流体力学与流体传动知识
第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
如液压油的牌号，就是这种油液在40℃时 的运动粘度ν(mm2/s)的平均值。例如Y4— N32液压油就是指这种液压油在40℃时的运 动粘度ν的平均值为32 mm2/s。 再如40号全损耗系统用油就是指这种油在 40℃时的运动粘度ν(mm2/s)的平均值为 40mm2/s。
切向表面力（静止
液体无粘性故不受切向 力）
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第2章 液压传动基础知识
第3节 液体静力学
静压力的概念：静止液体在单位面积上 所受的法向力称为静压力。 ﹡数学表达式： p=F/A (2-11) 1.压力的单位 国际单位： N/m2（Pa）；MPa ； 工程单位：常用工程大气压at(即kgf/cm2)
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第2章 液压传动基础知识
第2章 液压传动 基础知识
通过本章的学习使同学们了解液体的基 本物理性质，掌握液体的静力学、运动 学和动力学规律，为液压系统的设计打 下坚实的基础。
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第2章 液压传动基础知识
主要内容简介： 主要内容简介：液体基本物理性质，液体的静力 学、运动学和动力学规律。 教学目标： 教学目标： 1.了解液体的基本物理性质； 2.掌握液压油选用原则及其污染控制方法； 3.掌握液体的静力学、运动学和动力学相关概念 及规律并能灵活加以应用。 4.掌握液体在管路中流动特点及流动损失计算； 5.掌握液压冲击及空穴现象产生的原因及其避免 措施。 教学方法：讲授法，讨论法。 教学方法：
p0 p z+ = z0 + = 常数 ρg ρg
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第3节 液体静力学
上式中 z—单位重力液体所具有的位能，称 为位置头或比位能； p/(ρg)—单位重力液体所具有的压力 能，称为压力水头或比压能。 静压力方程的物理本质：静止液体内任何 一点处的液体质点所具有的能量均有两种 形式即位能和压力能，而且其总和保持不 变，但两种能量之间可以相互转换。
定板 图2-1 液体的粘性
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第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
实际测定表明：液体流动时，相邻液层间 的内摩擦力F与液层间的接触面积A和液层 间相对运动的速度du成正比，而与液层间 的距离dy成反比。即： du (2-4) Ff = µA dy
若用单位面积上的摩擦力τ(切应力)来表示，则上 式可以改写成
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第1节 液压传动的工作介质
3） 相对粘度（又称条件粘度） 它是采用特定的粘度计，在规定的条件下 测出的液体粘度。 测量条件不同相对粘度的单位也不相同。 我国我国采用恩氏粘度(°E)。具体测定方 法由同学们自学。 恩氏粘度与运动粘度间的换算关系见式 （2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
工作介质的作用：传递动力与信号、 润滑、冷却及防锈。 1、密度 ρ=m/V (2-1) 特点 ： ρ 随T 、p的变化而变化 。 在计算时，通常取15℃时的液压油密 度ρ=900 kg/m3。
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第2章 液压传动基础知识
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第4节 液体动力学
一、 基本概念 1.理想液体：既无粘性也不可压缩的假想 液体 2.恒定流动 ：液体中任何一点的压力、流速和密
度都不随时间而变化的液体流动。（定常流动）
3.流线、流管、流束、通流截面
流线——是某一时刻在流场中画出的一条空间曲线， 在该时刻，曲线上的所有质点的速度矢量均与这条 曲线相切。
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第4节 液体动力学
流线的几点性质 1）对于恒定流，流线的形状和位置不随时 间而变化。 2）恒定流时，流线和迹线重合。 3）一般情况下，流线不能相交，不能折转， 只能是一条光滑曲线。 所谓迹线是指单个质点在连续时间过程内 的流动轨迹线。
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第3节 液体静力学
静止液体：指液体内部质点之间没有相对 运动 。 一、 液体静压力的性质和单位
体力（如重力、惯性力等） 体力（如重力、惯性力等） 作用于液 体上的力 面力（ 面力（作用于液 体表面的外力或 液体内部一部分 液体作用于另一 部分液体上的 力）。 法向表面力： 法向表面力：压力
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第1节 液压传动的工作介质
3、粘性 （1）定义：液体在外力作用下流动时，分 子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生 内摩擦力的性质称为粘性。 粘性的特点：流动液体才呈现粘性；粘性越 大，流动阻力越大。 （2）粘性的度量即表示方法 液体粘性的大小用粘度表示。常用的粘度有 三种，即动力粘度、运动粘度和相对粘度。
