1、(四)对金属和密封件有良好的相容性 液压油和橡胶材料要具有良好的相容性，不使密封件变质、变形，而且要求液压油有较强的防锈性和抗腐蚀性，使金属表面不生锈、不腐蚀。(五)液压油有良好的安定性 液压系统有高压、高温工作条件下，液压油会因温度升高而产生氧化、水解等作用，使油液内生成腐蚀性物质。这种有害物质会堵塞过滤装置，使系统的过滤性能下降。因此，液压油应具有抗氧化和抗水解的安定性，使系统中的有害腐蚀物质生成量尽量小，以延长液压油的使用寿命。(六)抗泡沫性好，抗乳化性好 液压油中含有少量的空气，当它从油液中析出时会产生振动和噪声，使系统的性能急剧下降，因此液压系统要求液压油产生的气泡和泡沫要尽量少，而
2、且消失要快。液压油在工作过程中会混入少量的水，含水的液压油在高速剧烈的搅拌下会产生乳化液，产生沉淀，这对液压系统十分有害，因此液压油要有良好的抗乳化性能，并且使油和水容易分离。(七)体积膨胀系数小(八)流动点和凝固点低、闪点(明火能使油面上油蒸汽闪燃，但油本身不燃烧时的温度)、燃点等较高。(九)对人体无害，成本低。二、液压油的特性液压油种类不同，各有其不同的性质1.石油型的液压油油液的润滑性好，但抗燃性差(1)机械油是一种工业用润滑油，价格虽较低，但物理化学性能较差，使用时易产生粘稠胶质，堵塞元件，影响系统的性能(2)汽轮机油氧化安定性好，使用寿命长，与水混和后能迅速分离，纯净度高。工工业业液
3、液压压油油液液石石油油型型机械油机械油汽轮机油汽轮机油普通液压油普通液压油专专用用液液压压油油抗磨液压油抗磨液压油低温液压油低温液压油液压液压-导轨油导轨油高粘度指数液压高粘度指数液压油油其他专用液压油其他专用液压油植物植物型型蓖麻油蓖麻油难难燃燃型型乳乳化化油油水包油乳化液水包油乳化液油包水乳化液油包水乳化液合合成成型型水水-乙二醇液乙二醇液磷酸酯液磷酸酯液其它其它(3)普通液压油中加有抗氧化、防锈和抗泡等添加剂，在液压系统中使用最广2.蓖麻油是植物油，除了仪器、仪表之外用的较少3.难燃型液压液(乳化型、合成型等)以用丁轧钢机、压铸机或挤历机等处来满足耐高温、热稳定、不腐蚀、无毒、不挥发、防
4、火等项要求三、液压油的选择和使用系统工作条系统工作条件件方面的考虑方面的考虑压力范围压力范围(润滑性、承载能力润滑性、承载能力)温度范围温度范围(粘度、粘粘度、粘-温特性、剪切损失、热稳定性、氧化率、温特性、剪切损失、热稳定性、氧化率、挥发度、低温流动性挥发度、低温流动性)油液质量油液质量方面的考虑方面的考虑物理化学指标物理化学指标对金属和密封件的相容性对金属和密封件的相容性过滤性能、吸斥水性能、吸气性能、抗水解能力、对金属的作过滤性能、吸斥水性能、吸气性能、抗水解能力、对金属的作用情况、去垢能力、防锈及抗腐蚀能力用情况、去垢能力、防锈及抗腐蚀能力抗氧化稳定性抗氧化稳定性剪切稳定性剪切稳定性电
5、学特性电学特性(耐电压冲击强度、介电强度、导电率、磁场中极化耐电压冲击强度、介电强度、导电率、磁场中极化程度程度)经济性方面经济性方面价格及使用寿命价格及使用寿命维护、更换的难易程度维护、更换的难易程度系统工作环系统工作环境境方面的考虑方面的考虑是否抗燃是否抗燃(闪点、燃点闪点、燃点)抑制噪声的能力抑制噪声的能力(空气溶解度、消泡性空气溶解度、消泡性)废液再生处理及环境污染要求废液再生处理及环境污染要求毒性和气味毒性和气味1.选择液压油时需要考虑的因素2.正确使用液压油1、液压元件在加工的每道工序后都应净化，装配后严格清洗。2、液压油必须通过滤油器注入系统。3、系统应设置过滤器，其过滤精度应根
6、据系统的不同情况来选定。4、系统工作时，一般应将液压油的温度控制在65以下，液压油温度过高会加速氧化，产生各种生成物。5、系统中的液压油应定期更换，在注入新的液压油前，必须把整个系统清洗一次。四、液压油液的污染及其控制(一)污染的原因及危害液压油液中的污染物来源包括：1.液压装置组装时残留下来的污染物(如切屑、毛刺、磨粒、焊渣、铁锈等)；2.从周围环境混入的污染物(如空气、尘埃、水滴等)；3.在工作过程中产生的污染物(如金属微粒、锈斑、涂料剥离片、密封材料剥离片、水分、气泡以及液压油变质后的胶状生成物等)。液压油中污染物的危害：1.固体颗粒使元件加速磨损，寿命缩短，泵、阀性能下降，甚至使阀芯卡
7、死，滤油器堵塞；2.水的侵入不仅会产生汽蚀，而且还将加速液压油的氧化，并产生粘性胶质，堵塞滤油器；3.空气的混入将降低液压油的体积模量和润滑性能，导致泵气蚀及执行元件低速爬行。(二)固体颗粒污染度的测定 液压油液的污染度是指单位容积液压油中固体颗粒污染物的含量(含量可用重量或颗粒数表示)。污染度的测定方法：1、称重法：此法设备简单、操作方法重复、精度高，但只能表示液压油中颗粒污染物的总量，不能反映颗粒尺寸的大小及分布情况。适用于液压油日常性的质量管理场合。2、颗粒计数法：是测定单位容积液压油中含有某给定尺寸范围的颗粒数。其测定方法有以下两种：(1)显微镜颗粒计数法：此法的优点是能直接看到颗粒的
