第一章 液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)

第一章液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)第1頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月主要內(nèi)容液壓油液體靜力學(xué)液體動力學(xué)管道中液流的特性孔口及縫隙的壓力流量特性液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象2第2頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)重點(diǎn)內(nèi)容：液壓油的物理性質(zhì)；液體粘性的概念和表示方法；液體靜力學(xué)基本方程的物理意義；流動液體的連續(xù)性方程和伯努力方程；流態(tài)和雷諾數(shù)的概念；液體流過孔口的壓力流量特性；液體流動中的壓力損失和流量計(jì)算。難點(diǎn)內(nèi)容：壓力的度量以及絕對壓力、相對壓力和真空度之間的關(guān)系；液體動力學(xué)三方程的理解與運(yùn)用。3第3頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)液壓油液壓油的性質(zhì)對液壓油的要求和選用4第4頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月5第5頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖1-1液體粘性示意圖6第6頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月7第7頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-2幾種國產(chǎn)油液粘溫圖8第8頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)液體靜力學(xué)靜壓力及其特性靜壓力基本方程帕斯卡原理靜壓力對固體壁的作用力9第9頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

圖1-3靜止液體內(nèi)壓力分布規(guī)律10第10頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月靜止液體中任一點(diǎn)處的總能量保持不變，即能量守恒。11第11頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-4絕對壓力、相對壓力和真空度12第12頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-7壓力油作用在缸筒內(nèi)壁上的力13第13頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月14第14頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)液體動力學(xué)基本概念流量連續(xù)性方程伯努力方程動量方程15第15頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-8恒定流動和非恒定流動16第16頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-9流量和平均流速17第17頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-10液流連續(xù)性方程推導(dǎo)用圖質(zhì)量守恒18第18頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-11伯努力方程推導(dǎo)用圖任一截面上的壓力能、勢能和動能之和保持不變，即能量守恒。

19第19頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月例1-3應(yīng)用伯努力分析液壓泵正常吸油的條件,液壓泵裝置如圖所示，設(shè)液壓泵吸油口處的絕對壓力為p2，油箱液面壓力p1為大氣壓力pa,泵吸油口至油箱液面高度為h。解：1)選取基準(zhǔn)面和計(jì)算截面取油箱液面1-1為基準(zhǔn)面；泵的吸油口處為2-2面。2)按照液體流向列出伯努力方程（取α1＝α2＝1）其中，v2為吸油管速；hw為吸油管路的能量損失。3)列出輔助方程

p1=pa（大氣壓力）v1＝0(油箱液面流速)20第20頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月代入已知條件，上式可簡化為即液壓泵吸油口的真空度為通常為防止產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象，限制液壓泵吸油口的真空度小于0.3×105Pa，因此h≤0.5m。21第21頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月伯努利方程應(yīng)用舉例例1如圖示簡易熱水器，左端接冷水管，右端接淋浴蓮蓬頭。已知

A1=A2/4和A1、h值，問冷水管內(nèi)流量達(dá)到多少時才能抽吸熱水？解：沿冷水流動方向列A1、A2截面的伯努利方程

p1/ρg+v12/2g=p2/ρg+v22/2g補(bǔ)充輔助方程p1=pa－ρgh

p2=pa

v1A1=v2A2代入得－h(huán)+v12/2g=(v1/4)2/2g

v1=(32gh/15)1/2

q=v1A1=(32gh/15)1/2

A122第22頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-13動量方程推導(dǎo)圖作用在液體控制體積上的外力總和等于單位時間內(nèi)流出控制表面與流入控制表面的液體的動量之差。應(yīng)用動量方程注意：F、u是矢量；流動液體作用在固體壁面上的力與作用在液體上的力大小相等、方向相反。23第23頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月動量方程應(yīng)用舉例例2求液流通過滑閥時，對閥芯的軸向作用力的大小。解：取閥進(jìn)出口之間的液體為控制體積。則在此控制體積內(nèi)液體上的力應(yīng)為F=ρq（v2cosθ2-v1cosθ1）=-

ρqv1cosθ1(向左)

根據(jù)作用與反作用，液體作用在閥芯上的力為F1=－F（向右），該力使閥芯趨于關(guān)閉。該力稱為液動力。

24第24頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第四節(jié)管道中液流的特性流態(tài)、雷諾數(shù)沿程壓力損失局部壓力損失

管道在流動中的能量損失可用壓力損失來表示，而壓力損失和液流在管道中的流動狀態(tài)有關(guān)系。25第25頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月雷諾實(shí)驗(yàn)26第26頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月27第27頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月28第28頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)液體在管道中流動時存在兩種流動狀態(tài)。層流——粘性力起主導(dǎo)作用，液體質(zhì)點(diǎn)互不干擾，液體的流動呈線性或?qū)訝?。紊流——慣性力起主導(dǎo)作用，液體質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動雜亂無章，還存在著劇烈的橫向運(yùn)動。液體的流動狀態(tài)用雷諾數(shù)來判斷。

雷諾數(shù)——Re=vd/υ（圓管）v為管內(nèi)的平均流速d為管道內(nèi)徑υ為液體的運(yùn)動粘度雷諾數(shù)為無量綱數(shù)。如果液流的雷諾數(shù)相同，它的流動狀態(tài)亦相同。一般以液體由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿鞯睦字Z數(shù)作為判斷液體流態(tài)的依據(jù)，稱為臨界雷諾數(shù)，記為Recr。當(dāng)Re＜Recr，為層流；當(dāng)Re＞Recr，為紊流。常見液流管道的臨界雷諾數(shù)見書中表格。29第29頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-17圓管層流運(yùn)動30第30頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月

推薦流速

31第31頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月1-4在圖4所示的液壓系統(tǒng)中，已知泵輸出的流量qv＝1.5×10-3m3／s，液壓缸內(nèi)徑D＝100mm，負(fù)載F＝30000N，回油腔壓力近似為零，液壓缸的進(jìn)油管是內(nèi)徑d＝20mm的鋼管，總長即為管的垂直高度H＝5m，進(jìn)油路總的局部阻力系數(shù)Σξ＝7.2，液壓油的密度ρ＝900kg／m3，工作溫度下的運(yùn)動粘度ν＝46mm2／s。試求：1)進(jìn)油路的壓力損失；2)泵的供油壓力。32第32頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)孔口及縫隙的壓力特性薄壁小孔短孔和細(xì)長孔平板縫隙環(huán)形縫隙液壓傳動中常利用液體流經(jīng)閥的小孔或縫隙來控制流量和壓力，達(dá)到調(diào)速和調(diào)壓的目的。液壓元件的泄漏也屬于縫隙流動。因而研究小孔和縫隙的流量計(jì)算，了解其影響因素，對于合理設(shè)計(jì)液壓系統(tǒng)，正確分析液壓元件和系統(tǒng)的工作性能，是很有必要的。33第33頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月通過薄壁小孔的液流D/d≥7時稱為完全收縮D/d＜7時稱為不完全收縮34第34頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-19圓柱滑閥閥口示意圖35第35頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-21錐閥閥口36第36頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1-24平行平板縫隙間的液流37第37頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月圖1－25同心環(huán)縫隙流動圖1－26偏心環(huán)縫隙流動38第38頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月液壓沖擊39第39頁，課件共40頁，創(chuàng)作于2023年2月本章小結(jié)

1.有關(guān)壓力的概念；⑴靜壓力的概念；⑵靜壓力平衡方程；