液壓傳動(dòng)第二章

1、液壓與氣壓傳動(dòng)液壓與氣壓傳動(dòng)第二章第二章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓流體力學(xué)基礎(chǔ) 概述概述 1 1、流體力學(xué)研究的領(lǐng)域及其應(yīng)用、流體力學(xué)研究的領(lǐng)域及其應(yīng)用2 2、流體力學(xué)研究的內(nèi)容、流體力學(xué)研究的內(nèi)容 3 3、研究流體運(yùn)動(dòng)的方法簡(jiǎn)介、研究流體運(yùn)動(dòng)的方法簡(jiǎn)介第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)1 1、液體的密度、液體的密度2 2、壓縮性和膨脹性、壓縮性和膨脹性 熱膨脹性系數(shù)和壓縮性系數(shù)的由來(lái)熱膨脹性系數(shù)和壓縮性系數(shù)的由來(lái) 第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)3 3、如何對(duì)待液體的壓縮性、如何對(duì)待液體的壓縮性 在液壓傳動(dòng)中工作壓力一般在在液壓傳動(dòng)中工作壓力一般在3232MPa

2、MPa以下，如，取以下，如，取3232MPaMPa計(jì)算，體積相對(duì)變化量為：計(jì)算，體積相對(duì)變化量為： %24. 26 . 1103210)75(/6100pVV 在一般液壓工程中，可以認(rèn)為液體是不可壓縮的，在一般液壓工程中，可以認(rèn)為液體是不可壓縮的，只有在分析動(dòng)態(tài)過(guò)程和液壓沖擊時(shí)才考慮液壓油的壓只有在分析動(dòng)態(tài)過(guò)程和液壓沖擊時(shí)才考慮液壓油的壓縮性。縮性。 三、粘性三、粘性 液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，液體分子間的內(nèi)聚力液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，液體分子間的內(nèi)聚力會(huì)阻礙其分子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即具有一定的內(nèi)摩擦力，會(huì)阻礙其分子的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即具有一定的內(nèi)摩擦力，液體流動(dòng)中在其內(nèi)部產(chǎn)生摩擦力或剪應(yīng)力的液體流動(dòng)中在其

3、內(nèi)部產(chǎn)生摩擦力或剪應(yīng)力的這種性質(zhì)這種性質(zhì)稱為液體的粘性稱為液體的粘性 。第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)圖2-1 液體在管子里的流動(dòng)圖2-1 液體在管子里的流動(dòng)dd 液體的粘性是液體產(chǎn)生液體的粘性是液體產(chǎn)生機(jī)械能量損失的根源。機(jī)械能量損失的根源。 粘性是流體的固有屬性，粘性是流體的固有屬性，只有在流動(dòng)中才顯示出來(lái)，只有在流動(dòng)中才顯示出來(lái)，其作用就是對(duì)流體的流動(dòng)呈其作用就是對(duì)流體的流動(dòng)呈現(xiàn)出阻礙?，F(xiàn)出阻礙。 1 1、牛頓內(nèi)摩擦定律、牛頓內(nèi)摩擦定律 各層間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力為：各層間產(chǎn)生的內(nèi)摩擦力為：dyduAF du/dy du/dy表示相鄰兩層流體的速度差異程度，稱表示相鄰兩層流

4、體的速度差異程度，稱為速度梯度為速度梯度第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)2 2、粘度、粘度 粘度是粘性的度量參數(shù)。粘度可分為絕對(duì)粘度和相粘度是粘性的度量參數(shù)。粘度可分為絕對(duì)粘度和相對(duì)粘度，絕對(duì)粘度包括動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度。對(duì)粘度，絕對(duì)粘度包括動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度。 1）動(dòng)力粘度）動(dòng)力粘度dyduAFdyduAF 為流體粘性的比例系數(shù)，與流體的種類有為流體粘性的比例系數(shù)，與流體的種類有關(guān)，且由動(dòng)力學(xué)方程推出，稱之為動(dòng)力粘度。關(guān)，且由動(dòng)力學(xué)方程推出，稱之為動(dòng)力粘度。 單位為：?jiǎn)挝粸椋?N .s/mN .s/m2 2 ，Pa.sPa.s，表示兩層相距，表示兩層相距1 1m m，具有相對(duì)

5、速度具有相對(duì)速度1 1m/sm/s的相對(duì)滑動(dòng)的液體，在其的相對(duì)滑動(dòng)的液體，在其1 1m m2 2的接的接觸面上所發(fā)生的內(nèi)摩擦力的大小。觸面上所發(fā)生的內(nèi)摩擦力的大小。動(dòng)力粘度的物理意義：?jiǎn)挝凰俣忍荻鹊募魬?yīng)力。動(dòng)力粘度的物理意義：?jiǎn)挝凰俣忍荻鹊募魬?yīng)力。第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)2 2）運(yùn)動(dòng)粘度：運(yùn)動(dòng)粘度：動(dòng)力粘度與油液密度的比值。動(dòng)力粘度與油液密度的比值。 運(yùn)動(dòng)粘度沒(méi)有明顯的物理意義，只是在計(jì)算中運(yùn)動(dòng)粘度沒(méi)有明顯的物理意義，只是在計(jì)算中經(jīng)常出現(xiàn)這個(gè)式子，為方便才引入。經(jīng)常出現(xiàn)這個(gè)式子，為方便才引入。 它具有運(yùn)動(dòng)學(xué)的量綱它具有運(yùn)動(dòng)學(xué)的量綱 s/m2 液壓油的牌號(hào)一般都以運(yùn)動(dòng)粘

6、度的液壓油的牌號(hào)一般都以運(yùn)動(dòng)粘度的m m2 2/s/s的的1/101/106 6即以即以mmmm2 2/s/s（cStcSt, ,厘斯）為單位的運(yùn)動(dòng)粘度值來(lái)表示，即它厘斯）為單位的運(yùn)動(dòng)粘度值來(lái)表示，即它們的牌號(hào)是按運(yùn)動(dòng)粘度來(lái)編的。們的牌號(hào)是按運(yùn)動(dòng)粘度來(lái)編的。 第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)3）恩氏粘度（中國(guó)、德國(guó)和俄羅斯）恩氏粘度（中國(guó)、德國(guó)和俄羅斯）賽氏粘度（美國(guó)）賽氏粘度（美國(guó)）雷氏粘度（英國(guó)）雷氏粘度（英國(guó)）（1）恩氏粘度的定義恩氏粘度的定義 將將200200mLmL被測(cè)液體裝入恩氏粘度計(jì)，在某一溫度下，被測(cè)液體裝入恩氏粘度計(jì)，在某一溫度下，測(cè)出液體經(jīng)容器底部直徑為測(cè)

