液压模块一课题2

1、模块一模块一 液压传动基础知识液压传动基础知识 课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 密度是单位体积液体的质量：密度是单位体积液体的质量：=m/v （ kg/m3）。 密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略，一般取密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略，一般取=900kg/m3。 液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间液体在外力作用下流动时，由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力，导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力的附着力，导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力,这种特性称为粘性。这种特性称为粘性。或：流动液体流层之间

2、产生内部摩擦阻力的性质。或：流动液体流层之间产生内部摩擦阻力的性质。 液体静止时液体静止时，液体不呈现粘性液体不呈现粘性 。 课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一 粘度是衡量粘性大小的物理量。粘度是衡量粘性大小的物理量。 公式：公式： F = A du/dy =F/A=du/dy（N/m2） =dy/du （Ns/m2） 物理意义：物理意义：液体在单位速度梯度液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上内下流动时，接触液层间单位面积上内摩擦力。摩擦力。 单位：单位：国际单位（国际单位（SI制）中：帕制）中：帕秒

3、秒（Pas）或牛顿或牛顿秒秒/米米2（Ns/m2）课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一 公式：公式： = / （m2/S） 物理意义：物理意义：运动粘度没有明确的物理意义。机械油的牌号就是用机械运动粘度没有明确的物理意义。机械油的牌号就是用机械油在油在40时的运动粘度的平均值来表示的。时的运动粘度的平均值来表示的。 单位：单位：SI制：制： m2/s；CGS制：制： St（斯）（斯） （cm2/s） 、 cSt（厘斯）（厘斯）（mm2/s） 说明：说明：单位中只有长度和时间量纲类似运动学量。单位中只有长度和时间量纲类似运动学量。 称运动粘度，常用于液压油牌号标注。称运动粘

4、度，常用于液压油牌号标注。 32号液压油，指这种油在号液压油，指这种油在400C时的平均运动粘度为时的平均运动粘度为32cst。课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一 相对粘度又称条件粘度。采相对粘度又称条件粘度。采用特定的粘度计，在规定的条件用特定的粘度计，在规定的条件下测出的液体粘度。我国采用恩下测出的液体粘度。我国采用恩氏粘度。氏粘度。 工程中常采用先测出液体的工程中常采用先测出液体的相对粘度，再根据关系式换算出相对粘度，再根据关系式换算出动力粘度或运动粘度的方法。动力粘度或运动粘度的方法。课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一61031. 631

5、. 7ttEE（1）定义定义：液体受压力作用而发生体积缩小性质。即：体积为：液体受压力作用而发生体积缩小性质。即：体积为V的液体，的液体，当压力当压力p增大时，体积增大时，体积V减小，则液体在单位压力变化下体积的相减小，则液体在单位压力变化下体积的相对变化量。对变化量。（2）体积压缩系数体积压缩系数： k =-V / p V0 常用液压油的常用液压油的 k =（5-7）x10-10 m2/N 物理意义：单位压力所引起液体体积的变化。物理意义：单位压力所引起液体体积的变化。（3）体积弹性模数体积弹性模数：= 1/ k= - p V0 /V 物理意义：表示单位体积相对变化量所需要的压力增量，也即液

6、体物理意义：表示单位体积相对变化量所需要的压力增量，也即液体抵抗压缩能力的大小。抵抗压缩能力的大小。 （4）计算时取）计算时取 = （1.4-1.9）x 109 N/m2 。3、液体的可压缩性、液体的可压缩性课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一（1）粘度和压力的关系）粘度和压力的关系 液体分子间的距离随压力增加而减小液体分子间的距离随压力增加而减小,内聚力增大，其粘度也随之内聚力增大，其粘度也随之增大。增大。 随随p增大而增大，压力较小时忽略，增大而增大，压力较小时忽略，32Mpa以上才考虑。以上才考虑。 （2）粘度和温度的关系）粘度和温度的关系 温度上升，内聚力下降，温