8、种类、大小及数量，从而推测污染的原因；缺点是时间长，劳动强度大，精度低，且要求熟练的操作技术。(2)自动颗粒计数法：此法能自动计数，简便、迅速、精确，可以及时从高压管道中抽样测定，因此得到了广泛的应用，但这方法不能直接观察到污染颗粒本身。(三)液压油液的污染控制1、液压元件在加工的每道工序后都应净化，装配后严格清洗。用机械方法除去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗。系统在组装后，用系统工作时使用的液压油(加热后)进行全面清洗，不可用煤油。系统冲洗时应设置高效滤油器，并启动系统使元件动作，用铜锤敲打焊口和连接部位。2、在油箱呼吸孔上装设高效空气滤清器或采用隔离式油箱，防止尘土、磨料和冷却水的侵入。液
9、压油必须通过滤油器注入系统。3、系统应设置过滤器，其过滤精度应根据系统的不同情况来选定。4、系统工作时，一般应将液压油的温度控制在65以下，液压油温度过高会加速氧化，产生各种生成物。5、系统中的液压油应定期更换，在注入新的液压油前，必须把整个系统清洗一次。第二章第二章 液压流体力学基础液压流体力学基础 概述概述 1 1、流体力学研究的领域及其应用、流体力学研究的领域及其应用2 2、流体力学研究的内容、流体力学研究的内容 3 3、研究流体运动的方法简介、研究流体运动的方法简介第一节第一节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质1 1、液体的密度、液体的密度2 2、压缩性、压缩性 压缩性系数的由来压
10、缩性系数的由来 第一节第一节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质3 3、如何对待液体的压缩性、如何对待液体的压缩性 在液压传动中工作压力一般在在液压传动中工作压力一般在32MPa32MPa以下，如，取以下，如，取32MPa32MPa计算，体积相对变化量为：计算，体积相对变化量为：%24.26.1103210)75(/6100pVV 在一般液压工程中，可以认为液体是不可压缩的，在一般液压工程中，可以认为液体是不可压缩的，只有在分析动态过程和液压冲击时才考虑液压油的压只有在分析动态过程和液压冲击时才考虑液压油的压缩性。缩性。三、粘性三、粘性 液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力液体在外力作
11、用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍其分子的相对运动，即具有一定的内摩擦力，会阻碍其分子的相对运动，即具有一定的内摩擦力，液体流动中在其内部产生摩擦力或剪应力的液体流动中在其内部产生摩擦力或剪应力的这种性质这种性质称为液体的粘性称为液体的粘性 。第一节第一节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质图2-1 液体在管子里的流动图2-1 液体在管子里的流动dd 液体的粘性是液体产生液体的粘性是液体产生机械能量损失的根源。机械能量损失的根源。粘性是流体的固有属性，粘性是流体的固有属性，只有在流动中才显示出来，只有在流动中才显示出来，其作用就是对流体的流动呈其作用就是对流体的流动呈现出阻碍。现出阻碍。1
12、 1、牛顿内摩擦定律、牛顿内摩擦定律 各层间产生的内摩擦力为：各层间产生的内摩擦力为：dyduAF du/dy du/dy表示相邻两层流体的速度差异程度，称表示相邻两层流体的速度差异程度，称为速度梯度为速度梯度第一节第一节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质2 2、粘度、粘度 粘度是粘性的度量参数。粘度可分为绝对粘度和相粘度是粘性的度量参数。粘度可分为绝对粘度和相对粘度，绝对粘度包括动力粘度和运动粘度。对粘度，绝对粘度包括动力粘度和运动粘度。1）动力粘度）动力粘度dyduAFdyduAF 为流体粘性的比例系数，与流体的种类有为流体粘性的比例系数，与流体的种类有关，且由动力学方程推出，称之为动
