第1章 液压传动基础知识课件—《液压与气压传动》同步教学（高教版第5版）

第1章 液压传动基础知识 本章索引 1.1 液压传动的工作原理及系统组成 1.2 液压传动的优缺点及应用 1.3 液压油 1.4 液体静力学基础 1.5 液体动力学基础 1.6 液体流动时的压力损失 1.7 液体流经小孔及缝隙流量 1.1 液压传动的工作原理及系统组成 一台完整的机械设备由原动机、传动与控制装置、工作机构三大部分组成。在原动机和工作机构之间设置起着传递能量和控制作用的传动机构。 传动机构有机械传动、电传动和流体传动等多种形式，如下图所示为流体传动。 1.1.1 液压传动的工作原理 1.1.2 液压传动的实例 如左图所示为机床工作台液压系统结构原理。右图所示为该液压系统的图形符号。 1.1.3 液压传动系统的组成 ① 动力元件：液压泵——将原动机输入的机械能转换为介质的压力能，向系统提供压力介质。 ② 执行元件：液压缸——直线运动，输出力、位移；液压马达——回转运动，输出转矩、转速；是将介质的压力能转换成机械能的装置。 ③ 控制元件：压力、方向、流量控制的元件。 ④ 辅助元件：油箱、管路、压力表等。 ⑤ 工作介质：液压油。 1.2 液压传动的优缺点及应用 1.2.1 液压传动的基本特点 1．液压传动的优点 ① 单位功率的重量轻（比功率大）。 ② 可在较大范围内实现无级调速，调速范围大。 ③ 工作平稳、反应快、冲击小。 ④ 容易获得很大的力和转矩，可以使传动结构简单。 ⑤ 操作控制方便，调节简单，易于实现自动化。 ⑥ 易于实现过载保护，安全性好。 ⑦ 液压元件已实现了标准化、系列化和通用化。 2．液压传动的缺点 ① 液压系统中存在着油液泄漏，油液的可压缩性、油管的变形等都会影响运动传递的准确性，故不宜用于对传动比要求精确的场合。 ② 由于液压油对温度比较敏感，油温变化，容易引起工作性能的改变，故液压传动系统不宜用于温度变化范围较大的场合。此外，油液对污染较为敏感，故不宜用于环境差、粉尘多的场合。 ③ 由于工作过程中有较多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等，故此，液压传动的效率不高，不宜用于远距离传动。 ④ 为减少泄漏，液压元件的制造精度高要求较高，其制造成本较大。液压系统的故障较难诊断排除。 1.2.2 液压传动的应用 1.3 液压油 1.3.1 液压油的物理性质 1．液体的密度 单位体积的液体质量称为密度，通常用ρ（单位kg/m3）表示： ρ=m/V 液压油的密度随压力的增加而加大，随温度的升高而减小，一般情况下，由压力和温度引起的这种变化都较小，可以忽略不计。一般液压油的密度为900（单位kg/m3）。 2．液体的黏性 液体在外力作用下流动或有流动趋势时，分子间的内聚力会阻碍分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，这一特性称作液体的黏性。黏性使流动液体内部各液层间的速度不等，如下图所示。 实验测定结果表明，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和液层间的相对运动速度du成正比，而与液层间的距离dy成反比，即 如以τ表示液体的内摩擦切应力，即液层间单位面积上的内摩擦力，则有 上式表达的是牛顿的液体内摩擦定律。在液体静止时，由于du/dy=0，液体内摩擦力F为零，因此，静止的液体不呈现黏性。 （1）动力黏度u 由此可知动力黏度的物理意义是：液体在单位速度梯度下流动或有流动趋势时，相接触的液层间单位面积上产生的内摩擦力。动力黏度μ又称绝对黏度。动力黏度的法定计量单位为Pa·s（1 Pa·s=1 N·s/m2）。 （2）运动黏度ν 液体的运动黏度ν没有明确的物理意义。但它在工程实际中经常用到，因为它的单位只有长度和时间的量纲，类似于运动学的量，故称为运动黏度。运动黏度的法定计量单位为m2/s。 （3）相对黏度 相对黏度又称条件黏度，它是采用特定的黏度计在规定的条件下测量出来的黏度。根据测量条件不同，各国采用的相对黏度的单位也不同，我国采用的是恩氏黏度。 工程中常采用先测出液体的相对黏度，再根据关系式换算出动力黏度或运动黏度。恩氏黏度和运动黏度的换算关系式为 3．黏度与压力、温度的关系 对液压油来说，压力增大时，其分子间距离减小，内摩擦力增大，黏度随之增大。但在一般液压系统使用的压力范围内，黏度增大的数值很小，可以忽略不计。 液