第二章 流体力学基础(1-6).ppt

1.第二章是液压传动流体力学的基础。本章是学习液压传动理论基础的一章。它侧重于学习本课程的基本概念、基本原理和基本定律(方程式)。2.1液压油2.2流体静力学2.3流体动力学2.4流动阻力和能量损失2.5节流孔和间隙流2.6气穴现象和液压冲击2.1液压油和液压传动装置使用流体作为工作介质来传递能量。在液压传动系统中，工作介质用于传递动力和信号。同时，对于液压传动系统，液压油还起到润滑、冷却和防锈的作用。2.1.1液压油的类型，3，例如：液压油：L-HL-68L:代表润滑剂，H:代表液压油，L:代表防锈和抗氧化类型，最终数字：代表运动粘度。2.1液压油，4，2.1.2液压油的特性，1。密度，密度-每单位体积的液体质量。=m/vkg/m3密度随温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略不计，一般取=900kg/m3 (15OC)。严重性：r=g/v= g其中：g=mg，2.1液压油，5，2 .可压缩性和可膨胀性，液体在压力下收缩的特性称为液体的可压缩性。它可以用体积压缩系数或体积弹性模量k来表示。液体体积在温度影响下发生变化的特性称为液体的膨胀性。液体体积压缩系数的定义，定义：当压力增加p，体积减小v时，单位压力下液体的相对体积变化。是液体的体积压缩系数。单位压力引起的液体体积变化，pv ;为确保为正，公式中必须加上负号。其中，V是加压前液体的体积(m3)；V:加压后液体的体积变化(m3)；p:液体压力变化(n/m2)；2.1液压油，6。液体体积弹性模量的定义：液体压缩系数倒数液体体积弹性模量公式：k=1/=-pv/v，液压油体积弹性模量与温度T和压力P的关系：(1)温度升高，K值降低，在液压油正常工作温度范围内，K值变化5%25%。(2)当压力增加时，K值增加；相反，它减少了，但变化不是线性的。当压力大于3兆帕时，K值基本不增加。2.1液压油，液体体积弹性模量的物理含义表示单位体积相对变化所需的压力增量，即液体抗压强度。一般认为，油是不可压缩的(由于其压缩性小)，K=0.7103MPa兆帕，7通常用于计算。密封在容器中的液体在外力作用下就像弹簧一样：外力增加，体积减小；外力减小，体积增大。液体的压缩性很小，正常情况下当液压系统工作在稳态时，压缩性的影响可以忽略。然而，在分析高压或大容积压力下的液压系统时，应考虑液体压缩性的影响。(2.1)液压油，液压弹簧刚度，8，3)粘度及其表达式(1)粘度的定义，动态粘度，当液体在外力作用下流动或有流动趋势时，液体中分子间的内聚力应阻止液体中分子间的相对运动，从而产生内摩擦力。这种现象称为液体粘度。粘度是液体流动时产生的内部摩擦力的特征。静止液体不显示粘度、2.1液压油、内耗、9、2.1液压油、10、2.1液压油、11和(2)粘度液体粘度的测量值用粘度表示。液体粘度有三种常用的表示方法，即动态粘度、运动粘度和相对粘度。它的物理含义是：当液体流动或在单位速度梯度下有流动趋势时，在接触的液体层之间的单位面积上产生的内部摩擦力。2.1液压油，动态粘度的法定计量单位是：在国际单位制(si)中，单位是帕斯卡秒(1Pa.s秒=1N.s秒/平方米)。在工程(CGS)中，单位是p(泊)或cP(厘)它的法定计量单位是m2/s，以前使用的单位是St (si)。其关系为：1m2/s=104st=106cst(厘)。我国液压油的品牌是用40时的平均运动粘度来表示的。液压油的粘度等级用40时其运动粘度的某个平均值来表示。例如，如果L-HM32液压油(第32号液压油)的粘度等级为32，则其在40C时的运动粘度平均值为32 m2/s，2.1液压油，13，单位：无量纲，200毫升温度为t的测量液体所用时间t1与20度的相同体积的水流过恩格尔粘度计(2.8毫米)孔所用时间T2 (=51s)的比值。