【正文】 。 2．過流斷面、流量和平均流速 1）過流斷面 垂直于流體方向的截面稱為過流斷面，也稱為通流截面。這種辦法同樣可以用來處理液體的可壓縮性問題，一般把無粘性又不可壓縮的假想流體稱為理想液體，而事實(shí)上存在的具有粘性和可壓縮性的液體稱為實(shí)際液體。掌握液體的基本性質(zhì)，液體平衡和運(yùn)動的主要力學(xué)規(guī)律，對于正確理解液壓傳動原理以及合理設(shè)計(jì)和使用液壓系統(tǒng)都是非常必要的。圖2—6 絕對壓力、相對壓力、真空度之間的關(guān)系圖 絕對壓力、相對壓力、真空度的關(guān)系如圖2—6所示，它們的數(shù)值關(guān)系可用下式表示 pj=pa+px （2—13） pz= pa pj （2—14） 五、液體對固體壁面的作用力 液體和固體壁面相接觸時(shí)，固體壁面將受到總液壓力的作用。 （1）絕對壓力 指以絕對真空為基準(zhǔn)測得的壓力pi表示。 （3）用液柱高度表示 米水柱（mH2O），毫米汞柱（mmHg）。例21 圖2—5所示為相互連通的兩個(gè)液壓缸，已知大缸內(nèi)徑D=100mm，小缸內(nèi)徑=20mm，大活塞上放置物體的質(zhì)量為5000kg，問在小活塞上所加的力有多大才能使大活塞頂起重物？解 物體的重力為 G＝mg＝5 000=49000=49000N根據(jù)帕斯卡原理，由外力產(chǎn)生的壓力在兩缸中相等，即 故為了頂起重物應(yīng)在小活塞上加的力為2—5 液壓缸 注意施加的力F取決于負(fù)載G的大小，若在大小缸的連接管路上裝一壓力表，即可理解系統(tǒng)的壓力取決于負(fù)載；大缸上升的速度取決于小缸活塞單位時(shí)間內(nèi)壓動的次數(shù)，即執(zhí)行元件的速度取決于輸入的流量。這就是說在密閉容器內(nèi)，由外力作用所產(chǎn)生的壓力將等值地傳遞到液體各點(diǎn)。平衡的兩種不同流體（液體與液體，液體與氣體）的分界面也必為等壓面，等壓面必然與質(zhì)量力相垂直，這是等壓面的重要特性。3）離液面深度相同的各點(diǎn)組成了等壓面，此等壓面為一水平面。由于液柱處于平衡狀態(tài)，于是有因此得 （2—11）式中p0—外界作用于液面上的壓力； ρ－液體的密度； h一該點(diǎn)離液面的垂直距離。2）靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)的壓力在各個(gè)方向上都相等。所謂的靜止，是指液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間沒有相對運(yùn)動，至于液體整體完全可以象剛體一樣作各種運(yùn)動。主要以液體動能進(jìn)行工作的稱為液力傳動；主要以液體壓力能進(jìn)行工作的稱為液壓傳動。一般液壓系統(tǒng)的工作溫度最好控加在65℃以下，機(jī)床液壓系統(tǒng)則應(yīng)控制在35℃以下。為了延長液壓元件的壽命，保證液壓系統(tǒng)正常工作，將液壓油污染程度控制在某一限度以內(nèi)是較為切實(shí)可行的辦法。2）污染的原因液壓油被污染的原因主要有以下幾方面： （1）殘留物污染 這主要是指液壓元件在制造、儲存、運(yùn)輸、安裝、維修過程中帶入的沙粒、鐵屑、磨料、焊渣、銹片、棉紗和灰塵等，雖經(jīng)清洗，但未清洗干凈而殘留下來，造成液壓油污染。識別工作介質(zhì)的品種，可以有效地防止油品的錯(cuò)收、錯(cuò)發(fā)、錯(cuò)用、混裝等事故發(fā)生。