液压传动的流体力学基础.ppt

1、第二章：液压传动的流体力学基础，流体静力学基础，流体力学基础，管道压力损失的计算，液体通过孔和槽的流动特性，液压冲击，1。静水压力及其特性，2-1流体静力学基础，流体静力学研究静态液体的力学规律及其实际应用。这里提到的静态液体是指液体处于内部粒子之间没有相对运动的状态，因此液体不显示粘度，液体内部没有剪切应力，只有法向应力是压力。(2)静水压力的基本方程及其物理意义；(3)固体壁面上的总压力；(1)静压静压是指液体静止时每单位面积受到的法向力。静压在液压传动中简称为压力，但在物理学中称为压力。它可以表示为：P=F/A；第一，静水压力及其特性；中国的法定压力单位是牛顿/米2(n/米2)，它被称为

2、帕斯卡，简称帕。在液压技术中，目前使用的压力单位是巴、工程大气压力、每平方米千克力(kgf/cm)等。静水压力有两个重要特征：(1)静水压力的方向总是沿着作用面的法线方向。这种性质可以直接用液体的性质来解释。液体只能保持一定的体积，不能保持固定的方向，也不能承受张力和剪切力。因此，它只能承受正常压力。(2)静态液体中任何一点的所有压力方向都是相等的。如果液体中某一点在各个方向上的压力不相等，那么液体就会在不平衡力的作用下流动，从而破坏液体的静止状态。因此，作用于静态液体中任何一点的所有方向的压力必须相等。2.静压特性；2.静水压力的基本方程及其物理意义；1.静水压力的基本方程。如图所示，容器中

3、有液体，作用在液面上的压力为P0。现在，计算远离液面H的点A处的压力，取一个底面包含点A的小液柱，其底部面积为A，高度为H。这个小液柱在重力和周围液体压力的作用下处于平衡状态。垂直方向的力平衡方程为P=P0GH=P0h，其中为液体密度和液体重力。上述公式是静压的基本方程，它表明：(1)静止液体中任意点的静压是液面上的压力和液柱重力产生的压力之和。当液位接触大气时，p0是大气压力pa，所以p=pah。(2)同一容器和液体中的静压随深度的增加而线性增加。(3)同一液体中相同深度的所有点具有相同的压力。如图所示，它是一个装有液体的封闭容器，液体表面压力为p0。选择一个参考水平面(0 x)，根据静压的

4、基本方程，我们可以确定a点的压力P，其中液面深度为h，即p=p0 h=p0 (z0-z)，完成后，我们得到P/z=p0/z0=常数公式，其中z基本上代表a点的液体单位重量的势能，液体单位重量的势能为mgz/mg=z，也称为位头。2。静压基本方程的物理意义。如果将一个上端封闭、排除空气的玻璃管连接到一个与点A高度相同的容器上，可以看出，在静压的作用下，液体将通过高压沿玻璃管上升。根据上述公式，静压的基本方程表明，静液中每单位重量液体的压力能和势能可以相互转换，但各点的总能量保持不变，即能量守恒。p/z=z hp，因此p/=hp，这表明a处的液体粒子由于静压而具有mghp的势能，并且每单位重量液体

5、的势能为hp。因为hp=p/，p/是a点每单位重量液体的压力能。根据当地大气压力表示的压力称为相对压力。相对压力也称为表压。绝对压力、相对压力和真空度。表示压力有两种方法：以绝对零压力为基准表示的压力称为绝对压力。当亲戚显而易见绝对压力大气压力相对压力相对压力绝对压力大气压力真空度绝对压力、绝对压力、相对压力和真空度之间的关系如图所示：从静压p=p0h的基本方程可以知道，液体中任何一点的压力都包含液面压力p0，或者液面上的压力P0以相等的值传递到液体中的所有地方。这叫做帕斯卡原理或静压传递原理。4。压力传递，通常在液压系统的压力管道和压力容器中，外力产生的压力p0比液体自重产生的压力H大许多倍

