2第二章液壓流體基礎(chǔ).

1、液壓油及其主要性能液體靜力學(xué)基礎(chǔ)-液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)管路壓力損失計(jì)算 液流流經(jīng)孔口及隙縫的特性液壓沖擊201 "9/7二、液壓油的物理性質(zhì)液壓油的選用201 "9/7.液壓油的作用(1 )作為工作介質(zhì)傳遞動(dòng)力(2 )作為工作介質(zhì)傳遞信號(3)潤滑元件，減少摩擦、磨損(4 )冷卻(散熱)(5) 防銹、沖洗污染物(6) 為故障診斷提供信息2017/9/7二、液壓油的物理性質(zhì)1、密度P和重度Y礦物油的密度Q =850 - 960 (kg/m3),通常取液壓油密度 p=900 (kg/m3 )2、可壓縮性體積壓縮系數(shù)：單位壓力變化時(shí)流體體積的相對變化量(m2/N) p-壓力的增量；V-

2、被壓縮的液體體積；-體積的增量。由于是負(fù)值(體積減小)，在式子右邊增加一個(gè)負(fù)號以保 證k為正數(shù).無特殊說明時(shí)液體的可壓縮性忽略不計(jì)。2017/9/73、液體的粘性液體在外力作用下 時(shí)，其流動(dòng)受到牽 制，且在流動(dòng)截面上各 點(diǎn)的流速不同。各層液 體間有相互牽制作用， 這種相互牽制的力稱作 液體內(nèi)摩擦力或粘性力。2017/9,<7粘性的意義牛頓實(shí)驗(yàn)測試扌旨出：相鄰 液層間的內(nèi)摩擦力20插芻壓粘性示總國單位而積上的內(nèi)毋擦力即切應(yīng)力T牛頓的液體內(nèi)摩擦定律 M _液體； T -單位面積上的摩擦力;du/dz -速度梯度.液體流動(dòng)時(shí)，液體分子之間的內(nèi)聚力要阻止分子 間的相對運(yùn)動(dòng)，因而產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)

3、叫做液 體陽半O牛頓液體內(nèi)摩擦定律比例常數(shù)Q稱為粘性系數(shù)或粘度。靜止液體不呈現(xiàn)粘性。2）運(yùn)動(dòng)粘Zfc液體動(dòng)力粘度與液體密度之比稱為運(yùn)動(dòng)粘度V = y/ P運(yùn)動(dòng)粘度沒有明確的物理意義，但在工程上常用它標(biāo)記液 體的黏度，即油液在40攝氏度時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度的平均值就是液壓油 的牌號.運(yùn)動(dòng)粘度SI制中的單位：m2/slest=l mm2/s1 m2/s=106cs t如L-Hl 32液壓油在40攝氏度時(shí)運(yùn)動(dòng)黏度的平均值就是 32mm2/s,即32cst.SI制中的單位：Pa-s3）思氏黏度由恩氏黏度計(jì)測定。4）帕脹量油的體積隨溫度升高而增加。其中：V廠溫度t時(shí)的油的體積； v（r溫度切時(shí)的油的體積; a廠

4、油的體積膨脹系數(shù).2017/9/720179/720179/74、枯度與壓力. 沮反的關(guān)無壓力增加時(shí)，粘度有所增加溫度略升高，粘度顯著降低液體的粘度對溫度常用 來說，粘度指數(shù)高的油液,表示，對于不同的液壓油 粘性隨溫度變化而改變較小.5、其他性質(zhì)工作液體還有抗燃性.抗氣化性.抗凝性.抗泡沫性.抗乳化性.防銹性、潤滑性.導(dǎo)熱性以及相容性等一些性質(zhì).液壓油的選擇，首先是油液品種的選擇。選擇油 液品種時(shí)，可根據(jù)是否液壓專用、有無起火危險(xiǎn). 工作壓力及工作溫度范圍等因素進(jìn)行考慮。液壓油的品種確定之后，接著就是選擇油的粘 度等級.粘度等級的選擇是十分重要的，因?yàn)檎扯?對液壓系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性.可靠性.效率

