王積偉液壓傳動第二版第章ppt課件

1、第三章 液壓流體力學基礎 習慣上把液體在單位面積上所受的內法線方向的法向應力稱為壓力，例如當A面積上作用有法向力F時，液體內某點處的壓力即定義為第一節(jié) 液體靜力學一、壓力及其性質0limAFpA 液體的壓力有如下重要性質：靜止液體內任意點處的壓力在各個方向上都相等。二、重力作用下靜止液體中的壓力分布（一靜壓力基本方程0ppgh液體靜壓力分布有如下特征：靜止液體內任一點的壓力由兩部分組成。靜止液體內的壓力隨液體深度呈線性規(guī)律遞增。同一液體中，離液面深度相等的各點壓力相等。（二靜壓力基本方程的物理意義 靜壓力基本方程的物理意義是：靜止液體內任何一點具有壓力能和位能兩種能量形式，且其總和保持不變，即

2、能量守恒。但是兩種能量形式之間可以相互轉換。 根據(jù)度量基準的不同，壓力有兩種表示方法：以絕對零壓力作為基準所表示的壓力，稱為絕對壓力；以當?shù)卮髿鈮毫?基準所表示的壓力， 稱為相對壓力。絕對壓 力與相對壓力之間的關 系如圖3-3所示。三、壓力的表示方法及單位 在密閉容器內，施加于靜止液體上的壓力將以等值傳遞到液體中所有各點。這就是帕斯卡原理，或稱靜壓傳遞原理。帕斯卡原理是液壓傳動的一個基本原理。四、帕斯卡原理第二節(jié) 液體動力學一、基本概念（一理想液體、恒定流動和一維流動（二流線、流管和流束（三通流截面、流量和平均流速（四流動液體的壓力 設在流動的液體中取一控制體V見圖3-10），它內部液體的質

3、量為m，單位時間內流入、流出的質量流量為qm1、qm2，根據(jù)質量守恒定律，qm1- qm2 應等于該時間內控制體V中液體質量的變化率dm/dt。由于qm1=1q1、 qm2 =2q2、m=V，因而二、連續(xù)方程F這就是流體流過具有固定邊界控制體時通用的連續(xù)方程。三、能量方程（一理想液體的運動微分方程（二理想液體的能量方程（三實際液體的能量方程 動量方程是動量定理在流體力學中的具體應用。動量定理指出：作用在物體上的合外力的大小等于物體在力作用方向上的動量變化率，即四、動量方程()dId mvFdtdt將動量定理應用于液體時，須在任意時刻t時從流管中取出一個由通流截面A1和A2圍起來的液體控制體，如

4、圖3-16所示。實驗證明，液體在圓管中的流動狀態(tài)不僅與管內的平均流速v有關，還和管徑d、液體的運動粘度有關。而用來判別液流狀態(tài)的是由這三個參數(shù)所組成的一個稱為雷諾數(shù)Re的無量綱數(shù)第三節(jié) 管道中液流的特性一、流態(tài)與雷諾數(shù)（一層流和湍流（二雷諾數(shù)vdRe 液體在圓管中的層流流動是液壓傳動中的最常見現(xiàn)象，在設計和使用液壓系統(tǒng)時，就希望管道中的液流保持這種狀態(tài)。 圖3-18所示為液體在等徑水平圓管中作恒定層流時的情況。二、圓管層流F湍流時流速變化情況如圖3-19所示。三、圓管湍流F對于充分的湍流流動，其流通截面上的流速分布圖形如圖3-20所示。（一沿程壓力損失四、壓力損失(二)局部壓力損失（三波紋管中

5、的壓力損失（四液壓系統(tǒng)管路的總壓力損失薄壁小孔是指小孔的長度和直徑之比l/d0.5的孔，一般孔口邊緣做成刃口形式，如圖3-25所示。第四節(jié) 孔口和縫隙液流一、薄壁小孔F當孔的長度和直徑之比0.5l/d4時，稱為短孔，短孔加工比薄壁小孔容易，因此特別適合于作固定節(jié)流器使用。二、短孔和細長孔F當孔的長度和直徑之比l/d4時，稱為細長孔。三、縫隙液流（一平行平板縫隙 圖3-31所示為在兩塊平行平板所形成的縫隙間充滿了液體，縫隙高度為h，縫隙寬度和長度為b和l，且一般恒有bh和lh。（二環(huán)形縫隙1.流經(jīng)同心環(huán)形縫隙的流量2.流經(jīng)偏心環(huán)形縫隙的流量（三圓環(huán)平面縫隙圖3-34所示為液體在圓環(huán)平面縫隙間的流

6、動。 液體不可避免地會含有一定量的空氣。液體中所含空氣體積的分數(shù)稱為它的含氣量。空氣可溶解在液體中，也可以氣泡的形式混合在液體之中。第五節(jié) 氣 穴 現(xiàn) 象一、空氣分離壓和飽和蒸氣壓 石油基液壓油在靜止狀態(tài)下空氣的溶解度與時間的關系如圖3-37所示，它反映了溶解速度。 當液體在某一溫度下其壓力繼續(xù)下降而低于一定數(shù)值時，液體本身便迅速汽化，產(chǎn)生大量蒸氣，這時的壓力稱為液體在該溫度下的飽和蒸氣壓。 一般說來，液體的飽和蒸氣壓比空氣分離壓要小得多。幾種液壓液的飽和蒸氣壓與溫度的關系如圖3-38所示。當液流流到圖3-39所示的節(jié)流口的喉部位置時，根據(jù)能量方程，該處的壓力要降低。二、節(jié)流口處的氣穴現(xiàn)象如該

7、處壓力低于液壓液工作溫度下的空氣分離壓，溶解在液壓液中的空氣將迅速地大量分離出來，變成氣泡，產(chǎn)生氣穴。具體措施有：F減小閥孔口前后的壓差，一般希望其壓力比p1/p23.5。F正確設計和使用液壓泵站。F液壓系統(tǒng)各元部件的連接處要密封可靠，嚴防空氣侵入。F采用抗腐蝕能力強的金屬材料，提高零件的機械強度，減小零件表面粗糙度值。三、減小氣穴現(xiàn)象的措施第六節(jié) 液 壓 沖 擊一、管內液流速度突變引起的液壓沖擊F有一液位恒定并能保持液面壓力不變的容器如圖3-40所示。F 設運動部件在制動時的減速時間為t，速度的減小值為v，則根據(jù)動量定律可近似地求得左腔內的沖擊壓力p，由于pA tm v二、運動部件制動所產(chǎn)生的液壓沖擊m vpA tF故有三、減小液壓沖擊的措施適當加大管徑，限制管道流速v。正確設計閥口或設置制動裝置。延長閥門關閉和運動部件制動換向的時間，可采