13、力粘度。关，且由动力学方程推出，称之为动力粘度。单位为：单位为：N.s/mN.s/m2 2 ，Pa.sPa.s，表示两层相距，表示两层相距1m1m，具有相对速度具有相对速度1m/s1m/s的相对滑动的液体，在其的相对滑动的液体，在其1m1m2 2的接的接触面上所发生的内摩擦力的大小。触面上所发生的内摩擦力的大小。动力粘度的物理意义：单位速度梯度的剪应力。动力粘度的物理意义：单位速度梯度的剪应力。第一节第一节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质2 2）运动粘度：运动粘度：动力粘度与油液密度的比值。动力粘度与油液密度的比值。运动粘度没有明显的物理意义，只是在计算中运动粘度没有明显的物理意义，只是
14、在计算中经常出现这个式子，为方便才引入。经常出现这个式子，为方便才引入。它具有运动学的量纲它具有运动学的量纲 s/m2 液压油的牌号一般都以运动粘度的液压油的牌号一般都以运动粘度的m m2 2/s/s的的1/101/106 6即以即以mmmm2 2/s/s（cSt,cSt,厘斯）为单位的运动粘度值来表示，即它厘斯）为单位的运动粘度值来表示，即它们的牌号是按运动粘度来编的。们的牌号是按运动粘度来编的。第一节第一节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质3）恩氏粘度（中国、德国和俄罗斯）恩氏粘度（中国、德国和俄罗斯）赛氏粘度（美国）赛氏粘度（美国）雷氏粘度（英国）雷氏粘度（英国）（1）恩氏粘度的定义
15、恩氏粘度的定义 将将200mL200mL被测液体装入恩氏粘度计，在某一温度下，被测液体装入恩氏粘度计，在某一温度下，测出液体经容器底部直径为测出液体经容器底部直径为2.8mm2.8mm小孔流尽所需的时间小孔流尽所需的时间t1t1，与同体积温度为，与同体积温度为2020度的蒸馏水流过同一小孔所需度的蒸馏水流过同一小孔所需的时间的时间t2t2的比值，便是所测液体在这一温度时的恩氏的比值，便是所测液体在这一温度时的恩氏粘度。用符号粘度。用符号o oE E表示表示，即，即 第一节第一节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质一般均以一般均以5050度为测量时的标准温度，符号为度为测量时的标准温度，符号为
16、o oE E5050（2 2）恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系）恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系)/(10)31.631.7(26505050smEE3、粘压特性和粘温特性粘压特性和粘温特性粘度随着压力的变化而变化的特性叫做粘压特性。粘度随着压力的变化而变化的特性叫做粘压特性。粘度随着温度的变化而变化的特性叫做粘温特性。粘度随着温度的变化而变化的特性叫做粘温特性。式中式中5050某种液体某种液体50 50 运动粘度；运动粘度；E E5050某种液体某种液体50 50 恩氏粘度。恩氏粘度。第一节第一节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质1 1）粘度和压力的关系）粘度和压力的关系 一般情况下压力
17、对粘度的影响比较小，可不考虑。当液体所一般情况下压力对粘度的影响比较小，可不考虑。当液体所受到的压力比较大时，分子之间的距离缩小，内聚力增大，粘度值受到的压力比较大时，分子之间的距离缩小，内聚力增大，粘度值也随之增大。在高压时，压力对粘性的影响表现尤为突出。也随之增大。在高压时，压力对粘性的影响表现尤为突出。当压力不超过当压力不超过50MPa50MPa时粘度和压力的关系可用下式算时粘度和压力的关系可用下式算：)003.01(pap2 2）粘度和温度的关系）粘度和温度的关系 温度升高时，粘度降低。温度升高时，粘度降低。不同种类的液压油有不同的粘温特性，对于一般的液压油可用不同种类的液压油有不同的
18、粘温特性，对于一般的液压油可用下面的近似公式计算。下面的近似公式计算。ntt)50(50第一节第一节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质4、油液中的气体对粘性及压缩性的影响、油液中的气体对粘性及压缩性的影响 气体以两种形式存在于油液中。气体以两种形式存在于油液中。溶入的气体对油液的粘性和压缩性基本上不产生溶入的气体对油液的粘性和压缩性基本上不产生影响；影响；混有不溶解性气体，对油液的粘性和表示油液压混有不溶解性气体，对油液的粘性和表示油液压缩性的体积弹性系数均产生影响，对后者的影响极大。缩性的体积弹性系数均产生影响，对后者的影响极大。油液中混入气体后不仅使油液的粘性增加，而且油液中混入气体后
