第二章:液体流体力学 液压技术电子教案 汽车液压传动

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第二章 液压传动流体力学基础

第二章  液压传动流体力学基础

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2.2 液体动力学
实验
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2.2 液体动力学
一维流动
当液体整个作线形流动时,称为一维流动;当作平面或 空间流动时,称为二维或三维流动。一维流动最简单,但是 严格意义上的一维流动要求液流截面上各点处的速度矢量完 全相同,这种情况在现实中极为少见。通常把封闭容器内液 体的流动按一维流动处理,再用实验数据来修正其结果,液 压传动中对工作介质流动的分析讨论就是这样进行的。
静止液体中的压力分布
例:如图所示,有一直径为d, 解:对活塞进行受力分析, 活塞受到向下的力: 重量为G的活塞侵在液体中, 并在力F的作用下处于静止状 F下 =F+G 态,若液体的密度为ρ,活 活塞受到向上的力: 塞侵入深度为h,试确定液体 d 2 在测量管内的上升高度x。 F上=g h x 4 F 由于活塞在F作用下受力平衡, d 则:F下=F上,所以:
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2.2 液体动力学
通流截面、流量和平均流速
流束中与所有流线正交的截面称为通流截面,如图c中的A面 和B面,通流截面上每点处的流动速度都垂直于这个面。 单位时间内流过某通流截面的液体体积称 为流量,常用q表示 ,即:
q V t
式中
q —流量,在液压传动中流量
常用单位L/min; V —液体的体积; t —流过液体体积V 所需的时间。
1mmHg(毫米汞柱)=1.33×102N/m2
1at(工程大气压,即Kgf/cm2)=1.01972×105帕 1atm(标准大气压)=0.986923×105帕。
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2.1 液体静力学
帕斯卡原理

《液压传动》课程大纲

《液压传动》课程大纲

《液压传动》课程教学大纲一、课程名称(中英文)中文名称:液压传动英文名称:Hydraulic Transmission二、课程编码及性质课程编码:0800021课程性质:必修课三、学时与学分总学时:24学分:1.5四、先修课程流体力学、机械原理与机械设计、机械制图、工程控制基础等五、授课对象本课程面向材料成型及控制工程专业学生开设。

六、课程教学目的本课程是本专业的学科基础课,课程的主要目标包括:1、系统掌握液压传动的基本原理和结构组成,了解各主要元件(动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件)的结构特征及液压传动基本控制回路的作用,为专业核心课程《材料成形装备及自动化》等的学习奠定基础;2、了解常见的液压驱动的材料成型及控制工程专业(行业)设备、实验仪器的工作原理及结构,具备调控常用设备及仪器参数,进行测控和维护的能力;3、掌握材料成型及控制工程专业(行业)装备的液压系统传动特点,掌握复杂工程设备的液压系统的设计方法;4、具备进行材料成型及控制工程专业(行业)复杂设备的液压驱动及控制系统设计的能力。

表1 课程目标对毕业要求的支撑关系七、教学重点与难点:(1)对液体压力的形成、液压传动原理(帕斯卡原理)及组成的理解;(2)液压泵的工作原理及其工作的三个必要条件,液压泵的性能参数;(3)齿轮泵的工作原理、困油现象及消除措施,齿轮泵的特点及提高效率齿轮泵工作效率的方法;叶片泵的种类、工作原理及特点;柱塞泵的种类、工作原理及特点;(4)液压泵与液压马达在结构及性能上的区别;常用液压缸的结构组成、特征及其参数计算;(5)常用液压控制阀(压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀)的种类与作用、工作原理及特点,表示符号;(6)电液比例阀的原理、特点及种类;逻辑阀的组成、种类及特点;电液数字阀和电液伺服阀的种类、特点;(7)液压基本回路(压力控制回路、速度控制回路、方向控制回路、多缸工作控制回路)的工作原理,各工作阀的作用,典型回路的工作压力、运动速度等主要参数计算。

流体传动与控制第二章液压流体力学基础优秀课件

流体传动与控制第二章液压流体力学基础优秀课件

作用在曲面上,液体在某个方向的静压力等于液压力与 曲面在该方向的投影面积的乘积。
Fx
2
plr cos d
2
plr
s
in
2
s
in
2
2 plr
2.1.3 压力的表示方法及单位
压力单位为帕斯卡,简称帕,符号为Pa, 1Pa = 1N/m2。 1MPa = 106 Pa
2.3 液体动力学基础
2.3.1 几个基本概念 1. 理想液体和实际液体 2. 稳定流动和非稳定流动 3. 通流截面、流量和平均流速
q V vA t
q/ A
2.3.2 液体连续性方程 假设液体作定常流动,且不可压缩。 根据质量守恒定律:
液压油的体积弹性模量一般取β=700--1000MPa。2. 粘性源自1) 粘度的定义及其物理意义
牛顿流体内摩擦定律:液体在外力作用下流动(或有流动趋势)时, 分子间的内聚力要阻止分子间的相对运动而产生一种内摩擦力,这 种现象叫做液体的粘性。
牛顿内摩擦定律的数学表达:
du
dz
——单位面积上的内摩擦力(切应力)
蒸馏水在20℃时从恩氏粘度计小孔流出时间t2的比值
,为恩氏粘度。
Et
t1 t2
恩氏粘度与运动粘度的换算关系:
vt 7.31Et 6 .E 3t 11 06m2/s
(4)影响粘度的主要因素
液体的粘度随液体的压力和温度而变。
对液压油来说,压力增大时,粘度增大,但影响 很小,通常忽略不计。
液压油的粘度对温度变化十分敏感。温度升高时 ,粘度下降。在液压技术中,希望工作液体的粘度 随温度变化越小越好。
2.1.4 液压工作介质的选用
液压流体力学
➢ 流体力学

