作者：徐小东
出版社：电子工业出版社
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液压与气动应用技术(含光盘1张)试读：
前言
。徐小东 主编韩京海，王磊 副主编朱光力 主审陈健德 责任编辑陈健德 其他贡献者chenjd＠phei.com.cn职业教育 继往开来（序）
自我国经济在21世纪快速发展以来，各行各业都取得了前所未有的进步。随着我国工业生产规模的扩大和经济发展水平的提高，教育行业受到了各方面的重视。尤其对高等职业教育来说，近几年在教育部和财政部实施的国家示范性院校建设政策鼓舞下，高职院校以服务为宗旨、以就业为导向，开展工学结合与校企合作，进行了较大范围的专业建设和课程改革，涌现出一批示范专业和精品课程。高职教育在为区域经济建设服务的前提下，逐步加大校内生产性实训比例，引入企业参与教学过程和质量评价。在这种开放式人才培养模式下，教学以育人为目标，以掌握知识和技能为根本，克服了以学科体系进行教学的缺点和不足，为学生的顶岗实习和顺利就业创造了条件。
中国电子教育学会立足于工业和信息行业，为行业教育事业的改革和发展，为实施“科教兴国”战略做了许多工作。电子工业出版社作为国家职业教育教材出版大社，具有优秀的编辑人才队伍和丰富的职业教育教材出版经验，有义务和能力与广大的高职院校密切合作，参与创新职业教育的新方法，出版反映最新教学改革成果的新教材。中国电子教育学会经常与电子工业出版社开展交流与合作，在职业教育新的教学模式下，将共同为培养符合当今社会需要的、合格的职业技能人才而提供优质服务。
由电子工业出版社组织策划和编辑出版的“全国高职高专院校规划教材·精品与示范系列”，具有以下几个突出特点，特向全国的职业教育院校进行推荐。（1）本系列教材的课程研究专家和作者主要来自教育部和各省市评审通过的多所示范院校。他们对教育部倡导的职业教育教学改革精神理解得透彻准确，并且具有多年的职业教育教学经验及工学结合、校企合作经验，能够准确地对职业教育相关专业的知识点和技能点进行横向与纵向设计，能够把握创新型教材的出版方向。（2）本系列教材的编写以多所示范院校的课程改革成果为基础，体现重点突出、实用为主、够用为度的原则，采用项目驱动的教学方式。学习任务主要以本行业工作岗位群中的典型实例提炼后进行设置，项目实例较多，应用范围较广，图片数量较大，还引入了一些经验性的公式、表格等，文字叙述浅显易懂。增强了教学过程的互动性与趣味性，对全国许多职业教育院校具有较大的适用性，同时对企业技术人员具有操作参考性。（3）根据职业教育的特点，本系列教材在全国独创性地提出“职业导航、教学导航、知识分布网络、知识梳理与总结”及“封面重点知识”等内容，有利于老师选择合适的教材并有重点地开展教学过程，也有利于学生了解该教材相关的职业特点和对教材内容进行高效率的学习与归纳总结。（4）根据每门课程的内容特点，为方便教学过程对教材配备相应的电子教学课件、习题答案与操作指导、教学素材资源、程序源代码、教学网站支持等立体化教学资源。
职业教育要不断进行改革，创新型教材建设是一项长期而艰巨的任务。为了使职业教育能够更好地为区域经济和企业服务，殷切希望高职高专院校的各位职教专家和老师提出建议和撰写精品教材（联系邮箱：chenjd＠phei.com.cn，电话：010-88254585），共同为我国的职业教育发展尽自己的责任与义务！
中国电子教育学会全国高职高专院校机械类专业课程研究专家组
主任委员：
李辉 石家庄铁路职业技术学院机电工程系主任
副主任委员：
孙燕华 无锡职业技术学院教务处处长
滕宏春 南京工业职业技术学院教授、省级精密制造研发中心主任
常务委员（排名不分先后）：
柴增田 承德石油高等专科学校机械工程系教授/书记
钟振龙 湖南铁道职业技术学院天一公司总经理
彭晓兰 九江职业技术学院副院长
李望云 武汉职业技术学院副院长
杨翠明 湖南机电职业技术学院副院长
周玉蓉 重庆工业职业技术学院副院长
武友德 四川工程职业技术学院机电工程系主任
任建伟 江苏信息职业技术学院副院长
许朝山 常州机电职业技术学院机械系主任
王德发 辽宁机电职业技术学院汽车学院院长
