液压传动基础知识

欢送来主页下载欢送来主页下载---教师姓名 李光布 授课班级 08机械 授课形式 讲授授课日期

年 月 日 第周

授课时数 6授课章节名称第一章液压传动根底学问1、把握液压与气压传动系统的工作原理与组成教学目标 静力学﹑液体动力学﹑定常管流的压力损失﹑孔口及缝隙流淌教学重点难点流体静压力根本方程、伯努利方程、定常管流的压力损失等教学媒体选择多媒体课件作业布置 1-5，1-7，1-9，1-13教学学时安排：1、液压油﹑液体静力学：2学时安排 2、液体动力学：2学时：2另外，安排液阻特性试验：2第一章液压传动根底学和动力学规律，需了解液体的以下特性：能利用解析数学来描述它的运动规律。剪切变形而只能对变形速度呈现阻力。能保持肯定的外形，只能呈现所处容器的外形。均质性：其密度是均匀的，物理特性是一样的。第一节液压传开工作介质第一节液压传开工作介质常用的液压传开工作介质的性质。一、液压传开工作介质的性质密度单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为Ｖ，质量为ｍ的液体的密度为20度时的密度作为油液的标准密度。可压缩性压力为ｐ0、体积为Ｖ0的液体，如压力增大

时，体积减小 ，则此液体的可压缩性可用体积压缩系数 ，即单位压力变化下的体积相对变化量来表示由于压力增大时液体的体积减小，因此上式右边须加一负号，以使 成为正值。液体体积压缩系数的倒数，称为体积弹性模量Ｋ，简称体积模量。即Ｋ=１／ 。粘性粘性的定义液体在外力作用下流淌(或有流淌趋势)时，分子间的内聚力要阻挡分子相对运动而产生的一种内摩擦力，这种现象叫做液体的粘性。液体只有在流淌(或有流淌趋势)时才会呈现出粘性，静止液体是不呈现粘性的。1-2为例，假设两平行平板间布满液体，下平板不动，而上平板以速度 向右平动。由于液体的粘性作用，紧靠下平板和上平板的液体层速度分别为零和 试验测定得出，液体流淌时相邻液层间的内摩擦力Ft，与液层接触面积Ａ、液层间的速度梯度成正比，即式中：为比例常数，称为粘性系数或粘度。如以表示切应力，即单位面积上的内摩擦力，则这就是牛顿的液体内摩擦定律。粘性的度量位为Pa·s(帕·秒)，以前沿用的单位为P(泊，dyne·s／ )，1Pa·s=10P= cP(厘泊)。运动粘度：液体的动力粘度与其密度的比值，称为液体的运动粘度；即，前沿用的单位为St(斯)，１=St＝cSt(厘斯)。液压传开工作介质的粘度等级是以40时运动粘度(以 号L-HL22一般液40时运动粘度的中心值为22 。度本身。其它性质)、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性以及相容性(对所接触的金属、密封材料、涂料等作用程度)等，它们对工作介质的选择和使用有重要影响。这些性质需要在精炼的矿物油中参加各种添加剂来获得，其含义较为明显，不多作解释，可参阅有关资料。二、对液压传开工作介质的要求动力，液压传开工作介质应具备如下性能：适宜的粘度，较好的粘温特性。润滑性能好。质地纯洁，杂质少。对金属和密封件有良好的相容性。对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性。抗泡沫好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。体积膨胀系数小，比热容大。(明火能使油面上油蒸气闪燃，但油本身不燃烧时的温度)和燃点高。对人体无害，本钱低。火等项要求。三、工作介质的分类和选择分类L是石油产品的总分类号，H表示液压系统用的工作介质，数字表示该工作介质的粘度等级。工作介质的选用原则选择液压系统的工作介质一般需考虑以下几点：液压系统的工作条件液压系统的工作环境综合经济分析四、液压系统的污染掌握手段。污染的根源进入工作介质的固体污染物有四个根源：已被污染的油、残留污染、侵入污染和内部生成污染。污染的的危害3．污染的测定污染度测定方法有测重法和颗粒计数法两种。污染度的等级NASl638油液污染度等级。工作介质的污染掌握度内是较为切实可行的方法.为了削减工作介质的污染，应实行如下一些措施：对元件和系统进展清洗，才能正式运转。(2)防止污染物从外界侵入。在液压系统适宜部位设置适宜的过滤器。掌握工作介质的温度，工作介质温度过高会加速其氧化变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限。必需马上更换。更换的工作介质前，必需对整个液压系统彻底清洗一遍。其次节液体静力学其次节液体静力学液体静力学主要是争论液体静止时的平衡规律以及这些规律的应用。“液体容器，不管它是静止的或是匀速、匀加速运动都没有关系。一、液体静压力及其特性法向力。液体内某点处单位面积叫做压力 (静压力)，即