5、.溫升以 及磨損都有顯著的影響。2017/9/7在選擇粘度時(shí)應(yīng)注意液壓系統(tǒng)在以下幾方面的情況：> 工作壓力較高的系統(tǒng)宜選用粘度較大的 液壓油，以減少泄漏。> 當(dāng)液壓系統(tǒng)的工作部件運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí) ,宜選用粘度較小的液壓油，以減少摩擦損失。環(huán)境溫度較高時(shí)宜選用粘度較大的液壓 油。20179/71、良好的化學(xué)穩(wěn)定性。2、良好的潤滑性能，以減小元件之間的磨損。3、質(zhì)地純凈，不含或含有極少量的雜質(zhì)、水份和水溶性 酸堿等。4、適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼硿靥匦浴?、凝固點(diǎn)較低，以保證油液能在較低溫度下使用。6、自燃點(diǎn)和閃點(diǎn)要高。7、翩地排除油中游離空氣和較好地與油中水份分離沒有腐蝕性，防銹性能好，有良

6、好的相容性。2017/9/7在半徑I =仔J缶工體內(nèi)有一個(gè)車專寸，= 9.9cm、= I以1500/ / min白勺車公速車&幼,矢口苴扭 M巨1； =352 “ 求液壓汕米占度。解：單位面積上的摩擦力El卩剪切力TT3537.14A - r2兀rb r 2x3.14x0.15 - r2 r2根據(jù)牛頓黏性定律：學(xué) 故有clzdrdr, t x 37.14 du=- dr =-“ 廠=fdu= f017/7J37.14Q V237.14jurr = O. lwH寸 n=O371 42017/9/72017/9/737 L 4Zdl + c = lljli r“ r-371.4) =137

7、.1415.55 0X)99-371.4) = 0.24pa-5轉(zhuǎn)子表面速度聽s = 0.099x22 = 655必1.油液的密度p =900kg/m3,則：32號機(jī)油的平均運(yùn)動(dòng)粘度為多少cst?32號機(jī)油的平均動(dòng)力粘度為多少(Pa. s)o 在液體靜止時(shí)，46號機(jī)油與32號機(jī)油所呈現(xiàn)的粘 性哪個(gè)大？2 .滑動(dòng)軸承中，軸的直徑D= 1 5 cm,軸承寬度 B=25cm,間隙6=0. 1cm,其中充滿潤滑油,當(dāng)軸以轉(zhuǎn)速 n = 1 8 0轉(zhuǎn)/分時(shí)，潤滑油白勺油溫為4 0 o C ,其 M=0. 054Pa. S,求潤滑油的阻力。2017/9/71油液的密度p=900kg/m則:132號機(jī)油的平均

8、運(yùn)動(dòng)粘度為32 csl32號機(jī)油的平均動(dòng)力粘度為28. 8xlO-3(Pas)3 )在液體靜止時(shí)，46號機(jī)油與32號機(jī)油 均不呈現(xiàn)粘性.2017/9/72.解：軸衣面速度u =2nrn = (nx 0.15 x 180)/60(u = r-w) = 1.415 m/s2017/9/7因油層很薄，油的速度 分布接直線分布處理近似為du /dr = u /5摩擦力F = pA du /dr=pnDBu /6= 0.054 x 3.14 x 0.15 x 0.25 x 1415=9(N)2017/9/7液體靜力學(xué)研究靜止液體的力學(xué)規(guī)律和這些規(guī)律的實(shí)際應(yīng) 用。這里所說的靜力液體是指液體處于內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間無

9、相也 的 狀態(tài)，因此役體不顯K砧性，液體內(nèi)部九翩切網(wǎng)力，只有法向應(yīng) 力即壓力。一、液體靜壓力及其特性二、液體靜壓力基本方程及其物理意義三、壓力對固體壁面的總作用力2017/9/71、靜壓力的尊屠蘇靂液體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)其單位面積上所受P=F/A法定壓力單位為牛邨! /米2(N/E),稱為帕斯卡，簡稱 帕(Pa).汪液氣戈技術(shù)丸 豈前還采月的壓另卓隹有巴 (bar).工程大也壓、千克力每平方米(kgf/cm )等。液體靜壓力方向總是沿著作用面的法線方向.靜止液體中任何一點(diǎn)所受到各方向壓力都相等.2017/9/71、轉(zhuǎn)壓力基本方程如圖所示容器中盛有液體，作 用在液面上的壓力為P0,現(xiàn)在求 離液面h深

