第2章 液压流体力学基础
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第2章 液压流体力学基础
目的任务:
掌握工作液体的主要性质及液压油的选择。 掌握静止液体的压力及其传递特性、力学基本 方程。 掌握流动液体的连续性方程、伯努利方程。 掌握液体在管道中的流动状态及压力损失。
重点难点:
工作液的选用
液压油是液压传动系统中的传动介质， 而且还对液压装置的机构、零件起这润 滑、冷却和防锈作用。液压传动系统的 压力、温度和流速在很大的范围内变化， 因此液压油的质量优劣直接影响液压系 统的工作性能。故此，合理的选用液压 油是很重要的。
V 'V V V V
p' p p
2)求7 Mpa 时水的体积
V ' 1 (1 (7 3.5))
1.0017073
V ' V (1 p)
(3) 液体的膨胀性
液体的温度升高，导致体积增大、密度减小的性质。
V 'V V
膨胀系数: V V
t t
物理意义是: 在—定压力下的液体，当温度每增加1℃时，液体体积变 化的相对值。
E 1 V p
V
影响液体的弹性模量 E的因素:
E 温度: 压力: 空气含量:
压力为 3.5 MPa水的体积为 1m3，当压力增加到 24 Mpa 时其体积为0.99 m3，试求当压力增加到 7 MPa时水的体积?
解:
1) 求水的压缩系数
0.99 1 1 0.000487804
24 3.5
1.5 900 0.9 1000 1000
(2) 压缩性
液体的压力增加，导致液体的体积减小、密度增大的性质
压缩系数:
V 'V V V V
p' p p
物理意义: 液体增加单位压力时，液体体积变化的相对值
V ' V (1 p)
液体的弹性模量 E
定义: 单位液体体积的相对变化量所需要的压力增量。
之所以称为运动粘度，是因为在它的量纲中只有运动学的要素 长度和时间因次的缘故
机械油的牌号上所标明的号数就是表明以厘斯为单位的，在温度 50℃时运动粘度ν的平均值。
例如: 10号机械油是指该油在50℃时其运动粘度ν的平均值是10cSt。
蒸馏水在20.2℃时的运动粘度ν恰好等于1cSt。
所以从机械油的牌号即可知道该油的运动粘度。例如20号油说明 该油的运动粘度约为水的运动粘度的20倍，30号油的运动粘度约 为水的运动粘度的30倍，如此类推。
E [a E1 b E2 c (E1 E2 )] /100
式中：°E为混合后液体的恩氏黏度 ； °E1，°E2分别为用于混合的两种油液的恩氏黏度 ，°E1＞°E2 ； a，b分别为用于混合的两种液体各占的百分数，a+b=100 ； c为与a、b有关的实验系数。
影响液体黏度的影响因素
压力的影响:
(1) 密度 ρ
单位液体所具有的质量。
相对密度
m Kg / m3
V
850 ~ 960 kg / m3
某种均质液体的密度 与4C时蒸馏水的密度之比。
容积为1.5m3的油箱装满重量为1.35t的液压油，试求油的密度和相对密度。
油的密度 相对密度
1.351000 900 (kg / m3 )
已知: V t
V ' V (1p)
有一长L＝40cm，直径度d＝15cm的密闭油缸，其中充满温度膨胀 系数 a=6.5x10-4 1/℃的油，密闭油缸一端的活塞可以移动，若活塞上的 外负载力不变，油温从-20℃升到+25℃，求活塞能移动多少距离?
