《液压与气动》第二章 液压传动力学基础.ppt

《液压与气动》 电子教案 第一单元 液压传动原理、力学基础及基本元器件 第2章 液压传动力学基础 2.1 液体静力学基础 2.1 液体静力学基础 2.2 液压动力学基础 2.2 液压动力学基础 2.2 液压动力学基础 2.2 液压动力学基础 2.2 液压动力学基础 2.2 液压动力学基础 2.2 液压动力学基础 2.3 液压冲击和气穴现象 2.3 液压冲击和气穴现象 * * 丛书主编 李乃夫 主 编 孙名楷 副 主 编 王永润 中等职业教育机电技术专业规划教材 2.1 液体静力学基础 2.2 液体动力学基础 2.3 液压冲击和气穴现象 2.1.1 液体静力学 2.1.2 液体静力学基本方程 2.2.1 基本概念 2.2.2 液体的流态和雷诺数 2.2.3 液体流动的连续性方程—质量方程 2.3.1 液压冲击 2.3.2 气穴现象 *2.2.4 液体流动的伯努利方程—能量方程 2.2.5 压力损失 2.1.3 静压力的传递 2.1.4 绝对压力、相对压力和真空度 2.1.5 液体对固体壁面的作用力 2.1.1 液体静力学 液压传动是依靠液体静压力来传递力的。 液体静压力是指液体处于静止状态时，液体单位面积上所受的法向作用力。这一定义在物理学中称为压强，在液压传动中简称压力。 其中F指法向作用力，A指作用面积 压力的法定单位为牛顿/米2（N/m2），称为帕斯卡，简称帕（Pa），在工程上还经常用到兆帕（MPa）和巴（bar）这两个单位 液体静压力有如下特性： （1）沿着内法线垂直作用于作用面。 （2）静止液体内，任一点所受各个方向的压力都相等。 从上述结论可以推出：静止液体总是处于受压状态。 2.1.2 液体静力学基本方程 如图2.1所示，已知容器内液体密度为ρ，且液体处于静止状态，液面上承受压力为p0。 由静压力基本方程，可以知道 1．静止液体内任一点处的压力是液面上的压力p0和液体自重所产生的压力ρgh之和。当液面只受大气压力pa作用时，则液体内任一点处的压力为： 2．静止液体内的压力随着液体深度h的增加线性地增加； 3．深度相同的各点压力相等，这些压力相等的点组成了等压面，很显然，在重力作用下，静止液体的等压面为一水平面。 2.1.3 静压力传递 在密闭容器中，由外力产生的压力将等值地传递到液体内部各点，这就是帕斯卡原理，也称静压力传递原理。 液压系统中静止液体内的压力处处相等。也可以做这样的结论：液体内的压力是由外界负载作用形成的，即液压系统的工作压力取决于负载。 例：如图2.2所示为两个相互连通的液压缸，已知大缸内径D=100mm，小缸内径d=20mm，大活塞上所放置物体质量5000kg。问在小活塞上施加的力F为多大时，才能够使大活塞顶起重物？ 解：根据帕斯卡定理，两缸中由外力产生的压力相等，即P左= P右 即力比等于直径平方比（或引申为面积比）。由此，我们可以这么认为，只要大、小缸活塞面积比越大，就越省力。 2.1.4 绝对压力、相对压力和真空度 液体压力通常有绝对压力、相对压力和真空度三种表示方法： 以绝对真空作为基准所表示的压力称为绝对压力。 以大气压力作为基准所表示的压力称为相对压力。 当绝对压力小于大气压时，比大气压力小的那部分数值称为真空度。 从图2.3可知，绝对压力、相对压力和真空度三者之间的关系为： 相对压力=绝对压力-大气压力 绝对压力=相对压力+大气压力 真空度=绝对压力-大气压力 结论：绝对压力总是正值，而表压力则可正可负亦可为零。当表压力为正时，表示所测压力比大气压大，为负时，表示所测压力比大气压小。 2.1.5 液体对固体壁面的作用力 液体和固定表面相接触时，固体表面将受到液压力的作用。 当固体表面为一平面时，液体在该表面上的总作用力F等于液体的压力P与承受面积A的乘积，即 如图2.4所示，要计算球面和圆锥面在垂直方向的总作用力F，只需要先计算出两个面在该方向上的投影面积大小，再与压力相乘即可。 图2.4液压力作用在曲面上的力 两个曲面在该方向上的投影面积为一直径为d的圆，故其总作用力F为： 结论：只要投影面积不变，不管曲面如何变化，则其计算结果将是一致的。 2.2.1 基本概念 1．理想液体和稳定流动 （1）把既无黏性又不可压缩的假想液体称为理想液体，而把事实上存在的具有黏性又可压缩的液体称为实际液体。 （2）液体流动时，若液体中任一点