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第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
（4）压力对粘度的影响 随着油受到的压力增加其粘度会有所增加， 但是在压力不高时这种变化并不明显，一 般可忽略不计。当压力高于50 MPa时，压 力对粘度的影响较明显，此时则必须考虑 压力对粘度的影响。
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第2节 液压油的污染及其控制
三、污染测定的方法与标准 方法：质量分析法、显微镜计数法、显微 镜比较法等。（自学） 标准：ISO4406（自学） 四、防止污染的措施 用前严格清洗及污染防护、加装滤油器、 控制油温、定期检查和更换液压油。
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第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
（3）粘度与温度的关系 温度对油液的粘度的影响较大，当油温升 高时其粘度会显著降低，这一特性称为油 液的粘温特性。 油液的粘温特性直接影响着液压系统的工 作性能，因此在液压系统中总是希望油液 的粘度随温度的变化越小越好。各种油液 的粘特性曲线如图2-2所示。
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第3节 液体静力学
四、液体静压力对固体壁面的作用力 自学！ 结论：静压力对固体壁面某一方向上所产 生的作用力等于压力与面在与该方向垂直 的投影面上的投影面积的乘积。
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第4节 液体动力学
主要内容：液体在流动时的所遵守的流动 规律、能量转换规律；重点分析三个基本 方程即连续性方程、能量方程（伯努利方 程）和动量方程。 目标： 1.掌握有关液体动力学的相关概念； 2.掌握液体在流动状态下遵守的运动规律、 能量转换规律，并能加以应用 。 教法：讲授法，讨论法、自学等。
第1节 液压传动的工作介质
2、可压缩性
定义：液体受压力作用而发生体积减小的性质。 表示方法：用体积压缩系数κ来表示，它是指液体 在单位压力变化下的体积相对变化量，即：
1 ∆V κ =− （2 - 2） ∆p V 加负号的目的是：使κ为正值。常用液压油的 体积压缩系数κ=(5～7)×10-10 m2/N。 体积压缩系数κ的倒数称为液体的体积弹性模 量。各种工作介质的弹性模量见表2-1。
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第3节 液体静力学
二、压力的表示方法 1．绝对压力 以绝对真空 为基准进行度量而得到的 压力值。 绝对压力=大气压力+相对 压力 2．相对压力 以大气压为 基准来进行度量而得到的 压力值。
图2-3绝对压力、相对压力及真空度
真空度=大气压力－绝对压力
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第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
4、液压系统对工作介质性能的要求 5、工作介质的类型与选用 （1）类型 表2-2 （2）工作介质的选用 2 在选择工作介质时需要考虑的多种因素（自学）。 一般根据粘度选择液压油的原则是：运动速度高或 配合间隙小时，宜采用粘度较低的液压油以减少摩 擦损失；工作压力高或温度高时，宜采用粘度较高 的液压油以减少泄漏。实际上，系统中使用的液压 泵对液压油粘度的选用往往起决定性作用。
du τ = Ff /A = µ dy
(2-5)
上式称为牛顿液体的内摩擦定律
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第2章 液压传动基础知识
第1节 液压传动的工作介质
动力粘度的物理意义：当速度梯度等于1时， 流动液体液层间单位面积上的内摩擦力。 单位：国际单位制中为N·s/m2或Pa·s 。在厘 米克秒制中其单位为P（泊）或cP厘泊。 由动力粘度的单位可以看出：它为动力学 的量，因此称其为动力粘度。
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第2节 液压油的污染及其控制
液压油是液压机械的血液，具有传递动力、 减少元件间的摩擦、隔离磨损表面、虚浮 污染物、控制元件表面氧化、冷却液压元 件等功能。因此液压油是否清洁，不仅影 响液压系统的工作性能和液压元件的使用 寿命，而且直接关系机械能否正常工作。 液压机械的故障直接与液压的污染度有关， 因此控制液压油污染是十分重要的。
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第2章 液压传动基础知识
第2节 液压油的污染及其控制
一、液压油污染物的来源 1、固体污染物：来自液压系统的管道、液压元件如液压 缸，胶管、泵、马达、阀、液压油箱等，在系统使用前未 冲洗干净，在液压系统工作时，污染物就进入到液压油中。 2、外界侵入的污染物：外界的空气、水、灰尘、固体颗 粒，在液压系统工作过程中，通过液压缸活塞杆、胶管接 头、液压油箱、空气滤清器等进入液压油中。 3、内部生成污染物：液压系统组装、运转、调试及液压 油变质也不断产生污染，直接进入液压油中，如金属和密 封材料的磨损颗粒，吸油、回油滤芯脱落的颗粒和纤维， 液压油因油温升高、氧化变质而生成胶状物，吸油管路密 封不严造成吸入空气等。 4、维护、保养、维修中造成的污染：在设备正常维护保 养中更换滤芯和液压油、清洗油箱，维修拆装液压缸、阀 等等也会使固体颗粒、水、空气、纤维等进入液压油中。