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1 2007年年9月月2目目 录录第第 一一 章章 绪论绪论第第 二二 章章 液压传动的流体力学基础液压传动的流体力学基础第第 三三 章章 液压泵液压泵第第 四四 章章 液压缸和液压马达液压缸和液压马达 第第 五五 章章 液压阀液压阀第第 六六 章章 液压辅件液压辅件(自学自学)第第 七七 章章 液压基本回路液压基本回路 第第 八八 章章 典型液压系统典型液压系统第第 九九 章章 气动技术基础知识气动技术基础知识第第 十十 章章 气源系统及气动辅件气源系统及气动辅件第十一章第十一章 气动执行元件气动执行元件第十二章第十二章 气动控制元件气动控制元件第十三章第十三章 气动控制回路与系统气动控制回路与系统3本章重点和难点本章重点和难点：重点：重点：1、液压（气压）传动工作原理；、液压（气压）传动工作原理；2、液压（气动）系统组成及各部分作用；、液压（气动）系统组成及各部分作用；难点：难点：1、液压（气压）传动工作原理、液压（气压）传动工作原理 一、研究对象及学习方法一、研究对象及学习方法 研究对象：研究对象：研究的是以有压流体（研究的是以有压流体（液压液或压缩空气液压液或压缩空气）作为）作为传动介质来实现机械传动和自动控制的一门学科。传动介质来实现机械传动和自动控制的一门学科。其实质研究的是其实质研究的是能量转换能量转换。即：即：机械能机械能-压力能压力能-机械能。机械能。学习方法：学习方法：家用电器家用电器（系统（系统 电路电路 电子元件）电子元件）机械设备机械设备（系统（系统 回路回路 液压和气动元件）液压和气动元件）二、车辆及其制造设备的传动方式二、车辆及其制造设备的传动方式 一切设备都有其相应的传动机构一切设备都有其相应的传动机构,借助于传动方式达到对动借助于传动方式达到对动力的传递和控制的目的。力的传递和控制的目的。1 1、机械传动、机械传动 通过齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆等机件直接把通过齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆等机件直接把动力传送到执行机构的传递方式。动力传送到执行机构的传递方式。2 2、电气传动、电气传动利用电力设备，通过调节电参数来传递或控利用电力设备，通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式。制动力的传动方式。液体传动液体传动气压传动气压传动3 3、流体传动、流体传动气力传动气力传动气体传动气体传动液力传动液力传动利用液体流动动能传递动力。利用液体流动动能传递动力。液压传动液压传动利用液体静压力传递动力。利用液体静压力传递动力。三、工作原理三、工作原理 以液压千斤顶为例进行说明以液压千斤顶为例进行说明:设施力设施力F，重物，重物G，小活塞，小活塞面积面积A1，大活塞面积，大活塞面积A2。1、力比关系力比关系 12AFAGp或：或：12AAFG讨论讨论:（不考虑活塞自重及摩擦阻力）（不考虑活塞自重及摩擦阻力）（1 1）当）当G=0时，时，p=0，F=0；（2 2）当）当G 时，时，p ，F 。GA2A1Fp结论：结论：A A、系统的系统的工作压力工作压力取决于取决于负载负载，而与流量大小无关。，而与流量大小无关。B B、当当A2 A1，只要施加很小的力，只要施加很小的力F，就可举起很重的物，就可举起很重的物体，这就是液压千斤顶的原理体，这就是液压千斤顶的原理。2、运动关系、运动关系 若不考虑泄漏、油液的可压缩性及缸体、管道的变形等若不考虑泄漏、油液的可压缩性及缸体、管道的变形等由于由于体积相等体积相等：A1 h1=A2 h2；又由于又由于活塞移动的时间相同活塞移动的时间相同，均为，均为t，则：则：thAthA2211即：即：2112AAvv或：或：A1v1=A2v2=q(单位时间内单位时间内流过某一截面的液体体积，流过某一截面的液体体积，称为称为流量，用流量，用q q表示表示)结论：结论：A A、活塞的运动速度与进入缸的流量成正比，与活塞的截面、活塞的运动速度与进入缸的流量成正比，与活塞的截面积成反比，而与流体压力大小无关；积成反比，而与流体压力大小无关；B B、调节、调节q即可改变运动速度，所以，液压和气压传动能即可改变运动速度，所以，液压和气压传动能实现无级调速；实现无级调速；3 3、功率关系、功率关系 12AAFG和和2112AAvv在不计损失时，输入功率等于输在不计损失时，输入功率等于输出功率。出功率。即：即：Fv1=Gv2即即：P=pA1v1=pA2v2=p q 结论：结论：压力压力和和流量流量是流体传动中最基本、最重要的两个参数，是流体传动中最基本、最重要的两个参数，它们的乘积表示它们的乘积表示功率功率。工作原理工作原理：以有压流体作为传动介质以有压流体作为传动介质（或工作介质、（或工作介质、能源介质），能源介质），依靠密封容积的变化来传递运动依靠密封容积的变化来传递运动，依靠依靠流体内部的压力来传递动力流体内部的压力来传递动力。利用了帕斯卡原理利用了帕斯卡原理利用了质量守恒定律利用了质量守恒定律四、液压和气动系统组成四、液压和气动系统组成 以生产中的机床工作台为例进行进一步说明以生产中的机床工作台为例进行进一步说明能源装置：能源装置：为系统提供有压流体（为系统提供有压流体（压力油或压缩空气压力油或压缩空气），），将机械能转换成压力能，是系统的第一能量转换装置。将机械能转换成压力能，是系统的第一能量转换装置。如如液压泵、气源装置（空压机、后冷却器、干燥器、空气净液压泵、气源装置（空压机、后冷却器、干燥器、空气净化装置、储气罐、输送管道等）。化装置、储气罐、输送管道等）。执行元件执行元件：把流体的压力能转换成机械能，是系统的第二：把流体的压力能转换成机械能，是系统的第二能量转换装置。能量转换装置。如液压缸、液压马达、气缸、气动马达等。如液压缸、液压马达、气缸、气动马达等。