液壓與氣壓傳動技術(shù) 第2版 課件 項目二液壓油的選用

液壓與氣壓傳動技術(shù)“十三五”職業(yè)教育規(guī)劃教材項目二液壓油的選用知識鏈接液壓油的性質(zhì)液壓油的選用液體靜力學(xué)基礎(chǔ)液體動力學(xué)方程01020304管道內(nèi)流動液體的壓力損失05知識點睛液壓油是液壓系統(tǒng)的傳動介質(zhì)。1、液壓油是液壓系統(tǒng)中的傳動介質(zhì)，而且還對液壓裝置的機構(gòu)、零件起著潤滑、冷卻和防銹作用。2、液壓傳動系統(tǒng)的壓力、溫度和流速在很大的范圍內(nèi)變化，因此液壓油的質(zhì)量優(yōu)劣直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能。液體是液壓傳動的工作介質(zhì)。因此，了解液體的基本性質(zhì)，掌握液體平衡和運動的主要力學(xué)規(guī)律，對于正確理解液壓傳動原理以及合理使用液壓系統(tǒng)都是十分重要的。項目二液壓油的選用知識目標(biāo)能力目標(biāo)1.了解液壓油的物理性質(zhì)。2.了解液壓油的使用要求與應(yīng)用場合。3.掌握液壓傳動基本理論的靈活應(yīng)用。1.能正確選擇和使用液壓油。2.能掌握伯努利方程的分析應(yīng)用。0102（一）液壓油的密度單位體積液體的質(zhì)量稱為該液體的密度，用ρ表示，單位為kg/m3。式中m——體積為V的液體的質(zhì)量；

V——液體的體積；

ρ——液體的密度。項目二液壓油的選用—液壓油的性質(zhì)（二）液壓油的可壓縮性液體受壓力作用而發(fā)生體積減小的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性。可壓縮性的大小用體積壓縮系數(shù)k來表示，其定義為：液體在單位壓力變化下的體積相對變化量。即式中V——增壓前液體的體積；

ΔV——壓力變化Δp時液體體積的變化量；

Δp——液體壓力的變化量。項目二液壓油的選用—液壓油的性質(zhì)（三）液壓油的黏性—物理意義液體流動時，相鄰液層間的內(nèi)摩擦力F與液層間的接觸面積A和液層間相對運動的速度du成正比，而與液層間的距離dy成反比。即若用單位面積上的摩擦力τ(切應(yīng)力)來表示，則上式可以改寫成項目二液壓油的選用—液壓油的性質(zhì)液體黏性示意圖想一想，液體是不是只有在流動（或有流動趨勢）時才會呈現(xiàn)出黏性，靜止液體是不呈現(xiàn)黏性的？式中μ——比例系數(shù)，稱為動力黏度；du/dy——速度梯度，即相對運動速度對液層距離的變化率。這就是牛頓液體內(nèi)摩擦定律。（三）液壓油的黏性—黏度液體黏性的大小用黏度表示。常用的黏度有三種，即動力黏度、運動黏度和相對黏度。（1）動力黏度μ動力黏度又稱絕對黏度，它表征液體黏性的內(nèi)摩擦系數(shù)，由關(guān)系可得：項目二液壓油的選用—液壓油的性質(zhì)由此可知，液體動力黏度的物理意義是：當(dāng)速度梯度等于1時，流動液體液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力，即為動力黏度。動力黏度μ的法定計量單位是N·s/m2或用Pa·s表示。（三）液壓油的黏性—黏度（2）運動黏度υ動力黏度μ和液體密度ρ之比值稱為運動黏度，用υ表示。

即：項目二液壓油的選用—液壓油的性質(zhì)運動黏度υ，沒有明確的物理意義。因為在其單位中只有長度和時間的量綱，所以稱為運動黏度，它在液壓分析和計算中是一個經(jīng)常遇到的物理量。運動黏度υ的法定計量單位是mm2/s。想一想，運動黏度大，說明黏性大嗎？（三）液壓油的黏性—黏度（2）運動黏度υ

項目二液壓油的選用—液壓油的性質(zhì)

就物理意義來說，運動黏度υ并不是一個黏度的量，但工程中常用它來標(biāo)志液體的黏度。如液壓油的牌號，就是這種油液在40℃時的運動黏度υ(mm2/s)的平均值。例如N32號液壓油就是指這種液壓油在40℃時的運動黏度υ的平均值為32mm2/s。我國的液壓油舊牌號則是采用50℃時運動黏度的平均值表示的。（三）液壓油的黏性—黏度（2）運動黏度υ