7、出液體經(jīng)容器底部直徑為2.82.8mmmm小孔流盡所需的時(shí)間小孔流盡所需的時(shí)間t1t1，與同體積溫度為與同體積溫度為2020度的蒸餾水流過(guò)同一小孔所需度的蒸餾水流過(guò)同一小孔所需的時(shí)間的時(shí)間t2t2的比值，便是所測(cè)液體在這一溫度時(shí)的恩氏的比值，便是所測(cè)液體在這一溫度時(shí)的恩氏粘度。用符號(hào)粘度。用符號(hào)o oE E表示表示，即，即 第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)一般均以一般均以5050度為測(cè)量時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)溫度，符號(hào)為度為測(cè)量時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)溫度，符號(hào)為o oE E5050 （2 2）恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之間的換算關(guān)系）恩氏粘度與運(yùn)動(dòng)粘度之間的換算關(guān)系 )/(10)31. 631. 7(26505

8、050smEE3、粘壓特性和粘溫特性粘壓特性和粘溫特性粘度隨著壓力的變化而變化的特性叫做粘壓特性。粘度隨著壓力的變化而變化的特性叫做粘壓特性。粘度隨著溫度的變化而變化的特性叫做粘溫特性。粘度隨著溫度的變化而變化的特性叫做粘溫特性。 式中式中5050某種液體某種液體50 50 運(yùn)動(dòng)粘度；運(yùn)動(dòng)粘度； E E5050某種液體某種液體50 50 恩氏粘度。恩氏粘度。 第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)1 1）粘度和壓力的關(guān)系）粘度和壓力的關(guān)系 一般情況下壓力對(duì)粘度的影響比較小，可不考慮。當(dāng)液體所一般情況下壓力對(duì)粘度的影響比較小，可不考慮。當(dāng)液體所受到的壓力比較大時(shí)，分子之間的距離縮小，

9、內(nèi)聚力增大，粘度值受到的壓力比較大時(shí)，分子之間的距離縮小，內(nèi)聚力增大，粘度值也隨之增大。在高壓時(shí)，壓力對(duì)粘性的影響表現(xiàn)尤為突出。也隨之增大。在高壓時(shí)，壓力對(duì)粘性的影響表現(xiàn)尤為突出。當(dāng)壓力不超過(guò)當(dāng)壓力不超過(guò)5050MPaMPa時(shí)粘度和壓力的關(guān)系可用下式算時(shí)粘度和壓力的關(guān)系可用下式算 ：)003. 01 (pap2 2）粘度和溫度的關(guān)系）粘度和溫度的關(guān)系 溫度升高時(shí)，粘度降低。溫度升高時(shí)，粘度降低。 不同種類的液壓油有不同的粘溫特性，對(duì)于一般的液壓油可用不同種類的液壓油有不同的粘溫特性，對(duì)于一般的液壓油可用下面的近似公式計(jì)算。下面的近似公式計(jì)算。 ntt)50(50第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)

10、流體的主要物理性質(zhì)4、油液中的氣體對(duì)粘性及壓縮性的影響、油液中的氣體對(duì)粘性及壓縮性的影響 氣體以兩種形式存在于油液中。氣體以兩種形式存在于油液中。 溶入的氣體對(duì)油液的粘性和壓縮性基本上不產(chǎn)生溶入的氣體對(duì)油液的粘性和壓縮性基本上不產(chǎn)生影響；影響； 混有不溶解性氣體，對(duì)油液的粘性和表示油液壓混有不溶解性氣體，對(duì)油液的粘性和表示油液壓縮性的體積彈性系數(shù)均產(chǎn)生影響，對(duì)后者的影響極大?？s性的體積彈性系數(shù)均產(chǎn)生影響，對(duì)后者的影響極大。 油液中混入氣體后不僅使油液的粘性增加，而且油液中混入氣體后不僅使油液的粘性增加，而且大大降低油液的體積彈性系數(shù)。大大降低油液的體積彈性系數(shù)。 在需要大體積彈性系數(shù)的情況下，

11、必須排除油在需要大體積彈性系數(shù)的情況下，必須排除油液中混入的氣體。液中混入的氣體。第一節(jié)第一節(jié) 流體的主要物理性質(zhì)流體的主要物理性質(zhì)5 5、其它特性、其它特性 液壓油液還有其它一些物理化學(xué)性質(zhì)，如抗燃性、抗氧化液壓油液還有其它一些物理化學(xué)性質(zhì)，如抗燃性、抗氧化性、抗凝性、抗泡沫性、抗乳化性、防銹性、潤(rùn)滑性、導(dǎo)熱性、性、抗凝性、抗泡沫性、抗乳化性、防銹性、潤(rùn)滑性、導(dǎo)熱性、穩(wěn)定性以及相容性（主要指對(duì)密封材料、軟管等不侵蝕、不溶漲穩(wěn)定性以及相容性（主要指對(duì)密封材料、軟管等不侵蝕、不溶漲的性質(zhì)）等，這些性質(zhì)對(duì)液壓系統(tǒng)的工作性能有重要影響。對(duì)于的性質(zhì)）等，這些性質(zhì)對(duì)液壓系統(tǒng)的工作性能有重要影響。對(duì)于不同

12、品種的液壓油，這些性質(zhì)的指標(biāo)是不同的，具體應(yīng)用時(shí)可查不同品種的液壓油，這些性質(zhì)的指標(biāo)是不同的，具體應(yīng)用時(shí)可查油類產(chǎn)品手冊(cè)。油類產(chǎn)品手冊(cè)。第二節(jié)第二節(jié) 靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律第二節(jié)第二節(jié) 靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律一、液體所受的作用力一、液體所受的作用力1 1、質(zhì)量力和表面力質(zhì)量力和表面力質(zhì)量力：作用在液體內(nèi)部所有質(zhì)點(diǎn)上的力，質(zhì)量力：作用在液體內(nèi)部所有質(zhì)點(diǎn)上的力，其大小與受作用的液體質(zhì)量成正比。其大小與受作用的液體質(zhì)量成正比。表面力：作用在所研究的液體外表面上并表面力：作用在所研究的液體外表面上并與液體表面積成正比的力。與液體表面積成正比的力。第二節(jié)第二節(jié)

