液壓課件02基礎(chǔ)知識(shí)zuixin

1、第一章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ) n液壓油液的性質(zhì)n靜止液體的力學(xué)規(guī)律n流動(dòng)液體的力學(xué)規(guī)律n管路系統(tǒng)流動(dòng)分析n液壓系統(tǒng)的氣穴與液壓沖擊現(xiàn)象1.1 液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)n液壓油的主要物理性質(zhì) 液體的密度液體的密度 液體的粘性液體的粘性 液體的可壓縮液體的可壓縮 其他性質(zhì)其他性質(zhì)n液壓油的選擇原則1.1.1液壓油的主要物理性質(zhì)n密度密度：?jiǎn)挝惑w積液體的質(zhì)量單位體積液體的質(zhì)量 式中式中 m m：液體的質(zhì)量：液體的質(zhì)量(kg)(kg)； V V：液體的體積（：液體的體積（m m3 3）；）； =900 kg/ m=900 kg/ m3 3 Vm1.1.1液壓油的主要物理性質(zhì)n可壓縮性可壓縮性：液體受壓力作用而發(fā)生

2、體積變化的性質(zhì)。液體受壓力作用而發(fā)生體積變化的性質(zhì)?？捎靡后w壓縮系數(shù)可用液體壓縮系數(shù)或體積彈性模量或體積彈性模量K K表示表示 n體積壓縮系數(shù)體積壓縮系數(shù)：?jiǎn)挝粔毫ψ兓鸬捏w積相對(duì)變單位壓力變化所引起的體積相對(duì)變化量，化量， （m m2 2/N/N） 式中式中 V V：液體加壓前的體積（：液體加壓前的體積（m m3 3）；）； V V：加壓后液體體積變化量（：加壓后液體體積變化量（m m3 3）；）； p p：液體壓力變化量（：液體壓力變化量（N/ mN/ m2 2）；）；n體積彈性模量體積彈性模量K K （N/ mN/ m2 2） ：液體體積壓縮系數(shù)：液體體積壓縮系數(shù)的倒的倒數(shù)數(shù) 計(jì)算時(shí)

3、常取計(jì)算時(shí)常取K=K=（1.21.22 2）x10 x103 3MPaMPa若混入空氣會(huì)怎么樣？VVp11K粘度n液體的粘性液體的粘性： 液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性 靜止液體則不顯示粘性靜止液體則不顯示粘性 n液體的粘度：液體的粘度： 液體粘性的大小可用粘度來(lái)衡量。液體粘性的大小可用粘度來(lái)衡量。 粘度是液體的根本特性，也是選擇液壓油的最重要指標(biāo)粘度是液體的根本特性，也是選擇液壓油的最重要指標(biāo) 常用的粘度有三種不同單位：常用的粘度有三種不同單位： 動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度 運(yùn)動(dòng)粘度運(yùn)動(dòng)粘度 相對(duì)粘度相對(duì)粘度 動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度） n牛頓內(nèi)摩擦定律牛頓內(nèi)摩擦定律 式中式中

4、 :稱(chēng)為動(dòng)力粘度系數(shù)（稱(chēng)為動(dòng)力粘度系數(shù)（PaPas s） :單位面積上的摩擦力（即剪切應(yīng)力）單位面積上的摩擦力（即剪切應(yīng)力） : :速度梯度，即液層間速度對(duì)液層距離的變化率速度梯度，即液層間速度對(duì)液層距離的變化率n物理意義物理意義 ：表征流動(dòng)液體內(nèi)摩擦力大小的粘度系數(shù)，其數(shù)表征流動(dòng)液體內(nèi)摩擦力大小的粘度系數(shù)，其數(shù)值等于當(dāng)速度梯度為值等于當(dāng)速度梯度為1 1時(shí)接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力時(shí)接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力 n法定計(jì)量單位法定計(jì)量單位 ：帕帕秒（秒（PaPas s）圖1-4 液體粘性示意圖dzdudzduAFdzdu運(yùn)動(dòng)粘度 n定義定義：動(dòng)力粘度動(dòng)力粘度與密度與密度之比之比 n法定計(jì)

