液压与气压传动复习资料 - 图文

液压与气压传动

第一章 流 体 力 学 基 础

第一节： 工作介质

一、液体的粘性

（一） 粘性的物理本质 （二） 液体在外力作用下流动时,由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力,导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力,这种特性称为粘性，或流动液体流层之间产生内部摩擦阻力的性质 。内摩擦力表达式: Ff = μAdu/dy

牛顿液体内摩擦定律: 液层间的内摩擦力与液层接触面积及液层之间的速度成正比。du/dy变化时,μ值不变的液体液压油均可看作牛顿液体。 静止液体不呈现粘性

1、动力粘度μ：μ=τ·dy/du （N·s/m2）

物理意义：液体在单位速度梯度下流动时，接触液层间单位面积上内摩擦力 2、运动粘度ν：动力粘度与液体密度之比值

公式： ν= μ/ρ （m2/s）单位：m2/s 。单位中只有长度和时间的量纲，类似运动学的量。 三、液体的可压缩性

1、液体的体积压缩系数（液体的压缩率） 定义：体积为V的液体，当压力增大△p时，体积减小△V,则液体在单位压力变化下体积的相对变化量 公式: κ = - 1/△p×△V/V0 物理意义：单位压力所引起液体体积的变化 2、液体的体积弹性模数 定义:液体压缩系数的倒数 公式： K = 1/κ= - △p V /△V 物理意义：表示单位体积相对变化量所需要的压力增量，也即液体抵抗压缩能力的大小。一般认为油液不可压缩（因压缩性很小），计算时取：K =（0.7～1.4）× 103 MPa。若分析动态特性或p变化很大的高压系统，则必须考虑

1、 粘度和压力的关系 ：

∵ p↑，Ff↑，μ↑

∴μ随p↑而↑，压力较小时忽略，50MPa以上影响趋于显著 2、 粘度和温度的关系 ：

∵ 温度↑， Ff ↓，μ↓

∴ 粘度随温度变化的关系叫粘温特性，粘度随温度的变化较小，即粘温特性较好，常用粘度指数VI来度量，VI 高，说明粘—温特性好。 2、选择液压油粘度 慢速、高压、高温：μ大（以↓△q） 快速、低压、低温：μ小（以 ↓△p） 第二节 液体静力学

静止液体： 指液体内部质点之间没有相对运动，以至于液体整体完全可以象刚体一样做各种运动。

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液体的压力：液体单位面积上所受的法向力，物理学中称压强，液压传动中习惯称为压力 静止液体特性：（1）垂直并指向于承压表面（2）各向压力相等 1、 液体静力学基本方程式p?p0??gh?p0??g(z0?z)

物理意义：静止液体内任何一点具有压力能和位能两种形式，且其总和保持不变，即能量守恒，但两种能量形式之间可以相互转换

绝对压力：以绝对零压为基准所测测压两基准 ；相对压力：以大气压力为基准所测 关系：绝对压力 = 大气压力 + 相对压力 或 相对压力（表压）= 绝对压力 - 大气压力 注 液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力；真空度 = 大气压力 - 绝对压力 1、帕斯卡原理（静压传递原理） 在密闭容器内，液体表面的压力可等值传递到液体内部所有各点p = F / A 。液压系统的工作压力取决于负载，并且随着负载的变化而变化。 第三节 流体动力学 第四节

（一）基本概念：

1、理想液体：既无粘性又不可压缩的液体 定常流动（稳定流动、恒定流动）：流动液体中任一点的p、u和ρ都不随时间而变化的流动 一维流动：液体整个作线形流动

2、流线--流场中的曲线；流管--由任一封闭曲线上的流线所组成的表面；流束--流管内的流线群 3、通流截面：流束中与流线正交的截面，垂直于液体流动方向的截面 A 流量：单位时间内流过某通流截面的液体的体积 q 平均流速：通流截面上各点流速均匀分布（假想） υ ∵ q = V / t = Al / t = Au液压缸的运动速度取决于进入液液压缸的流量，并且随着流量的变化而变化。 （二）连续性方程--质量守恒定律在流体力学中的应用