9.17第2章 液压传动的流体力学基础

9.17第2章  液压传动的流体力学基础
m
kg
V
一、液压油的性质
(二)可压缩性
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
定义:液体受压力作用而发生体积减小的性质。 压缩系数: 1 V
K
1 体积弹性模量: T k
p V
m
2
N
一般液压系统认为油液不可压缩。研究液压系 统动态特性、高压情况,尤其液压油中混入空 气,考虑油液的可压缩性。
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
图中是运用帕斯卡原理寻找推力和负载间关 系的实例。图中垂直、水平液压缸截面积为A1、 A2;活塞上负载为F1、F2。两缸互相连通,构成 一个密闭容器,则按帕斯卡原理,缸内压力到处 相等,p1=p2,于是F2=F1 . A2/A1,如果垂直液缸 活塞上没负载,则在略 去活塞重量及其它阻力 时,不论怎样推动水平 液压缸活塞,不能在液 体中形成压力。
第一节 液压传动工作介质 一、液压油的性质 密度、压缩性、粘性
二、对液压油的要求与选用 要求、种类和选用
一、液压油的性质
(一)密度
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
定义:单位体积液体的质量。以 表示。 定义式: m 单位: 3 m 密度随温度升高而下降,随压力升高而增大。 常用温度、压力范围,变化很小,视为常数。 15℃液压油密度900 kg 3
F=p.A=p.D2/4
式中 p-油液的压力; D-活塞的直径。
《液压与气动》电子课件 第二章 液压传动基础
2、当固体壁面为曲面时
当承受压力作用的表面是曲面时,作用在曲面上的 所有压力的方向均垂直于曲面(如图所示),图中将曲面 分成若干微小面积dA,将作用力dF分解为x、y两个方向上 的分力,即 Fx=p.dAsin=p.Ax FY= p.dAcos=p.Ay 式中,Ax、Ay分别是 曲面在x 和y方向上的投影面积。

液压传动与气压传动_第2章 液压流体力学

液压传动与气压传动_第2章 液压流体力学

(2) 运动粘度ν 液体的动力粘度μ与其密度ρ的比值,称为液体的 运动粘度ν, 即 ν=μ/ρ (1-6) 运动粘度的单位为m2 /s。 就物理意义来说,ν不是一个粘度的量,但习 惯上常用它来标志液体粘度,液压油液的粘度等 级是以40℃时运动粘度(以mm2/s计)的中心值 来划分的。 例如,牌号为L—HL22的普通液压油在40℃ 时运动粘度的中心值为22 mm2/s(L表示润滑剂 类,H表示液压油,L表示防锈抗氧型)。
个弹簧(称为液压弹簧):外力增大,体积减小; 外力减小,体积增大。 ► 液体的可压缩性很小,在一般情况下当液压系统 在稳态下工作时可以不考虑可压缩的影响。但在 高压下或受压体积较大以及对液压系统进行动态 分析时,就需要考虑液体可压缩性的影 响。
三、油液中的气体对粘性及压缩的影响
气体混入液体有两种方式: 溶入:对粘性和压缩性没影响。 混入:使液体的粘度增加,体积弹性模 量减小。
z
dy
p
dz
dx
Xdxdydz
六面体在x方向的受力 平衡方程:
x
p p dx x
y
p pdydz ( p dx)dydz Xdxdydz 0 x
p pdydz ( p dx)dydz Xdxdydz x 0 dydz
1 p 整理后:X 0 x
液体内某点处单位面积△A上所受到的法向力 △F之比,称为压力p(静压力),即
由于液体质点间的凝聚力很小,不能受拉,只能 受压,所以液体的静压力具有两个重要特性: ► 液体静压力的方向总是作用在内法线方向上; ► 静止液体内任一点的液体静压力在各个方向上都 相等。
二、静止液体平衡的微分方程
单位质量力在各坐标 轴的分量记为X、Y、 Z。则在x分量上为:

《液压传动》教案

《液压传动》教案

《液压传动》教案一、教学目标1. 让学生了解液压传动的定义、原理和特点。

2. 使学生掌握液压系统的组成及基本元件的功能。

3. 培养学生分析液压系统故障的能力。

4. 提高学生对液压传动的应用领域的认识。

二、教学内容1. 液压传动的定义及原理2. 液压系统的组成及基本元件3. 液压系统的图形符号及功能4. 液压系统的常见故障及分析方法5. 液压传动在工程中的应用三、教学方法1. 采用讲授法讲解液压传动的定义、原理和特点。

