液压传动之主要参数
1.3.1 压力
1．压力的定义及单位
液体在单位面积上所受的法向力称为压力。用p表示，在物理学中称为压强，在液压传动中通常称压力。
在国际单位制（SI）中压力的单位为N/㎡即pa。由于pa单位太小，在工程上常用其倍数单位表示： 1Mpa=103Kpa=106pa
2．液体静力学基本方程
如图1-3所示，密度为ρ的液体在容器内处于静止状态，作用在液面上的压力为p0,如计算距液面深度为h处A点压力p。由于液柱处于平衡状态，于是有
p. ΔA= p0. ΔA+ρghΔA
故 p= p0+ρgh （1-3）
上式称为液体静力学基本方程。由方程可知：
（1）静止液体内任一点处的压力由两部分组成；一部分是液面上的压力p0，另一部分是液柱和重力所产生的压力ρgh。当液面上只受大气压力pa时，则
p=pa+ρgh
（2）静止液体内部的压力随液体深度呈线性规律递增。
（3）距液面深度相同的各点压力相等。由压力相等的各点组成的面称为等压面。
3.压力的传递
由液体静力学基本方程可知，静止液体内任一点处的压力都包含了液面上的压力p0。这说明在密封容器内，施加于静止液体上的压力，能等值地传递到液体中各点，这就是液体压力传递原理，也称为帕斯卡原理。
在液压传动中，由外力所产生的压力要比液体自重形成的压力大得多，为此可将静力学基本方程中的ρgh项忽略不计，而认为静止液体内各点的压力相等。
例1-1 图1-4所示，在两个相互连通的液压缸密封腔中充满油液，已知大缸的内径D=100㎜，小缸内径d=20㎜，大活塞上放一重物G=2×104N。问在小活塞应加多在的作用力F才能使大活塞顶起重物？
根据帕斯卡原理则有p1=p2，相应有
顶起重物时在小活塞上应加的力为
若G=0，p=0，表示液压缸内压力建立不起来。G重量越大，则液压缸的压力也越大，由此得出一个重要的概念：系统的压力取决于负载。
由上式可知，当作用力F一定时，两活塞的面积的比值愈大，能克服的负载G也愈大。这种机构又称为力的放大装置，当在小活塞上施加一个较小的力时，就可以通过大活塞顶起负载较大的物体。
4.压力表示方法
压力表示方法有两种，即绝对压力和相对压力。绝对压力是以绝对真空作为基准所表示的压力，而相对压力是以大气压力作为基准所表示的压力。当测量基准为大气压力时，所得的压力值称为相对压力。相对压力为正值时称为表压力，为负值是称为真空度。由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，在液压和气压传动系统中。
绝对压力=相对压力+大气压力
真空度=大气压力-绝对压力
5.静止液体作用在固体壁面上的力
（1）作用在平面上的力 静止液体作用在平面的力F等于静压力p与平面面积A的乘积。其方向垂直于该平面。
F=pA (1-4)
（2）作用在曲面上的力 当固体壁面为一曲面时，静止液体在x方向对该曲面的作用力Fx等于静压力p与曲面在x方向上投影面积Ax的乘积。
Fx=pAx
1.3.2 流量
1．定义和单位
流量是指单位时间内流过某一通道截面的液体体积。一般用符号q来表示。即q=V/t。在SI制中，流量的单位为m3/s，工程上常用L/min，两者的换算关系为
1m3/s=6×104L/min
2．流量连续性原理
假定液体不可压缩，则液体在单位时间内流过通道任一通流截面的液体质量应相等。设液体在图1-6所示的通道内流动。任取两截面1和2其截面积分别为A1和A2，并且在两截面处的流速分别为v1和v2。根据连续性原理可知，在单位时间内流过两截面的液体的体积应相等，即
v1 A1= v2 A2=常量 (1-5)
q=vA
平均流速
（1-6）
活塞运动速度取决于输入液压缸的流量的大小，流量大，速度就大。这是与压力取决于负载同样重要的又一基本概念。
要点：在液压传动中，压力和流量是两个重要的参数。系统的压力取决于作用于液压缸或液压马达上的负载大小，负载大，压力的就大；执行元件的运动速度取决于进入液压缸的流量或输入液压马达的流量，流量大，速度就大。
3．液体流动时的压力损失
实际液体具有粘性，因而流动时必然要损耗一部分能量，这种能量损耗表现为液体的压力损失。压力损失可分为两类，即沿程压力损失和局部压力损失。
（1）沿程压力损失 是液体在等径直管中流动时，因内外摩擦而产生的压力损失。它主要取决于液体流速v、动力粘度μ、管路的长度l以及内径d等。其计算公式为
（1-7）
（2）局部压力损失 液体流经管路的弯头、接头、突变截面以及阀口时，致使流速的方向和大小发生剧烈变化，形成旋涡，使液体质点相互撞击，造成能量损失。称为局部压力损失,局部压力损失计算公式为
（1-8）