19、不仅使油液的粘性增加，而且大大降低油液的体积弹性系数。大大降低油液的体积弹性系数。在需要大体积弹性系数的情况下，必须排除油在需要大体积弹性系数的情况下，必须排除油液中混入的气体。液中混入的气体。第一节第一节 流体的主要物理性质流体的主要物理性质5 5、其它特性、其它特性 液压油液还有其它一些物理化学性质，如抗燃性、抗氧化液压油液还有其它一些物理化学性质，如抗燃性、抗氧化性、抗凝性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、导热性、性、抗凝性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性、导热性、稳定性以及相容性（主要指对密封材料、软管等不侵蚀、不溶涨稳定性以及相容性（主要指对密封材料、软管等不侵蚀、不溶涨的性
20、质）等，这些性质对液压系统的工作性能有重要影响。对于的性质）等，这些性质对液压系统的工作性能有重要影响。对于不同品种的液压油，这些性质的指标是不同的，具体应用时可查不同品种的液压油，这些性质的指标是不同的，具体应用时可查油类产品手册。油类产品手册。第二节第二节 静止液体力学的基本规律静止液体力学的基本规律第二节第二节 静止液体力学的基本规律静止液体力学的基本规律一、液体所受的作用力一、液体所受的作用力质量力和表面力质量力和表面力质量力：作用在液体内部所有质点上的力质量力：作用在液体内部所有质点上的力，其大小与受作用的液体质量成正比。，其大小与受作用的液体质量成正比。表面力：作用在所研究的液体外
21、表面上并表面力：作用在所研究的液体外表面上并与液体表面积成正比的力。与液体表面积成正比的力。第二节第二节 静止液体力学的基本规律静止液体力学的基本规律二、静止液体微分方程式的推导二、静止液体微分方程式的推导液体的压力液体的压力（1 1）概念）概念（2 2）某点处压力的概念和压力的）某点处压力的概念和压力的方向方向液体静压力具有的两个基本特性液体静压力具有的两个基本特性 (见课本见课本)第二节第二节 静止液体力学的基本规律静止液体力学的基本规律三、静止液体微分方程式的应用三、静止液体微分方程式的应用（一）重力液体（一）重力液体1 1、等压面方程、等压面方程图 2-2 液 体 所 受 的 作 用
22、力图 2-2 液 体 所 受 的 作 用 力aapgzp第二节第二节 静止液体力学的基本规律静止液体力学的基本规律2 2、公式分析与结论公式分析与结论 P15P153 3、等压面的概念、等压面的概念图 2-2 液 体 所 受 的 作 用 力图 2-2 液 体 所 受 的 作 用 力aapgzp第二节第二节 静止液体力学的基本规律静止液体力学的基本规律四、压力的表示四、压力的表示1 1、大气压力、绝对压力、相对压力、大气压力、绝对压力、相对压力、真空度、真空度2 2、压力的单位、压力的单位图2-6 压力的表示图2-6 压力的表示abs2a1absgg真空度第二节第二节 静止液体力学的基本规律静止
23、液体力学的基本规律五、液体给固体总的作用力五、液体给固体总的作用力假设：在液压传动中假设：在液压传动中,不计液体自不计液体自重产生的压力和大气压力的作用重产生的压力和大气压力的作用，认为压力是均匀的。，认为压力是均匀的。1 1、作用在平面上的总作用力、作用在平面上的总作用力2 2、作用在曲面上的总作用力、作用在曲面上的总作用力第三节流动液体力学的基本规律第三节流动液体力学的基本规律一、流动液体力学的基本概念一、流动液体力学的基本概念1 1、理想液体、理想液体2 2、稳定流动、稳定流动3 3、迹线、迹线4 4、流线、流线5 5、流管、流管6 6、过流断面、过流断面7 7、流量、流量8 8、平均速
24、度、平均速度9 9、缓变流、缓变流第三节流动液体力学的基本规律第三节流动液体力学的基本规律图 2-8 取 一 段 微 小 流 管 为 控 制 体 积图 2-8 取 一 段 微 小 流 管 为 控 制 体 积d11d2211222211dAudAu二、流动液体的连续性方程式二、流动液体的连续性方程式 实际管子稳定流动的连续性方程式实际管子稳定流动的连续性方程式 2211AVAV第三节流动液体力学的基本规律第三节流动液体力学的基本规律三、理想液体流动的微分方程式三、理想液体流动的微分方程式 图2-9 理想液体单元体受力图图2-9 理想液体单元体受力图d d dd(+d)dd01dugudzdpg五
25、、伯努利方程式五、伯努利方程式1 1、理想液体、稳定流动、微小流管、缓变流段的、理想液体、稳定流动、微小流管、缓变流段的伯努利方程伯努利方程第三节流动液体力学的基本规律第三节流动液体力学的基本规律理想液体的伯努利方程式说明理想液体的伯努利方程式说明伯努利方程的应用条件伯努利方程的应用条件2 2、实际液体、稳定流动、微小流管、实际液体、稳定流动、微小流管、缓变流的伯努利方程式缓变流的伯努利方程式Cugzgp221222221112121whugzgpugzgp第三节流动液体力学的基本规律第三节流动液体力学的基本规律3 3、实际液体、稳定流动、实际管子、实际液体、稳定流动、实际管子、缓变断面的伯努
