液压传送幻灯片.ppt

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1、液压传送液压传送第1页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油下一页返回2.1.1液压油的主要性质液压油的主要性质1.密度单位体积液体的质量称为该液体的密度，用密度单位体积液体的质量称为该液体的密度，用表示。即表示。即式中式中 m液体的质量液体的质量;V液体的体积。液体的体积。密度是液体的一个重要物理性质，它会随温度的升高而下降，随压力的增密度是液体的一个重要物理性质，它会随温度的升高而下降，随压力的增加而增大。对于液压传动中常用的液压油加而增大。对于液压传动中常用的液压油(矿物油矿物油)来说，一般情况下，来说，一般情况下，密度变化很小，可视为常数在计算时，常取密度变化很小，可

2、视为常数在计算时，常取15时的液压油密度时的液压油密度=900 kg/m3。第2页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油2.可压缩性可压缩性可压缩性指液体受压力作用而发生体积减小的特性。在常温下，液可压缩性指液体受压力作用而发生体积减小的特性。在常温下，液体的可压缩性很小，故认为液体是不可压缩的。只有在研究液压系体的可压缩性很小，故认为液体是不可压缩的。只有在研究液压系统的动态特性和高压情况下，才考虑油液的可压缩性。但是，如果统的动态特性和高压情况下，才考虑油液的可压缩性。但是，如果液压油中混入空气及其他挥发物质，其压缩性将显著增加，并将严液压油中混入空气及其他挥发物质，其压

3、缩性将显著增加，并将严重影响液压系统的工作性能，所以应尽量减少。重影响液压系统的工作性能，所以应尽量减少。上一页下一页返回第3页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油3.黏性黏性液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生内而产生内 摩擦力的特性称为黏性。液体在管内流摩擦力的特性称为黏性。液体在管内流 动时，它和固体动时，它和固体壁面间的附着力和液体壁面间的附着力和液体 本身分子间的内聚力，导致液体内部各本身分子间的内聚力，导致液体内部各 液液层间的速度不相等。如图层间的速度不相等。如图2-2所示，

4、两平行平板间充满液体，下平板所示，两平行平板间充满液体，下平板不动，不动，而上平板以速度而上平板以速度u0，向右运动。由于液体的黏性，紧靠下，向右运动。由于液体的黏性，紧靠下平板和上平板的液体层平板和上平板的液体层 速度分别为速度分别为0和和u0，而中间各液层在内聚力，而中间各液层在内聚力的牵制下，从上到下速度逐渐递减。的牵制下，从上到下速度逐渐递减。当两平板间的距离较小时，各液层的速度按线性规律分布。当两平板间的距离较小时，各液层的速度按线性规律分布。上一页下一页返回第4页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油上一页下一页返回第5页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1

5、 液压油液压油黏性是液体的重要物理性质，也是选择液压用油的主要依据。液体黏性是液体的重要物理性质，也是选择液压用油的主要依据。液体的黏性大小用黏度来表示，常用的黏度有三种的黏性大小用黏度来表示，常用的黏度有三种:动力黏度、运动黏度动力黏度、运动黏度和相对黏度。和相对黏度。1)动力黏度动力黏度动力黏度动力黏度又称绝对黏度，是表征液体黏性的内摩擦系数，可由式又称绝对黏度，是表征液体黏性的内摩擦系数，可由式(2-3)导出，即导出，即液体动力黏度的物理意义是当速度梯度等于液体动力黏度的物理意义是当速度梯度等于1时，流动液体液层时，流动液体液层间单位面积上的内摩擦力。间单位面积上的内摩擦力。在在SI单位

6、中，动力黏度单位中，动力黏度的法定计量单位为的法定计量单位为Pas(帕帕秒秒)或或Ns/m2在在CGS中，中，的单位为的单位为P(泊泊)。单位换算关系为。单位换算关系为1 Pas=10P(泊泊)=1000cP(厘泊厘泊)上一页下一页返回第6页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油2)运动黏度运动黏度运动黏度。是动力黏度运动黏度。是动力黏度与液体密度与液体密度之比，即之比，即运动黏度运动黏度v在其单位中只有长度和时间的量纲，没有明确的物理意义，在其单位中只有长度和时间的量纲，没有明确的物理意义，所以称为运动黏度，其在液压分析和计算中是一个经常遇到的物理所以称为运动黏度，其在液压

7、分析和计算中是一个经常遇到的物理量。工程中常用运动黏度来标志液体黏度。机械油的牌号就是用机量。工程中常用运动黏度来标志液体黏度。机械油的牌号就是用机械油在械油在40时运动黏度的平均值来表示的。如时运动黏度的平均值来表示的。如10号机械油就是指其号机械油就是指其在在40时的运动黏度的平均值为时的运动黏度的平均值为10cSt牌号为牌号为L-HL22的普通液压油的普通液压油在在40时运动黏度的平均值为时运动黏度的平均值为22 mm2/s(L表示润滑剂类，表示润滑剂类，H表示液表示液压油，压油，L表示防锈抗氧型表示防锈抗氧型)。在在SI单位中，运动黏度的单位为单位中，运动黏度的单位为m2/s。在。在C

