液壓模塊一課題2

1、模塊一模塊一 液壓傳動基礎知識液壓傳動基礎知識 課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 密度是單位體積液體的質量：密度是單位體積液體的質量：=m/v （ kg/m3）。 密度隨著溫度或壓力的變化而變化，但變化不大，通常忽略，一般取密度隨著溫度或壓力的變化而變化，但變化不大，通常忽略，一般取=900kg/m3。 液體在外力作用下流動時，由于液體分子間的內聚力和液體分子與壁面間液體在外力作用下流動時，由于液體分子間的內聚力和液體分子與壁面間的附著力，導致液體分子間相對運動而產(chǎn)生的內摩擦力的附著力，導致液體分子間相對運動而產(chǎn)生的內摩擦力,這種特性稱為粘性。這種特性稱為粘性。或：流動液體流層之間

2、產(chǎn)生內部摩擦阻力的性質?；颍毫鲃右后w流層之間產(chǎn)生內部摩擦阻力的性質。 液體靜止時液體靜止時，液體不呈現(xiàn)粘性液體不呈現(xiàn)粘性 。 課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一 粘度是衡量粘性大小的物理量。粘度是衡量粘性大小的物理量。 公式：公式： F = A du/dy =F/A=du/dy（N/m2） =dy/du （Ns/m2） 物理意義：物理意義：液體在單位速度梯度液體在單位速度梯度下流動時，接觸液層間單位面積上內下流動時，接觸液層間單位面積上內摩擦力。摩擦力。 單位：單位：國際單位（國際單位（SI制）中：帕制）中：帕秒

3、秒（Pas）或牛頓或牛頓秒秒/米米2（Ns/m2）課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一 公式：公式： = / （m2/S） 物理意義：物理意義：運動粘度沒有明確的物理意義。機械油的牌號就是用機械運動粘度沒有明確的物理意義。機械油的牌號就是用機械油在油在40時的運動粘度的平均值來表示的。時的運動粘度的平均值來表示的。 單位：單位：SI制：制： m2/s；CGS制：制： St（斯）（斯） （cm2/s） 、 cSt（厘斯）（厘斯）（mm2/s） 說明：說明：單位中只有長度和時間量綱類似運動學量。單位中只有長度和時間量綱類似運動學量。 稱運動粘度，常用于液壓油牌號標注。稱運動粘

4、度，常用于液壓油牌號標注。 32號液壓油，指這種油在號液壓油，指這種油在400C時的平均運動粘度為時的平均運動粘度為32cst。課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一 相對粘度又稱條件粘度。采相對粘度又稱條件粘度。采用特定的粘度計，在規(guī)定的條件用特定的粘度計，在規(guī)定的條件下測出的液體粘度。我國采用恩下測出的液體粘度。我國采用恩氏粘度。氏粘度。 工程中常采用先測出液體的工程中常采用先測出液體的相對粘度，再根據(jù)關系式換算出相對粘度，再根據(jù)關系式換算出動力粘度或運動粘度的方法。動力粘度或運動粘度的方法。課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一61031. 631

5、. 7ttEE（1）定義定義：液體受壓力作用而發(fā)生體積縮小性質。即：體積為：液體受壓力作用而發(fā)生體積縮小性質。即：體積為V的液體，的液體，當壓力當壓力p增大時，體積增大時，體積V減小，則液體在單位壓力變化下體積的相減小，則液體在單位壓力變化下體積的相對變化量。對變化量。（2）體積壓縮系數(shù)體積壓縮系數(shù)： k =-V / p V0 常用液壓油的常用液壓油的 k =（5-7）x10-10 m2/N 物理意義：單位壓力所引起液體體積的變化。物理意義：單位壓力所引起液體體積的變化。（3）體積彈性模數(shù)體積彈性模數(shù)：= 1/ k= - p V0 /V 物理意義：表示單位體積相對變化量所需要的壓力增量，也即液

