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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,在线教务辅导网：:/,教材其余课件及动画素材请查阅在线教务辅导网,QQ:,349134187,或者直接输入下面地址：,第二章 液压传动的根本知识,第一节 液压油,第二节 液体静力学根底,第三节 液体动力学方程,第四节 液体流动时的压力损失,第五节 液体流经小孔和缝隙的流量计算,第六节 液压冲击和空穴现象,液压传动,液体是液压传动的工作介质。,了解液体的某些根本物理性质，研究液体的静力学、运动学和动力学规律，对理解和掌握液压传动的根本原理是十分重要的。,这些内容也是液压系统的合理使用及设计计算的理论根底。,2,第一节,液压油,2,一、液压油的性质,密度,式中，,m,体积为,V,的液体的质量；,V,液体的体积。,计算时，常取,15,时的液压油密度,单位体积液体的质量称为该液体的密度，用,表示,2,可压缩性,式中，,V,增压前液体的体积；,V,压力变化,p,时液体体积的变化量；,p,液体压力的变化量。,常用液压油的体积压缩系数,液体受压力作用而发生体积减小的性质，,用体积压缩系数,表示。,2,实际应用中，常用,K,值说明液体抵抗压缩能力的大小，它,表示产生单位体积相对变化量所需的压力增量,。,*,对于一般液压系统，可认为油液是不可压缩的。只有研究,液压系统的动态特性和高压情况下，才考虑油液的可压缩性。,液体的体积压缩系数,的倒数称为液体的体积弹性模量，,用,K,表示。,2,粘性,粘性的意义,实验测定指出：液体流动,时，相邻液层间的内磨擦力,F,与液层间的接触面积,A,和液层,间相对运动的速度,du,成正比，,而与液层间的距离,dy,成反比。,即,液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生内磨擦力的性质称为粘性。,2,假设用单位面积上的磨擦力切应力来表示，那么上式,可以改写成,式中，比例系数，称为粘度系数；,du/dy速度梯度，即相对运动速度对液层距离的,变化率。,上式称为牛顿液体内磨擦定律。,2,液体的粘度,动力粘度,动力粘度又称绝对粘度，表征液体粘性的内磨擦系数。,其物理意义是：当速度梯度等于,1,时，流动液体液层间,单位面积上的内磨擦力，即动力粘度。,液体粘性的大小用粘度表示。常用的粘度有：,动力粘度、运动粘度和相对粘度。,2,运动粘度,动力粘度,和液体密度,之比称为运动粘度，用,表示。,因其单位中只有长度和时间的量纲，所以称为运动粘度，,运动粘度没有明确的物理意义，但在工程中常用它来标志液,体的粘度。,2,相对粘度,又称条件粘度，它是采用特定的粘度计，在规定的条件,下测出来的液体粘度。我国采用恩氏粘度E,恩氏粘度由恩氏粘度计测定，即将200cm3的被测液体装,入底部有2.8mm小孔的恩氏粘度计的容器中，在某一特定温,度t时，测定全部液体在自重作用下流过小孔所需的时,间t1与同体积的蒸馏水在20时流过同一小孔所需的时间t2的,之比值，便是该液体在t时的恩氏粘度，表示为Et,其与运动粘度之间可用下面经验公式换算,2,粘度与压力的关系,式中，,0,大气压力下液压油的动力粘度；,k,随液压油而异的指数，矿油型液压油,k=0.015,0.03,当压力增加时，液体分子间距离减小，内聚力增加，,其粘度也有所增加，二者关系为,2,粘度与温度的关系,式中，,40,温度,40,时液压油的运动粘度；,n,指数见下表,液压油的粘度对温度的变化很敏感，,温度升高，粘度将显著降低。,40,3.4,9.3,14,18,33,48,63,76,89,105,119,135,207,288,368,447,535,771,n,1.39,1.59,1.72,1.79,1.99,2.13,2.24,2.32,2.42,2.49,2.52,2.56,2.76,2.86,2.96,3.06,3.10,3.17,2,液压油的粘温特性可以用粘度指数,VI,来表示，,VI,值越大表示油液粘度随温度的变化率越小，即粘温特性越好。,其他特性,液压油还有其它一些物理化学性质，如抗燃性、抗氧化性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、抗磨性等。,2,二、对液压油的要求和选用,要求,粘温性好；,润滑性能好；,化学稳定性好；,质地纯洁，抗泡沫性好；,闪点要高，凝固点要低。,种类和选用,矿物油型；,合成型；,乳化型。,2,2,第二节 液体静力学根底,2,一、液体的压力,液体的静压力及其特性,假设在液体的面积A上，所受的为均匀分布的作用力F时，,那么静压力可表示为,静止液体在单位面积上所受的法向力称为静压力，用,p,表示,2,液体的静压力在物理学上称为,压强,，但在液压传动中习,惯称为,压力,。,液体的压力有如下特征：,液体静压力垂直于作用面，,其方向与该面的内法线方向,一致；,静止液体内，任意点处的静,压力在各个方向上都相等。,2,静压力根本方程,由于液体处于平衡状态，在垂直方向上的力存在如下关系,2,上式即为液体静压力根本方程，由上式可知：,静止液体内任一点处的压力由液面上压力和该点以上液体的,自重所产生的压力。,静止液体内的压力沿液深呈线性规律分布，如以以下图。,离液面深度相同处各点的压力相等,对静止液体，液体内任一点的压力,为p，与基准水平的距离为h，那么由,静压力根本方程式可得,即任意一点总能量保持不变。