王积伟液压传动第二版课件第3章

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1、第一节液体静力学第二节液体动力学第三节管道中液流的特性第三章液压流体力学基础第四节孔口和缝隙液流第五节气穴现象第六节液压冲击习惯上把液体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力称为压力，例如当ΔA面积上作用有法向力ΔF时，液体内某点处的压力即定义为第一节液体静力学一、压力及其性质液体的压力有如下重要性质：静止液体内任意点处的压力在各个方向上都相等。二、重力作用下静止液体中的压力分布（一）静压力基本方程液体静压力分布有如下特征：静止液体内任一点的压力由两部分组成。静止液体内的压力随液体深度呈线性规律递增。同一液

2、体中，离液面深度相等的各点压力相等。（二）静压力基本方程的物理意义静压力基本方程的物理意义是：静止液体内任何一点具有压力能和位能两种能量形式，且其总和保持不变，即能量守恒。但是两种能量形式之间可以相互转换。根据度量基准的不同，压力有两种表示方法：以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为绝对压力；以当地大气压力为基准所表示的压力，称为相对压力。绝对压力与相对压力之间的关系如图3-3所示。三、压力的表示方法及单位在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值传递到液体中所有各点。这就是帕斯卡原理，或称静压传递原理。帕斯

3、卡原理是液压传动的一个基本原理。四、帕斯卡原理第二节液体动力学一、基本概念（一）理想液体、恒定流动和一维流动（二）流线、流管和流束（三）通流截面、流量和平均流速（四）流动液体的压力设在流动的液体中取一控制体V（见图3-10），它内部液体的质量为m，单位时间内流入、流出的质量流量为qm1、qm2，根据质量守恒定律，qm1-qm2应等于该时间内控制体V中液体质量的变化率dm/dt。由于qm1=ρ1q1、qm2=ρ2q2、m=ρV，因此二、连续方程这就是流体流过具有固定边界控制体时通用的连续方程。三、能量方程（一）理

4、想液体的运动微分方程（二）理想液体的能量方程（三）实际液体的能量方程动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用。动量定理指出：作用在物体上的合外力的大小等于物体在力作用方向上的动量变化率，即四、动量方程将动量定理应用于液体时，须在任意时刻t时从流管中取出一个由通流截面A1和A2围起来的液体控制体，如图3-16所示。实验证明，液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速v有关，还和管径d、液体的运动粘度ν有关。而用来判别液流状态的是由这三个参数所组成的一个称为雷诺数Re的无量纲数第三节管道中液流的特性一、流态与雷诺数

5、（一）层流和湍流（二）雷诺数液体在圆管中的层流流动是液压传动中的最常见现象，在设计和使用液压系统时，就希望管道中的液流保持这种状态。图3-18所示为液体在等径水平圆管中作恒定层流时的情况。二、圆管层流湍流时流速变化情况如图3-19所示。三、圆管湍流对于充分的湍流流动，其流通截面上的流速分布图形如图3-20所示。（一）沿程压力损失四、压力损失(二)局部压力损失（三）波纹管中的压力损失（四）液压系统管路的总压力损失薄壁小孔是指小孔的长度和直径之比l/d＜0.5的孔，一般孔口边缘做成刃口形式，如图3-25所示。第四

6、节孔口和缝隙液流一、薄壁小孔当孔的长度和直径之比0.5＜l/d≤4时，称为短孔，短孔加工比薄壁小孔容易，因此特别适合于作固定节流器使用。二、短孔和细长孔当孔的长度和直径之比l/d＞4时，称为细长孔。三、缝隙液流（一）平行平板缝隙图3-31所示为在两块平行平板所形成的缝隙间充满了液体，缝隙高度为h，缝隙宽度和长度为b和l，且一般恒有b＞＞h和l＞＞h。（二）环形缝隙1.流经同心环形缝隙的流量2.流经偏心环形缝隙的流量（三）圆环平面缝隙图3-34所示为液体在圆环平面缝隙间的流动。液体不可避免地会含有一定量的空气。液

7、体中所含空气体积的分数称为它的含气量。空气可溶解在液体中，也可以气泡的形式混合在液体之中。第五节气穴现象一、空气分离压和饱和蒸气压石油基液压油在静止状态下空气的溶解度与时间的关系如图3-37所示，它反映了溶解速度。当液体在某一温度下其压力继续下降而低于一定数值时，液体本身便迅速汽化，产生大量蒸气，这时的压力称为液体在该温度下的饱和蒸气压。一般说来，液体的饱和蒸气压比空气分离压要小得多。几种液压液的饱和蒸气压与温度的关系如图3-38所示。当液流流到图3-39所示的节流口的喉部位置时，根据能量方程，该处的压力

8、要降低。二、节流口处的气穴现象如该处压力低于液压液工作温度下的空气分离压，溶解在液压液中的空气将迅速地大量分离出来，变成气泡，产生气穴。具体措施有：减小阀孔口前后的压差，一般希望其压力比p1/p2＜3.5。正确设计和使用液压泵站。液压系统各元部件的连接处要密封可靠，严防空气侵入。采用抗腐蚀能力强的金属材料，提高零件的机械强度，减小零件表面粗糙度值。三、减小气穴现象的措施第六节液压冲击一