（3）為防止空氣進(jìn)入系統(tǒng)，回油管口應(yīng)在油箱液面，并將管口切成斜面；液壓泵和吸油管路應(yīng)嚴(yán)格密封；液壓泵和油管安裝高度應(yīng)盡量小些，似減少液壓泵吸油阻力；必要時(shí)在系統(tǒng)的最高處設(shè)置放氣閥。5）考慮液壓系統(tǒng)中的運(yùn)動速度 當(dāng)液壓系統(tǒng)中工作部件的運(yùn)動速度很高時(shí)，油液的流速也很高，液壓損失隨著增大，而泄露相對減少，因此宜用粘度較低的油液，反之，當(dāng)工作部件的運(yùn)動速度較低時(shí)，每分鐘所需的油量很小，這時(shí)泄露相對較大，對系統(tǒng)的運(yùn)動速度影響也較大，所以宜選用粘度較高的油液。3）按液壓系統(tǒng)工作壓力選用 通常，當(dāng)工作壓力較高時(shí)，宜選用粘度較高的油，以免系統(tǒng)泄露過多，效率過底；當(dāng)工作壓力較低時(shí)，宜選用粘度較低的油，這樣可以減小壓力損失。如機(jī)床伺服系統(tǒng)，為保證伺服機(jī)構(gòu)動作靈敏度，宜采用粘度較低的油。液壓油的種類確定之后，接著就是選擇油的粘度等級。選用液壓油時(shí)常常采用兩種方法：一種是按液壓元件生產(chǎn)廠樣本或說明書所推薦的油類品種和規(guī)格選用液壓油；另一種是根據(jù)液壓系統(tǒng)的具體情況，如工作壓力高低、工作溫度高低、運(yùn)動速度大小、液壓元件的種類等因素，全面地考慮選用液壓油。礦油型液壓油的其它油品，包括抗磨液壓油、低溫液壓油、高粘度指數(shù)液壓油、液壓導(dǎo)軌油等，都是經(jīng)過深度精制并加有各種不同的添加劑制成的，對相應(yīng)的液壓系統(tǒng)具有優(yōu)越的性能。全損耗系統(tǒng)用油是一種機(jī)械潤滑油，價(jià)格雖然低廉，但精制過程精度較淺，抗氧化穩(wěn)定性較差，使用過程中易生成粘稠膠塊，阻塞元件孔，影響液壓系統(tǒng)性能。礦油型液壓油潤滑性和防銹性好，粘度等級范圍較寬，因而在系統(tǒng)中應(yīng)用很廣。（8）燃點(diǎn)高，凝點(diǎn)底。（4）對金屬和密封件有良好的相容性。對于不同品種的液壓油，這些性質(zhì)的指標(biāo)也有不同，具體可見液壓油產(chǎn)品手冊。液壓油的粘度和溫度的關(guān)系可用圖2—2所示的粘溫圖來查找。不同種類的液壓油有不同的粘溫特性，粘溫特性較好的液壓油，粘度隨溫度的變化較小，因而油溫變化對液壓系統(tǒng)性能的影響較小。 （2—7）式中 t1—200mL被測油液在t℃時(shí)流過恩氏粘度計(jì)小孔所需的時(shí)間；t2—200mL蒸餾水，在20℃溫度下流過恩氏粘度計(jì)小孔所需的時(shí)間； （4）恩氏粘度與運(yùn)動粘度之間換算 工程中常采用先測出液體的恩氏粘度，再根據(jù)關(guān)系式或查表法，換算出運(yùn)動粘度。 （3）相對粘度 相對粘度又稱條件粘度，是根據(jù)一定的測量條件測定的，中國、德國等都采用恩氏粘度176。s/m2） （2〕運(yùn)動粘度 在相同溫度下液體的動力粘度和它的密度的比值稱為運(yùn)動粘度，以v表示 v= （2—6）運(yùn)動粘度v無物理意義，但它卻是工程實(shí)際中經(jīng)常用到的物理量。常用的粘度有三種，即動力粘度、運(yùn)動粘度和相對粘度。實(shí)驗(yàn)測定表明，液體流動時(shí)相鄰液層的摩擦力F與液層接觸面積A、液層間的速度梯度成正比，即F=μA （2—4）式中μ是比例常數(shù)，稱為動力粘度。粘性是液體的重要物理性質(zhì)，也是選擇液壓油的主要的依據(jù)之一。 