8、GS中，运动黏度的单位中，运动黏度的单位为为St(斯斯)。单位换算关系为。单位换算关系为1 m2/s=104St(斯斯)=106cSt(厘斯厘斯)。上一页下一页返回第7页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油3)相对黏度相对黏度相对黏度又称条件黏度，是采用特定的黏度计，在规定的条件下测相对黏度又称条件黏度，是采用特定的黏度计，在规定的条件下测量出来的液体黏度。根据测量的方法不同，可分为恩氏黏度量出来的液体黏度。根据测量的方法不同，可分为恩氏黏度E、赛、赛氏黏度氏黏度SSU和雷氏黏度和雷氏黏度Re等。中国和德国等国家采用恩氏黏度。等。中国和德国等国家采用恩氏黏度。恩氏黏度用恩氏

9、黏度计测定。即，将恩氏黏度用恩氏黏度计测定。即，将200 mL的被测液体装入底部有小的被测液体装入底部有小2.8 mm小孔的恩氏黏度计的容器中，在某一特定温度小孔的恩氏黏度计的容器中，在某一特定温度t()时，测定全部液体在时，测定全部液体在自重作用下流过小孔所需的时间自重作用下流过小孔所需的时间t1与同体积的蒸馏水在与同体积的蒸馏水在20时流过同一时流过同一小孔所需的时间小孔所需的时间t2之比值，便是该液体在之比值，便是该液体在t()时的恩氏黏度。时的恩氏黏度。恩氏黏度和运动黏度之间的经验换算公式为恩氏黏度和运动黏度之间的经验换算公式为上一页下一页返回第8页，共83页，编辑于2022年，星期日

10、2.1 液压油液压油4)温度对黏度的影响温度对黏度的影响液压油的黏度对温度变化十分敏感，黏度会随着温度的升高而减小，这液压油的黏度对温度变化十分敏感，黏度会随着温度的升高而减小，这种液体黏度随温度变化的性质称为黏温特性。黏度的变化直接影响液压种液体黏度随温度变化的性质称为黏温特性。黏度的变化直接影响液压系统的性能和泄漏量，因此，黏度随温度的变化越小越好。如图系统的性能和泄漏量，因此，黏度随温度的变化越小越好。如图2-3所所示为几种国产液压油的黏温特性曲线。示为几种国产液压油的黏温特性曲线。5)压力对黏度的影响压力对黏度的影响当压力增加时，液体分子间距离减小，内聚力增加，其黏度也有当压力增加时，

11、液体分子间距离减小，内聚力增加，其黏度也有所增加。在液压系统中，当压力不高且变化不大时，压力对黏度所增加。在液压系统中，当压力不高且变化不大时，压力对黏度的影响较小，一般可以忽略不计。当压力高于的影响较小，一般可以忽略不计。当压力高于50MPa或压力变化或压力变化较大时，需要考虑这种影响。较大时，需要考虑这种影响。上一页下一页返回第9页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油4.液压油的其他性质液压油的其他性质液压油的其他一些物理化学性质，如抗燃性、抗氧化性、抗泡沫性、抗乳液压油的其他一些物理化学性质，如抗燃性、抗氧化性、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性和抗磨性等，都对它的选择和使用

12、有重要影响。这些性质需化性、防锈性和抗磨性等，都对它的选择和使用有重要影响。这些性质需要在精炼的矿物油中加入各种添加剂来获得，具体应用时可查阅液压油类要在精炼的矿物油中加入各种添加剂来获得，具体应用时可查阅液压油类产品相关手册。产品相关手册。上一页下一页返回第10页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油2.1.2液压油的选用液压油的选用1.液压油的使用要求液压油的使用要求液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响，液压系统对工液压介质的性能对液压系统的工作状态有很大影响，液压系统对工作介质的基本要求如下作介质的基本要求如下:(l)黏温性好。所有工作介质的黏度都随温度的升高而

13、降低。黏温特性好黏温性好。所有工作介质的黏度都随温度的升高而降低。黏温特性好是指工作介质的黏度随温度变化小。是指工作介质的黏度随温度变化小。(2)质地纯净，杂质少。避免油液中的机械杂质堵塞油路。质地纯净，杂质少。避免油液中的机械杂质堵塞油路。(3)化学稳定性好。在贮存和工作过程中不易氧化变质，以防胶质沉淀物影化学稳定性好。在贮存和工作过程中不易氧化变质，以防胶质沉淀物影响系统正常工作。防止油液变酸，腐蚀金属表面。响系统正常工作。防止油液变酸，腐蚀金属表面。(4)抗乳化性、抗泡沫性好。工作介质在工作过程中可能混入水或出抗乳化性、抗泡沫性好。工作介质在工作过程中可能混入水或出现凝结水。混有水分的工