2. 采用案例分析法分析液压系统的组成及基本元件。

3. 采用现场演示法展示液压系统的图形符号及功能。

4. 采用问题驱动法引导学生分析液压系统的常见故障。

5. 采用实例分析法介绍液压传动在工程中的应用。

四、教学准备1. 准备液压传动的相关教材、课件和教学视频。

2. 准备液压系统示意图和故障案例。

3. 准备液压传动应用实例的图片或视频。

五、教学过程1. 引入新课:简要介绍液压传动的定义和原理。

2. 讲解液压系统的组成及基本元件:讲解各元件的功能及相互关系。

3. 分析液压系统的图形符号及功能:结合示意图进行讲解。

4. 分析液压系统的常见故障:引导学生了解故障原因及解决方法。

5. 讲解液压传动在工程中的应用:通过实例介绍液压传动的优势和应用领域。

教学反思:本节课结束后,教师应认真反思教学效果,针对学生的掌握情况,调整教学策略,以提高学生对液压传动的理解和应用能力。

关注学生的学习兴趣,激发学生继续学习液压传动的热情。

六、教学评估1. 课堂提问:检查学生对液压传动基本概念的理解。

2. 作业布置:要求学生绘制液压系统的基本元件示意图,并简要说明各元件的功能。

3. 故障分析练习:提供几个液压系统故障案例,要求学生分析故障原因并提出解决方案。

七、教学拓展1. 液压系统设计:介绍液压系统设计的基本原则和步骤。

2. 液压元件的选型:讲解如何根据系统需求选择合适的液压元件。

3. 液压系统的维护与保养:讲解液压系统的日常维护和保养方法。

第2章液压流体力学2

第2章液压流体力学2

• 下板固定
B
• 上板以u0运动
• A点:u = 0
B点:u = u0
• 两板之间液流 速度逐渐减小
A
动画演示
Ff
A du
dy
——两液层的速度差 ——两液层间的距离
式中:
Ff —液体流动时,相邻液体 层间的内摩擦力
B
μ—粘性系数,与液体的种类
和温度有关
A —液层接触面积
du /dy—速度梯度
单位:1 m2/s =104 St(斯)= 106 cSt(厘斯)(=106 mm2/s)
液压油牌号,常用它在某一温度下的运动粘度平均 值来表示,如N32号液压油,就是指这种液压油在 40℃时运动粘度的平均值为32mm2/s(cSt)。
3)相对粘度(恩氏粘度)
Et

t1 t2
式中:t1 – 油流出的时间
(4) 粘度与温度的关系
油的粘度随温度变化的性质称粘温特性。
T↑μ↓
影响: μ 大,阻力大,能耗↑ μ 小,油变稀,泄漏↑
限制油温:T↑↑,加冷却器 T↓↓,加热器
四、液压油的类型与选用
(1)对液压油的性能要求
1).合适的粘度,粘温性好 2).润滑性能好 3).化学稳定性好,不易氧化 4).抗泡性好、抗乳化性好,腐蚀性小,防锈性好 5).对金属和密封件有良好的相容性 6).热膨胀系数低,比热高,导热系数高 7).凝点低,闪点、燃点高 8).杂质少 9).良好的环保性能和经济性
减少摩擦损失
5)其他 环境 (污染、抗燃) 经济(价格、使用寿命) 特殊要求(精密机床、野外工作的工程机械)
五、液压介质的污染与控制
1.污染的危害
液压系统的故障75%以上是由工作介质污染物造成的。 (1)堵塞 (2)加速液压元件的磨损,擦伤密封件,造成泄漏增加 (3)水分和空气的混入会降低液压油的润滑能力,并使其 变质,产生气蚀,使液压元件加速损坏,使液压系统出现振动、 噪音、爬行等现象。

液压传动第2章液压流体力学

液压传动第2章液压流体力学

第2章液压流体力学基础•液压传动的工作介质•液体静力学•液体动力学•液体流动时的能力损失•孔口和缝隙流动•液压冲击和气蚀现象什么是流体力学?什么是液压流体力学?•流体力学的研究对象是流体,研究流体的宏观运动、平衡规律及流体与固体的相互作用等。

•液压流体力学是流体力学的一个组成部分,是研究液体静止和运动时的力学规律,以及应用这些规律解决液压技术中工程计算等问题的学科。

•液压流体力学是学习液压传动技术所必需的基础知识。

液压流体力学的研究对象-液体所具有的特性:•连续性:液体是一种连续介质,这样就可以把液体的运动参数看作是时间和空间的连续函数,并有可能利用解析数学来描述它的运动规律。

•不抗拉:由于液体分子与分子间的内聚力极小,几乎不能抵抗任何拉力而只能承受较大的压应力,不能抵抗剪切变形而只能对变形速度呈现阻力。

•易流性:不管作用的剪力怎样微小,液体总会发生连续的变形,这就是液体的易流性,它使得液体本身不能保持一定的形状,只能呈现所处容器的形状。

•均质性:液体的密度是均匀的,物理特性是相同的。

2.1 液压传动的工作介质•工作介质在液压系统中的作用•工作介质的种类•液压油的主要物理性质•液压系统对液压油的要求1、工作介质在液压系统中的主要作用•①传递能量;•②润滑;•③将热量及污染物带走。

2、液压系统使用的工作介质种类•石油基液压油(最为常用,加入不同的添加剂,使之具有不同的物理特性,适用于不同的场合)•抗燃液压液(乳化液、高水基液、水-乙二醇液、磷酸酯液等)•水(海水或淡水;优良的环保性、无可燃性,其他物理特性较差;用于特殊的场合)3、液压油的主要物理性质•密度•黏性•压缩性密度单位体积液体的质量称为液体的密度。

体积为V,质量为m的液体的密度为。

•矿物油型液压油的密度随温度的上升而有所减小•随压力的提高而稍有增大•上述变动值很小,可以认为是常值。

•我国采用20℃时的密度作为油液的标准密度。

•石油基液压油的密度0.85-0.875*103(kg/m 3)•抗燃液压液的密度0.93-1.15*103(kg/m 3)黏性液体在外力作用下,液层间作相对运动时产生内摩擦力的性质,称为黏性。

