第一章(液壓傳動的基礎(chǔ)知識)

1、工程機(jī)械液壓與液力傳動技術(shù)教師：王建莉第一章 液壓傳動基礎(chǔ)知識一、液壓傳動概述：1.傳動 定義：在工程機(jī)械上，傳動是指能量（動力）由發(fā)動機(jī)向工作裝置的傳遞。 例： 發(fā)動機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)檐囕喌霓D(zhuǎn)動、 發(fā)動機(jī)曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)檗D(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向、2.傳動的形式 根據(jù)工作介質(zhì)的不同，傳動形式可分為：機(jī)械傳動、液體傳動、氣體傳動、電力傳動等。3.液體傳動 定義： 以液體為工作介質(zhì)傳遞能量的叫液體傳動。 分類：液體傳動包括液壓傳動和液力傳動。 區(qū)別：液壓傳動是利用液體的壓力能實(shí)現(xiàn)能量傳遞。（如液壓泵、油缸） 液力傳動是利用液體的動能實(shí)現(xiàn)能量傳遞。（水輪機(jī)） 這里僅討論液壓傳動。第一節(jié) 液壓傳動的基本原則一

2、、液壓傳動的基本原理 1.1 論述： 液壓傳動的基本原理是以液壓油為工作介質(zhì)，通過動力元件（油泵），將發(fā)動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為油液的壓力能，通過管道、控制元件，借助執(zhí)行元件，將油液的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，驅(qū)動負(fù)載，實(shí)現(xiàn)直線或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 機(jī)械能 壓力能 機(jī)械能1.2 液壓傳動的工作原理（千斤頂）油壓千斤頂原理1 油箱 2、4 單向閥 3小油缸 5大油缸 6開關(guān)1.3 液壓傳動的工作特性1.3.1、液壓傳動中壓力取決于負(fù)載 小活塞底面單位面積上的壓力： （1-1） 大活塞底面上的壓力為： （1-2） 根據(jù)流體力學(xué)中的帕斯卡原理，平衡液體內(nèi)某一點(diǎn)的壓力等值地傳遞到液體各點(diǎn)，因此有: （1-3）11AFP

3、22AGP 2121AGAFppp12AAFG 由上式可得： （1-4） 由于 ,所以 ,故千斤頂有力的放大作用。12AA FG 1.3.2、負(fù)載的運(yùn)動速度取決于流量 液壓傳動中傳遞運(yùn)動時，速度傳遞按照容積變化相等的原則進(jìn)行。故有： （1-5） 由于速度： （1-6） 將式（1-6）代入式（1-5），有： （1-7） 令 為流量，負(fù)載的運(yùn)動速度 取決于進(jìn)入大液壓缸的流量 ,而與負(fù)載的大?。?）無關(guān)。2211SASAtSV11tSV22tVAtVA2211QWQ2VQVAVA2211二 液壓傳動系統(tǒng)的組成圖圖 自卸車車廂舉傾機(jī)構(gòu)工作原理圖自卸車車廂舉傾機(jī)構(gòu)工作原理圖1 1油箱油箱 2 2濾油器濾

4、油器 3 3限壓閥限壓閥 4 4換向閥芯換向閥芯 5 5換向閥換向閥6 6液壓缸液壓缸 7 7單向閥單向閥 8 8液壓泵液壓泵 a a，b b油道油道1、動力元件（序號8）泵（機(jī)械能壓力能） 把原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體壓力能的轉(zhuǎn)換元件2、執(zhí)行元件（序號6） 缸、馬達(dá)（壓力能機(jī)械能） 把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的轉(zhuǎn)換元件3、控制元件（序號3、5、7）閥（控制方向、壓力及流量） 對液壓系統(tǒng)中油液的壓力、流量或流動方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的元件4、輔助元件油箱、油管、濾油器 、壓力表 在系統(tǒng)中起儲存油液、連接、濾油、測量等作用（1）動力元件:液壓泵能量轉(zhuǎn)換，提供壓力油（2）執(zhí)行元件:-能量轉(zhuǎn)換帶動機(jī)構(gòu)做功