26、利方程缓变断面的伯努利方程该方程可用于分析和解决液体的流动力学该方程可用于分析和解决液体的流动力学问题问题,解题计算时一般按照下面的步骤：解题计算时一般按照下面的步骤：(1)(1)选择缓变流断面和零势面；选择缓变流断面和零势面；(2)(2)正确列出方程式；正确列出方程式；(3)(3)计算各个参数；计算各个参数；(4)(4)代入方程求出结果。代入方程求出结果。whvgzgpvgzgp222222111122例题分析例题分析 例例1 1：图示为液压泵从油箱：图示为液压泵从油箱吸油的示意图，假设油箱的液吸油的示意图，假设油箱的液面与大气相连，比液压泵的吸面与大气相连，比液压泵的吸油口低油口低h h。
27、计算液压泵吸油口处真空度。计算液压泵吸油口处真空度。w2222221111h2gzgp2gzgpp p1 1为大气压力；为大气压力；p p2 2为泵进口处为泵进口处绝对压力。绝对压力。21液压泵吸油口处的真空度为液压泵吸油口处的真空度为w2222agh2ghpp第三节流动液体力学的基本规律第三节流动液体力学的基本规律四、动量方程式四、动量方程式1 1、动量定理、动量定理 2 2、不可压缩流体、不可压缩流体、微小流管、稳定流微小流管、稳定流动的动量方程动的动量方程 图2-12 动量方程的推导1图2-12 动量方程的推导1d11d22221122tttmvmvmv12 2 1)()()()()()
28、()()()()()(2 12 111222 111222 1ttttttttttttmvmvmvmvmvmvmvmv第三节流动液体力学的基本规律第三节流动液体力学的基本规律图2-12 动量方程的推导1图2-12 动量方程的推导1d11d22221122tttmvmvmv12 2 1)()()()()()()()()()()(2 12 111222 111222 1ttttttttttttmvmvmvmvmvmvmvmvtmvmvtmvmvFtttttttt112202 12 10)()(lim)()(lim0)()(lim)()(lim112202 12 10tmvmvtmvmvFttttt
29、ttt第三节流动液体力学的基本规律第三节流动液体力学的基本规律图2-12 动量方程的推导1图2-12 动量方程的推导1d11d22221122 在稳定流动中，时变动量变化率为零，位变在稳定流动中，时变动量变化率为零，位变动量变化率为：动量变化率为：tmvmvtmvmvinoutttttt)()(lim)()(lim011220tutdAuutdAut1112220lim1122dQudQu 对实际管子中流体动量对实际管子中流体动量变化率变化率：111222)(vQvQdtmvd第三节流动液体力学的基本规律第三节流动液体力学的基本规律3 3、液体所受的外力、液体所受的外力 4 4、不可压缩流体、
30、实际管子、稳定流、不可压缩流体、实际管子、稳定流动的动量方程式动的动量方程式动量方程解题步骤：动量方程解题步骤：选择控制体积；标出控制体积内液体所选择控制体积；标出控制体积内液体所受的外力；建立直角坐标系；列出动量受的外力；建立直角坐标系；列出动量方程投影形式；代入数据计算结果。方程投影形式；代入数据计算结果。111222vQvQRGP第四节第四节 液体在流动中的能量损失液体在流动中的能量损失一、概述一、概述实际液体流动中的能量损失从几何角实际液体流动中的能量损失从几何角度看包括度看包括:沿程损失和局部损失，从力沿程损失和局部损失，从力学角度看包括粘性力引起的损失和惯学角度看包括粘性力引起的损
31、失和惯性力引起的损失。性力引起的损失。1 1、流态试验流态试验层流和紊流层流和紊流上临界速度和下临界速度上临界速度和下临界速度2 2、雷诺数雷诺数dRe 运动粘度圆管直径流体的流动速度*第四节第四节 液体在流动中的能量损失液体在流动中的能量损失非圆截面的管道，雷诺数计算公式：非圆截面的管道，雷诺数计算公式：雷诺数的物理意义：惯性力和粘性力的比值雷诺数的物理意义：惯性力和粘性力的比值雷诺数大，说明惯性力影响比较大，流体微雷诺数大，说明惯性力影响比较大，流体微团具有速度脉动，大于上临界雷诺数时流态团具有速度脉动，大于上临界雷诺数时流态是紊流；是紊流；雷诺数小，说明粘性力影响比较大，小于下雷诺数小，
