南京理工大学 液压与气压传动 第一章 流体力学基础.ppt

南京理工大学 机械工程学院 第一章 流体力学基础 第一节 工作介质 第二节 流体静力学 第三节 流体运动学与流体动力学 第四节 气体状态方程 第五节 充放气参数计算 第六节 管道流动 第七节 孔口流动 第八节 缝隙流动 第九节 瞬变流动 第十节 穿透多孔物质的液流 第一节 工作介质 一、 液压传动介质 （一） 基本要求与种类 液压传动介质为液压油液或其他合成液体， 基本功能： 传动 润滑 冷却 防锈 为使液压系统长期保持正常工作性能， 对介质的要求： 可压缩性小，粘度适当，润滑性好，安定性好，防锈抗腐，抗泡沫，抗乳化，洁净性，相容性好，阻燃性好，无毒无味等 使用最广泛的液压液为石油基液压油（润滑油+添加剂） （二）物理性质 （2）可压缩性：液体因受压力增高而体积缩小的性质。 液体压缩率k：液体在单位压力变化下的体积相对变化量。 （二）物理性质 一般情况下，工作介质的可压缩性对液压系统性能影响不大，但在高压、研究性能、远程操作控制时必须考虑。 体积模量与温度、压力有关：温度升高，K值减小；压力增加，K值增大，当p≥3MPa时，K值基本不再增大。 介质中有游离气泡时，K值将大大减小，因此应尽力防止空气混入油中，且建议K的取值: （0.7~1.4）×103MPa （二）物理性质 （3）粘度 粘性的表现：当液体在外力作用下流动时，由于液体质点之间的内聚力所呈现出来的内摩擦力，阻碍液体内部质点间的相对运动，液体的这种特性叫做液体的粘性。 液层间的切应力τ（单位面积上的内摩擦力） 牛顿液体内摩擦定律 2）运动粘度ν ： 液体动力粘度与其密度之比 压力对液体粘性的影响 压力增大，分子间距缩小，内聚增大，粘度变大，但低压时影响较小，大于50MPa时影响才趋向明显。 （三）选用与维护 （1）工作介质的选用 工作介质的选择包括两个方面：品种和粘度。 二、 气压传动介质 空气是气压传动及控制的工作介质。 （一） 空气的组成 空气的主要成分：氮、氧、氩、其它气体及一定量的水蒸气。 湿空气：含有水蒸气的空气。大气都是湿空气。 饱和湿空气：一定压力和温度下，空气中水蒸气含量达到最大时的空气。 干空气：不含水蒸气的空气。 空气全压力：各组成气体压力总和。 组成气体分压力：组成气体在相同温度时独占空气总容积时所具有的压力。 （二） 空气的性质 （1）密度ρ：空气的密度与温度、压力有关。 干空气的密度： （2）粘度：空气的粘度受温度影响较小，受压力影响甚微，可忽略。 （3）压缩性与膨胀性 压缩性：气体体积随压力增大而减小的性质。 膨胀性：气体体积随温度升高而增大的性质。 气体体积随压力和温度的变化规律服从气体状态方程。（4）湿空气 湿度的表示方法： 1）绝对湿度：每立方米的湿空气中所含水蒸气的质量。 2）饱和绝对湿度 一定温度下每立方米饱和湿空气中所含水蒸气的质量。 4） 含湿量 含湿量分为质量含湿量和容积含湿量。 质量含湿量d：含有1kg质量干空气的湿空气中混合的水 蒸气的质量。 5） 析水量 湿空气被压缩时，压力、温度、绝对湿度增加，当温度降低时，相对湿度增大，温度低于露点时有水滴析出。 析水量：每小时从压缩空气中析出水的质量。 第二节 流体静力学 一、静压力及其特性 静压力：静止液体单位面积受的法向力，简称为压力或压强。 二、静压力基本方程 （一）静压力基本方程 根据力平衡方程： （二）静压力基本方程的物理意义 其中：p/(ρg)—单位重量的压力能，又称比压能（压力水头） Z—单位重量液体的位能，又称比位能（位置水头） 静压力基本方程的物理意义：静止液体内任一点具有比压能和比位能两种能量形式，且总和保持不变，即能量守恒。 （三）压力的表示方法 绝对压力：以绝对零压力作为基准所表示的压力。 相对压力：以当地大气压力为基准所表示的压力。 一般仪表指示的压力为相对压力（表压力）。 真空度：绝对压力比大气压力小的那部分压力值。 表压力=绝对压力-大气压力 真空度=大气压力-绝对压力 例：图示充满油液的容器，作用在活塞