第2章 液压流体力学基础课件

第2章 液压流体力学基础课件
湖南工程学院——液压与气压传动
2018年11月27日星期二
根据静压力的基本方程式,深度为h处的液体压力
2.1
液体静力学
2.1.4 静止液体中的压力传递(帕斯卡原理)
静压传递原理或称帕斯卡原理 : 在密闭容器内,施加于静止液 体上的压力将以等值同时传到各点。
帕斯卡原理应用 如图,一个密闭容器,按帕斯卡原理,液压 缸内压力到处相等,p1≈p2,于是 F2=F1A2/A1 如果垂直液压缸的活塞上没有负载,则当略 去活塞重量及其它阻力时,不论怎样推动水平液 压缸的活塞,也不能在液体中形成压力,这说明 液压系统中的压力是由外界负载决定的。
湖南工程学院——液压与气压传动
2018年11月27日星期二
2.1
压力的单位
液体静力学
我国法定压力单位为帕斯卡,简称帕,符号为Pa,1Pa = 1 N/m2。由于Pa太小,工程上常用其倍数单位兆帕(MPa)来表示
1MPa = 106 Pa
压力单位及其它非法定计量单位的换算关系: 1at(工程大气压)=1kgf/cm2=9.8×104 Pa
非恒定流动
2018年11月27日星期二
2.2.1 基本概念
2、流线、流管和流束
流线: 流场中同一瞬时流场中各质点运动 状态的一条一条的曲线。流线上每 一质点的速度矢量与这条曲线相 切.因此.流线代表了在某一瞬时 许多流体质点的流速方向,如图27a所示。 流管: 在流场中给出一条不属于流线的任 意封闭曲线,沿该封闭曲线上的每 一点作流线。由这些流线组成的表 面称为流管(图2-7b) 。 流束: 流管内的流线群称为流束。如图2-7c 所示。
液压与气压传动
第2章 液压与气压传动流体力学基础
液压流体力学

第二章:液压传动的液体流体力学(含习题答案)

第二章:液压传动的液体流体力学(含习题答案)
液体流过圆环缝隙的流量3圆环平面缝隙的流量书液体流过圆环缝隙的流量3圆环平面缝隙的流量简液体流过圆环缝隙的流量例题26图示为一滑阀阀体与阀套同心因为加工误差使阀体带有一定锥度造成阀体与阀套的两端缝隙不同h010103015103m
第二章 液压传动的流体力学基础
流体力学:研究流体在外力作用下平衡和运动规律的学科。 第一节 流体静力学基础 第二节 流体动力学基础 第三节 液体流动时的压力损失 第四节 液体流经小孔和缝隙的流量 第五节 液压冲击和空穴现象 重点: 压力取决于负载; 连续性方程;伯努利方程;动 量方程。
57-13
一、基本概念
3. 通流截面、流量和平均流速
通流截面:流束中与所有流线正交的截面称为通流截面(或通流断面)。 流量:单位时间内流过某通流截面的液体体积称为体积流量(简称流量)。 V qV t 管道通流截面上的流速分布:由于液体具有粘性,通流截面上,管壁处的流速为 零,管道中心处流速最大。 管道中流经通流截面的流量:
57-1
第一节 流体静力学基础
流体静力学:主要讨论液体在静止时的平衡规律以及这些规律在工 程上的应用。 静止:指液体内部质点之间没有相对运动。 一、液体的压力 二、重力作用下静止液体中的压力分布 三、压力的表示方法和计量单位 四、静止液体内压力的传递 五、液体静压力作用在固体壁面上的力
57-2
一、液体的压力
因此,为顶起重物,应在小活塞上施加的力为:
d2 d2 202 F 2 G 2 mg 6000 9.8 1633 N 2 D D 120
57-8
五、 液体静压力作用在固体壁面上的力
液体和固体壁面相接触时,固体壁面将受到总液压力的作用。
结论1:曲固体壁面为平面时,压力p的静止液体作用该平面上总作用力F等于液 体压力p与该平面面积A的乘积。

电子教案液压与气动技术第三版第2章液压流体力学基础课件

电子教案液压与气动技术第三版第2章液压流体力学基础课件
2. 平均流速
假设通流截面上流速均匀分布,该流速称为平均流速,用 v 表示,并定义为
则平均流速为
2.3.2 连续性方程
液体流动的连续性方程:
它说明液体流过流管不同截面的流量是不变的。 由上式知,当流量一定时,通流截面上的平均速度与其截 面积成反比。
2.3.3 伯努利方程
一、 理想液体的伯努利方程
2.4.3 局部压力损失
液体流经阀口、弯管及突然变化的截面时,产生的能量损失称为局部压力损失。
一般用实验来得出局部阻力系数,然后按下式计算:
液体流经各种阀的局部压力损失可由阀的产品技术规格中查得。 查得的压力损失为在其公称流量 qn 下的压 力损失 Δpn。 当实际通过阀的流量 q 不等于公称流量 qn 时,局部压力损失可按下式计算:
二、 污染的原因
液压系统的污染有外部侵入和内部生成两种原因。液压装置组装时残留下来的污染物主要是指切屑、毛刺、 型砂、磨料、焊渣和铁锈等;从周围环境混入的污染物主要是指空气、尘埃、水滴等;在工作过程中产生的污染 物主要是指金属微粒、锈斑、涂料和密封件的剥离片、水分、气泡以及液压油变质后的胶状生成物等。
2. 流束
通过某截面 A 上所有各点作出流线,这些流线的集合构成流束。 由于流线是不能相交的,所以流束内外的 流线不能穿越流束表面。
3. 通流截面
流束中与所有流线正交的截面称为通流截面,该截面上各点处的流束都垂直于此面。
2.3.1 基本概念
三、 流量与平均流速
1. 流量
单位时间内流过通流截面的液体的体积称为流量,用 q 表示。 对于微小流束,通过该通流截面的流量为 流过整个通流截面的流量为
单位面积上作用的表面力称为应力,它有切向应力和法向应力之分。 静止液体各质点间没有相对运动,故 不存在内摩擦力,所以静止液体的表面力只有法向力。