6、體物理意義：表示單位體積相對變化量所需要的壓力增量，也即液體抵抗壓縮能力的大小。抵抗壓縮能力的大小。 （4）計算時取）計算時取 = （1.4-1.9）x 109 N/m2 。3、液體的可壓縮性、液體的可壓縮性課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一（1）粘度和壓力的關系）粘度和壓力的關系 液體分子間的距離隨壓力增加而減小液體分子間的距離隨壓力增加而減小,內聚力增大，其粘度也隨之內聚力增大，其粘度也隨之增大。增大。 隨隨p增大而增大，壓力較小時忽略，增大而增大，壓力較小時忽略，32Mpa以上才考慮。以上才考慮。 （2）粘度和溫度的關系）粘度和溫度的關系 溫度上升，內聚力下降，溫

7、度上升，內聚力下降，下降。下降。 粘度隨溫度變化的關系叫粘溫特性。粘度隨溫度的變化較小，即粘度隨溫度變化的關系叫粘溫特性。粘度隨溫度的變化較小，即粘溫特性較好。粘溫特性較好。 課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一典型液典型液壓壓油的粘油的粘溫溫特性特性1、液壓油的作用、液壓油的作用（ 1）作為工作介質）作為工作介質傳遞運動和動力。傳遞運動和動力。（ 2）作為潤滑劑）作為潤滑劑潤滑運動部件。潤滑運動部件。2、對液壓油的要求、對液壓油的要求 （1）合適的粘度和良好的粘溫特性；）合適的粘度和良好的粘溫特性；（2）良好的潤

8、滑性；）良好的潤滑性；（3）純凈度好，雜質少；）純凈度好，雜質少；（4）對系統(tǒng)所用金屬及密封件材料有良好的相容性。）對系統(tǒng)所用金屬及密封件材料有良好的相容性。（5）對熱、氧化水解都有良好穩(wěn)定性，使用壽命長；）對熱、氧化水解都有良好穩(wěn)定性，使用壽命長；（6）抗泡沫性、抗乳化性和防銹性好，腐蝕性??；）抗泡沫性、抗乳化性和防銹性好，腐蝕性?。唬?）比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點和燃點高，流動點和凝固點低。）比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點和燃點高，流動點和凝固點低。（凝點（凝點 油液完全失去其流動性的最高溫度）油液完全失去其流動性的最高溫度）（8）對人體無害，對環(huán)境污染小，成本低，價格

9、便宜總之：）對人體無害，對環(huán)境污染小，成本低，價格便宜總之：粘度是第一位的粘度是第一位的 。課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一3、液壓油的選用、液壓油的選用 1）機械油）機械油 2）精密機床液壓油（抗磨）精密機床液壓油（抗磨） 3）氣輪機油）氣輪機油 4）變壓器油等）變壓器油等 首先根據(jù)工作條件首先根據(jù)工作條件 （工作部件運動速度（工作部件運動速度v、工作壓力、工作壓力p 、環(huán)境溫度、環(huán)境溫度T）和元件類型選擇油液品種，然后根據(jù)粘度選擇牌號。和元件類型選擇油液品種，然后根據(jù)粘度選擇牌號。 1）工作部件運動速度慢速、工作壓力高、環(huán)境溫）工作部件運動速度慢速、工作壓力高、環(huán)

10、境溫 度高：選大度高：選大（以降低泄（以降低泄漏漏q）；）； 2）工作部件運動速度快速、工作壓力低、環(huán)境溫度低：選?。┕ぷ鞑考\動速度快速、工作壓力低、環(huán)境溫度低：選小（以降低功（以降低功率損失率損失 P）。）。課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一氣輪機油氣輪機油 變壓器油變壓器油課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一機械油機械油 精密機床液壓油精密機床液壓油 研究內容：研究內容：研究液體處于靜止狀態(tài)的力學規(guī)律和這些規(guī)律的實際應用。研究液體處于靜止狀態(tài)的力學規(guī)律和這些規(guī)律的實際應用。 靜止液體：靜止液體：指液體內部質點之間沒有相對運動，至于液體整體完全