32、说明粘性力影响比较大，小于下临界雷诺数时流态是层流。临界雷诺数时流态是层流。雷诺数的实用意义：判断流态雷诺数的实用意义：判断流态R4Re 第四节第四节 液体在流动中的能量损失液体在流动中的能量损失二、液体流动中的沿程损失二、液体流动中的沿程损失（一）层流时的沿程损失（一）层流时的沿程损失1 1、断面上速度分布规律、断面上速度分布规律图2-16 圆管中的层流12022212 rlprprFXdrdu/21pppdrrlpdu2)(422rRlpu)(422rRlpu22max164dlpRlpu第四节第四节 液体在流动中的能量损失液体在流动中的能量损失2 2、圆管中层流的流量、圆管中层流的流量图
33、2-16 圆管中的层流12AAudAdQQRrdrrRlp0222)(4pldpl1288R443、平均速度、平均速度AQ)4/(12824dpldpld322第四节第四节 液体在流动中的能量损失液体在流动中的能量损失4、动能修正系数和动量修正系数、动能修正系数和动量修正系数2)21/()21(22QvdQu34vQudQ5 5、沿程损失公式、沿程损失公式2Re6426432222dldlddlpRe/6422dlp gdlh22第四节第四节 液体在流动中的能量损失液体在流动中的能量损失（二）紊流状态下的沿程损失（二）紊流状态下的沿程损失1 1、紊流的特点、紊流的特点2 2、附壁层流的概念、附
34、壁层流的概念 由于液体和固体的吸附作用以及边壁的约束作由于液体和固体的吸附作用以及边壁的约束作用，接近管壁处仍然是层流，称为附壁层流。用，接近管壁处仍然是层流，称为附壁层流。Re24.32d随着雷诺数的增加，附壁层流的厚度逐渐减小随着雷诺数的增加，附壁层流的厚度逐渐减小。第四节第四节 液体在流动中的能量损失液体在流动中的能量损失三、液体流动中的局部损失三、液体流动中的局部损失局部压力损失的公式局部压力损失的公式2p2局部压力损失的公式局部压力损失的公式2gh2 沿程阻力系数只与几何参数有关。沿程阻力系数只与几何参数有关。局部压力损失和速度的平方成正比。局部压力损失和速度的平方成正比。液流通过各
35、种标准液压元件的压力损失可看作局液流通过各种标准液压元件的压力损失可看作局部损失，一般可以从产品技术规格样本中查到，但所部损失，一般可以从产品技术规格样本中查到，但所查的数据是在额定流量时的额定压力损失。查的数据是在额定流量时的额定压力损失。第四节第四节 液体在流动中的能量损失液体在流动中的能量损失四、管路系统中的总压力损失和压力效率四、管路系统中的总压力损失和压力效率 22)(222vvdlpQQpnn公式的应用条件公式的应用条件:只有相邻两局部损失之间大于管子直径的只有相邻两局部损失之间大于管子直径的10201020倍时误差才倍时误差才不会太大。不会太大。应用应用:液压泵的工作压力应比执行
36、元件克服外载荷的工作压力要高液压泵的工作压力应比执行元件克服外载荷的工作压力要高.第四节第四节 液体在流动中的能量损失液体在流动中的能量损失系统的压力效率系统的压力效率%100%100pppp液压泵的工作压力压力所克服的外载荷的工作 液压系统的压力损失不仅损耗功率，而且还使系统发热，从而液压系统的压力损失不仅损耗功率，而且还使系统发热，从而影响系统的工作性能。为降低压力损失，管路的流速应尽量低，同时影响系统的工作性能。为降低压力损失，管路的流速应尽量低，同时,为减轻管路的结构重量又要考虑流速不要过低，液压系统设计应综合为减轻管路的结构重量又要考虑流速不要过低，液压系统设计应综合考虑这两方面。考
37、虑这两方面。行走机械的液压传动常取的流速范围：行走机械的液压传动常取的流速范围：压力管路压力管路 回油管路回油管路 吸油管路吸油管路 阀口流速阀口流速 smv/63smv/3smv/5.15.0smv/85第五节液体在小孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动一、液体在小孔中的流动一、液体在小孔中的流动 三种类型孔（按长细比划分）：三种类型孔（按长细比划分）：当小孔的通流长度与孔径之比小于等于当小孔的通流长度与孔径之比小于等于0.50.5时称为时称为薄壁孔；当小孔的通流长度与孔径之比大于薄壁孔；当小孔的通流长度与孔径之比大于4 4时称为细时称为细长孔；介于薄壁孔和细长孔之间的叫中短孔。长
38、孔；介于薄壁孔和细长孔之间的叫中短孔。1 1、薄壁孔的压差流量特性、薄壁孔的压差流量特性 薄壁孔的压差流量特性是指通过小孔的流量和薄壁孔的压差流量特性是指通过小孔的流量和小孔前后压力差之间的关系，也叫薄壁小孔的液阻特小孔前后压力差之间的关系，也叫薄壁小孔的液阻特性。性。第五节液体在小孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动图2-19 液体在薄壁小孔中的流动O1212O0 收缩截面的面积和小孔的收缩截面的面积和小孔的面积之比称为收缩系数，这一面积之比称为收缩系数，这一过程造成能量损失。过程造成能量损失。AACc07/dD完全收缩完全收缩不完全收缩不完全收缩7/dD薄壁孔通常做成刃口形式薄壁