14、作介质在泵和其他元件的长现凝结水。混有水分的工作介质在泵和其他元件的长上一页下一页返回第11页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油期剧烈搅拌下，易形成乳化液，使工作介质水解变质或生成沉淀物，引期剧烈搅拌下，易形成乳化液，使工作介质水解变质或生成沉淀物，引起工作系统锈蚀和腐蚀，所以要求工作介质有良好的抗乳化性。抗泡沫起工作系统锈蚀和腐蚀，所以要求工作介质有良好的抗乳化性。抗泡沫性是指空气混入工作介质后会产生气泡，混有气泡的介质在液压系统内性是指空气混入工作介质后会产生气泡，混有气泡的介质在液压系统内循环会产生异常的噪声、振动，所以要求工作介质具有良好的抗泡沫性循环会产生异常的

15、噪声、振动，所以要求工作介质具有良好的抗泡沫性和空气释放能力。和空气释放能力。(5)闪点、燃点高，凝固点低。高闪点和燃点能防火、防爆。一般液压系闪点、燃点高，凝固点低。高闪点和燃点能防火、防爆。一般液压系统中所用的液压油的闪点约为统中所用的液压油的闪点约为130150;在温度低的环境下工作时，在温度低的环境下工作时，要求低凝固点一般液压系统中所用的液压油的凝固点约为要求低凝固点一般液压系统中所用的液压油的凝固点约为-10-15。(6)润滑性能好。在规定的范围内有足够的油膜强度，以免产生干摩擦。润滑性能好。在规定的范围内有足够的油膜强度，以免产生干摩擦。(7)对人体无害，成本低。对人体无害，成本

16、低。上一页下一页返回第12页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油2.液压油的种类液压油的种类液压油的品种很多，主要可分为三大类液压油的品种很多，主要可分为三大类:矿物油型、合成型和乳化型。矿物油型、合成型和乳化型。常见液压油的代号、特性和用途详见表常见液压油的代号、特性和用途详见表2-1、表、表2-1(续表续表)。矿物型液压油的特点是润滑性好，腐蚀性小，化学稳定性高，所矿物型液压油的特点是润滑性好，腐蚀性小，化学稳定性高，所以约以约90%以上的液压系统采用此类液压油。乳化型液压油价格以上的液压系统采用此类液压油。乳化型液压油价格便宜，抗燃性好，但润滑性能差，腐蚀性大，适用温

17、度范围小，便宜，抗燃性好，但润滑性能差，腐蚀性大，适用温度范围小，因此一般用于水压机、矿山机械和液压支架等特殊场合。合成型因此一般用于水压机、矿山机械和液压支架等特殊场合。合成型液压油润滑性好、凝固点低、抗燃性好，但价格昂贵且有毒，一液压油润滑性好、凝固点低、抗燃性好，但价格昂贵且有毒，一般用于防火要求高的钢铁厂、火力发电厂等场合。般用于防火要求高的钢铁厂、火力发电厂等场合。上一页下一页返回第13页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油3.液压油的选择液压油的选择合理液压油的选择，对液压系统的运动平稳性，工作可靠性，灵敏性有合理液压油的选择，对液压系统的运动平稳性，工作可靠性

18、，灵敏性有显著影响。选用液压油时根据系统要求选择适当的油液品种和黏度，选显著影响。选用液压油时根据系统要求选择适当的油液品种和黏度，选择时一般考虑以下几个方面择时一般考虑以下几个方面:(1)液压系统的工作压力。工作压力较低时，宜用黏度较低的油，以减少液压系统的工作压力。工作压力较低时，宜用黏度较低的油，以减少压力损失。工作压力较高时，宜选用黏度较高的液压油以免系统泄漏过压力损失。工作压力较高时，宜选用黏度较高的液压油以免系统泄漏过多，效率过低。多，效率过低。(2)液压泵的类型。在液压系统的所有元件中，液压泵对液压油的性能最液压泵的类型。在液压系统的所有元件中，液压泵对液压油的性能最敏感，因此，

19、在一般情况下，可将液压泵要求的黏度作为选择液压油的敏感，因此，在一般情况下，可将液压泵要求的黏度作为选择液压油的基准，见表基准，见表2-2。(3)液压系统的工作环境。主要是环境温度的变化范围、有无明液压系统的工作环境。主要是环境温度的变化范围、有无明火和高温热源、抗燃性等要求。还要考虑环境污染、毒性和气味火和高温热源、抗燃性等要求。还要考虑环境污染、毒性和气味等因素等因素上一页下一页返回第14页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油(4)运动速度。液压系统执行元件速度较高时，选用黏度较低的液压油，以运动速度。液压系统执行元件速度较高时，选用黏度较低的液压油，以减小液流的功率损