項目二液壓油的選用—液壓油的性質(zhì)常用液壓油的牌號和黏度（三）液壓油的黏性—黏度（2）相對黏度項目二液壓油的選用—液壓油的性質(zhì)

相對黏度又稱條件黏度。因動力黏度與運動黏度都難以直接測量，工程上常用一些簡便方法測定液體的相對黏度。根據(jù)測量條件不同，各國采用的相對黏度的單位也不同。如美國采用賽氏黏度SSU，英國采用雷氏黏度R，法國采用巴氏黏度°B，我國和德國等歐洲一些國家采用恩氏黏度°E。（三）液壓油的黏性—黏度（2）相對黏度項目二液壓油的選用—液壓油的性質(zhì)恩氏黏度由恩氏黏度計測定，即將200cm3的被測液體裝入底部有φ2.8mm小孔的恩氏黏度計的容器中，在某一特定溫度t(℃)時，測定全部液體在自重作用下流過小孔所需的時間t1與同體積的蒸餾水在20℃時流過同一小孔所需的時間t2(t2＝50～52s)之比值，便是該液體在t(℃)時的恩氏黏度。恩氏黏度用符號°Et表示，即：恩氏黏度和運動黏度之間可用下面經(jīng)驗公式換算：（一）液壓傳動對工作介質(zhì)的要求液壓油既是液壓傳動與控制的工作介質(zhì)，又是各種液壓元件的潤滑劑，因此液壓油的性能會直接影響液壓系統(tǒng)的性能，如工作可靠性、靈敏性、穩(wěn)定性、系統(tǒng)效率和零件壽命等。項目二液壓油的選用—液壓油的選用選用液壓油時應(yīng)滿足下列要求：（1）粘溫性好（2）潤滑性能好（3）化學(xué)穩(wěn)定性好（4）質(zhì)地純凈，抗泡沫性好（5）閃點要高，凝固點要低（二）工作介質(zhì)的分類液壓油的品種很多，主要可分為三大類型：礦物油型、合成形和乳化型。項目二液壓油的選用—液壓油的選用

種

類

性

能可燃性液壓油抗燃性液壓油礦

物

油

型合

成

型乳

化

型通用液壓油抗磨液壓油低溫液壓油磷酸脂液水—乙二醇液油包水液水包油液密度/（kg·m-3）850～9001100～15001040～1100920～9401000黏度小～大小～大小～大小～大小～大小小黏度指數(shù)Ⅵ不小于9095130130～180140～170103～150極高潤滑性優(yōu)優(yōu)優(yōu)優(yōu)良良可防銹蝕性優(yōu)優(yōu)優(yōu)良良良可閃點(℃)不低于170～200170150～170難燃難燃難燃不燃凝點(℃)不高于-10-25-35～-45-20～-50-50-25-5液壓油的主要品種及其性質(zhì)（三）工作介質(zhì)的選用選擇液壓用油首先要考慮的是黏度問題。在一定條件下，選用的油液黏度太高或太低都會影響系統(tǒng)的正常工作。黏度高的油液流動時產(chǎn)生的阻力較大，克服阻力所消耗的功率較大，而此功率損耗又將轉(zhuǎn)換成熱量使油溫上升。黏度太低，會使泄漏量加大，使系統(tǒng)的容積效率下降。一般液壓系統(tǒng)的油液黏度在υ40=(10～60)×10?6m2/s，更高黏度的油液應(yīng)用較少。項目二液壓油的選用—液壓油的性質(zhì)（三）工作介質(zhì)的選用選擇時一般考慮以下幾個方面：（1）液壓系統(tǒng)的工作壓力（2）環(huán)境溫度（3）運動速度（4）液壓泵的項目二液壓油的選用—液壓油的性質(zhì)液壓泵類型環(huán)境溫度5～40℃υ×10-6（m2/s）（40℃）環(huán)境溫度40～80℃υ×10-6（m2/s）（40℃）葉片泵P＜7MPa30～5040～75P≥7MPa50～7055～90齒

