓元件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，故液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、維修過程都大大簡(jiǎn)化，從設(shè)計(jì)到投入使用的周期短。0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.1液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)1.液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)（2）主要缺點(diǎn)

（1）由于液體流動(dòng)的阻力損失和泄漏較大，所以效率較低。（2）液壓傳動(dòng)中的泄漏會(huì)影響執(zhí)行元件的準(zhǔn)確性。（3）液壓傳動(dòng)對(duì)油溫的變化比較敏感。（4）造價(jià)較高；同時(shí)，由于液壓元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)件之間的配合間隙很小，所以，對(duì)工作介質(zhì)的污染比較敏感，需要較好的工作環(huán)境。（5）故障診斷困難。0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.1液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)2.氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)（1）主要優(yōu)點(diǎn)

（1）工作介質(zhì)為空氣，可以從大氣中取得，同時(shí)，用過的空氣可直接排放到大氣中去，不會(huì)污染環(huán)境。（2）空氣的黏度很小，所以流動(dòng)阻力小，在管道中的壓力損失較小，因此壓縮空氣便于集中供應(yīng)（空壓站）和遠(yuǎn)距離輸送。（3）壓縮空氣的工作壓力較低（一般為0.3～0.8MPa）。因此，對(duì)氣動(dòng)元件的材料和制造精度要求較低。（4）空氣的特性受溫度影響小。在高溫下能可靠地工作，不會(huì)發(fā)生燃燒或爆炸。且溫度變化時(shí)，空氣的黏度變化極小，故不會(huì)影響傳動(dòng)性能。（5）氣動(dòng)系統(tǒng)維護(hù)簡(jiǎn)單，管道不易堵塞，也不存在介質(zhì)變質(zhì)、補(bǔ)充、更換等問題。（6）環(huán)境適應(yīng)性好，特別是在易燃、易爆、多塵埃、強(qiáng)磁、輻射、振動(dòng)等惡劣環(huán)境中，比液壓、電子、電氣傳動(dòng)和控制優(yōu)越。（7）氣體壓力具有較強(qiáng)的自保持能力，即使壓縮機(jī)停機(jī)，氣閥關(guān)閉，但裝置中仍然可以維持一個(gè)穩(wěn)定的壓力。（8）氣動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，維護(hù)方便，過載時(shí)能自動(dòng)保護(hù)。0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.1液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)2.氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)（2）主要缺點(diǎn)

（1）氣壓傳動(dòng)裝置中的信號(hào)傳遞速度限制在聲速（約340m/s）范圍內(nèi)，所以它的工作頻率和響應(yīng)速度遠(yuǎn)不如電子裝置，并且信號(hào)要產(chǎn)生較大的失真和延滯，也不便于構(gòu)成較復(fù)雜的回路，但對(duì)一般的機(jī)械設(shè)備，工業(yè)生產(chǎn)過程氣動(dòng)信號(hào)的傳遞速度是能滿足工作要求的。（2）空氣的壓縮性比較大，因此氣動(dòng)裝置的動(dòng)作穩(wěn)定性較差，外載變化時(shí)，對(duì)工作速度的影響較大。（3）由于工作壓力低，氣動(dòng)裝置的輸出力或力矩受到限制。在結(jié)構(gòu)尺寸相同的情況下，氣壓傳動(dòng)裝置比液壓傳動(dòng)裝置輸出的力要小得多。氣壓傳動(dòng)裝置的輸出力不宜大于10～40KN，且傳動(dòng)效率低。

（4）噪音較大，尤其是在排氣時(shí)需加消聲器。0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.2液壓與氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.2液壓與氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用

氣壓傳動(dòng)的應(yīng)用也相當(dāng)普遍，許多機(jī)器設(shè)備中都裝有氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)。在工業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，如機(jī)械、電子、鋼鐵、車輛、制造、橡膠、紡織、化工、食品、包裝、印刷和煙草領(lǐng)域等，氣壓傳動(dòng)技術(shù)已成為其基本組成部分。在尖端技術(shù)領(lǐng)域（如核工業(yè)和宇航）中，氣壓傳動(dòng)技術(shù)也占據(jù)著重要的地位。0.3液壓與氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)、應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)0.3.3液壓與氣壓傳動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)1.液壓傳動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)1）能耗2）主動(dòng)維護(hù)3）機(jī)電一體化4）可靠性和性能穩(wěn)定性5）污染控制6）環(huán)境的適應(yīng)性2.氣壓傳動(dòng)的發(fā)展趨勢(shì)1）小型化、高性能2）多功能化3）集成化4）網(wǎng)絡(luò)化、智能化5）節(jié)能、環(huán)保、綠色0.4《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求1.《液壓與氣壓傳動(dòng)》課程內(nèi)容2.《液壓與氣壓傳動(dòng)》學(xué)習(xí)要求0.5工程實(shí)例0.5.1液壓千斤頂0.5工程實(shí)例0.5.2