陈少艾 武汉船舶职业技术学院机械工程系主任
窦凯 番禺职业技术学院机械与电子系主任
杜兰萍 安徽职业技术学院机械工程系主任
林若森 柳州职业技术学院副院长
李荣兵 徐州工业职业技术学院机电工程系主任
丁学恭 杭州职业技术学院友嘉机电学院院长
郭和伟 湖北职业技术学院机电工程系主任
宋文学 西安航空技术高等专科学校机械工程系主任
皮智谋 湖南工业职业技术学院机械工程系主任
刘茂福 湖南机电职业技术学院机械工程系主任
赵波 辽宁省交通高等专科学校机械电子工程系主任
孙自力 渤海船舶职业学院机电工程系主任
张群生 广西机电职业技术学院高等职业教育研究室主任
秘书长：
陈健德 电子工业出版社职业教育分社首席策划
如果您有专业怀课程改革或教材编写方面的新想法，请与我们及时联系。
电话：010-88254585，电子邮箱：chenjd＠phei.com.cn前言
本书根据高等职业教育和高等专科教育要求，结合最新的教学改革经验，按照以就业为导向、以能力为本位、突出应用能力和综合素质培养的原则进行编写。全书内容包括液压传动和气动技术两部分，共分13章，其中第1～9章为液压传动，第10～13章为气动技术。本书主要论述了液压与气动的基础知识、液压元件、液压基本回路和应用、液压系统的安装和维护、气源装置、气动元件、气动基本回路以及气动系统的应用和维护等。
本书在编写过程中注重理论联系实际，采用理论实践一体化教学法优化课程内容，较好地处理了理论教学与技能训练的关系，切实突出“管用、够用、适用”的教学指导思想；注重教材的针对性和实用性，尽量编入新技术和新设备内容，配有工程项目应用实例作为操作训练项目，提高学生的学习兴趣，贴近工程实际，以缩短学校教育与企业需要间的距离，更好地满足企业用人的需要，体现高职教育重技能操作的教学特色。
本书图文并茂，通俗易懂，通过18个实训项目强化学员的操作技能。为使学员更直观地认识到教材内容与职业岗位的关系，本书设置了“职业导航”；为更好地引导教师与学员实现教学目标，教材在每章都设置了“教学导航”；为使学员掌握每小节内容的知识与技能要点，本书在正文中都提供了“知识分布网络”；为了帮助学员实现学习目标，教材在每一章的最后均安排了“知识梳理和总结”。
本书由无锡工艺职业技术学院徐小东任主编，南京交通职业技术学院韩京海、南通职业大学王磊任副主编，南通职业大学吴炜、无锡工艺职业技术学院陆新、王维英参加编写。其中绪论、第4～7章由韩京海编写，第1～3章、第10～12章由徐小东编写，第8～9章由王磊编写，第13章由陆新编写，多媒体教学课件、习题及答案由徐小东、吴炜、王维英制作完成，校对工作由王维英完成。本书由深圳职业技术学院朱光力教授担任主审。在编写过程中得到了江苏工学院左健民教授和无锡职业技术学院倪森寿副教授的大力支持和关心指导，在此表示衷心的感谢！
本书在编写过程中得到许多同行、专家和企业工程人员的指点，同时也从许多文献中得到有益的启发。由于编写水平有限，书中难免有不到之处，敬请读者指正，以便在修订时加以完善。
本书为《液压与气动技术》省级精品课程的配套教材，随书配有光盘，提供精美的多媒体教学课件、习题参考答案和图片素材等立体化教学资源，精品课程的链接网址为http：//58.193.80.5/yycd/index.asp。克服以往教材形式的单一性，提高其适用性，满足现代学习者个性化、自主性和实践性的要求，为教学提供整体解决方案，促进优秀教学资源的有机整合与合理运用。读者也可通过华信教育资源网（http：//www.hxedu.com.cn）免费注册后浏览和参考更多的教材与教学资源。
编者职业导航绪论0.1 液压与气动技术的研究对象
液压与气动技术是自动控制领域的一门重要学科。从世界第一台水压机诞生开始，它的发展已有二三百年的历史。特别是近年来，随着机电一体化技术的发展，液压与气压传动技术向更广阔的领域深入，已经成为一门包括传动、控制和检测在内的完整的自动控制技术。它是实现工业自动化的一种重要手段，具有广阔的发展前景。