輪

泵30～7095～165軸向柱塞泵40～7570～150徑向柱塞泵30～8065～240液壓泵采用油液的黏度表（一）液壓的壓力1、阿基米德定律項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)浸在液體中的物體受到向上的浮力，浮力的大小等于它排開的液體受到的重力。即：F=ρgV式中ρ——液體的密度；g——重力加速度；V——被排開的液體的體積。（一）液壓的壓力2、液體靜壓力項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力，如果在液體內(nèi)某點處微小面積ΔA上作用有法向力ΔF，則ΔF/ΔA的極限就是該點的靜壓力，用P表示。即：若在液體的面積上，所受的為均勻分布的作用力F時，則靜壓力可表示為：液體的靜壓力在物理學(xué)上稱為壓強，但在液壓傳動中習(xí)慣稱為壓力。（一）液壓的壓力2、液體靜壓力項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)液體的靜壓力有如下特性：1)液體靜壓力垂直于作用面，其方向與該面的內(nèi)法線方向一致。2)靜止液體內(nèi)，任意點處的靜壓力在各個方向上都相等。（一）液壓的壓力3、靜壓力基本方程項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)在重力作用下的靜止液體，其受力情況如圖a所示，除了液體重力、液面上的外加壓力之外，還有容器壁面作用在液體上的反壓力。靜止液體內(nèi)的壓力分布規(guī)律（一）液壓的壓力3、靜壓力基本方程項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)如要計算離液面深度為h處某一點的壓力時，可以取出底面包含該點的一個微小垂直液柱來研究，如圖b所示。液柱頂面受外加壓力P0作用，底面上所受的壓力為P，微小液柱的端面積為ΔA，高為h，其體積為hΔA，則液柱的重力為ρghΔA，并作用于液柱的重心上。作用于液柱側(cè)面上的力，因為對稱分布而相互抵消。靜止液體內(nèi)的壓力分布規(guī)律（一）液壓的壓力3、靜壓力基本方程項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)由于液體處于平衡狀態(tài)，在垂直方向上的力存在如下關(guān)系：靜止液體內(nèi)的壓力分布規(guī)律等式兩邊同除以ΔA，則得：（一）液壓的壓力3、靜壓力基本方程項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)上式即為液體靜壓基本方程，由上式可知：靜止液體內(nèi)的壓力分布規(guī)律1)靜止液體內(nèi)任一點處的壓力由兩部分組成：一部分是液面上的壓力P0，另一部分是該點以上液體的自重所產(chǎn)生的壓力ρgh。當(dāng)液面上只受大氣壓力Pa時，式可改寫為：2)靜止液體內(nèi)的壓力沿液深呈線性規(guī)律分布，如圖c所示3)離液面深度相同處各點的壓力相等。壓力相等的所有點組成的面稱為等壓面。在重力作用下靜止液體中的等壓面是一個水平面。（一）液壓的壓力3、靜壓力基本方程項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)靜止液體內(nèi)的壓力分布規(guī)律4)對靜止液體，若液面壓力為P0，液面與基準(zhǔn)水平面的距離為h0；液體內(nèi)任一點的壓力為P，與基準(zhǔn)水平的距離為h，則由靜壓力基本方程式可得式中P0/ρg——靜止液體中單位重量液體的壓力能；h——單位重量液體的勢能。上式的物理意義為靜止液體中任一質(zhì)點的總能量保持不變，即能量守恒。常數(shù)（一）液壓的壓力4.壓力的表示方法及單位項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)根據(jù)度量基準(zhǔn)的不同，液體壓力分為絕對壓力和相對壓力兩種。絕對壓力是以絕對零壓力作為基準(zhǔn)來進行度量，相對壓力是以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽榛鶞?zhǔn)來進行度量。