控制元件：控制元件：对系统中流体的压力、流量及流体的流动方向对系统中流体的压力、流量及流体的流动方向进行控制或调节的元件。进行控制或调节的元件。如溢流阀、单向阀、换向阀等。如溢流阀、单向阀、换向阀等。工作介质工作介质：传递能量的流体，即液压油、压缩空气等。：传递能量的流体，即液压油、压缩空气等。辅助元件：辅助元件：保证系统正常工作的其它元件。如油箱、管道、保证系统正常工作的其它元件。如油箱、管道、管接头、过滤器等。管接头、过滤器等。机机床床工工作作台台液液压压系系统统11工作台工作台 22液压缸液压缸 33活塞活塞 44换向手柄换向手柄 55换向阀换向阀 6.8.166.8.16回油管回油管 77节流阀节流阀 99开停手柄开停手柄 1010开停阀开停阀 1111压力管压力管 1212压力支管压力支管 1313溢流阀溢流阀 1414钢球钢球 1515弹簧弹簧 1717液压泵液压泵 1818滤油器滤油器 1919油箱油箱机床工作台液压系统机床工作台液压系统五、系统表示方法五、系统表示方法 1、用结构原理图表示：、用结构原理图表示：具有直观性强、容易理解的优点，但图形比较复杂，绘制比具有直观性强、容易理解的优点，但图形比较复杂，绘制比较麻烦。较麻烦。2 2、用液压与气动系统图形符号表示（、用液压与气动系统图形符号表示（GB78676,GB786.1-93)基本规定基本规定：(1)(1)符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的符号只表示元件的职能，连接系统的通路，不表示元件的具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。具体结构和参数，也不表示元件在机器中的实际安装位置。(2)(2)主油（气）路用标准实线表示，控制油（气）路用虚线表主油（气）路用标准实线表示，控制油（气）路用虚线表示。元件符号内的流体流动方向用示。元件符号内的流体流动方向用“”表示，表示，“”指向不指向不一定是油流方向。一定是油流方向。(3)(3)符号均以元件的零位置表示，当系统的动作另有说明时，可符号均以元件的零位置表示，当系统的动作另有说明时，可作例外。作例外。采用采用职能符号职能符号表示的原表示的原理图：理图：具有图形简单，易具有图形简单，易绘制等有点，但直观性绘制等有点，但直观性差，难理解。差，难理解。六、液压与气动系统的特点六、液压与气动系统的特点 1 1、液压传动特点、液压传动特点 优点：优点：（1 1）传动平稳、重量轻、体积小、承载能力大；）传动平稳、重量轻、体积小、承载能力大；（2 2）易实现无级调速；）易实现无级调速；（3 3）易实现过载保护和自动润滑；）易实现过载保护和自动润滑；（4 4）能实现各种机械运动、易于自动控制；）能实现各种机械运动、易于自动控制；（5 5）由于元件已实现标准化、系列化、通用化，便于设计制造）由于元件已实现标准化、系列化、通用化，便于设计制造。缺点：缺点：（1 1）元件本身制造精度要求高；）元件本身制造精度要求高；（2 2）实现定比传动难，且不宜在高、低温及易燃易爆等场合下使用；）实现定比传动难，且不宜在高、低温及易燃易爆等场合下使用；（3 3）不宜远距离输送动力，发生故障不易查除，油液易污染，对油）不宜远距离输送动力，发生故障不易查除，油液易污染，对油液的液的质量要求高。质量要求高。2 2、气压传动的特点、气压传动的特点 优点：优点：来源广泛，成本低廉，系统简单；来源广泛，成本低廉，系统简单；空气粘度小，输送时压力损失小，便于集中供应（空压站）和远距空气粘度小，输送时压力损失小，便于集中供应（空压站）和远距离输送；离输送；维护简单，管道不易堵塞，无须更换介质；维护简单，管道不易堵塞，无须更换介质；易于实现过载自动保护，使用安全，适合在高、低温及易燃易爆等易于实现过载自动保护，使用安全，适合在高、低温及易燃易爆等恶劣环境下使用；恶劣环境下使用；由于工作压力低（小于由于工作压力低（小于0.8MPa），对元件材料及加工精度要求低），对元件材料及加工精度要求低。缺点：缺点：传递的功率小；传递的功率小；传递运动的速度稳定性差；传递运动的速度稳定性差；传动效率较低。传动效率较低。七、液压与气压传动的应用及发展概况七、液压与气压传动的应用及发展概况 1818世纪末世纪末 万吨水压机万吨水压机 2020世纪世纪3030年代年代 起重机、机床及工程机械起重机、机床及工程机械 二战期间二战期间 各种军事武器各种军事武器 二战结束后二战结束后 各种自动化设备及自动生产线各种自动化设备及自动生产线2020世纪世纪8080年代现在年代现在：高速、高压、大功率、：高速、高压、大功率、低噪声、长寿命、高度集成化方向发展低噪声、长寿命、高度集成化方向发展 节能化、微型化、轻量化、位置控制高精度化节能化、微型化、轻量化、位置控制高精度化气动技术气动技术初级阶段初级阶段计算机液压计算机液压伺服时期伺服时期电气液压电气液压技术时期技术时期20世纪世纪50年代年代70年代年代 黄金时代迅猛发展期黄金时代迅猛发展期表表1-1 1-1 在各类机械行业中的应用实例在各类机械行业中的应用实例行业名称行业名称应用场所举例应用场所举例工程机械工程机械挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机等起重运输机械起重运输机械汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等汽车吊、港口龙门吊、叉车、装卸机械、皮带运输机等矿山机械矿山机械凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架凿岩机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压支架建筑机械建筑机械打桩机、液压千斤顶、平地机等打桩机、液压千斤顶、平地机等农业机械农业机械联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统等冶金机械冶金机械电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机等轻工机械轻工机械打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机、纺织机械等打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机、纺织机械等汽车工业汽车工业自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向器、减振器等减振器等智能机械智能机械折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等机器人等 