20、失。减小液流的功率损失。(5)经济性分析。选择工作介质时要通盘考虑价格和使用寿命，高质经济性分析。选择工作介质时要通盘考虑价格和使用寿命，高质量的液压油从一次购置的角度来看花费较大，但从使用寿命、元件量的液压油从一次购置的角度来看花费较大，但从使用寿命、元件更换、运行维护、生产效率等方面的提高上看，总的经济效益是非更换、运行维护、生产效率等方面的提高上看，总的经济效益是非常合算的。常合算的。上一页下一页返回第15页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油2.1.3液压油的污染与控制液压油的污染与控制1.污染的主要原因污染的主要原因(1)已被污染的新油。虽然液压油和润滑油是在比较

21、清洁的条件已被污染的新油。虽然液压油和润滑油是在比较清洁的条件下精炼和调和的，但油液在运输和储存过程中会受到管道、油桶下精炼和调和的，但油液在运输和储存过程中会受到管道、油桶和储油罐的污染。其污染物为灰尘、砂土、锈垢、水分和其他液和储油罐的污染。其污染物为灰尘、砂土、锈垢、水分和其他液体等体等(2)残留污染。液压系统和液压元件在装配和冲洗中的残留物，如毛刺、切残留污染。液压系统和液压元件在装配和冲洗中的残留物，如毛刺、切屑、型砂、涂料、橡胶、焊星和棉纱纤维等屑、型砂、涂料、橡胶、焊星和棉纱纤维等上一页下一页返回第16页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油(3)侵入污染。液压

22、系统运动过程中，由于油箱密封不完善以及元件侵入污染。液压系统运动过程中，由于油箱密封不完善以及元件密封装置损坏而由系统外部侵入的污染物，如灰尘、砂土、切屑以密封装置损坏而由系统外部侵入的污染物，如灰尘、砂土、切屑以及水分等及水分等(4)内部生成污染。液压系统运行中系统本身所生成的污染物。其中内部生成污染。液压系统运行中系统本身所生成的污染物。其中既有元件磨损剥离、被冲刷和腐蚀的金属颗粒或橡胶末，又有油液既有元件磨损剥离、被冲刷和腐蚀的金属颗粒或橡胶末，又有油液老化产生的污染物等，这一类污染物最具有危险性。老化产生的污染物等，这一类污染物最具有危险性。上一页下一页返回第17页，共83页，编辑于2

23、022年，星期日2.1 液压油液压油2.污染的危害污染的危害(1)固体颗粒和胶状生成物堵塞滤油器，使液压泵吸油不畅、运转困固体颗粒和胶状生成物堵塞滤油器，使液压泵吸油不畅、运转困难、产生噪声。堵塞阀类元件的小孔或缝隙，使阀类元件失灵。难、产生噪声。堵塞阀类元件的小孔或缝隙，使阀类元件失灵。(2)微小固体颗粒会加速有相对滑动零件表面的磨损，使液压元件不微小固体颗粒会加速有相对滑动零件表面的磨损，使液压元件不能正常工作，同时还会划伤密封件，使泄漏增加。能正常工作，同时还会划伤密封件，使泄漏增加。(3)水分和空气的混入会降低液压油液的润滑性，并加速其氧化变质，产生水分和空气的混入会降低液压油液的润滑

24、性，并加速其氧化变质，产生气蚀，使液压元件加速损坏，并使液压传动系统出现振动和爬行等现象。气蚀，使液压元件加速损坏，并使液压传动系统出现振动和爬行等现象。上一页下一页返回第18页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油3.污染的控制措施污染的控制措施(1)减少外来的污染。系统在组装前，油箱和管道必须清洗。用机械减少外来的污染。系统在组装前，油箱和管道必须清洗。用机械方法除去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗。系统在组装后要进行方法除去残渣和表面氧化物，然后进行酸洗。系统在组装后要进行全面清洗，用系统工作时使用的工作液体全面清洗，用系统工作时使用的工作液体(加热后加热后)清洗，不可用

25、煤清洗，不可用煤油。系统冲洗时应设置高效滤油器，并启动系统使元件动作，用铜油。系统冲洗时应设置高效滤油器，并启动系统使元件动作，用铜锤敲打焊口和连接部位。在油箱通气孔上装设空气滤清器或采用隔锤敲打焊口和连接部位。在油箱通气孔上装设空气滤清器或采用隔离式油箱给油箱加油要用滤油装置，对外露件应装防尘密封，并经离式油箱给油箱加油要用滤油装置，对外露件应装防尘密封，并经常检查，定期更换。液压系统传动系统的维修，液压元件的更换、常检查，定期更换。液压系统传动系统的维修，液压元件的更换、拆卸应在无尘区进行。拆卸应在无尘区进行。(2)滤除系统产生的杂质。应在系统的相应部位安装适当精度的过滤滤除系统产生的杂质