顯然絕對壓力＝大氣壓力＋相對壓力（一）液壓的壓力4.壓力的表示方法及單位項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)因大氣中的物體受大氣壓的作用是自相平衡的，所以大多數(shù)壓力表測得的壓力值是相對壓力，故相對壓力又稱表壓力。在液壓技術(shù)中所提到的壓力，如不特別指明，均為相對壓力。當(dāng)絕對壓力低于大氣壓時，絕對壓力不足于大氣壓力的那部分壓力值稱為真空度。真空度就是大氣壓力和絕對壓力之差，即：真空度＝大氣壓力－絕對壓力（一）液壓的壓力4.壓力的表示方法及單位項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)壓力的單位Pa為(帕斯卡，簡稱帕)，1Pa＝1N/m2，由于Pa的單位量值太小，在工程上常采用它的倍數(shù)單位kPa(千帕)和MPa(兆帕)表示。它們之間的換算關(guān)系是：1MPa＝103kPa＝106Pa壓力的單位還有標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)以及以前沿用的單位bar(巴)、工程大氣壓at(即kgf/cm2)，水柱高或汞柱高等，各壓力的換算關(guān)系為1atm=0.101325×106Pa1bar=105Pa1ar=0.981×105Pa1mH2O=9.8×103Pa1mHg（毫米汞柱）=1.33×102Pa二、壓力的傳遞項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)由靜力學(xué)基本方程可知，靜止液體中任意一點處的壓力都包含了液面上的壓力P0。這說明在密閉的容器中，由外力作用所產(chǎn)生的壓力可以等值地傳遞到液體內(nèi)部的所有各點。這就是帕斯卡原理。通常在液壓傳動系統(tǒng)中，由外力產(chǎn)生的壓力P0要比由液體自重所產(chǎn)生的壓力ρgh大很多。例如液壓缸、管道的配置高度一般不超過10m，如取油液的密度為900kg/m3，則由油液自重所產(chǎn)生的壓力pgh＝900×9.8×10＝0.0882×106Pa＝0.882MPa，而液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力常常在幾MPa到幾十MPa之間。因此，為使問題簡化，在液壓系統(tǒng)中，由液體自重所產(chǎn)生的壓力常忽略不計，一般認(rèn)為靜止液體內(nèi)壓力處處相等。二、壓力的傳遞項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)圖2-4為兩個面積分別為A1、A2的液壓缸，缸內(nèi)充滿液體并用連通管使兩缸相通。作用在大活塞上的負(fù)載為F1，缸內(nèi)液體壓力為P1，P1＝F1/A1；小活塞上作用一個推力F2，缸內(nèi)的壓力為P2，P2＝F2/A2。根據(jù)帕斯卡原理P1＝P2＝P，則或由上式可知，由于(A1/A2)＞1，因此可用一個很小的推力F2，就可以推動一個比較大的負(fù)載F1。液壓千斤頂就是根據(jù)此原理制成的。二、壓力的傳遞項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)由上式還可知，若負(fù)載F1增大，系統(tǒng)壓力P也增大；反之，系統(tǒng)壓力P減??；若負(fù)載F1＝0；當(dāng)忽略活塞重量及其他阻力時，不論怎樣推動小液壓缸活塞，也不能在液體中形成壓力。這說明壓力P是液體在外力作用下，受到擠壓而形成和傳遞的。由此，可得出一個很重要的概念：液壓系統(tǒng)中，液體的壓力是由外負(fù)載決定。三、液體作用于容器壁面上的力項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)液體和固體壁面相接觸時，固體壁面將受到液體靜壓力的作用。由于靜壓力近似處處相等，所以可認(rèn)為作用于固體壁面上的壓力是均勻分布的。當(dāng)固體壁面為一平面時，作用在該面上靜壓力的方向與該平面垂直，是相互平行的。作用力F為液體的壓力P與該平面面積的乘積。即