液压与气压传动是以流体（压缩液体或压缩空气）为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。利用多种元件组成不同功能的基本回路，再由若干个基本回路有机地组合成能完成一定控制功能的传动系统来进行能量的传递、转换和控制，以满足机电设备对各种运动和动力的要求。
液体传动：以液体为工作介质来传递动力（能量）。包括液压传动和液力传动。其中液压传动主要以液体压力能来传递动力；液力传动主要以液体动能来传递动力。
气压传动：主要以压缩空气的压力能来传递动力。0.2 液压与气压传动的工作原理
1.液压传动的工作原理
1）液压千斤顶
讨论液压传动的工作原理可以从最简单的液压千斤顶入手，图0-1表示了液压千斤顶的工作原理。液压千斤顶由手动液压泵和举升液压缸两部分构成。由大缸体6、大活塞7和卸油阀9组成举升液压缸。由杠杆l、小活塞2、小缸体3、单向阀4和5等组成手动液压泵。另外还有油箱10和重物8。图0-1 液压千斤顶的工作原理1—杠杆；2—小活塞；3—小缸体；4、5—单向阀；6—大缸体；7—大活塞；8—重物；9—卸油阀；10—油箱
工作时，先提起杠杆l使小活塞2向上移动，小活塞下端油腔容积增大，形成局部真空，这时单向阀5将所在油路关闭。而油箱10中的油液则在大气压力的作用下，推开单向阀4的钢球，沿吸油孔道进入并充满小缸体3的下腔，完成一次吸油动作。接着用力压下杠杆1，小活塞2下移，小缸体3下腔的密闭容积减小，其腔内压力升高，单向阀4关闭，阻断了油液流回油箱的通路，并使单向阀5的钢球受到一个向上的作用力，当这个作用力大于大缸体6下腔对它的作用力时，钢球被推开，油液便进入大缸体6的下腔（卸油阀9处于关闭状态），推动大活塞7向上移动，顶起重物8。反复提压杠杆1，就能不断地把油液压入举升液压缸下腔，使重物逐渐地升起。将卸油阀9转动90°，大缸体6的下腔与油箱连通，大活塞7在重物8的推动下下移，下腔的油液通过卸油阀9流回油箱10。
由液压千斤顶的工作过程可知：小液压缸与单向阀4和5一起完成吸油与压油，将杠杆的机械能转换成油液的压力能输出，称为（手动）液压泵。大液压缸将油液的压力能转换为机械能输出，顶起重物，称为执行元件（液压缸）。大、小液压缸组成了最简单的液压系统，实现了运动和动力的传递。
2）机床工作台液压传动系统
如图0-2（a）所示为机床工作台液压传动系统的结构原理，它由油箱、滤油器、液压泵、溢流阀、开停阀、节流阀、换向阀、液压缸以及连接这些元件的油管、接头组成。图0-2 机床工作台液压传动系统的结构原理
该系统的工作原理是：液压泵由电动机驱动后，从油箱中吸油，油液经滤油器进入液压泵，由泵腔的低压侧吸入，从泵的高压侧输出，在图0-2（a）所示状态下，通过开停阀、节流阀、换向阀进入液压缸左腔，压力油推动活塞连同工作台向右移动。这时，液压缸右腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。
如果将换向阀手柄转换成图0-2（b）所示状态，则压力管中的油将经过开停阀、节流阀和换向阀进入液压缸右腔，压力油推动活塞连同工作台向左移动，并使液压缸左腔的油经换向阀和回油管6排回油箱。
工作台的移动速度是通过节流阀来调节的。当节流阀开大时，进入液压缸的油量增多，工作台的移动速度增大；当节流阀关小时，进入液压缸的油量减小，工作台的移动速度减小。为了克服移动工作台时所受到的各种阻力，液压缸必须产生一个足够大的推力，这个推力是由液压缸中的油液压力所提供的。要克服的阻力越大，缸中的油液压力越高；反之压力就越低。这种现象正说明了液压传动的一个基本原理，即压力取决于负载。
如图0-2（a）所示的液压系统是一种半结构式的工作原理，它有直观性强、容易理解的优点，当液压系统发生故障时，根据原理图检查十分方便，但其图形比较复杂，绘制比较麻烦。目前各国均采用元件的图形符号来绘制液压和气压系统图。这些符号只表示元件的功能和连接通路，而不表示其结构和性能参数。目前我国制订的液压与气压系统图采用GB/T 786.1—1993所规定的图形符号绘制。如图0-3所示为采用图形符号绘制的机床工作台液压传动系统的结构原理。图0-3 采用图形符号绘制的机床工作台液压传动系统的结构原理1—油箱；2—滤油器；3—液压泵；4—溢流阀；5—开停阀；6—节流阀；7—换向阀；8—液压缸；9—工作台