行业名称行业名称应用场所举例应用场所举例热工设备热工设备各类造型机、压铸机、铸型输送机、锻压机械等各类造型机、压铸机、铸型输送机、锻压机械等机床工业机床工业车、铣、磨、刨、组合机床、数控机床、剪床、自动化车、铣、磨、刨、组合机床、数控机床、剪床、自动化及半自动化机床等及半自动化机床等国防工业国防工业飞机、坦克、大炮、舰艇、雷达、火箭、导弹等飞机、坦克、大炮、舰艇、雷达、火箭、导弹等船舶工业船舶工业打捞船、全液压挖泥船、打桩船、采油平台、气垫船等打捞船、全液压挖泥船、打桩船、采油平台、气垫船等近年应用近年应用太阳跟踪系统、海浪模拟装置、船舶驾驶模拟器、地太阳跟踪系统、海浪模拟装置、船舶驾驶模拟器、地震再现、火箭助飞发射系统、宇航环境模拟、高层建震再现、火箭助飞发射系统、宇航环境模拟、高层建筑减震、紧急刹车装置等筑减震、紧急刹车装置等应用一：高压造型生产线应用一：高压造型生产线应用二：真空静压造型生产线应用二：真空静压造型生产线应用三：工程机械领域应用三：工程机械领域压路机压路机挖掘机挖掘机铲运车铲运车应用四：机械加工行业应用四：机械加工行业应用五：航天工业应用五：航天工业应用六：军事、雷达等应用六：军事、雷达等 28台湾台湾“纪德舰纪德舰”2930流体力学是研究流体力学是研究流体平衡流体平衡和和运动规律运动规律的的一门科学一门科学。1 1、液压油的粘度及其物理意义、粘性的力学本质；、液压油的粘度及其物理意义、粘性的力学本质；2 2、液体静压力基本方程、连续性方程、伯努利方、液体静压力基本方程、连续性方程、伯努利方程；程；3 3、压力损失、小孔流量的计算。、压力损失、小孔流量的计算。1 1、实际液体伯努利方程及压力损失的计算；、实际液体伯努利方程及压力损失的计算；2 2、绝对压力、相对压力、真空度的概念。、绝对压力、相对压力、真空度的概念。32 Vm 矿物型矿物型液压油的密度随温度和压力而变液压油的密度随温度和压力而变化的，但其变动值很小，可认为其为常数。化的，但其变动值很小，可认为其为常数。一般矿物油系液压油在一般矿物油系液压油在2020时密度约为时密度约为850850900 kg/m900 kg/m3 3 左右。左右。单位：单位：kg/m3）、（物理性质饱凝pTCf 。液体的压缩性可用体积压缩系数液体的压缩性可用体积压缩系数表示。表示。即即 1/1/。01VVpk 封闭在容器内的液体在外力作用下的情况极像一个弹簧（称封闭在容器内的液体在外力作用下的情况极像一个弹簧（称为液压弹簧）：外力增大，体积减小；外力减小，体积增大。为液压弹簧）：外力增大，体积减小；外力减小，体积增大。液体的可压缩性很小，在一般情况下当液压系统在稳态下工作液体的可压缩性很小，在一般情况下当液压系统在稳态下工作时可以不考虑可压缩的影响。但在高压下或受压体积较大以及时可以不考虑可压缩的影响。但在高压下或受压体积较大以及对液压系统进行动态分析时，就需要考虑液体可压缩性的影对液压系统进行动态分析时，就需要考虑液体可压缩性的影响响 。液体的粘性：液体的粘性：液体在外力作用下流动（或有流液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对动趋势）时，分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力。运动而产生一种内摩擦力。粘性的力学本质：粘性的力学本质：y0 xhu0uu+duydy为比例系数称为为比例系数称为动力粘动力粘度度，单 位 为，单 位 为 P a S（帕（帕秒）秒）（牛顿内摩擦阻力定律）（牛顿内摩擦阻力定律）油液在流动时，相邻两层液油液在流动时，相邻两层液体内部所产生的摩擦阻力体内部所产生的摩擦阻力F F与接触面积与接触面积A A成正比与速度成正比与速度梯度成正比。梯度成正比。若：若：00Fdydu结论：结论：液体只有在流动（或有流液体只有在流动（或有流动趋势）时才会呈现出粘性，处动趋势）时才会呈现出粘性，处于静止状态的液体不呈现粘性于静止状态的液体不呈现粘性。dyduAFdyduAF则单位面积上的内摩擦力则单位面积上的内摩擦力：dydu例例1 1：如一瓶水和一瓶菜油，放在形状完全相同的两如一瓶水和一瓶菜油，放在形状完全相同的两只棕色瓶中，怎样鉴别？（不准用嗅觉和味觉）只棕色瓶中，怎样鉴别？（不准用嗅觉和味觉）液体的粘性大小可用粘度来表示。液体的粘性大小可用粘度来表示。相对粘度：相对粘度：用各种粘度计测量。用各种粘度计测量。粘度粘度动力粘度动力粘度 ：单位：单位：PaS（帕（帕 秒）秒）运动粘度运动粘度：单位：单位：m2/s 。与动力粘度换算公式：。与动力粘度换算公式：=/（1 1）动力粘度）动力粘度 流动液体在一定剪切力作用下内摩擦阻力的度量。具流动液体在一定剪切力作用下内摩擦阻力的度量。具有明确的物理意义。单位：有明确的物理意义。单位：PaS（帕（帕 秒），可用旋转粘秒），可用旋转粘度计测量，但计算较复杂。度计测量，但计算较复杂。物理意义：物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，单位面积上产液体在单位速度梯度下流动时，单位面积上产生的内摩擦力。生的内摩擦力。没有明确的物理意义。只是没有明确的物理意义。只是动力粘度动力粘度与与液体密度液体密度的比值。的比值。（2 2）运动粘度运动粘度 即：即：单位：单位：m m2 2/s/s 国产油液牌号是国产油液牌号是以以40时的平均运动粘度来表示。