液压流体力学

1、下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红第第 2 章章 液压流体力学基础液压流体力学基础 2.2液体静力学液体静力学 2.3液体动力学液体动力学 2.4流动阻力和能量损失流动阻力和能量损失 2.1液压油液压油 2.5孔口和缝隙流量孔口和缝隙流量 2.6空穴现象和液压冲击空穴现象和液压冲击 下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红 液压传动是以液体作为工作介质进行能量的传递。液压传动是以液体作为工作介质

2、进行能量的传递。 1 1、了解液体的物理性质，静压特性、方程、传递规律，、了解液体的物理性质，静压特性、方程、传递规律，掌握液体在静止和运动过程中的基本力学规律，掌握静力掌握液体在静止和运动过程中的基本力学规律，掌握静力学基本方程、压力表达式和结论学基本方程、压力表达式和结论 ； 2 2、了解流动液体特性、传递规律，掌握动力学三大方程、了解流动液体特性、传递规律，掌握动力学三大方程、流量和结论；流量和结论； 3 3、了解流量公式、特点、两种现象产生原因，掌握薄壁、了解流量公式、特点、两种现象产生原因，掌握薄壁孔流量公式及通用方程、两种现象的危害及消除。孔流量公式及通用方程、两种现象的危害及消除

3、。下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红 液压油的粘性和粘度液压油的粘性和粘度 粘温特性粘温特性 静压特性静压特性 压力形成压力形成 静力学基本方程静力学基本方程 流量与流速的关系，三大方程的形流量与流速的关系，三大方程的形式及物理意义式及物理意义下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红液压油的分类液压油的分类 普通液压油：机械油；汽轮机油普通液压油：机械油；汽轮机油1石油基液压油石油基液压油 专用

4、液压油：精密机床油；航空油专用液压油：精密机床油；航空油 合成液压油合成液压油磷酸酯液压油磷酸酯液压油2难燃液压油难燃液压油 水水乙二醇液压油乙二醇液压油 含水液压油含水液压油 乳化液乳化液 油包水乳化液（含水量达油包水乳化液（含水量达40） 返回本章返回本章2.1 液压油液压油 返回本节水包油乳化油水包油乳化油 （含水量达（含水量达9095）下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红一、液压油的性质一、液压油的性质（一）、液体的密度（一）、液体的密度 1.定义定义：单位体积液体的质量。单位体积液体

5、的质量。 单位单位kg/m3（二）、液体的可压缩性（二）、液体的可压缩性1.定义定义：液体受压力作用而发生体积变化的性质。液体受压力作用而发生体积变化的性质。可用体积压缩系数可用体积压缩系数k或体积弹性模量体积弹性模量K表示表示。mV2.1 液压油液压油 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红2.体积压缩系数体积压缩系数k : 单位压力变化量引起体积变化的相对量的大小。单位压力变化量引起体积变化的相对量的大小。 3.体积弹性模量体积弹性模量K： 体积压缩系数体积压缩系数k的倒数的倒数物理

6、意义：物理意义： 表示液体抵抗变形的能力。液体压缩性较小，所以一般认表示液体抵抗变形的能力。液体压缩性较小，所以一般认为液体不可压缩。为液体不可压缩。2 m /NVkp V 21 N/mp VKkV 2.1 液压油液压油 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红（三）、液体的粘性（三）、液体的粘性1. 1.定义：定义： 液体流动时，由分子间的内聚力而产生内摩擦力的液体流动时，由分子间的内聚力而产生内摩擦力的性质。性质。2.2.粘度：粘度：液体粘性的大小可用粘度来衡量。液体粘性的大小可用粘度

7、来衡量。 v 动力粘度动力粘度 v 运动粘度运动粘度 v 相对粘度相对粘度2.1 液压油液压油 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红动力粘度动力粘度： 直接表示流体的粘性即内摩擦力的大小直接表示流体的粘性即内摩擦力的大小（Pas或或Ns/m2） 牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律 2.1 液压油液压油 返回本节液体粘性示意图液体粘性示意图下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红牛顿内摩擦定律牛顿