項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)當(dāng)固體壁面為一曲面時，作用在曲面上各點靜壓力的方向均垂直于曲面，互相是不平行的。在工程上通常只需計算作用于曲面上的力在某一指定方向上的分力。例如圖2-5所示液壓缸缸體，其半徑為r，長度為l。如需求出液壓油對缸體右半壁內(nèi)表面的水平作用力FX時，可在缸體上取一微小窄條，寬為ds，其面積dA＝lds＝lrdθ，則液壓油作用于這塊面積上的力dF的水平分力dFx為：三、液體作用于容器壁面上的力項目二液壓油的選用—液體靜力學(xué)基礎(chǔ)對上式積分，得缸體右側(cè)內(nèi)壁面上所受的x方向的作用力為：式中2rl即為曲面在受力方向上的投影面積Ax。三、液體作用于容器壁面上的力由此可得出：液壓力在曲面某方向上的分力Fx，等于液體壓力P與曲面在該方向上投影面積Ax的乘積。即流動液體的運動規(guī)律，能量轉(zhuǎn)換以及流動液體與限制其流動的固體壁面間的相互作用力等內(nèi)容，是液壓技術(shù)中分析問題和設(shè)計計算的理論依據(jù)。項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

液流的連續(xù)性方程、伯努利方程和動量方程是液體動力學(xué)的三個基本方程，它們是剛體力學(xué)中的質(zhì)量守恒、能量守恒及動量守恒原理在流體力學(xué)中的具體應(yīng)用。一、基本概念項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程1.理想液體和恒定流動把既無黏性也不可壓縮的假想液體稱為理想液體，而把事實上既有黏性又可壓縮的液體稱為實際液體。

液體流動時，若液體中任何一點的壓力、流速和密度都不隨時間而變化，這種流動就稱為恒定流動（也稱定常流動或穩(wěn)定流動）。反之，如流動時壓力、流速和密度中任何一個參數(shù)會隨時間而變化，則稱為非恒定流動。一、基本概念項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程2.通流截面、流量和平均流速液體在管道中流動時，垂直于流動方向的截面稱為通流截面。

單位時間內(nèi)流過通流截面的液體體積為體積流量，簡稱流量，用qV表示，單位為m3/s，工程上也常用L/min。一、基本概念項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程2.通流截面、流量和平均流速

設(shè)在液體中取一微小通流截面dA(圖2-6)，可以認(rèn)為截面上各點流速u是相等的，即流過該通流截面dA的流量為一、基本概念項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程2.通流截面、流量和平均流速

流過整個通流截面A的流量為一、基本概念項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程2.通流截面、流量和平均流速

假想流經(jīng)通流截面的流速是均勻分布的，液體按平均流速流動通過通流截面的流量等于以實際流速流過的流量。即由此得出通流截面上的平均流速為：一、基本概念項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程3．層流、紊流、雷諾數(shù)

液體的流動有兩種狀態(tài)，即層流和紊流。紅線與管軸線平行，紅色線條與周圍液體沒有任何混雜現(xiàn)象，表明管中的水流是分層的，層與層之間互不干擾，液體的這種流動狀態(tài)稱為層流。紅線成紊亂狀態(tài)，完全與水混合，如圖d所示，這種無規(guī)律的流動狀態(tài)稱紊流。在層流與紊流之間的中間過渡狀態(tài)是一種不穩(wěn)定的流態(tài)，一般按紊流處理一、基本概念項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程3．層流、紊流、雷諾數(shù)

實驗證明，液體在管中流動時是層流還是紊流，不僅與管內(nèi)平均流速有關(guān)，還和管徑d、液體的運動黏度υ有關(guān)。而決定流動狀態(tài)的，是這三個參數(shù)所組成的一個稱為雷諾數(shù)Re的無因次量，即液體流動時雷諾數(shù)相同，則其流動狀態(tài)也相同。液體的流態(tài)由臨界雷諾數(shù)Recr決定。當(dāng)只Re＜Recr時為層流；當(dāng)Re＞Recr時為紊流。臨界雷諾數(shù)一般可由實驗求得。二、連續(xù)性方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

圖2-8所示為液體在管道中作恒定流動，任意取截面1和2，其通流截面分別為A1和A2，液體流經(jīng)兩截面時的平均流速和液體密度分別為V1、ρ1和V2和ρ2。根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時間流過兩個斷面的液體質(zhì)量相等，即常數(shù)當(dāng)忽略液體的可壓縮性時，ρ1＝ρ2，則得常數(shù)或常數(shù)由于通流截面是任意選取的，故常數(shù)二、連續(xù)性方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

這就是液流的流量連續(xù)性方程。該方程說明：

在管道中作恒定流動的不可壓縮液體，流過各截面的流量是相等的，因而流速與通流面積成反比。三、伯努利方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

外力所作的總功W為：1.理想液體的伯努利方程根據(jù)液流的連續(xù)性原理有：或?qū)墒秸淼萌?、伯努利方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

再來考察1-2段液體流到1′-2′時的能量變化。因為是恒定流動，1′-2′這段液體任一點處的壓力和流速均不隨時間變化，所以這段液體的能量不會增減，而有變化的僅是微段液流1-1′移到2-2′的位置高度和流速改變了，從而引起勢能和動能的變化，其總變化量ΔE為1.理想液體的伯努利方程式中

m——1—1′或2—2′微段液體的質(zhì)量；g——重力加速度。三、伯努利方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