,2,压力的表示方法及单位,根据度量基准的不同，液体压力分为绝对压力和相对压力两种。显然有,真空度就是大气压力和绝对 压力之差，即,压力的单位为Pa帕斯卡，,简称帕,绝对压力,=,大气压力,+,相对压力,真空度,=,大气压力,-,相对压力,2,二、压力的传递,根据帕斯卡原理p1=p2=p，那么,或,由此可得出一个重要概念：液,压系统中，液体的压力是由外负载,决定。,在密闭的容器中，由外力作用所产生的压力可以等值地传递到液体内部的所有各点,这就是,帕斯卡原理,。,2,三、液体作用于容器壁面上的力,由于静压力近似处处相等，所以可认为作用于固体壁面,上的压力是均匀分布。,液压油作用于这块面积上,的力的水平分力,dF,x,为,对上式积分，得缺体右侧内壁,所受的,x,方向的作用力为,第三节 液体动力学方程,2,一、根本概念,理想液体和恒定流动,液体流动时，假设液体中任何一点的压力、流速和密度都,不随时间而变化，这种流动就称为恒定流动。,通流截面、流量和平均流速,2,液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面称为,通流截面,。,单位时间内流过通流截面的液体体积为,体积流量,，简称,流量,。,假设流经通流截面的流速是均匀分布的，液体按平均流速,流动通过流截面的流量等于以实际流速流过的流量。即,流截面上的平均流速为,2,层流、紊流、雷诺数,雷诺实验：,2,实验证明，液体在管中流动时是层流还是紊流，不仅与管,内平均流速有关，还和管径d、液体的运动粘度v有关。,对于非圆截面的管道，液流的雷诺数可按下式计算,R为水力半径，是指通流有效截面积A和其湿周有效截面的周,界长度X之比。即,2,二、连续性方程,该方程说明：在管道中作恒定流动的不可压缩液体，流,过截面的流量是相等的，流速与通流面积成反比。,2,三、伯努利方程,理想液体的伯努利方程,其物理意义是：,在流,束内作恒定流动的理想液,体具有三种形式的比能，,即比压能、比动能和比势,能，它们可相互转化，但,在流束的任一处，这三种,比能的总和是一定的。,2,实际液体的伯努利方程,应用伯努利方程时须注意：,截面1和2需顺流向选取，否那么hw为负值；,截面中心在基准以上时，h取正值，反之取负值；,两通流截面压力的表示应相同，如p1是相对压力，p2也是,相对压力。,2,四、动量方程,作用在物体上的力等于物体的动量变化率，即,由此得,流动液体的密度；,q,v,液体的流量；,v,1,、,v,2,液流流经截面,1-1,和,2-2,的平均流速。,2,应用动量方程时应注意：,实际液体有粘性，用平均流速计算动量时，需修正误差。,在具体应用时，应将该矢量向某指定方向投影，列出在该,方向上的动量议程。,液体所受到固体壁面的作用力，而液体对固体壁面的作用,力与F相同，但方向那么与F相反。,第四节 液体流动时的压力损失,2,一、沿程压力损失,液体在直径不变的直管中流动时，由于液体内磨擦力的作用而产生的能量损失，称为,沿程压力损失,。,2,流速的分布规律,通过管道的流量,管道内的平均流速,沿程压力损失,2,二、局部压力损失,当实际通过的流量,q,v,不是额定流量时，通过该阀的压力,损失可按正式计算,当液体流过弯头、突然扩大或突然缩小的管道断面以及各种控制阀时，液流将被迫改变其流速大小或方向，因而产生撞击、别离、脱流、旋涡等现象，于是产生液体流动阻力，造成的能量损失为局部压力损失。,2,三、管道系统中的总压力损失,或,管道系统总的压力损失等于所有管道的,沿程压力损失,和,所有局部压力,损失之总和。,第五节 液体流经小孔和缝隙的流量计算,2,一、液体流经小孔的流量计算,薄壁小孔的流量计算,小孔的长度,l,、直径,d,的比值,l/d0.5,时，称为薄壁小孔。,薄壁小孔因其沿程阻力非常,小，通过小孔的流量与粘度无关，,即流量对油温的变化不敏感。,2,短孔的流量计算,短孔的流量公式同上，但流量系数不同，一般,细长孔的流量计算,小孔的长度,l,、直径,d,的比值,l/d4,时称细长孔。由层流时,直管的流量公式可得,上述各小孔的流量可归纳为一个通用公式,2,二、液体流经缝隙的流量计算,平行平板缝隙,2,同心环形缝隙,2,偏心环形缝隙,第六节 液压冲击和空穴现象,2,一、液压冲击,产生液压冲击的原因,在液压系统中，由于某种原因引起液压油的压力,在某瞬时突然急剧上升，形成一个很大的峰值,当管道内的液体运动时，如在某一瞬时将液流,通路迅速切断，那么液体的流速将突然降为零；,液压系统中的高速运动部件突然制动时；,当液压系统中的某些元件反响不灵敏时。,2,液压冲击的危害,瞬时压力峰值有时比正常压力要大好几倍，这就容易引起液压设备振动，导致密封装置、管道和元件的损坏，有时还会使压力继电器、顺序阀等液压元件产生误动作，影响系统的正常工作。,减小液压冲击的措施,关闭阀门的速度不能过快；,在液压冲击源附近设置蓄能器；,限制管中流速；,在液压冲击源前装平安阀。,2,二、气穴现象,在液流中，假设某一点的压力低于相应温度的液体饱和蒸汽压力时，液体就会加速汽化，形成大量气泡。,防止产生气穴现象和气蚀可采取以下措施：,气泡混杂在油液中产生气穴，,使油液成为不连续状态，称为气穴现象,减小液流在小孔或间隙处的压力降；,正确确定液压泵管径，对流速加以限制，降低,吸油高度，对高压泵采用辅助泵供油；,整个系统的管道尽可能平直；,提高零件抗气蚀能力。,
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