11、可以象剛指液體內部質點之間沒有相對運動，至于液體整體完全可以象剛體一樣做各種運動。體一樣做各種運動。 1、液體的靜壓力定義、液體的靜壓力定義 液體單位面積上所受的法向力，物理學中稱壓強，液壓傳動中習慣稱壓力。液體單位面積上所受的法向力，物理學中稱壓強，液壓傳動中習慣稱壓力。 2、液體靜壓力特性、液體靜壓力特性 （1）垂直并指向于承壓表面）垂直并指向于承壓表面 液體在靜止狀態(tài)下不呈現(xiàn)粘性液體在靜止狀態(tài)下不呈現(xiàn)粘性 內部不存在切向剪應力而只有法向應力內部不存在切向剪應力而只有法向應力 （2）各向壓力相等）各向壓力相等 有一向壓力不等，液體就會流動有一向壓力不等，液體就會流動 各向壓力必須相等各向壓

12、力必須相等 課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一（二）（二） 液體靜力學基本方程式液體靜力學基本方程式 在重力作用下靜止液體的受力情況可用下圖表示。在重力作用下靜止液體的受力情況可用下圖表示。 平衡方程為：平衡方程為： pdA = p0 dA+G = p0 dA+ghdA p = p0 +gh 重力作用下靜止液體壓力分布特征重力作用下靜止液體壓力分布特征 （1）靜止液體中任一點處的壓力由）靜止液體中任一點處的壓力由兩部分組成：液面壓力兩部分組成：液面壓力p0 + 液體自重所液體自重所形成的壓力形成的壓力gh； （2）靜止液體內壓力沿液深呈線性）靜止液體內壓力沿液深呈線性規(guī)

13、律分布；規(guī)律分布； （3）離液面深度相同處各點的壓力均相等，壓力相等的點組成的面叫等）離液面深度相同處各點的壓力均相等，壓力相等的點組成的面叫等壓面。壓面。課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一重力作用下靜止的液體重力作用下靜止的液體1、測壓兩基準、測壓兩基準 絕對壓力：以絕對零壓為基準所測。絕對壓力：以絕對零壓為基準所測。 相對壓力：以大氣壓力為基準所測。相對壓力：以大氣壓力為基準所測。2、關系、關系 （1）絕對壓力）絕對壓力 = 大氣壓力大氣壓力 + 相對壓力相對壓力 （2）相對壓力（）相對壓力（表壓表壓）= 絕對壓力絕對壓力 大氣壓力大氣壓力 （注：液壓傳動系統(tǒng)中所測

14、壓力均為相對壓力即表壓力）（注：液壓傳動系統(tǒng)中所測壓力均為相對壓力即表壓力） （3）真空度）真空度 = 大氣壓力大氣壓力 絕對壓力絕對壓力 在在SI中壓力的單位為中壓力的單位為N/m2，稱為帕斯卡，用，稱為帕斯卡，用Pa表表 示。在工程上采用工程大氣壓。示。在工程上采用工程大氣壓。 1at（工程大氣壓）（工程大氣壓） 1kg/cm29.8104N/m2105Pa0.1Mpa。課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一1、根據(jù)帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）：、根據(jù)帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）： 在密閉容器內，液體表面的壓力可等值傳遞到液體內部所有各點。在密閉容器內，液體表面的壓力可等值

15、傳遞到液體內部所有各點。 在液壓傳動系統(tǒng)中，通常是外力產(chǎn)生的壓力要比液體自重（在液壓傳動系統(tǒng)中，通常是外力產(chǎn)生的壓力要比液體自重（gh）所）所 產(chǎn)生產(chǎn)生的壓力大得多。因此可把式中的的壓力大得多。因此可把式中的gh略去，而認為靜止液體內部各點的壓力處略去，而認為靜止液體內部各點的壓力處處相等。處相等。2、液壓系統(tǒng)壓力形成、液壓系統(tǒng)壓力形成 如下圖所示：如下圖所示：p = F/A 當當 F = 0 時，時， p = 0， 當當F增大時，增大時， p升高，升高， 當當F減小時，減小時， p下降。下降。 結論：結論： 課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一系系統(tǒng)負載與壓統(tǒng)負載與壓力

