液壓與氣壓傳動(dòng)-液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)課件

液壓與氣動(dòng)技術(shù)煙臺(tái)南山學(xué)院液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)

液壓油液體靜力學(xué)液體動(dòng)力學(xué)管道中液體的壓力損失孔口及縫隙的流量—壓力特性液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象2.1液壓油

液壓傳動(dòng)所用液壓油一般為礦物油，它不僅是液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)，還起潤(rùn)滑、冷卻和防銹作用。其質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能。有良好的潤(rùn)滑性；成分要純凈；有良好的化學(xué)穩(wěn)定性；抗泡沫性和抗乳化性好；粘溫特性好；材料相容性好；無毒，價(jià)格便宜2.1.1液壓油的物理性質(zhì)

一、液體的密度二、液體的粘性三、液體的可壓縮性四、其它性質(zhì)液體的粘溫特性

2.1.2對(duì)液壓油的要求和選用

一、對(duì)液壓油的要求合適的粘度和良好的粘溫特性；潤(rùn)滑性能好；有良好的化學(xué)穩(wěn)定性；抗泡沫性和抗乳化性好；粘溫特性好；材料相容性好；閃點(diǎn)要高，凝固點(diǎn)要低。2.1.2對(duì)液壓油的要求和選用

二、液壓油的選用工作壓力環(huán)境溫度工作部件的運(yùn)動(dòng)速度液壓泵的類型經(jīng)濟(jì)性考慮因素：2.1.2對(duì)液壓油的要求和選用

二、液壓油的選用種類2.1.2對(duì)液壓油的要求和選用

幾種液壓油的牌號(hào)和技術(shù)性能指標(biāo)2.2液體靜力學(xué)

2.2.1液體靜壓力及其特性2.2.2

液體靜力學(xué)基本方程2.2.3壓力的表示方法及單位

2.2.4

靜壓傳遞原理2.2.5

液體對(duì)固體壁面的作用力2.2.1液體靜壓力及其特性2.2.2

液體靜力學(xué)基本方程2.2.3壓力的表示方法及單位

2.2.4靜壓傳遞原理

作用在大活塞上的負(fù)載F1形成液體壓力

p=F1/A1

為防止大活塞下降，在小活塞上應(yīng)施加的力為：

F2=pA2=F1A2/A1

由此可得液壓傳動(dòng)可使力放大，可使力縮小，也可以改變力的方向。

液體內(nèi)的壓力是由負(fù)載決定的。2.2.4

靜壓傳遞原理2.3流體動(dòng)力學(xué)

2.3.1基本概念2.3.1基本概念2.3.2連續(xù)性方程2.3.3伯努利方程2.4管道中液體的壓力損失

由于流動(dòng)液體具有粘性，以及流動(dòng)時(shí)突然轉(zhuǎn)彎或通過閥口會(huì)產(chǎn)生撞擊和旋渦，因此液體流動(dòng)時(shí)必然會(huì)產(chǎn)生阻力。為了克服阻力，流動(dòng)液體會(huì)損耗一部分能量，這種能量損失可用液體的壓力損失來表示。

壓力損失由沿程壓力損失和局部壓力損失兩部分組成。2.4.1液體的流動(dòng)狀態(tài)雷諾雷諾實(shí)驗(yàn)雷諾實(shí)驗(yàn)雷諾實(shí)驗(yàn)2.4.2沿程壓力損失液體在等直徑管中流動(dòng)時(shí)因摩擦而產(chǎn)生的損失，稱為沿程壓力損失。因液體的流動(dòng)狀態(tài)不同沿程壓力損失的計(jì)算有所區(qū)別。2.4.2沿程壓力損失一、流速分布規(guī)律二、圓管層流的流量2.4.2沿程壓力損失三、圓管沿程壓力損失因?yàn)閝＝vπd2/4，μ＝ρν，Re=dv/ν，代入并整理得