26、。应在系统的相应部位安装适当精度的过滤器，并且要定期检查、清洗或更换滤芯。器，并且要定期检查、清洗或更换滤芯。上一页下一页返回第19页，共83页，编辑于2022年，星期日2.1 液压油液压油(3)控制液压油的工作温度。系统工作时，一般应将工作液体的温度控制液压油的工作温度。系统工作时，一般应将工作液体的温度控制在控制在65以下。工作液体温度过高会加速氧化，产生各种生成物。以下。工作液体温度过高会加速氧化，产生各种生成物。(4)定期检查，更换液压油液。应根据液压设备使用说明书的要求和维护定期检查，更换液压油液。应根据液压设备使用说明书的要求和维护保养规程的有关规定，定期检查更换液压油液。更换液压

27、油液时要清洗保养规程的有关规定，定期检查更换液压油液。更换液压油液时要清洗油箱，冲洗系统管道及液压元件。油箱，冲洗系统管道及液压元件。上一页返回第20页，共83页，编辑于2022年，星期日2.2 液体静力学基础液体静力学基础液体静力学主要是研究静止液体所具有的力学规律以及这些规律的应用。液体静力学主要是研究静止液体所具有的力学规律以及这些规律的应用。所谓所谓“静止液体静止液体”，指的是液体内部质点间没有相对运动，不呈现黏性。，指的是液体内部质点间没有相对运动，不呈现黏性。至于盛装液体的容器，不论它是静止还是匀速、匀加速运动都没有关系，至于盛装液体的容器，不论它是静止还是匀速、匀加速运动都没有关

28、系，液体整体则可以随同容器一起作各种运动。液体整体则可以随同容器一起作各种运动。下一页返回第21页，共83页，编辑于2022年，星期日2.2 液体静力学基础液体静力学基础2.2.1液体的静压力及其特性液体的静压力及其特性作用在液体上的力有两种，即质量力和表面力。质量力作用于液体的所作用在液体上的力有两种，即质量力和表面力。质量力作用于液体的所有质点上，如重力和惯性力等。表面力是作用于液体表面上的力。单位有质点上，如重力和惯性力等。表面力是作用于液体表面上的力。单位面积上作用的表面力称为应力，它是一种外力，有法向应力和切向应力面积上作用的表面力称为应力，它是一种外力，有法向应力和切向应力之分。当

29、液体静止时，液体质点间没有相对运动，不存在摩擦力，所以之分。当液体静止时，液体质点间没有相对运动，不存在摩擦力，所以静止液体的表面力只有法向力。液体在单位面积上所受的法向力称为压静止液体的表面力只有法向力。液体在单位面积上所受的法向力称为压力，用力，用P表示。液体内某点处单位面积上所受到的法向力表示。液体内某点处单位面积上所受到的法向力F与单位面与单位面积积A之比即为压力之比即为压力P(静压力静压力)，可表示为，可表示为上一页下一页返回第22页，共83页，编辑于2022年，星期日2.2 液体静力学基础液体静力学基础如法向力如法向力F均匀地作用于面积均匀地作用于面积A上，则压力可表示为上，则压力

30、可表示为液体静压力具有两个重要特性液体静压力具有两个重要特性:(1)液体静压力垂直于其受压平面，且方向与该平面的内法线方液体静压力垂直于其受压平面，且方向与该平面的内法线方向一致。向一致。(2)静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等液体静力学基本静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都相等液体静力学基本方程。方程。上一页下一页返回第23页，共83页，编辑于2022年，星期日2.2 液体静力学基础液体静力学基础2.2.2液体静力学基本方程液体静力学基本方程在重力作用下静止液体的受力情况可用图在重力作用下静止液体的受力情况可用图2-4所示。在液体中任取一所示。在液体中任取一点点A,若要求

31、得液体内若要求得液体内A点处的压力，可从液体中取出一个底部通过点处的压力，可从液体中取出一个底部通过该点的垂直小液柱。设液柱的底面积为该点的垂直小液柱。设液柱的底面积为dA，高度为，高度为h，液柱质量为，液柱质量为G=ghdA，由于液柱处于平稳状态，则平衡方程如下所示。，由于液柱处于平稳状态，则平衡方程如下所示。上一页下一页返回第24页，共83页，编辑于2022年，星期日2.2 液体静力学基础液体静力学基础式中式中P0为作用在液面上的压力，上式为液体静压力的基本方程。为作用在液面上的压力，上式为液体静压力的基本方程。由液体静压力基本方程可知，静止液体内任意点处的压力由两部由液体静压力基本方程可