7、度上升，内聚力下降，下降。下降。 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。粘温特性较好。 课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一典型液典型液压压油的粘油的粘温温特性特性1、液压油的作用、液压油的作用（ 1）作为工作介质）作为工作介质传递运动和动力。传递运动和动力。（ 2）作为润滑剂）作为润滑剂润滑运动部件。润滑运动部件。2、对液压油的要求、对液压油的要求 （1）合适的粘度和良好的粘温特性；）合适的粘度和良好的粘温特性；（2）良好的润

8、滑性；）良好的润滑性；（3）纯净度好，杂质少；）纯净度好，杂质少；（4）对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性。）对系统所用金属及密封件材料有良好的相容性。（5）对热、氧化水解都有良好稳定性，使用寿命长；）对热、氧化水解都有良好稳定性，使用寿命长；（6）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；（7）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，闪点和燃点高，流动点和凝固点低。）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，闪点和燃点高，流动点和凝固点低。（凝点（凝点 油液完全失去其流动性的最高温度）油液完全失去其流动性的最高温度）（8）对人体无害，对环境污染小，成本低，价格

9、便宜总之：）对人体无害，对环境污染小，成本低，价格便宜总之：粘度是第一位的粘度是第一位的 。课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一3、液压油的选用、液压油的选用 1）机械油）机械油 2）精密机床液压油（抗磨）精密机床液压油（抗磨） 3）气轮机油）气轮机油 4）变压器油等）变压器油等 首先根据工作条件首先根据工作条件 （工作部件运动速度（工作部件运动速度v、工作压力、工作压力p 、环境温度、环境温度T）和元件类型选择油液品种，然后根据粘度选择牌号。和元件类型选择油液品种，然后根据粘度选择牌号。 1）工作部件运动速度慢速、工作压力高、环境温）工作部件运动速度慢速、工作压力高、环

10、境温 度高：选大度高：选大（以降低泄（以降低泄漏漏q）；）； 2）工作部件运动速度快速、工作压力低、环境温度低：选小）工作部件运动速度快速、工作压力低、环境温度低：选小（以降低功（以降低功率损失率损失 P）。）。课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一气轮机油气轮机油 变压器油变压器油课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一机械油机械油 精密机床液压油精密机床液压油 研究内容：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。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。 静止液体：静止液体：指液体内部质点之间没有相对运动，至于液体整体完全

11、可以象刚指液体内部质点之间没有相对运动，至于液体整体完全可以象刚体一样做各种运动。体一样做各种运动。 1、液体的静压力定义、液体的静压力定义 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。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。 2、液体静压力特性、液体静压力特性 （1）垂直并指向于承压表面）垂直并指向于承压表面 液体在静止状态下不呈现粘性液体在静止状态下不呈现粘性 内部不存在切向剪应力而只有法向应力内部不存在切向剪应力而只有法向应力 （2）各向压力相等）各向压力相等 有一向压力不等，液体就会流动有一向压力不等，液体就会流动 各向压力必须相等各向压

12、力必须相等 课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一（二）（二） 液体静力学基本方程式液体静力学基本方程式 在重力作用下静止液体的受力情况可用下图表示。在重力作用下静止液体的受力情况可用下图表示。 平衡方程为：平衡方程为： pdA = p0 dA+G = p0 dA+ghdA p = p0 +gh 重力作用下静止液体压力分布特征重力作用下静止液体压力分布特征 （1）静止液体中任一点处的压力由）静止液体中任一点处的压力由两部分组成：液面压力两部分组成：液面压力p0 + 液体自重所液体自重所形成的压力形成的压力gh； （2）静止液体内压力沿液深呈线性）静止液体内压力沿液深呈线性规

13、律分布；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）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。压面。课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一重力作用下静止的液体重力作用下静止的液体1、测压两基准、测压两基准 绝对压力：以绝对零压为基准所测。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。相对压力：以大气压力为基准所测。2、关系、关系 （1）绝对压力）绝对压力 = 大气压力大气压力 + 相对压力相对压力 （2）相对压力（）相对压力（表压表压）= 绝对压力绝对压力 大气压力大气压力 （注：液压传动系统中所测