式中：为局部阻力系数，其值可查有关手册；v为液体流速。
（3）管路系统的总压力损失 管路系统的总压力损失为所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和，即
（1-9）
液压传动中的压力损失，会造成功率损耗、油液发热、泄漏增加，影响系统的工作性能。应尽量减少压力损失。常采取减小流速，缩短管道长度，减少管道截面突变和弯曲，合理选用阀类元件等措施，将压力损失控制在较小范围内。
4．液体流经小孔及间隙的流量
液压传动系统中常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，以达到调速和调压目的。
（1）液体流经小孔的流量 根据理论和实验，各种孔口的流量计算公式为
（1-10）
式中：q——通过小孔的流量；
A——节流口的通道截面积；
m——由孔的长径比决定的指数，细长孔=1，薄壁孔=0.5，其他类型的孔=0.5～1；
Δp——小孔前后的压力差。
（2）液体流经间隙的流量 液压元件中只要有相对运动的部位，都有适当的配合间隙，间隙大小对系统的性能影响极大，间隙太小会使元件卡死，间隙过大，会造成液体泄漏，间隙是造成泄漏的主要原因。液体流经固定平行平板间隙的流量，在这种间隙中液体流动属于压差流动，其流量计算公式为
（1-11）
式中；Δp为间隙两端的压力差；l、b、h分别为间隙的长、宽、高。
从上式可看出，流经固定平行平板间隙的流量与间隙高度的三次方成正比。
小结
1．液压传动是以液体的压力能来传递运动和动力的一种方式。
2．液压传动系统由动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件和工作介质五部分组成。
3．粘性大小用粘度表衡量，粘度有二种，常用运动粘度来标志液压油的牌号。
4．通常根据系统的工作环境、工作压力、运动速度、液压泵的类型来确定液压油的品种和粘度。
5．液压系统的压力取决于外负载，执行元件的运动速度取决于输入流量。
6．液体的平均流速与通流截面积成反比。
7．液压系统中的压力损失分为沿程压力损失和局部压力损失。
8．液压传动系统中常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，以达到调速和调压目的。
1．压力的定义及单位
液体在单位面积上所受的法向力称为压力。用p表示，在物理学中称为压强，在液压传动中通常称压力。
在国际单位制（SI）中压力的单位为N/㎡即pa。由于pa单位太小，在工程上常用其倍数单位表示： 1Mpa=103Kpa=106pa
2．液体静力学基本方程
如图1-3所示，密度为ρ的液体在容器内处于静止状态，作用在液面上的压力为p0,如计算距液面深度为h处A点压力p。由于液柱处于平衡状态，于是有
p. ΔA= p0. ΔA+ρghΔA
故 p= p0+ρgh （1-3）
上式称为液体静力学基本方程。由方程可知：
（1）静止液体内任一点处的压力由两部分组成；一部分是液面上的压力p0，另一部分是液柱和重力所产生的压力ρgh。当液面上只受大气压力pa时，则
p=pa+ρgh
（2）静止液体内部的压力随液体深度呈线性规律递增。
（3）距液面深度相同的各点压力相等。由压力相等的各点组成的面称为等压面。
3.压力的传递
由液体静力学基本方程可知，静止液体内任一点处的压力都包含了液面上的压力p0。这说明在密封容器内，施加于静止液体上的压力，能等值地传递到液体中各点，这就是液体压力传递原理，也称为帕斯卡原理。
在液压传动中，由外力所产生的压力要比液体自重形成的压力大得多，为此可将静力学基本方程中的ρgh项忽略不计，而认为静止液体内各点的压力相等。
例1-1 图1-4所示，在两个相互连通的液压缸密封腔中充满油液，已知大缸的内径D=100㎜，小缸内径d=20㎜，大活塞上放一重物G=2×104N。问在小活塞应加多在的作用力F才能使大活塞顶起重物？
根据帕斯卡原理则有p1=p2，相应有
顶起重物时在小活塞上应加的力为
若G=0，p=0，表示液压缸内压力建立不起来。G重量越大，则液压缸的压力也越大，由此得出一个重要的概念：系统的压力取决于负载。
由上式可知，当作用力F一定时，两活塞的面积的比值愈大，能克服的负载G也愈大。这种机构又称为力的放大装置，当在小活塞上施加一个较小的力时，就可以通过大活塞顶起负载较大的物体。
4.压力表示方法
压力表示方法有两种，即绝对压力和相对压力。绝对压力是以绝对真空作为基准所表示的压力，而相对压力是以大气压力作为基准所表示的压力。当测量基准为大气压力时，所得的压力值称为相对压力。相对压力为正值时称为表压力，为负值是称为真空度。由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，在液压和气压传动系统中。