32、知，静止液体内任意点处的压力由两部分组成，即液面上的外压力分组成，即液面上的外压力P0和液体自重对该点的压力和液体自重对该点的压力gh。当。当液面上只受大气压力液面上只受大气压力P0作用时，点作用时，点A处的静压力则为处的静压力则为P=P0+gh。静止液体内的静压力随液体深度静止液体内的静压力随液体深度h的增加而线性地增加。静止液体内同的增加而线性地增加。静止液体内同一深度的各点压力都相等，压力相等的所有点组成的面称为等压面。在一深度的各点压力都相等，压力相等的所有点组成的面称为等压面。在重力作用下，静止液体中的等压面是一个水平面压力的表示方法。重力作用下，静止液体中的等压面是一个水平面压力的

33、表示方法。上一页下一页返回第25页，共83页，编辑于2022年，星期日2.2 液体静力学基础液体静力学基础2.2.3压力的表示方法压力的表示方法压力的表示方法有两种压力的表示方法有两种:绝对压力和相对压力。绝对压力是以绝对真空作为绝对压力和相对压力。绝对压力是以绝对真空作为基准所表示的压力。相对压力是以大气压力作为基准所表示的压力。若绝基准所表示的压力。相对压力是以大气压力作为基准所表示的压力。若绝对压力大于大气压，则相对压力为正值。由于大多数测压仪表所测得的压对压力大于大气压，则相对压力为正值。由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，故相对压力也称表压力。若绝对压力小于大气压，则相力都是

34、相对压力，故相对压力也称表压力。若绝对压力小于大气压，则相对压力为负值，比大气压小的那部分称为真空度。对压力为负值，比大气压小的那部分称为真空度。如图如图2-5给出了绝对压力、相对压力和真空度三者之间的关系，给出了绝对压力、相对压力和真空度三者之间的关系，即即:绝对压力绝对压力=相对压力相对压力+大气压力大气压力 真空度真空度=大气压力绝对压力大气压力绝对压力上一页下一页返回第26页，共83页，编辑于2022年，星期日2.2 液体静力学基础液体静力学基础在在SI单位中压力的单位为帕斯卜，简称帕，符号为单位中压力的单位为帕斯卜，简称帕，符号为Pa,1 Pa=1 N/m2。由。由于于P。太小，工程

35、上常用其倍数单位兆帕。太小，工程上常用其倍数单位兆帕(MPa)来表示，来表示，1MPa=106Pa。压力单位及其他非法定计量单位的换算关系压力单位及其他非法定计量单位的换算关系:1atm(工程大气压工程大气压)=1kgf/cm2=9.8 x 104Pa1mmH2O(米水柱米水柱)=9.8 x 103 Pa1mmHg(毫米汞柱毫米汞柱)=1.33 x 102 Pa1bar(巴巴)=105 Pa1.02kgf/cm2上一页下一页返回第27页，共83页，编辑于2022年，星期日2.2 液体静力学基础液体静力学基础2.2.4压力的传递压力的传递由液体静压力基本方程可知，盛放在密闭容器内的液体，其外压由

36、液体静压力基本方程可知，盛放在密闭容器内的液体，其外压力力P0发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一点的压力均将发生同样大小的变化。这就是说，在密闭容器中，由外力点的压力均将发生同样大小的变化。这就是说，在密闭容器中，由外力作用所产生的压力可以等值传递到液体内部的所有点。这就是静压传递作用所产生的压力可以等值传递到液体内部的所有点。这就是静压传递原理原理(或称帕斯卡原理或称帕斯卡原理)。在液压传动系统中，通常是外力产生的压力要比液体自重所产生的在液压传动系统中，通常是外力产生的压力要比液体自重所产生的压力压力(gh)

37、大得多。因此常把自重产生的压力忽略不计，而认为静止大得多。因此常把自重产生的压力忽略不计，而认为静止液体内部各点的压力处处相等。液体内部各点的压力处处相等。上一页下一页返回第28页，共83页，编辑于2022年，星期日2.2 液体静力学基础液体静力学基础如图如图2-6所示，当给小活塞缸所示，当给小活塞缸1的活塞上施加力的活塞上施加力F1时，液体中就产生时，液体中就产生p=F1/A1压力。随着压力。随着F1的增加，液体的压力也不断增加，当压力的增加，液体的压力也不断增加，当压力P=W/A2时，时，大活塞缸大活塞缸2的活塞开始运动。的活塞开始运动。可见，静压力传动有以下特点可见，静压力传动有以下特点