8、内摩擦定律式中：式中： ：动力粘度系数；：动力粘度系数； :单位面积上的摩擦力；单位面积上的摩擦力； ： 速度梯度，即液层间速度对液层距离的变化率。速度梯度，即液层间速度对液层距离的变化率。物理意义：物理意义：当速度梯度为当速度梯度为1时接触液层间单位面积上的内摩时接触液层间单位面积上的内摩擦力。擦力。静止液体则不显示粘性静止液体则不显示粘性。只有当运动流体流层间发生相对运。只有当运动流体流层间发生相对运动时，流体对剪切变形的抵抗，也就是粘性才表现出来。动时，流体对剪切变形的抵抗，也就是粘性才表现出来。fduFAdydudy2.1 液压油液压油 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本

9、章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红运动粘度运动粘度：运动粘度是绝对粘度与密度：运动粘度是绝对粘度与密度的比值。的比值。 m2/s相对粘度相对粘度：工程上采用仪器直接测量的粘度单位，即相对粘度。：工程上采用仪器直接测量的粘度单位，即相对粘度。 动力动力粘度和运动粘度常用，但它们都难以直接测量粘度和运动粘度常用，但它们都难以直接测量 雷式粘度雷式粘度R英国、欧洲英国、欧洲 赛式粘度赛式粘度SSU美国美国 恩式粘度恩式粘度o oE俄国、德国、中国俄国、德国、中国 单位：无量纲 200ml 200ml 温度为温度为T T的被测液体的被测液

10、体, ,流经恩氏粘度计小孔流经恩氏粘度计小孔（2.8mm2.8mm）所用时间）所用时间t t1 1，与同体积与同体积2020度的水通过小孔所度的水通过小孔所用时间用时间t t2 2之比。之比。12tEt2.1 液压油液压油 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红2.1 液压油液压油 返回本节恩氏粘度测量示意图恩氏粘度测量示意图下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红v 3.影响液体粘度的因素

11、影响液体粘度的因素v 形成粘性原因形成粘性原因：分子之间的内聚力分子之间的内聚力v 温度对粘度的影响温度对粘度的影响影响影响： v 压力对粘度的影响压力对粘度的影响 (当工作压力增大时，液体分子间的距离增大，粘性增大。当工作压力增大时，液体分子间的距离增大，粘性增大。应用时忽略影响应用时忽略影响) T阻力能耗油液稀泄露P2.1 液压油液压油 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红2.1 液压油液压油 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械

12、械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红例题例题2.1如图所示一液压缸，缸筒内径如图所示一液压缸，缸筒内径D=120mm，活塞直径为，活塞直径为d=119.6mm, 活塞长度为活塞长度为L=140mm，若油的动力粘度，若油的动力粘度为为 , 活塞回程的稳定速度为活塞回程的稳定速度为v=0.5m/s，求不计油液压力时拉回活塞所需的力求不计油液压力时拉回活塞所需的力F。0.065Pa s2.1 液压油液压油 返回本节()/28.55duFAdyvdLDdN解解：下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电

13、电系系陈陈晓晓红红四、液压油的选择四、液压油的选择 | 根据液压元件生产厂样本和说明书所推荐的品种号数来选用液压油| 考虑液压系统的工作压力、工作温度、液压元件种类| 经济性等因素全面，总的来说，应尽量选用较好的液压油，虽然初始成本要高些，但由于优质油使用寿命长，对元件损害小，所以从整个使用周期看，其经济性要比选用劣质油好些。| 考虑液压系统工作条件的特殊要求，如在寒冷地区工作的系统则要求油的粘度较低的油；伺服系统则要求油质纯、压缩性小；在慢速高温高压时，为减少泄漏，应选用粘度较大的液压油，在高速低温低压时，应选用粘度较小的液压油。2.1 液压油液压油 返回本节工作介质油液工作介质油液下一页上

14、一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红五、液压油的污染与控制五、液压油的污染与控制1 1、油液污染的危害、油液污染的危害 2 2、介质污染的主要原因、介质污染的主要原因液体污染：液体污染：机械污染：机械污染：微生物污染微生物污染3 3、介质污染的测定与控制、介质污染的测定与控制v （1 1）测定：）测定：称重法：称重法：100mL100mL油液真空过滤油液真空过滤烘干烘干颗粒记数法：单位容积中不同尺寸范围内颗粒污染物的颗颗粒记数法：单位容积中不同尺寸范围内颗粒污染物的颗粒数粒数显微镜法显微镜法v （2