2.气压传动的工作原理
如图0-4（a）所示为气动剪切机的结构原理，图示位置为剪切前的情况。空气压缩机1产生的压缩空气经冷却器2、分水过滤器3、贮气罐4、空气过滤器5、减压阀6、油雾器7到达换向阀9，部分气体经节流通路a进入换向阀9的下腔A，使上腔弹簧压缩，换向阀阀芯位于上端；大部分压缩空气经换向阀9后由b路进入气缸10的上腔，而气缸10的下腔经c路、换向阀与大气相通，故气缸活塞处于最下端位置。
当工料送入剪板机并达到预定位置时，工料将行程阀8的阀芯向右推动，换向阀9的A腔经行程阀8与大气相同，换向阀9的阀芯在弹簧作用下移到下位，将气缸10的上腔由b路与大气连通，下腔与压缩空气连通。气缸活塞在压缩空气的作用下带动剪刀将工料切断，并随之松开行程阀8的阀芯使之复位，将排气口堵死，换向阀9的A腔压力上升，阀芯上移，使气路换向。气缸10的上腔进入压缩空气，下腔排气，活塞带动剪刀向下移到，系统又恢复到图0-4所示的预备状态，等待第二次进料剪切。如图0-4（b）所示为采用图形符号绘制的气动剪切机系统的结构原理。图0-4 气动剪切机的结构原理1—空气压缩机；2—冷却器；3—分水过滤器；4—贮气罐；5—空气过滤器；6—减压阀；7—油雾器；8—行程阀；9—换向阀；10—气缸；11—工料
剪刀克服阻力剪断工料的机械能来自于压缩空气的压力能，提供压缩空气的是空气压缩机；气路中的换向阀、行程阀用于改变气体的流动方向和控制气缸活塞的运动方向。
从上面的例子可以看到：液压泵（空气压缩机）将电动机的机械能转换为流体的压力能，然后通过液压缸或液压马达（气缸或气马达）将流体的压力能再转换为机械能以推动负载运动。0.3 液压与气压传动系统的组成
由上面的例子可以看出，液压与气压传动系统主要由以下几个部分组成。（1）动力装置。把机械能转换成流体的压力能的装置，一般最常见的是液压泵或空气压缩机。（2）执行装置。把流体的压力能转换成机械能的装置，一般指作直线运动的液（气）压缸、作回转运动的液（气）压马达等。（3）控制调节装置。对液（气）压系统中流体的压力、流量和流动方向进行控制和调节的装置。例如溢流阀、节流阀、换向阀等。由这些元件组合成能完成不同功能的液（气）压系统。（4）辅助装置。指除以上三种以外的其他装置，如油箱、空气过滤器、分水过滤器、油雾器、蓄能器等，它们对保证液（气）压系统的可靠和稳定工作起重要作用。（5）传动介质。传递能量的流体，即液压油或压缩空气。0.4 液压与气压传动的优缺点
1.液压传动的优点（1）单位功率的重量轻（比功率大），即在相同功率输出的条件下，液压传动系统的体积小、重量轻、惯性小、结构紧凑、动态特性好。如轴向柱塞泵的重量只是同功率直流发电机重量的10%～20%，前者的外形尺寸只有后者的12%～13%。（2）可在较大范围内实现无级调速。调速范围一般为100：1，最高可达2000：1。（3）工作平稳、反应快、冲击小，能快速起动、制动和频繁换向。（4）容易获得很大的力和转矩，传动系统结构简单。（5）操作控制方便，调节简单，易于实现自动化。当机、电、液配合使用时，易于实现较复杂的自动工作循环和较远距离的操作与控制。（6）易于实现过载保护，安全性好。采用矿物油为工作介质，相对运动表面间能自行润滑，因而可以延长元件的使用寿命。（7）液压元件已实现了标准化、系列化和通用化，便于液压系统的设计、制造、使用和维修。液压元件的排列布置也具有较大的灵活性。
2.液压传动的缺点（1）液压传动以液压油为工作介质，在相对运动表面间会出现泄漏。（2）由于液体不是绝对不可压缩的，所以液压传动不能保证严格的传动比。（3）液压传动系统的成本比一般机械传动系统要高一些。（4）液压传动在工作过程中有较多的能量损失，如摩擦损失、泄漏损失等，故不宜进行远距离传动。（5）液压传动的故障诊断比较困难，因此对维修人员的要求很高，需要系统地掌握液压传动知识并有一定的实践经验。（6）随着高压、高速、高效率和大流量液压传动技术的现场应用，液压元件和系统的噪声增大，泄漏增多，容易造成环境污染。
