1、1 主要内容主要内容液压油液体静力学液体动力学管道中液流的特性孔口及缝隙的压力流量特性液压冲击和气穴现象2 本本章章学习要点学习要点重点内容重点内容：液压油的物理性质；液体粘性液压油的物理性质；液体粘性的概念和表示方法；液体静力学基本方程的概念和表示方法；液体静力学基本方程的物理意义；流动液体的连续性方程和伯的物理意义；流动液体的连续性方程和伯努力方程；流态和雷诺数的概念；液体流努力方程；流态和雷诺数的概念；液体流过孔口的压力流量特性；液体流动中的压过孔口的压力流量特性；液体流动中的压力损失和流量计算。力损失和流量计算。难点内容难点内容：压力的度量以及绝对压力、相压力的度量以及绝对压力、相对压
2、力和真空度之间的关系；液体动力学对压力和真空度之间的关系；液体动力学三方程的理解与运用。三方程的理解与运用。3第一节第一节 液压油液压油 液压油的性质液压油的性质 对液压油的要求和选用对液压油的要求和选用45 图1-1 液体粘性示意图67 图1-2 几种国产油液粘温图8第二节第二节 液体静力学液体静力学 静压力及其特性静压力及其特性 静压力基本方程静压力基本方程 帕斯卡原理帕斯卡原理 静压力对固体壁的作用力静压力对固体壁的作用力9 图 1-3 静止液体内压力分布规律10 静止液体中任一点处的总能量保持不变，即能静止液体中任一点处的总能量保持不变，即能量守恒。量守恒。11图1-4 绝对压力、相对
3、压力和真空度12 图 1-7 压力油作用在缸筒内壁上的力1314第三节第三节 液体动力学液体动力学 基本概念基本概念 流量连续性方程流量连续性方程 伯努力方程伯努力方程 动量方程动量方程15 图1-8 恒定流动和非恒定流动16 图1-9 流量和平均流速17 图1-10 液流连续性方程推导用图质量守恒质量守恒18 图1-11 伯努力方程推导用图任一截面上的压力能、势能和动能之和保持不变，即能量守恒。任一截面上的压力能、势能和动能之和保持不变，即能量守恒。19 例1-3 应用伯努力分析液压泵正常吸油的条件,液压泵装置如图所示，设液压泵吸油口处的绝对压力为p2，油箱液面压力p1为大气压力pa,泵吸油
4、口至油箱液面高度为h。解：1)选取基准面和计算截面取油箱液面1-1为基准面；泵的吸油口处为2-2面。2)按照液体流向列出伯努力方程（取121）其中，v2为吸油管速；hw为吸油管路的能量损失。3)列出辅助方程 p1=pa（大气压力）v10(油箱液面流速)20代入已知条件，上式可简化为wahhgvgpgp2222即液压泵吸油口的真空度为pvghppa2221通常为防止产生气穴现象，限制液压泵吸油口的真空度小于0.3105Pa，因此h0.5m。21伯努利方程应用举例伯努利方程应用举例例例1如图示简易热水器，左端接冷水管，右端接淋浴莲蓬如图示简易热水器，左端接冷水管，右端接淋浴莲蓬头。已知头。已知 A
5、1=A2/4和和A1、h值，问冷水管内流量达到多值，问冷水管内流量达到多少时才能抽吸热水？少时才能抽吸热水？解：沿冷水流动方向列解：沿冷水流动方向列A1、A2截面的伯努截面的伯努利方程利方程 p1/g+v12/2g=p2/g+v22/2g补充辅助方程补充辅助方程 p1=pagh p2=pa v1A1=v2A2代入得代入得 h+v12/2g=(v1/4)2/2g v1=(32gh/15)1/2 q=v1A1=(32gh/15)1/2 A122 图 1-13 动量方程推导图 作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流出控制表面与流入作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流出控制表面与流入
6、控制表面的液体的动量之差。控制表面的液体的动量之差。应用动量方程注意：应用动量方程注意：F、u是矢量；流动液体作用在固体壁面上的力是矢量；流动液体作用在固体壁面上的力与作用在液体上的力大小相等、方向相反。与作用在液体上的力大小相等、方向相反。23动量方程应用举例动量方程应用举例例例2 求液流通过滑阀时，对阀芯的轴向作用力的大小。求液流通过滑阀时，对阀芯的轴向作用力的大小。解：取阀进出口之间的液体为控制体积。则在此控制体积内液体上的力应为 F=q（v2 cos2-v1cos1）=-q v1cos1(向左向左)根据作用与反作用，液体作用在阀芯上的力为根据作用与反作用，液体作用在阀芯上的力为F1=F