第二章液压传动的流体力学基础

第二章液压传动的流体力学基础

2. 压力的表示方法及单位:
(1)绝对压力:
是以绝对真空作为基准所表示的压力
表压力
(2)相对压力:
是以大气压力作为基准所表示的压力。
(3)真空度
绝对压力 = 相对压力 + 大气压力 真空度 = 大气压力 - 绝对压力

绝对压力 p
真空度
绝对压力 p=0 绝对压力
法定单位
:牛顿/米2(N/m2)即帕(Pa) 1 MPa=106Pa
同样可得体积VI中液体在t时刻的动量为:
当dt→0时,体积VIII≈V,得:
若用平均流速v代替实际流速u,且不考虑液体的可压缩性,即A1v1=A2v2=q,而 则上式整理得:

对于作恒定流动的液体,右边第一项等于零,则:
雷诺数
Re=vd/υ, v为管内的平均流速 d为管道内径 υ为液体的运动粘度 雷诺数为无量纲数。
液压与气压传动
第二章 液压传动某质点处的法向力ΔF对其微小面积ΔA的极限称为压 力p,即:
若法向力均匀地作用在面积A上,则压力表示为:
2.液体静压力的特性
静压力具有下述两个重要特征: (1)液体静压力垂直于作用面,其方向与该面的内法线方向一致。 (2)静止液体中,任何一点所受到的各方向的静压力都相等。
应基本了解的公式、概念和结论: 连续性方程及结论、伯努利方程及物理意义、雷诺数表达式、薄壁小孔流 量公式及特点、平行平板流量公式之结论、偏心环状缝隙流量公式之结论
液压冲击的压力峰值会比正常工作压力高出数倍,瞬间的压力冲击 会引起振动和噪声,而且会损坏密封装置、管道及液压元件,还可能 使液压元件误动作,造成设备事故。 可以采取以下措施可减小液压冲击: ⑴使直接冲击变为间接冲击,这可用减慢阀的 关闭速度和减小冲击波传递距离来达到。 ⑵限制管道中油液的流速和运动部件的速度。 ⑶用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器,以吸 收液压冲击的能量。 ⑷在容易出现液压冲击的地方,安装限制压力 升高的安全阀。

第2章 液压传动基础知识

第2章  液压传动基础知识
△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。
1 V p V0
常用液压油的压缩系数仅为(5~7)×10-10,一般可忽 略不计。
17
四、液体的其它性质 1.粘度和压力的关系 ∵ P↑,F↑,μ↑
∴μ随p↑而↑,压力较小时忽略,32Mpa以上才考虑。 2.粘度和温度的关系 ∵ 温度↑,内聚力↓,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。
成流束。
3.通流截面:流束中所有与流线正交的截面(垂直
于液体流动方向的截面)。
46
三、流量和平均流速 1.流量:单位时间内流过某通流截面的液体体积q, 单位m3/s。工程上也用L/min。对于微小流束通过该 通流截面的流量为:
dq udA
dA:微小流束的通流截面面积。
u:液体流过该通流截面的速度。对于微小流束可
动粘度为20 cst。
新牌号——L—HL32号液压油,指这种油在40℃时的 平均运动粘度为32cst。
13
3.相对粘度°E 恩氏度0E —— 中国、德国、前苏联等用 赛氏秒SSU —— 美国用 雷氏秒R —— 巴氏度0B —— 英国用 法国用
14
被测定的液体在某一温度下从恩氏粘度计小孔 (φ2.8mm)流出200ml所需的时间t1(s)与蒸馏水在20℃ 流出相同体积所需时间t2(s)的比值,称为恩氏粘度。
26
液体静压力的定义 液体在单位面积上所受的内法线方向的法向力称为压 力。(物理学中称压强)单位为牛顿/平方米(N/m2), 也称帕(Pa)。
F p=lim A0 A
在液压技术中,还采用工程大气压、千克力每平方米 (kgf/m2 )等为单位。
1at 工程大气压 1kg / cm2 9.8 104 N/m2 105 Pa 0.1MPa

