液壓傳動 課件全套 第1-8章 緒論、液壓介質- 液壓基本回路

液壓傳動系統的工作原理及組成第一章緒論2內容提要什么是液壓傳動系統液壓傳動系統的工作原理液壓傳動系統的組成液壓系統的圖形符號1234一、什么是液壓傳動系統液壓傳動：以液體為工作介質，以液體在密封油腔內的容積變化所引起的壓力能進行動力傳遞的傳動方式流體傳動：液壓傳動與氣壓傳動合稱流體傳動一、什么是液壓傳動系統一般機器的三個組成部分：原動機傳動機構工作機構

原動機電動機內燃機傳動機構工作機構一、什么是液壓傳動系統傳動裝置：機械傳動，電氣傳動，流體傳動（單獨或復合形式）原動機的輸出特性往往不能和執行機構的要求（力，速度，位移）理想匹配，因此，就需要某種傳動裝置，將原動機的輸出量進行適當變換，使其滿足工作機構的要求。傳動——傳遞運動和動力的方式液力傳動：以液體為工作介質，在兩個或兩個以上的葉輪組成的工作腔內，通過液體動能的變化來傳遞能量的傳動液壓傳動——液體的靜壓液力傳動——液體的動能水井千斤頂液壓挖掘機液壓叉車你所見過的哪些利用液壓傳動工作的？一、什么是液壓傳動系統機床工作臺液壓傳動系統工作原理二、液壓傳動系統的工作原理液壓千斤頂1—油箱；2—過濾器；3、12、14—回油管；4—液壓泵；5—彈簧；6—鋼球；7—溢流閥；8—壓力支管；9、15—換向閥；10—壓力管；11、16—操作手柄；13—節流閥；17—活塞；18—液壓缸；19—工作臺二、液壓傳動系統的工作原理從上面的工作過程可以看出，液壓系統的工作是依靠液體的壓力能進行的，具體表現在：（1）液壓傳動是以液體為工作介質來傳遞動力；（2）液壓傳動依靠液體的壓力能來傳遞動力，與依靠液體的動能來傳遞動力的液力傳動不同；（3）液壓傳動中的工作介質是在受控、受調節的狀態下工作的，因此液壓傳動與液壓控制很難截然分開；（4）液壓系統在工作時，存在機械能與液壓能或壓力能的多次相互轉換；（5）液壓傳動系統必須滿足所驅動負載在力或速度方面的要求。三、液壓傳動系統的組成1.能源裝置2.執行裝置3.控制調節裝置4.輔助裝置5.工作介質三、液壓傳動系統的組成1.能源裝置：把機械能（發動機或者電動機等）轉換為油液的壓力能的裝置。最常見的就是液壓泵，按結構分為齒輪泵、葉片泵和柱塞泵等，其主要作用是給液壓系統提供壓力油，使整個液壓系統能夠按照設定的功能來滿足負載在力或速度方面的要求。齒輪泵葉片泵柱塞泵三、液壓傳動系統的組成2.執行裝置：把油液的壓力能轉換為機械能的裝置。液壓系統中的執行機構主要包括兩類：1）作直線運動的液壓缸；2）作旋轉運動的液壓馬達。液壓缸（直線運動）液壓馬達（旋轉運動）三、液壓傳動系統的組成3.控制調節裝置：對液壓系統中油液的壓力、流量和流動方向進行控制和調節的裝置。換向閥、溢流閥、調速閥等。通過對這些元件的組合使用即可實現液壓系統的不同功能。換向閥溢流閥調速閥三、液壓傳動系統的組成4.輔助裝置：液壓系統的正常工作，除了需要上述三大裝置外，還需要配置相應的輔助裝置，如油箱、過濾器、油管、接頭以及液壓蓄能器等。它們對保證液壓系統的穩定、可靠和持久地運行起著舉足輕重的作用。三、液壓傳動系統的組成存在兩次能量轉換液壓傳動鏈的基本形式IH工業液壓/固定液壓電機液壓泵液壓控制回路液壓缸/馬達被驅動工作部件電能機械能液壓能機械能三、液壓傳動系統的組成存在兩次能量轉換液壓傳動鏈的基本形式MH行走液壓/移動液壓發動機被驅動工作部件化學能機械能液壓能機械能液壓泵液壓控制回路液壓缸/馬達四、液壓系統的圖形符號（1）液壓泵：由一個圓加上一個實心的三角形以及在圓外的旋轉運動方向來表示，其中，三角形的角向外，表示油液的流動方向，如圖中的元件4所示。四、液壓系統的圖形符號（2）換向閥：一般具有兩個或以上的工作位置，用來改變液體的流動方向，根據與其連接的管路數量，其通道數（油口）也不相同，如圖中的元件9和15所示，換向閥9具有兩個工作位置，三個連接通道，而換向閥15具有三個工作位置，四個工作通道。一般用P口代表壓力油的入口，T口代表壓力油的出口，A和B用來代表與負載或下一級油路相連的通道。四、液壓系統的圖形符號（3）壓力閥：一般方格代表閥芯，中間的箭頭代表液體的流動方向和流通通道，兩側的直線代表進出油路，虛線代表控制油路。壓力閥就是利用作用在閥芯上的液壓力與另一側的彈簧力平衡進行工作的，如圖中的元件7所示。四、液壓系統的圖形符號（4）節流閥：由兩段圓弧組成的狹小縫隙即為節流閥，由于節流閥的開口是可以調整的，因此添加了一個斜向的箭頭，如圖的元件13所示。四、液壓系統的圖形符號一般液壓符號圖應該以該元件處于靜止或零位時的狀態來表示，如圖所示。還應注意：（1）這些符號只代表元件的職能，不表示元件的具體結構和參數；（2）只反映各元件在油路連接上的相互關系，不反映其空間安裝位置；（3）只反映靜止位置或初始位置的工作狀態，不反映其過渡過程。THEEND!液壓傳動系統的應用主講人：任好玲華僑大學機電及自動化學院2026年8月10日第一章緒論一、液壓傳動系統的應用場合液壓系統的優點：功率密度高、出力大、布置靈活、易于實現自動化控制所具有的的獨特優點，使得液壓系統的應用廣泛據統計，全球液壓產品應用領域中：工程機械占了39.06%機床：2.69%；冶金：7.06%；塑料：6.33%。機床與基礎制造裝備合計：16.08%；成為僅次于工程機械的第二大應用市場！液壓挖掘機裝載機液壓彎管機大型銑磨加工中心大型自由鍛壓機壓路機工程車輛空客A380一、液壓傳動系統的應用場合據統計，國外95%的工程機械、90%的數控加工中心、95%以上的自動化生產線都采用了液壓傳動。因此采用液壓傳動的應用廣度成為衡量一個國家工業水平的重要標志之一。一、液壓傳動系統的應用場合固定機械金屬切削機床、金屬成型、機械手、包裝設備、試驗臺、塑機、鑄鍛及冶金行業、石油鉆井、礦山、水電站、風力發電、劇院舞臺和娛樂設施等。大型銑磨加工重型