5、量單位法定計(jì)量單位：m m2 2/s/s 由于由于的單位中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素，故稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)粘度。的單位中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素，故稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)粘度。液壓油的粘度等級(jí)就是以其液壓油的粘度等級(jí)就是以其4040C C時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的某一平的某一平均值來(lái)表示，如均值來(lái)表示，如L-HM32L-HM32液壓油的粘度等級(jí)為液壓油的粘度等級(jí)為3232，則，則4040C C時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為32mm32mm2 2/s/s 相對(duì)粘度（恩式粘度） n恩氏粘度恩氏粘度：它表示它表示200mL200mL被測(cè)液體在被測(cè)液體在t tC C時(shí)，通過(guò)恩時(shí)，通過(guò)恩氏粘度計(jì)小孔（氏粘度計(jì)小孔（=2.8mm=2.8mm

6、）流出所需的時(shí)間）流出所需的時(shí)間t t1 1，與同，與同體積體積2020C C的蒸餾水通過(guò)同樣小孔流出所需時(shí)間的蒸餾水通過(guò)同樣小孔流出所需時(shí)間t t2 2之比值之比值n工業(yè)上常用工業(yè)上常用2020C C、5050C C和和100100C C作為測(cè)定恩式粘度的標(biāo)準(zhǔn)作為測(cè)定恩式粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，分別以溫度，分別以2020、5050、100100表示表示21ttEt粘溫特性 n定義定義：粘度隨溫度變化的特性粘度隨溫度變化的特性溫度升高，粘度降低溫度升高，粘度降低 圖1-5 幾種國(guó)產(chǎn)油液粘溫圖粘壓特性 n定義定義：粘度隨壓力變化的特性粘度隨壓力變化的特性n壓力升高，粘度增大壓力升高，粘度增大 在壓力系統(tǒng)

7、中，若系統(tǒng)壓力不高，一般可忽略在壓力系統(tǒng)中，若系統(tǒng)壓力不高，一般可忽略壓力對(duì)黏度的影響壓力對(duì)黏度的影響1.1.2 液壓油的選擇n液壓油的作用液壓油的作用 1 1 傳遞能量傳遞能量 2 2 作為潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)零件的工作表面作為潤(rùn)滑劑潤(rùn)滑運(yùn)動(dòng)零件的工作表面1.1.2 液壓油的選擇液壓油的要求液壓油的要求 ：1 1合適的粘度合適的粘度 2 2質(zhì)地純凈，雜質(zhì)少質(zhì)地純凈，雜質(zhì)少 3 3潤(rùn)滑性能較好潤(rùn)滑性能較好 4 4良好的化學(xué)穩(wěn)定性良好的化學(xué)穩(wěn)定性5 5閃點(diǎn)高，凝點(diǎn)低閃點(diǎn)高，凝點(diǎn)低 1.1.2 液壓油的選擇液壓油的選擇液壓油的選擇：選用時(shí)主要考慮黏度問(wèn)題。選用時(shí)主要考慮黏度問(wèn)題。從以下幾方面確定油液的黏

8、度：從以下幾方面確定油液的黏度：1 1工作壓力工作壓力2 2運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)速度3 3環(huán)境溫度環(huán)境溫度4. 4. 液壓泵的類(lèi)型液壓泵的類(lèi)型1.2 液體靜力學(xué)n液體的靜壓力液體的靜壓力n靜壓力基本方程靜壓力基本方程n靜壓力基本方程的物理意義靜壓力基本方程的物理意義n壓力的計(jì)量單位壓力的計(jì)量單位n壓力的傳遞壓力的傳遞n液體靜壓力對(duì)固體壁面的作用力液體靜壓力對(duì)固體壁面的作用力1.2 液體靜力學(xué)研究對(duì)象：研究對(duì)象：靜止液體的受力平衡規(guī)律及其靜止液體的受力平衡規(guī)律及其應(yīng)用。應(yīng)用。 靜止的含義靜止的含義：液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，：液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即不呈現(xiàn)粘性。即不呈現(xiàn)粘性。 1.2.1 液體的靜壓力n