13、 靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律2 2、單位面積力和單位質(zhì)量力、單位面積力和單位質(zhì)量力例：例： 圖 2-2 液 體 所 受 的 作 用 力圖 2-2 液 體 所 受 的 作 用 力a第二節(jié)第二節(jié) 靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律二、靜止液體微分方程式的推導(dǎo)二、靜止液體微分方程式的推導(dǎo)1 1、液體的壓力、液體的壓力（1 1）概念）概念（2 2）某點(diǎn)處壓力的概念和壓力的）某點(diǎn)處壓力的概念和壓力的方向方向液體靜壓力具有的兩個(gè)基本特性液體靜壓力具有的兩個(gè)基本特性2 2、靜止液體平衡的微分方程、靜止液體平衡的微分方程 第二節(jié)第二節(jié) 靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律圖

14、2-3 單元體受力分析圖2-3 單元體受力分析d2( + )dd( + )d( - )d( + )dd2223 3、公式分析、公式分析第二節(jié)第二節(jié) 靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律三、靜止液體微分方程式的應(yīng)用三、靜止液體微分方程式的應(yīng)用（一）重力液體（一）重力液體1 1、等壓面方程、等壓面方程圖 2-2 液 體 所 受 的 作 用 力圖 2-2 液 體 所 受 的 作 用 力aapgzp第二節(jié)第二節(jié) 靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律2 2、公式分析與結(jié)論、公式分析與結(jié)論3 3、等壓面的概念、等壓面的概念圖 2-2 液 體 所 受 的 作 用 力圖 2-2 液 體 所 受

15、 的 作 用 力aapgzp第二節(jié)第二節(jié) 靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律（二）勻加速直線運(yùn)動(dòng)情況（二）勻加速直線運(yùn)動(dòng)情況圖2-4 加速運(yùn)動(dòng)小車中的液體圖2-4 加速運(yùn)動(dòng)小車中的液體aapgzaxp第二節(jié)第二節(jié) 靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律（三）等角速度旋轉(zhuǎn)容器（三）等角速度旋轉(zhuǎn)容器 圖2-5 等角速度旋轉(zhuǎn)容器圖2-5 等角速度旋轉(zhuǎn)容器aaapgzyxp)(212222第二節(jié)第二節(jié) 靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律四、壓力的表示四、壓力的表示1 1、大氣壓力、絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力、大氣壓力、絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力、真空度真空度2 2、壓力的單位、壓力的單位圖2

16、-6 壓力的表示圖2-6 壓力的表示abs2a1absgg真空度第二節(jié)第二節(jié) 靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律靜止液體力學(xué)的基本規(guī)律五、液體給固體總的作用力五、液體給固體總的作用力假設(shè)：在液壓傳動(dòng)中假設(shè)：在液壓傳動(dòng)中, ,不計(jì)液體自不計(jì)液體自重產(chǎn)生的壓力和大氣壓力的作用，重產(chǎn)生的壓力和大氣壓力的作用，認(rèn)為壓力是均勻的。認(rèn)為壓力是均勻的。1 1、作用在平面上的總作用力、作用在平面上的總作用力2 2、作用在曲面上的總作用力、作用在曲面上的總作用力第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)第三節(jié) 流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律一、經(jīng)典流體力學(xué)的研究方法一、經(jīng)典流體力學(xué)的研究方

17、法1 1、拉格朗日法、拉格朗日法質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度：質(zhì)點(diǎn)的速度和加速度： 222222,dtzdadtydadtxdadtdzudtdyudtdxuzyxzyx第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律2 2、歐拉法、歐拉法歐拉法是選定一個(gè)流場(chǎng)，研究不同質(zhì)點(diǎn)歐拉法是選定一個(gè)流場(chǎng)，研究不同質(zhì)點(diǎn)流過(guò)流場(chǎng)內(nèi)空間某固定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，流過(guò)流場(chǎng)內(nèi)空間某固定點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而了解整個(gè)流場(chǎng)的流動(dòng)情況。從而了解整個(gè)流場(chǎng)的流動(dòng)情況。流場(chǎng)內(nèi)空間某固定點(diǎn)的流動(dòng)速度是空間流場(chǎng)內(nèi)空間某固定點(diǎn)的流動(dòng)速度是空間和時(shí)間的函數(shù)：和時(shí)間的函數(shù)： ),(tzyxuu tudtdzzudtdyyudtdxxua第三節(jié)流動(dòng)

18、液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律二、流動(dòng)液體力學(xué)的基本概念二、流動(dòng)液體力學(xué)的基本概念1 1、理想液體、理想液體2 2、穩(wěn)定流動(dòng)、穩(wěn)定流動(dòng)3 3、跡線、跡線4 4、流線、流線5 5、流管、流管6 6、過(guò)流斷面、過(guò)流斷面7 7、流量、流量8 8、平均速度、平均速度9 9、緩變流、緩變流第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律圖 2-8 取 一 段 微 小 流 管 為 控 制 體 積圖 2-8 取 一 段 微 小 流 管 為 控 制 體 積d11d2211222211dAudAu三、流動(dòng)液體的連續(xù)性方程式三、流動(dòng)液體的連續(xù)性方程式 實(shí)際管子穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程式實(shí)際管子

19、穩(wěn)定流動(dòng)的連續(xù)性方程式 2211AVAV第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律四、理想液體流動(dòng)的微分方程式四、理想液體流動(dòng)的微分方程式 圖2-9 理想液體單元體受力圖圖2-9 理想液體單元體受力圖d d dd( +d )dd01dugudzdpg五、伯努利方程式五、伯努利方程式1 1、理想液體、穩(wěn)定流動(dòng)、微小流管、緩變流段的、理想液體、穩(wěn)定流動(dòng)、微小流管、緩變流段的伯努利方程伯努利方程第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律理想液體的伯努利方程式說(shuō)明理想液體的伯努利方程式說(shuō)明伯努利方程的應(yīng)用條件伯努利方程的應(yīng)用條件2 2、實(shí)際液體、穩(wěn)定流動(dòng)、微小流管、實(shí)際液體

20、、穩(wěn)定流動(dòng)、微小流管、緩變流的伯努利方程式緩變流的伯努利方程式Cugzgp221222221112121whugzgpugzgp第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律3 3、實(shí)際液體、穩(wěn)定流動(dòng)、實(shí)際管子、實(shí)際液體、穩(wěn)定流動(dòng)、實(shí)際管子、緩變斷面的伯努利方程緩變斷面的伯努利方程該方程可用于分析和解決液體的流動(dòng)力學(xué)該方程可用于分析和解決液體的流動(dòng)力學(xué)問(wèn)題問(wèn)題, ,解題計(jì)算時(shí)一般按照下面的步驟：解題計(jì)算時(shí)一般按照下面的步驟：(1) (1) 選擇緩變流斷面和零勢(shì)面；選擇緩變流斷面和零勢(shì)面；(2) (2) 正確列出方程式；正確列出方程式；(3) (3) 計(jì)算各個(gè)參數(shù)；計(jì)算各個(gè)參數(shù)；(4)