5、（3）控制調(diào)節(jié)元件:各種控制壓力、方向、流量 （4）輔助元件各種液壓輔件三 液壓傳動系統(tǒng)圖的圖形符號圖圖 自卸車車廂舉傾機(jī)構(gòu)工作原理圖自卸車車廂舉傾機(jī)構(gòu)工作原理圖1 1油箱油箱 2 2濾油器濾油器 3 3限壓閥限壓閥 4 4換向閥芯換向閥芯 5 5換向閥換向閥 6 6液壓缸液壓缸 7 7單向閥單向閥 8 8液壓泵液壓泵 a a，b b油道油道1 1油箱油箱 2 2液壓泵液壓泵 3 3單向閥單向閥 4 4換向閥換向閥 5 5限壓閥限壓閥 6 6濾油器濾油器 7 7液壓缸液壓缸機(jī)床工作臺液壓系統(tǒng)工作原理圖機(jī)床工作臺液壓系統(tǒng)工作原理圖1 1工作臺工作臺2 2液壓缸液壓缸3 3活塞活塞4 4換向手柄換

6、向手柄5 5換向閥換向閥 6 6，8 8，1616回油管回油管7 7節(jié)流閥節(jié)流閥9 9開停手柄開停手柄1010開停閥開停閥1111壓力管壓力管1212壓力支管壓力支管1313溢流閥溢流閥1414鋼球鋼球1515彈簧彈簧1717液壓泵液壓泵1818濾油器濾油器1919油箱油箱機(jī)床工作臺液壓系統(tǒng)的圖形符號圖機(jī)床工作臺液壓系統(tǒng)的圖形符號圖1 1工作臺工作臺2 2液壓缸液壓缸3 3油塞油塞4 4換向閥換向閥5 5節(jié)流閥節(jié)流閥6 6開停閥開停閥7 7溢流閥溢流閥8 8液壓泵液壓泵 9 9濾油濾油 1010油箱油箱液壓系統(tǒng)圖圖形符號(GB/T786.1-1993) 四 液壓傳動的優(yōu)缺點(diǎn)4.1 液壓傳動的優(yōu)

7、點(diǎn) 1.液壓裝置工作比較平穩(wěn)。 2.液壓裝置能在大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速（調(diào)速范圍可達(dá)1：2000），且調(diào)速性能好。 3.液壓裝置的體積小，重量輕，功率大。且容易獲得很大的力和力矩。 4.液壓裝置控制調(diào)節(jié)簡單，容易實(shí)現(xiàn)自動化。 5.液壓裝置易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，且液壓元件能自行潤滑，壽命較長。 6.液壓元件已實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造和使用都比較方便。4.2 液壓傳動的缺點(diǎn) 1.液壓傳動不能保證嚴(yán)格的傳動比。這是由于液壓油的可壓縮性和泄漏等因素造成的。 2.液壓傳動中，能量經(jīng)過二次變換及傳動過程中壓力損失，能量損失較多，系統(tǒng)效率較低。 3.液壓傳動對油溫的變化比較敏感（主要是

8、粘性），系統(tǒng)的性能隨溫度的變化而改變。 4.液壓元件要求有較高的加工精度，以減少泄漏，從而成本較高。 5.液壓傳動出現(xiàn)故障時不易找出。第二節(jié) 液壓油石油型機(jī)械油汽輪機(jī)油液壓油難燃型水-乙二醇液磷酸酯液水包油油包水乳化液合成型 油液種類19液壓油合成液壓液石油型液壓油水基液壓液價格高、密封性好潤滑性、穩(wěn)定性好95%的水、抗燃小絕大多數(shù)液壓系統(tǒng)使用石油型液壓油絕大多數(shù)液壓系統(tǒng)使用石油型液壓油1.1 密度 均質(zhì)液體中，密度即為單位體積所具有的質(zhì)量: (kg/m3) （1-8） 其中： m-液體的質(zhì)量，單位：kg V -液體的體積,單位：m3 液體的密度隨溫度和壓力的變化而變化，但影響很小，可以忽略。

9、 液壓油計(jì)算時取 = 900kg/m = 900kg/m3 3 Vm一、液壓油的性質(zhì)1.2 重度 均質(zhì)液體中,重度即為單位體積所具有的重量: 由于 ，所以密度和重度的關(guān)系是： 重度的單位為N/m3 液體的重度隨溫度和壓力的變化而變化，但影響很小，可以忽略。 液壓油計(jì)算時取 = 9 = 910103 3 N/mN/m3 3VGmgG g1.3 液體的壓縮性 1.3.1 定義：液體的壓縮性是指液體受壓后其體積變小的性能，壓縮性的大小用體積壓縮系數(shù)表示。 （1）體積壓縮系數(shù) :即單位壓力變化下的體積相對變化量，由于壓力增大時體積減小，反之則增大，所以 為負(fù)值，故式中加一個符號。01VVp體積變化初始