39、孔通常做成刃口形式63.061.0cC第五节液体在小孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动1 1、薄壁孔的压差流量特性、薄壁孔的压差流量特性whvgzgpvgzgp222222111122gvhhw222取取pCppvv2)(2112121/1vC称为为速度系数。称为为速度系数。图2-19 液体在薄壁小孔中的流动O1212O098.097.0vC通过小孔的流量：通过小孔的流量：5.012120)(2)(2pAKpACppACCvAQdcvcvdCCC称为称为为流量系数为流量系数 第五节液体在小孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动4 4、小孔通用压差、小孔通用压差-流量特性流量
40、特性 综合薄壁孔和细长孔的压差综合薄壁孔和细长孔的压差-流量特性，可以写流量特性，可以写成通用公式：成通用公式：mpKAQ)(二二、液体在缝隙中的流动、液体在缝隙中的流动 3、中短孔（短管型孔）、中短孔（短管型孔）流经短管型孔的流量公式与薄臂孔的流量公式相同，流经短管型孔的流量公式与薄臂孔的流量公式相同，只是公式中的流量系数不同。当只是公式中的流量系数不同。当Re105时：时：82.08.0dC第五节液体在小孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动（一）（一）平行平板间隙流平行平板间隙流、平行平板间隙压差流、平行平板间隙压差流 压差流就是在压力差的作用下液体流过间隙。压差流就是在压力差的
41、作用下液体流过间隙。单元体的受力平衡方程单元体的受力平衡方程 bdxbdydpppbdy)(0)(bdxddydu/dxdpdyud122 dp/dx=p/l lpdyud122第五节液体在小孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动plbhQ123 泄漏流量影响最大的因素是缝隙的高度，因此，泄漏流量影响最大的因素是缝隙的高度，因此，在保证要求的最小间隙情况下，间隙越小越好，这就在保证要求的最小间隙情况下，间隙越小越好，这就对零件的尺寸精度提出了比较高的要求。对零件的尺寸精度提出了比较高的要求。第五节液体在小孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动2 2、平行平板间隙剪切流、平行平板
42、间隙剪切流 剪切流就是在构成间隙的两个面之间相对运动作用剪切流就是在构成间隙的两个面之间相对运动作用下的流动下的流动 。设两平行平板间隙的压差为零，其中的一个平板固设两平行平板间隙的压差为零，其中的一个平板固定，另一个平板以速度定，另一个平板以速度U U运动。运动。022dyud两次积分并代入边界条件（两次积分并代入边界条件（y=0y=0，u=0u=0；y=hy=h，u=Uu=U）yhUu UbhQ21 当有压差和剪切联合作用时（此种情况称为联合当有压差和剪切联合作用时（此种情况称为联合运动），将两种情况的流量进行叠加运动），将两种情况的流量进行叠加 ：UbhplbhQ21123第五节液体在小
43、孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动（二）环形缝隙（二）环形缝隙 1 1、同心环形缝隙的压差流同心环形缝隙的压差流 同心环形缝隙可近似看作平行平板间隙流动同心环形缝隙可近似看作平行平板间隙流动 图2-21 同心环形缝隙流动 图2-22 偏心环形缝隙流动21OO1dbplbhQ123pldhQ123第五节液体在小孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动2 2、偏心环形缝隙的压差流、偏心环形缝隙的压差流 图2-21 同心环形缝隙流动 图2-22 偏心环形缝隙流动21OO1coscoserRycoserRcoseh)cos1(hplbhQ123RdylpdQ312Rdhlp)cos1
44、(312)5.11(1223pldhQ当当=1=1时完全偏心，完全偏心时流量为同心时时完全偏心，完全偏心时流量为同心时2.52.5倍。倍。h为同心时半径方向的缝隙值为同心时半径方向的缝隙值第五节液体在小孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动 为减小环形间隙的泄漏流量，就要对零件的位置精为减小环形间隙的泄漏流量，就要对零件的位置精度提出了比较高的要求，即必须尽量保证圆柱配合副处度提出了比较高的要求，即必须尽量保证圆柱配合副处的同心配合。的同心配合。（三）不平行平板缝隙流动（三）不平行平板缝隙流动不平行平板缝隙也称作楔形缝隙不平行平板缝隙也称作楔形缝隙 图2-20 固定平行平板间隙流动dd