14、压力均为相对压力即表压力）（注：液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力） （3）真空度）真空度 = 大气压力大气压力 绝对压力绝对压力 在在SI中压力的单位为中压力的单位为N/m2，称为帕斯卡，用，称为帕斯卡，用Pa表表 示。在工程上采用工程大气压。示。在工程上采用工程大气压。 1at（工程大气压）（工程大气压） 1kg/cm29.8104N/m2105Pa0.1Mpa。课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一1、根据帕斯卡原理（静压传递原理）：、根据帕斯卡原理（静压传递原理）： 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。在密闭容器内，液体表面的压力可等值

15、传递到液体内部所有各点。 在液压传动系统中，通常是外力产生的压力要比液体自重（在液压传动系统中，通常是外力产生的压力要比液体自重（gh）所）所 产生产生的压力大得多。因此可把式中的的压力大得多。因此可把式中的gh略去，而认为静止液体内部各点的压力处略去，而认为静止液体内部各点的压力处处相等。处相等。2、液压系统压力形成、液压系统压力形成 如下图所示：如下图所示：p = F/A 当当 F = 0 时，时， p = 0， 当当F增大时，增大时， p升高，升高， 当当F减小时，减小时， p下降。下降。 结论：结论： 课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一系系统负载与压统负载与压力

16、的力的关关系系 当承受压力的表面为平面时，液体对该平面的总作用力当承受压力的表面为平面时，液体对该平面的总作用力 F为液体的压力与为液体的压力与受压面积受压面积A的乘积，其方向与该平面相垂直。如：液压缸，若设活塞直径为的乘积，其方向与该平面相垂直。如：液压缸，若设活塞直径为D，则则 P = pA = pD2/4 2、作、作的总作用力的总作用力 Fx = pAx 结论：曲面在某一方向上所受的作用力，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等于液体压力与曲面在该方向的垂直投影面积之乘积。面积之乘积。 课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一课题课题

17、2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一1、理想液体与恒定流动、理想液体与恒定流动 （1）理想液体）理想液体 通常把既无粘性又不可压缩的液体称为理想液体，而把事通常把既无粘性又不可压缩的液体称为理想液体，而把事实上既有粘性又可压缩的液体称为实际液体。实上既有粘性又可压缩的液体称为实际液体。 （2）恒定流动）恒定流动 液体流动时，若液体中任何一点的压力、流速和密度都不液体流动时，若液体中任何一点的压力、流速和密度都不随时间而变化，这种流动称为定常流动。反之，则称为非定常流动。随时间而变化，这种流动称为定常流动。反之，则称为非定常流动。 2、流线、流束和通流截面、流线、流束和通流截面 （

18、1）流线）流线 表示某一瞬时液流中各处质点运动状态的一条条曲线。表示某一瞬时液流中各处质点运动状态的一条条曲线。 （2）流束）流束 通过某一截面上各点流线的集合。通过某一截面上各点流线的集合。 （3）通流截面）通流截面 垂直于液体流动方向的截面称为通流截面。垂直于液体流动方向的截面称为通流截面。流线和流束流线和流束 （2）平均流速平均流速 A通流截面面积；通流截面面积； 流量，在液压传动中，流量单位为流量，在液压传动中，流量单位为 或或 液体的体积；液体的体积； 通过体积所需要的时间，通过体积所需要的时间， tVq qVtmin/LsmL/vAvq Aqv 课题课题2 液压流体力学基础液压流体

19、力学基础 模块一模块一（1）流量流量 单位时间内流过某通流截面的液体体积称为流量。单位时间内流过某通流截面的液体体积称为流量。v = q/A q = 0 v = 0q v q v 课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一液压缸的运动速度液压缸的运动速度（ 一般用来作为判别液流状态的依据，称为临界雷诺数记作一般用来作为判别液流状态的依据，称为临界雷诺数记作 。 当当 为紊流，为紊流， 4 短孔短孔 0.5 工作压力工作压力 引起振动、噪声、导致某些元件如密封装置、管路等引起振动、噪声、导致某些元件如密封装置、管路等 损坏；使某些损坏；使某些元件（如压力继电器、顺序阀等）产生误动