16、的力的關關系系 當承受壓力的表面為平面時，液體對該平面的總作用力當承受壓力的表面為平面時，液體對該平面的總作用力 F為液體的壓力與為液體的壓力與受壓面積受壓面積A的乘積，其方向與該平面相垂直。如：液壓缸，若設活塞直徑為的乘積，其方向與該平面相垂直。如：液壓缸，若設活塞直徑為D，則則 P = pA = pD2/4 2、作、作的總作用力的總作用力 Fx = pAx 結論：曲面在某一方向上所受的作用力，結論：曲面在某一方向上所受的作用力，等于液體壓力與曲面在該方向的垂直投影等于液體壓力與曲面在該方向的垂直投影面積之乘積。面積之乘積。 課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一課題課題

17、2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一1、理想液體與恒定流動、理想液體與恒定流動 （1）理想液體）理想液體 通常把既無粘性又不可壓縮的液體稱為理想液體，而把事通常把既無粘性又不可壓縮的液體稱為理想液體，而把事實上既有粘性又可壓縮的液體稱為實際液體。實上既有粘性又可壓縮的液體稱為實際液體。 （2）恒定流動）恒定流動 液體流動時，若液體中任何一點的壓力、流速和密度都不液體流動時，若液體中任何一點的壓力、流速和密度都不隨時間而變化，這種流動稱為定常流動。反之，則稱為非定常流動。隨時間而變化，這種流動稱為定常流動。反之，則稱為非定常流動。 2、流線、流束和通流截面、流線、流束和通流截面 （

18、1）流線）流線 表示某一瞬時液流中各處質點運動狀態(tài)的一條條曲線。表示某一瞬時液流中各處質點運動狀態(tài)的一條條曲線。 （2）流束）流束 通過某一截面上各點流線的集合。通過某一截面上各點流線的集合。 （3）通流截面）通流截面 垂直于液體流動方向的截面稱為通流截面。垂直于液體流動方向的截面稱為通流截面。流線和流束流線和流束 （2）平均流速平均流速 A通流截面面積；通流截面面積； 流量，在液壓傳動中，流量單位為流量，在液壓傳動中，流量單位為 或或 液體的體積；液體的體積； 通過體積所需要的時間，通過體積所需要的時間， tVq qVtmin/LsmL/vAvq Aqv 課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體

19、力學基礎 模塊一模塊一（1）流量流量 單位時間內流過某通流截面的液體體積稱為流量。單位時間內流過某通流截面的液體體積稱為流量。v = q/A q = 0 v = 0q v q v 課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一液壓缸的運動速度液壓缸的運動速度（ 一般用來作為判別液流狀態(tài)的依據(jù)，稱為臨界雷諾數(shù)記作一般用來作為判別液流狀態(tài)的依據(jù)，稱為臨界雷諾數(shù)記作 。 當當 為紊流，為紊流， 4 短孔短孔 0.5 工作壓力工作壓力 引起振動、噪聲、導致某些元件如密封裝置、管路等引起振動、噪聲、導致某些元件如密封裝置、管路等 損壞；使某些損壞；使某些元件（如壓力繼電器、順序閥等）產(chǎn)生誤動

20、作，影響系元件（如壓力繼電器、順序閥等）產(chǎn)生誤動作，影響系 統(tǒng)正常工作。統(tǒng)正常工作。 課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一（3）液壓沖擊的類型：）液壓沖擊的類型： 1）液流通道迅速關閉或液流方向突然改變使液流速度的大小或方向突然變化）液流通道迅速關閉或液流方向突然改變使液流速度的大小或方向突然變化時，由液流的慣性力引起的液壓沖擊。時，由液流的慣性力引起的液壓沖擊。 可采取以下措施來減少這種液壓沖擊：可采取以下措施來減少這種液壓沖擊： a、使完全沖擊改變?yōu)椴煌耆珱_擊?？捎脺p慢閥門關閉速度或減小沖擊波傳播、使完全沖擊改變?yōu)椴煌耆珱_擊?？捎脺p慢閥門關閉速度或減小沖擊波傳播距離來

