液压与气动基础知识.

1、第二章液压传动的基础 2. 1液压传动工作介质 2. 2液体静力学 2. 3液体动力学 2. 4液体流经管路内压力损失计算 2. 5液体流经小孑b及缝隙的流量 2. 6液压冲击空穴与现象2. 1液压传动工作介质 2. 1. 1液压油的主要物理性质1. 可压缩性液体受压力作用发生体积变化的性 质称为液体的可压缩性.1 AVk =“ p T v 1为保证K为正值，式中须加负号2.粘性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运 动而产生一种内摩擦力。池休钻性示金图注意：靜止液体不呈现粘性.液体的粘性大小可用粘度来表示。表示方法：动力粘度.运动粘度、相对粘度。 粘度和

2、压力的关系：Pt, Ft, n t但其影响较小，一般在32Mpa以上才考虑。粘度和温度的关系：温度t ,内聚力1,2. 1. 2对液压油的要求合适的粘度，粘温特性好;润滑性好；相容性好，化学稳定性好；质地纯净，抗泡沫性好；闪点要高，凝固点要低。污染小，成本低，对人体无害。2.1. 3沁油分类及选择1种类：石油型乳化型、合成型2选择：主要考虑系统的工作环境和工作条件。(1 )按工作压力卫高，大；P低o 小。(2 )按环境温度7*周，大；(3)按运动速度卩高，小；T低，rj小。V低，大。2. 2. 2压力的表示方法及单位2. 2液体静力学 2. 2. 1液体静压力及其特性静压力：是指液体处于静止状

3、态时，其单位面 积上所受的法向作用力若法向力F均匀地作用在面积A上，则压力可表示为:F静压力的特性：液体的静压力的方向总是沿着作用面的内法线方向静止液体中任何一点所受到各个方向的压力都相等给对真虫pm出*1加41、测压两基准绝对压力：以绝对零压为基准所测 相对压力：以大气压力为基准所测2. 关系绝对压力=大气压力+相对压力 真空度=大气压力-绝对压力注： 液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力法定单位:牛顿/米2 (N/m2)即帕(Pa )1 MPa=l06Pa单位换算：1工程大气压（at） =1公斤力/厘米2 （kgf/W） 105 帕=0. 1 MPa1 米水柱 5比0） =9. 8

4、x 103Pa1 毫米汞柱（mmHg） =1. 33 x 1 02Pa1、计算靜止液体内任意点A处的压力P = Po+ P gh2、重力作用下静止液体压力分布特征(1 )靜止液体中任一点处的压力由两部分液面压力p0组成液体自重所形成的压力p gh(2) 静止液体内压力沿液深呈线性规律分布(3) 离液面深度相同处各点的压力均相等，压力相等的点组成的面叫等压面.例2-1如图所示，容器内盛油液。已知油的密p=900kg/m3,活塞上的作用力F=1000N,活塞的面积A=1 x lO-V,假设活塞的重 量忽略不计。问活塞下方深度为h=05m处的压力等于多少?解：活塞与液体接触面上的压力均匀分布，有F

5、_1000 NA 1 x 10_3w2=IO* N / 厂深度为h处的液体压力p=106+900 x 9. 8 x 0. 5 =1. 0044 x 106 (N/m2) 106 (Pa)结论:在液压系统中液体自重的影响常可忽略不计2. 2. 4静止液体中的压力传递帕斯卡原理:在密闭容器内，由外力作用产生的压力可以等值同时传递到液体内所有各点。液压系统中的压力取决于负载。2. 2. 5静止液体对固体壁面的作用力作用在平面上的总作用力：F=pA如：液压缸，若设活塞直径为D,则F= p-A = p兀 D2/4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

6、面在该方向的垂直投影面积之乘积。1. 理想液体、定常流理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。实际液体：既有粘性又考虑可压缩性的液体。 定常流动：流动液体中任一点的p、U和P都不 随时间而变化流动。2、流量和平均流速通流截面：液体在管道中流动时，垂直与液体 流动方向的截面。用A表示流量：单位时间内流过某通流截面的液体体积。 用q表示，q=vA单位为m3/s或L/min。 平均流速：通流截面上各点均匀分布假想流速。V=q/A单位为m/s3. 层流和素流层流：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；紊流：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