應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)液壓油中混有空氣時(shí)，其抗壓縮能力將顯著降低，這會嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的工作性能。由于壓力增大時(shí)液體的體積減小，因此式（2—2）的右邊須加一負(fù)號，以使k為正值。隨著液體溫度或壓力的變化，其密度也會發(fā)生變化，但這種變化量很小，可以忽略不計(jì)。知識準(zhǔn)備知識點(diǎn)內(nèi)容帕斯卡原理在充滿液體的密閉容器中，在任一點(diǎn)施加一單位力，這一單位力向任意地方傳遞，其大小不變，方向作用于垂直物體的表面壓力取決于負(fù)載液壓系統(tǒng)的壓力取決與負(fù)載，該負(fù)載包括外負(fù)載和內(nèi)負(fù)載；液壓系統(tǒng)的最高壓力由液壓泵口溢流閥調(diào)定速度取決于流量執(zhí)行元件的速度取決與輸入的流量，通常與負(fù)載大小無關(guān)連續(xù)性方程液體在密閉的一條管道中流動，正常時(shí)不會斷流、增加或減少，利用連續(xù)性方程可以求得液壓缸內(nèi)徑、油管內(nèi)徑以及管內(nèi)液體流速等能量守恒定律自然界的一切物質(zhì)總是不停地運(yùn)動著，其所具有的能量不變，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式項(xiàng)目一 液壓油的選用項(xiàng)目描述為了正確選用液壓油，需要了解對液壓油的使用要求，熟悉液壓油的品種及其性能，掌握液壓油的選擇使用方法。②弄清液壓油的分類、性質(zhì)和牌號意義。換向是通過換向閥來實(shí)現(xiàn)的。2）THHPJY3液壓綜合實(shí)訓(xùn)臺（1）壓力的建立與調(diào)壓通過認(rèn)識溢流閥和泵，建立調(diào)壓回路，先將壓力調(diào)為零，然后慢慢地調(diào)高壓力，通過壓力表顯示壓力的變化值。８）作液壓實(shí)訓(xùn)時(shí)，在有壓力的情況下不準(zhǔn)拆卸管子；作氣動實(shí)訓(xùn)時(shí)，在有壓力的情況下拆卸某軟管，應(yīng)握緊該軟管的端頭。４）限位元件不應(yīng)放在動作桿的對面，而應(yīng)使其側(cè)面與桿接觸。６）建立液壓基本回路的概念。２）從外形上認(rèn)識常用的液壓元件。 （2）液壓傳動對油溫的變化比較敏感，不宜在很高和很低的溫度下工作，且易污染環(huán)境。特別是電氣控制聯(lián)合使用時(shí)，易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的自動工作循環(huán)。 （2）在相同功率情況下，液壓傳動能量轉(zhuǎn)換元件的體積較小，重量較輕。圖中的符號只表示元件的功能，不表示元件的結(jié)構(gòu)和安裝位置，這種圖形稱為職能符號圖。在圖1—2（a）中， 組成液壓系統(tǒng)的各個(gè)元件是用半結(jié)構(gòu)式圖形畫出來的，這種圖形稱為結(jié)構(gòu)原理圖。 （3）控制元件 指各種閥類元件，它們的作用是控制和調(diào)節(jié)液（氣）壓系統(tǒng)中流體的壓力、流量和流動方向，以保證工作機(jī)構(gòu)完成預(yù)定的工作運(yùn)動。它的功能是將原動機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為流體的壓力能，以驅(qū)動執(zhí)行元件運(yùn)動。