簡(jiǎn)易氣動(dòng)機(jī)械手0.5工程實(shí)例0.5工程實(shí)例液壓傳動(dòng)篇第1章液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)第2章液壓傳動(dòng)動(dòng)力元件第3章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件第4章液壓傳動(dòng)控制元件第5章液壓傳動(dòng)輔助元件第6章液壓傳動(dòng)基本回路第7章液壓傳動(dòng)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)氣壓傳動(dòng)篇第8章氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)第9章氣源裝置與氣動(dòng)元件第10章氣壓傳動(dòng)基本回路第11章氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)液體靜力學(xué)液體動(dòng)力學(xué)液體流動(dòng)時(shí)的能力損失孔口和縫隙流動(dòng)液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象流體力學(xué)的研究對(duì)象是流體，研究流體的宏觀運(yùn)動(dòng)、平衡規(guī)律及流體與固體的相互作用。液壓流體力學(xué)是流體力學(xué)的一個(gè)組成部分，是研究液體靜止和運(yùn)動(dòng)時(shí)的力學(xué)規(guī)律，以及應(yīng)用這些規(guī)律解決液壓技術(shù)中工程計(jì)算等問題的學(xué)科。液體所具有的特性：（1）連續(xù)性：液體是一種連續(xù)介質(zhì)，這樣就可以把液體的運(yùn)動(dòng)參數(shù)看作是時(shí)間和空間的連續(xù)函數(shù)，并有可能利用解析數(shù)學(xué)來描述它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（2）不抗拉：由于液體分子與分子間的內(nèi)聚力極小，幾乎不能抵抗任何拉力而只能承受較大的壓應(yīng)力，不能抵抗剪切變形而只能對(duì)變形速度呈現(xiàn)阻力。（3）易流性：不管作用的剪力怎樣微小，液體總會(huì)發(fā)生連續(xù)的變形，這就是液體的易流性，它使得液體本身不能保持一定的形狀，只能呈現(xiàn)所處容器的形狀。（4）均質(zhì)性：液體的密度是均勻的，物理特性是相同的。1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)工作介質(zhì)在液壓系統(tǒng)中的主要作用是：①傳遞能量；②潤(rùn)滑；③將熱量及污染物帶走。液壓系統(tǒng)使用的工作介質(zhì)種類較多，大體可分為：石油基液壓油、抗燃液壓液和水（海水或淡水）三大類，其中石油基液壓油最為常用。

1.1.1液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)的種類1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.1液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)的種類類型名稱組成特性適用場(chǎng)合石油基液壓油L-HH液壓油無添加劑的石油基液壓油氧化穩(wěn)定性、低溫性能、防銹性較差。不重要的液壓系統(tǒng)。L-HL普通液壓油HH+抗氧化、抗腐、抗泡、抗磨、防銹等添加劑、良好的防銹性、抗氧化性、抗泡性和對(duì)橡膠密封件的適應(yīng)性、高精密機(jī)床或要求較高的中、低壓系統(tǒng)。L-HR高黏度指數(shù)液壓油HL+增黏、油性等添加劑良好的黏溫特性及抗剪切安定性，黏度指數(shù)達(dá)175以上。較好的潤(rùn)滑性，可有效的防止低速爬行和低速不穩(wěn)定現(xiàn)象。環(huán)境溫度變化較大的低壓系統(tǒng)。數(shù)控精密機(jī)床及高精度坐標(biāo)鏜床的液壓系統(tǒng)。L-HM抗磨液壓油HL+抗磨劑良好的抗磨、潤(rùn)滑、抗氧化及防銹性。高壓、高速工程機(jī)械和車輛液壓系統(tǒng)L-HV低凝液壓油HM+增黏、降凝等添加劑低溫下有良好的啟動(dòng)性能，正常溫度下有很好的工作性能，黏度指數(shù)在130以上。良好的抗剪切性能。低溫地區(qū)的戶外高壓系統(tǒng)。環(huán)境溫度變化較大的中、高壓系統(tǒng)。L-HG液壓-導(dǎo)軌油HM+油性劑用于導(dǎo)軌潤(rùn)滑時(shí)具有良好的防爬性能。機(jī)床液壓和導(dǎo)軌潤(rùn)滑合用的系統(tǒng)。1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.1液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)的種類抗燃液壓液L-HFAE水包油乳化液水（90％-95％）+基礎(chǔ)油（5％-10％）+乳化、防銹、助溶、防霉、抗泡等添加劑微小油滴均勻分布在水中，潤(rùn)滑性、黏溫特性、低溫性差。良好的阻燃性和冷卻性。具有較高的飽和蒸汽壓及pH值。對(duì)潤(rùn)滑性、黏溫特性要求不高的低壓系統(tǒng)，如液壓支架、水壓機(jī)系統(tǒng)。系統(tǒng)所用液壓泵的轉(zhuǎn)速不宜超過1200rpm。L-HFB油包水乳化液水（40％）+基礎(chǔ)油（60％）+乳化、抗磨、防銹、抗氧化、抗泡等添加劑既具有石油基液壓油的良好特性，又具有抗燃性。對(duì)金屬材料和密封材料無特殊要求。對(duì)于抗燃性、潤(rùn)滑性、防銹性均有要求的液壓系統(tǒng)。使用溫度不超過65℃。L-HFAS高水基抗然工作液水（95％）+抗磨、防銹、抗腐、乳化、抗泡、增黏等添加劑（5％）成本低；特別良好的抗燃性；良好的冷卻性。黏溫特性、潤(rùn)滑性差。對(duì)潤(rùn)滑性和黏溫特性要求不高，但是對(duì)抗燃性要求特別高的液壓系統(tǒng)。L-HFC水-乙二醇液水（35％-55%）+乙二醇+增稠、抗氧化、抗泡、防銹、抗磨、防腐等添加劑良好的黏溫特性、黏度指數(shù)高（130-170）；良好的抗燃性；凝點(diǎn)低（-50℃）；與大多數(shù)金屬材料相適應(yīng)。要求防火的中、低壓系統(tǒng)，以及在低溫下使用的液壓系統(tǒng)。使用溫度為-18℃-65℃。L-HFDR磷酸酯液無水磷酸酯+增稠、抗氧化、抗泡、防銹、抗磨等添加劑優(yōu)良的抗燃性；良好抗氧化性和潤(rùn)滑性；可在高壓下使用；價(jià)格昂貴；有毒性；與多種密封材料（如丁氰橡膠、氯丁橡膠等）相容性差抗燃性要求很高的中、高壓系統(tǒng)；使用溫度范圍可達(dá)-45℃-135℃；與丁基膠、乙丙膠、氟橡膠、硅橡膠、聚四氟乙烯等均可相容。1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.1液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)的種類水海水海水無可燃性；優(yōu)良的環(huán)保性。潤(rùn)滑性、抗磨性、防銹性差；需要專門材質(zhì)（如海軍黃銅、陶瓷等）的液壓元件；元件制造工藝要求高；系統(tǒng)效率較低。海上鉆井平臺(tái)、潛艇、軍艦、水下機(jī)器人等的液壓系統(tǒng)。淡水（純水）淡水、自來水無可燃性；優(yōu)良的環(huán)保性。潤(rùn)滑性、抗磨性、防銹性差；需要專門材質(zhì)（如海軍黃銅、陶瓷等）的液壓元件；元件制造工藝要求高；系統(tǒng)效率較低。對(duì)環(huán)保要求高的系統(tǒng)；不允許有油液泄露的液壓設(shè)備（如食品機(jī)械、印刷機(jī)械、制藥機(jī)械等）1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.2液壓油的主要物理性質(zhì)密度