21、達到；距離來達到； b b、限制管中油液的流速；、限制管中油液的流速； c c、用橡膠軟管或在沖擊源處設置蓄能器，以吸收液壓沖擊的能量；、用橡膠軟管或在沖擊源處設置蓄能器，以吸收液壓沖擊的能量； d d、在出現(xiàn)液壓沖擊的地方，安裝限制壓力的安全閥。、在出現(xiàn)液壓沖擊的地方，安裝限制壓力的安全閥。 2 2）運動部件制動時產(chǎn)生的液壓沖擊。）運動部件制動時產(chǎn)生的液壓沖擊。課題課題2 液壓流體力學基礎液壓流體力學基礎 模塊一模塊一2 2、氣穴現(xiàn)象、氣穴現(xiàn)象 （1 1）氣穴概念）氣穴概念：液壓系統(tǒng)中，由于某種原（如速度突變），使壓力降低而：液壓系統(tǒng)中，由于某種原（如速度突變），使壓力降低而使氣泡產(chǎn)生的現(xiàn)象

22、。使氣泡產(chǎn)生的現(xiàn)象。 （2 2）氣穴現(xiàn)象產(chǎn)生原因）氣穴現(xiàn)象產(chǎn)生原因： 壓力油流過節(jié)流口、閥口或管道狹縫時，速度升高，壓力降低；液壓泵吸壓力油流過節(jié)流口、閥口或管道狹縫時，速度升高，壓力降低；液壓泵吸油管道較小，吸油高度過大，阻力增大，壓力降低；液壓泵轉速過高，吸油不油管道較小，吸油高度過大，阻力增大，壓力降低；液壓泵轉速過高，吸油不充分，壓力降低（如高空觀纜）。充分，壓力降低（如高空觀纜）。（3 3）氣穴現(xiàn)象引起的結果）氣穴現(xiàn)象引起的結果 1 1）液流不連續(xù)，流量、壓力脈動）液流不連續(xù)，流量、壓力脈動 2 2）系統(tǒng)發(fā)生強烈的振動和噪聲）系統(tǒng)發(fā)生強烈的振動和噪聲 3 3）發(fā)生氣蝕）發(fā)生氣蝕 （4

23、 4）措施）措施 1 1）減小小孔和縫隙前后壓力降，希望）減小小孔和縫隙前后壓力降，希望 p p1 1/p/p2 2 3.5 3.5 。 2 2）增大直徑、降低高度、限制流速。）增大直徑、降低高度、限制流速。 3 3）管路要有良好密封性防止空氣進入。）管路要有良好密封性防止空氣進入。 4 4）提高零件抗腐蝕能力，采用抗腐蝕能力強的金屬材料，減小表面粗）提高零件抗腐蝕能力，采用抗腐蝕能力強的金屬材料，減小表面粗糙度。糙度。 5 5）整個管路盡可能平直，避免急轉彎縫隙，合理配置。）整個管路盡可能平直，避免急轉彎縫隙，合理配置。 顯然，液壓千斤頂將較小的力轉化成了較大的力。液壓傳動是利用液顯然，液壓千斤頂將較小的力轉化成了較大的力。液壓傳動是利用液體的壓力能來傳遞動力的。體的壓力能來傳遞動力的。 在在 、 一定時，負載越大時，系統(tǒng)中的壓力就越高，所需的作用一定時，負載越大時，系統(tǒng)中的壓力就越高，所需的作用力也就越大，由此印證了液壓傳動工作原理的第一個重要特征：力也就越大，由此印證了液壓傳動工作原理的第一個重要特征：液壓傳液壓傳動中工作壓力取決于外負載。動中工作壓力取決于外負載。 在在 的作用下，小活塞受到的作用下，小活塞受到 的作用（的作用（ ），此時，小活塞），此時，小活塞底面單位面積上的壓力底面單位面積上的壓力 ，根據(jù)流體