液压传动的流体力学基础课件.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1、粘性液体在外力作用下流动时，其流动受到牵制，且在流动截面上各点的流速不同。各层液体间有相互牵制作用，这种相互牵制的力称作液体内的摩擦力或粘性力。T=μA.du/dzμ－液体动力粘度；du/dz－速度梯度，称为牛顿内摩擦定律。动力粘度与密度之比称为运动粘度νν=μ/ρ。运动粘度单位SI制：m2/SCGS制：St（斯）、CSt（厘斯）（Cm2/S）（mm2/S）换算关系：1m2/S=104St=106CSt液压油牌号标注老牌号——20号

2、液压油，指这种油在50°C时的平均运动粘度为20cst。新牌号——L—HL32号液压油，指这种油在40°C时的平均运动粘度为32cst。相对粘度（条件粘度）恩氏度0E——中国、德国、前苏联等用赛氏秒SSU——美国用雷氏秒R——英国用巴氏度0B——法国用换算关系恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系ν=（7、310E-6、31/0E）×10-6当压力增加时，粘度有所增加；液体的粘度对温度很敏感，温度略升高，粘度显著降低。§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

3、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。1、静压力P=F/A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。例1-1如图1-3所示，容器内盛油液。已知油的密度=900kg/m3，活塞上的作用力F=1000N，活塞的面积A=1×10-3m2，假设活塞的重量忽略不计。问活塞下方深度为h=0.5m处的压力等于多少？解:活塞与液体接触面上的压力均匀分布，有根据静压力的基本方程式，深度为h处的液体压力=10

4、6+900×9.8×0.5=1.0044×106(N/m2)106(Pa)从本例可以看出，液体在受外界压力作用的情况下，液体自重所形成的那部分压力gh相对甚小，在液压系统中常可忽略不计，因而可近似认为整个液体内部的压力是相等的。以后我们在分析液压系统的压力时，一般都采用这种结论。§2-2液体动力学基础液体动力学研究液体在外力作用下运动规律，即研究作用在液体上的力与液体运动之间的关系。由于液体具有粘性，流动时要产生摩擦力，因此研究液体流动问题时必须考虑粘性的影响。ρv1A1=ρv2A2=常量即:v1A1=v2A2=Q＝常量一、液体流动的

5、连续性方程P1/ρg+z1+v12/2g=P2/ρg+z2+v22/2gP/ρg+z+v2/2g=常量三、伯努利方程1、理想液体的伯努力方程压力能、位能和动能守恒。在任意截面上这三种能量都可以相互转换实际液体具有粘性，当它在管中流动时，为克服内摩擦阻力需要消耗一部分能量，所以实际液体的伯努利方程为：P1/ρg+z1+v12/2g=P2/ρg+z2+v22/2g+hw(注：hw—以水头高度表示的能量损失。)2、实际液体的泊努利方程四、液体稳定流动时的动量方程任意取出被通流截面1、2，截面上的流速为v1、v2。该段液体在t时刻的动量为（mv)

6、，于是有：F＝（mv)/t＝ρQ(β2v2－β1v1）上式即为液体稳定流动时的动量方程。层流β=1.33紊流β=1一是油液流经直管时的压力损失，称为沿程压力损失。这类压力损失是由液体流动时的内摩擦力引起的。§2-3管路压力损失计算圆管沿程压力损失△p=λ·L/d·ρv2/2二是油液流经局部障碍时，由于液流的方向和速度突然变换，在局部区域形成漩涡，引起液体质点相互撞击和剧烈摩擦因而产生的压力损失，这种损失称为局部压力损失。局部压力损失△pv=ζ·ρv2/2层流：液体中质点沿管道作直线运动而没有横向运动，既液体作分层流动，各层间

7、的流体互不混杂。如图所示。一、液体的流态紊流:液体中质点除沿管道轴线运动外，还有横向运动，呈现紊乱混杂状态。雷诺数：Re=V.D/过流断面水力直径：D=4A/χ水力直径大，液流阻力小，通流能力大。ReRec为紊流雷诺数V=d2△P/32μL求平均流速，判断流动状态§2-4液流流经孔口及隙缝的特性Q=K×A×△PM在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。§2-5液压冲击液压冲击产生的压力峰值往往比正常工作压力高好几倍，且常伴有噪声和振动，从而损坏液压元件、密封装

8、置、管件等。一、液流通道迅速关闭时的液压冲击二、运动部件制动时产生的液压冲击（1）使完全冲击改变为不完全冲击（2）限制管中油液的流速（3）用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收液压冲击的能量