液壓彎管機

大型自由鍛壓機

水電站泄洪閘風力發電

游樂設施液壓卡盤一、液壓傳動系統的應用場合注塑機一、液壓傳動系統的應用場合一、液壓傳動系統的應用場合注塑機一、液壓傳動系統的應用場合系統動力部分模具運動部分注塑部分一、液壓傳動系統的應用場合移動機械移動機械主要指具有一定移動能力，可以行走的機械，主要包括各種汽車、農業及林業機械、環衛機械、工程機械、建筑機械等。ABS助力轉向系統31一、液壓傳動系統的應用場合移動機械32一、液壓傳動系統的應用場合移動機械33一、液壓傳動系統的應用場合航空與航天國產大飛機C919、各種戰斗機、運輸機，乃至天宮一號、嫦娥系列和神舟系列等航空航天設備上都有各種液壓系統的存在，如飛機中的液壓系統有公共液壓系統和助力液壓系統。34一、液壓傳動系統的應用場合航空與航天空客A380所用的液壓元件及工人組裝液壓系統35隨著陸地石油儲存資源的逐漸枯竭，人類逐漸將眼光放到海洋上，對海洋進行開發和利用所用到的各種設備如圖所示。海洋經濟蓬勃發展，在國民經濟中的地位不斷提高，海洋工程裝備也被納入國家戰略性新興產業，而無論是海面的各種平臺、船舶還是海底的各種管道、支腿等都離不開液壓系統。一、液壓傳動系統的應用場合水下作業和海洋開發36開山鑿巖、遁地開路——鐵路、地鐵一、液壓傳動系統的應用場合其他——盾構機37“液壓驅動顯示”機構工作原理：兩推桿聯合驅動相應波紋管中液體在圓形管中運動，兩種液體的交界面指示的則是當前的小時。黃色液體是螢光水性液體，另一種是透明黏性液體。兩種液體分子排斥力極強，即使有液壓力作用但仍能不相溶。一、液壓傳動系統的應用場合其他——液壓驅動機械腕表38一、液壓傳動系統的應用場合其他——波士頓動力機器人（BigDog、Atlas、SpotMini）39BigDog四肢均由液壓驅動，每條腿有4個自由度：小腿和大腿各一個縱向自由度，分別由一個液壓缸驅動；胯部有縱向和橫向兩個自由度，由兩個液壓缸驅動。因此，全身共16個自由度一、液壓傳動系統的應用場合其他——波士頓動力機器人（BigDog、Atlas、SpotMini）40一、液壓傳動系統的應用場合其他——2008北京奧運會舞臺布景41一、液壓傳動系統的應用場合其他——2008北京奧運會舞臺布景42一、液壓傳動系統的應用場合其他——2008北京奧運會舞臺布景軋鋼就是用軋機對鋼坯進行壓力加工，獲得需要的形狀規格和性能的過程。軋機主要由幾組軋輥構成，軋輥是一對轉動方向相反的輥子，兩個輥子之間形成一定形狀的縫或孔，鋼坯通過軋輥就成為一定形狀的鋼材。一、液壓傳動系統的應用場合其他——軋鋼線一、液壓傳動系統的應用場合其他——橋梁檢查車一、液壓傳動系統的應用場合其他——水泥泵車由于液壓油是一種石油基的流體，一旦發生泄漏就會污染周圍的設備或產品，因此液壓技術在食品、制藥、紡織、印刷、造紙以及電子工業等領域的使用受到一定的限制。如果將液壓系統的工作介質更換為水，即水壓系統則使用領域不受上述限制。二、液壓傳動系統不適應的場合THEEND!液壓傳動系統的特點主講人：林添良華僑大學機電及自動化學院2026年8月10日第一章緒論49內容提要液壓傳動系統的優點液壓傳動系統的缺點功率傳遞的類型及特點123一、液壓傳動系統的優點（1）體積小、重量輕、慣性小、結構緊湊。如圖所示，內燃機或異步電動機的尺寸明顯大于液壓泵的體積，實際上相同功率的電動機和液壓泵，液壓泵不僅在體積上較小，在重量、轉動慣量上均具有明顯的優勢，因此液壓傳動特別適用于對安裝空間和重量要求都較為苛刻的行走機械。重量比14:1；體積比26:1;轉動慣量小72:1(轉動慣量=質量×半徑2）電機液壓泵一、液壓傳動系統的優點（2）易于實現直線運動液壓傳動技術中的執行元件包括液壓馬達和液壓缸，其中液壓油缸是一種直線往復運動的執行元件，因此液壓傳動非常容易實現直線運動，且輸出功率較大。電氣傳動目前技術較為成熟且功率較大，但電機主要還是以旋轉運動為主。雖然現在市場上已經有直線電機，但直線電機輸出功率仍然有限。一、液壓傳動系統的優點（3）與機械傳動相比，液壓傳動系統柔性大，具有高適應性，空間安排上自由度很大。密閉的流體是靈活的動力源，具有優秀的力轉移性能。利用鋼管和軟管取代機械部件可以排除布局問題。一、液壓傳動系統的優點（4）功率參數無級可調、控制方便、傳動平穩、特性優良且精度高。1)可方便地進行正反向直線或回轉運動和動力控制，且具有很寬的調速范圍；2)可簡便地實現由回轉運動到直線往復運動的轉變(泵軸回轉/液壓缸往返)；3)負載剛性大（液壓馬達為電機的5倍），精度高；4)可安全可靠并快速地實現頻繁的帶載啟動和制動；5)在液壓馬達和泵靜止不動時，可維持大負載(力、轉矩)狀態；6)可簡便地通過限制系統壓力，來限制力和轉矩；7)可以對多負載的功率進行分配控制。（5）易于實現過載保護，當負載壓力超過系統設定壓力時，油液經溢流閥流回油箱。（6）由于采用油液作為工作介質，能自行潤滑，壽命長。（7）在液壓傳動系統中，功率損失所產生的熱量可由流動的油液帶走，可避免機械本體產生過度溫升。（1）效率不高如圖所示，液壓系統的能量至少經過機械能-液壓能-機械能的兩次轉換，此外，由于系統難以全局匹配動力源（電機、內燃機）-液壓泵-負載所需流量，導致液壓控制閥上會產生大量的能量損耗，導致液壓傳動技術的整體傳動效率低。以液壓挖掘機為例，其液壓系統的效率大約為35%。二、液壓傳動系統的缺點（2）液壓油傳動介質不理想1）液壓油對油溫、污染和負載變化敏感，不宜于在很低或很高溫度下工作；2）存在泄漏，系統易變臟；3）存在失火、爆炸的危險，除非采用防火流體；4）油污染易產生事故。二、液壓傳動系統的缺點（3）液壓源不如電源易獲得液壓傳動需要配置單獨的能源(例如液壓泵站)，而電能可以直接從電網或者電量儲能單元（電池、電容等）直接獲取。（4）液壓系統的控制特性不高1）液壓油容易泄漏且具有可壓縮性，難以保證嚴格的傳動比；2）存在非線性及其它的復雜特性等，較難完善設計；3）液壓回路阻尼特性較差，易存在不穩定問題。二、液壓傳動系統的缺點（5）與功能完全相似的電氣系統相比，液壓系統的費用可能較高（6）液壓系統的故障比較難查找，對操作人員的技術水平要求較高二、液壓傳動系統的缺點總的來說，液壓傳動系統具有機械傳動和電氣傳動無可比擬的優勢。液壓系統與其它系統配合使用，才能發揮其最大的優勢，我們常說的電子是神經、液壓是肌肉，而機械就是支撐整個系統的骨架。在較大功率的傳動場合，綜合考慮技術功率數據和設備費用，相比于其他傳動系統，液壓傳動能提供更好的解決方案，也是最為有效的方式。總起來說，液壓系統的缺點可以概括為：1、發燒——受溫度影響2、拉稀——容易泄漏3、哆嗦——氣穴、流量脈動等引起的振動傳動裝置主要包括流體傳動、電氣傳動和機械傳動，流體傳動又分為液壓傳動和氣壓傳動。這四種功率傳動裝置的對比如表所示三、功率傳遞的類型及特點液壓傳動氣壓傳動電力傳動機械傳動能量來源電機內燃機液壓蓄能器電機內燃機空氣壓縮機電力電網電池電機內燃機重力，彈性力（彈簧）功率傳遞元件金屬管道和軟管金屬管道和軟管電纜，電磁場機械零部件杠桿，傳動軸等傳遞介質液體氣體電氣元件剛性和彈性體力密度大，壓力高較小，壓力較低小大功率密度高較低低，只有液壓馬達的1/10較高，但選型和布置成所需尺寸的容易性通常不如液壓可無級控制性（加速，減速制動）非常好（通過壓力和流量）好（通過壓力和流量）好至非常好（通過電器，開環和閉環控制）好輸出運動類型可通過液壓缸和液壓馬達方便地實現直線和旋轉運動可通過氣缸和氣馬達方便地實現直線和旋轉運動主要是旋轉運動直線運動可依靠1）電磁鐵，但出力小，行程短2）直線電動機可直線運動，但輸出功率較小直線和旋轉運動氣壓傳動的優點：以空氣為工作介質，來源方便，且用后可直接排入大氣而不污染環境；空氣的粘性很小，其損失也很小，節能、高效，適于遠距離輸送；動作迅速、反應快、維護簡單、不易堵塞；工作環境適應性好，安全可靠；成本低、過載能自動保護。氣壓傳動的缺點：工作速度穩定性稍差；不容易實現高壓，不易獲得較大的推力或轉矩；有較大的排氣噪聲；因空氣無潤滑性能，需在氣路中設置給油潤滑裝置等。三、功率傳遞的類型及特點液壓液的性質第二章液壓介質內容提要61液壓液的作用及分類液壓液的性質12一、液壓液的作用及分類液壓液的作用：傳遞動力和信號；潤滑、冷卻和防銹10號航空液壓油一、液壓液的作用及分類液壓系統的工作介質90%以上為石油型：機械油、汽輪機油、普通液壓油、專用液壓油（其中抗磨液壓油最常用）難燃液壓液海水或淡水密度可壓縮性粘度二、液壓液的特性密度ρ和重度γ二、液壓液的特性液體的質量密度重度液體的體積液體的重量密度ρ和重度γ二、液壓液的特性1）因油的牌號而異；2）隨溫度的上升而減小；3）隨壓力的提高稍有增加.液壓油密度和重度的影響因素：液壓液密度/（kg·m-3）液壓液密度/（kg·m-3）抗磨液壓液L-HM320.87×103水-乙二醇液壓液L-HFC1.06×103抗磨液壓液L-HM460.875×103通用磷酸酯液壓液L_HFDR1.15×103油包水乳化液L-HFB0.932×103飛機用磷酸酯液壓液L_HFDR1.05×103水包油乳化液L-HFAE0.9977×10310#航空液壓液0.85×103可壓縮性二、液壓液的特性體積壓縮系數壓力的增量被壓縮的液體體積體積的增量體積彈性模量工程上常用可壓縮性：液體因所受壓力增高而發生體積縮小的