第二章 液压流体力学

第二章 液压流体力学

HH+抗氧化、抗腐、 良好的防锈性、抗氧化性、抗泡性 抗泡、抗磨、防锈 和对橡胶密封件的适应性、 等添加剂、 HL+增黏、油性等 添加剂 良好的黏温特性及抗剪切安定性, 黏度指数达175以上。较好的润滑 性,可有效的防止低速爬行和低速 不稳定现象。 良好的抗磨、润滑、抗氧化及防锈 性。 低温下有良好的启动性能,正常温 度下有很好的工作性能,黏度指数 在130以上。良好的抗剪切性能。 用于导轨润滑时具有良好的防爬性 能。
2.1 液压传动的工作介质
2.1.4 液压油的污染及其控制 3. 污染的控制 一般液压油清洁度的要求: ★在大间隙、低压液压系统中,采用NAS10-NAS12,大约 相当于ISO 19/16-ISO21/18。这表示每毫升油液中≥5μm 的颗粒数大约在2500~20000之间;每毫升油液中≥15μm 的颗粒数大约在320~2500之间。 ★在普通中、高压液压系统中,采用NAS7-NAS9,大约相 当于ISO 16/13-ISO18/15。这表示每毫升油液中≥5μm的 颗粒数大约在320~2500之间;每毫升油液中≥15μm的颗 粒数大约在40~320之间。 ★在敏感及伺服、高压液压系统中,采用NAS4-NAS6,大 约相当于ISO 13/10-ISO15/12。这表示每毫升油液中 ≥5μm的颗粒数大约在40~320之间;每毫升油液中 ≥15μm的颗粒数大约在5~40之间。
2.1 液压传动的工作介质
2.1.2 液压油的主要物理性质 (1)牛顿内摩擦定律
du T = μA dz
du τ =μ dz
( N)
(N / m )
2
2.1 液压传动的工作介质
2.1.2 液压油的主要物理性质
(2)黏性的度量 黏性的大小用黏度来表示。黏度可用动力黏度、运动黏度和相对黏 度三种形式来量度。 ①动力黏度 μ 也称绝对黏度,是指液体在单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内 摩擦力。 ②运动黏度 ν 油液的动力黏度与密度之比,即

液压传动电子教(学)案

液压传动电子教(学)案

第一章绪论要点提示:(每章前均有,主要是概括学生应该掌握的容,也就是本章的重点掌握容)1.热量函数Q:在经典热力学中热量Q的计算常需要借助热容量来完成。

因为热量与过程有关,故称之为过程函数2. 现在我们用数学函数关系证明处于热平衡的两个热力学系统分别存在一个状态函数;而且这两个状态函数的数值相等,即它就是温度T3. 掌握理想气体的卡诺循环:当工作物质从某一状态出发,经历一系列过程,又回到原来的状态,我们就说工作物质进行了一个循环过程。

1.1 液压传动发展概况自18世纪末英国制成世界上第一台水压机算起,液压传动技术已有二三百年的历史。

直到20世纪30年代它才较普遍地用于起重机、机床及工程机械。

在第二次世界大战期间,由于战争需要,出现了由响应迅速、精度高的液压控制所装备的各种军事武器。

第二次世界大战结束后,战后液压技术迅速转向民用工业,液压技术不断应用于各种自动机及自动生产线。

本世纪60年代以后,液压技术随着原子能、空间技术、计算机技术的发展而迅速发展。

因此,液压传动真正的发展也只是近三四十年的事。

当前液压技术正向迅速、高压、大功率、高效、低噪声、经久耐用、高度集成化的方向发展。

同时,新型液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助测试(CAT)、计算机直接控制(CDC)、机电一体化技术、可靠性技术等方面也是当前液压传动及控制技术发展和研究的方向。

我国的液压技术最初应用于机床和锻压设备上,后来又用于拖拉机和工程机械。

现在,我国的液压元件随着从国外引进一些液压元件、生产技术以及进行自行设计,现已形成了系列,并在各种机械设备上得到了广泛的使用。

机械的传动方式一切机械都有其相应的传动借助于它达到对动力的传递和控制的目的。

机械传动——通过齿轮、齿条、蜗轮、蜗杆等机件直接把动力传送到执行的传递方式。

电气传动——利用电力设备,通过调节电参数来传递或控制动力的传动方式液压传动——利用液体静压力传递动力液体传动液力传动——利用液体静流动动能传递动力流体传动气压传动气体传动气力传动1.2液压传动的工作原理及其组成1.2.1液压传动的工作原理液压传动的工作原理,可以用一个液压千斤顶的工作原理来说明。