為適應(yīng)克服不同大小阻力的需要，泵輸出油液的壓力應(yīng)當(dāng)能夠調(diào)整；另外，當(dāng)工作臺低速移動時(shí)，節(jié)流閥開口較小，泵出口多余的壓力油亦需要排回油箱。這時(shí)液壓缸左腔的油亦經(jīng)換向閥和回油管排回油箱。油液經(jīng)過濾器2過濾后流往液壓泵，經(jīng)泵向系統(tǒng)輸送。分析液壓千斤頂?shù)墓ぷ鬟^程，可知液（氣）壓傳動是依靠液（氣）體在密封容積變化中的壓力能實(shí)現(xiàn)運(yùn)動和動力傳遞的。如此反復(fù)地提壓杠桿1，就可以使重物不斷升起，達(dá)到起重的目的。圖1—1 液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟?—杠桿；2—小活塞；6—液壓缸；5—鋼球；7—大活塞；8—重物；9—放油閥；10—油箱液壓與氣壓傳動的基本工作原理是相似的，現(xiàn)以圖1—1所示的液壓千斤頂來簡述它們的工作原理。液壓傳動與氣壓傳動實(shí)現(xiàn)傳動和控制的方法是基本相同的，它們都是利用有關(guān)元件組成所需功能的基本回路，再由若干回路組合成傳動系統(tǒng)來進(jìn)行能量的傳遞與控制。項(xiàng)目二 液壓與氣動系統(tǒng)的工作原理、組成及特點(diǎn)項(xiàng)目描述液壓與氣壓傳動是利用密閉系統(tǒng)中的受壓液體（液壓油或空氣）來傳遞運(yùn)動和動力的一種傳動方式。20世紀(jì)60年代后 發(fā)展為一門完整的自動化技術(shù)。處在這樣的變革時(shí)期，要求按不同與以前的觀點(diǎn)去開發(fā)氣動技術(shù)、氣動機(jī)械和氣動系統(tǒng)。目前我國機(jī)械工業(yè)往認(rèn)真消化、推廣從國外引進(jìn)的先進(jìn)液壓技術(shù)的同時(shí)，大力研制開發(fā)國產(chǎn)液壓元件新產(chǎn)品（如中高壓齒輪泵、比例閥、疊加閥及新系列中高壓閥），加強(qiáng)產(chǎn)品可靠性和新技術(shù)應(yīng)用的研究，積極采用國際標(biāo)準(zhǔn)和執(zhí)行新的國家標(biāo)準(zhǔn)，合理調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，對一些性能差的不符合國家標(biāo)準(zhǔn)的液壓件產(chǎn)品采取逐步淘汰的措施。特別是20世紀(jì)60年代以后，隨著原子能科學(xué)、空間科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)也得到很大發(fā)展，滲透到國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域之中，在工程機(jī)械、冶金、軍工、農(nóng)機(jī)、汽車、輕紡、船舶、石油、航空和機(jī)床工業(yè)中，液壓技術(shù)得到了普遍的應(yīng)用。項(xiàng)目分析液壓與氣壓傳動的應(yīng)用范圍，液壓與氣動技術(shù)的發(fā)展趨勢。模塊一 液壓與氣動系統(tǒng)的組成及作用知識目標(biāo)1．液壓與氣動系統(tǒng)的組成及工作原理。本項(xiàng)目要求了解液壓與氣動技術(shù)的應(yīng)用，液壓與氣動技術(shù)的發(fā)展概況。然而液壓傳動的真正推廣使用卻是近50多年的事。