因假設(shè)為理想液體，沒有粘滯能量損耗，故1—2段液體流到1′—2′后所增加的能量應(yīng)等于外力對其所作的功，即1.理想液體的伯努利方程將兩式整理得或因為1、2兩通流截面位置是任意取的，故上式所表示的關(guān)系適用于流束內(nèi)任意兩個通流截面，所以上式可改寫為常數(shù)三、伯努利方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

因假設(shè)為理想液體，沒有粘滯能量損耗，故1—2段液體流到1′—2′后所增加的能量應(yīng)等于外力對其所作的功，即1.理想液體的伯努利方程將兩式整理得或因為1、2兩通流截面位置是任意取的，故上式所表示的關(guān)系適用于流束內(nèi)任意兩個通流截面，所以上式可改寫為常數(shù)三、伯努利方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

1.理想液體的伯努利方程常數(shù)將上式各項除以mg，得常數(shù)上式就是理想液體作恒定流動的能量方程，也稱伯努利方程。它說明單位重力液體具有的三種能量之和是常數(shù)。式中，P/ρg稱為比壓能，V2/2g稱為比動能，h稱為比勢能。伯努利方程的物理意義是：

在流束內(nèi)作恒定流動的理想液體具有三種形式的比能，即比壓能、比動能和比勢能，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化，但在流束的任一處，這三種比能的總和是一定的。三、伯努利方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

2.實際液體的伯努利方程式中hW——液體從一個截面運動到另一個截面時，單位重量液體因克服內(nèi)摩擦而損失的能量；α1、α2——動能修正系數(shù)，層流時取α＝2，紊流時取α＝1。液壓傳動中使用的液壓油都具有黏性，流動時必須考慮因黏性而損失一部分能量。另外，實際液體的黏性使流束的通流截面上各點的真實流速并不相同，精確計算時必須引進動能修正系數(shù)。因此，實際液體的伯努利方程可寫成三、伯努利方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

2.實際液體的伯努利方程1)截面1和2需順流向選取，且應(yīng)選在緩變的過流斷面上，否則hW為負(fù)值。2)選取的截面，一個在所求參數(shù)的截面上，另一個在已知截面上。3）截面中心在基準(zhǔn)以上時，h取正值；反之取負(fù)值。通常選取特殊位置的水平面作為基準(zhǔn)面。4)常需同時運用連續(xù)方程、靜壓力方程，以減少未知量。5）方程中的參數(shù)必須取相同標(biāo)準(zhǔn)。比如兩通流截面壓力的表示應(yīng)相同，P1選相對壓力時，P2也應(yīng)是相對壓力。應(yīng)用伯努利方程時須注意四、動量方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

動量方程是動量定律在流體力學(xué)中的具體應(yīng)用。在液壓傳動中，經(jīng)常需要計算液流作用在固體壁面上的力，這個問題用動量定律來解決比較方便。動量定律指出：作用在物體上的力等于物體的動量變化率，即將此定律應(yīng)用于圖2-11所示作恒定流動的液體。取截面1和截面2所圍的控制體積進行分析。由于液流為恒定流動，控制體積內(nèi)液體在dt時間內(nèi)的動量變化，實際上是兩微小單元2-2′和1-1′液體的動量之差，而在1′-2之間所圍液體的動量沒有變化。四、動量方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

若忽略液體的可壓縮性，則m22＝m11＝ρqdt。由此得所以式中ρ——流動液體的密度；

qV——液體的流量；

v1、v2——液流流經(jīng)截面1-1和2-2的平均流速。上式即為理想液體作恒定流動時的動量方程。四、動量方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程在應(yīng)用動量方程時應(yīng)注意：1）實際液體有黏性，用平均流速計算動量時，會產(chǎn)生誤差，為了修正誤差，需引入動量修正系數(shù)β。式(2-36)可寫成層流時β＝1.33，紊流時β＝12）式中，F(xiàn)、v1和v2均為矢量，在具體應(yīng)用時，應(yīng)將該矢量向某指定方向投影，列出在該方向上的動量方程。如在x方向，則有3）式(2-34)中是液體所受到固體壁面的作用力，而液體對固體壁面的作用力與F相同，但方向則與F相反。四、動量方程項目二液壓油的選用—液體動力學(xué)方程