汽车液压与气压传动第二章:液压传动的流体力学基础

汽车液压与气压传动第二章:液压传动的流体力学基础

内部质点之间没有相对运动,至于盛装液体的容器,不论
它是静止的或是运动的,都没有关系。
一、液体的压力;
二、重力作用下静止液体中的压力分布;
三、压力的表示方法和计量单位;
四、静止液体内压力的传递;
五、液体静压力作用在固体壁面上的力;
第一节:流体静力学基础
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一、液体的压力
液体单位面积上所受的法向力称为静压力。这一定义在 物理学中称为压强,但在液压传动中习惯称为压力。
一、基本概念: 二、连续性方程: 三、伯努利方程: 四、动量方程:
第二节:流体动力学基础
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1.理想液体、恒定流动、一维流动
理想液体:既无黏性又不可压缩的假想液体。 恒定流动:液体流动时,任一点处的压力、速度和密度等 参数都不随时间而变化,为恒定流动。 一维流动:液体做线性流动。 二维流动:液体做平面流动。
液体在管道、小孔及缝隙中的 压力-流量特性;流体压力损失及 应用分析;影响泄漏的因素
液压冲击和
理解液压冲击和空穴产生的原
空穴
因及危害,掌握减小危害的方法
液压技术发展现状及存在的问题
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第一节:流体静力学基础
液体静力学主要讨论的是液体在静止时的平衡规律以
及这些规律在工程上的应用。这里所说的静止,是指液体
流体动力学 知识
理解流体动力学的基本概念,掌握 流动液体的连续性方程、伯努利方 程和动量方程,并能熟练应用
液体静力学知识;液体的流动状态, 流量和平均流速的概念;液体流动时 的物质不灭定律、能量守恒定律和 动量定理;微积分等数学知识
液体流动时 的压力损失与 小孔和缝隙流 量
理解两种流态和雷诺数的概念;会 应用连续性方程、伯努利方程和动 量方程分析流体在管道和小孔、缝 隙中的压力损失及压力-流量特性
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qV=KAT∆pm
3939-24
二、液体流过缝隙的流量
在液压装置的各零件之间, 在液压装置的各零件之间,特别是有相对运动的各零 件之间,一般都存在缝隙(或称间隙)。油液流过缝隙 件之间,一般都存在缝隙(或称间隙)。油液流过缝隙 )。 就会产生泄漏,这就是缝隙流量。由于缝隙通道狭窄, 就会产生泄漏,这就是缝隙流量。由于缝隙通道狭窄, 液流受壁面的影响较大,故缝隙液流的流态均为层流。 液流受壁面的影响较大,故缝隙液流的流态均为层流。 缝隙流动有两种状况:一种是由缝隙两端的压力差造 缝隙流动有两种状况: 成的流动,称为压差流动; 成的流动,称为压差流动;另一种是形成缝隙的两壁面 作相对运动所造成的流动,称剪切流动。 作相对运动所造成的流动,称剪切流动。这两种流动经 常会同时存在。 常会同时存在。
υ1 A1 = υ2 A2
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三、伯努利方程
2 p1 u12 p2 u2 + z1 + = + z2 + ρg 2g ρ g 2g
1.理想液体的能量方程 理想液体的能量方程
p u2 +z+ = 常数 ρg 2g
比压能 比位能 比动能
理想液体能量方程的物理意义是: 理想液体能量方程的物理意义是:理想液体作恒定流动时具有 压力能、位能和动能三种能量形式, 压力能、位能和动能三种能量形式,在任一截面上这三种能量形 式之间可以相互转换,但三者之和为一定值,即能量守恒。 式之间可以相互转换,但三者之和为一定值,即能量守恒。
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2.重力作用下静止液体中的压力分布 重力作用下静止液体中的压力分布
静止液体内任一点处的 压力都由两部分组成: 压力都由两部分组成: 一部分是液面上的压力 , 另一部分是该点以上液体 自重所形成的压力。 自重所形成的压力。
p = p0 + ρ gh
3939-4
3.压力的表示方法和计量单位 压力的表示方法和计量单位
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1.液体流过平行平板缝隙的流量 液体流过平行平板缝隙的流量
液体流经平板缝隙流速计算的通式为: 液体流经平板缝隙流速计算的通式为:
∆py u=− + C1 y + C2 2µ l
2
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(1)液体流过固定平行平板缝隙的流量 由压差引起的 ) 将边界条件y 流动 p1>p2,∆p=p1-p2 ,将边界条件 = 0 ,u= 0;y=h , ; u= 0 分别代入通式,求出常数 1、C2 ,得 流量和压力损 分别代入通式, 出常数C 失的计算公式: 失的计算公式:
qV = ∫ ubdy = b ∫
0
h
h
0
∆p bh3 (h − y ) ydy = ∆p 2µ l 12 µ l
12 µ lqV ∆p = 3 hb
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(2)液体流过相对运动的平行平板缝隙的流量 ) 1)剪切流动: 剪切流动: 剪切流动
h h
qV = ∫ ub d y = − ∫
0
3
2)既有压差流动,又有剪切流动: 既有压差流动,又有剪切流动: 既有压差流动
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雷诺数的物理意义 雷诺数是液流的惯性力对粘性力的无量纲比值。 雷诺数是液流的惯性力对粘性力的无量纲比值。当雷 诺数较大时,液体的惯性力起主导作用, 诺数较大时,液体的惯性力起主导作用,液体处于紊流 状态;当雷诺数较小时,粘性力起主导作用, 状态;当雷诺数较小时,粘性力起主导作用,液体处于 层流状态。 层流状态。 非圆截面管道的雷诺数为
∆pζ = ζ
ρυ 2
2
局部阻力系数可查有关手册。 局部阻力系数可查有关手册。
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四、管路中的总压力损失
整个管路系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和 所有局部压力损失之和, 所有局部压力损失之和,即
l ρυ ρυ ∑ ∆p = ∑ ∆pλ + ∑ ∆pζ = ∑ λ + ∑ζ d 2 2