时的平均运动粘度来表示。1 cSt(厘斯厘斯)=10-2 St(斯斯)=1 mm2/s 单位换算单位换算：1 m2/s=104 St（斯）（斯）=106 cSt（厘斯）（厘斯）例例1 1：普通液压油普通液压油YA-N32，N32表示该油在表示该油在4040时平均运动粘时平均运动粘度为度为mm2/s ，即即 32 10632m2/s。例例2 2：20 20 时时 水水=10-6 m2/s，水水=103 kg/m3;空气空气=15 10-6 m2/s，空气空气=1.2 kg/m3。试比较哪种介质粘性大？试比较哪种介质粘性大？解：解：水水=水水 水水=10-3 PaS ,空气空气=空气空气 空气空气=1.8 10-5PaS 水的粘性大水的粘性大结论：结论：若要比较两种若要比较两种不同介质不同介质流体的粘性大小，流体的粘性大小，只能用只能用动力粘度动力粘度来比较。来比较。（3）相对粘度（条件粘度）：相对粘度（条件粘度）：将将200ml 温度为温度为t 的的被测液体装入恩氏粘度被测液体装入恩氏粘度计中，由其底部计中，由其底部 2.8mm的小孔流出，测出液体的小孔流出，测出液体流尽所需的时间流尽所需的时间 液液，与同体积蒸馏水在，与同体积蒸馏水在20 时时流过同一粘度计所需时间流过同一粘度计所需时间 水水之比。用之比。用0Et表示。表示。0Et=液液/水水，无量纲。，无量纲。6060ml，单位：秒。故又称单位：秒。故又称国际赛氏秒国际赛氏秒。用用”S表示。表示。恩氏粘度恩氏粘度0E（中、德、前苏联）：（中、德、前苏联）：赛氏粘度赛氏粘度SUS （美国）：（美国）：换算关系：换算关系：6 10)18022.0(SS6 10)17226.0(RR单位：均为单位：均为 m2/s60010)31.631.7(EE6060ml，单位：秒。故又称单位：秒。故又称商用雷氏秒商用雷氏秒。用。用”R 表示。表示。雷氏粘度雷氏粘度R1S （英国、美国）：（英国、美国）：温度：温度：温度温度 分子间内聚力分子间内聚力 油液粘度油液粘度压力损失压力损失。并且变化十分敏感，说明温度对粘度的影响很大并且变化十分敏感，说明温度对粘度的影响很大。油液粘度随温度变化的特性称为油液粘度随温度变化的特性称为用用粘度指数粘度指数VI表示表示。温度温度 分子间内聚力分子间内聚力 油液粘度油液粘度 系统泄漏系统泄漏传动精度传动精度；粘度指数（粘度指数（VI ）：）：粘度指数越高，则粘温曲线越平坦，油粘度指数越高，则粘温曲线越平坦，油液的粘温性能好，表示温度变化对该油的粘度影响较小。压液的粘温性能好，表示温度变化对该油的粘度影响较小。压力变化对粘度影响较小，一般不考虑。一般要求工作介质的力变化对粘度影响较小，一般不考虑。一般要求工作介质的粘度指数粘度指数VI 90。压力压力 分子间距分子间距 分子间内聚力分子间内聚力 油液粘度有所油液粘度有所。压力：压力：a.当压力较低时，压力变化对粘度影响较小，一般不考虑。当压力较低时，压力变化对粘度影响较小，一般不考虑。b.当压力很高时，压力变化对粘度影响较大。当压力很高时，压力变化对粘度影响较大。)1031(80pp式中式中0 0压力为压力为10105 5PaPa时的运动粘度时的运动粘度(m(m2 2/s)/s)p p压力为压力为 p Pap Pa时的运动粘度时的运动粘度(m(m2 2/s)/s)比热容比热容（单位质量的物质作单位温度变化时所需要的（单位质量的物质作单位温度变化时所需要的热量）、热量）、导热系数导热系数、流动点流动点（比凝固点低（比凝固点低2.52.5的温度叫做的温度叫做流动点）与流动点）与凝固点凝固点、闪点闪点（明火能使油面上油蒸气闪燃，但（明火能使油面上油蒸气闪燃，但油本身不燃烧的温度）与油本身不燃烧的温度）与燃点燃点（使油液能自行燃烧的温度）、（使油液能自行燃烧的温度）、润滑性润滑性（在金属摩擦表面形成牢固油膜的能力）等。（在金属摩擦表面形成牢固油膜的能力）等。1 1、酸值、酸值：中和：中和1 1克油液所需克油液所需 KOH KOH 的毫克数。的毫克数。2 2、热稳定性、热稳定性：自身裂化、聚合：自身裂化、聚合 。3 3、氧化稳定性：、氧化稳定性：与空气及其它氧化物进行化学反应的能力与空气及其它氧化物进行化学反应的能力 4 4、相容性、相容性：油液与系统中各种密封材料、涂料等非金属材：油液与系统中各种密封材料、涂料等非金属材料相互接触时抵抗化学反应的能力。如不起作用或很少起料相互接触时抵抗化学反应的能力。如不起作用或很少起作用则相容性好。作用则相容性好。5 5、抗乳化性：、抗乳化性：油液中混入水并搅动成乳化液后，水从其中油液中混入水并搅动成乳化液后，水从其中分离出来的能力。分离出来的能力。6 6、抗泡沫性：、抗泡沫性：油液中混入空气并搅动成乳化液后，空气从油液中混入空气并搅动成乳化液后，空气从其中分离出来的能力。其中分离出来的能力。三、对液压油的性能要求三、对液压油的性能要求(1)(1)适宜的粘度及良好的粘温特性；适宜的粘度及良好的粘温特性；(2)(2)良好的润滑性及高的油膜强度；良好的润滑性及高的油膜强度；(3)(3)良好的热稳定性及化学稳定性；良好的热稳定性及化学稳定性；(4)(4)良好的热稳定性及化学稳定性；良好的热稳定性及化学稳定性；(5)(5)良好的相容性；良好的相容性；(6)(6)良好的抗燃性、抗泡性及抗乳化性；良好的抗燃性、抗泡性及抗乳化性；(7)(7)高的闪点、低的凝固点、高纯度、无毒且成本低等。高的闪点、低的凝固点、高纯度、无毒且成本低等。四、液压油液的类型和选用四、液压油液的类型和选用 按抗燃特性分为两大类按抗燃特性分为两大类矿物基型液压液矿物基型液压液（石油基型）（石油基型）难燃液压液难燃液压液普通型：普通型：机械油、变压器油、汽轮机油机械油、变压器油、汽轮机油等；等；专用型：专用型：精密机床液压油、数控机床液精密机床液压油、数控机床液压油、低凝液压油、抗磨液压油、抗燃压油、低凝液压油、抗磨液压油、抗燃液压油等；液压油等；乳化型（水基如乳化型（水基如o/wo/w、w/ow/o、水、水-乙二醇乙二醇 ）：）：特点：特点：价廉、难燃、润滑性较差。