9、靜壓力靜壓力: : 是指液體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)是指液體處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí), ,其單位面其單位面積上所受的積上所受的法向法向作用力作用力n若包含液體某點(diǎn)的微小面積若包含液體某點(diǎn)的微小面積AA上所作用的法上所作用的法向力為向力為FF，則該點(diǎn)的靜壓力，則該點(diǎn)的靜壓力p p定義為：定義為：n若法向力若法向力F F均勻地作用在面積均勻地作用在面積A A上，則壓力可表上，則壓力可表示為示為: :AFpAlim0AFp 1.2.1 液體的靜壓力靜壓力的特性靜壓力的特性: :n液體的靜壓力的方向總是沿著作用面的內(nèi)法線液體的靜壓力的方向總是沿著作用面的內(nèi)法線方向方向n靜止液體中任何一點(diǎn)所受到各個(gè)方向的壓力都靜止液體中任

10、何一點(diǎn)所受到各個(gè)方向的壓力都相等相等1.2.2 液體靜壓力的基本方程n液體靜壓力基本方程液體靜壓力基本方程: : p=po+ghnp p是靜止液體中深度為是靜止液體中深度為h h處的任意處的任意點(diǎn)上的壓力點(diǎn)上的壓力,p,p0 0 為液面上的壓力，為液面上的壓力，若液面為與大氣接觸的表面，則若液面為與大氣接觸的表面，則p p0 0等于大氣壓等于大氣壓p p。n同一容器同一液體中的靜壓力隨同一容器同一液體中的靜壓力隨著深度著深度h h的增加線性地增加的增加線性地增加 n同一液體中深度同一液體中深度h h相同的各點(diǎn)壓相同的各點(diǎn)壓力都相等力都相等. . 在重力作用下靜止液體中的等壓在重力作用下靜止液體

11、中的等壓面是深度（與液面的距離）相同面是深度（與液面的距離）相同的水平面的水平面 重心作用下的靜止液體1.2.3 靜壓力基本方程物理意義np=p0+g(z0 - z) n + gz= + gz0=C zg:zg:單位質(zhì)量液體的勢(shì)能單位質(zhì)量液體的勢(shì)能 : :單位質(zhì)量液體的壓力能單位質(zhì)量液體的壓力能n物理意義物理意義:靜止液體具有兩種能量形式，即壓靜止液體具有兩種能量形式，即壓力能與勢(shì)能。這兩種能量形式可以相互轉(zhuǎn)換，力能與勢(shì)能。這兩種能量形式可以相互轉(zhuǎn)換，但其總和對(duì)液體中的每一點(diǎn)都保持不變?yōu)楹阒?，但其總和?duì)液體中的每一點(diǎn)都保持不變?yōu)楹阒?，因此靜壓力基本方程從本質(zhì)上反映了靜止液體因此靜壓力基本方程從

12、本質(zhì)上反映了靜止液體中的能量守恒關(guān)系中的能量守恒關(guān)系. .p0pp1.2.4 壓力的表示方法及單位n相對(duì)壓力（表壓力）相對(duì)壓力（表壓力）: : 以大氣壓力為基準(zhǔn)，測(cè)量所得的壓力以大氣壓力為基準(zhǔn)，測(cè)量所得的壓力 是高于大氣壓的部分是高于大氣壓的部分 n絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力: : 以絕對(duì)零壓為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力以絕對(duì)零壓為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力 絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力= =相對(duì)壓力相對(duì)壓力 + + 大氣壓力大氣壓力 n真空度真空度: :液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓力小于大氣壓力的那部分壓力值液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓力小于大氣壓力的那部分壓力值稱(chēng)為真空度。此時(shí)相對(duì)壓力為負(fù)值，又稱(chēng)負(fù)壓。稱(chēng)為真空度。此時(shí)相對(duì)壓力為負(fù)值，又稱(chēng)負(fù)壓。 1.2.