λ稱為沿程阻力系數(shù)。

λ的理論值為64/Re，水在作層流流動(dòng)時(shí)的實(shí)際阻力系數(shù)和理論值是很接近的。液壓油在金屬圓管中作層流流動(dòng)時(shí)，常取λ＝75/Re，在橡膠管中λ＝80/Re。2.4.2沿程壓力損失四、圓管紊流的壓力損失紊流流動(dòng)現(xiàn)象很復(fù)雜的，因此紊流狀態(tài)下液體流動(dòng)的壓力損失仍用上式來計(jì)算，式中的λ值不僅與雷諾數(shù)Re有關(guān)，而且與管壁表面粗糙度有關(guān)。

2.4.3局部壓力損失液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、閥口等處時(shí)，液體流速的大小和方向發(fā)生變化，會(huì)產(chǎn)生漩渦并發(fā)生紊動(dòng)現(xiàn)象，由此造成的壓力損失稱為局部壓力損失。

v為液體的平均流速，一般情況下均指局部阻力后部的流速。數(shù)據(jù)是在若實(shí)際通過流量與其額定流量qn不一樣可按下式計(jì)算，即

2.4.4管道系統(tǒng)的總壓力損失

整個(gè)液壓系統(tǒng)的總壓力損失應(yīng)為所有沿程壓力損失和所有的局部壓力損失之和。

在液壓元件特別是液壓控制閥中，對(duì)液流壓力、流量及方向的控制通常是通過特定的孔口來實(shí)現(xiàn)的，它們對(duì)液流形成阻力，使其產(chǎn)生壓力降，其作用類似電阻，稱其為液阻?！翱卓诹鲃?dòng)”主要介紹孔口的流量公式及液阻特性。2.5孔口及縫隙的流量—壓力特性2.5.1小孔流量—壓力特性

孔口流量壓力公式薄壁小孔

細(xì)長(zhǎng)孔

液流經(jīng)過細(xì)長(zhǎng)孔的流量與液體粘度成反比。流過細(xì)長(zhǎng)孔流量受液體溫度影響較大。一、通過平板縫隙的流量

2.5.2環(huán)形縫隙流量—壓力特性1、固定平行平板間隙流動(dòng)（壓差流動(dòng)）2、兩平行平板有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的間隙流動(dòng)二、環(huán)形縫隙的流量壓力特性2.5.2環(huán)形縫隙流量—壓力特性1、同心環(huán)形間隙在壓差作用下的流動(dòng)

2.5.2環(huán)形縫隙流量—壓力特性2.偏心環(huán)形間隙在壓差作用下的流動(dòng)2.6液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象一、液壓沖擊——因某些原因液體壓力在一瞬間會(huì)突然升高，產(chǎn)生很高的壓力峰值

，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。瞬間壓力沖擊不僅引起振動(dòng)和噪聲，而且會(huì)損壞密封裝置、管道、元件，造成設(shè)備事故。

液壓沖擊的類型:1.管道閥門突然關(guān)閉時(shí)的液壓沖擊;2.運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的液壓沖擊.二、在液壓系統(tǒng)中，如果某點(diǎn)處的壓力低于液壓優(yōu)液所在溫度下的空氣分離壓時(shí)，原先溶解在液體中的空氣就會(huì)分離出來，使液體中迅速出現(xiàn)大量氣泡，叫氣穴現(xiàn)象。2.6液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象2.6液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象減少氣穴現(xiàn)象的措施