下面以常用的滑閥為例，分析液體對滑閥閥心的作用力(即液動力)。如圖2-12所示。油液進入閥口的速度為v1，油液以一射流角θ流出閥口，速度為v2。取進、出口之間的液體體積為控制液體，根據(jù)動量方程，可求出作用在控制液體上的軸向力Fr。即滑閥閥心上所受的液動力F′為F′的方向與v2cosθ的方向相反，即閥芯上所受的液動力，是使滑閥閥口趨于關(guān)閉。當(dāng)液流反方向通過該閥時，同理可得相同的結(jié)果。由此可見，作用在滑閥閥芯上的液動力總是使閥口趨于關(guān)閉。項目二液壓油的選用—管道內(nèi)流動液體的壓力損失

實際液體具有黏性，流動時會有阻力產(chǎn)生。為了克服阻力，流動液體需要損耗一部分能量，具體表現(xiàn)為液體的壓力損失。在液壓系統(tǒng)中，壓力損失使液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽瑢?dǎo)致系統(tǒng)的溫度升高。因此，在設(shè)計液壓系統(tǒng)時，要盡量減少壓力損失。壓力損失可分為沿程壓力損失和局部壓力損失。項目二液壓油的選用—管道內(nèi)流動液體的壓力損失

一、沿程壓力損失液體在直徑不變的直管中流動時，由于液體內(nèi)摩擦力的作用而產(chǎn)生的能量損失，稱為沿程壓力損失。液體的流動狀態(tài)不同，所產(chǎn)生的沿程壓力損失也有所不同。如圖a所示，假定液體在直徑為d的管道中流動，狀態(tài)為層流。在液流中取一微小圓柱體，其內(nèi)徑為2r，長度為l，圓柱體左端的液壓力為P1，右端的液壓力為P2。側(cè)面的切應(yīng)力為τ。項目二液壓油的選用—管道內(nèi)流動液體的壓力損失

一、沿程壓力損失1．流速的分布規(guī)律由圖2-13可知，微小液柱的受力方程為式中Ff——液柱側(cè)面的內(nèi)摩擦力。(負(fù)號表示流速u隨τ的增大而減小)。項目二液壓油的選用—管道內(nèi)流動液體的壓力損失

一、沿程壓力損失1．流速的分布規(guī)律若令ΔP＝P1－P2，將Ff代人上式整理可得對上式積分，并應(yīng)用邊界條件，當(dāng)r＝R時，u＝0，得上式表明，液體在直管中作層流運動時，速度對稱于圓管中心線并按拋物線規(guī)律分布。項目二液壓油的選用—管道內(nèi)流動液體的壓力損失

一、沿程壓力損失1．流速的分布規(guī)律當(dāng)r＝0時流速為最大，其值為項目二液壓油的選用—管道內(nèi)流動液體的壓力損失

一、沿程壓力損失3．管道內(nèi)的平均流速2．通過管道的流量根據(jù)平均流速的定義，可得將上式與umax值比較可知，平均流速v為最大流速umax的1/2。項目二液壓油的選用—管道內(nèi)流動液體的壓力損失

一、沿程壓力損失沿程壓力損失Δpλ為4．沿程壓力損失式中

λ——沿程阻力系數(shù)；

Re——雷諾數(shù)；

v——液體的運動黏度；

d——管道的內(nèi)徑；

v——液體的平均速度；

l——管道的長度；

ρ——液體的密度。從上式可知，當(dāng)直管中的液流為層流時，其壓力損失與管長、流速和液體黏性成正比，而與管徑的平方成反比。將上式適當(dāng)變換后，沿程壓力損失公式可改寫成如下形式項目二液壓油的選用—管道內(nèi)流動液體的壓力損失

4．沿程壓力損失局部壓力損失是當(dāng)液流流過彎頭、突然擴大或突然縮小的管道斷面以及各種控制閥時，液流將被迫改變其流速大小，或者改變其流動方向，有時兩者兼而有之，因而使液流發(fā)生撞擊、分離、脫流、旋渦等現(xiàn)象，于是產(chǎn)生了液體流動阻力，造成能量損失。式中