性質稱為可壓縮性。可壓縮性——彈簧剛度二、液壓液的特性

封閉在容器內的液體在外力作用下的情況極像一根彈簧，外力增大，體積減小；外力減小，體積增大。在液體承壓面積A不變時，可以通過壓力變化Δp=ΔF/A（ΔF為外力變化值）、體積變化ΔV=AΔl（Δl為液柱長度變化值）和體積模量求出它的液壓彈簧剛度kh，即：

液壓油液的可壓縮性對液壓傳動系統的動態性能影響較大，但當液壓傳動系統在靜態（穩態）下工作時，一般可以不予考慮。

但在高壓下或者研究動態性能及進行遠距離操縱時，則必須考慮可壓縮性對液壓系統的影響。體積彈性模量的影響因素純油的可壓縮性隨壓縮過程、溫度及壓力的變化而變動，但變動量不大；在一般情況下，油的可壓縮性對液壓系統性能影響不大，但在高壓情況下以及在研究系統動態性能時則不能忽略。(與管路等有關系，綜合彈性模量）由于空氣的可壓縮性很大，且與工作壓力的改變而大幅度變化，所以游離空氣對當量體積彈性模量影響很大二、液壓液的特性HLP:ΔV/V≈1%

Δp=140bar70二、液壓液的特性

牛頓在《自然哲學的數學原理》(1687)中指出：相鄰兩層流體作相對運動時存在內摩擦作用,稱為粘性力。?

庫侖實驗(1784)庫侖用液體內懸吊圓盤擺動實驗證實流體存在內摩擦。粘性粘性液體在外力作用下流動時，其流動受到牽制，且在流動截面上各點的流速不同。各層液體間有相互牽制作用，這種相互牽制的力稱作液體內的摩擦力或粘性力。二、液壓液的特性牛頓內摩擦定律運動粘度靜止的液體不體現粘性液體只有在流動時才顯示其粘性。單位面積上的內摩擦力μ——液體粘度，也稱為絕對粘度或動力粘度粘性粘性是流體抵抗變形的能力，

粘性是流體的固有屬性，

粘性是運動流體產生機械能損失的根源二、液壓液的特性牛頓流體絕對粘度只與流體種類有關，而與速度梯度無關非牛頓流體絕對粘度不僅與流體種類有關，還與速度梯度有關當壓力增加時，粘度有所增加；液體的粘度對溫度很敏感，溫度略升高，粘度顯著降低。

理想流體（無粘性流體）:τ=0

實際流體（粘性流體）:τ

0

當h很小時，阻力定律可寫為，即速度為線性分布。

速度分布圖形不同時，剪應力τ分布也不同。拋物線分布u直線分布u粘性二、液壓液的特性粘性二、液壓液的特性絕對粘度是液體在單位速度梯度流動時單位面積上的內摩擦力。運動粘度等于液體絕對粘度與其密度之比稱為運動粘度沿用的單位為P（泊，dyn

s/cm2）1泊=1g/s.cm=0.1kg/s.m=0.1N.s/m2=0.102kgf.s/m2法定計量單位為m2/s，以前沿用的單位為St（斯），它們之間的關系是：

1m2/s=104St=106cSt（厘斯）在我國，液壓液的牌號是用它在溫度為40℃時的運動粘度（厘斯）平均值來表示的。例如32號液壓液，就是指這種油在40℃時的運動粘度平均值為32cSt。粘性的影響因素溫度對粘度的影響：液壓液的粘度對溫度的變化十分敏感。溫度升高，粘度降低。我國常用粘溫圖表示油液粘度隨溫度變化的關系。粘溫指數越高，粘度越大，說明該種液體的粘度隨溫度變化越小，其粘溫特性越好。二、液壓液的特性壓力對粘度的影響：在一般情況下，壓力對粘度的影響比較小，在工程中當壓力低于5MPa時，粘度值的變化很小，可以不考慮。氣泡對粘度的影響：液體中混入直徑為0.25~0.5mm懸浮狀態氣泡時，對液體的粘度有一定影響。【例】一底面積為45×50cm2，高1cm的木塊，質量為5kg，沿涂有潤滑油的斜角為30o的斜面向下作等速運動，木塊運動速度u=1m/s，油層厚度1cm，求油的粘度。