0
u0 u0 by d y = ± bh h 2
bh 1 qV = ∆p ± u0 bh 12 µ l 2
长平板相对于短平板移动的方向与压差方向相同时取“ ” 否则取“ ” 长平板相对于短平板移动的方向与压差方向相同时取“+”号,否则取“-”号
3939-28
2.液体流过圆环缝隙的流量 液体流过圆环缝隙的流量 液体
第二章 液压传动的流体力学基础
第一节 流体静力学基础 第二节 流体动力学基础 第三节 液体流动时的压力损失 第四节 液体流经小孔和缝隙的流量 第五节 液压冲击和空穴现象 重点: 帕斯卡原理、连续性方程、 重点: 帕斯卡原理、连续性方程、伯努利方程
3939-1
第一节 流体静力学基础
流体静力学主要讨论的是液体在静止时的平衡规律以 及这些规律在工程上的应用。这里所说的静止, 及这些规律在工程上的应用。这里所说的静止,是指液体 内部质点之间没有相对运动,至于盛装液体的容器, 内部质点之间没有相对运动,至于盛装液体的容器,不论 它是静止的或是运动的,都没有关系。 它是静止的或是运动的,都没有关系。 1.液体的压力 液体的压力 2.重力作用下静止液体中的压力分布 重力作用下静止液体中的压力分布 3.压力的表示方法和计量单位 压力的表示方法和计量单位 4.静止液体内压力的传递 静止液体内压力的传递 5.液体静压力作用在固体壁面上的力 液体静压力作用在固体壁面上的力 液体
d p d(mυ ) ∑F = = dt dt
3939-15
第三节 液体流动时的压力损失
实际液体具有粘性,流动时会有阻力产生。 实际液体具有粘性,流动时会有阻力产生。为了克服 阻力,流动液体需要损耗一部分能量, 阻力,流动液体需要损耗一部分能量,通常称为压力损 失。压力损失可分为两类:沿程压力损失和局部压力损 压力损失可分为两类: 失。 一、两种流态和雷诺数 二、沿程压力损失 三、局部压力损失 四、管路中的总压力损失
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三、局部压力损失
液体流经管道的弯头、管接头、突变截面以及阀口、 液体流经管道的弯头、管接头、突变截面以及阀口、滤网等局 部装置时,液流会产生旋涡,并产生强烈的紊动现象。 部装置时,液流会产生旋涡,并产生强烈的紊动现象。由此而造 成的压力损失称为局部压力损失, 成的压力损失称为局部压力损失,即
3939-22
一、液体流过小孔的流量 1.薄壁孔的流量计算 薄壁孔的流量计算
当小孔的长径比 l /d < 0.5时,称为薄壁孔 。其流量为 时
qV = Cq AT
2
ρ
∆p
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2.流经短孔和细长孔的流量计算 流经短孔和细长孔的流量计算
称为细长孔; 称为短孔。 当l/d >4时,称为细长孔;当0. 5<l/d <4时,称为短孔。 它们的流量为
2
2
具体系统中,应根据实际情况对上式进行调整。 具体系统中,应根据实际情况对上式进行调整。
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第四节 液体流经小孔和缝隙的流量
在液压系统中, 在液压系统中,常常利用液体流经阀的小孔或缝隙来 控制流量和压力,从而达到调速和调压的目的。 控制流量和压力,从而达到调速和调压的目的。液压元 件的泄漏也属于缝隙流动。因此, 件的泄漏也属于缝隙流动。因此,研究小孔或缝隙的流 量计算,了解其影响因素, 量计算,了解其影响因素,对正确分析液压元件和系统 的工作性能、合理设计液压系统是很有必要的。 的工作性能、合理设计液压系统是很有必要的。 一、液体流过小孔的流量 二、液体流过缝隙的流量
3939-2
1.液体的压力 液体的压力
液体单位面积上所受的法向力称为静压力。这一定义在物理学中 液体单位面积上所受的法向力称为静压力。 称为压强,但在液压传动中习惯称为压力,即 称为压强,但在液压传动中习惯称为压力 即
p = lim ∆F ∆A→ 0 ∆A
F p= A
静止液体的压力有如下特性: 静止液体的压力有如下特性: 1)液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。 )液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。 2)静止液体内任一点的压力在各个方向上都相等。 )静止液体内任一点的压力在各个方向上都相等。
2 p1 α1υ12 p2 α 2υ2 + + z1 = + + z2 + hw ρ g 2g ρ g 2g
3939-14
四、动量方程
动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用。 动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用。用动 量方程来计算液流作用在固体壁面上的力比较方便。 量方程来计算液流作用在固体壁面上的力比较方便。动 量定理指出: 量定理指出:作用在物体上的合外力的大小等于物体在 力作用方向上的动量的变化率, 力作用方向上的动量的变化率,即
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一、两种流态和雷诺数
液体的流动有两种 状态, 状态,即层流和紊流 (又称湍流)。这两种 又称湍流)。这两种 )。 流动状态的物理现象可 流动状态的物理现象可 以通过一个试验观察出 来,这就是雷诺试验。 这就是雷诺试验。
Re =

ν
1—出口 2 —入口 3 —小水箱 4 —开关 出口 入口 小水箱 开关 5 —细导管 6 —水箱 7 —水平玻璃管 8 —阀门 细导管 水箱 水平玻璃管 阀门
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2.实际液体的能量方程 实际液体的能量方程
实际液体在管道内流动时,由于液体存在粘性, 实际液体在管道内流动时,由于液体存在粘性,会产 生摩擦力而消耗能量;同时, 生摩擦力而消耗能量;同时,管道局部形状和尺寸的变 化,会使液流产生扰动,也消耗一部分能量。同时,引 会使液流产生扰动,也消耗一部分能量。同时, 入速度分布不均匀修正系数, 入速度分布不均匀修正系数,实际液体流动的伯努利方 程为
(1)绝对压力 ) (2)表压力 ) (3)相对压力 ) (4)真空度 )真空度 计量单位: 计量单位: Pa(帕,N/m2) ( 常用MPa(106Pa) ( 常用 )
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