无锡市广播电视大学

液压与气压传动江苏城市职业学院（无锡办学点）2009年9月机电工程系JIDIANGONGCHENG江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN模块二工作介质相关知识工作任务–液体的性质–流体力学基础知识介绍江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN模块二工作介质相关知识一、千斤顶工作原理（动画演示）江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN模块二工作介质相关知识二、油液的基本性质液体的密度液体的可压缩性液体的粘性其他性质江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN1.液体的密度密度—单位体积液体的质量ρ=m/vkg/m3一般取ρ=900kg/m3的大小。江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN2.液体的可压缩性液体受压力作用而发生体积缩小性质。江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN3.粘性液体在外力作用下流动或具有流动趋势时，液体分子间的内聚力阻碍分子间相对运动而产生的内摩擦力，这种特性称为粘性。江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN粘度的表示方法衡量粘性大小的物理量，三种表示方法：动力粘度μ运动粘度ν条件粘度0E江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN4.其他性质粘度和压力的关系μ随p↑而↑，压力较小时忽略，32Mpa以上才考虑粘度和温度的关系∵温度↑，内聚力↓，μ↓∴粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好。江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN液压油的任务液压油的任务：工作介质和润滑剂对液压油的要求：液压油的主要品种：矿物油、乳化油、合成型油液液压油的选用：首先考虑品种、其次是黏度江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN液体静力学研究内容：研究液体处于静止状态的力学规律和这些规律的实际应用。江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN液体静力学静压力及特性静力学基本方程压力的表示方法及单位帕斯卡原理液体对固体壁面的作用力江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN•静压力及特性定义：液体单位面积上所受的法向力，物理学中称压强，液压传动中习惯称压力。特性：（1）垂直并指向于承压表面；（2）各向压力相等。江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN•静力学基本方程例：计算静止液体内任意点A处的压力p∵pdA=p0dA+G=p0dA+ρghdA∴p=p0+ρgh江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN•压力的表示方法及单位绝对压力=大气压力+相对压力或相对压力（表压）=绝对压力–大气压力[注]液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力真空度=大气压力–绝对压力江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN•帕斯卡原理在密闭容器内，液体表面的压力可等值传递到液体内部所有各点。根据帕斯卡原理：p=F/A江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN•液体对固体壁面的作用力作用在平面上的总作用力作用在曲面上的总作用力作用在曲面上的总作用力Fx=p·Ax结论：曲面在某一方向上所受的作用力，等于液体压力与曲面在该方向的垂直投影面积之乘积。江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN液体动力学了解流动液体特性、传递规律掌握动力学方程的物理意义江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN•基本概念1.理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。2.恒定流动（定常流动）：流动液体中任一点的p、v和ρ都不随时间而变化流动。3.通流截面：垂直于液体流动方向的截面4.流量：单位时间内流过某通流截面液体体积Q=V/t5.平均流速：通流截面上各点均匀分布假想流速v=Q/A江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN•连续性方程1、理论基础——质量守恒定律2、连续性方程m1=m2ρ1v1A1dt=ρ2v2A2dt则v1A1=v2A2或Q=vA=常数物理意义：液体在管道中流动时，流过各个断面的流量是相等的，因而平均流速和过流断面面积成反比。江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN•伯努利方程根据能量守恒定律，则有：W=∆Ep+∆Ek(p1-p2)∆V=ρg∆V(h2-h1)+ρ∆V(v22-v21)/2理想液体伯努利方程为：p1+ρgh1+ρv12/2=p2+ρgh2+v22/2或p+ρgh+ρv2/2=C江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN理想液体伯努利方程的物理意义在密闭管道内作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、位能和动能。在流动过程中，三种能量之间可以互相转化，但各个过流断面上三种能量之和恒为定值。江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN•动量方程动量定理：作用在物体上的外力等于物体单位时间内动量的变化量。即∑F=d（mv）/dt考虑动量修正问题，则有：∑F=ρQ(β2v2-β1v1)（层流：β=1.33、紊流：β=1）物理意义：作用在滑阀阀芯上的稳态液动力总是力图使阀口关闭。江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN管路压力损失计算∵实际液体具有粘性∴流动中必有阻力，为克服阻力，须消耗能量，造成能量损失(即压力损失）分类：沿程压力损失、局部压力损失江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN•流态与雷诺数层流：液体的流动是分层的，层与层之间互不干扰。紊流：液体流动不分层，做混杂紊乱流动。江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN•雷诺数圆形管道雷诺数：Re=dv/ν非圆管道截面雷诺数：Re=dHv/ν通流截面水力直径：dH=4A/χ（水力直径大，通流能力大）临界雷诺数：（Rec见表2-3）判断液体流态依据：ReRec为层流ReRec为紊流江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN孔口和缝隙流动特性孔口分类:薄壁小孔l/d≤0.5细长小孔l/d4短孔0.5l/d≤4江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN•孔口流量公式薄壁孔：Q=CqAT（2△p/ρ）0.5细长孔：Q=πd4△p/128μl通用方程：Q=CAT△pф江苏城市职业学院（无锡办学点）JIDIAN小结介绍了液压油的基本性质（密度和粘性）静摩擦力公式，以及三种粘度的表示方法；压力的定义和静压力基本方程（等压面的概念、帕斯卡原理、压力的表示方法）流体动力学中的相关概念、三大方程流态的判别方法、两种压力损失孔口流量公式