-20oC
+25oC
解:
1) 求液体体积膨胀量
V Vt L(d 2 / 4) (t't)
p 0 (1 K p)
K 0.001~ 0.004
温度的影响:
t
50
(
50)n t
黏度的变比会直接影响液压系统和液压元件的工作性能，因此希望油 液的黏度随温度的变化越小越好。
(5) 液体的含气量、空气分离压和饱和蒸汽压
源自文库
2. 1. 1 作用在液体上的力
重力 G=Mg
(1) 质量力
惯性力
直线方向惯性力 F=Ma 离心惯性力 F Mv2r Mr 2
切向力
(2) 表面力
法向力
P=F/A 单位 (Pa) 表面力是作用在所研究的分离液体表面上的力，其大小 与被作用的表面面积成正比．而与质量无关
2.1.2 液体的主要性质
206 .756 (cm3)
2)活塞移动距离
x V 1.17 (cm) A
V ' V (1p)
(4) 黏性
液体在外力作用下流动时，由于液体分子之间存在内聚力便产生一 种阻碍液体分子间相对运动的内摩擦力，这种性质称为液体的黏性。黏 性是液体抵抗剪切变形的一种固有的持性。
它只有在外力作用下，液体流动时产生剪切变形时才显示出来。液 体在静止时，由于不存在剪切变形，所以呈现不出黏性。
Et
t1 t2
工业上一般以20℃、50℃和100℃ 作为测定恩氏粘度的标准温度， 并相应地以符号°E20、°E50和°E100来表示。
(7.31E 6.E31) 106
(m2 / s)
为了使液体介质得到所需要的粘度，可以采用两种不同粘度的液体 按一定比例混合，混合后的粘度可按下列经验公式计算。
静止液体仍具有黏性
液体黏性的大小 用黏度来表示。
动力黏度 运动黏度 相对黏度
(1) 动力黏度
F A du
dy
F du
A dy
dy
du
牛顿液体 非牛顿液体
物理意义:面积为1cm2和相距1cm的两层液体，当其中一层以1cm/s的速 度与另一层液体作相对运动时所产生的摩擦力。
单位:
m
Pa m / s
(3) 相对黏度
相对粘度是以相对于蒸馏水的粘性的大小来表示该液体的粘性的。
恩氏黏度 赛氏黏度 雷氏黏度
(我国和德国) (美国) (英国)
测定200cm3某一温度的被测液体在自 重作用下流过直径2.8mm小孔所需的 时间t1，然后测出同体积的蒸馏水在 20℃ 时流过同一孔所需时间t2，t1与 t2的比值即为流体的恩氏粘度值。恩 氏粘度用符号°E表示。
Pa s
(2) 运动黏度
运动粘度是动力粘度μ与密度ρ的比值 。
单位:
Pa s kg / m3
m2 / s
Pa
N m2
kgm/ s2 m2
kg s2m
因为m2/s单位太大 (SI)，不便于计算， 因此，在液压传动 理论分析中经常用 高斯单位(CGS)
CGS: 斯 (ST) 里斯(cST)
1cST 102 ST 106 m2 / s
目的任务:
掌握工作液体的主要性质及液压油的选择。 掌握静止液体的压力及其传递特性、力学基本 方程。 掌握流动液体的连续性方程、伯努利方程。 掌握液体在管道中的流动状态及压力损失。
重点难点:
工作液的选用
液压油是液压传动系统中的传动介质， 而且还对液压装置的机构、零件起这润 滑、冷却和防锈作用。液压传动系统的 压力、温度和流速在很大的范围内变化， 因此液压油的质量优劣直接影响液压系 统的工作性能。故此，合理的选用液压 油是很重要的。
V 'V V V V
p' p p
2)求7 Mpa 时水的体积
V ' 1 (1 (7 3.5))
1.0017073
V ' V (1 p)
(3) 液体的膨胀性
液体的温度升高，导致体积增大、密度减小的性质。
V 'V V
膨胀系数: V V
t t
物理意义是: 在—定压力下的液体，当温度每增加1℃时，液体体积变 化的相对值。
E 1 V p
V
影响液体的弹性模量 E的因素:
E 温度: 压力: 空气含量:
压力为 3.5 MPa水的体积为 1m3，当压力增加到 24 Mpa 时其体积为0.99 m3，试求当压力增加到 7 MPa时水的体积?