10、體積壓力變化 油的可壓縮性很小，可以忽略，認(rèn)為液體是不可壓縮的。PV /二 液體的黏度2.1 定義 液體在外力作用下流動（或有流動趨勢）時，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子相對運(yùn)動而產(chǎn)生的一種內(nèi)摩檫力，這種現(xiàn)象叫做液體的黏性。它使液體各層間的運(yùn)動速度不等。 液體黏性的大小用黏度來表示，黏度大，內(nèi)摩擦力大，油液就“稠”；黏度小，內(nèi)摩擦力就小，油液就“稀”。常用的黏度有三種表示方法：絕對黏度（流動黏度）、運(yùn)動黏度和相對黏度。粘性示意圖 下板固定 上板以u0運(yùn)動 A點(diǎn)：u = 0 B點(diǎn)：u = u0 兩板之間液流速度逐漸減小A AB B2.2 黏度的表現(xiàn)實(shí)驗(yàn)證明，相鄰液層間的內(nèi)摩擦力Ff與兩液層間的速度差

11、成正比，與兩液層間的距離 成反比，即 式中：Ff 液體流動時，相鄰液體層間的內(nèi)摩擦力 粘性系數(shù)，與液體的種類和溫度有關(guān) A 液層接觸面積 u /y速度梯度，即液層速度沿著平板間隔方向的變化率。 靜止液體 du0 不呈現(xiàn)粘性 單位面積上的內(nèi)摩擦力，即液層間的切應(yīng)力 牛頓內(nèi)摩擦定律uyyuAFf兩液層的速度差兩液層間的距離dyduAFf2.3 絕對黏度（動力黏度） 動力黏度是表征流體內(nèi)摩擦力大小的黏性系數(shù)。其值等于液體在單位速度梯度流動時，單位面積上的內(nèi)摩擦力，即: 單位:Pas(帕秒) 或用N s/m2(牛秒/米2)。 如果絕對黏度只與液體種類有關(guān)而與速度梯度無關(guān)，這種液體稱牛頓液體，否則為非牛

12、頓液體，石油基液壓油一般為牛頓液體。yuyuAFf2.4 運(yùn)動黏度 動力黏度是液體動力黏度與其密度之比稱為該液體的運(yùn)動黏度。即 單位:現(xiàn)在為：米2 /秒(m2/s) 過去用斯（St）或里斯（cSt）表示。 1m2 2/s=104St=106cSt (=106 mm2/s) 習(xí)慣上用運(yùn)動黏度來表示液體的黏度。 例如：機(jī)械油的牌號表示這種油在50時以mm2/s為單位的運(yùn)動粘度的平均值。 例如YAN32中YA是普通液壓油，N32表示50時油的平均運(yùn)動粘度為32 mm2/s。2.5 相對黏度（條件黏度） 相對黏度是根據(jù)特定測量條件制定的，故又稱條件黏度。我國采用的為恩式黏度，即采用恩氏黏度計(jì)測定。21

13、ttEt式中：t1 油流出的時間 t220OC蒸餾水流出時間1005020,EEE 恩氏粘度與運(yùn)動粘度的換算關(guān)系610)31. 631. 7(ttEE 通常以20、50、100OC作為標(biāo)準(zhǔn)測定溫度，記為：200ml=2. 8mm恩氏粘度計(jì)2.6.1 粘度與壓力的關(guān)系 壓力較低時，壓力對粘度的影響不大，可不考慮。當(dāng)壓力大于50MPa時，其影響才趨于顯著。2.6.2 粘度與溫度的關(guān)系 影響：T降低 增大，阻力大，能耗增加 T增加 減小，油變稀，泄漏增加 故需限制油溫：T過高，加 冷卻器 T過低，加 加熱器壓力增大時，黏度也相應(yīng)增大（p ）2.6 黏度與壓力和溫度的關(guān)系 溫度升高時，黏度相應(yīng)降低（T