15、2）控制：）控制：使用保持清洁使用保持清洁装配后、运转前保持清洁装配后、运转前保持清洁工作中保持清洁工作中保持清洁用合适的滤油器用合适的滤油器定期更换液压油定期更换液压油控制液压油的工作温度。控制液压油的工作温度。2.1 液压油液压油 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红一、静压力及其特性一、静压力及其特性1. 1.定义定义：压力是指液体或气体在单位面积上所受的内法线方向：压力是指液体或气体在单位面积上所受的内法线方向的法向应力。的法向应力。2.2.压力的单位压力的单位：N/mN/m2

16、 2，称为帕斯卡，简称为帕（，称为帕斯卡，简称为帕（PaPa），），1MPa 1MPa =10=106 6 Pa= 10 Pa= 106 6 N/m N/m2 2，1 bar=101 bar=105 5 Pa Pa。所谓静压力所谓静压力是指静止液体单位面积上所受的法向力是指静止液体单位面积上所受的法向力3.3.液体静压力有两个重要特性液体静压力有两个重要特性: : 液体静压力垂直于承压面液体静压力垂直于承压面, ,其方向和该面的内法线方向一其方向和该面的内法线方向一致。静止液体不存在质点间的相对运动，也就不存在拉力致。静止液体不存在质点间的相对运动，也就不存在拉力或切向力，所以或切向力，所以静

17、止液体只能承受压力。静止液体只能承受压力。 静止液体内任一点所受到的压力在各个方向上都相等。静止液体内任一点所受到的压力在各个方向上都相等。2.2 液体静力学液体静力学 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红 4.4.压力的表示方法压力的表示方法： 绝对压力、相对压力绝对压力、相对压力( (表压力表压力) )、真空度、真空度 绝对压力绝对压力：以绝对真空为基准零值时所测得的压力以绝对真空为基准零值时所测得的压力. . 相对压力相对压力：以大气压力为基准，测量所得的压力是高于以大气压力为基

18、准，测量所得的压力是高于大气压的部分称它为相对压力或表压力。大气压的部分称它为相对压力或表压力。 可正可负，可正可负，正值：表压正值：表压 负值：真空度负值：真空度 真空度真空度：某点的绝对压力比大气压小的那部分数值。 2.2 液体静力学液体静力学 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红：1. 1.压力压力=压强？压强？2.2.静止液体内任一点所受到的压力在各个方向上是否相等？静止液体内任一点所受到的压力在各个方向上是否相等？（相等，如果某点受到的压力在某个方向上不相等（相等，如果某点受

19、到的压力在某个方向上不相等, ,那么液体那么液体就会流动就会流动, ,这就违背了液体静止的条件）这就违背了液体静止的条件）3 3不同点所受到的压力是否相等？不同点所受到的压力是否相等？（不一定相等）（不一定相等）2.2 液体静力学液体静力学 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红绝对压力、相对压力绝对压力、相对压力( (表压力表压力) )和真空度关系图和真空度关系图2.2 液体静力学液体静力学 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工

20、程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红绝对压力、相对压力绝对压力、相对压力( (表压力表压力) )和真空度和真空度关系关系 式式ua:a:绝对压力绝对压力=大气压力大气压力+ +表压力表压力ub:b:相对压力相对压力( (表压力表压力)=)=绝对压力绝对压力- -大气压力大气压力uc: c:真空度真空度=|=|负的相对压力负的相对压力| | = =大气压力大气压力- -绝对压力绝对压力00（绝对压力总是正值，相对压力（表压力（绝对压力总是正值，相对压力（表压力_ _则可正可负，负的则可正可负，负的表压力就是真空度，如真空度为表压力就是真空度，如真空度为0.4MPa0.4MPa，其表压力为，其表压力为- -0.4MPa0.4MPa。）。）2.2 液体静力学液体静力学 返回本节下一页上一页结束结束总目录总目录 返回本章返回本章辽辽宁宁科科技技大大学学机机械械工工程程与与自自动动化化学学院院机机电电系系陈陈晓晓红红例题例题1.2 如图如图1.5所示，已知所示，已知 和和 ，问，问解：解：2p3p1?p 1122123321aJaJJJpppppppppppp 2