液压流体力学基础1ppt培训课件

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1、液压与气压传动第一章流体力学基础1主要内容液压油液体静力学液体动力学管道中液流的特性孔口及缝隙的压力流量特性液压冲击和气穴现象2本章学习要点重点内容：液压油的物理性质；液体粘性的概念和表示方法；液体静力学基本方程的物理意义；流动液体的连续性方程和伯努力方程；流态和雷诺数的概念；液体流过孔口的压力流量特性；液体流动中的压力损失和流量计算。难点内容：压力的度量以及绝对压力、相对压力和真空度之间的关系；液体动力学三方程的理解与运用。3第一节液压油液压油的性质对液压油的要求和选用45图1-1液体粘性示意图67图1-2几种国产油液粘温图8第二节液体静力学静压力及其特性静压力基本方程帕斯卡原理静压力对固体

2、壁的作用力9图1-3静止液体内压力分布规律10静止液体中任一点处的总能量保持不变，即能量守恒。11图1-4绝对压力、相对压力和真空度12图1-7压力油作用在缸筒内壁上的力1314第三节液体动力学基本概念流量连续性方程伯努力方程动量方程15图1-8恒定流动和非恒定流动16图1-9流量和平均流速17图1-10液流连续性方程推导用图质量守恒18图1-11伯努力方程推导用图任一截面上的压力能、势能和动能之和保持不变，即能量守恒。19例1-3应用伯努力分析液压泵正常吸油的条件,液压泵装置如图所示，设液压泵吸油口处的绝对压力为p2，油箱液面压力p1为大气压力pa,泵吸油口至油箱液面高度为h。解：1)选取基

3、准面和计算截面取油箱液面1-1为基准面；泵的吸油口处为2-2面。2)按照液体流向列出伯努力方程（取α1＝α2＝1）其中，v2为吸油管速；hw为吸油管路的能量损失。3)列出辅助方程p1=pa（大气压力）v1＝0(油箱液面流速)20代入已知条件，上式可简化为即液压泵吸油口的真空度为通常为防止产生气穴现象，限制液压泵吸油口的真空度小于0.3×105Pa，因此h≤0.5m。21伯努利方程应用举例例1如图示简易热水器，左端接冷水管，右端接淋浴莲蓬头。已知A1=A2/4和A1、h值，问冷水管内流量达到多少时才能抽吸热水？解：沿冷水流动方向列A1、A2截面的伯努利方程p1/ρg+v12/2g=p2/ρg+v

4、22/2g补充辅助方程p1=pa－ρghp2=pav1A1=v2A2代入得－h+v12/2g=(v1/4)2/2gv1=(32gh/15)1/2q=v1A1=(32gh/15)1/2A122图1-13动量方程推导图作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流出控制表面与流入控制表面的液体的动量之差。应用动量方程注意：F、u是矢量；流动液体作用在固体壁面上的力与作用在液体上的力大小相等、方向相反。23动量方程应用举例例2求液流通过滑阀时，对阀芯的轴向作用力的大小。解：取阀进出口之间的液体为控制体积。则在此控制体积内液体上的力应为F=ρq（v2cosθ2-v1cosθ1）=-ρqv1cosθ1(

5、向左)根据作用与反作用，液体作用在阀芯上的力为F1=－F（向右），该力使阀芯趋于关闭。该力称为液动力。24第四节管道中液流的特性流态、雷诺数沿程压力损失局部压力损失管道在流动中的能量损失可用压力损失来表示，而压力损失和液流在管道中的流动状态有关系。25雷诺实验262728通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。层流——粘性力起主导作用，液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状。紊流——惯性力起主导作用，液体质点运动杂乱无章，还存在着剧烈的横向运动。液体的流动状态用雷诺数来判断。雷诺数——Re=vd/υ（圆管）v为管内的平均流速d为管道内径υ为液体的运动粘度雷诺数为无量纲数。如果液流的雷

6、诺数相同，它的流动状态亦相同。一般以液体由紊流转变为层流的雷诺数作为判断液体流态的依据，称为临界雷诺数，记为Recr。当Re＜Recr，为层流；当Re＞Recr，为紊流。常见液流管道的临界雷诺数见书中表格。29图1-17圆管层流运动30推荐流速311-4在图4所示的液压系统中，已知泵输出的流量qv＝1.5×10-3m3／s，液压缸内径D＝100mm，负载F＝30000N，回油腔压力近似为零，液压缸的进油管是内径d＝20mm的钢管，总长即为管的垂直高度H＝5m，进油路总的局部阻力系数Σξ＝7.2，液压油的密度ρ＝900kg／m3，工作温度下的运动粘度ν＝46mm2／s。试求：1)进油路的压力损失

7、；2)泵的供油压力。32第五节孔口及缝隙的压力特性薄壁小孔短孔和细长孔平板缝隙环形缝隙液压传动中常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，达到调速和调压的目的。液压元件的泄漏也属于缝隙流动。因而研究小孔和缝隙的流量计算，了解其影响因素，对于合理设计液压系统，正确分析液压元件和系统的工作性能，是很有必要的。33通过薄壁小孔的液流D/d≥7时称为完全收缩D/d＜7时称为不完全收缩34图1-19圆柱