13、4 壓力的表示方法及單位圖22 絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力和真空度1.2.4 壓力的表示方法及單位壓力的單位：壓力的單位：n法定單位法定單位 :牛頓牛頓/ /米米2 2(N/m(N/m2 2) )即帕（即帕（PaPa） 1 MPa=101 MPa=106 6PaPan單位換算單位換算: : 1工程大氣壓（at）=1公斤力/厘米2（kgf/cm2）105帕 =0.1 MPa 1米水柱（mH20）=9.8103Pa 1毫米汞柱（mmHg）=1.33102Pa 例題：n活塞上的作用力F=1000N,活塞的作用面積A=10-3M2,h=0.5m處的液體壓力，液體的密度=900KG/M3hA1.2.5液體靜壓傳

14、遞原理（帕斯卡原理） n在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體的壓力以等值傳遞到在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體的壓力以等值傳遞到液體各點(diǎn)。液體各點(diǎn)。n 實(shí)驗(yàn)表明，液體受外界壓力時(shí)，液體自重產(chǎn)生的壓力實(shí)驗(yàn)表明，液體受外界壓力時(shí)，液體自重產(chǎn)生的壓力可以忽可以忽 略不計(jì)，近似認(rèn)為液體內(nèi)部各點(diǎn)壓力相等，且略不計(jì)，近似認(rèn)為液體內(nèi)部各點(diǎn)壓力相等，且由外界負(fù)載作用形成，即由外界負(fù)載作用形成，即壓力取決于負(fù)載（重要概壓力取決于負(fù)載（重要概念）。念）。 小結(jié)：小結(jié)：本小節(jié)重點(diǎn)掌握液體靜力學(xué)基本方程及靜壓傳遞原理，得出液壓傳動(dòng)的一個(gè)重要概念：壓力取決于負(fù)載。另外液體壓力的兩種表示方法要區(qū)分開(kāi)來(lái)，表壓力為相對(duì)壓力。 1.3 液

15、體動(dòng)力學(xué)n基本概念n連續(xù)性方程n伯努利方程1.3.1 基本概念1、理想液體和恒定流動(dòng)理想液體和恒定流動(dòng) 理想液體：假設(shè)即無(wú)粘性又無(wú)可壓縮性的液體。（實(shí)際液體）恒定流動(dòng)：當(dāng)液體流動(dòng)時(shí)，如果液體中任一點(diǎn)處的壓力、速度和 密度都不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)。（非恒定流動(dòng)） 1.3.1 基本概念2. 通流斷面、流量和平均流速通流斷面、流量和平均流速n通流截面通流截面: :液體在管道中流動(dòng)時(shí)，其垂直于流動(dòng)方向的截面。液體在管道中流動(dòng)時(shí)，其垂直于流動(dòng)方向的截面。n流量流量: :單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某通流截面的液體體積，以單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某通流截面的液體體積，以q q表表示。示。 q=Av q=Av 法定單位法定單位: :

16、 米米3 3/ /秒秒(m(m3 3/s)/s) 工程中常用升工程中常用升/ /分（分（L/minL/min）n當(dāng)液流通過(guò)微小的通流截面當(dāng)液流通過(guò)微小的通流截面dAdA時(shí)，液體在時(shí)，液體在該截面上各點(diǎn)的速度該截面上各點(diǎn)的速度u u可以認(rèn)為是相等的，可以認(rèn)為是相等的，所以流過(guò)該微小斷面的流量為所以流過(guò)該微小斷面的流量為 ndq=udAdq=udAn則流過(guò)整個(gè)通流斷面則流過(guò)整個(gè)通流斷面A A的流量為的流量為n通流截面上的平均流速通流截面上的平均流速: :上式中的上式中的v v即為通即為通流截面上的平均流速。流截面上的平均流速。 v=q/Av=q/A)162( AudAq液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度液壓缸的運(yùn)動(dòng)

17、速度【問(wèn)題問(wèn)題1】為什么在醫(yī)院掛水時(shí)，皮管流速與閥口為什么在醫(yī)院掛水時(shí)，皮管流速與閥口通流截面積成正比？通流截面積成正比？ 【舉例舉例】單桿液壓缸活塞直徑單桿液壓缸活塞直徑D100mm,活塞桿直徑活塞桿直徑d=50mm,進(jìn)、回油管直徑進(jìn)、回油管直徑d0=20mm,輸入流量輸入流量qv=100L/min,求進(jìn)油管、活塞及回油管的速度求進(jìn)油管、活塞及回油管的速度V1、V、V2 。1.3.1 基本概念 3、 層流、紊流、雷諾數(shù)層流、紊流、雷諾數(shù)流動(dòng)狀態(tài)* 實(shí)際液體流動(dòng)時(shí)具有兩種狀態(tài)，即層流和紊流。實(shí)際液體流動(dòng)時(shí)具有兩種狀態(tài)，即層流和紊流。層流：層流：液體的流動(dòng)是分層的，層與層之間互不干擾液體的流動(dòng)是