14、 ）三 液壓油的基本要求1.合適的粘度，粘溫性好2.潤滑性能好3.雜質(zhì)少4.相容性好5.穩(wěn)定性好6.抗泡性好、防銹性好7.凝點(diǎn)低,閃點(diǎn)、燃點(diǎn)高8.無公害、成本低四 液壓油液的選擇和使用1 1.液壓油液的選擇（1）優(yōu)先考慮粘性 =11.5 41.3 cSt 即 20、30、40號機(jī)械油（2）按工作壓力 p 高，選大； p 低，選?。?）按環(huán)境溫度 T 高，選大； T 低，選?。?）按運(yùn)動速度 v 高，選?。?v 低，選大（5）其他 環(huán)境 （污染、抗燃） 經(jīng)濟(jì)（價格、使用壽命） 特殊要求（精密機(jī)床、野外工作的工程機(jī)械）第三節(jié) 液壓傳動的基本參數(shù)液壓傳動的基本參數(shù)是壓力、流量和功率一 液體的壓力 液

15、體在單位面積上所承受的法向作用力，稱為壓力，即物理學(xué)中稱為的壓強(qiáng)。 液體的壓力為： 單位：N/m2(牛頓/米2)、帕（Pa）。工程中常用KPa（千帕）或MPa(兆帕)。 1MPa=1000KPa=106Pa=106N/M2二 液體的流量2.1 流量 單位時間內(nèi)流過管道的液體的體積稱為液體的流量。 液體的流量為： 單位：L/min(升/分),1L=10-3m3=1cm32.2 流速 液體單位時間內(nèi)流過的距離稱為液體的流速。 液體的流速為： 單位：m/s(米/秒)。如Q單位為L/min，A單位為cm2,則： tVQ AQv )/()(min)/(612smcmALQv 三 功和功率 3.1 功 物

16、體在力F 的作用下，沿力F 的方向移動了距離S,則力F對于這個物體做的功W 為： 3.2 功率 單位時間內(nèi)做的功叫做功率P. 式中：S/t=v,為物體移動的速度。 單位：W (瓦),FSWPQAQpAFvtFStWP以油缸為例， 根據(jù)活塞的受力平衡有： 壓力油對活塞做的功為： 由于 (體積),所以： 液壓油做工的功率P為 若壓力單位為MPa,流量單位為L/min，則功率P為： 可見：液壓功由壓力和流量共同傳遞。pASFSWPSF VASPQtpVpASWpQtpQttWP60pQP作業(yè)1. 20時。水的動力粘度1.008103 Pa.s，密度1000 kg/m3，求在該溫度下水的運(yùn)動粘度。2.

17、已知圖中小活塞的面積A110cm 2，大活塞的面積A2=100cm2，管道的截面積A32cm2。試計(jì)算； (1)若使W10104N的重物抬起，應(yīng)在小活塞上施加的力F? (2)當(dāng)小活塞以v11m/min的速度向下移動時，求大活塞上升的速度v2，管道中液體的流速v3。作業(yè)第四節(jié) 流體的靜力學(xué)按作用方式，平衡流體上的作用力有： 概述。 表面力按其作用方向可分為兩種：沿表面內(nèi)法線方沿表面內(nèi)法線方向的壓力、沿表面切向的摩擦力向的壓力、沿表面切向的摩擦力。一 液體靜壓力特性 1.1 靜壓力靜止液體：液體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)間無相對運(yùn)動、不呈現(xiàn)黏性的 液體。（與盛裝液體的容器是否運(yùn)動無關(guān)） 對于靜止流體，切向摩擦力為零，

18、只有沿受壓面內(nèi)法線方向的流體靜壓力。 靜壓力（簡稱壓力）：指液體處于相對靜止時，單位面積上所受的法向作用力。 如果法向力均勻地作用在面積上，壓力表示為： 由流體的特性知，流體在平衡狀態(tài)時只要有切應(yīng)力作用，流體就會變形，引起流體質(zhì)點(diǎn)間的相對運(yùn)動，破壞流體的平衡。流體還不能承受拉力。所以，流體在平衡狀態(tài)下只能承受垂直并指向作用面的壓力二、液體靜力學(xué)基本方程 2.1 靜壓力基本方程 重力場中連續(xù)、均質(zhì)、不可壓縮流體的靜壓力基本方程式：ghpzzgpp000)(流體靜壓力基本方程式表明：（1）靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)處的壓力為液面壓力和液柱重力所產(chǎn)生的壓力之和。（2）靜止液體內(nèi)的壓力隨著深度h呈直線規(guī)律分布。