自1964年開始從國外引進(jìn)液壓元件生產(chǎn)技術(shù)，同時(shí)自行設(shè)計(jì)液壓產(chǎn)品以來，我國的液壓元件生產(chǎn)已形成系列，并在各種機(jī)械設(shè)備上得到了廣泛的應(yīng)用。隨著工業(yè)的發(fā)展，它的應(yīng)用也將日益擴(kuò)大，同時(shí)它的性能也就必須滿足氣動機(jī)械多樣化以及與機(jī)械電子工業(yè)快速發(fā)展相適應(yīng)的要求。表1—2 氣動技術(shù)在各行業(yè)的應(yīng)用行業(yè)應(yīng)用舉例汽車工業(yè)汽車的制動系統(tǒng)輕工業(yè)氣動上下料裝置制造業(yè)自動化生產(chǎn)線電子工業(yè)家電生產(chǎn)線化學(xué)工業(yè)化工原料輸送裝置軍事工業(yè)艦艇、坦克等裝備上的炮塔轉(zhuǎn)位瞄準(zhǔn)器農(nóng)業(yè)聯(lián)合收割機(jī)、農(nóng)機(jī)的懸掛裝置三、液壓與氣動技術(shù)的發(fā)展概況17世紀(jì)中葉帕斯卡提出靜壓傳遞原理, 18世紀(jì)末英國制成第一臺水壓機(jī), 19世紀(jì) 炮塔轉(zhuǎn)位器、六角車床和磨床, 第二次世界大戰(zhàn)兵器（功率大、反應(yīng)快）, 戰(zhàn)后轉(zhuǎn)向民用機(jī)械、工程、農(nóng)業(yè)、汽車。氣動技術(shù)歷史悠久，自然風(fēng)力推動風(fēng)車，19世紀(jì)中葉，空氣壓縮機(jī)在英國問世，19世紀(jì)七十年代開始在采礦業(yè)使用風(fēng)鎬，19世紀(jì)八十年代美國研制了火車的氣動剎車，第二次世界大戰(zhàn)以后，各國生產(chǎn)的迅速發(fā)展和經(jīng)濟(jì)繁榮，氣動技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，20世紀(jì)60年代以來，氣動元件的發(fā)展速度已超過了液壓元件。相關(guān)知識一、液壓與氣動系統(tǒng)的工作原理液壓與氣壓傳動是研究以有壓流體（壓力油或壓縮空氣）為傳動介質(zhì)，來實(shí)現(xiàn)各種機(jī)械的傳動和自動控制的學(xué)科。液壓傳動傳遞動力大，運(yùn)動平穩(wěn)，但由于液體粘性大，在流動過程中阻力損失大，因而不宜作遠(yuǎn)距離傳動和控制；而氣壓傳動由于空氣的可壓縮性大，且工作壓力低（）所以傳遞動力不大，運(yùn)動也不如液壓傳動平穩(wěn)，但空氣粘性小，傳遞過程中阻力小、速度快、反應(yīng)靈敏，因而氣壓傳動能用于較遠(yuǎn)距離的傳動和控制。當(dāng)壓下杠桿1時(shí)，小活塞下移，小缸下腔的密封容積減小，腔內(nèi)壓力升高，這時(shí)鋼球4自動關(guān)閉了油液流回油池的通路，小缸下腔的壓力油就推開鋼球5進(jìn)人大缸6的下腔，推動大活塞將重物B（重力為G）向上頂起一段距離。從此例可以看出液壓千斤頂是一個(gè)簡單的液壓傳動裝置。在圖1—2（a）中，液壓泵3由電動機(jī)帶動旋轉(zhuǎn)，從油箱1中吸油。圖1—2 機(jī)床工作臺液壓傳動系統(tǒng)1—油箱；2—過濾器；3—液壓泵；4—溢流閥；5—節(jié)流閥；6—換向閥；7—液壓缸；8—工作臺 如果將換向閥手柄扳到左邊位置，換向閥處于圖1—2（b）所示的狀態(tài)，則壓力油經(jīng)換向閥進(jìn)入液壓缸的右腔，推動活塞連同工作臺向左移動。 工作臺移動時(shí)必須克服阻力，如克服切削力和相對運(yùn)動表面的摩擦力等。圖1—3 氣壓傳動系統(tǒng)的組成1—?dú)鈮喊l(fā)生裝置；2—壓力控制閥；3—邏輯原