价廉、难燃、润滑性较差。特点：特点：价高、凝固点低、有毒。价高、凝固点低、有毒。磷酸酯基、氯化烃等；磷酸酯基、氯化烃等；合成型：合成型：1 1、类型：、类型：2 2、液压油的选用原则、液压油的选用原则 c c、运动速度运动速度高，流量大时，泄漏相对值小。此时，压力高，流量大时，泄漏相对值小。此时，压力损失为主要矛盾，粘度取小值。损失为主要矛盾，粘度取小值。1 1）确定液压油类型）确定液压油类型：根据系统工作条件、工作环境、传：根据系统工作条件、工作环境、传动精度等；动精度等；2 2）根据液压泵的类型）根据液压泵的类型选定油液粘度范围选定油液粘度范围；3 3）选具体牌号选具体牌号:a a、环境温度环境温度高时，泄漏为主要矛盾，选粘度高的油；反之高时，泄漏为主要矛盾，选粘度高的油；反之则相反。则相反。b b、工作压力工作压力高、功率大时，压力损失相对值小。此时，泄高、功率大时，压力损失相对值小。此时，泄漏为主要矛盾，粘度取大值；漏为主要矛盾，粘度取大值；常用泵的用油粘度常用泵的用油粘度如运动部件速度很快如运动部件速度很快如系统工作环境温度很高如系统工作环境温度很高49 液体静力学液体静力学主要是研究液体静止时的平主要是研究液体静止时的平衡规律以及这些规律的应用。衡规律以及这些规律的应用。“静止液体静止液体”指的是液体内部质点间没有相指的是液体内部质点间没有相对运动，不呈现粘性而言，至于盛装液体的对运动，不呈现粘性而言，至于盛装液体的容器，不论它是静止的还是匀速、匀加速运容器，不论它是静止的还是匀速、匀加速运动都没有关系。动都没有关系。一、液体静压力及其特性一、液体静压力及其特性静压力：静压力：液体处于静止状态时，单位面积上所受的法向作用液体处于静止状态时，单位面积上所受的法向作用力。力。AFPA0limAF若若F均匀作用于面积均匀作用于面积A上上AFP 则：单位：单位：N/m2 即即 Pa（帕斯卡）（帕斯卡）静压力三个重要特性：静压力三个重要特性：液体静压力总是垂直于其承压表面。液体静压力总是垂直于其承压表面。静止液体中任意点所受静压力在各个方向上均相等。静止液体中任意点所受静压力在各个方向上均相等。若不相等将会运动，破坏静止的条件。若不相等将会运动，破坏静止的条件。G 在密闭容器中的静止在密闭容器中的静止液体，当一处受压时，这液体，当一处受压时，这个压力将等值传递到任意个压力将等值传递到任意点。点。（帕斯卡原理）（帕斯卡原理）二、液体静压力基本方程二、液体静压力基本方程静压力基本方程静压力基本方程液体静压力液体静压力自重自重（很小，在液压技术中可忽略不计很小，在液压技术中可忽略不计）外力外力欲求深度为欲求深度为h处压力处压力，取一垂直小液柱，取一垂直小液柱A,此小液柱处于此小液柱处于平衡状态，列受力平衡方程：平衡状态，列受力平衡方程：P 0.A+G=P.A式中 G=mg=.v.g=g.A.hhhP0 P=P0+g h=P0+h由方程可知：由方程可知：静止液体中任一点压力由两部分组静止液体中任一点压力由两部分组成：作用在液面上的压力成：作用在液面上的压力P0和由液和由液柱本身重力所产生的压力柱本身重力所产生的压力mgh。若若 P0=Pa （大气压作用）（大气压作用）则：则：P=Pa+g hphp=P0+hP0 P 随随 h 呈线性增加。呈线性增加。同一液体中，深度相同的各点压力相等。同一液体中，深度相同的各点压力相等。由压力相等的由压力相等的点组成的点组成的 面称面称等压面等压面，显然在重力场中静止液体的等压面显然在重力场中静止液体的等压面为为水平面水平面。P0P0静压力基本方程的物理意义静压力基本方程的物理意义P00X(基准水平面)Z0ZBAZ1h1hP=P0+g h P0+g z0=P+g z=P0+g z0g z=P0+g(z0 z)（常数）CZgPZgP00CZPZP00P/g：单位重量液体的压力能单位重量液体的压力能 ，称比压能（，称比压能（压力水压力水头头）或或Z:单位重量液体相对于基准平面的位能，单位重量液体相对于基准平面的位能，Z 称为比位能称为比位能（位置水头位置水头）pghpgphp结论：结论：静止静止液体中任意一点总能量为单位重量液体的压力液体中任意一点总能量为单位重量液体的压力能和位能之和。能和位能之和。压力能和位能可以相互转化，但总压力能和位能可以相互转化，但总能量不变能量不变。即能量守恒。即能量守恒。（1）绝对压力）绝对压力 P绝绝：以当地大气压为基准所表示的压力，以当地大气压为基准所表示的压力，又称又称表压力表压力。3.3.压力压力的表示方法的表示方法以绝对零压力为基准所表示的压力。以绝对零压力为基准所表示的压力。（2）相对压力）相对压力 P相相：P绝绝=P相相+Pa 或或 P相相=P绝绝PaP相相0 称为真空度称为真空度P真真=Pa P绝绝 P真真0 由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称压力，故相对压力也称表压力。表压力。P相相0 表压力表压力pp=0(绝对真空)0P=Pa(大气压力)ppa绝对压力相对压力(表压力)绝对压力ppa真空度相对压力.绝对压力与真空度之间的关系注意：注意：在分析问题上，前面的静压力基本方程中在分析问题上，前面的静压力基本方程中P、P0可可用绝对压力，亦可用相对压力，但在同一计算式中必须一用绝对压力，亦可用相对压力，但在同一计算式中必须一致。致。（3）相互关系）相互关系3.3.压力压力的单位的单位1 Pa（帕帕）=1 N/m2 1MPa（兆帕兆帕）=106 Pa 压力单位及其它非法定计量单位的换算关系：压力单位及其它非法定计量单位的换算关系：1at（工程大气压工程大气压）=1kgf/cm2=9.8104 Pa 1mH2O(米水柱米水柱)=9.8103 Pa 1mmHg(毫米汞柱毫米汞柱)=1.33102 Pa 1bar(巴巴)=105 Pa1.02kgf/cm2 例：例：容器内充满油液，活塞上作用容器内充满油液，活塞上作用 F=1000 N，活塞面积，活塞面积 A=10-3 m2，问活塞下方深度，问活塞下方深度 h=0.5 m 处的压力等于多少？