單位體積液體的質(zhì)量稱為液體的密度。體積為Ｖ，質(zhì)量為ｍ的液體的密度為

礦物油型液壓油的密度隨溫度的上升而有所減小，隨壓力的提高而稍有增大，但變動(dòng)值很小，可以認(rèn)為是常值。我國采用20℃時(shí)的密度作為油液的標(biāo)準(zhǔn)密度。

1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.2液壓油的主要物理性質(zhì)2.黏性液體在外力作用下，液層間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，稱為黏性。摩擦阻力是液體黏性的表現(xiàn)形式。黏性是液體固有的物理特性，但是液體只有在流動(dòng)(或有流動(dòng)趨勢(shì))時(shí)才會(huì)呈現(xiàn)出黏性，靜止的液體是不呈現(xiàn)黏性的。

黏性是油液的基本屬性，對(duì)液壓元件的性能和系統(tǒng)的工作特性有極大影響。黏性也是選擇液壓用油的重要依據(jù)1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.2液壓油的主要物理性質(zhì)（1）牛頓內(nèi)摩擦定律（N）

1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.2液壓油的主要物理性質(zhì)（2）黏性的度量黏性的大小用黏度來表示。黏度可用動(dòng)力黏度、運(yùn)動(dòng)黏度和相對(duì)黏度三種形式來量度。①動(dòng)力黏度

也稱絕對(duì)黏度，是指液體在單位速度梯度下流動(dòng)時(shí)單位面積上產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力。

②運(yùn)動(dòng)黏度

油液的動(dòng)力黏度與密度之比，即③相對(duì)黏度

也稱條件黏度，是使用特定的黏度計(jì)在規(guī)定條件下可直接測(cè)量的黏度。我國采用的相對(duì)黏度為恩氏黏度（m2/s）

1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.2液壓油的主要物理性質(zhì)油液的黏性與壓力、溫度的關(guān)系

一般而言，油液所受壓力增大，其黏性變大，在高壓時(shí)，壓力對(duì)黏性的影響表現(xiàn)尤為突出，而在中、低壓時(shí)并不顯著。

油液黏性對(duì)溫度十分敏感。當(dāng)油液溫度升高時(shí)，黏性下降，這種影響在低溫時(shí)更為突出。1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.2液壓油的主要物理性質(zhì)3.壓縮性液體體積隨壓力的變化而變化。在一定溫度下，每增加一個(gè)單位壓力，液體體積的相對(duì)變化值，稱為液體的壓縮性。壓縮性大小用壓縮系數(shù)表示，即

在液壓傳動(dòng)中，常以液體的體積彈性系數(shù)K（也稱體積彈性模量），即的倒數(shù)來表示油液的壓縮性：1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.3液壓油的選用液壓系統(tǒng)對(duì)液壓油的要求：（1）具有良好的黏溫特性及適宜的黏度。（2）具有良好的潤(rùn)滑性能。（3）空氣分離壓、飽和蒸汽壓要低；閃點(diǎn)、燃點(diǎn)要高；凝點(diǎn)要低。（4）具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，即對(duì)熱、氧化、水解和剪切都有良好的穩(wěn)定性，在高溫下與空氣長(zhǎng)時(shí)間接觸以及高速通過縫隙后仍能保持原有的化學(xué)成分不變。（5）具有良好的防腐蝕性，不腐蝕金屬及密封材料。（6）對(duì)人體無害，質(zhì)地純凈。

1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.4液壓油的污染及其控制

1965年，美國國家流體協(xié)會(huì)就做出了“液壓系統(tǒng)的故障至少有75%是由于油液的污染所造成”的結(jié)論。

污染問題直接影響著液壓系統(tǒng)的使用壽命。

如何正確使用與維護(hù)液壓系統(tǒng)，有效地控制污染，保證油液的清潔，是液壓系統(tǒng)日常維護(hù)和使用中的一項(xiàng)重要工作，也是確保液壓系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵。1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)固體污染物：主要有金屬切屑、毛刺、硅砂、磨料、焊渣、銹片、添加劑、粉塵、沙粒，纖維物、氧化生成物和灰塵等固體顆粒。液體污染物：一般包括不符合系統(tǒng)要求的油液（新舊油及異種油的交叉污染）、水、涂料和氯及其鹵化物等。氣體污染物：主要是混入系統(tǒng)中的空氣。1.液壓污染物的種類1.1.4液壓油的污染及其控制1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.4液壓油的污染及其控制2.污染產(chǎn)生的原因及危害污染產(chǎn)生的原因：（1）液壓油本身的變質(zhì)所產(chǎn)生的粘度變化和酸值變化；（2）外界污染物混入液壓油內(nèi)（包括制作、安裝過程中潛伏在液壓系統(tǒng)內(nèi)部的污染物；或者在液壓系統(tǒng)工作過程中產(chǎn)生的污染物）。