21、 (4) 代入方程求出結(jié)果。代入方程求出結(jié)果。whvgzgpvgzgp222222111122第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律例：文氏流量計(jì)的原例：文氏流量計(jì)的原理理 若若D1=200mmD1=200mm，D2=100mmD2=100mm，水銀柱壓，水銀柱壓力計(jì)的讀數(shù)為力計(jì)的讀數(shù)為h=45mmh=45mm時(shí)，求通過(guò)流量計(jì)水時(shí)，求通過(guò)流量計(jì)水流的流量。流的流量。1 1、選擇緩變流斷面和、選擇緩變流斷面和零勢(shì)面零勢(shì)面2 2、正確方程式、正確方程式O圖 2 - 1 1 文 氏 流 量 計(jì)O圖 2 -1 1 文 氏 流 量 計(jì)O21O11211whvgzgpvgzgp22222

22、2111122)(21212221vvpp2211AvAv122211212vDDvAAv) 1(2)(21424121212221DDvvvpp1)/()2(4241211第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律O圖2-11 文氏流量計(jì)O圖2-11 文氏流量計(jì)O21O112111)/()2(4241211 U U型管中的液體靜止不動(dòng)，型管中的液體靜止不動(dòng)，遵守靜力學(xué)的規(guī)律遵守靜力學(xué)的規(guī)律 。)()()(1211hghgphhgpgghghphhgpg1211)(1)()(g21)1/()1/(242411DDghvg1/) 1/(244424121121DDghDvDqg第三

23、節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律例：文氏流量計(jì)的原理例：文氏流量計(jì)的原理 若若D1=200mmD1=200mm，D2=100mmD2=100mm，水，水銀柱壓力計(jì)的讀數(shù)為銀柱壓力計(jì)的讀數(shù)為h=45mmh=45mm時(shí)，求通過(guò)流量計(jì)水流的流時(shí)，求通過(guò)流量計(jì)水流的流量。量。1/) 1/(244424121121DDghDvDqgsmq/107 . 21) 1 . 0/2 . 0() 16 .13(045. 08 . 9242 . 03242O圖 2 -1 1 文 氏 流 量 計(jì)O圖 2 -1 1 文 氏 流 量 計(jì)O21O11211第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的

24、基本規(guī)律六、動(dòng)量方程式六、動(dòng)量方程式1 1、動(dòng)量定理和達(dá)朗、動(dòng)量定理和達(dá)朗貝爾原理貝爾原理 2 2、不可壓縮流體、不可壓縮流體、微小流管、穩(wěn)定流微小流管、穩(wěn)定流動(dòng)的動(dòng)量方程動(dòng)的動(dòng)量方程 圖2-12 動(dòng)量方程的推導(dǎo)1圖2-12 動(dòng)量方程的推導(dǎo)1d11d22221122tttmvmvmv12 2 1)()()()()()()()()()()(2 12 111222 111222 1ttttttttttttmvmvmvmvmvmvmvmv第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律圖2-12 動(dòng)量方程的推導(dǎo)1圖2-12 動(dòng)量方程的推導(dǎo)1d11d22221122tttmvmvmv12 2

25、1)()()()()()()()()()()(2 12 111222 111222 1ttttttttttttmvmvmvmvmvmvmvmvtmvmvtmvmvFtttttttt112202 12 10)()(lim)()(lim0)()(lim)()(lim112202 12 10tmvmvtmvmvFtttttttt第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律圖2-12 動(dòng)量方程的推導(dǎo)1圖2-12 動(dòng)量方程的推導(dǎo)1d11d22221122 在穩(wěn)定流動(dòng)中，時(shí)變動(dòng)量變化率為零，位變?cè)诜€(wěn)定流動(dòng)中，時(shí)變動(dòng)量變化率為零，位變動(dòng)量變化率為：動(dòng)量變化率為： tmvmvtmvmvinoutt

26、tttt)()(lim)()(lim011220tutdAuutdAut1112220lim1122dQudQu 對(duì)實(shí)際管子中流體動(dòng)量對(duì)實(shí)際管子中流體動(dòng)量變化率變化率 ：111222)(vQvQdtmvd第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律3 3、液體所受的外力、液體所受的外力 4 4、不可壓縮流體、實(shí)際管子、穩(wěn)定流、不可壓縮流體、實(shí)際管子、穩(wěn)定流動(dòng)的動(dòng)量方程式動(dòng)的動(dòng)量方程式動(dòng)量方程解題步驟：動(dòng)量方程解題步驟：選擇控制體積；標(biāo)出控制體積內(nèi)液體所選擇控制體積；標(biāo)出控制體積內(nèi)液體所受的外力；建立直角坐標(biāo)系；列出動(dòng)量受的外力；建立直角坐標(biāo)系；列出動(dòng)量方程投影形式；代入數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果

27、。方程投影形式；代入數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果。 111222vQvQRGP第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律第三節(jié)流動(dòng)液體力學(xué)的基本規(guī)律例：例：計(jì)算叉管所受液體作用力計(jì)算叉管所受液體作用力 圖2-13 叉管所受液體作用力45223213311y2211213AvAvQQQ333/ AQv 11133322233221145cos45cosvQvQvQRApApApx11133322233221145cos45cosvQvQvQApApApRx45sin45sin33333vQRApy45sin45sin33333ApvQRy叉管對(duì)液體的作用力用叉管對(duì)液體的作用力用R Rx x和和R Ry y表示，則：表示，則：

28、液體給叉管作用力液體給叉管作用力 XXRRyYRR第四節(jié)第四節(jié) 液體在流動(dòng)中的能量損失液體在流動(dòng)中的能量損失一、概述一、概述實(shí)際液體流動(dòng)中的能量損失從幾何角度看實(shí)際液體流動(dòng)中的能量損失從幾何角度看包括包括沿程損失和局部損失沿程損失和局部損失，從力學(xué)角度看，從力學(xué)角度看包括包括粘性力引起的損失粘性力引起的損失和和慣性力引起的損慣性力引起的損失失。1 1、流態(tài)試驗(yàn)流態(tài)試驗(yàn)層流和紊流層流和紊流上臨界速度和下臨界速度上臨界速度和下臨界速度2 2、雷諾數(shù)雷諾數(shù)dRe 運(yùn)動(dòng)粘度圓管直徑流體的流動(dòng)速度*第四節(jié)第四節(jié) 液體在流動(dòng)中的能量損失液體在流動(dòng)中的能量損失非圓截面的管道，雷諾數(shù)計(jì)算公式：非圓截面的管道，