处的压力等于多少？hAP0P解：解：根据根据 P=P0+g h 活塞与液面接触处压力为：活塞与液面接触处压力为：P0 =F/A =1000/10-3 =106 Pa =1 MPa深度为深度为h 处的液体压力为：处的液体压力为：P=P0+g h=106+9009.8 0.5=1.0044 106 Pa=1.0044 MPa1.0 MPa由式可见由式可见，由于液柱重量所引起的，由于液柱重量所引起的 压力与外力所压力与外力所产生的压力相比，可以忽略不计。产生的压力相比，可以忽略不计。对液体传动来说对液体传动来说，可以认为静止液体内各处的可以认为静止液体内各处的压力均是相等的压力均是相等的。三、液体对固体壁面的作用力三、液体对固体壁面的作用力1.1.液压力作用在平面上的作用力液压力作用在平面上的作用力P由于是平面，所以作用力方向相互平行由于是平面，所以作用力方向相互平行241DppAF 公式公式 F=P*A 不能用不能用 计算作用于曲面在某一指定方向的分力计算作用于曲面在某一指定方向的分力2.2.液体作用在曲面上的作用力液体作用在曲面上的作用力例题：例题：求液压力作用在半圆筒内壁沿求液压力作用在半圆筒内壁沿 x 方向作用力。方向作用力。2rLxdrrddFdFxP解：解：过过取取d的一段微弧，的一段微弧，沿圆筒长度方向沿圆筒长度方向 则则可认为是矩形：可认为是矩形：d A =L L.r rd d F =P.d A=P r rL Ld 沿沿 x 方向力为：方向力为：d Fx=d F COS Fx=d Fx dlrP22cos=22sinlrP=P.2r rL L（半圆筒内壁在（半圆筒内壁在X方向方向上投影面积）上投影面积）结论：结论：曲面在某一方向上所受的液曲面在某一方向上所受的液 压作用力等于曲压作用力等于曲面在该方向的投影面积和液压力的乘积面在该方向的投影面积和液压力的乘积。PP液体作用在阀芯上的力（竖直向上）液体作用在阀芯上的力（竖直向上）241dpF63 研究液体流动时流速和压力的变化规研究液体流动时流速和压力的变化规律，具体讨论三大方程律，具体讨论三大方程 连续连续性方程性方程（质量守恒）（质量守恒）、伯努利方程伯努利方程（能（能量守恒）量守恒）、动量方程动量方程（动量守恒）（动量守恒）。一、液体运动的基本概念一、液体运动的基本概念 1.1.理想液体：理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。否则既无粘性又不可压缩的液体。否则称为实际液体。称为实际液体。2.2.稳定流动：稳定流动：液体流动时，若液体中任何一点的液体流动时，若液体中任何一点的压力压力、流速流速和和密度密度均不随时间而变均不随时间而变化，这种流动称为化，这种流动称为稳定流动稳定流动。否则，否则，只要压力、速度和密度有一个量随只要压力、速度和密度有一个量随时间变化，则这种流动就称为时间变化，则这种流动就称为非稳非稳定流动定流动。定常流动定常流动非定常流动非定常流动3.3.迹线、流线、流束、通流截面迹线、流线、流束、通流截面流动液体的某一质点在流动液体的某一质点在某一时间间隔内某一时间间隔内在空间的运在空间的运动轨迹。动轨迹。迹线：迹线：某一瞬时某一瞬时，表示液流中各处质点运动状态的一条条曲，表示液流中各处质点运动状态的一条条曲线。线。流线：流线：（1 1）该瞬时，流线上各质点速度方向该瞬时，流线上各质点速度方向与流线相切。与流线相切。（2 2）在稳定流动时，流线不随时间而在稳定流动时，流线不随时间而变化，流线与迹线重合。变化，流线与迹线重合。（3 3）由于流动液体中任一质点在某一由于流动液体中任一质点在某一瞬时只能有一个速度，所以瞬时只能有一个速度，所以流线之间不流线之间不可能相交，也不可能突然转折可能相交，也不可能突然转折。特点：特点：在流场中任取一封闭曲线，沿此封闭曲线所包括的在流场中任取一封闭曲线，沿此封闭曲线所包括的区域的每一点作流线，由这些流线所形成的管状曲区域的每一点作流线，由这些流线所形成的管状曲面称为面称为流管流管。流管内这些流线的集合称为。流管内这些流线的集合称为流束流束。流束：流束：（1 1）对非稳定流动，流管）对非稳定流动，流管形状随时间而变；形状随时间而变；特点：特点：（2 2）对稳定流动，流管形）对稳定流动，流管形状不变，且管内流线不能状不变，且管内流线不能穿越流管，此时，流管与穿越流管，此时，流管与真实管道一样。真实管道一样。流束中与所有流线正交的截面称为流束中与所有流线正交的截面称为通流截面通流截面。截面上每点处的流动速度都垂直于这个面。截面上每点处的流动速度都垂直于这个面。通流截面通流截面：AAAA4.4.流量与平均流速流量与平均流速单位时间内流过某通流截面的液体体积。单位时间内流过某通流截面的液体体积。用用q 表示，表示，单位为单位为 m3/s 或或 L/min。流量：流量：3.3.平均流速平均流速v v q=V/t=(lA)/t=A(l/t)=Av二、连续性方程二、连续性方程 Aqv 单位：单位：m/s假设假设液体作液体作稳定流动稳定流动，且，且不可压缩不可压缩（密度相等）。任取一流（密度相等）。任取一流管，两端通流截面面积为管，两端通流截面面积为A1、A2，在流管中取一微小流束，在流管中取一微小流束，流束两端的截面积分别为流束两端的截面积分别为dA1和和dA2，在微小截面上各点的速，在微小截面上各点的速度可以认为是相等的，且分别为度可以认为是相等的，且分别为u1和和u2。u1dA1dtu2dA2dt 根据根据质量守恒定律质量守恒定律，在，在dt时间内时间内流入此微小流束的质量应等于此流入此微小流束的质量应等于此微小流束流出的质量。微小流束流出的质量。u1dA1u2dA2 对整个流管：对整个流管：q1q2 如用平均流速表示：如用平均流速表示：v1A1v2A2上述两通流截面是任意取的，所以有上述两通流截面是任意取的，所以有 A1A2v2v1dA1dA2u1u2qvA常数常数 不可压缩液体作稳定流动时的不可压缩液体作稳定流动时的连续性方程连续性方程 结论结论:（1 1）通过流管任一通流截面的流量相等。）