ξ——局部阻力系數(shù)(由實驗求得，具體數(shù)值可查閱有關(guān)手冊)；

ρ——液體的密度；v——液體的平均流速。項目二液壓油的選用—管道內(nèi)流動液體的壓力損失

三、管道系統(tǒng)中的總壓力損失液壓系統(tǒng)的管道通常由若干段管道和一些彎頭、管接頭、控制閥等組成。管道系統(tǒng)總的壓力損失∑ΔP等于所有管道的沿程壓力損失∑ΔPλ和所有局部壓力損失∑ΔPξ之總和。即或利用上式計算時，只有在產(chǎn)生各局部阻力處之間有足夠的距離時才是正確的。因為當(dāng)液流經(jīng)過一個局部阻力處后，要在直管中流經(jīng)一段距離，液流才能穩(wěn)定；否則，如液流尚未穩(wěn)定就又經(jīng)過第二個局部阻力處，將使情況復(fù)雜化，有時阻力系數(shù)可能比正常情況下大2倍～3倍。一般希望在兩個局部阻力處之間的直管長度l＞(10～20)d，d為管道內(nèi)徑。項目二液壓油的選用—任務(wù)實施

項目二液壓油的選用—知識拓展

在液壓傳動系統(tǒng)中，常常由于一些原因而使液體壓力突然急劇上升，形成很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。1.液壓沖擊的危害系統(tǒng)中出現(xiàn)液壓沖擊時，液體瞬時壓力峰值可以比正常工作壓力大好幾倍。液壓沖擊會損壞密封裝置、管道或液壓元件，還會引起設(shè)備振動，產(chǎn)生很大噪聲。有時沖擊會使某些液壓元件，如壓力繼電器、順序閥等產(chǎn)生誤動作，影響系統(tǒng)正常工作。一、液壓沖擊項目二液壓油的選用—知識拓展

2．液壓沖擊產(chǎn)生的原因在閥門突然關(guān)閉或運動部件快速制動等情況下，液體在系統(tǒng)中的流動會突然受阻，這時，由于液流的慣性作用，液體就從受阻端開始，迅速將動能逐層轉(zhuǎn)換為液壓能，因而產(chǎn)生了壓力沖擊波。此后，這個壓力波又從該端開始反向傳遞，將壓力能逐層轉(zhuǎn)化為動能，這使得液體又反向流動，然后在另一端又再次將動能轉(zhuǎn)化為壓力能，如此反復(fù)地進行能量轉(zhuǎn)換。由于這種壓力波的迅速往復(fù)傳播，便在系統(tǒng)內(nèi)形成壓力振蕩。這一振蕩過程，由于液體受到摩擦力以及液體和管壁的彈性作用不斷消耗能量，才使振蕩過程逐漸衰減而趨向穩(wěn)定，產(chǎn)生液壓沖擊的本質(zhì)是動量變化。一、液壓沖擊項目二液壓油的選用—知識拓展

3.減小壓力沖擊的措施液壓沖擊危害極大，根據(jù)其產(chǎn)生的原因，可以采取適當(dāng)措施來減小液壓沖擊。減小液壓沖擊的主要措施如下。1）盡可能延長閥門關(guān)閉和運動部件制動換向的時間。在液壓傳動系統(tǒng)中采用換向時間可調(diào)的換向閥。2）正確設(shè)計閥口，限制管道流速及運動部件速度，使運動部件制動時速度變化比較均勻。例如，在機床液壓傳動系統(tǒng)中，通常將管道流速限制在4.5m/s以下，液壓缸驅(qū)動的運動部件速度一般不宜超過10m/min等。一、液壓沖擊項目二液壓油的選用—知識拓展

3.減小壓力沖擊的措施3）在某些精度要求不高的工作機械上，使液壓缸兩腔油路在換向閥回到中位時瞬時互通。4）適當(dāng)加大管道直徑，盡量縮短管道長度。必要時，還可在沖擊區(qū)附近設(shè)置卸荷閥和安裝蓄能器等緩沖裝置來達到此目的。5）采用軟管，增加系統(tǒng)的彈性，以減少壓力沖擊。一、液壓沖擊項目二液壓油的選用—知識拓展

1.氣穴現(xiàn)象在流動的液體中，由于壓力過分降低（低于其空氣分離壓）而有氣泡形成的現(xiàn)象稱為氣穴現(xiàn)象。二、氣穴現(xiàn)象2.產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象的原因液壓油中總含有一定量的空氣，對于礦物油型液壓油（常溫時，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）一般有6%～12%（體積比）的溶解空氣（不包括以氣泡形式混含在油液中的空氣）。當(dāng)液體流動中某處壓力下降到低于空氣分離壓時，溶解到油液中的空氣將突然從油液中分離出來而產(chǎn)生大量氣泡。因此產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象的原因是壓力的過度下降。項目二