【解】木塊重量沿斜坡分力F

與切力T平衡時，等速下滑。由于油層厚度很小，速度分布可看成線性分布。粘性二、液壓液的特性膨脹性二、液壓液的特性油的體積隨溫度升高而增加的特性稱之為膨脹性，其膨脹量可表示為其中vt-溫度t0C時的油的體積；

v0-溫度t0

0C時的油的體積；

αt-油的體積膨脹系數。二、液壓液的特性物理特性：

抗燃性

抗凝性

抗泡沫性

抗乳化性

防銹性

潤滑性其他特性化學特性：

熱穩定性

氧化穩定性

水解穩定性

相容性THEEND!液壓液的污染控制及選用第二章液壓介質內容提要81液壓液的主要污染源控制液壓液污染的措施常見問題及解決措施液壓液的選用1234一、液壓液的主要污染源據統計，液壓系統的故障有70%以上是由嚴重污染的液壓油引起的，其中伺服系統中，這一比例更高達80%。液壓系統固有污染物外界入侵污染物內部生成污染物固體顆粒物污染加速元件磨損削減使用壽命引起系統突然失效破壞工作性能液壓油水污染造成油液乳化加速氧化產生沉淀腐蝕金屬表面混入空氣污染降低彈性模量和剛性降低潤滑性引起振動和噪聲氣蝕加劇表面剝蝕液壓液被污染的原因二、控制液壓液污染的措施使用前保持液壓液清潔保持液壓系統在裝配后、運轉前清潔保持液壓液在工作中清潔采用合適的過濾器定期更換液壓液控制液壓液的工作溫度污染等級二、液壓液的特性美國NAS1638100mL、5個顆粒尺寸區內最大允許顆粒數，分14級，00~12ISO4406

雙代號法，1mL中大于5μm顆粒數／大于15μm顆粒數GB/T14039—同ISO4406目前我國普通工藝生產的液壓油一般只能達到NAS8～10液壓系統的清洗及換油有些液壓設備維修后，用金屬清洗劑或肥皂水清洗系統，再加液壓油進行試機，發現泡沫大，油壓不穩。這時，用戶通常認為該品牌的液壓油質量差，把油排凈后換另一品牌的油工作正常，因此就斷定前一油差后一油好。其實這是冤案，前油替后油“受了過”，由于系統中殘存的金屬清洗劑、肥皂水中的表面活性組分污染了前油而使其抗泡性變差，使設備工作異常，前油排干凈時也同時把系統沖刷干凈，后油也就正常了，類似的情況經常發生。三、常見問題及解決措施液壓油進水有何危害？1.能夠與液壓油起反應，形成酸、膠質和油泥，水也能析出油中的添加劑，影響油品的過濾性能2.水的最主要影響是降低潤滑性，溶于液壓油中的微量水能加速高應力部件的磨損，僅從含水（100~400）×10-6的礦物油滾動軸承疲勞壽命研究表明，軸承壽命降低了30%~70%；3.腐蝕、銹蝕金屬。內燃機油與礦物液壓油有何主要區別？二者是否可以代用？內燃機油是根據發動機油的工況生產，內燃機油要求有較高的清凈分散性等，液壓油主要用于各類液壓系統中，由于液壓油中缺乏清凈分散性不能用做內燃機油。而內燃機油在破乳化、水解安定性等達不到液壓油的要求，因此內燃機油也不能代用液壓油。清凈分散劑的作用不僅是清凈性，還有良好的分散性。它能抑制減少沉積物的生成，使發動機內部清潔，同時還能將油泥和顆粒分散于油中。另外還能中和油中的酸性物質。清凈分散劑的作用概括起來就是洗滌、分散、增溶、中和四點。三、常見問題及解決措施工業齒輪油能否代替礦物液壓油來用？工業齒輪油中添加劑的主要成分為活性硫、磷等化合物，它一般粘度大，極壓性好，但對銅腐蝕敏感，水解安定性達不到液壓油的要求，一般不能隨意用來頂替礦物液壓油。同種類、同粘度級的不同廠家的液壓油品可以隨意混合使用嗎？一般不能。因為盡管兩種油的種類和粘度完全相同，但二者的化學組成不明，混到一起后，添加劑之間是否起對抗效應不得而知，因此，面對這種情況，處理方法有如下兩種：第一，先做互溶儲存穩定性試驗，并測定其互溶后的主要性能，再抉擇。第二，放凈設備中的舊油，用新裝油沖洗干凈系統，再注入新油運行。三、常見問題及解決措施液壓液的選擇包括：品種和粘度四、液壓液的選用選擇液壓液時考慮的因素系統工作環境系統工作條件液壓液的品質經濟性是否阻燃抑制噪聲的能力廢液再生處理及環保要求壓力范圍溫度范圍轉速物理化學指標對金屬和密封件等的相容性過濾性能、吸氣情況、去垢能力銹蝕性抗氧化穩定性剪切穩定性價格及使用壽命貨源情況維護、更換的難易程度89對液壓油的要求四、液壓液的選用1、良好的化學穩定性。2、良好的潤滑性能，以減小元件之間的磨損。3、質地純凈，不含或含有極少量的雜質、水份和水溶性酸堿等。4、適當的粘度和良好的粘溫特性。5、凝固點和流動溫度較低，以保證油液能在較低溫度下使用。6、自燃點和閃點要高。7、有較快地排除油中游離空氣和較好地與油中水份分離的能力。8、沒有腐蝕性，防銹性能好，有良好的相容性。90純水（海水）與液壓油的區別四、液壓液的選用抗蝕減摩技術、高效密封及潤滑技術、減振降噪設計技術水潤滑摩擦副的材料優選配對方案不同材料如不銹鋼、陶瓷、塑料及復合材料的摩擦特性研究SEM照片摩擦副材料純水液壓柱塞泵最大壓力：14MPa排量：63mL/rev最大容積效率：90％總效率：72％91使用高水基液的液壓系統注意事項四、液壓液的選用(1)由于粘度低、泄漏大，系統的最高壓力不要超過14MPa。(2)要防止氣蝕現象，可用高置油箱以增大泵進油口處壓力，泵的轉速不要超過1200r/min。(3)系統浸漬不到油液的部位，金屬的氣相銹蝕較為嚴重，因此應使系統盡量地充滿油液。(4)由于油液的pH值高，容易發生由金屬電位差引起的腐蝕，因此應避免使用鎂合金、鋅、鎘之類金屬。(5)定期檢查油液的pH值、濃度、霉菌生長情況，并對其進行控制。(6)濾網的通流能力須4倍于泵的流量，而不是常規的2倍。使用液壓液應注意以下幾點四、液壓液的選用1、應使液壓液長期處在低于它開始氧化的溫度下工作2、防止油液被污染3、對油液進行定期抽樣檢驗，并建立定期更換制度4、油液的儲液量應充分，利于散熱5、保持系統密封THEEND!液體力學基礎知識主講人：任好玲華僑大學機電及自動化學院2026年8月10日第三章流體力學基礎內容提要95流體概述流體研究內容流體力學的應用流體力學的內容1234流體概述流體指具有流動性且自身不能保持一定形狀的物體，如氣體和液體流體特性1.流動性：2.連續性：是流體區別于固體的根本標志。氣體的流動性大于液體；靜止流體不能承受拉力；流體在平衡狀態下不能承受剪切力。沒有固定的形狀，液體的形狀取決于盛裝它的容器；氣體完全充滿容器。流體是各向同性的連續介質(理論模型)。沙子，石子？流體概述有無固定的體積？能否形成

