液体的性能对液压传动系统的影响

1.静止液体

当静止的液体在活塞力F的作用下受压时，压力将向各个方向传递，并且作用于液压设备的内壁（图2-2-3）。力F₁作用在面积为A₁的活塞上时，其静止压力p为：

选择较大的活塞面积A₂时，需要一个较大的力F₂来获得相同的压力p。公式如下：

在相同压力下，活塞力与受压活塞面积成正比。液压传动可使力放大或缩小，也可以改变力的方向。液压系统中的压力是由外界负载决定的，而与流入的液体多少无关。

图2-2-3 静止液体中的压力

图2-2-4 流动液体中的压力

1—活塞泵 2—行程活塞

2.流动液体

在一个封闭设备中，各个位置的流量Q都是相同的（图2-2-4）。因此，流体截面积A越小的地方液体流动的速度v越快。相反，流体截面扩大时流动速度将减慢。相关公式如下：

因此，流体或液压缸活塞的速度与流体截面积或活塞面积成反比。

3.功率

液压设备或者活塞消耗的能量为活塞力和行程的乘积，对于液压缸，为压力和流体体积的乘积：

W=F₂S₂=pA₂S₂=pV

功率为

因此，液压设备的功率由流体的压力和流量确定。

4.流量（排量）

大部分情况下使用液压泵作为动力元件（图2-2-5）。液压泵转动一周产生的液体排量为V，则液压泵在每分钟转动n圈时产生的流量Q为：(www.xing528.com)

Q=nV

5.压力的建立

压缩过程中，液压管路内建立的压力将取决于负载，负载施加的阻碍液体流动的阻力越大，液压管路内的压力就越高。当活塞因为行驶中出现损坏而被卡住时，管路内的液压会过高，导致设备元件损坏。为了防止发生此情况，可在管路中安装限压阀，当管路出现极限压力（最大压力p_max）时，限压阀打开，对液压管路进行卸载。此时液压泵送出的液压油可通过限压阀回到油箱中（图2-2-5）。

当希望在不改变液压泵排量的前提下降低活塞速度时，可在液压缸管路中安装一个节流阀。如图2-2-6所示，当调节节流阀减小其开度时，节流阀之前的压力p₁升高。压降Δp₁（p₁-p₂）逐渐加大，节流位置的流体速度提高。也就是说，流体截面积减小时能通过较大的流动速度来平衡，而流量则保持不变。继续转动节流阀，使节流阀之前的压力p₁达到p_max时，限压阀打开，使液压泵的部分流体回流油箱中，此时流入到液压缸内的流量减小，液压缸活塞的驶出速度将降低。

图2-2-5 排量和压力的建立

1—限压阀 2—液压泵 3—油箱 4—换向阀

图2-2-6 节流阀中的压力差

1—节流阀 2—油箱

6.压力损失

液体在流动时的压力损失分为两类，一类是沿程压力损失，是液体在等直径直管中流动时产生的压力损失。它是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的，取决于液体的流速、黏性、管路的长度以及油管的内径等因素。另一类是局部压力损失，是油液流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度突然变化，在局部形成旋涡，由油液质点间以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。管路中总的压力损失等于所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和。液压传动中的压力损失，绝大部分转换为热能而造成油温升高、泄漏增多，使液压传动效率降低，甚至影响系统的工作性能。

7.液压冲击

在液压系统中，由于某种原因引起液体压力瞬间急剧升高，形成很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击（表2-2-2）。液压冲击会损坏系统管道和液压元件，引起振动和噪声，有时还会使某些液压元件产生误动作，造成很大危害。

8.空穴现象

在液压系统中，由于某种原因会产生低压区（如流速很大的区域压力会较低）。当压力低于空气分离压力时，溶于液体中的空气就游离出来，以气泡的形式存在于液体中，使原来充满管道的液体中出现了气体的空穴，这种现象称为空穴现象（表2-2-3）。

表2-2-2 液压冲击产生的原因及相应措施

表2-2-3 空穴现象产生的原因及相应措施