3.气压传动的优点（1）工作介质是空气，取用方便，没有成本，用后的空气可以直接排入大气，不会污染环境。（2）空气的黏度很低，流动阻力很小，压力损失少，适合集中供气和远距离传输与控制。（3）对工作环境的适应性好，在易燃、易爆、多尘埃、强辐射、震动等恶劣工作环境下，仍能可靠地工作。（4）气压传动有较好的自保持能力。即使压缩机停止工作，气阀关闭，气压传动系统仍可以维持稳定的压力。而液压传动要维持一定的压力，需要动力元件工作或在系统中加蓄能器。（5）维护简单方便，管道不易堵塞，使用安全可靠，能实现过载自动保护，并不易发生过热现象。
4.气压传动的缺点（1）工作压力低（一般低于1 MPa），一般用于小功率的场合。在相同输出力的情况下，气压传动装置比液压传动装置的体积要大。（2）由于空气的可压缩性大，气压传动的速度稳定性差，给系统的位置和速度控制精度带来很大影响，一般采用气液联动方能获得较理想的效果。（3）排气噪声大，须加消声器。（4）与液压系统相比，气压传动的工作介质本身没有润滑性，需另外加油雾器进行润滑。0.5 液压与气压传动的应用和发展
液压传动因具有结构简单、体积小、重量轻、反应速度快、输出力大、可方便地实现无级调速、易实现频繁换向、易实现自动化等优点，在机床、工程机械、矿山机械、压力机械和航空工业等领域得到广泛应用。
气压传动因具有操作方便、无油、无污染、防火、防电磁干扰、抗震动、抗冲击等优点，所以在电子工业、包装机械、印刷机械、食品机械等领域应用广泛。
随着液压机械自动化程度的不断提高，液压元件的数量急剧增加，元件小型化、系统集成化是必然的发展趋势。特别是近年来，随着机电技术的迅速发展，液压技术与传感器技术、微电子技术密切结合，出现了许多新型元件，如电液比例阀、数字阀、电液伺服液压缸等机（液）电一体化元器件，使液压技术正向高压、高速、大功率、高效率、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。同时，新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助测试（CAT）、计算机实时控制技术、机电一体化技术、计算机仿真和优化设计技术、可靠性技术，以及污染控制技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。
当今气动技术已发展为包括传动、控制与检测在内的自动化技术。由于工业自动化技术的发展，气动控制技术以提高系统可靠性、降低总成本为目标，研究和开发系统控制技术及机、电、液、气综合技术取得新进展。显然，气动元件当前发展的特点和研究方向主要是节能化、小型化、无油化、位置控制的高精度化，以及与电子学相结合的综合控制技术。知识梳理与总结
液压与气压传动是以流体（压缩液体或压缩空气）为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。利用多种元件组成不同功能的基本回路，再由若干个基本回路有机地组合成能完成一定控制功能的传动系统来进行能量的传递、转换和控制，以满足机电设备对各种运动和动力的要求。
液体传动：以液体为工作介质来传递动力（能量）。包括液压传动和液力传动。其中液压传动主要以液体压力能来传递动力；液力传动主要以液体动能来传递动力。
气压传动：主要以压缩空气的压力能来传递动力。
本章通过液压千斤顶、机床工作台及气动剪切机这三个实例介绍了液压与气压传动的工作原理及系统组成：动力装置、执行装置、控制调节装置、辅助装置及传动介质。思考与练习题0
1.填空题（1）液压与气压传动是以____________为工作介质进行能量传递和控制的一种传动形式。（2）液压传动系统主要由_______、______、_______、______及传动介质等部分组成。（3）动力装置是把______转换成流体的压力能的装置，执行装置是把流体的______转换成机械能的装置，控制调节装置是对液（气）压系统中流体的压力、流量和流动方向进行______的装置。