18、分層的，層與層之間互不干擾 。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：流速低，粘性力起主導(dǎo)作用流速低，粘性力起主導(dǎo)作用紊流：紊流：液體流動(dòng)不分層，做混雜紊亂流動(dòng)。液體流動(dòng)不分層，做混雜紊亂流動(dòng)。 特點(diǎn)：特點(diǎn)：流速高，粘性力弱，慣性力主導(dǎo)流速高，粘性力弱，慣性力主導(dǎo) 1.3.1 基本概念雷諾數(shù)：雷諾數(shù)： 其中其中v v 為管內(nèi)液體平均為管內(nèi)液體平均流速，流速，d d為管徑，為液體為管徑，為液體的運(yùn)動(dòng)粘度。的運(yùn)動(dòng)粘度。 若液流的雷諾數(shù)相同，若液流的雷諾數(shù)相同，則流動(dòng)狀態(tài)相同則流動(dòng)狀態(tài)相同 判斷液流狀態(tài)一般由判斷液流狀態(tài)一般由臨界雷諾數(shù)臨界雷諾數(shù)ReRecrcr決定，即決定，即實(shí)際實(shí)際ReRe小于小于ReRecrcr時(shí)為層流

19、，時(shí)為層流，反之為紊流。反之為紊流。 )182(Revdn對(duì)通流截面相同的管道來(lái)說(shuō)，若液流的雷諾數(shù)對(duì)通流截面相同的管道來(lái)說(shuō)，若液流的雷諾數(shù)ReRe相同，相同，它的流動(dòng)狀態(tài)就相同。它的流動(dòng)狀態(tài)就相同。n液流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r(shí)的雷諾數(shù)和由液流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r(shí)的雷諾數(shù)和由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷游闪鬓D(zhuǎn)變?yōu)閷恿髁鲿r(shí)的雷諾數(shù)是不同的，后者的數(shù)值較前者小，所以時(shí)的雷諾數(shù)是不同的，后者的數(shù)值較前者小，所以一般都用后者作為判斷液流狀態(tài)的依據(jù)，稱(chēng)為一般都用后者作為判斷液流狀態(tài)的依據(jù)，稱(chēng)為臨界雷臨界雷諾數(shù)諾數(shù)，記作，記作ReRec c。當(dāng)液流的實(shí)際雷諾數(shù)。當(dāng)液流的實(shí)際雷諾數(shù)ReRe小于臨界雷諾小于臨界雷諾數(shù)數(shù)ReRec c

20、時(shí)，為層流；反之，為紊流。時(shí)，為層流；反之，為紊流。n雷諾數(shù)的物理意義：雷諾數(shù)是液流的慣性力對(duì)粘性力雷諾數(shù)的物理意義：雷諾數(shù)是液流的慣性力對(duì)粘性力的無(wú)因次比。當(dāng)雷諾數(shù)較大時(shí)，液體的慣性力起主導(dǎo)的無(wú)因次比。當(dāng)雷諾數(shù)較大時(shí)，液體的慣性力起主導(dǎo)作用，液體處于紊流狀態(tài)；當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，粘性力作用，液體處于紊流狀態(tài)；當(dāng)雷諾數(shù)較小時(shí)，粘性力起主導(dǎo)作用，液體處于層流狀態(tài)起主導(dǎo)作用，液體處于層流狀態(tài)。 1.3.2 連續(xù)性方程:質(zhì)量守恒定律在流動(dòng)液體情況下的具體應(yīng)用液流的連續(xù)性原理 1.3.2 連續(xù)性方程:質(zhì)量守恒定律在流動(dòng)液體情況下的具體應(yīng)用 根據(jù)質(zhì)量守恒定律，時(shí)間t內(nèi)流過(guò)兩截面的液體質(zhì)量相等。 即 1v1A