29、雷諾數(shù)計(jì)算公式：雷諾數(shù)的物理意義：慣性力和粘性力的比值雷諾數(shù)的物理意義：慣性力和粘性力的比值雷諾數(shù)大，說(shuō)明慣性力影響比較大，流體微雷諾數(shù)大，說(shuō)明慣性力影響比較大，流體微團(tuán)具有速度脈動(dòng)，大于上臨界雷諾數(shù)時(shí)流態(tài)團(tuán)具有速度脈動(dòng)，大于上臨界雷諾數(shù)時(shí)流態(tài)是紊流；是紊流；雷諾數(shù)小，說(shuō)明粘性力影響比較大，小于下雷諾數(shù)小，說(shuō)明粘性力影響比較大，小于下臨界雷諾數(shù)時(shí)流態(tài)是層流。臨界雷諾數(shù)時(shí)流態(tài)是層流。雷諾數(shù)的實(shí)用意義：判斷流態(tài)雷諾數(shù)的實(shí)用意義：判斷流態(tài)R4Re 第四節(jié)第四節(jié) 液體在流動(dòng)中的能量損失液體在流動(dòng)中的能量損失二、液體流動(dòng)中的沿程損失二、液體流動(dòng)中的沿程損失（一）層流時(shí)的沿程損失（一）層流時(shí)的沿程損失1

30、1、斷面上速度分布規(guī)律、斷面上速度分布規(guī)律圖2-16 圓管中的層流12022212 rlprprFXdrdu / 21pppdrrlpdu2)(422rRlpu)(422rRlpu22max164dlpRlpu第四節(jié)第四節(jié) 液體在流動(dòng)中的能量損失液體在流動(dòng)中的能量損失2 2、圓管中層流的流量、圓管中層流的流量圖2-16 圓管中的層流12AAudAdQQRrdrrRlp0222)(4pldpl1288R443、平均速度、平均速度AQ)4/(12824dpldpld322第四節(jié)第四節(jié) 液體在流動(dòng)中的能量損失液體在流動(dòng)中的能量損失4、動(dòng)能修正系數(shù)和動(dòng)量修正系數(shù)、動(dòng)能修正系數(shù)和動(dòng)量修正系數(shù)2)21/(

31、)21(22QvdQu34vQudQ5 5、沿程損失公式、沿程損失公式2Re6426432222dldlddlpRe/6422dlp gdlh22第四節(jié)第四節(jié) 液體在流動(dòng)中的能量損失液體在流動(dòng)中的能量損失（二）紊流狀態(tài)下的沿程損失（二）紊流狀態(tài)下的沿程損失1 1、紊流的特點(diǎn)、紊流的特點(diǎn)2 2、附壁層流的概念、附壁層流的概念 由于液體和固體的吸附作用以及邊壁的約束作由于液體和固體的吸附作用以及邊壁的約束作用，接近管壁處仍然是層流，稱為附壁層流。用，接近管壁處仍然是層流，稱為附壁層流。Re24.32d隨著雷諾數(shù)的增加，附壁層流的厚度逐漸減小隨著雷諾數(shù)的增加，附壁層流的厚度逐漸減小。第四節(jié)第四節(jié) 液

32、體在流動(dòng)中的能量損失液體在流動(dòng)中的能量損失3、管子的分類管子的分類圖2-17 水利光滑管和水利粗糙管(b) 粗糙管(a) 光滑管第四節(jié)第四節(jié) 液體在流動(dòng)中的能量損失液體在流動(dòng)中的能量損失 當(dāng)當(dāng)時(shí)，沿程阻力系數(shù)與管子的粗糙度沒(méi)有關(guān)時(shí)，沿程阻力系數(shù)與管子的粗糙度沒(méi)有關(guān)系，只和雷諾數(shù)有關(guān)。系，只和雷諾數(shù)有關(guān)。25. 0Re316. 0 沿程壓力損失和速度的沿程壓力損失和速度的1.751.75次方或流量的次方或流量的1.751.75次次方成正比。方成正比。圖2-17 水利光滑管和水利粗糙管(b) 粗糙管(a) 光滑管第四節(jié)第四節(jié) 液體在流動(dòng)中的能量損失液體在流動(dòng)中的能量損失三、液體流動(dòng)中的局部損失三、

33、液體流動(dòng)中的局部損失局部壓力損失的公式局部壓力損失的公式2p2局部能頭損失的公式局部能頭損失的公式2gh2 沿程阻力系數(shù)只與幾何參數(shù)有關(guān)。沿程阻力系數(shù)只與幾何參數(shù)有關(guān)。 局部壓力損失和速度的平方成正比。局部壓力損失和速度的平方成正比。 液流通過(guò)各種標(biāo)準(zhǔn)液壓元件的壓力損失可看作局液流通過(guò)各種標(biāo)準(zhǔn)液壓元件的壓力損失可看作局部損失，一般可以從產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格樣本中查到，但所部損失，一般可以從產(chǎn)品技術(shù)規(guī)格樣本中查到，但所查的數(shù)據(jù)是在額定流量時(shí)的額定壓力損失。查的數(shù)據(jù)是在額定流量時(shí)的額定壓力損失。 第四節(jié)第四節(jié) 液體在流動(dòng)中的能量損失液體在流動(dòng)中的能量損失例：例：推導(dǎo)管子截面突然擴(kuò)大時(shí)壓力損失推導(dǎo)管子截面突

34、然擴(kuò)大時(shí)壓力損失 圖2-18 管子截面突然擴(kuò)大時(shí)壓力損失O111O222whvgzgpvgzgp222222111122)(2g1222121vvgpphw1、伯努利方程、伯努利方程2 2、列動(dòng)量方程、列動(dòng)量方程 1112222211vQvQRApAp212222221)(vvAvAApp)()(12221vvvpp3 3、連續(xù)性方程、連續(xù)性方程 2211AvAv第四節(jié)第四節(jié) 液體在流動(dòng)中的能量損失液體在流動(dòng)中的能量損失gvAAgvvgvvgvvvhw2) 1(2)(2)()(222122212221122212) 1(AA四、管路系統(tǒng)中的總壓力損失和壓力效率四、管路系統(tǒng)中的總壓力損失和壓力效