1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.4液壓油的污染及其控制污染帶來的危害：（1）使節(jié)流閥和壓力阻尼孔時(shí)堵時(shí)通。（2）使得液壓泵及馬達(dá)、閥組等元件的運(yùn)動(dòng)副磨損加劇。（3）混入液壓油中的水分會(huì)導(dǎo)致液壓油變質(zhì)老化。（4）使吸油過濾器嚴(yán)重阻塞。（5）污物進(jìn)入滑閥間隙，可能使滑閥卡住。（6）影響潤(rùn)滑性能。（7）影響環(huán)保效益。2.污染產(chǎn)生的原因及危害1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.4液壓油的污染及其控制3.污染的控制常用的液壓油清潔度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)有：

GB/T14039一93（等效于ISO/DIS4406）

NAS1638污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。污染控制的措施：★液壓油污染的控制★液壓系統(tǒng)在制作、安裝過程中的污染控制★液壓系統(tǒng)在使用過程中的污染控制

1.1液壓傳動(dòng)的工作介質(zhì)1.1.4液壓油的污染及其控制3.污染的控制一般液壓油清潔度的要求：★在大間隙、低壓液壓系統(tǒng)中，采用NAS10-NAS12，大約相當(dāng)于ISO19/16-ISO21/18。這表示每毫升油液中≥5μm的顆粒數(shù)大約在2500～20000之間；每毫升油液中≥15μm的顆粒數(shù)大約在320～2500之間?！镌谄胀ㄖ?、高壓液壓系統(tǒng)中，采用NAS7-NAS9，大約相當(dāng)于ISO16/13-ISO18/15。這表示每毫升油液中≥5μm的顆粒數(shù)大約在320～2500之間；每毫升油液中≥15μm的顆粒數(shù)大約在40～320之間?！镌诿舾屑八欧⒏邏阂簤合到y(tǒng)中，采用NAS4-NAS6，大約相當(dāng)于ISO13/10-ISO15/12。這表示每毫升油液中≥5μm的顆粒數(shù)大約在40～320之間；每毫升油液中≥15μm的顆粒數(shù)大約在5～40之間。1.2液體靜力學(xué)1.2.1靜壓力及其特性質(zhì)量力作用在液體所有質(zhì)點(diǎn)上的力，其大小與受作用的液體質(zhì)量成正比。作用在液體上的力表面力作用在所研究液體的外表面上，并與液體表面積成正比的力。

1.2液體靜力學(xué)1.2.1靜壓力及其特性

靜壓力總是沿著液體作用面的內(nèi)法線方向，即靜壓力總是垂直于受壓面

液體靜壓力的基本特性

液體中任一點(diǎn)靜壓力的大小與作用面的方位無關(guān)。

1.2液體靜力學(xué)1.2.2靜力學(xué)基本方程圖1-3重力作用下的靜止液體靜力學(xué)分析靜力學(xué)基本方程

式中，p為靜止液體中任意點(diǎn)的壓力；p0為液面壓力；h為液體中任意點(diǎn)到液面的距離，稱為淹沒深度；為液體密度1.2液體靜力學(xué)1.2.2靜力學(xué)基本方程1靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)的靜壓力p由液面壓力p0。和重力引起的壓力ρgh兩部分組成。2靜止液體內(nèi)的壓力p隨淹沒深度h的增加按線性規(guī)律遞增，斜率由液體的密度ρ決定3在重力作用下，液體內(nèi)任意點(diǎn)的壓力與所處位置有關(guān)，在同一深度處的靜壓力相等；壓力相等的所有點(diǎn)組成的面叫做等壓面1.2液體靜力學(xué)1.2.3壓力表示法1單位面積上的作用力，采用國際單位：帕(Pa=N／m2)

2工程大氣壓(at)3液柱高，如米水柱(mH2O)、毫米汞柱(mmHg)等壓力單位常采用下面三種形式：以上三種形式的壓力單位換算關(guān)系為：1at=105Pa=0.1MPa=10mH2O=735.5mmHg1.2液體靜力學(xué)1.2.3壓力表示法絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力和真空度

以絕對(duì)零值為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力稱為絕對(duì)壓力

以當(dāng)?shù)卮髿鈮毫榛鶞?zhǔn)測(cè)得的壓力稱為相對(duì)壓力絕對(duì)壓力低于大氣壓力則稱為真空，并以真空度來表示

相對(duì)壓力＝絕對(duì)壓力－大氣壓力1.2液體靜力學(xué)1.2.4帕斯卡原理在密閉容器內(nèi)，施加在靜止液體邊界上的壓力可以等值地向液體內(nèi)所有方向傳遞。各類液壓機(jī)就是帕斯卡原理的具體工程應(yīng)用

圖1-6帕斯卡原理的示意圖1.2液體靜力學(xué)1.2.5靜止液體對(duì)固體壁面的作用力1．液體對(duì)平面的作用力2．液體對(duì)曲面的作用

靜止液體作用在曲面上某一方向的分力，等于液體靜壓力與曲面在該方向的垂直平面上的投影面積的乘積。靜止液體對(duì)平面的作用力等于靜壓力與平面面積的乘積，其作用點(diǎn)在平面形心處，方向垂直于平面。

1.2液體靜力學(xué)1.2.5靜止液體對(duì)固體壁面的作用力例2冷軋機(jī)支承輥平衡系統(tǒng)

例1

靜止油液對(duì)錐閥芯的作用力計(jì)算1.3液體動(dòng)力學(xué)1.3.1基本概念理想液體及定常流動(dòng)流動(dòng)液體的壓力

流量、平均流速跡線、流線、過流斷面流量及平均流速1.3液體動(dòng)力學(xué)1.3.2連續(xù)性方程圖1-10流體在管中定常流動(dòng)

=常數(shù)

1.3液體動(dòng)力學(xué)1.3.3伯努利方程1．理想液體的伯努利方程理想液體伯努利方程的物理意義：理想流體在定常流動(dòng)時(shí)，各截面上具有的總機(jī)械能由位能、壓力能和動(dòng)能組成，三者可相互轉(zhuǎn)化但三者之和保持不變。