21、1= 2v2A2 簡(jiǎn)化得 v1A1= v2A2 =qv=常數(shù) 上式為連續(xù)性方程，表明： n通過(guò)無(wú)分支管道任一通流斷面的流量相等.n液體的平均流速與管道通流斷面面積成反比。n速度不僅可以傳遞而且可以放大或者縮小1.3.3 伯努利方程(能量方程):能量守恒定律在流動(dòng)液體中的表達(dá)形式n理想液體的伯努利方程n實(shí)際液體的伯努利方程n伯努利方程應(yīng)用實(shí)例n物理意義：在管路內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)的理想液體具有壓力能、勢(shì)能、動(dòng)能。在沿管流動(dòng)過(guò)程中可互相轉(zhuǎn)化，其總和保持不變。 理想液體的伯努利方程（不考慮粘性，不可壓縮，無(wú)能量損失）伯努利方程推導(dǎo)簡(jiǎn)圖czpzp2g2g22222111czp2g2實(shí)際液體的伯努利方程（考慮能

22、量損失）n:動(dòng)能修正系數(shù)動(dòng)能修正系數(shù), ,為截面上單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)液體所具為截面上單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)液體所具有的實(shí)際動(dòng)能，與按截面上平均流速計(jì)算的動(dòng)能之比有的實(shí)際動(dòng)能，與按截面上平均流速計(jì)算的動(dòng)能之比（層流時(shí)（層流時(shí)=2=2，紊流時(shí)，紊流時(shí)=1.1=1.1）n g :g :單位質(zhì)量液體在兩截面之間流動(dòng)的能量損失單位質(zhì)量液體在兩截面之間流動(dòng)的能量損失n應(yīng)用伯努利方程時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)應(yīng)用伯努利方程時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng) （1 1）斷面）斷面1 1、2 2需順流向選?。ǚ駝t需順流向選取（否則hwhw為負(fù)值），且應(yīng)選在緩變的流為負(fù)值），且應(yīng)選在緩變的流動(dòng)截面上。動(dòng)截面上。 （2 2）z pz p兩個(gè)參數(shù)定在通流截面的

23、軸心處兩個(gè)參數(shù)定在通流截面的軸心處 （3 3）通流截面中心在基準(zhǔn)面以上時(shí)為正，反之為負(fù)，通常取較低的）通流截面中心在基準(zhǔn)面以上時(shí)為正，反之為負(fù)，通常取較低的通流截面的中心作為基準(zhǔn)水平面通流截面的中心作為基準(zhǔn)水平面whghgzpgzpw22222211112121例例2.42.4如圖，水箱側(cè)壁開(kāi)一個(gè)小孔，水箱自由水面如圖，水箱側(cè)壁開(kāi)一個(gè)小孔，水箱自由水面1 11 1與小孔與小孔2 22 2處的壓力分別為處的壓力分別為p p1 1和和p p2 2，小孔中心到水箱，小孔中心到水箱自由液面的距離為自由液面的距離為h h，且，且h h基本不變，如果不計(jì)損失，基本不變，如果不計(jì)損失，求水從小孔流出的速度？

24、求水從小孔流出的速度？h2211n例例2.52.5液壓泵吸油裝置如圖液壓泵吸油裝置如圖2.232.23所示，設(shè)油箱液面所示，設(shè)油箱液面壓力為壓力為p p1 1, ,液壓泵吸油口處的液壓泵吸油口處的絕對(duì)壓力絕對(duì)壓力為為p p2 2，泵吸，泵吸油口距油箱液面高度為油口距油箱液面高度為h h，吸油管路總能量損失為，吸油管路總能量損失為h hw wg g， 不考慮液體流動(dòng)狀態(tài)的影響，取不考慮液體流動(dòng)狀態(tài)的影響，取a a1 1，試確定，試確定液壓泵吸油口處的真空度？液壓泵吸油口處的真空度？h1122伯努利方程應(yīng)用實(shí)例n液壓泵吸油口處的真空度是油箱液壓泵吸油口處的真空度是油箱 液面壓力與吸油口處壓力液面壓

