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。

摩擦阻力是液体黏性的表现形式。

黏性是液体固有的物理特性，但是液体只有在流动(或有流动趋势)时才会呈现出黏性，静止的液体是不呈现黏性的。

黏性是油液的基本属性，对液压元件的性能和系统的工作特性有极大影响。黏性也是选择液压用油的重要依据。

牛顿内摩擦定律

dz du A T μ=)/(2m N dz du μτ=（N ）或者

液体流动时，在流动截面上各点的流速不同。各层液体间有相互牵制作用，这种相互牵制的力称作液体的内摩擦力或粘性力。

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：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：油液的动力黏度与密度之比，即

③相对黏度：也称条件黏度，是使用特定的黏度计在规定条件下可直接测量的黏度。我国采用的相对黏度为恩氏黏度ρμν/=（m 2/s ）

μν

油液的黏性与压力、温度的关系

•油液所受压力增大，其黏性变大，在高压时，压力对黏性的影响表现尤为突出，而在中、低压时并不显著。

•油液黏性对温度十分敏感。当油液温度升高时，黏性下降，这种影响在低温时更为突出。

压缩性

液体体积随压力的变化而变化。在一定温

度下，每增加一个单位压力，液体体积的相对

变化值，称为液体的压缩性。压缩性大小用压

缩系数表示，即

dp V dV /-=β在液压传动中，常以液体的体积弹性

系数K （也称体积弹性模量），即的倒数来表示油液的压缩性：V

dV dp K /1-==β在一般情况下，液体的可压缩性对液压系统性能影响不大，但在高压情况下以及在研究系统动态性能时则不能忽略。

混入液体的气体对液体的体积弹性模量影响很大。

ββ

4、液压系统对液压油的要求

•（1）具有良好的黏温特性及适宜的黏度。

•（2）具有良好的润滑性能。

•（3）空气分离压、饱和蒸汽压要低；闪点、燃点要高；凝点要低。

•（4）具有良好的化学稳定性，即对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性，在高温下与空气长时间接触以及高速通过缝隙后仍能保持原有的化学成分不变。

•（5）具有良好的防腐蚀性，不腐蚀金属及密封材料。•（6）对人体无害，质地纯净。

2.2 液体静力学

•静压力及其特性

•静力学基本方程

•压力表示法

•帕斯卡原理

•静止液体对固体壁面的作用力

•液体静力学的研究对象-静止液体的基本规律及这些规律的应用，它是液压流体力学的基础。

1、静压力及其特性

作用在

液体上的力

质量力

作用在液体所有质点上的力，其大小与受作用的液体质量成正比。

表面力

作用在所研究液体的外表面上，并与液体表面积成正比的力。

液体静压力的定义

•静止液体所受表面力只有法向力，而无切向力•液体单位面积上法向力的大小称为液体静压力

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