1.3液體動(dòng)力學(xué)1.3.3伯努利方程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)，流速在過流斷面上的分布不是均勻的，如果用平均流速來表示動(dòng)能，則需引入動(dòng)能修正系數(shù)，層流時(shí)=2，紊流時(shí)=1；同時(shí)由于黏性的存在，流動(dòng)過程中要消耗一部分能量，即存在能量損失項(xiàng)

1.3液體動(dòng)力學(xué)1.3.3伯努利方程應(yīng)用伯努利方程時(shí)的注意事項(xiàng)：（1）z和p是指所取過流斷面同一點(diǎn)上的兩個(gè)參數(shù)。（2）液流應(yīng)是定常流動(dòng)，不可壓縮，均質(zhì)，且僅受重力作用。（3）列方程所需的兩個(gè)過流斷面，一個(gè)應(yīng)取在條件已知處，另一個(gè)應(yīng)取在需要求解的參數(shù)處。（4）流量在兩個(gè)過流斷面之間沿程不變，即沒有分流。（5）適當(dāng)?shù)剡x取基準(zhǔn)面，可使得列出的方程更加簡(jiǎn)潔。一般取液平面為基準(zhǔn)面，這時(shí)p一般等于大氣壓，平均流速可約取為零。（6）各斷面上的壓力應(yīng)取同一種表示法。壓力小于大氣壓時(shí)，則表壓力為負(fù)值，但用真空度表示時(shí)要寫正值。如絕對(duì)壓力為0.03MPa，則表壓力為-0.07MPa，真空度為0.07MPa。（7）不要忘記動(dòng)能修正系數(shù)以及能量損失項(xiàng)1.3液體動(dòng)力學(xué)1.3.4動(dòng)量方程使用動(dòng)量方程時(shí)的注意事項(xiàng)：（1）與前面的幾個(gè)基本方程不同，動(dòng)量方程是矢量方程。因此，在使用時(shí)一般需要將速度、力等矢量分別沿水平和垂直方向分解，在水平及垂直方向上分別列出動(dòng)量方程。（2）動(dòng)量方程中的F是在流動(dòng)液體中所取的控制體積所受的所有外力之和。因此，運(yùn)動(dòng)液體對(duì)固體壁面的作用力與F的關(guān)系是作用力與反作用力的關(guān)系。（3）正確地選擇控制體積，可以使動(dòng)量方程簡(jiǎn)化。1.4液體流動(dòng)時(shí)的能量損失1.4.1層流、紊流、雷諾判據(jù)

液體質(zhì)點(diǎn)沒有橫向脈動(dòng)，互不干擾作定向而不混雜的有層次的運(yùn)動(dòng)，稱為層流。

在液體流速大于某一數(shù)值后，液體除交錯(cuò)而又混亂的沿某一方向運(yùn)動(dòng)外，還有一個(gè)脈動(dòng)的橫向速度，這種運(yùn)動(dòng)稱為紊流。

液體在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)存在層流和紊流兩種流動(dòng)狀態(tài)，不同流態(tài)對(duì)能量損失的影響也不相同。1.4液體流動(dòng)時(shí)的能量損失1.4.1層流、紊流、雷諾判據(jù)

液體是作層流運(yùn)動(dòng)還是作紊流運(yùn)動(dòng)，與流速、管徑及液體的黏性有關(guān)。雷諾歸納出一個(gè)綜合量——雷諾數(shù)Re來判斷液體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。雷諾數(shù)是液體慣性力與黏性力之比的無量綱數(shù)。當(dāng)雷諾數(shù)Re<Rer時(shí)，為層流；

當(dāng)雷諾數(shù)Re>Rer

時(shí)，為紊流。Rer稱為臨界雷諾數(shù)例如，在光滑金屬圓管中，Re<2000~2320為層流；Re>2000~2320為紊流。

1.4液體流動(dòng)時(shí)的能量損失1.4.1層流、紊流、雷諾判據(jù)對(duì)于圓形斷面管：

DH=d(管道內(nèi)徑)對(duì)于非圓形斷面管：流道過流斷面形狀例如，過流斷面是內(nèi)、外直徑分別為d及D的環(huán)形，則開度為x的滑閥閥口

1.4液體流動(dòng)時(shí)的能量損失1.4.2沿程能量損失沿程能量損失計(jì)算公式：

液體在等徑直管內(nèi)，沿流動(dòng)方向各流層之間的內(nèi)摩擦而產(chǎn)生的能量損失稱為沿程能量損失。

它主要取決于管道長(zhǎng)度l、管徑d、液體流速，液體黏度以及液體在管中的流動(dòng)狀態(tài)。、式中，hl為以液柱高表示的沿程能量損失；為液體密度；g為重力加速度；為沿程壓力損失系數(shù)，不同的流態(tài)，有不同的值1.4液體流動(dòng)時(shí)的能量損失1.4.2沿程能量損失圓管層流時(shí)沿程能量損失系數(shù)的選?。海?）水的層流運(yùn)動(dòng)：（2）金屬管中油的層流運(yùn)動(dòng)：（3）橡膠軟管中油的層流運(yùn)動(dòng)：1．圓管層流運(yùn)動(dòng)的能量損失

1.4液體流動(dòng)時(shí)的能量損失1.4.2沿程能量損失2．圓管紊流運(yùn)動(dòng)的能量損失實(shí)驗(yàn)證明，在紊流狀態(tài)下，沿程壓力損失系數(shù)不僅與雷諾數(shù)Re有關(guān)，而且還與管道內(nèi)壁的表面粗糙度有關(guān)。