25、力與吸油口處壓力p p2 2之差。之差。n液壓泵吸油口處的真空度卻不能液壓泵吸油口處的真空度卻不能 太大太大. . 實(shí)踐中一般要求液壓泵的實(shí)踐中一般要求液壓泵的 吸油口的高度吸油口的高度h h不超過(guò)不超過(guò)0.50.5米米. .圖2-10 液壓泵從油箱吸油1.4 管路系統(tǒng)流動(dòng)分析n定常管流的壓力損失n通過(guò)小孔的流動(dòng)n通過(guò)間隙的流動(dòng)1.4 .1流態(tài)n實(shí)際液體在流動(dòng)過(guò)程中，為了克服黏性摩擦阻力，流動(dòng)時(shí)實(shí)際液體在流動(dòng)過(guò)程中，為了克服黏性摩擦阻力，流動(dòng)時(shí)要損耗一部分能量，這種能量損耗表現(xiàn)為壓力損失。要損耗一部分能量，這種能量損耗表現(xiàn)為壓力損失。n壓力損失產(chǎn)生的內(nèi)因是液體本身的黏性，外因是管道結(jié)構(gòu)壓力損失

26、產(chǎn)生的內(nèi)因是液體本身的黏性，外因是管道結(jié)構(gòu)n壓力損失分為兩種：壓力損失分為兩種：沿程壓力損失，局部壓力損失沿程壓力損失，局部壓力損失液體的流動(dòng)狀態(tài)液體的流動(dòng)狀態(tài)層流和紊流層流和紊流層流層流：液體質(zhì)點(diǎn)互不干擾，液體的流動(dòng)呈線性或?qū)樱阂后w質(zhì)點(diǎn)互不干擾，液體的流動(dòng)呈線性或?qū)訝睿移叫信c管道軸線。狀，且平行與管道軸線。紊流紊流：液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，除了平行于管道：液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，除了平行于管道軸線的運(yùn)動(dòng)外，還存在著劇烈的橫向運(yùn)動(dòng)。軸線的運(yùn)動(dòng)外，還存在著劇烈的橫向運(yùn)動(dòng)。1.4.2 定常管流的壓力損失 實(shí)際液體流動(dòng)時(shí)的能量損失主要表現(xiàn)為壓力損失，包含沿程壓力損失 p 和局部壓力損失 p 兩大類(lèi)

27、?！窘Y(jié)論結(jié)論】在液壓傳動(dòng)的壓力油路內(nèi)，液體如果沒(méi)有在液壓傳動(dòng)的壓力油路內(nèi)，液體如果沒(méi)有流動(dòng)，就沒(méi)有壓力損失，壓力就處處相等。流動(dòng)，就沒(méi)有壓力損失，壓力就處處相等。1.4.2 定常管流的壓力損失一、一、沿程壓力損失沿程壓力損失 n定義：定義：油液沿等直徑管道流動(dòng)時(shí)，由于粘性引起的內(nèi)外摩擦造油液沿等直徑管道流動(dòng)時(shí)，由于粘性引起的內(nèi)外摩擦造成的損失。成的損失。 n原因：原因：摩擦：摩擦： 內(nèi)摩擦內(nèi)摩擦因粘性，液體分子間摩擦因粘性，液體分子間摩擦 外摩擦外摩擦液體與管壁間液體與管壁間 沿程壓力損失取決于：管道長(zhǎng)度、直徑、粘度和流動(dòng)狀態(tài)沿程壓力損失取決于：管道長(zhǎng)度、直徑、粘度和流動(dòng)狀態(tài) p1.4.2定常

28、管流的壓力損失二二. . 局部壓力損失局部壓力損失p : 在流經(jīng)閥口、管道在流經(jīng)閥口、管道截面變化、彎曲等處時(shí)，由于流動(dòng)方向和速度截面變化、彎曲等處時(shí)，由于流動(dòng)方向和速度變化及復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象變化及復(fù)雜的流動(dòng)現(xiàn)象( (旋渦，二次流等旋渦，二次流等) )而造而造成局部能量損失成局部能量損失 產(chǎn)生原因：碰撞、旋渦（突變管、彎管產(chǎn)生原因：碰撞、旋渦（突變管、彎管) )產(chǎn)生附加摩擦。產(chǎn)生附加摩擦。 1.4.3 總壓力損失三、總壓力損失三、總壓力損失： 整個(gè)管路系統(tǒng)的總壓力損失是系統(tǒng)中所有直管的沿程壓力損失和所有局部壓力損失之和 在液壓系統(tǒng)中，大部分壓力損失轉(zhuǎn)化為熱能，使油溫升高，泄漏增加，影響系統(tǒng)的工作