35、率 22)(222vvdlpQQpnn公式的應(yīng)用條件公式的應(yīng)用條件: 只有相鄰兩局部損失之間大于管子直徑的只有相鄰兩局部損失之間大于管子直徑的10201020倍時(shí)誤差才倍時(shí)誤差才不會(huì)太大。不會(huì)太大。 應(yīng)用應(yīng)用: :液壓泵的工作壓力應(yīng)比執(zhí)行元件克服外載荷的工作壓力要高液壓泵的工作壓力應(yīng)比執(zhí)行元件克服外載荷的工作壓力要高. . 第四節(jié)第四節(jié) 液體在流動(dòng)中的能量損失液體在流動(dòng)中的能量損失系統(tǒng)的壓力效率系統(tǒng)的壓力效率 %100%100pppp液壓泵的工作壓力壓力所克服的外載荷的工作 液壓系統(tǒng)的壓力損失不僅損耗功率，而且還使系統(tǒng)發(fā)熱，從而液壓系統(tǒng)的壓力損失不僅損耗功率，而且還使系統(tǒng)發(fā)熱，從而影響系統(tǒng)的工

36、作性能。為降低壓力損失，管路的流速應(yīng)盡量低，同時(shí)影響系統(tǒng)的工作性能。為降低壓力損失，管路的流速應(yīng)盡量低，同時(shí), ,為減輕管路的結(jié)構(gòu)重量又要考慮流速不要過(guò)低，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合為減輕管路的結(jié)構(gòu)重量又要考慮流速不要過(guò)低，液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)綜合考慮這兩方面?？紤]這兩方面。行走機(jī)械的液壓傳動(dòng)常取的流速范圍：行走機(jī)械的液壓傳動(dòng)常取的流速范圍： 壓力管路壓力管路 回油管路回油管路 吸油管路吸油管路 閥口流速閥口流速 smv/63smv/3smv/5 . 15 . 0smv/85例題分析例題分析 例例1 1 ：圖示為液壓泵從油箱：圖示為液壓泵從油箱吸油的示意圖，假設(shè)油箱的液吸油的示意圖，假設(shè)油箱的液面與大氣相連

37、，比液壓泵的吸面與大氣相連，比液壓泵的吸油口低油口低h h。計(jì)算液壓泵吸油口處真空度。計(jì)算液壓泵吸油口處真空度。w2222221111h2gzgp2gzgpp p1 1為大氣壓力；為大氣壓力；p p2 2為泵進(jìn)口處為泵進(jìn)口處絕對(duì)壓力。絕對(duì)壓力。21液壓泵吸油口處的真空度為液壓泵吸油口處的真空度為w2222agh2ghpp例題分析例題分析 例例2 2 ：有油從直徑為：有油從直徑為D=80mmD=80mm的液壓缸的右端直徑為的液壓缸的右端直徑為d=20mmd=20mm的小孔流出，活塞上的作用力為的小孔流出，活塞上的作用力為F=3000NF=3000N。忽略活忽略活塞重量及流動(dòng)損失，試求支持油缸不動(dòng)

38、所需的力。塞重量及流動(dòng)損失，試求支持油缸不動(dòng)所需的力。解：坐標(biāo)方向如圖示。解：坐標(biāo)方向如圖示。 設(shè)液壓缸對(duì)油的作用設(shè)液壓缸對(duì)油的作用為為F F1 1，方向如圖所示。液方向如圖所示。液壓缸中油液在外力壓缸中油液在外力F F和和F F1 1作用下，動(dòng)量發(fā)生變化。作用下，動(dòng)量發(fā)生變化。)1 (A)(QFF21222121連續(xù)性方程連續(xù)性方程據(jù)動(dòng)量定理：據(jù)動(dòng)量定理：2211AA)AA1 (AFF122221例題分析例題分析伯努利方程伯努利方程)AA1 (AFF12222122221112g2ggp連續(xù)性方程連續(xù)性方程2211AA212122)AA(112p222122221Dd2Fd)AA1 (AFF

39、2640NN)20802021 (3000)Dd2d1 (FF2222221例題分析例題分析例例3 ：已知泵的流量：已知泵的流量Q=1.510-3m3/s，液壓缸內(nèi)徑液壓缸內(nèi)徑D=100mm，負(fù)載負(fù)載F=30000N,回油腔壓力近似為零，液壓回油腔壓力近似為零，液壓缸的進(jìn)油管是內(nèi)徑缸的進(jìn)油管是內(nèi)徑d=20mm的鋼管，總長(zhǎng)即為管的垂直的鋼管，總長(zhǎng)即為管的垂直高度高度H=5m,液壓油的密度為液壓油的密度為900kg/m3，工作溫度下的運(yùn)工作溫度下的運(yùn)動(dòng)粘度為動(dòng)粘度為46mm2/s，進(jìn)油路總的局部阻力系數(shù)進(jìn)油路總的局部阻力系數(shù) 試求：試求：1進(jìn)油路的壓力損失進(jìn)油路的壓力損失 2泵的供油壓力泵的供油壓

40、力 2 . 7解：解：1 1、計(jì)算壓力損失、計(jì)算壓力損失進(jìn)油管內(nèi)流速進(jìn)油管內(nèi)流速s/77m. 4)1020(4105 . 1d4Q23321例題分析例題分析232020741046102077. 4dRe631沿程阻力系數(shù)沿程阻力系數(shù)036. 0207475Re75進(jìn)油路的壓力損失進(jìn)油路的壓力損失22dlp2121Q=1.510-3m3/s，D=100mm，F(xiàn)=30000N, d=20mm，H=5m, 密度為密度為900kg/m3，運(yùn)動(dòng)粘度為運(yùn)動(dòng)粘度為46mm2/s，2 . 7=0.166=0.166MPaMPa例題分析例題分析2 2、泵的供油壓力、泵的供油壓力伯努利方程：伯努利方程：whvg

41、zgpvgzgp222222111122wghvvzzgpp)(21)(211222122181MPa. 3D4Fp22s/19m. 0D4Q22166MPa. 0pwgh故泵的供油壓力為：故泵的供油壓力為：4MPap1第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)一、液體在小孔中的流動(dòng)一、液體在小孔中的流動(dòng) 三種類型孔（按長(zhǎng)細(xì)比劃分）：三種類型孔（按長(zhǎng)細(xì)比劃分）： 當(dāng)小孔的通流長(zhǎng)度與孔徑之比小于等于當(dāng)小孔的通流長(zhǎng)度與孔徑之比小于等于0.50.5時(shí)稱為時(shí)稱為薄壁孔；當(dāng)小孔的通流長(zhǎng)度與孔徑之比大于薄壁孔；當(dāng)小孔的通流長(zhǎng)度與孔徑之比大于4 4時(shí)稱為細(xì)時(shí)稱為細(xì)長(zhǎng)孔；介于薄壁孔和細(xì)長(zhǎng)孔之