-管道內(nèi)壁表面絕對(duì)粗糙度的平均值

-近壁層流層的厚度

1.4液體流動(dòng)時(shí)的能量損失1.4.2沿程能量損失圓管紊流時(shí)沿程能量損失系數(shù)的選?。海?）對(duì)于同一根管道，同樣的工作液體，根據(jù)流動(dòng)狀態(tài)的不同，這根管道可能為紊流光滑管也可能為紊流粗糙管：（2）所有紊流時(shí)的沿程能量損失系數(shù)的計(jì)算公式都是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上歸納的經(jīng)驗(yàn)公式。1.4液體流動(dòng)時(shí)的能量損失1.4.3局部能量損失

液體在流動(dòng)中，由于遇到局部障礙而產(chǎn)生的阻力損失，稱為局部能量損失。

局部壓力損失計(jì)算公式：

式中，hm為以液柱高表示的局部能量損失；g為重力加速度；為局部壓力損失系數(shù)，為液體過流斷面上的平均速度局部能量損失系數(shù)一般根據(jù)實(shí)驗(yàn)值選取1.4液體流動(dòng)時(shí)的能量損失1.4.4管路系統(tǒng)總能量損失

管路系統(tǒng)中總能量損失等于所有支管的沿程能量損失和所有局部裝置產(chǎn)生的局部能量損失之和。即

1.5孔口和縫隙流動(dòng)1.5.1小孔出流及節(jié)流特性方程1.5孔口和縫隙流動(dòng)1.5.1小孔出流及節(jié)流特性方程薄壁孔口孔口的長(zhǎng)徑比l／d0≤0.5時(shí)，稱為薄壁孔口，如圖2-24a所示，其特點(diǎn)如下。(1)收縮在孔外C—C處，即斷面2—2就是收縮斷面C—C，(2)無沿程損失，只有進(jìn)口處的局部損失。厚壁孔口當(dāng)小孔長(zhǎng)徑比0.5<l／d0≤4時(shí)，稱為厚壁孔（短管），如圖2-24b所示，其特點(diǎn)如下。(1)收縮在孔內(nèi)，對(duì)出口而言，Cc=A2/A0=1；(2)局部能量損失包括進(jìn)口損失和收縮以后的擴(kuò)散損失兩部分；(3)l0段為沿程損失。細(xì)長(zhǎng)孔小孔長(zhǎng)徑比l／d0>4時(shí)，稱為細(xì)長(zhǎng)孔。液流通過細(xì)長(zhǎng)孔的流動(dòng)為層流運(yùn)動(dòng)

1.5孔口和縫隙流動(dòng)1.5.1小孔出流及節(jié)流特性方程節(jié)流特性方程式中：A為節(jié)流器的通流面積。△p是節(jié)流器前后的壓力差。m是由節(jié)流器形狀決定的指數(shù)。薄壁小孔時(shí)m=0.5，細(xì)長(zhǎng)孔時(shí)m=1，厚壁孔時(shí)0.5＜m＜1。k是與節(jié)流器形狀、尺寸和液體性質(zhì)相關(guān)的節(jié)流系數(shù)。薄壁小孔時(shí)細(xì)長(zhǎng)孔時(shí)

1.5孔口和縫隙流動(dòng)1.5.2縫隙流動(dòng)縫隙高度相對(duì)其長(zhǎng)度和寬度而言要小很多縫隙流動(dòng)通常屬于層流范疇

液體在兩個(gè)邊界壁面所夾著的狹窄空間內(nèi)的流動(dòng)，稱為縫隙流動(dòng)。

縫隙流動(dòng)具有如下兩個(gè)特點(diǎn)：1.5孔口和縫隙流動(dòng)1.5.2縫隙流動(dòng)1.平行平板縫隙流動(dòng)(1)壓差流動(dòng)兩固定平行壁面間壓差流動(dòng)的流量ql與縫隙高度的三次方成正比，可見縫隙大小對(duì)泄漏量影響極大。

1.5孔口和縫隙流動(dòng)1.5.2縫隙流動(dòng)(2)剪切流動(dòng)1.平行平板縫隙流動(dòng)1.5孔口和縫隙流動(dòng)1.5.2縫隙流動(dòng)1.平行平板縫隙流動(dòng)(3)壓差與剪切聯(lián)合作用下的混合縫隙流動(dòng)

1.5孔口和縫隙流動(dòng)1.5.2縫隙流動(dòng)2.圓柱環(huán)狀縫隙流動(dòng)(1)同心環(huán)狀縫隙流動(dòng)

1.5孔口和縫隙流動(dòng)1.5.2縫隙流動(dòng)2.圓柱環(huán)狀縫隙流動(dòng)(2)偏心環(huán)狀縫隙流動(dòng)

為偏心比。從上式可以看出，偏心只對(duì)壓差流動(dòng)有影響，而對(duì)剪切流動(dòng)無影響。q

1.5孔口和縫隙流動(dòng)1.5.2縫隙流動(dòng)3．平行圓盤縫隙流動(dòng)

液體經(jīng)中心孔沿徑向向四周流出(源流)，或者從四周徑向流入中心(匯流)，這兩種情況都稱為平行圓盤縫隙流動(dòng)。因?yàn)橐后w沿徑向流動(dòng)，所以又稱為軸對(duì)稱流動(dòng)，它具有平行平板縫隙流動(dòng)的所有特點(diǎn)。

1.6液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象1.6.1液壓沖擊

液壓系統(tǒng)中，由于某一元件工作狀態(tài)突變而引起油壓瞬時(shí)急劇上升，產(chǎn)生很高的壓力峰值，出現(xiàn)沖擊波的傳遞過程，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。

1．物理本質(zhì)

2．沖擊壓力

3．液壓沖擊波的傳遞速度c為壓力波傳遞速度，即聲速

Ke為管道有效體積彈性系數(shù)