20、作，影响系元件（如压力继电器、顺序阀等）产生误动作，影响系 统正常工作。统正常工作。 课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一（3）液压冲击的类型：）液压冲击的类型： 1）液流通道迅速关闭或液流方向突然改变使液流速度的大小或方向突然变化）液流通道迅速关闭或液流方向突然改变使液流速度的大小或方向突然变化时，由液流的惯性力引起的液压冲击。时，由液流的惯性力引起的液压冲击。 可采取以下措施来减少这种液压冲击：可采取以下措施来减少这种液压冲击： a、使完全冲击改变为不完全冲击。可用减慢阀门关闭速度或减小冲击波传播、使完全冲击改变为不完全冲击。可用减慢阀门关闭速度或减小冲击波传播距离来

21、达到；距离来达到； b b、限制管中油液的流速；、限制管中油液的流速； c c、用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收液压冲击的能量；、用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收液压冲击的能量； d d、在出现液压冲击的地方，安装限制压力的安全阀。、在出现液压冲击的地方，安装限制压力的安全阀。 2 2）运动部件制动时产生的液压冲击。）运动部件制动时产生的液压冲击。课题课题2 液压流体力学基础液压流体力学基础 模块一模块一2 2、气穴现象、气穴现象 （1 1）气穴概念）气穴概念：液压系统中，由于某种原（如速度突变），使压力降低而：液压系统中，由于某种原（如速度突变），使压力降低而使气泡产生的现象

22、。使气泡产生的现象。 （2 2）气穴现象产生原因）气穴现象产生原因： 压力油流过节流口、阀口或管道狭缝时，速度升高，压力降低；液压泵吸压力油流过节流口、阀口或管道狭缝时，速度升高，压力降低；液压泵吸油管道较小，吸油高度过大，阻力增大，压力降低；液压泵转速过高，吸油不油管道较小，吸油高度过大，阻力增大，压力降低；液压泵转速过高，吸油不充分，压力降低（如高空观缆）。充分，压力降低（如高空观缆）。（3 3）气穴现象引起的结果）气穴现象引起的结果 1 1）液流不连续，流量、压力脉动）液流不连续，流量、压力脉动 2 2）系统发生强烈的振动和噪声）系统发生强烈的振动和噪声 3 3）发生气蚀）发生气蚀 （4

23、 4）措施）措施 1 1）减小小孔和缝隙前后压力降，希望）减小小孔和缝隙前后压力降，希望 p p1 1/p/p2 2 3.5 3.5 。 2 2）增大直径、降低高度、限制流速。）增大直径、降低高度、限制流速。 3 3）管路要有良好密封性防止空气进入。）管路要有良好密封性防止空气进入。 4 4）提高零件抗腐蚀能力，采用抗腐蚀能力强的金属材料，减小表面粗）提高零件抗腐蚀能力，采用抗腐蚀能力强的金属材料，减小表面粗糙度。糙度。 5 5）整个管路尽可能平直，避免急转弯缝隙，合理配置。）整个管路尽可能平直，避免急转弯缝隙，合理配置。 显然，液压千斤顶将较小的力转化成了较大的力。液压传动是利用液显然，液压千斤顶将较小的力转化成了较大的力。液压传动是利用液体的压力能来传递动力的。体的压力能来传递动力的。 在在 、 一定时，负载越大时，系统中的压力就越高，所需的作用一定时，负载越大时，系统中的压力就越高，所需的作用力也就越大，由此印证了液压传动工作原理的第一个重要特征：力也就越大，由此印证了液压传动工作原理的第一个重要特征：液压传液压传动中工作压力取决于外负载。动中工作压力取决于外负载。 在在 的作用下，小活塞受到的作用下，小活塞受到 的作用（的作用（ ），此时，小活塞），此时，小活塞底面单位面积上的压力底面单位面积上的压力 ，根据流体