通过流管任一通流截面的流量相等。（2 2）液体的流速与管道通流截面积成反比。）液体的流速与管道通流截面积成反比。（3 3）在具有分支的管路中具有）在具有分支的管路中具有q q1 1=q=q2 2+q+q3 3 的关系。的关系。d1d2Q2例例:如图所示，进入液压缸的流量如图所示，进入液压缸的流量Q Q1 1是否等于缸排出的流量是否等于缸排出的流量Q Q2 2？油液是不连续的，不可用油液是不连续的，不可用连续性方程。连续性方程。解解:Q1 Q2三、伯努利方程三、伯努利方程（能量方程）（能量方程）伯努利方程就是能量守恒定律在流动液体中的表现形式。伯努利方程就是能量守恒定律在流动液体中的表现形式。(动能定理动能定理)h2h1A22A111 1、理想液体理想液体微小流束的伯努利方程微小流束的伯努利方程 假设假设为理想液体且作稳定流动，密为理想液体且作稳定流动，密度为常数。度为常数。A1处断面为处断面为dA1，断面上所受的压，断面上所受的压力为力为p1，流速，流速u1；A2处断面为处断面为dA2，断面上所受的压力，断面上所受的压力为为p2，流速，流速u2；假设假设在无限短的时间在无限短的时间dt内，内，A1处断面液体到达处断面液体到达A11，A2处断处断面液体到达面液体到达A22。现分析表面力、重力所做的功及其动能变。现分析表面力、重力所做的功及其动能变化（功能关系）。化（功能关系）。h2h1A22A11（1）表面力所做的功，）表面力所做的功，dW表表理想液体，无内阻，流束侧面表面力理想液体，无内阻，流束侧面表面力与液流位移方向垂直，故不做功。仅与液流位移方向垂直，故不做功。仅有作用于有作用于dAdA1 1、dAdA2 2两端上的力做功，两端上的力做功，其值为：其值为：dW表表)(21222111222111ppdtdqdtudApdtudApdsdApdsdAp（2 2）重力所做的功，）重力所做的功，dW重重 在流束中，当在流束中，当A1A2段的液体运动到段的液体运动到A11A22时，由于属时，由于属稳定流动稳定流动，故在，故在dt时间时间内，内，A11A2段液体所有的参数（段液体所有的参数（p、v、等）均未变化，这段液体能量没有等）均未变化，这段液体能量没有变化。此时重力做功就等于将变化。此时重力做功就等于将A1A11段液体段液体A2A22段时所做的功。设段时所做的功。设A1A11段、段、A2A22段高度分别为段高度分别为h1、h2，则重力所做的功为：，则重力所做的功为：dW重重 h2h1A22A11)(212122112211hhdtdqgghdtdqghdtdqghdVghdVghmghm（3 3）动能变化，）动能变化，dE同样，在同样，在dt时间内，时间内，A11A2段液体所有的参数（段液体所有的参数（p、v、等）等）均未变化，故动能变化应等于均未变化，故动能变化应等于A1A11段和段和A2A22段微小流束段微小流束的动能差，即的动能差，即)(2121212122211222uudtdqumumdEdEdW表表dW重重即：即：)()()(2121212122hhdtdqgppdtdquudtdq2222121122hgugphgugpchgugp22伯努利方程物理意义：伯努利方程物理意义：第一项为单位重量液体的压力能称为第一项为单位重量液体的压力能称为比压能比压能（p/g ）；）；第二项为单位重量液体的动能称为第二项为单位重量液体的动能称为比动能比动能（u2/2g ）；）；第三项为单位重量液体的位能称为第三项为单位重量液体的位能称为比位能比位能（h）。）。由于上述三种能量都具有长度单位，故又分别称为由于上述三种能量都具有长度单位，故又分别称为压力水头压力水头、速度水头速度水头和和位置水头位置水头。比压能比压能 +比位能比位能 +比动能比动能=常量常量物理意义物理意义：在管内作稳定流在管内作稳定流动的理想液体具有动的理想液体具有压力能压力能、位能位能和和动能动能三种形式的能三种形式的能量，在任一截面上三者可量，在任一截面上三者可以相互转换，但其总和保以相互转换，但其总和保持不变。持不变。静压力基本方程静压力基本方程则是伯努利方程（流速为则是伯努利方程（流速为0 0）的特例。）的特例。即：即：2 2实际液体实际液体微小流束的伯努利方程微小流束的伯努利方程 实际液体都具有粘性，因此液体在流动时能量消耗，设因实际液体都具有粘性，因此液体在流动时能量消耗，设因粘性而消耗的能量为粘性而消耗的能量为hw，则实际液体微小流束的伯努利方，则实际液体微小流束的伯努利方程为：程为：whhgugphgugp2222121122hw：以水头高度表示的能量损失（即以水头高度表示的能量损失（即阻力水头阻力水头）P=hW.g P:压力损失。压力损失。3 3实际液体总流的伯努利方程实际液体总流的伯努利方程 若用平均流速代替，则必然引起若用平均流速代替，则必然引起动能偏差动能偏差，故必须引入，故必须引入动能动能修正系数修正系数。于是实际液体总流的伯努利方程为：。于是实际液体总流的伯努利方程为：whhgVgPhgVgP222221211122式中式中 h hw w-由液体粘性引起的能量损失；由液体粘性引起的能量损失；1，2-动能修正系数，一般在紊流时取动能修正系数，一般在紊流时取1，层流时取，层流时取2。例：如图所示为文氏流量计原理图。已知例：如图所示为文氏流量计原理图。已知D1200mm，D2100mm。当有一定流量的水通过流量计时，水银柱压力计读。当有一定流量的水通过流量计时，水银柱压力计读数数h45mm水银柱，水银柱，Hg/H2O=13.6。不计能量损失，求通过。不计能量损失，求通过流量计的流量。流量计的流量。