29、性能，因此應(yīng)盡量減少壓力損失。 措施： 減小流速（影響最大）；減小流速（影響最大）； 縮短管長(zhǎng)，縮短管長(zhǎng)，增大管徑；增大管徑； 減小管道截面突變，提高管道內(nèi)壁加減小管道截面突變，提高管道內(nèi)壁加工質(zhì)量。工質(zhì)量。 1.5 孔口流動(dòng) 在液壓與氣壓傳動(dòng)中常用通過(guò)改變閥口通流截在液壓與氣壓傳動(dòng)中常用通過(guò)改變閥口通流截面積或通過(guò)通流通道的長(zhǎng)短來(lái)控制流量的節(jié)流裝置來(lái)面積或通過(guò)通流通道的長(zhǎng)短來(lái)控制流量的節(jié)流裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)流量控制。這種節(jié)流裝置的通流截面一般為不同實(shí)現(xiàn)流量控制。這種節(jié)流裝置的通流截面一般為不同形式的小孔。形式的小孔。n通過(guò)通過(guò)薄壁小孔薄壁小孔* *( (孔的通流長(zhǎng)度孔的通流長(zhǎng)度l l與孔徑與孔徑d

30、d之比之比l/d0.5 )l/d0.5 )的流動(dòng)的流動(dòng)n通過(guò)通過(guò)細(xì)長(zhǎng)小孔細(xì)長(zhǎng)小孔( (小孔的長(zhǎng)徑比小孔的長(zhǎng)徑比l/d4)l/d4)的流動(dòng)的流動(dòng) 小孔的流量壓力特性公式小孔的流量壓力特性公式 ：)362(mTpKAqA AT T，p p：小孔的通流截面和兩端壓力差：小孔的通流截面和兩端壓力差m m由孔的長(zhǎng)徑比決定的指數(shù)。由孔的長(zhǎng)徑比決定的指數(shù)。 薄壁孔薄壁孔m m=0.5=0.5，細(xì)長(zhǎng)孔，細(xì)長(zhǎng)孔m m =1=1。K K 由孔的形狀、尺寸和液體性質(zhì)決定的系數(shù)。由孔的形狀、尺寸和液體性質(zhì)決定的系數(shù)。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)孔，對(duì)于細(xì)長(zhǎng)孔，)32(K2ld2qCK 對(duì)于薄壁孔、短孔對(duì)于薄壁孔、短孔通過(guò)小孔的流動(dòng)n通過(guò)

31、薄壁小孔的流量與液體粘度無(wú)關(guān)，因而流通過(guò)薄壁小孔的流量與液體粘度無(wú)關(guān)，因而流量受液體溫度影響較小量受液體溫度影響較小. .但流量與孔口前后壓但流量與孔口前后壓差的關(guān)系是非線性的差的關(guān)系是非線性的n液體流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔的流量將隨液體溫度的變化液體流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔的流量將隨液體溫度的變化而變化。但細(xì)長(zhǎng)小孔的流量與孔前后的壓差關(guān)而變化。但細(xì)長(zhǎng)小孔的流量與孔前后的壓差關(guān)系是線性的系是線性的 1.6 縫隙流動(dòng)n液壓元件內(nèi)各零件間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，必須要有適液壓元件內(nèi)各零件間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，必須要有適當(dāng)間隙。間隙過(guò)當(dāng)間隙。間隙過(guò) 大，會(huì)造成泄漏；間隙過(guò)小，大，會(huì)造成泄漏；間隙過(guò)小，會(huì)使零件卡死。會(huì)使零件卡死。 n泄漏泄漏: :當(dāng)流體流經(jīng)這些間隙時(shí)就會(huì)發(fā)生從壓力當(dāng)流體流經(jīng)這些間隙時(shí)就會(huì)發(fā)生從壓力高處經(jīng)過(guò)間隙流到系統(tǒng)中壓力低處或直接進(jìn)入高處經(jīng)過(guò)間隙流到系統(tǒng)中壓力低處或直接進(jìn)入大氣的現(xiàn)象大氣的現(xiàn)象( (前者稱(chēng)為內(nèi)泄漏，后者稱(chēng)為外泄前者稱(chēng)為內(nèi)泄漏，后者