第二章 液压传动的流体力学基础.ppt

第二章液压传动的流体力学基础,液体静力学基础,液体动力学基础,管路压力损失计算,液流流经孔口及隙缝的特性,液压冲击,1、粘性,液体在外力作用下流动时，其流动受到牵制，且在流动截面上各点的流速不同。各层液体间有相互牵制作用，这种相互牵制的力称作液体内的摩擦力或粘性力。,T=A.du/dz液体动力粘度；du/dz速度梯度，称为牛顿内摩擦定律。动力粘度与密度之比称为运动粘度=/。,运动粘度单位,SI制：m2/SCGS制：St（斯）、CSt（厘斯）（Cm2/S）（mm2/S）换算关系：1m2/S=104St=106CSt,液压油牌号标注,老牌号20号液压油，指这种油在50C时的平均运动粘度为20cst。新牌号LHL32号液压油，指这种油在40C时的平均运动粘度为32cst。,相对粘度（条件粘度）,恩氏度0E中国、德国、前苏联等用赛氏秒SSU美国用雷氏秒R英国用巴氏度0B法国用,换算关系,恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系=（7、310E-6、31/0E）10-6,当压力增加时，粘度有所增加；液体的粘度对温度很敏感，温度略升高，粘度显著降低。,2-1液体静力学基础,液体静力学研究静止液体的力学规律和这些规律的实际应用。这里所说的静力液体是指液体处于内部质点间无相对运动的状态，因此液体不显示粘性，液体内部无剪切应力，只有法向应力即压力。,1、静压力P=F/A,法定的压力单位为牛顿/米2(N/m2)，称为帕斯卡，简称帕(Pa)。在液压技术中，目前还采用的压力单位有巴(bar)和工程大气压、千克力每平方米(kgf/cm)等。,例1-1如图1-3所示，容器内盛油液。已知油的密度=900kg/m3，活塞上的作用力F=1000N，活塞的面积A=110-3m2，假设活塞的重量忽略不计。问活塞下方深度为h=0.5m处的压力等于多少？,解:活塞与液体接触面上的压力均匀分布，有根据静压力的基本方程式，深度为h处的液体压力=106+9009.80.5=1.0044106(N/m2)106(Pa)从本例可以看出，液体在受外界压力作用的情况下，液体自重所形成的那部分压力gh相对甚小，在液压系统中常可忽略不计，因而可近似认为整个液体内部的压力是相等的。以后我们在分析液压系统的压力时，一般都采用这种结论。,2-2液体动力学基础,液体动力学研究液体在外力作用下运动规律，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，流动时要产生摩擦力，因此研究液体流动问题时必须考虑粘性的影响。,v1A1=v2A2=常量即:v1A1=v2A2=Q常量,一、液体流动的连续性方程,P1/g+z1+v12/2g=P2/g+z2+v22/2gP/g+z+v2/2g=常量,三、伯努利方程,1、理想液体的伯努力方程,压力能、位能和动能守恒。在任意截面上这三种能量都可以相互转换,实际液体具有粘性，当它在管中流动时，为克服内摩擦阻力需要消耗一部分能量，所以实际液体的伯努利方程为：P1/g+z1+v12/2g=P2/g+z2+v22/2g+hw(注：hw以水头高度表示的能量损失。),2、实际液体的泊努利方程,四、液体稳定流动时的动量方程,任意取出被通流截面1、2，截面上的流速为v1、v2。该段液体在t时刻的动量为（mv)，于是有：F（mv)/tQ(2v21v1）上式即为液体稳定流动时的动量方程。,层流=1.33紊流=1,一是油液流经直管时的压力损失，称为沿程压力损失。这类压力损失是由液体流动时的内摩擦力引起的。,2-3管路压力损失计算,圆管沿程压力损失p=L/dv2/2,二是油液流经局部障碍时，由于液流的方向和速度突然变换，在局部区域形成漩涡，引起液体质点相互撞击和剧烈摩擦因而产生的压力损失，这种损失称为局部压力损失。,局部压力损失,pv=v2/2,层流：液体中质点沿管道作直线运动而没有横向运动，既液体作分层流动，各层间的流体互不混杂。如图所示。,一、液体的流态,紊流:液体中质点除沿管道轴线运动外，还有横向运动，呈现紊乱混杂状态。,雷诺数：Re=V.D/过流断面水力直径：D=4A/水力直径大，液流阻力小，通流能力大。ReRec为紊流,雷诺数,V=d2P/32L求平均流速，判断流动状态,2-4液流流经孔口及隙缝的特性,Q=KAP,M,在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。,2-5液压冲击,液压冲击产生的压力峰值往往比正常工作压力高好几倍，且常伴有噪声和振动，从而损坏液压元件、密封装置、管件等。,一、液流通道迅速关闭时的液压冲击,二、运动部件制动时产生的液压冲击,（1）使完