19、（3）深度相同處各點(diǎn)的壓力都相等。等壓面：壓力相同點(diǎn)組成的面叫作等壓面。在重力作用下靜止液體中的等壓面是水平面水平面。2.2 靜壓力基本方程的物理意義 靜壓力基本方程式：)(00zzgpp式中：Z0-液面與基準(zhǔn)水平面之間的距離。 Z 深度為h的點(diǎn)與基準(zhǔn)水平面之間的距離。 上式整理后可得 上式是靜壓力基本方程的另一種形式。式中 表示單位重力液體的壓力能單位重力液體的壓力能，故常稱作壓力水頭，z表示單位重力液體的位能單位重力液體的位能，也常稱作位置水頭。因此，靜壓力基本方程的物理意義是：靜止液體內(nèi)任何一點(diǎn)具有壓力能和位能兩種能量形式，且其總和保持不變，即能量守恒。但兩種能量形式之間可以互相交換。常

20、數(shù)00zgpzgpgp真空度真空度:當(dāng)壓力比當(dāng)?shù)卮髿鈮旱蜁r，流體壓力與當(dāng)?shù)卮髿鈮旱牟钪捣Q為真空度。三、壓力的表示方法及單位以當(dāng)?shù)卮髿鈮簽橛?jì)算標(biāo)準(zhǔn)表示的壓力。也稱為計(jì)示壓力、表壓力也稱為計(jì)示壓力、表壓力相對壓力：ghp絕對壓力：ghpp0以絕對真空為起點(diǎn)表示的壓力。1. 壓力的表示方法p絕對壓強(qiáng)表壓強(qiáng)真空度ppappa 時：絕對壓強(qiáng)絕對壓強(qiáng)= =當(dāng)?shù)卮髿鈮寒?dāng)?shù)卮髿鈮? -真空度真空度真空度真空度= =當(dāng)?shù)卮髿鈮寒?dāng)?shù)卮髿鈮? -絕對壓力絕對壓力當(dāng)ppa 時：2 2、 靜壓強(qiáng)的計(jì)量單位靜壓強(qiáng)的計(jì)量單位（1）壓力單位：壓力單位：Pa（N/m2）、bar 、MPa 1 bar=101 bar=105 5

21、 PaPa0.1 MPa0.1 MPa （2）液柱高單位：液柱高單位：測壓計(jì)常以水或水銀作為工作介質(zhì)，壓力常以水柱高度（mH2O），或毫米汞柱（mmHg）表示。（3）大氣壓單位大氣壓單位：以1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（1 atm）為單位表示。1 atm =1.013*105Pa=10.33 mH2O =760 mmHg1bar0.1MPa四、帕斯卡原理 在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以相等的數(shù)值傳遞到液體各點(diǎn)，這就是靜壓傳遞原理，即帕斯卡原理。五、靜壓力對固體壁面的總作用力5.1 壓力油作用在平面上的力 作用在平面上壓力的方向互相平行，總作用力F等于靜壓力p與承壓面積A的乘積。即：FpA在液壓制動裝

22、置中，設(shè)總泵的直徑d=25.4mm,分泵的直徑D=32mm?，F(xiàn)根據(jù)制動要求，分泵活塞桿作用在制動器上的制動力F2=3159N，踏板的傳動比L1/L2=5.5，試求駕駛員需踩在踏板上的力F0。 液壓制動示意圖5.2 5.2 壓力油作用在曲面上的力 當(dāng)承壓面積為曲面時，作用在曲面上的壓力的方向均垂直于曲面。 圖為液壓受力簡圖，設(shè)液壓缸半徑為r,長度為L，在液壓缸右半壁上任取一窄長條微小面積：壓力在微小平面上的力為：F沿x的分力為： 壓力沿x方向總作用力：LrdLds pLrddF dpLrdFdFxcoscospLrdpLrFx2cos22壓力沿x方向總作用力：pLrpLrdpLrdpLrFx22