2.判断题（1）液压传动不容易获得很大的力和转矩。（）（2）液压传动可在较大范围内实现无级调速。（）（3）液压传动系统不宜于远距离传动场合。（）（4）液压传动的元件制造精度要求高。（）（5）气压传动适合集中供气和远距离传输与控制。（）（6）与液压系统相比，气压传动的工作介质本身没有润滑性，需另外加油雾器进行润滑。（）（7）液压传动系统中，常用的工作介质是汽油。（）（8）液压传动是依靠密封容积中液体静压力来传递力的，如万吨水压机。（）（9）与机械传动相比，液压传动。有一个优点是运动平穏。（）
3.选择题（1）把机械能转换成液体压力能的装置是（）。
A.动力装置 B.执行装置 C.控制调节装置（2）液压传动的优点是（）。
A.比功率大 B.传动效率低 C.可定比传动（3）液压传动系统中，液压泵属于（），液压缸属于（），溢流阀属于（），油箱属于（）。
A.动力装置 B.执行装置 C.辅助装置 D.控制调节装置
4.问答题（1）什么叫液压传动?什么叫气压传动?（2）液压和气压传动系统有哪些基本组成部分?各部分的作用是什么?第1章 液压传动基础教学导航
液体是液压传动的工作介质，因此，了解液体的基本性质，掌握液体平衡和运动的主要力学规律，对于正确理解液压传动原理以及合理设计和使用液压系统都是十分重要的。
本章除了简要地叙述液压油的性质、液压油的要求和选用等内容外，还阐述液体静力学的基本特性、液体流动的运动特性等液压传动的基本知识。1.1 液压油
知识分布网络
液压油是液压传动系统中的工作介质，而且还对液压装置的机构、零件起着润滑、冷却和防锈作用。液压传动系统的压力、温度和流速在很大的范围内变化，液压油的质量优劣直接影响液压系统的工作性能。因此，合理地选用液压油是很重要的。1.1.1 液压油的性质
1.密度
单位体积液体的质量称为液体的密度。液压油的密度随压力的升高而稍有增大，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，可将其近似地认为是常数。液体的密度越大，其泵吸入性就越差。
2.闪火点
油温升高时，部分油会蒸发而与空气混合成油气，该油气所能点火的最低温度称为闪火点；如果继续加热到某一温度，则会发生连续燃烧，此温度称为燃烧点。
3.黏度
流体流动时，沿其边界面会产生一种阻止其运动的流体摩擦作用，这种产生内摩擦力的性质称为黏性。液压油的黏性对机械效率、磨耗、压力损失、容积效率、漏油及泵的吸入性影响很大。
黏性的大小用黏度表示，黏度是液压油的性能指标。黏度可分为动力黏度和运动黏度两种。动力黏度如图1-1所示，其数学表达式如下：2
式中，τ为剪应力（g/cm），与相互平行移动的液层的速度梯度（du/dy）成正比；μ为动力黏度，表示了液体在以单位速度流动时，单位面积上的内摩擦力。
运动黏度的数学表达式为：图1-1 液体的动力黏度
式中，ρ是液压油的密度。习惯上使用运动黏度标志液体的黏度，例如机械油的牌号就是用其在40℃时的平均运动黏度表示。
油的黏性易受温度影响，温度上升，黏度降低，造成泄漏、磨损增加、效率降低等问题；温度下降，黏度增加，造成流动不畅及泵转动困难等问题。如运转时油液温度超过60℃，就必须加装冷却器，因油温在60℃以上，每超过10℃，油的恶化（性能变坏）速度就会加倍。
4.压缩性
液压油在低、中压时可视为非压缩性液体，但在高压时压缩性就不可忽视了，纯油的可压缩性是钢的100～150倍。压缩性会降低运动的精度，会增大压力损失而使油温上升；在进行压力信号传递时，会出现时间延迟、响应不良现象。
液压油还有其他一些性质，如稳定性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性以及相容性等。1.1.2 液压油的选用
液压油有很多品种，常用的有机械油、精密机床液压油、汽轮机油和变压器油等，可根据不同的使用场合选用合适的品种。
在品种确定的情况下，最主要考虑的是油液的黏度，其选择主要考虑液压系统的工作压力、运动速度和液压泵的类型等因素。工作压力较高的系统宜选用黏度较高的液压油，以减少泄漏；反之便选用黏度较低的液压油。
执行机构的运动速度较高时，为了减小液流的功率损失，宜选用黏度较低的液压油。
在液压系统中，对液压泵的润滑要求较为苛刻，不同类型的泵对油的黏度有不同的要求，具体可参考相关资料。1.1.3 液压油的污染和保养