45、+d+d 图2-23 不平行平板缝隙流动d1122lhharctg1221hh 021hh 0 取微小长度取微小长度dxdx时，可以看时，可以看作为平行平板间隙作为平行平板间隙 plbhQ123dxbhQdp312dxxlhhhbQ3121)(12定义楔角定义楔角第五节液体在小孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动、流量公式、流量公式（取定积分）（取定积分）phhlhbhQ)(6212221、压力分布、压力分布（取不定积分）（取不定积分）212112)(6图2-20 固定平行平板间隙流动dd+d+d 图2-23 不平行平板缝隙流动d112221ppp令令又公式可以看出：压力随着又公式可
46、以看出：压力随着x的变化成非线性变化。的变化成非线性变化。第五节液体在小孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动41)(36)(xtghbQtgxp、影响、影响p p（x x）非线性的因素）非线性的因素 4121)(36)(xlhhhblQxp212112)(6求反映凹向和曲率的二阶导数求反映凹向和曲率的二阶导数 lhharctg124136)(htgbQxp第五节液体在小孔和缝隙中的流动第五节液体在小孔和缝隙中的流动4136)(htgbQxp00)(xp00)(xph h1 1的值越小，压力曲线弯曲越厉害。的值越小，压力曲线弯曲越厉害。图2-20 固定平行平板间隙流动dd+d+d 图2
47、-23 不平行平板缝隙流动d1122当间隙小口进油时当间隙小口进油时 21hh p(x)p(x)为凹函数为凹函数当间隙大口进油时当间隙大口进油时21hh p(x)p(x)为凸函数为凸函数 结论：对于不平行平板缝隙流动的压力分布曲线，结论：对于不平行平板缝隙流动的压力分布曲线，楔角的正负决定曲线的凹凸，楔角的正负决定曲线的凹凸，h h1 1大小决定曲线的弯曲大小决定曲线的弯曲程度。程度。第六节第六节 液压卡紧问题液压卡紧问题一、卡紧的概念一、卡紧的概念 液压卡紧：液压元件的圆柱配合副由于几何形状误差及同心度液压卡紧：液压元件的圆柱配合副由于几何形状误差及同心度的变化，致使在配合间隙中因压力不平衡
48、，产生径向力，作用在柱的变化，致使在配合间隙中因压力不平衡，产生径向力，作用在柱塞的径向力使其卡住的现象。塞的径向力使其卡住的现象。污物卡紧：油液中的污垢颗粒嵌入较小间隙产生的卡紧现象。污物卡紧：油液中的污垢颗粒嵌入较小间隙产生的卡紧现象。二、液压卡紧的原因分析二、液压卡紧的原因分析 零件加工的几何形状误差和安装位置误差，会使柱塞和套筒之零件加工的几何形状误差和安装位置误差，会使柱塞和套筒之间就会形成楔形间隙，对于不同的间隙，其中的压力分布规律不相间就会形成楔形间隙，对于不同的间隙，其中的压力分布规律不相同同 。(a)(b)(c)(d)面积 图2-24 液压卡紧的各种情况分析图2-24 液压卡
49、紧的各种情况分析2面积 2面积 2面积 1面积 1面积 1面积 2面积 1第六节第六节 液压卡紧问题液压卡紧问题dp/dx=p/l P=(p/l)x+C柱塞不存在卡紧的问题。柱塞不存在卡紧的问题。1 1、偏心环形缝隙情况、偏心环形缝隙情况第六节第六节 液压卡紧问题液压卡紧问题2、圆锥环形缝隙流动中的平行流动、圆锥环形缝隙流动中的平行流动1）倒锥情况）倒锥情况 结合楔形缝隙压力分布进结合楔形缝隙压力分布进行类比，应为凹函数，高压端行类比，应为凹函数，高压端的缝隙越小，即间隙的入口高的缝隙越小，即间隙的入口高度越小，曲线弯曲越厉害。度越小，曲线弯曲越厉害。存在液压卡紧存在液压卡紧锥部大端朝向高压腔
50、锥部大端朝向高压腔第六节第六节 液压卡紧问题液压卡紧问题2）顺锥情况）顺锥情况 压力分布函数为凹函数，高压力分布函数为凹函数，高压端的缝隙越小，曲线弯曲越厉压端的缝隙越小，曲线弯曲越厉害。害。具有自动对心功能，不存在具有自动对心功能，不存在液压卡紧。液压卡紧。锥部小端朝向高压腔锥部小端朝向高压腔第六节第六节 液压卡紧问题液压卡紧问题3、柱塞和套筒轴线不平行、柱塞和套筒轴线不平行 柱塞上边间隙液压油从间隙柱塞上边间隙液压油从间隙小口进入，楔角为正，压力分布小口进入，楔角为正，压力分布曲线曲线p p（x x）为凹函数。）为凹函数。柱塞下边间隙液压油从间隙柱塞下边间隙液压油从间隙大口进入，楔角为负，