42、間的叫中短孔。長(zhǎng)孔；介于薄壁孔和細(xì)長(zhǎng)孔之間的叫中短孔。 1 1、薄壁孔的壓差流量特性、薄壁孔的壓差流量特性 薄壁孔的壓差流量特性是指通過(guò)小孔的流量和薄壁孔的壓差流量特性是指通過(guò)小孔的流量和小孔前后壓力差之間的關(guān)系，也叫薄壁小孔的液阻特小孔前后壓力差之間的關(guān)系，也叫薄壁小孔的液阻特性。性。 第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)圖2-19 液體在薄壁小孔中的流動(dòng)O1212O0 收縮截面的面積和小孔的收縮截面的面積和小孔的面積之比稱為收縮系數(shù)，這一面積之比稱為收縮系數(shù)，這一過(guò)程造成能量損失。過(guò)程造成能量損失。AACc07/dD完全收縮完全收縮不完全收縮不完全收縮7/dD薄壁孔

43、通常做成刃口形式薄壁孔通常做成刃口形式63. 061. 0cC第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)1 1、薄壁孔的壓差流量特性、薄壁孔的壓差流量特性whvgzgpvgzgp222222111122gvhhw222取取pCppvv2)(2112121/1vC稱為為速度系數(shù)。稱為為速度系數(shù)。 圖2-19 液體在薄壁小孔中的流動(dòng)O1212O098. 097. 0vC通過(guò)小孔的流量：通過(guò)小孔的流量： 5 . 012120)(2)(2pAKpACppACCvAQdcvcvdCCC稱為稱為為流量系數(shù)為流量系數(shù) 第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)4 4、小孔

44、通用壓差、小孔通用壓差-流量特性流量特性 綜合薄壁孔和細(xì)長(zhǎng)孔的壓差綜合薄壁孔和細(xì)長(zhǎng)孔的壓差-流量特性，可以寫流量特性，可以寫成通用公式：成通用公式： mpKAQ)(二二 、液體在縫隙中的流動(dòng)、液體在縫隙中的流動(dòng) 內(nèi)漏和外漏：內(nèi)漏和外漏： 3、中短孔（短管型孔）、中短孔（短管型孔） 流經(jīng)短管型孔的流量公式與薄臂孔的流量公式相同，流經(jīng)短管型孔的流量公式與薄臂孔的流量公式相同，只是公式中的流量系數(shù)不同。當(dāng)只是公式中的流量系數(shù)不同。當(dāng)Re105時(shí)：時(shí)：82. 08 . 0dC第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)（一）（一）平行平板間隙流平行平板間隙流 、平行平板間隙壓差流、平行

45、平板間隙壓差流 壓差流就是在壓力差的作用下液體流過(guò)間隙。壓差流就是在壓力差的作用下液體流過(guò)間隙。 單元體的受力平衡方程單元體的受力平衡方程 bdxbdydpppbdy)(0)(bdxddydu/dxdpdyud122 dp/dx=p/l lpdyud122第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)plbhQ123 泄漏流量影響最大的因素是縫隙的高度，因此，泄漏流量影響最大的因素是縫隙的高度，因此，在保證要求的最小間隙情況下，間隙越小越好，這就在保證要求的最小間隙情況下，間隙越小越好，這就對(duì)零件的尺寸精度提出了比較高的要求。對(duì)零件的尺寸精度提出了比較高的要求。 第五節(jié)液體在小孔

46、和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)2 2 、平行平板間隙剪切流、平行平板間隙剪切流 剪切流就是在構(gòu)成間隙的兩個(gè)面之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)作用剪切流就是在構(gòu)成間隙的兩個(gè)面之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)作用下的流動(dòng)下的流動(dòng) 。 設(shè)兩平行平板間隙的壓差為零，其中的一個(gè)平板固設(shè)兩平行平板間隙的壓差為零，其中的一個(gè)平板固定，另一個(gè)平板以速度定，另一個(gè)平板以速度U U運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。 022dyud兩次積分并代入邊界條件（兩次積分并代入邊界條件（y=0y=0，u=0u=0；y=hy=h，u=Uu=U） yhUu UbhQ21 當(dāng)有壓差和剪切聯(lián)合作用時(shí)（此種情況稱為聯(lián)合當(dāng)有壓差和剪切聯(lián)合作用時(shí)（此種情況稱為聯(lián)合運(yùn)動(dòng)），將兩種情況的

47、流量進(jìn)行疊加運(yùn)動(dòng)），將兩種情況的流量進(jìn)行疊加 ：UbhplbhQ21123第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)（二）環(huán)形縫隙（二）環(huán)形縫隙 1 1、 同心環(huán)形縫隙的壓差流同心環(huán)形縫隙的壓差流 同心環(huán)形縫隙可近似看作平行平板間隙流動(dòng)同心環(huán)形縫隙可近似看作平行平板間隙流動(dòng) 圖2-21 同心環(huán)形縫隙流動(dòng) 圖2-22 偏心環(huán)形縫隙流動(dòng)21OO1dbplbhQ123pldhQ123第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)2 2 、偏心環(huán)形縫隙的壓差流、偏心環(huán)形縫隙的壓差流 圖2-21 同心環(huán)形縫隙流動(dòng) 圖2-22 偏心環(huán)形縫隙流動(dòng)21OO1coscoserRy

48、coserRcoseh)cos1 ( hplbhQ123RdylpdQ312Rdhlp)cos1 (312)5 . 11 (1223pldhQ當(dāng)當(dāng)=1=1時(shí)完全偏心，完全偏心時(shí)流量為同心時(shí)時(shí)完全偏心，完全偏心時(shí)流量為同心時(shí)2.52.5倍。倍。h為同心時(shí)半徑方向的縫隙值為同心時(shí)半徑方向的縫隙值第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng) 為減小環(huán)形間隙的泄漏流量，就要對(duì)零件的位置精為減小環(huán)形間隙的泄漏流量，就要對(duì)零件的位置精度提出了比較高的要求，即必須盡量保證圓柱配合副處度提出了比較高的要求，即必須盡量保證圓柱配合副處的同心配合。的同心配合。（三）不平行平板縫隙流動(dòng)（三）不平行平

