液压传动原理.ppt

1.2 液体静力学 1. 液体静力学及其特性 作用于液体上的力分类：质量力、表面力 应力分为：法向和切向 静压力：静止液体内某点处单位面积上所受到的法向力。 p=F/A 静压力特性： 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。 单位面积上的表面力 2. 液体静压力基本方程 静压力基本方程 p=po +ρgh 基本方程的物理意义： 能量守恒 3. 压力的表示方法及单位 绝对压力：以绝对真空作为基准 相对压力：以大气压力作为基准。又称表压力 绝对压力=相对压力+大气压力 真空度=大气压力—绝对压力 压力单位： 法定单位：帕斯卡（帕Pa）工程大气压，液柱高 4. 帕斯卡原理 内容（等值传递） 实质:在密闭的容器内的静止液体中，若某点的压力发生了变化，则该变化值将等值同时地传到液体内所有各点。 应用：体现在液压元件的工作原理上。 力的放大 5. 液体静压力对固体壁面的作用力 壁面为平面 : F=pA=pπD2/4 壁面为曲面：一般将总力分解成水平和垂直方向的两个分力来研究 1.3 液体动力学 1. 基本概念 理想液体:无粘性且不可压缩的液体 定常流动：液体中任一点的压力、速度和密度不随时间而变化 迹线、流线、流束和通流截面 流量和平均流速 流量(q)：单位时间内通过某通流截面的液体的体积。 平均流速(v)：液流质点在单位时间内流过的距离。 v=q/A 质量流量(qm):流过其截面的液体质量 流动液体的压力 压力在各个方向上的数值可以看作是相等的 2. 连续性方程（质量守恒定律） q 1=q2 v 1A 1=v 2A 2 通过流管任一截面的流量相等。当流量一定时，流速和通流截面面积成反比。 3. 伯努利方程（能量守恒定律） 理想液体的运动微分方程： 理想液体的伯努利方程： 将上式积分得：理想液体微小流束伯努利方程 p/ρ+gz+u2/2=常数 或 p1/ρg+z1+u12/2g=p2/ρg+z2+u22/2g 任意截面处液体的总能量由压力能、位能和动能组成 实际液体流束的伯努利方程： p1/ρ+z1g+u12/2=p2/ρ+z2g+u22/2+h’wg h’w为因粘性而消耗的能量 实际液体总流的伯努利方程： 伯努利方程应用举例： 4. 动量方程： 动量定理：作用在物体上的力的大小等于物体在力的方向上的动量的变化率，即ΣF=d(mV)/dt 流动液体的动量方程： ΣF=ρ(s2-s1)dq/dt+ρqβ2V2-ρqβ1V1 定常流动时，dq/dt=0 ΣF= ρqβ2V2-ρqβ1V1 当液流流速较大且紊流时，动量修正系数β=1 例题： 1.4 定常管流的压力损失计算 1. 流态、雷诺数 层流：液体质点互不干扰，分层流动（粘性力） 紊流：液体质点的运动杂乱无章（惯性力） 雷诺数ReRe=vd/υ 2. 液体在直管中流动时的压力损失计算 沿程压力损失：液体流动时的内、外摩擦力引起。 层流时的压力损失 液流在通流截面上的速度分布规律 液体作层流时，通流截面上的速度分布规律呈旋转抛物体状。 圆管中的流量 液体在圆管中作层流流动时，其中心处的最大流速正好等于其平均流速的两倍。 沿程压力损失 3. 局部压力损失 是液体流经如阀口、弯管、通流截面变化等处所引起的压力损失。（旋涡，撞击，能量损耗） 4. 管路系统中的总压力损失和压力效率 总压力损失： 压力效率：η=p1/pp=(pp-ΣΔp)/pp=1-ΣΔp/pp 1.5 孔口和缝隙流动 1. 孔口液流特性 液体流经孔口时要产生局部压力损失，系统发热，油液粘度下降，系统的泄漏增加 流经薄壁小孔的流量 薄壁小孔：l/d≤ 0.5 流经细长小孔的流量 细长孔:l/d4 q=KA⊿pm 二、缝隙液流特性 泄漏的分类：内泄漏、外泄漏 泄漏的原因：压力差、间隙 （一）平行平板的间隙流动pdy+(τ+dτ)dx=(p+dp)dy+τdx 1、固定平行平板间隙流动 2、两平行平板有相对运动时的间隙流动 有相对运动但无压差u=vy/h 既有相对运动又有压差 （二）圆柱环形间隙流动 1、同心环形间隙在压差作用下的流动 2、偏心环形间隙在压差作用下的流动 3、内外圆柱表面有相对运动且又存在压差的流动 （三）流经平行圆盘间隙径向流动的流量 （四）圆锥状环形间隙流动 1.6 空穴现象 空穴现象：压力低于空气分离压而产生气泡的现象 危害：产生振动、噪音，腐蚀金属表面 油