10、處A點(diǎn)壓力，在液體內(nèi) 取一個(gè)底面包含A點(diǎn)的小液柱，設(shè) 其底部面積為AA,高為h.這個(gè)小 液柱在重力及周圍液體的壓力作 用下，處于平衡狀態(tài)則在垂直方向上的力平衡方程為P"pO+ p gh其中P液體的密度。2017/9/7上式即為靜壓力基本方程式，它說明了:靜止液體中任意點(diǎn)的靜壓力是液體表面上的壓力和液柱重 力所產(chǎn)生的壓力之和.同一容器同一液體中的靜壓力隨深度的增加線性地增加.連通農(nóng)內(nèi)，同一液體中深度相同的各點(diǎn)壓力都相等.2、絕對壓力、相對壓力和真空度綸 壓力 以絕對壓力作為基準(zhǔn)所表示的壓力.稱為門對汗力：以當(dāng)?shù)卮髿鈮毫榛鶞?zhǔn)所表示的壓力，稱為 相對壓力也稱表壓力。真空度相對壓力為時(shí)，工

11、程上稱為絕對壓力=大氣壓力+相對壓力（表壓力）真空度=大氣壓力一絕對壓力202017/9/7表壓力（相對壓力）大氣壓力2020p<p<絕對貢空絕刈斥力、和對壓力與真空度問的和互關(guān)系3、壓力傳遞由靜壓力基本方程式P二Po+Pgh可知，液體中任何一點(diǎn)的壓 力都包含有液面壓力P,或者說液體表面的壓力P。等值的傳遞到液體內(nèi)所有的地方。通常在液壓系統(tǒng)的壓力管路和壓力容器中，由外力所產(chǎn)生的 壓力P。要比液體自重所產(chǎn)生的壓力p gh大許多倍。即對于液壓傳 動(dòng)來說，一般不考慮液體位置高度對于壓力的影響，可以認(rèn)為靜止液體內(nèi)各處的壓力都是相等的。2017/9/7帕斯卡原理應(yīng)用實(shí)例2020179,7例題

12、：如圖兩容器中充滿油液，連通器中水銀柱 高力=160加加，油的密度°汕=900kg / m 水銀密度 q才慣=1360()焙求：1) 兩容器的壓力差A(yù)p；2) 容器1與大氣相通時(shí)，容器2的真空度。解：取0-()為等圧而，所以有： 內(nèi)+。油曲=卩2+。水銀勸1) 兩容器壓力差A(yù)p：A = P1-P2 = q 水銀 g/i二P油 gh = 0.16x(l 3600-900 )x9.81 = 0.2x105P«2) 容器2真空度：p7- p2 =0.2x10、Pa1、壓力作用在平面上的總作用力當(dāng)承受壓力作用的面Jt平面時(shí)，作用在該面上的壓力 的考向廷互相平行的。故，也作用力F符于

13、油液壓力p與承 壓面積A的乘積。對于BB中所示的液壓虹，油液壓力作用在活宸上的，也 作用力為:式中卩-油液的壓力；d _活塞的宜徑°I2017/9/72、油液壓力作用在曲面上的作用力當(dāng)承受壓力作用的表面處時(shí)，作用在曲面上的所*壓力的右向均垂Jt于曲面，BB中將 曲面分成若干微小面積dA, 將作用力dF分解為X、 y兩個(gè)方向上的分力,Fx = p dAsin0=p AxFY二 p. dAcosG二p Ay式中Ax、Ay分另！J是曲 面在x和y方向上的20< 75/7o2017/9/7球閥球面受液壓力后繼ci'F =c)F =冬P兀3油液壓力作用在面上的作用力符于設(shè)定方向上

14、的 投影面積與壓 2 的積。2017/9/7例：如右圖所示,續(xù)保持平衡的條件：b、F =2017/9/7如圖所示，穿孔板各孔眼大小形狀相同，兩液面高度差為H,則通過孔口 1、2、3的流量為： (A)Q1<Q2=Q3 (B)Q1<Q2<Q3 (C)Q1=Q2=Q3 (D)Q1<Q2且Q1<Q3,但Q2、Q3流量無法判斷(A)2017/9/72017/9/72017/9/7三、伯勢利方租2017/9/72017/9/72017/9/72017/9/7穩(wěn)定派動(dòng)和ms定流液體流動(dòng)時(shí)，若液體中 任何一點(diǎn)的壓力，流速和密 度都不隨時(shí)間變化，這種流 動(dòng)稱為。反之，壓廠"