1、连续性原理 ：理想液体在管道中恒定流动时，根据质量守恒定律，液体在管道内既不能增多，也不能减少，因此在单位时间内流入液体的质量应恒等于流出液体的质量。

2、连续性方程 ：ρ1υ1A1=ρ2υ2A2=q=常数

结论：液体在管道中流动时，流过各个断面的流量是相等的，因而流速和过流断面成反比。 （三）伯努利方程--能量守恒定律在流体力学中的应用

1，能量守恒定律：理想液体在管道中稳定流动时，根据能量守恒定律，同一管道内任一截面上的总能量应该相等。 2p1u12p2u22、理想液体伯努利方程 ?z1???z2??g2g?g2g

物理意义：在密闭管道内作恒定流动的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、位能和动能。在流动过程中，三种能量可以互相转化，但各个过流断面上三种能量之和恒为定值。

3、实际液体伯努利方程 ∵ 实际液体具有粘性 ∴ 液体流动时会产生内摩擦力，从而损耗能量，故应考虑能量损失hw，并考虑动能修正系数α，则： 2p1a1?12p2a2?2?z1???z2??hw

?g2g?g2g

应用伯努利方程时必须注意的问题：

（1） 断面1、2需顺流向选取（否则hw为负值），且应选在缓变的过流断面上。

（2） 断面中心在基准面以上时，z 取正值；反之取负值。通常选取特殊位置水平面作为基准面 4，动量定理：作用在物体上的外力等于物体单位时间内的动量变化量 即 ∑F =dI/dt=d（mv）/dt

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考虑动量修正问题，则有： ∴ ∑F =ρq(β2v2-β1v1)

X向动量方程 ∑Fx = ρqv(β22x-β1v1x)

X向稳态液动力 F'x = -∑Fx = ρqv(β1v1x-β2v2x)

结论： 作用在滑阀阀芯上的稳态液动力总是力图使阀口关闭 第四节 液体流动时的压力损失

∵ 实际液体具有粘性 ∴流动中必有阻力，为克服阻力，须消耗能量，造成能量损失（即压力损失） 分类：沿程压力损失、局部局部损失 （一） 液体的流动状态

层流：液体的流动是分层的，层与层之间互不干扰；湍流：液体的流动不分层，做混杂紊乱流动 判断层流和图湍流：采用雷诺数 圆形管道雷诺数：Re = vd/

过流断面水力直径：dH = 4A/x x--湿周；水力直径大，液流阻力小，通流能力大。 Re Recr为湍流

雷诺数物理意义：液流的惯性力对粘性力的无因次之比 （二） 沿程压力损失（粘性损失）

定义：液体沿等径直管流动时，由于液体的粘性摩擦和质点的相互扰动作用而产生的压力损失。 产生原因 ：外摩擦--液体与管壁间；内摩擦--因粘性，液体分子间摩擦 1、层流时的沿程压力损失（p41，p42）

1）通流截面上的流速分布规律(p41)

结论：液体在圆管中作层流运动时，速度对称于圆管中心线并按抛物线规律分布。 2)通过管道的流量 RR?p?2?R4?d42q?dq?2?(R?r)rdr??p???p? 004?l8?l128?l 422??

3）管道内的平均流速

4）沿程压力损失: △pλ=△p = 32μlυ/d2

结论： 液流沿圆管作层流运动时，其沿程压力损失与管长、流速、粘度成正比，而与管径的平方成反比。

64 / Re；实际值

75/Re

??q1?RRd?2?p???p???p?A?R8?l8?l32?l理论值

2、湍流时的沿程压力损失

对于光滑管，当3000

∵ 湍流运动时，△pλ比层流大 ∴ 液压系统中液体在管道内应 …… 此处隐藏：3810字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……