7、运动。液体流动时，究竟是层流还是素流，要用雷 诺数来判定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。对金属圆管Re临2000。2. 3. 2连续性方程一质量守恒定律连续性原理：理想液体在管道中恒定流动时, 根据质量守恒定律，液体在管道内既不能 增多，也不能减少，因此单位时间内流入 液体的质量应恒等于流出液体的质量。连续,陞方程:7血=%2或：VA=q=常数结论：液体在管道中流动时，流过各个通 流截面的流量是相等的，因而流速和过流断面成反比。2. 3. 3伯努利方程一能量守恒定律1能量守恒定律：理想液体在管道中稳定流动 时，根据能量守恒定律，同一管道内任一截面上的

8、总能量应该相等。或：外力对物体所做的功应该等于该物体机械能的 变化量。2、伯努利方程（理想液体）：Pl +pg Z +pv, / 2 = p2+pgZ24-pv22/2或 p/pg +Z+ v2/2g= C （ c为常数）3、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。2. 4液体流经管路内压力损失计算4.实际液体总流的伯势利方程P、12 P、12+ 召 + = + 乙2 +厂2。； + 忙 Pg2 gpg2ga i， a2动能修正系数，一般在紊流时取 a =、层

9、流时取a =2。h .:单位重量液体所消耗的能量M5、伯努利方程应用实例 液压泵吸油口处的真空度 是油箱液面压力与吸油口 处压力厂之差。液压泵吸 油口处的真空度却不能太 大.实践中一般要求液压泵的吸油口的高度h不超过0. 5米.压力损失：由于液体具有粘性，在管路中流动时又不可避免地存在着摩擦力，所以液体在流动过程中必然要损耗一部分能量。 这部分能量损耗主要表现为压力损失。分类：有沿程压力损失和局部压力损失两 种。沿程压力损失：这种沿等直径管流动时 的压力损失人64 / “ _ Q I 2p 入=ARe d 2d 2入：沿程压力损失系数，其理论值为入=64/Re ,而实际由于各种 因素的影响，对

10、光滑金属管取入=75/Re, 对橡胶管取入=80/Re。局部压力损失Apg :在流经阀口、管道截 面交化、弯曲等处时，由于流动方向和速 度变化及复杂的流动现象（旋涡，二次流等） 而造成局部能量损失E称为局部压力损失系数管路系统的压力损失：整个管路系统的总压力 损失是系统中所有直管的沿程压力损失和所有 局部压力损失之和n22系统动力元件所供的工作压力:小孔的类型:厂薄壁小孔：当孔的长度/与孔径H之比（长径比） l/d4时的小孔称为细长 小孔.当孔的长度/与孔径d之比0. 5l/d 0时的小孔短孔：称为短孔.通过薄壁小孔的流量与液体粘度无关，因而流量受液体温度影响较小节流孔口常做成薄壁小孔。2.流

11、经细长孔的流量nd 4 A/? d q = = A A/?128 m 32人=-d2是细长小孔的通流截面积4液体流经细长小孔的流量将随液体温度的变化 而变化。但细长小孔的流量与孔前后的压差关系 是线性的3.流经短孔的流量统一的经过小孔的流量公式32“/式中 A:孔的通流截面积，Ap:孔前后压差,m:由孔结构形式决定的指数，0. 5 m q = b h A p / 12 M 1 土 u（）b h / 2在压差作用下，流量Q与缝隙值力的三次方 成正比，这说明液压元件内缝隙的大小对泄漏 量的影响非常大。(2)流经相对运动平行平板间隙的流量 q=bhu0/2在一般情况下，相对运动的平行平板 间隙中既存

12、在压差又存在相对运动，此时 平行平板流量若二者方向相同为上述的代 数和若方向相反为代数差。2.流经同心圆柱环形缝隙的流量公式:q =( 7id hl 12jalAp 土 7i dh 7 I 2当圆柱体移动方向和压差方向相同时取正号，方向相反时取负号。126液压冲击和空穴现象液压冲击：在液压系统中由于某种原因，液体压力 在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。1.液压冲击产生的原因(1) 、管内液流速度突然变化，由液流惯性力引起的 液压冲击。(2) 、由于运动部件制动时引起的液压冲击。2 减小液压冲击的措施使直接冲去变为间接冲击，这可用减慢阀的 关闭速度和减小冲击波传递距离来达到。(2 )限制管道中油液的流速。用橡胶软管或在冲击源处设盖蓄能器，以吸 收液压冲击的能量。在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力 升高的安全阀。气穴现象在液