液压与气压传动的基础知识.ppt

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1、第二章液压与气压传动的基础知识静止液体的力学规律流动液体的力学规律管路系统流动分析液压系统的气穴与液压冲击现象2.1静止液体的力学规律液体的静压力静压力基本方程静压力基本方程的物理意义压力的计量单位压力的传递液体静压力对固体壁面的作用力2.1.1液体的静压力静压力:是指液体处于静止状态时,其单位面积上所受的法向作用力若包含液体某点的微小面积ΔA上所作用的法向力为ΔF，则该点的静压力p定义为：若法向力F均匀地作用在面积A上，则压力可表示为:2.1.1液体的静压力静压力的特性:液体的静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向静止液体中任何一点所受到各个方向的

2、压力都相等2.1.2液体静压力的基本方程液体静压力基本方程:反映了在重力作用下静止液体中的压力分布规律p=po+ρghp是静止液体中深度为h处的任意点上的压力,p0为液面上的压力，若液面为与大气接触的表面，则p0等于大气压p。同一容器同一液体中的静压力随着深度h的增加线性地增加同一液体中深度h相同的各点压力都相等.在重力作用下静止液体中的等压面是深度（与液面的距离）相同的水平面图2—1重心作用下的静止液体2.1.3静压力基本方程物理意义p=p0+ρg(z0-z)+z=+z0=CZ:单位重量液体的位能,称位置水头:单位重量液体的压力能,称压力水头物理意

3、义:静止液体具有两种能量形式，即压力能与位能。这两种能量形式可以相互转换，但其总和对液体中的每一点都保持不变为恒值，因此静压力基本方程从本质上反映了静止液体中的能量守恒关系.2.1.4压力的计量单位法定单位:牛顿/米2(N/m2)即帕（Pa）1MPa=106Pa单位换算:1工程大气压（at）=1公斤力/厘米2（kgf/m2）≈105帕 =0.1MPa1米水柱（mH20）=9.8×103Pa1毫米汞柱（mmHg）=1.33×102Pa2.1.4压力的计量单位相对压力（表压力）:以大气压力为基准，测量所得的压力是高于大气压的部分绝对压力:以绝对零压为基准

4、测得的压力绝对压力=相对压力+大气压力真空度:如果液体中某点的绝对压力小于大气压力，则称该点出现真空。此时相对压力为负值，常将这一负相对压力的绝对值称为该点的真空度真空度=

5、负的相对压力

6、=

7、绝对压力-大气压力

8、图2—2绝对压力、相对压力和真空度2.1.5压力的传递帕斯卡原理:若在处于密封容器中静止液体的部分边界面上施加外力使其压力发生变化，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，则液体中任一点的压力均将发生同样大小的变化液压传动是依据帕斯卡原理实现力的传递、放大和方向变换的液压系统的压力完全决定于外负载图2-4帕斯卡原理应用2.1.6液体静压力对固体壁

9、面的作用力当承受压力的固体壁面为平面时:则作用在其上的总作用力等于压力与该壁面面积之积如果承受压力的固体壁面是曲面时:曲面上总作用力在某一方向上的分力等于曲面在与该方向垂直平面内的投影面积与静压力的乘积。若已知曲面上总作用力在三个坐标轴方向的分量分别为Fx、Fy和Fz时，总作用力的大小为：2.2流动液体的力学规律基本概念连续性方程伯努利方程2.2.1基本概念理想液体:既不可压缩又无粘性的液体理想气体:可压缩但没有粘性的气体一维定常流动:即流场中速度与压力只是空间点的位置的函数而与时间无关，则称流场中的流动为定常流动。在定常流动条件下，如果通过适当选择

10、坐标（包括曲线坐标）后，使流速与压力只是一个坐标的函数，则称这样的流动为一维定常流动2.2.1基本概念通流截面:在流场中作一面。若该面与通过面上的每一条流线都垂直，则称该面为通流截面流量:单位时间内流过某通流截面的流体体积法定单位:米3/秒(m3/s)工程中常用升/分（L/min）通流截面上的平均流速:图2—7流线、流束与通流截面2.2.1基本概念流动液体中的压力和能量:由于存在运动，所以理想流体流动时除了具有压力能与位能外，还具有动能。即流动理想流体具有压力能，位能和动能三种能量形式单位重量的压力能:单位重量的位能:Z单位重量的动能:2.2.2连续

11、性方程:质量守恒定律在流动液体情况下的具体应用q=A=常数不可压缩流体作定常流动时，通过流束（或管道）的任一通流截面的流量相等通过通流截面的流速则与通流截面的面积成反比2.2.3伯努利方程(能量方程):能量守恒定律在流动液体中的表达形式理想液体的伯努利方程实际液体的伯努利方程伯努利方程应用实例理想液体的伯努利方程图2-8伯努利方程推导简图理想液体定常流动时，液体的任一通流截面上的总比能（单位重量液体的总能量）保持为定值。总比能由比压能（）、比位能（Z）和比动能（）组成，可以相互转化。由于方程中的每一项均以长度为量纲，所以亦分别称为压力水头，位置水头

12、和速度水头静压力基本方程是伯努利方程的特例实际液体的伯努利方程α:动能修正系数,为截面上单位时间内流过液体所