上所受到的法向力之比，假设法向力F，均匀地作用于面积A上，则压力可表示为液体的静压力具有两个重要特性：液体静压力的方向总是作用面的内法线方向。静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等。二、液体静压力根本方程静压力根本方程式在重力作用下的静止液体，其受力状况如图1-4a所示1-4重力作用下的静止液体则Ａ点所受的压力为g止液体内任一点处的压力由两局部组成，一局部是液面上的压力局部是与该点离液面深度 的乘积。同一容器中同一液体内的静压力随液体深度的增加而线性地增加。连通器内同一液体中深度一样的各点压力都相等。由压力相等的点组成的静压力根本方程式的物理意义图1-5为盛有液体的密闭容器，液面压力为 ，选则一根本水平面ox，依据静压力根本方程式可以确定距液面深度ｈ处Ａ点的压力ｐ，即是液体静压力根本方程式的另一种形式。其中体的位能；表示A点的单位质量液体的压力能。理意义。１．压力的表示方法力也称表压力。确定压力与相对压力的关系为：=相对压力+大气压力确定压力小于大气压时,负相对压力数值局部叫做真空度。即-确定压力=-(确定压力-大气压)1-6所示。２．压力的单位:法定压力(ISO)单位称为帕斯卡(帕)，符号为 ，工程上常用兆帕这个单位来表示压力，符号为１压力的单位及其它非法定计量单位的换算关系为：1at(工程大气压)＝(米水柱)(毫米汞柱)四、帕斯卡原理理。液压系统中的压力是由外界负载打算的。五、液体静压力对固体壁面的作用力体壁面上的压力是均匀分布的。分力等于液体静压力和曲面在该方向的垂直面内投影面积的乘积。第三节液体动力学第三节液体动力学一、根本概念l．抱负液体、定常流淌和一维流淌抱负液体：既无粘性又不行压缩的液体。化，则这种流淌就称为定常流淌(恒定流淌或非时变流淌)。流淌(非恒定流淌或时变流淌)。称为二维或三维流淌。迹线、流线、流束和通流截面迹线：是流淌液体的某一质点在某一时间间隔内在空间的运动轨迹。上各质点速度方向与该线相切。不行能突然转折，流线只能是一条光滑的曲线。的每一点作流线，由这些流线组合的外表称为流管。流束：流管内的流线群称为流束定常流淌时。线全都，可以认为运动的液体是由很多微小流束所组成的。度都垂直于这个面。平行流淌：流线彼此平行的流淌称为平行流淌。缓变流淌都可算是一维流淌。流量和平均流速流量：单位时间内通过某通流截面的液体的体积称为流量。法定计量单位制(或SI单位制)中流量的单位为／秒常用单认为通流截面上各点的流速u是相等的，所以通过该截面积的流量为，对此式进展积分，可得到整个通流截面面积A上的流量为流速通过的流量相等，即＝ｖＡ故平均流速流量也可以用流过其截面的液体质量来表示，即质量流量流淌液体的压力在各个方向上的数值可以看作是相等的。二、连续性方程程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式，假设液体作定常流淌，且不行压缩，那么流管(图1-11)，两端通流截面面积为 和 ，在流管中取一微小流束，流束两端的截面积分别为 和 ，在微小截面上各点的速度可以认为是相等的，且分别为 和 dt时间内流人此微小流束的质量应等于从今微小流束流出的质量，故有即对整个流管，明显是微小流束的集合，由上式积分得即如用平均速度表示，得由于两通流截面是任意取的，故有还说明当流量肯定时，流速和通流截面面积成反比。三、伯努利方程伯努利方程就是能量守恒定律在流淌液体中的表现形式。要说明流淌液体的能量问题，必需先表达液流的受力平衡方程，亦即它的运动微分方程。l.抱负液体的运动微分方程体的力平衡方程。抱负液体的伯努利方程将上式沿流线积分，便可得到抱负液体微小流束的伯努利方程或对流线上任意两点且两边同除以g可得抱负液体作定常流淌时液流中任意截面处液体的总比能(即单位重量液体的总能量)由比压能( )比位能(z)，与比动能( 组成(均为长度量纲，因此从几何意义上讲可分别称为压力水头、位置水头和速度水头)，三者之间可相互转化，但总和为肯定值。z的变化与其它流淌参数相比可以无视不计，则上式可写成该式说明，沿流线压力越低，速度越高。实际液体流束的伯努利方程实际液体总流的伯努利方程动能和按平均流速计算出的动能之比为动能修正系数 ，即