液压油使用一段时间后会受到污染，常使阀内的阀芯卡死，并使油封及液压缸内壁磨损加大。造成液压油污染的原因有污染、恶化和泄漏三个方面。（1）液压油的污染一般可分为外部侵入的污物和外部生成的不纯物。外部侵入的污物：液压设备在加工和组装时残留的切屑、焊渣、铁锈等杂物混入所造成的污物，只有在组装后立即清洗方可解决。外部生成的不纯物：泵、阀、执行元件、O形环长期使用后，因磨损而生成的金属粉末和橡胶碎片在高温、高压下和液压油发生化学反应所生成的胶状污物。（2）液压油的恶化速度与含水量、气泡、压力、油温、金属粉末等有关，其中温度的影响最大，故液压设备运转时，必须特别注意油温的变化。（3）液压设备的配管不良、油封破损是造成泄漏的主要原因。泄漏发生时，空气、水、尘埃便可轻易地侵入油中，故当泄漏发生时，必须立即加以排除。
液压油经长期使用后，油质必然会恶化。一般采用目视法判定油质是否恶化严重，当油的颜色混浊并有异味时，必须立即更换。
液压油的保养方法有两种：一种是定期更换；另一种是使用过滤器定期过滤。1.2 流体静力学
知识分布网络
流体静力学是研究液体处于静止状态下的力学规律以及这些规律的应用。1.2.1 液体的静压力及其特性
1.液体的静压力
液体的静压力是指静止液体单位面积上所受的法向力。如果在液体内某质点处微小面积ΔA上作用有法向力ΔF，则ΔF/ΔA的极限就定义为该点处的静压力，用p表示，即：
若在液体的面积A上，所受的作用力F均匀分布时，则静压力可表示为：
液体的静压力在物理学上称为压强，在工程实际应用中习惯上称为压力。
2.液体静压力的特性（1）液体静压力垂直于作用面，其方向与该面的内法线方向一致。（2）静止液体内任何一点所受到的静压力在各个方向上都相等。1.2.2 液体静力学方程
静止液体内部的受力情况可用图1-2来说明。设容器中装满液体，在任意一点A处取一微小面积dA，该点距液面深度为h。根据静压力的特性，作用于这个液柱上的力在各方向都呈平衡，现求各作用力在Z方向的平衡方程。
平衡方程为：图1-2 静压力的分布规律
式（1-5）为液体静力学基本方程。由此可知，静止液体中任意一点的压力均由两部分组成，即液面上的表面压力 p和液体自重而0引起的对该点的压力ρgh。静止液体内的压力随液体距液面的深度h变化呈线性规律分布，且在同一深度上各点的压力相等。1.2.3 压力的表示方法及单位
液体压力通常有绝对压力、相对压力（表压力）、真空度三种表示方法。因为在地球表面上，一切物体都受大气压力的作用，而且是自成平衡的，即大多数测压仪表在大气压力下并不动作，这时它所表示的压力值为零，因此，它们测出的压力是高于大气压力的那部分压力。也就是说，它是相对于大气压（即以大气压为基准零值时）所测量到的一种压力，因此称它为相对压力或表压力。另一种是以绝对真空为基准零值时所测得的压力，我们称它为绝对压力。当绝对压力低于大气压时，习惯上称为出现真空。因此，某点的绝对压力比大气压小的那部分数值叫作该点的真空度。所以有：真空度=大气压力-绝对压力。有关绝对压力、相对压力及真空度的关系如图1-3所示。图1-3 绝对压力、相对压力和真空度的关系
如果不特别指明，液、气压传动中所提到的压力均为表压力。2
压力的单位为帕斯卡，简称帕，符号为Pa，1 Pa=1 N/m。由于此单位很小，工程上使用不便，因此常采用它的倍数单位兆帕，符号6为MPa，其关系为1 MPa=10 Pa。在工程上目前还采用的压力单位522有巴，符号为bar，即1 bar=10 N/m=10 N/cm。1.2.4 帕斯卡原理
密封容器内的静止液体，当边界上的压力p发生变化时，例如增0加Δp，则容器内任意一点的压力将增加同一数值Δp，也就是说，在密封容器内施加于静止液体任一点的压力将以等值传递到液体内各点。这就是帕斯卡原理。
如图1-4所示，在密封容器内，施加于静止液体上的各点压力将以等值同时传递到液体内各点，容器内压力方向垂直于内表面。
容器内液体各点的压力为：
此式建立了一个很重要的概念，即在液压传动中工作的压力取决于外界负载。图1-4 帕斯卡原理示意1.3 液体动力学
