項目二 任務(wù)二 流體靜力學(xué)基礎(chǔ)知識認(rèn)知

項目二：液壓傳動基礎(chǔ)任務(wù)二：流體靜力學(xué)基礎(chǔ)知識認(rèn)知授課教師：某某某目錄CATALOG液體靜壓力及其特性01液體靜力學(xué)基本方程02帕斯卡原理03壓力的表示方法04液體靜壓力對固體壁面的作用力05任務(wù)概述了解液體的壓力及其表示方法，重力作用下靜止液體中壓力分布，靜止液體內(nèi)壓力的傳遞和液體對固體壁面的作用力，掌握壓力的計算方法。知識與技能靜止液體是指液體內(nèi)部各個質(zhì)點間沒有相對運動，不呈現(xiàn)黏性的液體。液壓傳動中所用的壓力一般是指液體靜止?fàn)顟B(tài)的靜壓力。液體靜力學(xué)主要是研究在外力作用下，處于靜止?fàn)顟B(tài)下液體力的平衡規(guī)律。01液體靜壓力及其特性液體靜壓力（壓力）一、液體靜壓力及其特性當(dāng)液體靜止時，液體內(nèi)部各質(zhì)點間沒有相對運動，無摩擦力存在，但每個質(zhì)點受有其上液體自重所產(chǎn)生的質(zhì)量力，同時又有液面上所施加的表面外力，即受質(zhì)量力和表面力。由于靜止液體只能受壓、不能受拉（否則會產(chǎn)生流動），則靜止液體在單位面積上所受的法向力（垂直于作用面）稱為液體靜壓力，簡稱壓力。壓力單位的換算壓力的單位是Pa（N/m2，帕），由于它的單位量值太小，在工程應(yīng)用中常用MPa（兆帕）或bar（巴）、atm（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓）等。液體靜壓力（壓力）公式（2-12）p液體壓力，N/m2

（帕，Pa）；F液體所受均勻分布的法向力，N；A液體的受力面積，㎡。換算關(guān)系lMPa=106Palatm≈lbar≈l05Palatm≈l0m水柱≈760mm水銀柱01液體靜壓力的方向總是沿作用面的內(nèi)法線方向（只能處于垂直受壓狀態(tài)）。02靜止液體內(nèi)任一點的液體靜壓力在各個方向上都相等。液體靜壓力的兩個重要特性02液體靜力學(xué)基本方程在如圖2.3所示容器中處于靜止?fàn)顟B(tài)的液體，某一深度的任意一點上所受的壓力有兩部分組成：一是重力作用下產(chǎn)生的壓力，二是液面上施加的外力所產(chǎn)生的壓力。二、液體靜力學(xué)基本方程其受力平衡方程式為（2-13）

圖2.3靜止液體內(nèi)的壓力分布由此式可知，重力作用下靜壓力分布特征如下01靜止液體內(nèi)任一點的壓力，都有兩部分組成：一是液面上的壓力，二是該點以上液體自重形成的壓力。02靜止液體內(nèi)壓力，隨深度呈直線規(guī)律分布。03在連通器中，離液體深度相同的各點形成一等壓面，它是水平面，但必須滿足靜止、連續(xù)的同一種液體的適用條件。如圖2.4所示C-C和D-D是等壓面；A-A面不連續(xù)，兩管不是等壓面；B-B面是不同種液體，兩管也不是等壓面。圖2.4等壓面03帕斯卡原理用帕斯卡原理可以解釋液壓千斤頂力的傳遞與放大很多倍的原因。力放大的倍數(shù)就是兩活塞面積A2/A1之比。按式（2-14）所示，當(dāng)負(fù)載W為零并略去各種阻力時，無論怎么推動右邊的小活塞作上下移動，液體內(nèi)部都不會有壓力。這就是所謂的液體壓力取決于負(fù)載。圖2.5靜壓傳遞原理如圖2.5所示，在密封容器內(nèi)，施加于靜止液體任一點的壓力將等值傳遞到液體各點，這就是帕斯卡原理或靜壓傳遞原理。其式為：三、帕斯卡原理（2-14）04壓力的表示方法按照度量基準(zhǔn)的不同，壓力可分為絕對壓力和相對壓力，如圖2.6所示。相對壓力=絕對壓力-大氣壓力真空度=大氣壓力-絕對壓力圖2.6壓力的分類四、壓力的表示方法01.絕對壓力以絕對真空作為基準(zhǔn)來度量的壓力。絕對壓力、相對壓力與真空度三者的關(guān)系為：02.相對壓力（表壓力）以大氣壓力作為基準(zhǔn)來度量的壓力。03.真空度當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時，絕對壓力比大氣壓力小的那部分值。由于大氣中的任何物體受大氣壓的作用是自相平衡的，大多數(shù)測壓儀表所測得的壓力都是相對壓力，故相對壓力也稱表壓力。05液體靜壓力對固體壁面的作用力01平面固體壁面所受的作用力靜壓力在平面上的總作用力為液體的壓力與該平面面積的乘積（如圖2.7所示）。五、液體靜壓力對固體壁面的作用力（2-15）用公式表達為：靜止液體和固體壁面相接觸時，固體壁面上將受到液體靜壓作用力。在液壓傳動的計算中，由液體重量所產(chǎn)生質(zhì)量力可以忽略，看成靜壓力處處相等，所以可認(rèn)為作用于固體壁面上的壓力是均勻分布的。液體靜壓力對固體壁面的作用力可分如下幾種情況分別計算：圖2.7平面固體壁面受力分析圖2.8（a）（b）所示圓球、圓錐面上所受液體作用力的表達式為：02曲面固體壁面所受的作用力曲面上的液壓作用力在某一方向上的分力，等于液體壓力和曲面在該方向的投影面積的乘積。（2-16）圖2.8曲面固體壁面受力分析（b）圓錐（a）圓球訓(xùn)練2下面通過幾個技能訓(xùn)練，來解決前面布置的任務(wù)。

技能訓(xùn)練圖2.9油箱深為0.5m處液體自重所產(chǎn)生的壓力為深為0.5m處總的壓力為

解油面上所受的壓力為(Pa)由此可知，在外力作用下的液壓系統(tǒng)，因液體自重所形成的那部分壓力相對很小，常可忽略不計。一般液壓系統(tǒng)的安裝高度不超過10m，因此，可以認(rèn)為液壓系統(tǒng)中的各處壓力是相等的。訓(xùn)練3

下面通過幾個技能訓(xùn)練，來解決前面布置的任務(wù)。液壓機原理圖如圖2.10所示，操縱缸直徑d?=50mm，壓制缸直徑為d?=500mm，壓制缸需要向下施加的變形力F2=60KN,問需向操縱缸小活塞上施加多大的力F1？技能訓(xùn)練解所以，液壓傳動最顯著的優(yōu)點就是它可把力放大很多倍，它常應(yīng)用于負(fù)載比較大的場合。圖2.10液壓機原理由式（2-14）得F?=訓(xùn)練4

下面通過幾個技能訓(xùn)練，來解決前面布置的任務(wù)。如圖2.11所示，一個具有一定真空度的容器用一根管子倒置于一液面與大氣相通的油箱中，液壓油在管中上升的高度h=1m，液壓油的密度ρ=900kg/m3，試求容器內(nèi)的真空度。技能訓(xùn)練解所以，球形容器內(nèi)的真