值越大，流速分布较均匀时

1(层流时

，紊流时 )。此外，对液体在管流中流淌时因粘性摩擦而产生的能量损耗，也用平均能量损耗的概念来处理，即令则伯努利方程可以写成上式就是仅受重力作用的实际液体在管流中作平行(或缓变)流淌截面上的伯努利方程。它的物理意义是单位质量液体的能量守恒。其中

为单位质量液体从截面Ａ1流到截面Ａ2过程中的能量损耗。应用伯努利方程时，应留意下述各点。这是由于在推导伯努利方程过程中逐次参加了限制条件。1、Ａ2上的点倒不肯定都要取在同一条流线上，但一般对管流而言，计算点都取在轴心线上。把这两个点都取在两截面的轴心处，不过是为了便利。液流是恒定流。如不是恒定流，要参加惯性项。两个计算通流截面应取在平行流淌或缓变流淌动处，但两截面之间的流淌不受此限制。至于两截面间是什么流，是没有关系的，这最多影响能量损失的大小。液流仅受重力作用，亦即盛液的容器没有牵连加速度的状况。液体不行压缩，密度在运动中保持不变。流量沿程不变，即没有分流。适当地选取基准面，一般取液平面，这时ｐ一般等于ｐa，ｖ＝０。0.03MPa，则表压力为-0.07MPa0.07MPa。四、动量方程

，紊流时 。等于物体在力作用方向上的动量的变化率，即依据上式进展推导〔具体推导过程请参阅参考书〕可得流淌液体的动量方程。反作用力大小相等，方向相反。液体作用在固体壁面的作用力分别称为瞬态液动力和稳态液动力。定常流淌时， ，故上式中只有稳态液动力，即方程，从而可求出作用力在该方向上的重量，然后加以合成。第四节定常管流的压力损失计算的实际动量与以平均流速流过截面的动量之比，当液流流速较大且分布较均(紊流)时， ，液流流速较低且分布不均匀(层流)时， 。第四节定常管流的压力损失计算液体流淌的伯努利方程式(1-24)而产生的压力损失称之为局部压力损失。一、流态、雷诺数层流和紊流流体在流淌时，通过雷诺试验，可以看到以下图〔图1－21〕所示的几种流淌状态，一般将其定义为层流和紊流。在低速流淌时，液体质点互不干扰，液体的1-21a还存在着猛烈的横向运动，此种流淌状态称为紊流，如图1-21d1-21b1-21c表现液体流淌已趋于，此两种状态称为变流，一般也将其看成紊流。诺数来判别。雷诺数ｖ径ｄ、液体的运动粘度有关，但是真正打算液流流淌状态的是用这三个数所组Re对于非圆截面管道来说，ReA上与液体接触的固体壁面的周长)之比，即第五节孔口和缝隙流淌第五节孔口和缝隙流淌一、孔口液流特性可知，液体流经孔口时要产生局部压力损失，使系统发热，油液粘度下降，系统置来实现对流量和压力的掌握。流经薄壁小孔的流量1-24示。其流经小孔的流量公式为流量公式为流经瘦长小孔的流量计算所谓瘦长小孔，一般指小孔的长径比l／d>4时的状况，其流量公式为二、缝隙液流特性通常需要有肯定的协作间隙，由此带来了泄漏现象，同时液压油也总是从压力，较高处流向系统中压力较低处或大气中，前者称为内泄漏，后者称为外泄漏。(一)平行平板的间隙流淌如下图，平板长为ｌ，宽为ｂ，两平行平板间的间隙为ｈ，且ｌ>>ｈ，ｂ>>ｈ。(压差流淌)上、下两平板均固定不动，液体在间隙两端的压差作用下