49、板縫隙流動(dòng)不平行平板縫隙也稱作楔形縫隙不平行平板縫隙也稱作楔形縫隙 圖2-20 固定平行平板間隙流動(dòng)dd+d +d 圖2-23 不平行平板縫隙流動(dòng)d1122lhharctg1221hh 021hh 0 取微小長(zhǎng)度取微小長(zhǎng)度dxdx時(shí)，可以看時(shí)，可以看作為平行平板間隙作為平行平板間隙 plbhQ123dxbhQdp312dxxlhhhbQ3121)(12定義楔角定義楔角第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)、流量公式、流量公式 （取定積分）（取定積分）phhlhbhQ)(6212221、壓力分布、壓力分布 （取不定積分）（取不定積分）212112)(6圖2-20 固定平行平

50、板間隙流動(dòng)dd+d +d 圖2-23 不平行平板縫隙流動(dòng)d112221ppp令令又公式可以看出：壓力隨著又公式可以看出：壓力隨著x的變化成非線性變化。的變化成非線性變化。第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)41)(36)(xtghbQtgxp、影響、影響p p（x x）非線性的因素非線性的因素 4121)(36)(xlhhhblQxp212112)(6求反映凹向和曲率的二階導(dǎo)數(shù)求反映凹向和曲率的二階導(dǎo)數(shù) lhharctg124136)(htgbQxp第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)第五節(jié)液體在小孔和縫隙中的流動(dòng)4136)(htgbQxp00)( xp00)( xph h1

51、 1的值越小，壓力曲線彎曲越厲害。的值越小，壓力曲線彎曲越厲害。圖2-20 固定平行平板間隙流動(dòng)dd+d +d 圖2-23 不平行平板縫隙流動(dòng)d1122當(dāng)間隙小口進(jìn)油時(shí)當(dāng)間隙小口進(jìn)油時(shí) 21hh p(x)p(x)為凹函數(shù)為凹函數(shù)當(dāng)間隙大口進(jìn)油時(shí)當(dāng)間隙大口進(jìn)油時(shí)21hh p(x)p(x)為凸函數(shù)為凸函數(shù) 結(jié)論：對(duì)于不平行平板縫隙流動(dòng)的壓力分布曲線，結(jié)論：對(duì)于不平行平板縫隙流動(dòng)的壓力分布曲線，楔角的正負(fù)決定曲線的凹凸，楔角的正負(fù)決定曲線的凹凸， h h1 1大小決定曲線的彎曲大小決定曲線的彎曲程度。程度。 第六節(jié)第六節(jié) 液壓卡緊問(wèn)題液壓卡緊問(wèn)題一、卡緊的概念一、卡緊的概念 液壓卡緊：液壓元件的圓柱

52、配合副由于幾何形狀誤差及同心度液壓卡緊：液壓元件的圓柱配合副由于幾何形狀誤差及同心度的變化，致使在配合間隙中因壓力不平衡，產(chǎn)生徑向力，作用在柱的變化，致使在配合間隙中因壓力不平衡，產(chǎn)生徑向力，作用在柱塞的徑向力使其卡住的現(xiàn)象。塞的徑向力使其卡住的現(xiàn)象。 污物卡緊：油液中的污垢顆粒嵌入較小間隙產(chǎn)生的卡緊現(xiàn)象。污物卡緊：油液中的污垢顆粒嵌入較小間隙產(chǎn)生的卡緊現(xiàn)象。 二、液壓卡緊的原因分析二、液壓卡緊的原因分析 零件加工的幾何形狀誤差和安裝位置誤差，會(huì)使柱塞和套筒之零件加工的幾何形狀誤差和安裝位置誤差，會(huì)使柱塞和套筒之間就會(huì)形成楔形間隙，對(duì)于不同的間隙，其中的壓力分布規(guī)律不相間就會(huì)形成楔形間隙，對(duì)于

53、不同的間隙，其中的壓力分布規(guī)律不相同同 。(a) (b) (c) (d)面積 圖2-24 液壓卡緊的各種情況分析圖2-24 液壓卡緊的各種情況分析2面積 2面積 2面積 1面積 1面積 1面積 2面積 1第六節(jié)第六節(jié) 液壓卡緊問(wèn)題液壓卡緊問(wèn)題dp/dx=p/l P= (p/l)x+C柱塞不存在卡緊的問(wèn)題。柱塞不存在卡緊的問(wèn)題。 1 1、偏心環(huán)形縫隙情況、偏心環(huán)形縫隙情況第六節(jié)第六節(jié) 液壓卡緊問(wèn)題液壓卡緊問(wèn)題2、圓錐環(huán)形縫隙流動(dòng)中的平行流動(dòng)、圓錐環(huán)形縫隙流動(dòng)中的平行流動(dòng)1）倒錐情況）倒錐情況 結(jié)合楔形縫隙壓力分布進(jìn)結(jié)合楔形縫隙壓力分布進(jìn)行類比，應(yīng)為凹函數(shù)，高壓端行類比，應(yīng)為凹函數(shù)，高壓端的縫隙越

54、小，即間隙的入口高的縫隙越小，即間隙的入口高度越小，曲線彎曲越厲害。度越小，曲線彎曲越厲害。存在液壓卡緊存在液壓卡緊錐部大端朝向高壓腔錐部大端朝向高壓腔第六節(jié)第六節(jié) 液壓卡緊問(wèn)題液壓卡緊問(wèn)題2）順錐情況）順錐情況 壓力分布函數(shù)為凹函數(shù)，高壓力分布函數(shù)為凹函數(shù)，高壓端的縫隙越小，曲線彎曲越厲壓端的縫隙越小，曲線彎曲越厲害。害。 具有自動(dòng)對(duì)心功能，不存在具有自動(dòng)對(duì)心功能，不存在液壓卡緊。液壓卡緊。錐部小端朝向高壓腔錐部小端朝向高壓腔第六節(jié)第六節(jié) 液壓卡緊問(wèn)題液壓卡緊問(wèn)題3、柱塞和套筒軸線不平行、柱塞和套筒軸線不平行 柱塞上邊間隙液壓油從間隙柱塞上邊間隙液壓油從間隙小口進(jìn)入，楔角為正，壓力分布小口進(jìn)入，楔角為正，壓力分布曲線曲線p p（x x）為凹函數(shù)。為凹函數(shù)。 柱塞下邊間隙