38、:传动必须在密封容器内进行，系传动必须在密封容器内进行，系统内压力大小取决于外负载的大小。也就是说，液体的压力是由统内压力大小取决于外负载的大小。也就是说，液体的压力是由于受到各种形式的阻力而形成的。当外负载于受到各种形式的阻力而形成的。当外负载W=0时，则时，则p=0。液。液压传动可以将力放大，力的放大倍数等于活塞面积之比，即压传动可以将力放大，力的放大倍数等于活塞面积之比，即液压传动是依据帕斯卡原理实现力的传递、放大和方向变换的。液压传动是依据帕斯卡原理实现力的传递、放大和方向变换的。上一页下一页返回第29页，共83页，编辑于2022年，星期日2.2 液体静力学基础液体静力学基础2.2.5

39、液体作用在固体壁面上的力液体作用在固体壁面上的力液体流经管道和控制元件，并推动执行元件做功，都要和固体壁面液体流经管道和控制元件，并推动执行元件做功，都要和固体壁面接触。固体壁面将受到液体静压力的作用。由于静压力近似处处相接触。固体壁面将受到液体静压力的作用。由于静压力近似处处相等，可认为作用在固体壁面上的压力是均匀分布的。等，可认为作用在固体壁面上的压力是均匀分布的。当固体壁面为一平面时，如图当固体壁面为一平面时，如图2-7所示，作用在该面上的静压力的方向与该所示，作用在该面上的静压力的方向与该平面垂直，是相互平行的，液体对该平面的作用力平面垂直，是相互平行的，液体对该平面的作用力F为液体的

40、压力为液体的压力P与该平与该平面面积的乘积。即面面积的乘积。即上一页下一页返回第30页，共83页，编辑于2022年，星期日2.2 液体静力学基础液体静力学基础当固体壁面为一曲面时，如图当固体壁面为一曲面时，如图2-8所示，作用在曲面上各点静压力的方向均所示，作用在曲面上各点静压力的方向均垂直于曲面，互相是不平行的。在工程上通常只需计算作用于曲面上的力垂直于曲面，互相是不平行的。在工程上通常只需计算作用于曲面上的力在某一指定方向上的分力。液压力在曲面某方向上的分力等于液体压力与在某一指定方向上的分力。液压力在曲面某方向上的分力等于液体压力与曲面在该方向上投影面积的乘积。曲面在该方向上投影面积的乘

41、积。球面如图球面如图2-8(a)和锥面如图和锥面如图2-8(b)在垂直方向所受液压作用力在垂直方向所受液压作用力F等于曲面等于曲面在垂直方向的投影面积在垂直方向的投影面积A与压力与压力P相乘。相乘。上一页返回第31页，共83页，编辑于2022年，星期日2.3 液体动力学基础液体动力学基础液体动力学基础主要研究液体流动时流速和压力之间的规律。流动液体的液体动力学基础主要研究液体流动时流速和压力之间的规律。流动液体的运动规律，能量转换以及流动液体与限制其流动的固体壁面间的相互作用运动规律，能量转换以及流动液体与限制其流动的固体壁面间的相互作用等内容，是液压技术中分析问题和设计计算的理论依据。本节主

42、要阐明流等内容，是液压技术中分析问题和设计计算的理论依据。本节主要阐明流动液体的动液体的3个基本方程个基本方程:连续性方程、伯努利方程和动量方程。连续性方程、伯努利方程和动量方程。下一页返回第32页，共83页，编辑于2022年，星期日2.3 液体动力学基础液体动力学基础2.3.1基本概念基本概念1.理想液体和实际液体理想液体和实际液体液体是具有黏性的，液体的黏性问题非常复杂。为了便于分析和计液体是具有黏性的，液体的黏性问题非常复杂。为了便于分析和计算，可先假设液体没有黏性，然后再考虑黏性的影响，并通过实验算，可先假设液体没有黏性，然后再考虑黏性的影响，并通过实验验证等办法对上述结论进行补充或修

43、正。把既无黏性又不可压缩的验证等办法对上述结论进行补充或修正。把既无黏性又不可压缩的液体称为理想液体，而把事实上既有黏性又可压缩的液体称为实际液体称为理想液体，而把事实上既有黏性又可压缩的液体称为实际液体。液体。2.恒定流动和非恒定流动恒定流动和非恒定流动液体流动时，若液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而液体流动时，若液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化，则这种流动就称为恒定流动。否则，只要压力、速度和密度变化，则这种流动就称为恒定流动。否则，只要压力、速度和密度任一个量随时间变化，则这种流动就称为非恒定流动。任一个量随时间变化，则这种流动就称为非恒定流动。上一页下一页返回

44、第33页，共83页，编辑于2022年，星期日2.3 液体动力学基础液体动力学基础3.通流截面、流量和平均流速通流截面、流量和平均流速液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面称为通流截面。液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面称为通流截面。单位时间内，流过通流截面的液体体积称为流量，用单位时间内，流过通流截面的液体体积称为流量，用q表示，在表示，在SI中单位为中单位为m3/s，工程上常用的单位是，工程上常用的单位是L/min。实际液体在管道中流动时，由于具有黏性，通流截面上各点的速度一般是实际液体在管道中流动时，由于具有黏性，通流截面上各点的速度一般是不相等的。为了便于解决问题，引入了平均流速