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液体动力学的主要内容是研究液体流动时流速和压力的变化规律。流动液体的连续性方程、伯努利方程反映压力、流速和流量之间的关系，是液压技术中分析问题的理论基础。1.3.1 基本概念
1.理想液体和恒定流动
由于液体具有黏性，只有在流动时才表现出来，因此研究流动液体时就要考虑其黏性的影响，而液体的黏性问题是一个很复杂的问题。为了分析和计算问题的方便，我们引入理想液体的概念，理想液体就是指没有黏性、不可压缩的液体。我们把既具有黏性又可压缩的液体称为实际液体。
如果空间上的运动参数p、v及ρ在不同的时间内都有确定的值，即它们只随空间点坐标的变化而变化，不随时间t变化，对液体的这种运动称为恒定流动。
在流体的运动参数中，只要有一个运动参数随时间而变化，液体的运动就是非恒定流动。
2.流量和平均流速
流量：单位时间内通过通流截面的液体的体积称为流量，用q表示，流量的常用单位为L/min（升/分）。
对微小流束，由于通流截面积很小，可以认为通流截面上各点的流速v是相等的，所以通过该截面积dA的流量为dq=vdA，对此式进行积分，可得到整个通流截面积A上的流量为：1.3.2 连续性方程
质量守恒是自然界的客观规律，不可压缩液体的流动过程也遵守质量守恒定律。在流体力学中这个规律用称为连续性方程的数学形式来表达的。
对恒定流动而言，液体通过流管内任一截面的液体质量必然相等。如图1-5所示管内两个流通截面面积为A和A，流速分别为v和121v，则通过任一截面的流量q为：23
流量的单位通常用L/min表示，与单位m/s的换算式子如下：33
1 L=1×10- m34
1 m/s=6×10 L/min
式（1-8）即为连续性方程，表明运动速度取决于流量，与流体的压力无关。图1-5 管路中液体的流量对各截面而言皆相等【实例1-1】图1-6所示为相互连通的两个液压缸，已知大缸内径D=100 mm，小缸内径d=20 mm，大活塞上放一个质量为5000 kg的物体。问：（1）在小活塞上所加的力F为多大时才能使大活塞顶起重物?（2）若小活塞下压速度为0.2 m/s，大活塞上升速度是多少?
解（1）物体的重力为：2
G=mg=5000 kg×9.8 m/s2
=49 000 kg·m/s=49 000 N图1-6 相互连通的两个液压缸
根据帕斯卡原理，因为外力产生的压力在两缸中均相等，即：
所以，为了顶起重物，应在小活塞上加力为：（2）由连续性方程q=Av=常数，得：
故大活塞上升速度为：
本例说明了液压千斤顶等液压起重机械的工作原理，体现了液压装置的力的放大作用。1.3.3 伯努利方程
能量守恒是自然界的客观规律，流动液体也遵守能量守恒定律，这个规律是用伯努利方程来表达的。伯努利方程是一个能量方程，掌握这一物理意义是十分重要的。
1.理想液体的伯努利方程
如图1-7所示，在恒定流动的管道中任取一段液流1—2为研究对象，设液流两截面A、A的中心到基准面0—0的高度分别为z、z，1212平均流速分别为v、v，压力分别为p、p。当液体为理想液体且作1212恒定流动时，有：
由于流束的A、A截面是任取的（如图1-7所示），因此伯努利12方程表明，在同一流束各截面上参数z、之和是常数，即：
式中，p/ρg为单位重量液体所具有的压力能；z为单位重量液体2所具有的势能；v/2g为单位重量液体所具有的动能。图1-7 伯努利方程的各参量示意
伯努利方程的物理意义为：在密封管道内作恒定流动的理想液体在任意一个通流断面上具有三种形式的能量，即压力能、势能和动能。三种能量的总和是一个恒定的常量，而且三种能量之间是可以相互转换的。即在不同的通流断面上，同一种能量的值会是不同的，但各断面上的总能量值都是相同的。【实例1-2】如图1-8所示，一个高位水箱，水平标高为25 m，求标高1 m处流出口的水的喷出速度。图1-8 高位水箱
解 设截面I为水箱中的水面，截面II为流出口，因为这两个截面都是在大气压力下，所以有：
p=p12
又因截面I的水流速度v与截面II的水流速度v相比很小，可忽略12不计，所以有：
v=01
列出两截面的伯努利方程为：
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