1.6液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象1.6.1液壓沖擊減小液壓沖擊的措施：(1)緩慢開閉閥門以增長(zhǎng)關(guān)閉油路的時(shí)間，或減慢閥芯的換向速度；(2)加大油管直徑以降低液流速度；(3)在系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器和安全閥；(4)在液壓元件中設(shè)置緩沖裝置；(5)采用橡膠軟管吸收液壓沖擊時(shí)的能量液壓沖擊的危害：液壓系統(tǒng)在沖擊壓力作用下，將產(chǎn)生劇烈振動(dòng)、噪音，引起設(shè)備如管道、液壓元件及密封裝置等損壞，導(dǎo)致嚴(yán)重泄漏，降低使用壽命，還會(huì)使某些元件動(dòng)作失靈造成事故，影響正常工作。特別在高壓、大流量系統(tǒng)中，其破壞性更加嚴(yán)重。應(yīng)采取適當(dāng)措施來減少液壓沖擊。1.6液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象1.6.2氣穴與氣蝕現(xiàn)象1．氣穴和氣蝕

在液流中，由于壓力降低到有氣泡形成的現(xiàn)象統(tǒng)稱為氣穴現(xiàn)象。

當(dāng)氣泡隨著流動(dòng)的液體被帶到高壓區(qū)時(shí)，氣泡體積急劇縮小或潰滅，并又重新混入或溶于油液中凝結(jié)成液體。在氣泡凝結(jié)處瞬間局部壓力和溫度急劇上升，產(chǎn)生液壓沖擊，還伴隨有噪音和振動(dòng)，油氧化變質(zhì)。如果在反復(fù)的液壓沖擊和高溫作用下，在從油液中游離出來的氧氣侵蝕下，管壁或液壓元件表面將產(chǎn)生剝落破壞，這種因氣穴現(xiàn)象而產(chǎn)生的零件剝蝕稱為氣蝕現(xiàn)象。2．氣穴和氣蝕的危害性1.6.2氣穴與氣蝕現(xiàn)象1.6液壓沖擊和氣蝕現(xiàn)象(1)由氣穴現(xiàn)象產(chǎn)生出的大量氣泡，有的會(huì)聚集在管道的最高處或通流的狹窄處形成氣塞，使油流不暢，甚至堵塞，從而使系統(tǒng)不能正常工作；(2)系統(tǒng)容積效率降低，使系統(tǒng)性能特別是動(dòng)態(tài)性能變壞；(3)氣蝕會(huì)使材料破壞，降低液壓元件的使用壽命。預(yù)防氣穴與氣蝕的措施

(1)減小流經(jīng)節(jié)流口及縫隙處的壓力降，一般希望節(jié)流口或縫隙前后壓力比小于3.5；(2)正確設(shè)計(jì)管路，限制泵的吸油口離油面高度；(3)提高管道的密封性能，防止空氣滲入；(4)提高零件的機(jī)械強(qiáng)度和降低零件的表面粗糙度，采用抗腐蝕能力強(qiáng)的金屬材料，以提高元件抗氣蝕能力1.7.1帕斯卡原理應(yīng)用——冷軋機(jī)的支承輥平衡系統(tǒng)1.7工程實(shí)例圖1-19冷軋機(jī)的支承輥平衡系統(tǒng)1.7.2伯努利方程的應(yīng)用——液壓泵安裝高度確定1.7工程實(shí)例圖1-20泵的安裝高度1.7.3動(dòng)力學(xué)基本方程綜合應(yīng)用——水力清砂高壓水槍1.7工程實(shí)例圖1-21水力清砂高壓水槍本章小結(jié)【本章小結(jié)】1．理解黏性、雷諾數(shù)、沿程能量損失、局部能量損失、縫隙流動(dòng)、液壓沖擊、氣穴與氣蝕等一系列液壓流體力學(xué)的基本概念。2．掌握靜力學(xué)、連續(xù)性、能量、動(dòng)量、節(jié)流特性等5個(gè)基本方程的物理概念及其在液壓技術(shù)中的應(yīng)用。液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)齒輪泵與齒輪馬達(dá)葉片泵與葉片馬達(dá)柱塞泵與柱塞馬達(dá)液壓泵與液壓馬達(dá)的選用2.1液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)2.1．1液壓泵與液壓馬達(dá)的基本工作原理液壓泵的基本工作原理

液壓泵是依靠其密封工作腔容積大小交替變化的原理來完成吸油、排油工作的，故一般稱為容積式液壓泵。2.1液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)2.1．1液壓泵與液壓馬達(dá)的基本工作原理2.構(gòu)成液壓泵的基本條件（1）具有若干個(gè)密封工作腔，且可以周期性交替變化。（2）油箱內(nèi)液體的絕對(duì)壓力必須等于或大于大氣壓力。（3）具有相應(yīng)的配流裝置。2.1液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)2.1．1液壓泵與液壓馬達(dá)的基本工作原理3.液壓馬達(dá)的基本工作原理

液壓馬達(dá)是以旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方式，將輸入的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的液壓動(dòng)力元件，其輸入是具有一定壓力和流量的液體，輸出為所需的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。2.1液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)2.1．1液壓泵與液壓馬達(dá)的基本工作原理4.液壓泵與液壓馬達(dá)的分類和圖形符號(hào)☆按結(jié)構(gòu)分：柱塞式、葉片式和齒輪式☆按排量是否可變分：定量和變量☆按變量調(diào)節(jié)方式分：手動(dòng)式和自動(dòng)式，自動(dòng)式又分限壓式、恒功率式、恒壓式和恒流式等?！畎醋晕芰Ψ郑鹤晕胶戏亲晕?.1液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)2.1．1液壓泵與液壓馬達(dá)的基本工作原理4.液壓泵與液壓馬達(dá)的分類和圖形符號(hào)2.1液壓泵與液壓馬達(dá)的性能參數(shù)2.1．2液壓泵的主要性能參數(shù)流量：排量、理論流量、實(shí)際流量壓力：工作壓力、額定壓力、最高壓力效率：機(jī)械效率、容積效率、總效率功率：輸入功率（機(jī)械）、輸出功率（液壓）2.1液壓泵和液壓馬達(dá)的性能參數(shù)2.1．2液壓泵的主要性能參數(shù)圖3-2液壓泵的性能曲線2.1液壓泵和液壓馬達(dá)的性能參數(shù)2.1．3液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)流量：排量、理論流量、實(shí)際流量壓力：工作壓力、額定壓力、最高壓力轉(zhuǎn)速：理論轉(zhuǎn)速、實(shí)際轉(zhuǎn)速扭矩：理論扭矩、實(shí)際扭矩；輸出扭矩、啟動(dòng)扭矩效率：機(jī)械效率、容積效率、總效率功率：輸入功率（液壓）、輸出功率（機(jī)械）滑轉(zhuǎn)速度2.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)