23、sin2sincoscos2222 靜壓力作用在曲面上的力在某一方向上的分力等于壓力與曲面在該方向投影面積的乘積。 某安全閥如圖，閥芯為圓錐形，閥座孔徑d=10mm,閥芯最大直徑D=15mm。當(dāng)油液壓力P1=8MPa時，壓力油克服彈簧力頂開閥芯而溢油，出油腔有背壓p2=0.4MPa。試求閥內(nèi)彈簧的預(yù)緊力。2224pDF222121)(44pdDpdFNppdFs597)(4212解 閥芯受到的向上的作用力為： 閥芯受到的向下的作用力為： 閥芯受力平衡方程 整理得：SFFF21一、基本概念1.理想液體和實(shí)際液體理想液體：既無粘性，又無壓縮性的假想液體。實(shí)際液體：既有粘性，又有壓縮性的真實(shí)液體。2

24、.定常流動和非定常流動定常流動：液體的壓力、速度和密度只隨位置變化，與時間無關(guān)。也稱恒定流動。非定常流動：液體的壓力、速度和密度中有一個參數(shù)與時間有關(guān)。也稱非恒定流動。第五節(jié) 液體流動的力學(xué)性質(zhì)舉例：定常流動非定常流動3.一維流動 一維流動：液體整個地作線形流動。 二維流動：液體整個地作平面流動。 三維流動：液體整個地作空間流動。4. 流線、流束、過流截面流線：某一瞬時液流中標(biāo)志其各處質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動狀態(tài)的曲線，在流線上各點(diǎn)的瞬時速度方向與該點(diǎn)的切線方向重合。流線的性質(zhì)：l 穩(wěn)定流動時，流線形狀不隨時間變化。l 流線不能相交，也不能轉(zhuǎn)折。l 流線是連續(xù)光滑的曲線。通流截面：通流截面：流束中與所有流線正

25、交的截面。 流線彼此平行的流動稱為平行流動； 流線間的夾角很小，或流線的曲率半徑很大的流 動稱為緩變流動（相反情況便是急變流動）。 前兩者的通流截面均認(rèn)為是平面，急變流動的過流截面是曲面。流束：流束：面積A上所有各點(diǎn)的流線的集合。 流束內(nèi)外流線均不能穿越流束表面。 面積A無限小時的流束，稱為微小流束微小流束。單位時間內(nèi)流入控制體積的質(zhì)量單位時間內(nèi)流入控制體積的質(zhì)量 ： 單位時間內(nèi)流出控制體積的質(zhì)量單位時間內(nèi)流出控制體積的質(zhì)量 ：二、二、液體流動的連續(xù)性方程液體流動的連續(xù)性方程連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒規(guī)律在流體力學(xué)中的表現(xiàn)。設(shè)：不可壓縮流體在非斷面管中作定常流動。對于穩(wěn)定流動，不可壓縮液體，對于穩(wěn)定

26、流動，不可壓縮液體，為常數(shù)：為常數(shù)： 過流斷面1和2的面積分別為A1和A2，平均流速分別為V1和V2，111111AvQm222222AvQmconstAvAvQ2211在定常流動中，流過各截面的不可壓縮液體的流量是相等的，而且液體的平均流速與管道的過流截面積成反比。即：constAvAvQ2211說明：說明：上式即為液流的流量連續(xù)性方程。1221AAvv三、流動液體的能量守恒定律在液壓系統(tǒng)中是利用具有壓力的流動液體來傳遞能量，在流體力學(xué)中，流動液體的能量守恒方程又叫伯努利方程。如圖，在管子斷面處流速為 ，壓力為 ,斷面中心到地面的距離為Z1 。管子斷面處，流速為 ，壓力為 ，斷面中心距地面高

27、度為Z2。1v1p2v2p在斷面1處取一塊重量為mg的油液，則其具有的能量為：1. 位能： 則單位重量的位能為1mgz11zmgmgz2. 動能 質(zhì)量為m的油液具有的動能為 ，所以單位重量的動能為：221mvgvmgmv2221213. 壓力能 由于油液具有壓力，所以它具有壓力能。 油液的壓力能為 ，又因但時間t內(nèi)其重量為 ，因此，單位重量油液的壓力能為：gptgQtQp1111tQp11tgQ1 故，在斷面處，單位重量油液具有的總能量為：gpgvz12112 同樣,在斷面處，單位重量油液具有的總能量為：gpgvz22222常數(shù)gvzgpgvzgp2222222111常數(shù)2211zgpzgp除

