液压传动的流体力学基础.ppt

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1、第二章液压传动的流体力学基础液体静力学基础液体动力学基础管路压力损失计算液流流经孔口及隙缝的特性液压冲击一、液体静压力及其特性§2-1液体静力学基础液体静力学研究静止液体的力学规律和这些规律的实际应用。这里所说的静力液体是指液体处于内部质点间无相对运动的状态，因此液体不显示粘性，液体内部无剪切应力，只有法向应力即压力。二、液体静压力基本方程及其物理意义三、压力对固体壁面的总作用力1、静压力静压力是指液体处于静止状态时，其单位面积上所收的法向作用力。静压力在液压传动中简称为压力，而在物理学中则称为压强

2、。可表示为：P=F/A一、液体静压力及其特性我国法定的压力单位为牛顿/米2(N/m2)，称为帕斯卡，简称帕(Pa)。在液压技术中，目前还采用的压力单位有巴(bar)和工程大气压、千克力每平方米(kgf/cm)等。液体静压力有两个重要特性：（1）液体静压力的方向总是沿着作用面的法线方向。这一特性可直接用液体的性质来说明。液体只能保持一定的体积，不能保持固定的方向，不能承受拉力和剪切力。所以只能承受法向压力。（2)静止液体中任何一点所受到各个方向压力都相等。如果液体中某一点所受到的各个方向的压力不相等，

3、那么在不平衡力作用下，液体就要流动，这样就破坏了液体静止的条件，因此在静止液体中作用于任一点的各个方向压力必然相等。2、静压力特性二、液体静压力基本方程及其物理意义1、静压力基本方程如图所示容器中盛有液体，作用在液面上的压力为P0，现在求离液面h深处A点压力，在液体内取一个底面包含A点的小液柱，设其底部面积为A，高为h。这个小液柱在重力及周围液体的压力作用下，处于平衡状态。则在垂直方向上的力平衡方程为P=p0+ρgh=p0+γh其中ρ为液体的密度，γ为液体的重度。上式即为静压力基本方程式，它说明了

4、：（1）静止液体中任意点的静压力是液体表面上的压力和液柱重力所产生的压力之和。当液面接触大气时，p0为大气压力pa，故有p=pa+γh。（2）同一容器同一液体中的静压力随深度的增加线性地增加。（3）连通器内，同一液体中深度相同的各点压力都相等。如图所示为盛有液体的密闭容器，液面压力为p0。选择一基准水平面(0x)，根据静压力基本方程式可确定距液面深度为h处A点的压力p，即p=p0+γh=p0+γ(z0-z)整理后得P/γ+z=p0/γ+z0=常数式中z实质上表示了A点单位重量液体得位能。单位重量液体

5、的位能为mgz/mg=z,z又称为位置水头。2、静压力基本方程式的物理意义如果在与A点等高的容器上，接一根上端封闭并抽去空气的玻璃管，可以看到在静压力作用下，液体将沿玻璃管上升hp,根据上式对A点有：静压力基本方程式说明：静止液体中单位重量液体的压力能和位能可以相互转换，但各点的总能量保持不变，即能量守恒。p/γ+z=z+hp，故p/γ=hp这说明了A处液体质点由于受到静压力作用而具有mghp的势能，单位重量液体具有的势能为hp。因为hp=p/γ，故p/γ为A点单位重量液体的压力能。以当地大气压力为

6、基准所表示的压力，称为相对压力。相对压力也称表压力。3、绝对压力、相对压力和真空度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。相对压力为负数时，工程上称为真空度。真空度的大小以此负数的绝对值表示。显然绝对压力＝大气压力＋相对压力（表压力）相对压力（表压力）＝绝对压力－大气压力真空度＝大气压力－绝对压力绝对压力、相对压力与真空度的相互关系如图所示：由静压力基本方程式p=p0+γh可知，液体中任何一点的压力都包含有液面压力p0，或者说液体表面的压力p0等值的传递到液体内所有的地方

7、。这称为帕斯卡原理或静压传递原理。4、压力传递通常在液压系统的压力管路和压力容器中，由外力所产生的压力p0要比液体自重所产生的压力γh大许多倍。即对于液压传动来说，一般不考虑液体位置高度对于压力的影响，可以认为静止液体内各处的压力都是相等的。帕斯卡原理应用实例图中是运用帕斯卡原理寻找推力和负载间关系的实例。图中垂直、水平液压缸截面积为A1、A2；活塞上负载为F1、F2。两缸互相连通，构成一个密闭容器，则按帕斯卡原理，缸内压力到处相等，p1=p2，于是F2＝F1.A2/A1，如果垂直液缸活塞上没负载，

8、则在略去活塞重量及其它阻力时，不论怎样推动水平液压缸活塞，不能在液体中形成压力。三、压力对固体壁面的总作用力1、压力作用在平面上的总作用力当承受压力作用的面是平面时，作用在该面上的压力的方向是互相平行的。故总作用力F等于油液压力p与承压面积A的乘积。即F=p.A。对于图中所示的液压缸，油液压力作用在活塞上的总作用力为：F=p.A=p.D2/4式中p－油液的压力；D－活塞的直径。2、油液压力作用在曲面上的总作用力当承受压力作用的表面是曲面时，作用在曲面上的所有压力的方