绝对压力=相对压力+大气压力
真空度=大气压力-绝对压力
5.静止液体作用在固体壁面上的力
（1）作用在平面上的力 静止液体作用在平面的力F等于静压力p与平面面积A的乘积。其方向垂直于该平面。
F=pA (1-4)
（2）作用在曲面上的力 当固体壁面为一曲面时，静止液体在x方向对该曲面的作用力Fx等于静压力p与曲面在x方向上投影面积Ax的乘积。
Fx=pAx
1.3.2 流量
1．定义和单位
流量是指单位时间内流过某一通道截面的液体体积。一般用符号q来表示。即q=V/t。在SI制中，流量的单位为m3/s，工程上常用L/min，两者的换算关系为
1m3/s=6×104L/min
2．流量连续性原理
假定液体不可压缩，则液体在单位时间内流过通道任一通流截面的液体质量应相等。设液体在图1-6所示的通道内流动。任取两截面1和2其截面积分别为A1和A2，并且在两截面处的流速分别为v1和v2。根据连续性原理可知，在单位时间内流过两截面的液体的体积应相等，即
v1 A1= v2 A2=常量 (1-5)
q=vA
平均流速
（1-6） 活塞运动速度取决于输入液压缸的流量的大小，流量大，速度就大。这是与压力取决于负载同样重要的又一基本概念。
要点：在液压传动中，压力和流量是两个重要的参数。系统的压力取决于作用于液压缸或液压马达上的负载大小，负载大，压力的就大；执行元件的运动速度取决于进入液压缸的流量或输入液压马达的流量，流量大，速度就大。
3．液体流动时的压力损失
实际液体具有粘性，因而流动时必然要损耗一部分能量，这种能量损耗表现为液体的压力损失。压力损失可分为两类，即沿程压力损失和局部压力损失。
（1）沿程压力损失 是液体在等径直管中流动时，因内外摩擦而产生的压力损失。它主要取决于液体流速v、动力粘度μ、管路的长度l以及内径d等。其计算公式为
（1-7） （2）局部压力损失 液体流经管路的弯头、接头、突变截面以及阀口时，致使流速的方向和大小发生剧烈变化，形成旋涡，使液体质点相互撞击，造成能量损失。称为局部压力损失,局部压力损失计算公式为
（1-8） 式中：为局部阻力系数，其值可查有关手册；v为液体流速。
（3）管路系统的总压力损失 管路系统的总压力损失为所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和，即
（1-9） 液压传动中的压力损失，会造成功率损耗、油液发热、泄漏增加，影响系统的工作性能。应尽量减少压力损失。常采取减小流速，缩短管道长度，减少管道截面突变和弯曲，合理选用阀类元件等措施，将压力损失控制在较小范围内。
4．液体流经小孔及间隙的流量
液压传动系统中常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，以达到调速和调压目的。
（1）液体流经小孔的流量 根据理论和实验，各种孔口的流量计算公式为
（1-10） 式中：q——通过小孔的流量；
A——节流口的通道截面积；
m——由孔的长径比决定的指数，细长孔=1，薄壁孔=0.5，其他类型的孔=0.5～1；
Δp——小孔前后的压力差。
（2）液体流经间隙的流量 液压元件中只要有相对运动的部位，都有适当的配合间隙，间隙大小对系统的性能影响极大，间隙太小会使元件卡死，间隙过大，会造成液体泄漏，间隙是造成泄漏的主要原因。液体流经固定平行平板间隙的流量，在这种间隙中液体流动属于压差流动，其流量计算公式为
（1-11） 式中；Δp为间隙两端的压力差；l、b、h分别为间隙的长、宽、高。
从上式可看出，流经固定平行平板间隙的流量与间隙高度的三次方成正比。
小结
1．液压传动是以液体的压力能来传递运动和动力的一种方式。
2．液压传动系统由动力元件、执行元件、控制调节元件、辅助元件和工作介质五部分组成。
3．粘性大小用粘度表衡量，粘度有二种，常用运动粘度来标志液压油的牌号。
4．通常根据系统的工作环境、工作压力、运动速度、液压泵的类型来确定液压油的品种和粘度。
5．液压系统的压力取决于外负载，执行元件的运动速度取决于输入流量。
6．液体的平均流速与通流截面积成反比。
7．液压系统中的压力损失分为沿程压力损失和局部压力损失。
8．液压传动系统中常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，以达到调速和调压目的。
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