自由表面？是否容易

被壓縮？流體氣體無否易液體有能不易呈現流動性？

流體固體

液體、氣體與固體的區別流體研究內容流體力學分類①理論流體力學（流體力學）②應用流體力學（工程流體力學）流體力學研究流體靜止和運動的力學規律及其在工程技術上的應用的一門學科。工程流體力學①流體在外力作用下，靜止與運動的規律；②流體與邊界的相互作用。大部分競技體育項目與流體力學有關

33-0流體力學的應用液體靜力學：研究靜止液體的處于平衡狀態時的力學規律和這些規律的實際應用。所謂靜止液體，是指液體內部質點間沒有相對運動。如果盛放液體的容器本身處在運動之中，則液體處于相對靜止狀態。液體動力學：研究運動流體的規律和運動流體與邊界之間相互作用。流體力學的內容流體動力學-基本概念主講人：任好玲華僑大學機電及自動化學院2026年8月10日第三章流體力學基礎內容提要102系統與控制體穩定流動和非穩定流動理想液體與實際液體一維流動、多維流動流線、流管和流束通流截面、流量和平均流量功、功率壓力12345678液體動力學研究液體在外力作用下運動規律，即研究作用在液體上的力與液體運動之間的關系，及流體流動時的能量轉換和流體對固體壁面的作用力。由于液體具有粘性，流動時要產生摩擦力，因此研究液體流動問題時必須考慮粘性的影響。物理學中的質量守恒定律、動量定理、能量守恒定律等，都是針對固定的系統而言的。由于流體所具有的流動性，流體系統的位置和形狀都不固定，所以數學上描述起來困難。控制體就是為了解決這一問題提出的流體力學中的流動方程建立，就是把各種適用于固定系統的物理定律改寫成適用于控制體的數學表達式。在任何與周圍隔絕的物質系統（孤立系統）中，不論發生何種變化或過程，其總質量保持不變物體動量的增量等于它所受合外力的沖量即Ft=Δvm，或所有外力的沖量的矢量和如果一個系統不受外力或所受外力的矢量和為零，那么這個系統的總動量保持不變，這個結論叫做動量守恒定律。能量守恒定律指出能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉化為另一種形式，或者從一個物體轉移到另一個物體，在轉移或轉化過程中其總量保持不變1.系統與控制體所謂系統，就是確定物質的集合。系統以外的物質稱為環境。系統與環境的分界面稱為邊界。系統具有如下的特點：系統始終包含著相同的流體質點；系統的形狀和位置可以隨時間變化；邊界上可有力的作用和能量的交換，但不能有質量的交換。1.系統與控制體所謂控制體，是指根據需要所選擇的具有確定位置和體積形狀的流場空間。控制體的表面稱為控制面。控制體具有以下的特點：控制體內的流體質點是不固定的；控制體的位置和形狀不會隨時間變化；控制面上不僅可以有力的作用和能量交換，而且還可以有質量交換。系統控制體內部質點固定不固定位置和形狀變化固定與外界的交換只有力和能量，無質量力、能量、質量都有2、穩定流動和非穩定流動液體流動時，若液體中任何一點的壓力，流速和密度都不隨時間變化，這種流動稱為穩定流動（或恒定流動）。反之，壓力，流速隨時間而變化的流動稱為非穩定流動。如圖所示，從水箱中放水，若水箱上方有一補充水源使水位H保持不變，則出水口流出的液體中各點的壓力和速度均不隨時間變化，故為穩定流動。反之為非穩定流動。圖3-7穩定流動和非穩定流動3、理想液體與實際液體實際液體:既有粘性又可壓縮。在研究液體流動時必須考慮液體粘性和可壓縮性的影響；理想液體:既無粘性又不可壓縮的假想液體。這樣的假想液體一般是為了便于導出基本方程。一維流動：當液體整個作線形流動時，稱為一維流動；二維或三維流動：當作平面或空間流動時，稱為二維或三維流動。4、一維流動、多維流動在非恒定流動時，由于液流通過空間點的速度隨時間變化，因此流線形狀也隨時間變化；在恒定流動時，流線的形狀不隨時間變化。5、流線、流管和流束流線:是流場中的一條一條的曲線，它表示同一瞬時流場中各質點的運動狀態。流線上每一質點的速度矢量與這條曲線相切，因此，流線代表了在某一瞬時的許多流體質點的流動方向。流線之間不能相交，流線也不能突然轉折？？5、流線、流管和流束流管：在流場中給出一條不屬于流線的任意封閉曲線，沿該封閉曲線上的每一點作流線，由這些流線組成的表面稱為流管；流束：流管內的流線群稱為流束。流管內外的流線均不會穿越流管？流線彼此平行的流動稱為平行流動；流線間夾角很小，或流線曲率半徑很大的流動稱為緩變流動。平行流動和緩變流動都可認為是一維流動。6、通流截面、流量和平均流量垂直于液體流動方向的截面稱為通流截面，也叫過流斷面。單位時間t內流過某通流截面的液體體積V稱為流量Q，即：

1L/min=1/60000m3/s流量也可以同單位時間內通過某通流界面的液體質量來表示可看出，平均流速為流量與通流面積之比。實際上由于液體具有粘性，通流截面上中心處流速最大；越靠近管壁流速越小；管壁處的流速為零。以后所指流速均為平均流速6、通流截面、流量和平均流量功:W=F*S

7、功、功率功率靜止流體內的壓力在各個方向上都相等；那么流動液體呢？慣性力粘性力當慣性力很小，且可以把流體認為是理想液體時，流動液體內任一點處的壓力在各個方向上的數值仍然可以看做是相等的。工程實際用于時，可以認為流體內任一點的壓力在各個方向是相等的，即是說任一點只有一個壓力值。8、壓力THEEND!液體靜力學基礎主講人：任好玲華僑大學機電及自動化學院2026年8月10日第三章流體力學基礎內容提要119液體靜壓力及其特性液體靜壓力基本方程及其物理意義壓力對固體壁面的作用力123液體靜力學研究靜止液體的力學規律和這些規律的實際應用。“靜止液體”是指液體內部質點間無相對運動，與盛放液體的容器靜止或運動無關。液體靜力學液體中的作用力

質量力作用于所研究液體的所有質點上，它的大小與液體質量成正比，屬于這種力的有重力,慣性力和電磁力等。表面力是作用于所研究液體表面上的力。因為這種微元體既可取在液體與容器或兩種液體的界面上，也可取在液體內部任一位置，所以表面力也是在液體各處發生的，并非只在液體的“表面”上。靜止液體的表面力只有法向力，法向應力稱之為壓力。

流體靜壓強的方向與作用面相垂直，并指向作用面的內法線方向。假設在靜止流體中，流體靜壓強方向不與作用面相垂直，而與作用面的切線方向成α角液體靜力學：靜止液體的表面力只有法向力，法向應力稱之為壓力。αpnptp切向壓強靜壓強法向壓強pt≠0，則這一點承受剪切力，流體要發生流動，與靜止矛盾。液體靜力學：靜止流體中任意一點流體壓強的大小與作用面的方向無關，即任一點上各方向的流體靜壓強都相同。為了證明這一特性，我們在靜止流體中圍繞任意一點A取一微元四面體的流體微團ABCD，設直角坐標原點與A重合。微元四面體正交的三個邊長分別為dx，dy和dz。因為微元四面體處于靜止狀態，所以作用在其上的力是平衡的。