解：解：取取D1处断面处断面，D2处断面处断面，并以中心线为基准，并以中心线为基准，列出伯努利方程：列出伯努利方程：根据题设：根据题设：z1z20；因为不计压力损失，所以因为不计压力损失，所以hw=0，2211 12221222wpvpvzzhggggq动能修正系数取：动能修正系数取：121；2222211221()222vvppvv则上述方程简化为：则上述方程简化为：由连续性方程由连续性方程 1 122AvA v211211222ADvvvAD代入上式后得：代入上式后得：24111242(1)2vDppD12141422()(1)ppvDD由静压力基本方程：由静压力基本方程：12()(1)HgHgppghgh211141422(1)4(1)H gg hDqv ADD221114414422(1)2 9.8 0.045(13.6 1)0.227/2441(1)1HgghDqv AL sDD分析变截面水平管道各处的压力情况分析变截面水平管道各处的压力情况 泵吸油口真空度泵吸油口真空度 伯伯努努利利方方程程应应用用举举例例 管中流量达多少时才能抽吸？管中流量达多少时才能抽吸？求水银柱高度？求水银柱高度？判断管中液体流动方向和流量？判断管中液体流动方向和流量？如图示，已知一流量如图示，已知一流量q=16L/min 的液压泵，安装在油面的液压泵，安装在油面以下，油液运动粘度为以下，油液运动粘度为20106 m2/s，900kg/m3，其，其它尺寸如图所示，仅考虑吸液管沿程压力损失，它尺寸如图所示，仅考虑吸液管沿程压力损失，试求液试求液压泵入口处的绝对压力。压泵入口处的绝对压力。（1.026105Pa）4 4、应用伯努利方程解题的一般步骤、应用伯努利方程解题的一般步骤（1）选取两个计算截面：一个设在所求参数的）选取两个计算截面：一个设在所求参数的截面上，另一个设在已知参数的截面上；截面上，另一个设在已知参数的截面上；（2）选取适当的基准水平面；）选取适当的基准水平面；（3）按照液体流动方向列出伯努利方程的一般形式；）按照液体流动方向列出伯努利方程的一般形式；（4）忽略影响较小的次要参数，以简化方程；）忽略影响较小的次要参数，以简化方程；（5）若未知数的数量多于方程数，则必须列出其它辅）若未知数的数量多于方程数，则必须列出其它辅助方程，如连续性方程、静压力方程等联立求解。助方程，如连续性方程、静压力方程等联立求解。85液体流动时的压力损失液体流动时的压力损失 一、压力损失的基本概念一、压力损失的基本概念3 3、局部压力损失局部压力损失：油液流经局部障碍时，由于液流：油液流经局部障碍时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。而产生的压力损失。沿程压力损失沿程压力损失和和局部压力损失局部压力损失。2 2、沿程压力损失沿程压力损失：油液沿等径直管流动时所产生：油液沿等径直管流动时所产生的压力损失，这类压力损失是由液体流动时的内、的压力损失，这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。外摩擦力所引起的。1 1、类型类型:二、层流、紊（湍）流、雷诺数二、层流、紊（湍）流、雷诺数 1 1、层流和紊流、层流和紊流 层流：层流：液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；且平行于管道轴线；液流状态：液流状态：层流、紊流演示图层流、紊流演示图b b）层流开始破坏）层流开始破坏 a a）层流）层流紊流紊流：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线：液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动以外，还存在着剧烈的横向运动。的运动以外，还存在着剧烈的横向运动。c c）流动趋于紊流）流动趋于紊流d d）紊流）紊流层流层流时，液体流速较低，质点受粘性制约，不能随意时，液体流速较低，质点受粘性制约，不能随意运动，运动，粘性力起主导作用粘性力起主导作用；层流和紊流是两种不同性质的流态。层流和紊流是两种不同性质的流态。紊流紊流时，液体流速较高，粘性的制约作用减弱，时，液体流速较高，粘性的制约作用减弱，惯性惯性力起主导作用力起主导作用。液体流动时，究竟是层流还是紊流，要用液体流动时，究竟是层流还是紊流，要用雷诺数雷诺数来判定。来判定。88雷诺实验装置原理图雷诺实验装置原理图阀门阀门阀门阀门阀门阀门2 2雷诺数雷诺数vdRe临界雷诺数：临界雷诺数：对于非圆截面管道来说，对于非圆截面管道来说，Re可用下式来计算：可用下式来计算：当液流实际流动时的雷诺数小于临界雷诺数当液流实际流动时的雷诺数小于临界雷诺数时，液流为层流，反之液流则为紊流。时，液流为层流，反之液流则为紊流。对金对金属圆管属圆管Re临临 20002000。层流层流紊流紊流 Re上上紊流紊流层流层流Re下下且且Re下下 Re上上Re临临 Re下下dH为通流截面的水力直径。为通流截面的水力直径。Hev dRA通流截面积通流截面积 湿周湿周水力直径计算：水力直径计算：4HAd例：试直观判断下列两种流体的流态例：试直观判断下列两种流体的流态 层流层流紊流紊流直径直径d21444HdAddd外径外径D内径内径d2214()44()()HDdAdDdDd边长边长a2444HAadaa水力直径对管道通流能力影响很大，水力直径大，表明液水力直径对管道通流能力影响很大，水力直径大，表明液流与管壁接触少，通流能力大，不易堵塞；反之，通流能流与管壁接触少，通流能力大，不易堵塞；反之，通流能力小，易堵塞。力小，易堵塞。结论：结论：为什么管道都用圆形截面？为什么管道都用圆形截面？以面积均为单位以面积均为单位1 1的圆形和方形截面管道为例说明：的圆形和方形截面管道为例说明：因为因为A=1A=141.129Hdd因为因为A=1A=11Hda三、沿程压力损失三、沿程压力损失（一）圆管中流量的计算（一）圆管中流量的计算p1 1、圆管中流速分布规律、圆管中流速分布规律作用在小圆柱体上的轴向力有两端作用在小圆柱体上的轴向力有两端的压力的压力(p(p1 1，p p2 2)和圆柱侧面的剪切和圆柱侧面的剪切应力应力所产生的力，其力的平衡方所产生的力，其力的平衡方程为程为212()20pprrl 假设：假设：管道直径为管道直径为d d，自左向
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