28、去動能，即為之前所講理想液體靜力學(xué)能量守恒方程： 根據(jù)能量守恒定律，油液流經(jīng)斷面、的總能量是相等的，即此式即為理想液體微小流束的能量守恒方程（伯努利方程）。能量守恒定律的意義：能量守恒定律的意義： 管內(nèi)作定常流動定常流動的理想液體理想液體，在任意截面上，液體的總比能保持不變，但比位能、比壓能、比動能可以相互轉(zhuǎn)換。 -單位重量實(shí)際液體在微小流束中從截面1流到截面2，因粘性而損耗的能量。3. 實(shí)際流動液體的伯努利方程htgvzgpgvzgp2222222111ht 此外，液流經(jīng)液流截面A1,A2上各點(diǎn)的流速并不相等，計(jì)算中常用平均流速 代替各點(diǎn)不等的流速，且令單位時間內(nèi)流液的實(shí)際動能實(shí)際動能和按平

29、均流速計(jì)算出來的動能按平均流速計(jì)算出來的動能之比為動能修正系數(shù) 。v那么，實(shí)際液體總流的伯努利方程為方程的適用條件： 定常流動，不可壓縮液體；l 質(zhì)量力只有重力；l 所取截面為緩變流截面；l 流量沿流程保持不變；l 層流時2，紊流時1；l 沒有機(jī)械能加入。htgvzgpgvzgp222222221111泵從油箱吸油，泵的輸出流量Q25L/min ，吸油管直徑d30mm，設(shè)濾網(wǎng)及管道內(nèi)總的壓降為0.03MPa，油液的密度880kg/m3，要保證泵的進(jìn)口真空度不大于0.0336MPa，試求泵的安裝高度？題：解 根據(jù)流體的能量守恒定律：htgvhzgpgvzgp2)(222212211111p因?yàn)橛?/p>

30、箱液面與大氣接觸，故 為大氣壓力， 為油缸液面下降速度，由于 ，故 可近似為零；修正系數(shù) 因此上式可簡化為：1v21vv 1vhtgvhgpgpa2222121整理得：htgAQghhtgvghppa.)(21.212222帶入數(shù)值46234103)1015601025(880218 . 98801036. 3h解得：mh387. 0假定流量為Q的液流，則在時間 內(nèi)流過的液體的質(zhì)量為：四、流動液體的動量方程動量：物體質(zhì)量 與速度 的乘積 稱為物體的動量。mvmv動量定理：物體的動量對時間的改變率等于作用于該物體上的力，即：tmvmvF12t tQVm那么，流液的力為：)()(1212vvQtv

31、vmF這就是流體的動量方程。1雷諾實(shí)驗(yàn)第六節(jié) 液體流動時的壓力損失一、液體的流態(tài)液體的流態(tài)2 2流態(tài)流態(tài) 液體質(zhì)點(diǎn)互不干擾，流動呈線性或?qū)訝?，液體質(zhì)點(diǎn)互不干擾，流動呈線性或?qū)訝?，平行于管道軸線，沒有橫向運(yùn)動。平行于管道軸線，沒有橫向運(yùn)動。 液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動雜亂無章，除沿管道液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動雜亂無章，除沿管道軸線運(yùn)動外，還有劇烈的橫向運(yùn)動。軸線運(yùn)動外，還有劇烈的橫向運(yùn)動。層流層流：紊流紊流： 3 3雷諾數(shù)雷諾數(shù)：式中： 液體速度，cm/s 運(yùn)動粘度，cst液流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鞯睦字Z數(shù)稱為臨界雷諾Rec ，光滑的金屬圓管， Rec2320 Re Rec 紊流紊流v沿程壓力損失沿程壓力損失：液體在等徑直

32、管中流動時，因摩擦而產(chǎn)液體在等徑直管中流動時，因摩擦而產(chǎn) 生的損失。生的損失。局部壓力損失：局部壓力損失：由于管道的截面突然變化，液流方向改由于管道的截面突然變化，液流方向改 變或其它形式的液流阻力而引起的損失。變或其它形式的液流阻力而引起的損失。1 1沿程壓力損失沿程壓力損失 或或 沿程阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)二、壓力損失gvdlgphll2222vdlpl沿程阻力系數(shù)的確定（與流態(tài)等因素有關(guān)）沿程阻力系數(shù)的確定（與流態(tài)等因素有關(guān)） 層流時理論值，層流時理論值，64/Re； 層流時液壓油在金屬管道中流動，層流時液壓油在金屬管道中流動，75/Re； 紊流時，紊流時， f（Re，/d)/d) 3000 Re 105，0.3164Re-0.25。2 2局部壓力損失局部壓