設作用在ACD、ABD、ABC和BCD四個面上的流體靜壓強分別為px、py、pz和pn，pn與x、y、z軸的夾角分別為α、β、γ，則作用在各面上流體的總壓力分別為：pypxpzpn作用在ACD面上的流體靜壓強作用在ABC面上的流體靜壓強作用在BCD面上的靜壓強、作用在ABD和上的靜壓強液體靜力學：除壓強外，還有作用在微元四面體流體微團上的質量力，該質量力分布在流體微團全部體積中。設流體微團的平均密度為ρ，而微元四面體的體積為dV=dxdydz/6，則微元四面體流體微團的質量為dm=ρdxdydz/6。假定作用在流流體上的單位質量力為，它在各坐標軸上的分量分別為fx、fy、fz，則作用在微元四面體上的總質量力為：它在三個坐標軸上的分量為：由于流體的微元四面體處于平衡狀態，故作用在其上的一切力在任意軸上投影的總和等于零。對于直角坐標系，則、、。在軸方向上力的平衡方程為：

把px，pn

和Wx的各式代入得：

因為則上式變成或由于等式左側第三項為無窮小，可以略去，故得：同理可得所以

因為n的方向完全可以任意選擇，從而證明了在靜止流體中任一點上來自各個方向的流體靜壓強都相等。但是，靜止流體中深度不同的點處流體的靜壓強是不一樣的，而流體又是連續介質，所以流體靜壓強僅是空間點坐標的連續函數，即

靜壓力是指液體處于靜止狀態時，其單位面積上所受的法向作用力。靜壓力在液壓傳動中簡稱為壓力，而在物理學中則稱為壓強。可表示為：

我國法定的壓力單位為牛頓/米2(N/m2)，稱為帕斯卡，簡稱帕(Pa)。在液壓技術中，目前還采用的壓力單位有巴(bar)和工程大氣壓、千克力每平方厘米(kgf/cm2)等。1、靜壓力一、液體靜壓力及其特性1公斤=1kgf/cm2=9,81N/cm2=105Pa1MPa=106Pa=0,1MPa=10bar1Pa=1N/m21bar=10N/cm2

低壓 中壓 高壓 <70bar 140,210bar >210,315,350bar

7MPa 14,21MPa 31,5,35MPa一、液體靜壓力及其特性（1）液體靜壓力的方向總是沿著作用面的法線方向。因為液體只能保持一定的體積，不能保持固定的方向，不能承受拉力和剪切力，所以只能承受法向壓力。（2)靜止液體中任何一點所受到各個方向壓力都相等。如果液體中某一點所受到的各個方向的壓力不相等，那么液體在不平衡力作用下就要流動，這樣就破壞了液體靜止的條件。

（3）靜止液體總是處于受壓狀態，并且其內部的任何質點都受平衡壓力的作用。2、靜壓力特性一、液體靜壓力及其特性二、液體靜壓力基本方程

1、靜壓力基本方程如圖所示，作用在液面上的壓力為P0，現在求離液面h深處A點壓力。取一個底面包含A點的小液柱，這個小液柱在垂直方向上的力平衡方程為:其中:ρ為液體的密度;γ為液體的重度。圖3-1重力作用下的靜止液體P010m

–1bar；100m-1MPa；1000m-10MPa；即為靜壓力基本方程式。它說明液體靜止壓力分布有如下特征：（1）靜止液體中任意點的靜壓力是液體表面上的壓力和液柱重力所產生的壓力之和。當液面只受大氣壓力pa作用時，則（2）靜止液體內的壓力隨深度呈線性規律增加（3）連通器內，同一液體中深度相同的各點壓力都相等。在重力作用下靜止液體中的等壓面是一個水平面。重力作用下的平衡狀態均質不可壓縮流體靜壓力基本方程1.物理意義從物理學可知，把質量為m的物體從基準面提升z高度后，該物體就具有位能mgz，則單位重量物體所具有的位能為z(mgz/mg=z)。所以式中z的物理意義表示為單位重量流體對某一基準面的位勢能。p/ρg表示單位重量流體的壓強勢能。在開孔處流體靜壓強p的作用下，流體進入測壓管，上升的高度h=p/ρg稱為單位重量流體的壓強勢能。真空hz位勢能和壓強勢能之和稱為單位重量流體的總勢能，其總和保持不變，即能量守恒。靜壓力基本方程2.幾何意義——水力學單位重量流體所具有的能量也可以用液柱高度來表示，并稱為水頭。z具有長度單位，z是流體質點離基準面的高度，所以z的幾何意義表示為單位重量流體的位置高度或位置水頭。

p/ρg也是長度單位，它的幾何意義表示為單位重量流體的壓強水頭。

位置水頭和壓強水頭之和稱為靜水頭。所以靜壓力基本方程也表示在重力作用下靜止流體中各點的靜水頭都相等。在實際工程中，常需計算有自由液面的靜止液體中任意一點的靜壓強。

3、絕對壓力、相對壓力和真空度絕對壓力:以絕對零壓力作為基準所表示的壓力。相對壓力：以當地大氣壓力為基準所表示的壓力。相對壓力也稱表壓力。相對壓力為負數時，工程上稱為真空度,真空度的大小以此負數的絕對值表示。顯然:絕對壓力＝大氣壓力＋相對壓力（表壓力）相對壓力（表壓力）＝絕對壓力－大氣壓力真空度＝大氣壓力－絕對壓力

絕對壓力、相對壓力與真空度的相互關系如圖所示：真空度

絕對壓力表壓力絕對壓力絕對壓強、計示壓強和真空之間的關系由靜壓力基本方程式p=p0+ρgh

可知，液體中任何一點的壓力都包含液面壓力p0，或者說液體表面壓力p0等值的傳遞到液體內所有的地方。這稱為帕斯卡原理或靜壓傳遞原理。通常在液壓系統的壓力管路和壓力容器中，由外力所產生的壓力p0要比液體自重所產生的壓力ρgh大許多倍。即對于液壓傳動來說，一般不考慮液體位置高度對于壓力的影響，可以認為靜止液體內各處的壓力都是相等的。4、壓力傳遞

圖中垂直、水平液壓缸截面積為A1、A2；活塞上負載為F1、F2。兩缸互相連通，構成一個密閉容器，則按帕斯卡原理，缸內壓力到處相等，p1=p2，于是F2＝F1.A2/A1，如果垂直液缸活塞上沒負載，則在略去活塞重量及其它阻力時，不論怎樣推動水平液壓缸活塞，不能在液體中形成壓力。圖3-4絕對壓力與相對壓力間的關系壓力是由外界負載決定帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）：在密閉的容器內，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時傳到液體各點。∵∴此圖說明：1、液壓裝置具有力的放大作用2、負載越大，液壓缸中壓力越大，推力也越大，液壓系統的工作壓力取決于負載。三、壓力對固體壁面的總作用力對于圖中所示液壓缸，油液壓力作用在活塞上的總作用力為：