15、;TXI7 I、-1H力，流速隨時(shí)間而變化的流 動(dòng)稱為2、理想液體與實(shí)際液體為了便于導(dǎo)出基本方程，常假定液體既無 粘性又不可壓縮，這樣的液體稱為。實(shí)際液體則既有粘性又可壓縮.3、逋流面、st量和平均波讓垂直于液體流動(dòng)方向的截面稱為通流截 面,也叫過流斷面。單位時(shí)間內(nèi)流過某通流截面的液體體積V 稱為 。即 Q=V/t=v-A79/7（A-通流截面面積，V -流速）由 Q=V/t=vA 可得 v=Q/A為流量與通流面積之比.實(shí)際上由于液體具有粘性，液體在管道內(nèi) 流動(dòng)時(shí)，通流截面上各點(diǎn)的流速是不相等的。 管道中心處流速最大，越靠近管壁流速越小， 管壁處的流速為零。為方便起見，以后所指流 速均為e如圖

16、所示，液體在管道內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)， 管道的兩個(gè)通流面積分別為A2,液體流速分 別為V" v2,液體的密度為p,則根據(jù)在單位時(shí)間內(nèi)流過每一截面的液體質(zhì)哥必然元 等。V2A.,管內(nèi)液體的質(zhì)量不會(huì)增多也不會(huì)減少，P VA= p v2A2=量 v1A1=v2A2=Q v1/v2=A2/A1> 1）同一管路中無論通流面積怎么變化，只要沒有 泄漏，液體金過任意截面的流量是相等的；> 2）在同一管路中通流面積大的地方液體流速小. 通流面積小的地方則液體流速大；> 3）當(dāng)通流面積一定時(shí)，通過的液體流量越大，其 流速也越大.對于BB示的分支油路，顯如Jt進(jìn)的派量 應(yīng)符于我出的流HP :

17、2017/9/72017/9/7、理?01液體的伯勢力方L在同一管道中任心又兩個(gè)藏面A和A?,它們距 離基卷水平頁的坐標(biāo)位 量分別為h科hz，流速分 JRJ為V、v2,壓力分別為 P嚴(yán)卩2。2017/9/7截面Al處的能量:1、壓力能:m P 一P2、勢能:mgh3、動(dòng)能1mv2截面A2處的能量:1、壓力能:mPi-U7/9/7 P2、勢能:mgh23、動(dòng)能理想液體沒孚r粘性，它在管內(nèi) 作穩(wěn)定 流動(dòng)時(shí)沒棄能逼損失。根據(jù),同一管道毎 一面上的總加/* 都Jt相 券的。2017/9/72017/9/7在穆內(nèi)作穩(wěn)定派動(dòng)的理想液體典升 五力 施、tt能和動(dòng)施三種濟(jì)式的璉w 在任意 藏面上這三種能量都可

18、以相互轉(zhuǎn)換，但其 總和保箱不麥。而靜區(qū)力壬4方程貝伯 勢利方程（在速度為零時(shí)）的特例。2017/9/7復(fù)習(xí) 1.在研究流動(dòng)液體時(shí)，把假設(shè)既（無粘性）又（不能壓縮） 的液體稱為理想流體。 2.相對壓力又稱（表壓力 ），它是（絕對壓力 ） 與（大氣莊力）之差.真空度是（大氣莊力與絕對壓力之 3.扌艮據(jù)（質(zhì)量守恒定律）可知，在單位時(shí)間內(nèi)流過同一管 道中毎一截面的液體流量相等，此即（流量的連續(xù)習(xí)慣方 程）。 4.根據(jù)（質(zhì)量空恒定律）.，.同一管道每一截面上的總能量都是相等的。在管內(nèi)彳乍髓定流動(dòng)的理想液體眞有（龍能）、（壓力能）和（勢能）三種形式的能量，在任意截面上這 三種能量都可以相互轉(zhuǎn)換，但其總和保持不變。這就是理 想液體的伯努利方程。 5.液體流動(dòng)時(shí)，若