解:
1) 求水的压缩系数
0.99 1 1 0.000487804
24 3.5
1.5 900 0.9 1000 1000
(2) 压缩性
液体的压力增加，导致液体的体积减小、密度增大的性质
压缩系数:
V 'V V V V
p' p p
物理意义: 液体增加单位压力时，液体体积变化的相对值
V ' V (1 p)
液体的弹性模量 E
定义: 单位液体体积的相对变化量所需要的压力增量。
之所以称为运动粘度，是因为在它的量纲中只有运动学的要素 长度和时间因次的缘故
机械油的牌号上所标明的号数就是表明以厘斯为单位的，在温度 50℃时运动粘度ν的平均值。
例如: 10号机械油是指该油在50℃时其运动粘度ν的平均值是10cSt。
蒸馏水在20.2℃时的运动粘度ν恰好等于1cSt。
所以从机械油的牌号即可知道该油的运动粘度。例如20号油说明 该油的运动粘度约为水的运动粘度的20倍，30号油的运动粘度约 为水的运动粘度的30倍，如此类推。
E [a E1 b E2 c (E1 E2 )] /100
式中：°E为混合后液体的恩氏黏度 ； °E1，°E2分别为用于混合的两种油液的恩氏黏度 ，°E1＞°E2 ； a，b分别为用于混合的两种液体各占的百分数，a+b=100 ； c为与a、b有关的实验系数。
影响液体黏度的影响因素
压力的影响:
(1) 密度 ρ
单位液体所具有的质量。
相对密度
m Kg / m3
V
850 ~ 960 kg / m3
某种均质液体的密度 与4C时蒸馏水的密度之比。
容积为1.5m3的油箱装满重量为1.35t的液压油，试求油的密度和相对密度。
油的密度 相对密度
1.351000 900 (kg / m3 )
已知: V t
V ' V (1p)
有一长L＝40cm，直径度d＝15cm的密闭油缸，其中充满温度膨胀 系数 a=6.5x10-4 1/℃的油，密闭油缸一端的活塞可以移动，若活塞上的 外负载力不变，油温从-20℃升到+25℃，求活塞能移动多少距离?
-20oC
+25oC
解:
1) 求液体体积膨胀量
V Vt L(d 2 / 4) (t't)
p 0 (1 K p)
K 0.001~ 0.004
温度的影响:
t
50
(
50)n t
黏度的变比会直接影响液压系统和液压元件的工作性能，因此希望油 液的黏度随温度的变化越小越好。
(5) 液体的含气量、空气分离压和饱和蒸汽压
源自文库
2. 1. 1 作用在液体上的力
重力 G=Mg
(1) 质量力
惯性力
直线方向惯性力 F=Ma 离心惯性力 F Mv2r Mr 2
切向力
(2) 表面力
法向力
P=F/A 单位 (Pa) 表面力是作用在所研究的分离液体表面上的力，其大小 与被作用的表面面积成正比．而与质量无关
2.1.2 液体的主要性质
206 .756 (cm3)
2)活塞移动距离
x V 1.17 (cm) A
V ' V (1p)
(4) 黏性
液体在外力作用下流动时，由于液体分子之间存在内聚力便产生一 种阻碍液体分子间相对运动的内摩擦力，这种性质称为液体的黏性。黏 性是液体抵抗剪切变形的一种固有的持性。
它只有在外力作用下，液体流动时产生剪切变形时才显示出来。液 体在静止时，由于不存在剪切变形，所以呈现不出黏性。
Et
t1 t2
工业上一般以20℃、50℃和100℃ 作为测定恩氏粘度的标准温度， 并相应地以符号°E20、°E50和°E100来表示。
(7.31E 6.E31) 106
(m2 / s)
为了使液体介质得到所需要的粘度，可以采用两种不同粘度的液体 按一定比例混合，混合后的粘度可按下列经验公式计算。
静止液体仍具有黏性
液体黏性的大小 用黏度来表示。
动力黏度 运动黏度 相对黏度
(1) 动力黏度
F A du
dy
F du
A dy
dy
du
牛顿液体 非牛顿液体
物理意义:面积为1cm2和相距1cm的两层液体，当其中一层以1cm/s的速 度与另一层液体作相对运动时所产生的摩擦力。
单位:
m
Pa m / s
(3) 相对黏度
相对粘度是以相对于蒸馏水的粘性的大小来表示该液体的粘性的。
恩氏黏度 赛氏黏度 雷氏黏度
(我国和德国) (美国) (英国)
测定200cm3某一温度的被测液体在自 重作用下流过直径2.8mm小孔所需的 时间t1，然后测出同体积的蒸馏水在 20℃ 时流过同一孔所需时间t2，t1与 t2的比值即为流体的恩氏粘度值。恩 氏粘度用符号°E表示。
Pa s
(2) 运动黏度
运动粘度是动力粘度μ与密度ρ的比值 。
单位:
Pa s kg / m3
m2 / s
Pa
N m2
kgm/ s2 m2
kg s2m
因为m2/s单位太大 (SI)，不便于计算， 因此，在液压传动 理论分析中经常用 高斯单位(CGS)
CGS: 斯 (ST) 里斯(cST)
1cST 102 ST 106 m2 / s