6、。也就是说，对于液压传动，一般不考虑液位高度对压力的影响，可以认为静液各部分的压力是相等的。帕斯卡原理的一个应用实例。该图是利用帕斯卡原理找出推力和载荷之间关系的一个例子。图中垂直和水平液压缸的横截面积分别为A1和A2；活塞上的载荷为F1和F2。两个圆筒相互连接形成一个封闭的容器。根据帕斯卡原理，液压缸中的压力处处相等，p1=p2，所以如果垂直液压缸的活塞上没有负载，无论如何推动水平液压缸的活塞，液体中都不会形成压力。压力对固体壁1施加的总力。压力作用在平面上的总力当承受压力的平面是平面时，作用在平面上的压力方向相互平行。因此，合力f等于油压p和承压面积a的乘积.也就是说，F=p.A.对于图中

7、所示的液压缸，油压对活塞的总作用力为：f=p . a=p . D2/公式4中p油的压力；活塞直径。2。油压施加在曲面上的总力。当承受压力的表面是曲面时，作用在曲面上的所有压力方向都垂直于曲面(如图所示)。在图中，曲面被分成几个小区域dA，力dF在X和Y方向上被分解成两个分量，即Fxp.dAsin=p.Ax FY=p.dAcos=p.Ay，其中Ax，Ay因此，总力F=(Fx2 Fy2)1/2，end，2-2。液体动力学以液体动力学为基础，研究液体在外力作用下的运动规律，即研究作用在液体上的力与液体运动之间的关系。由于液体具有粘性，在流动时会产生摩擦，所以在研究液体流动时必须考虑粘性的影响。第一，

8、几个基本概念，第二，液体流动的连续性方程，第四，液体稳定流动的动量方程，第三，伯努利方程，第一，稳定流动和非稳定流动，第一，几个基本概念，当液体流动时，如果液体中任何一点的压力、速度和密度不随时间变化，这种流动称为稳定流动。相反，压力和速度随时间变化的流动称为非定常流动。如图所示，当水从水箱中排出时，如果水箱上方有一个补充水源来保持水位h不变，则从水箱下部出水口流出的液体中各点的压力和速度不会随时间变化，因此是稳定的流动。相反，它是不稳定流。概念：为了推导基本方程，通常假设没有粘性油的液体是不可压缩的，这种液体被称为理想液体。实际的液体既粘稠又可压缩。2.理想液体和实际液体；3.通流部分、流量

9、和平均流量。垂直于液体流动方向的截面称为通流截面。在单位时间t内流经流动截面的液体体积V称为流量Q，即Q=V/t=vA(流动截面面积，V平均流速)。可以看出，平均流速是流速与流通面积的比值。事实上，由于液体的粘性，当液体在管道中流动时，流动截面上各点的速度是不相等的。管道中心的速度最大；离管壁越近，速度越小。管壁处的速度为零。为方便起见，下文提及的流速均为平均流速。当液体在管道中稳定流动时，根据cons定律如图所示，管道的两个流通面积分别为A1和A2，液体流量分别为v1和v2，液体的密度为，那么v1A1=v2A2=常数，即： v1A1=v2A2=Q常数或V1/V2=A2/A。其次，液体流动的连

10、续性方程称为连续性方程，它表明在同一管道中无论流通面积如何变化，只要没有泄漏，同时也表明在同一管道中液体的速度很小在流动面积小的地方，液体速度大；此外，当流动面积恒定时，通过的液体的流速越大，流速越大。对于图中所示的分支油路，很明显，流入流量应等于流出流量，因此存在Q=Q1Q2。理想液体没有粘度，在管道中稳定流动时没有能量损失。根据能量守恒定律，同一管道每段的总能量是相等的。图中随机取两个截面A1和A2，它们距参考水平面的坐标位置分别为Z1和Z2，流量分别为v1和v2，压力分别为p1和p2。根据能量守恒定律，P1/r z1 v12/2g=P2/r z2 v22/2g可以改写为P/r z v2/2g=常数，3。伯努利方程，1。理想液体伯努利方程的物理意义是，在管道中稳定流动的理想液体有三种形式的能量：压力能、势能和动能。这三种能量可以在任何截面上相互转换，但它们的总和保持不变。静压的基本方程是伯努利方程的特例(当速度为零时)。实际液体具有粘性，当它在管道中流动时，需要消耗一部分能量来克服内摩擦阻力，因此实际液体的伯努利方程为：P1/r Z1 V12/2g=P2/r Z2 V22/2g hw(注：hw为压头高度表示的能量损失。)当管道水平放置时，由于z1=z2，等式可简化为：P1/r V12/2g=P2/r V22/2g hw。当管道为等直管且水平放置时