1、減小閥孔前后的壓力降，一般使壓力比p1/p2＜3.5。

2、盡量降低泵的吸油高度，減少吸油管道阻力。

3、各元件聯(lián)接處要密封可靠，防止空氣進(jìn)入。

4、增強(qiáng)容易產(chǎn)生氣蝕的元件的機(jī)械強(qiáng)度。高速電主軸在臥式鏜銑床上的應(yīng)用越來越多，除了主軸速度和精度大幅提高外，還簡(jiǎn)化了主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)，縮短了制造周期，尤其是能進(jìn)行高速切削，電主軸轉(zhuǎn)速最高可大10000r/min以上。不足之處在于功率受到限制，其制造成本較高，尤其是不能進(jìn)行深孔加工。而鏜桿伸縮式結(jié)構(gòu)其速度有限，精度雖不如電主軸結(jié)構(gòu)，但可進(jìn)行深孔加工，且功率大，可進(jìn)行滿負(fù)荷加工，效率高，是電主軸無法比擬的。因此，兩種結(jié)構(gòu)并存，工藝性能各異，卻給用戶提供了更多的選擇?，F(xiàn)在，又開發(fā)了一種可更換式主軸系統(tǒng)，具有一機(jī)兩用的功效，用戶根據(jù)不同的加工對(duì)象選擇使用，即電主軸和鏜桿可相互更換使用。這種結(jié)構(gòu)兼顧了兩種結(jié)構(gòu)的不足，還大大降低了成本。是當(dāng)今臥式鏜銑床的一大創(chuàng)舉。電主軸的優(yōu)點(diǎn)在于高速切削和快速進(jìn)給，大大提高了機(jī)床的精度和效率。臥式鏜銑床運(yùn)行速度越來越高，快速移動(dòng)速度達(dá)到25～30m/min，鏜桿最高轉(zhuǎn)速6000r/min。而臥式加工中心的速度更高，快速移動(dòng)高達(dá)50m/min，加速度5m/s2，位置精度0.008～0.01mm，重復(fù)定位精度0.004～0.005mm。落地式銑鏜床銑刀由于落地式銑鏜床以加工大型零件為主，銑削工藝范圍廣，尤其是大功率、強(qiáng)力切削是落地銑鏜床的一大加工優(yōu)勢(shì)，這也是落地銑鏜床的傳統(tǒng)工藝概念。而當(dāng)代落地銑鏜床的技術(shù)發(fā)展，正在改變傳統(tǒng)的工藝概念與加工方法，高速加工的工藝概念正在替代傳統(tǒng)的重切削概念，以高速、高精、高效帶來加工工藝方法的改變，從而也促進(jìn)了落地式銑鏜床結(jié)構(gòu)性改變和技術(shù)水平的提高。當(dāng)今，落地式銑鏜床發(fā)展的最大特點(diǎn)是向高速銑削發(fā)展，均為滑枕式(無鏜軸)結(jié)構(gòu)，并配備各種不同工藝性能的銑頭附件。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是滑枕的截面大，剛性好，行程長(zhǎng)，移動(dòng)速度快，便于安裝各種功能附件，主要是高速鏜、銑頭、兩坐標(biāo)雙擺角銑頭等，將落地銑鏜床的工藝性能及加工范圍達(dá)到極致，大大提高了加工速度與效率。傳統(tǒng)的銑削是通過鏜桿進(jìn)行加工，而現(xiàn)代銑削加工，多由各種功能附件通過滑枕完成，已有替代傳統(tǒng)加工的趨勢(shì)，其優(yōu)點(diǎn)不僅是銑削的速度、效率高，更主要是可進(jìn)行多面體和曲面的加工，這是傳統(tǒng)加工方法無法完成的。因此，現(xiàn)在，很多廠家都競(jìng)相開發(fā)生產(chǎn)滑枕式(無鏜軸)高速加工中心，在于它的經(jīng)濟(jì)性，技術(shù)優(yōu)勢(shì)很明顯，還能大大提高機(jī)床的工藝水平和工藝范圍。同時(shí)，又提高了加工精度和加工效率。當(dāng)然，需要各種不同型式的高精密銑頭附件作技術(shù)保障，對(duì)其要求也很高。高速銑削給落地式銑鏜床帶來了結(jié)構(gòu)上的變化，主軸箱居中的結(jié)構(gòu)較為普遍，其剛性高，適合高速運(yùn)行?；?/p>