恩格尔粘度与运动粘度之间的换算关系：2.1液压油、14、恩格尔粘度、2.1液压油、15、2.1液压油、16、6:表示油测试粘度随温度变化程度的相对值和标准油粘度的变化程度。粘度指数越高，油粘度随温度的变化越小。2.1液压油，17，2.1液压油，pVc是上临界转速下临界转速时的VcA2，所以v1=7)，Cq=0.600.61。当液体未完全收缩时(d1/d7)，Cq=0.70.8。薄壁孔的流动路径较短，只有部分损失。流速对油温的变化不敏感。因此，流速是稳定的，并且适合用作调节流速的节流阀。然而，薄壁孔加工困难，因此短孔在实践中被广泛使用。2.5孔板和狭缝流速，89，(2)短孔板和长孔板流速，长孔板：0.54是长孔板。大部分细长孔都是层流，流动公式可以用以前推导的圆管流动公式，即细长孔的流动总是与液体的粘度有关。2.5孔板和狭缝流率，90，2.5孔板和狭缝流率，(3)孔板流率通用公式，91，2.5.2狭缝流率，液压部件(尤其是相对运动部件)之间有狭缝(或间隙)。油通过缝隙的流动就是泄漏。有必要了解影响泄漏的因素。a)平行板间隙流动，液体在板间隙之间流动如图所示。间隙的长度、宽度和高度分别为L、B和H，通常为bh和lh。液体在压差p=P1-p2和上板运动的作用下流动。以平行六面体微元为应力分析对象，显而易见，孔口和狭缝流量分别为，2.5和，92。牛顿液体内摩擦定律被代入上述公式。排序后，y被积分两次并代入相应的边界条件。考虑到当液体以层流流动时，压力p仅仅是x的线性函数，即上板可能以相反的方向移动，那么存在。这样就获得了平行板狭缝中液体的流速。如果上述流速被理解为泄漏率，则泄漏率与狭缝的立方成比例。2.5节流孔和间隙流量93.2环形间隙流量在活塞和液压缸的缸体之间，在液压阀的阀芯和阀套之间存在环形间隙。讨论了以下两种情况。1。同心环隙流动同心环隙结构和液体流动如图2.33所示。如果环形间隙沿圆周方向扩大，它相当于平行板间隙。因此，只要用d代替公式(2.66)中的b，就可以得到内外表面相对运动的同心环隙流公式，即图2.33同心环隙流，2.5孔隙流，94，2.5孔隙流，95，2。偏心环隙流。偏心环间隙的结构如图2.34所示。此时的流量公式为，其中h是内外圆同心时的间隙值；-相对偏心率，=e/h，e为偏心率。可以看出，当=0时，是同心环隙的流量公式；当=1时，偏心环隙的流量远大于同心环隙的流量。可以看出，较高的同心度可以减少泄漏。图2.34偏心环的间隙流量，2.5孔板和间隙流量，96.1气穴现象在流动的液体中，由于某一点的压力低于空气分离压力而产生气泡，这称为气穴现象。在一定温度下，如果压力下降到一定值，过饱和的空气将从油中分离出来，形成气泡。这个压力值被称为人工智能(1)气蚀原因当压力油流经节流阀、阀口或管道缝隙时，速度增加，压力降低；液压泵吸油管小，吸油高度过高，阻力增大，压力降低；液压泵转速过高，吸油不足，压力下降。2.6、气蚀和液压冲击，97、1)节流孔处气蚀，2)液压泵气蚀，液压泵吸油管直径过小，或吸油阻力过大，或液压泵转速过高。当吸油室的压力低于空气分离压力时，会发生气穴现象并形成气泡。2.6气蚀和液压冲击，98，2.6气蚀和液压冲击，99，2.6气蚀和液压冲击，100，2.6气蚀和液压冲击，101，2)气蚀危险1)气泡在高压下会迅速破裂，从而引起局部液压冲击、噪音和振动。2)同时，气泡中的氧也会腐蚀金属元素的表面。我们称这种腐蚀为由气蚀引起的(它应该变成气蚀)。3)液体流动不连续，流速和压力波动。2.6、空化和水力冲击，3)减少空化的措施1)减少小孔和缝隙前后的压降，希望p1/p2工作压力会引起振动、噪音和对密封装置和管道等某些部件的损坏；制造一些部件(如压力继电器、顺序阀等。)产生误操作，影响系统的正常运行。2)液压冲击的原因1)迅速使油反向或突然关闭油路，使液体受阻，动能转化为压力能，使压力上升。2)运动部件突然制动