式中p－油液的壓力；

D－活塞的直徑。1、壓力作用在平面上的總作用力當承受壓力作用的面是平面時，作用在該面上的壓力的方向是互相平行的。故總作用力F等于油液壓力p與承壓面積A的乘積。即圖3-5液壓缸受力分析2、油液壓力作用在曲面上的總作用力當承受壓力作用的表面是曲面時，作用在曲面上的所有壓力的方向均垂直于曲面（如圖所示），圖中將曲面分成若干微小面積dA，將作用力dF分解為x、y兩個方向上的分力，即

式中，Ax是曲面在x方向投影面積；Ay是曲面在y方向投影面積；作用力：圖3-6靜壓力作用在曲面上-壓力始終垂直作用在接觸的容器表面合力方向？大小？當固體壁面為曲面時，為求壓力為p的液壓油對液壓缸右半部缸筒內壁在x方向上的作用力Fx，這時在內壁上取一微小面積dA=lds=lrd

（其中l和r分別為缸筒的長度和半徑），則液壓油作用在這塊面積上的力dF的水平分量dFx為：

由此得液壓油對缸筒內璧在x方向上的作用力為：Ax為缸筒右半部內壁在x方向上的投影面積，Ax=2rl曲面上液壓作用力在某x方向上的總作用力Fx

等于液體壓力p和曲面在該方向投影面積Ax

的乘積【例1】圖所示為一水箱，左端為一半球形端蓋，右端為一平板端蓋。水箱上部有一加水管。已知h=600mm，R=150mm，試求兩端蓋所受的總壓力及方向(左端蓋僅考慮水平方向力)【解】（1）右端蓋是一圓平面，面積為

A右=πR2

其上作用的總壓力有

F右=ρg(h+R)A右=ρg(h+R)πR2=103×9.806×(0.6+0.15)×3.14×0.152=520（N）方向垂直于端蓋水平向右（2）左端蓋是一半球面，分解為水平方向分力Fx左和垂直方向分力Fz左。Fx左=ρg(h+R)Ax=ρg(h+R)πR2=103×9.806×(0.6+0.15)×3.14×0.152=520（N）方向水平向左【例2】如圖所示測量裝置，活塞直徑d=35㎜，油的相對密度d油=0.92，水銀的相對密度dHg=13.6，活塞與缸壁無泄漏和摩擦。當活塞重為15Ｎ時，h=700㎜，試計算U形管測壓計的液面高差Δh值。列等壓面1-1的平衡方程

解得Δh為【解】重物使活塞單位面積上承受的壓強為【例3】如圖所示為雙杯雙液微壓計，杯內和U形管內分別裝有密度ρ1=l000kg/m3和密度ρ2=13600kg/m3的兩種不同液體，大截面杯的直徑D＝100mm，U形管的直徑d=10mm，測得h=30mm，計算兩杯內的壓強差為多少?【解】列1—2截面上的等壓面方程由于兩邊密度為ρ1的液體容量相等，所以D2h2=d2h，代入上式得

=3709.6(Pa)【例4】已知密閉水箱中的液面高度h4=60cm，測壓管中的液面高度h1=100cm，U形管中右端工作介質高度，如圖所示。試求U形管中左端工作介質高度h3為多少？【解】列1—1截面等壓面方程，則列2—2截面等壓面方程，則

=0.1365(m)=136.5(mm)THEEND!流體動力學-三大方程主講人：任好玲華僑大學機電及自動化學院2026年8月10日第三章流體力學基礎內容提要154流量連續性方程伯努利方程動量方程123流量連續性方程簡稱連續方程，是描述流體運動學的方程，是質量守恒定律在流體力學中的一種具體表現形式。Vρmqm1qm2根據質量守恒定律,則壓力變化引起密度變化，表征液體受壓縮而增加的質量控制體體積V的變化而增加的質量一、液體流動的連續性方程一、液體流動的連續性方程圖3-8管道中的液流根據質量守恒定律，管內液體的質量不會增多也不會減少，所以在單位時間內流過每一截面的液體質量必然相等。如圖所示，管道的兩個通流面積分別為A1、A2，液體流速分別為v1、v2，液體的密度為ρ，則即或上式稱為連續性方程當液體在管道內作穩定流動時連續性方程說明：①在同一管路中無論通流面積怎么變化，只要沒有泄漏，液體通過任意截面的流量是相等的；②同時還說明了在同一管路中通流面積大的地方液體流速小，通流面積小的地方則液體流速大；③此外，當通流面積一定時，通過的液體流量越大，其流速也越大。對于圖示的分支油路，顯然流進的流量應等于流出的流量，故有：Q=Q1+Q2。圖3-9分支油路流量關系熟悉嗎？？一、液體流動的連續性方程Q1=Q2

1/

2=A2/A1

1*A1=

2*A2一、液體流動的連續性方程E?L=(1,4-2,0)x103MPab)如果液體體積不可以改變EFL

Kompressionsmodul(體積）彈性模量FallsΔV/V=1%,dannΔp=14MPaa)如果液體體積可以改變當液體在管道內作非穩定流動時(進≠出）p,V+ΔV

p+Δp,V一、液體流動的連續性方程能量方程又稱為伯努利方程，是能量守恒定律在流體力學中的一種具體表現形式。為了研究方便，先討論理想液體的伯努利方程，然后再對它進行修正，最后給出實際液體的伯努利方程。(實驗)(1)理想液體的運動微分方程在液流的微小流束上取出一段通流截面積為dA、長度為ds的微元體，如圖示。在一維流動情況下，理想液體在微元體上作用有兩種外力：（a）壓力在兩端截面上所產生的作用力

式中：——沿流線方向的壓力梯度。二、伯努利方程（b）作用在微元體上的重力

在恒定流動下這一微元體的慣性力為：式中：u——微元體沿流線的運動速度，。根據牛頓第二定律有：由于，代入上式，整理后可得：這就是理想液體沿流線作恒定流動時的運動微分方程。它表示了單位質量液體的力平衡方程。二、伯努利方程歐拉方程(2)理想液體的能量方程將運動微分方程沿流線s從截面1積分到截面2（見圖2.7），便可得到微元體流動時的能量關系式，即：上式兩邊同除以g，移項后整理得：（2.10）

由于截面1、2是任意取的，所以上式也可寫成：

（2.11）

≈0二、伯努利方程上述兩式就是理想液體微小流束作恒定流動時的伯努利方程或能量方程。(2)理想液體的能量方程液體靜壓力基本方程：u2/2g，單位重力液體的動能，稱為速度頭。伯努利方程：理想液體伯努利方程的物理意義是：理想液體作恒定流動時具有壓力能、位能和動能三種能量形式，在任一截面上這三種能量形式之間可以相互轉換，但三者之和為一定值，即能量守恒。二、伯努利方程靜壓力基本方程則是伯努利方程（在速度為零時）的特例理想流體伯努利方程幾何意義和能量意義伯努利方程的每一項的量綱都是長度單位，稱為壓力水頭，z稱為位置水頭，稱為速度水頭。圖3-11伯努利方程能量意義示意圖位置水頭（比位能）壓力水頭（比壓能）速度水頭（比速能）二、伯努利方程(3)實際液體的能量方程實際液體在流動時，由于液體存在粘性，會產生內摩擦力，消耗能量；同時，管道局部形狀和尺寸的驟然變化，使液體產生擾動，也消耗能量。因此圖中微元體從截面1流到截面2因粘性而損耗的能量為，則實際液體微小流束作恒定流動時的伯努利方程為：二、伯努利方程(3)實際液體的能量方程