7、（向右），该（向右），该力使阀芯趋于关闭。该力称为液动力。力使阀芯趋于关闭。该力称为液动力。24第四节第四节 管道中液流的特性管道中液流的特性 流态、雷诺数流态、雷诺数 沿程压力损失沿程压力损失 局部压力损失局部压力损失 管道在流动中的能量损失可用压力损失来表示，而压力损失和液流在管管道在流动中的能量损失可用压力损失来表示，而压力损失和液流在管 道中的流动状态有关系。道中的流动状态有关系。25雷诺实验雷诺实验262728 通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。层流层流粘性力起主导作用，液体质点互不干扰，液体的流动呈粘性力起主导作用，液体
8、质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状线性或层状。紊流紊流惯性力起主导作用，液体质点运动杂乱无章惯性力起主导作用，液体质点运动杂乱无章，还存在着还存在着剧烈的横向运动。剧烈的横向运动。液体的流动状态用雷诺数来判断。液体的流动状态用雷诺数来判断。雷诺数雷诺数Re=v d/（圆管）（圆管）v 为管内的平均流速为管内的平均流速 d 为管道内径为管道内径 为液体的运动粘度为液体的运动粘度 雷诺数为无量纲数。雷诺数为无量纲数。如果液流的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。如果液流的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。一般以液体由紊流转变为层流的雷诺数作为判断液体流态的依据，称一般以液体由紊流转变为层流的雷诺数作为
9、判断液体流态的依据，称为临界雷诺数，记为为临界雷诺数，记为Recr。当当ReRecr，为层流；当，为层流；当ReRecr，为紊流。，为紊流。常见液流管道的临界雷诺数见书中表格。常见液流管道的临界雷诺数见书中表格。29 图1-17 圆管层流运动30 推推 荐荐 流流 速速 31 1-4在图4所示的液压系统中，已知泵输出的流量qv1.510-3m3s，液压缸内径D100mm，负载F30000N，回油腔压力近似为零，液压缸的进油管是内径d20mm的钢管，总长即为管的垂直高度H5m，进油路总的局部阻力系数7.2，液压油的密度900kgm3，工作温度下的运动粘度46mm2s。试求：1)进油路的压力损失；
10、2)泵的供油压力。32第五节第五节 孔口及缝隙的压力特性孔口及缝隙的压力特性 薄壁小孔薄壁小孔 短孔和细长孔短孔和细长孔 平板缝隙平板缝隙 环形缝隙环形缝隙 液压传动中常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，达到调速和调压的目的。液压元件的泄漏也属于缝隙流动。因而研究小孔和缝隙的流量计算，了解其影响因素，对于合理设计液压系统，正确分析液压元件和系统的工作性能，是很有必要的。33通过薄壁小孔的液通过薄壁小孔的液流流D/d7时称为完全收缩时称为完全收缩D/d7时称为不完全收缩时称为不完全收缩342220rveCxxAR 图1-19 圆柱滑阀阀口示意图35 图1-21 锥阀阀口36 图 1-2
11、4 平行平板缝隙间的液流03212ubhplbhq37图125 同心环 缝隙流动图126 偏心环 缝隙流动03212udhpldhq003020212)(5.11 udhpldhheq38 液压冲击液压冲击39本章小结本章小结 1.有关压力的概念；有关压力的概念；静压力的概念；静压力的概念；静压力平衡方程；静压力平衡方程；绝对压力、相绝对压力、相对压力以及真空度的概念；对压力以及真空度的概念；压力作用于固体壁上力的计压力作用于固体壁上力的计算。算。2.流动液体的基本方程流动液体的基本方程 连续性方程；连续性方程；伯努力方程；伯努力方程；动量方程。动量方程。要深入理解方程中各项的物理意义、量纲，要会应用。要深入理解方程中各项的物理意义、量纲，要会应用。3.压力损失的概念以及计算：沿程压力损失和局部压力压力损失的概念以及计算：沿程压力损失和局部压力损失；损失；4.小孔流量计算：三种小孔具有不同的计算公式。小孔流量计算：三种小孔具有不同的计算公式。40