齒輪泵結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，外形尺寸小，重量輕，造價(jià)低，自吸性能好，對(duì)油液的污染不敏感，工作可靠。由于齒輪泵中的嚙合齒輪是軸對(duì)稱的旋轉(zhuǎn)體，因此允許轉(zhuǎn)速較高。齒輪泵的缺點(diǎn)是流量和壓力脈動(dòng)大，噪聲高，排量不能調(diào)節(jié)。2.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)2.2．1外嚙合齒輪泵1.工作原理2.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)2.2．1外嚙合齒輪泵圖2-4CB—B齒輪泵的結(jié)構(gòu)1-軸承擋圈2-壓蓋3-滾針軸承4-后泵蓋5-鍵6-齒輪7-殼體8-前泵蓋9-螺釘10-壓環(huán)11-密封環(huán)12-主動(dòng)軸13-鍵14-泄油孔15-從動(dòng)軸16-卸荷槽17-定位銷2.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)2.排量與流量2.2．1外嚙合齒輪泵排量：理論流量：實(shí)際流量：2.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)2.泄漏2.2．1外嚙合齒輪泵泄漏的途徑：齒輪端面與端蓋端面之間的軸向間隙（約占總泄漏量的70％～80％）；齒輪外圓與泵體內(nèi)表面之間的徑向間隙（約占總泄漏量的12％）；齒輪嚙合處的間隙。2.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)4.困油現(xiàn)象2.2．1外嚙合齒輪泵2.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)5.徑向不平衡力2.2．1外嚙合齒輪泵2.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)6.齒輪泵提高壓力等級(jí)的途徑2.2.1外嚙合齒輪泵2.2.2內(nèi)嚙合齒輪泵2.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)2.2．3齒輪馬達(dá)2.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)外嚙合漸開線齒輪馬達(dá)2.2．3齒輪馬達(dá)2.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)2.2．3齒輪馬達(dá)2.2齒輪泵與齒輪馬達(dá)內(nèi)嚙合擺線齒輪馬達(dá)2.3葉片泵與葉片馬達(dá)

葉片泵具有流量均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲低，體積小，重量輕，易實(shí)現(xiàn)變量等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是對(duì)油液的污染比齒輪泵敏感2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)1.工作原理2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)2.排量與流量排量：實(shí)際流量：2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)2.配流盤2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)4.定子曲線2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)5.葉片的傾角2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)6.中高壓雙作用葉片泵2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)6.中高壓雙作用葉片泵2.2.1雙作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)6.中高壓雙作用葉片泵2.2.2單作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)1.工作原理2.2.2單作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)2.排量與流量實(shí)際流量：排量：2.2.2單作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)2.變量葉片泵圖2-14內(nèi)反饋式變量葉片泵的原理1—轉(zhuǎn)子；2—定子；3—極限流量調(diào)節(jié)螺釘；4—彈簧；5—調(diào)壓螺釘2.2.2單作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)圖2-15外反饋式變量葉片泵的原理1—轉(zhuǎn)子；2—定子；3—極限流量調(diào)節(jié)螺釘；4—變量活塞；5—彈簧；6—調(diào)壓螺釘2.變量葉片泵2.2.2單作用葉片泵2.3葉片泵與葉片馬達(dá)限壓式變量葉片泵的應(yīng)用場(chǎng)合圖3-24限壓式變量葉片泵的特性曲線

限壓式變量葉片泵適合低壓快速行程和高壓慢速行程的應(yīng)用場(chǎng)合。當(dāng)執(zhí)行元件快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，就需要大流量，工作壓力低，正好使用特性曲線的AB段；當(dāng)執(zhí)行元件慢速時(shí)，負(fù)載壓力升高，需要流量減小，正好使用圖3-24中特性曲線的BC段，因而合理調(diào)整轉(zhuǎn)折點(diǎn)的壓力PB至關(guān)重要。2.2.3葉片馬達(dá)2.3葉片泵與葉片馬達(dá)圖3-25雙作用葉片馬達(dá)的工作原理2.3葉片泵與葉片馬達(dá)葉片馬達(dá)與葉片泵的主要區(qū)別葉片底部有彈簧，保證在初始條件下葉片貼近內(nèi)表面，形成密封容積；泵殼內(nèi)含有兩個(gè)單向閥。進(jìn)、回油腔的壓力經(jīng)單向閥選擇后再進(jìn)葉片底部。葉片槽是徑向的。這是因?yàn)橐簤厚R達(dá)需要雙向旋轉(zhuǎn)之故。2.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)

柱塞泵可分為軸向柱塞泵和徑向柱塞泵兩大類。軸向柱塞泵因其柱塞的軸線與缸體軸線平行（或基本平行）而得名。徑向柱塞泵柱塞的軸線與缸體的軸線垂直，其軸向尺寸短，徑向尺寸大。2.4．1軸向柱塞泵2.4柱塞泵與柱塞馬達(dá)

軸向柱塞泵具有結(jié)構(gòu)緊湊，工作壓力高，高壓下仍能保持較高的效率，容易實(shí)現(xiàn)變量等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于高壓、大流量、大功率的液壓系統(tǒng)中。軸向柱塞泵的缺點(diǎn)是對(duì)油液的污染比較敏感，對(duì)材質(zhì)和加工精