為了得出實際液體的伯努利方程，圖給出了一段流管中的液流。在流管中，兩端的通流截面積分別為A1和A2。在此液流中取出一微小流束，兩端的通流截面積各為dA1和dA2。其相應的壓力、流速和高度分別為p1、u1、z1和p2、u2、z2。這一微小流束的伯努利方程將上式兩端乘以相應的微小流量dq，然后各自對液流的通流截面積A1和A2進行積分，得：二、伯努利方程(3)實際液體的能量方程

上式左端及右端的前兩項積分分別表示單位時間內流過A1和A2的流量所具有的總能量，而右端最后一項則表示流管內的液體從A1流到A2損耗的能量。為使公式便于實用，首先將圖中截面A1和A2處的流動限于平行流動（或緩變流動），這樣，通流截面A1和A2可視為平面，在通流截面上除重力外無其它質量力，因而通流截面上各點處的壓力具有與液體靜壓力相同的分布規律。其次，用平均流速

代替液流截面A1和A2上各點處不等的流速u，且令單位時間內截面A處液流的實際動能和按平均流速計算出的動能之比為動能修正系數

，即：

此外，對液體在流管中流動時產生的能量損耗，也用平均能量損耗的概念來處理，即令：二、伯努利方程(3)實際液體的能量方程整理后可得：式中，

1、

2分別為截面A1、A2上的動能修正系數。就是僅受重力作用的實際液體在流管中作平行（或緩變）流動時的伯努利方程。它的物理意義是單位重力液體的能量守恒。其中hw為單位重力液體從截面A1流到截面A2過程中的能量損耗。伯努利方程揭示了液體流動過程中的能量變化規律。它指出，對于流動的液體來說，如果沒有能量的輸入和輸出，液體內的總能量是不變的。它是流體力學中一個重要的基本方程。它不僅是進行液壓傳動系統分析的基礎，而且還可以對多種液壓問題進行分析和計算。二、伯努利方程為什么靜止時同高的測壓管，在液體流動后會出現高低變化？流量增大時，測壓管的高度如何變化，為什么？1、2、3點的壓力大小如何排序？3、4點的壓力為什么不同？那個更高？液體為什么會從低壓流到高壓處？二、伯努利方程二、伯努利方程速度高

壓力低壓力能轉化為動能完全可能導致負壓二、伯努利方程計算泵的出口壓力如圖所示，泵驅動液壓缸克服負載而運動。設液壓缸中心距泵出口處的高度為h，則可根據伯努利方程來確定泵的出口壓力。選取I-I，II-II截面列伯努利方程以截面I-I為基準面。則有二、伯努利方程因此泵的出口壓力為:在液壓傳動中，油管中油液的流速一般不超過6m/s，而液壓缸中油液的流速更要低得多。因此計算出速度水頭產生的壓力和γh的值比缸的工作壓力低得多，故在管道中，這兩項可忽略不計。這時上式可簡化為:二、伯努利方程通過上面的例子分析，可將應用伯努利方程解決實際問題的一般方法歸納如下：1.選取適當的基準水平面,確定高度h；2.選取兩個計算截面，一個設在已知參數的斷面上，另一個設在所求參數的斷面上；3.按照液體流動方向列出伯努利方程；4.若未知數的數量多于方程數，則必須列出其他輔助方程，聯立求解——連續性方程5.不熟悉的情況下，列寫完整的形式二、伯努利方程【例1】水管里的水在壓強p=4x105Pa的作用下流入房間，水管的內徑2cm，管內水的流速4m/s。引入到高5m的二樓浴室水管，內直徑1cm。試求浴室水管內水的流速和壓強？水的密度是103kg/m3v=16m/sP2=2.31x105Pa二、伯努利方程【例2】已知h1和h2，問：1）截面均勻的下端D被塞住時，ABC三處的壓強各是多少？2）D端開啟時，ABC三處的壓強又是多少？這時水流出D處的流速是多少？1）D被塞住時，液體不動，處于靜止狀態：pA=pB=papC=pa-ρgh1pD=pC+ρgh2=pa+ρg(h2-h1)二、伯努利方程D端開啟，液體流動——動力學——伯努利方程A點：B點：???D點：選擇AD兩點列寫伯努利方程：二、伯努利方程D端開啟，液體流動——動力學——伯努利方程BCD屬于同一管路，粗細相同：BD兩點：CD兩點：二、伯努利方程【例3】空吸現象水平管路，只考慮壓力能和動能當發生空吸現象噴霧器水流抽氣機二、伯努利方程【例4】測流速皮托管內管——動壓力外管——靜壓力二、伯努利方程【例5】測流量截面A處，面積S1，流速v1，壓力p1截面B處，面積S2，流速v2，壓力p2文丘里流量計p1p2測出U形管的高度差，即可知道管道的速度和流量二、伯努利方程動量方程是動量定理在流體力學中的具體應用。用動量方程來計算液體作用于壁面上的力很方便。動量定理：作用在物體上的合外力的大小等于物體在力作用方向上的動量變化率

將動量定律應用于流體時，必須在任意時刻t時從流管中取出一個由通流截面A1和A2圍起來的液體控制體積，如圖所示。這里，截面A1和A2是控制表面。在此控制體積內取一微小流束，其在A1、A2上的通流截面為dA1、dA2，流速為u1、u2。假定控制體積經過dt后流到新的位置，則在dt時間內控制體積中液體質量的動量變化為：三、液體穩定流動時的動量方程體積VII

中液體在t+dt時的動量為：

式中：ρ

——液體的密度。同樣可推得體積VI中液體在t時的動量為：當時，體積，應用動量定律，得：若用流管內液體的平均流速

代替截面上的實際流速u，其誤差用動量修正系數

予以修正，且不考慮液體的可壓縮性，即，而，則上式經整理后可得：為流體力學中的動量定律。等式左邊為作用于控制體積內液體上外力的矢量和；而等式右邊第一項是使控制體積內的液體加速（或減速）所需的力，稱為瞬態液動力，等式右邊第二項是由于液體在不同控制表面上具有不同速度所引起的力，稱為穩態液動力。瞬態穩態上式表明作用在液體控制體積上的外力總和等于單位時間內流出與流入控制表面的液體動量之差對于作恒定流動的液體，右邊第一項等于零，于是有：三、液體穩定流動時的動量方程作用在閥芯上的軸向液動力有穩態軸向液動力和瞬態軸向液動力兩種。1)穩態軸向液動力穩態液動力是閥芯移動完畢開口固定以后，液流流過閥口時，因動量變化而作用在閥芯上的力。在這種情況下，閥腔內液體的流動是定常流動。

2)瞬態液動力當滑閥閥芯移動使閥口開度變化時，將引起流量q變化，控制體中液體產生加速度，而使其動量發生變化，于是液體質點系受到一附加瞬態力的作用。其反作用力就是作用在閥芯上的瞬態液動力。三、液體穩定流動時的動量方程

動量方程的應用如圖所示彎管，取斷面1－1和2－2間的液體為控制體積。在控制表面上液體所受的總壓力為：（1）計算液體對彎管的作用力則在x,y方向上有作用分力：

所以彎管對液體的作用力為：液體對彎管的作用力與此大小相等，方向相反。圖3-15液體對彎管的作用力F1F2三、液體穩定流動時的動量方程(2)求液流作用在滑閥閥芯上的穩態液動力如圖所示：分別為液流流經滑閥閥腔的兩種流動情況圖3-16作用在滑閥