2液压传动与控制流体力学基础讲解.ppt

第2章 液压传动流体力学基础 ;2．1 液体静力学 一、 液体的压力 ;三、压力的表示方法和单位;四、静止液体中的压力传递 ;例：如图所示的两个相互连通的液压缸，已知大缸内径D=100mm，小缸内径d=20，大活塞上放置的物体所产生的重力为 ，试求在小活塞上应施加多大的力 才能使大活塞顶起重物。 解：根据静压传递（帕斯卡）原理，由外力产生的压力在两缸中相等，即： ;五、液体静压力作用在固体壁面上的力 ; 当固体壁面为曲面时：;2．2 液体动力学;2、流线、流管和流束 流线：流线是流场中一条一条的曲线，它表示同一瞬时流场中各质点的运动状态 流管：在流场中给出一条不属于流线的任意封闭曲线，沿该封闭曲线上的每一点作流线，由这些流线组成的表面 流束：流管内的流线群; 通流截面（过流断面）：在流束中与所有流线正交的截面 流量：在单位时间内流过某一通流截面的液体体积，以q来表示，单位为 或L/min q=V/t，其中V是液体的体积，t是时间。 液流通过微小通流截面dA 则流过整个通流截面A的流量：; 平均流速：; 液体在管道中流动时有两种流动状态：层流和紊流（湍流）。 ;; 通过雷诺实验还可以证明，液体在圆形管道中的流动状态不仅与管内的平均流速v有关，还与管道的直径d、液体的运动粘度ν有关。实际上，液体流动状态是由上述三个参数所确定的称为雷诺数Re的无量纲数来判定，即：;对于非圆形截面管道，雷诺数Re为：;;;;三、连续性方程; 物理意义：理想液体作恒定流动时具有压力能、位能和动能三种能量形式，在任一截面上三种能量形式之间可以相互转换，但三者之和为一定值，即能量守恒。 ;设微元体从截面1流到截面2损耗的能量为 ，则实际液体微小流束作恒定流动时的伯努利方程为： ; 刚体力学动量定律：;对于作恒定流动的液体：;;沿程压力损失为：;2、紊流时的沿程压力损失;二、局部压力损失;三、管路系统总压力损失 整个管路系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和，即：;2．4液流流经孔口和缝隙的流量 ;当 时，它们可被认为时不变的常数，计算时可取平均值 。当液流不完全收缩（d1/d7）时， 。;;; 综合各孔口的流量公式，可归纳一个通用公式： ;2．5 空穴现象和液压冲击 ; 空穴现象的危害： 形成无数微小范围内的液压冲击，这将引起噪声，振动等有害现象。 液压系统受到空穴引起的液压冲击而造成零件的损坏。引起气蚀。 引起流量的不连续及压力的波动。严重时甚至断流，使液压系统不能正常工作。 ;为减少空穴和气蚀的危害，通常采取下列措施： 减小孔口或缝隙前后的压力降。p1/p23.5。 降低泵的吸油高度，适当加大吸油管直径，限制吸油管的流速。 管路要有良好的密封，防止空气进入。 提高液压零件的抗气蚀能力，采用抗腐蚀能力强的金属材料。;;;3、减小压力冲击的措施 尽可能延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。 正确设计阀口，限制管道流速及运动部件速度，使运动部件制动时速度变化比较均匀。 液压缸两腔油路在换向阀回到中位时瞬时互通。 适当加大管道直径，尽量缩短管道长度。 采用软管，增加系统的弹性，以减少压力冲击。;结束