45、的概念。假设流经通流截不相等的。为了便于解决问题，引入了平均流速的概念。假设流经通流截面的流速是均匀分布的，则平均流速，面的流速是均匀分布的，则平均流速，v为为在液压系统中，活塞或液压缸的运动速度等于液压缸内油液的平均在液压系统中，活塞或液压缸的运动速度等于液压缸内油液的平均速度，其大小取决于输入或流出液压缸的流量。速度，其大小取决于输入或流出液压缸的流量。上一页下一页返回第34页，共83页，编辑于2022年，星期日2.3 液体动力学基础液体动力学基础4.液体的流动状态液体的流动状态液体有两种流动状态，即层流和紊流。液体有两种流动状态，即层流和紊流。层流层流:液体流动时没有任何混杂现象，层次分

46、明，层与层之间互液体流动时没有任何混杂现象，层次分明，层与层之间互不干扰，能够维持安定的流束状态。不干扰，能够维持安定的流束状态。紊流紊流:液体流动时质点之间不仅沿轴向运动还有横向运动，流束错杂交换。液体流动时质点之间不仅沿轴向运动还有横向运动，流束错杂交换。这两种流动状态可以通过雷诺实验观察出来。液体在圆管中的流动状态与这两种流动状态可以通过雷诺实验观察出来。液体在圆管中的流动状态与平均速度平均速度v、管径、管径d、液体的运动黏度、液体的运动黏度有关，决定流动状态的就是这三个参有关，决定流动状态的就是这三个参数所组成的一个量纲为数所组成的一个量纲为1的数，称为雷诺数的数，称为雷诺数:上一页下

47、一页返回第35页，共83页，编辑于2022年，星期日2.3 液体动力学基础液体动力学基础液体流动时，雷诺数相同，则流动状态也相同。液体流动时，雷诺数相同，则流动状态也相同。液体的流动状态由临界雷诺数液体的流动状态由临界雷诺数Recr决定。当决定。当Re Recr时为紊流。临界雷诺数一般由实验求得，常见管道的临界雷诺数见表时为紊流。临界雷诺数一般由实验求得，常见管道的临界雷诺数见表2-3。上一页下一页返回第36页，共83页，编辑于2022年，星期日2.3 液体动力学基础液体动力学基础2.3.2连续性方程连续性方程连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表达形式，即液连续性方程是质量守恒定律在流

48、体力学中的一种表达形式，即液体在密封管道内作恒定流动时，设液体不可压缩，则单位时间内体在密封管道内作恒定流动时，设液体不可压缩，则单位时间内流过任意截面的质量相等。流过任意截面的质量相等。如图如图2-9所示为液体在管道中作恒定流动，任意取截面所示为液体在管道中作恒定流动，任意取截面1和和2，其通流截，其通流截面面积分别为面面积分别为A1、A2，液体流经两截面时的平均流速和液体密度分别为，液体流经两截面时的平均流速和液体密度分别为v1、1，和，和v2、2。根据质量守恒定律，单位时间流过两个断面的液。根据质量守恒定律，单位时间流过两个断面的液体质量相等。体质量相等。当忽略液体的可压缩性时，则得当忽

49、略液体的可压缩性时，则得上一页下一页返回第37页，共83页，编辑于2022年，星期日2.3 液体动力学基础液体动力学基础由于通流截面是任意选取的，故由于通流截面是任意选取的，故连续性方程说明连续性方程说明:(1)在管道中作恒定流动的不可压缩液体流过各截面的流量是相等的。在管道中作恒定流动的不可压缩液体流过各截面的流量是相等的。(2)液体的流速与管道通流截面积成反比。液体的流速与管道通流截面积成反比。上一页下一页返回第38页，共83页，编辑于2022年，星期日2.3 液体动力学基础液体动力学基础2.3.3伯努利方程伯努利方程伯努利方程是能量守恒定律在流动液体中的表现形式，它主要反映伯努利方程是能

50、量守恒定律在流动液体中的表现形式，它主要反映动能、位能和液压力能三种能量的转换。动能、位能和液压力能三种能量的转换。1.理想液体的伯努利方程理想液体的伯努利方程理想液体在管道中流动时，具有三种能量理想液体在管道中流动时，具有三种能量:液压力能、动能、位能。按照能液压力能、动能、位能。按照能量守恒定律，在各个截面处的总能量是相等的。如图量守恒定律，在各个截面处的总能量是相等的。如图2-10所示，设液体质量所示，设液体质量为为m，体积为，体积为V,密度为密度为，则有，则有式中式中 1V,2V为截面为截面1,2处的液体压力能。处的液体压力能。上一页下一页返回第39页，共83页，编辑于2022年，星期