液压油与液压流体力学

雷诺数 Re vd
临界雷诺数（Rec）：液流紊流转变为层流时的雷诺数
判定流态
当液流的实际雷诺数Re小于临界雷诺数 Rec时，为层流；反之为紊流。
雷诺数的物理意义：雷诺数是液流的惯性力对黏性力的无 因次比。当雷诺数较大时，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，黏性力起主导作用，液 体处于层流状态。
2.2.3 压力的表示方法和单位
相对压力（表压力）:
以大气压力为百度文库准，测量所得的压力 是高于大气压的部分
绝对压力:
以绝对零压为基准测得的压力
绝对压力=相对压力 + 大气压力
真空度:
如果液体中某点的绝对压力小于大气压 力，此时相对压力为负值，常将这一负
相对压力的绝对值称为该点的真空度。
2.2.4 静止液体内的压力的传递
液压油的种类
液压油的选用
液压油的选用 •合适的类型（油型）
•液压油的牌号 （油液黏度的选择）
黏
液压系统的工作压力
度 选
环境温度
择
运动速度
液压油的污染及其控制
液压油污染的危害 液压油的污染源
造成系统故障 降低元件寿命 使液压油变质 影响工作性能
系统残留物 外界侵入物 内部生成物
污染的控制
•一维流动：当液体整个作线形流动时 •二维或三维流动：当作平面或空间流动时
基本概念
•流线：某一瞬间液流中一条条标志其质点运动状态的曲线。 •流管：过流场内一条封闭曲线的所有流线所构成的管状表面。 •流束：流管内所有流线的集合。 •通流截面（流断面）：垂直于流束的的截面。通流截面上各 点的运动速度均与其垂直。
具体地说，主要介绍液体动力学的3个基本方 程：连续性方程、伯努利方程和动量方程。
2.3.1 基本概念
•理想液体：既无粘性又不可压缩的假想流体 •实际液体：事实上存在的有粘度、可压缩的液体
•恒定流动：液体流动时，若液体中任一点处的压力、速 度和密度等参数都不随时间而变化，或称定常流动、非 时变流动 •非恒定流动：只要压力、速度或密度中有一个参数随时 间变化或称非定常流动、时变流动。
•液体的体积弹性模量: K 1 V Vp k VV
2.1.3 液体的黏性
液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍其 分子的相对运动，即具有一定的内摩擦力，这种性质称为 液体的黏性。
Ff A du
dy
μ：比例系数， 称为动力黏度
液体的黏度
• 动力黏度又称为绝对黏度， 根据牛顿液体的内摩擦定律ν
du / dy
• 运动黏度为动力黏度与该液 体密度的比值
在我国，运动黏度是划分液压油牌号的依据
•相对黏度又叫条件黏度，它是采用特定的黏度计在规定条 件下测量出来的黏度。
影响粘度的因素
液体所受的压力增大时，其分子间的距离 将减小，内摩擦力增大，黏度亦随之增大。
p 0(1 cp)
油液的黏度对温度的变化极为敏感， 温度升高，油的黏度即显著降低。
彻底清洗系统 保持系统清洁 定期清除污物 定期换油
2.2 液体静力学基础
液体静力学所研究的是静止液体的力学性质。
静止是指液体内部质点之间没有相对运动。因此液体不显 示粘性，液体内部无剪切应力，只有法向应力即压力。
压力的概念 压力的分布 压力的表示 压力的传递 压力的计算
2.2.1 液体的压力
第2章 液压油与 液压流体力学基础
2.1 液体的物理性质
液体是液压传动的工作介质，同时它还起到润滑、 冷却和防锈作用。
液压系统能否可靠、有效地进行工作，在很大程度 上取决于系统中所用液压油的物理性质。
2.1.1 液体密度和重度
• 单位体积液体的质量称为液体的密度
液体的可压缩性
液体受压力作用而使体积减小的性质称为液体的可压缩性。
➢静止液体内任一点处的压力都由两部分组成： 液面上的压力P0；该点以上液体自重所形成的压力ρgh。
➢静止液体内的压力随液体深度变化呈直线规律分布。 ➢离液面深度相同的各点组成了等压面，此等压面为一水平面。
静压力基本方程的物理意义
p
g
z
p0
g
z0
静压力基本方程的物理意义是：静止 液体内任何一点都具有压力能和位能 两种能量形式，且其总和保持不变， 即能量守恒。但是两种能量形式之间 可以相互转换。
•当固体壁面为一平面时，静止液体对该平面的总作用力 F=PA：
•当固体壁面为曲面时，曲面上各点所受 的静压力方向是变化的，但大小相等。
Fx 2 plr pAx
曲面在某一方向上所受的液压 力等于曲面在该方向的投影面 积和液体压力的乘积。
2.3 液体动力学基础
本节主要讨论液体的流动状态、运动规律、 能量转换以及流动液体与固体壁面的相互作用力 等问题。
液体单位面积上所受的法向力称为压力。
压力通常以P表示。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。
液体的压力有如下特性： ➢ 液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。 ➢ 静止液体内任一点的压力在各个方向上都相等。
2.2.2 重力作用下静止液体的压力分布
液体静力学基本方程式
p p0 gh
基本概念
•流量：单位时间内流经某通流截面流体的体积， 流量以q表示，单位为m3/s 或 L/min
•流速：流体质点单位时间内流过的距离， 实际流体内各质点流速不等
•平均流速：通过流体某截面流速的平均值
基本概念
层流、紊流、雷诺数
雷诺数
实验证明：液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速 v有关，还和管道内径d、液体的运动黏度ν有关。
p
p0
gh
F A
gh
在密闭容器内，施加于静止液体的压力将以等值传递到 液体各点，这就是帕斯卡原理，或称静压力传递原理。
液体内的压力是由外界负载作用所形成的，即系统的压 力大小取决于负载。
2.2.5 液体对固体壁面的作用力
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
在液压传动中，由于不考虑由液体自重产生的那部分压力，液体中各点 的静压力可看作均匀分布的。
t 0(1 t)
2.1.4 液压油的类型与选用
对液压油液的要求: ▪粘温性好。 ▪润滑性要好。 ▪化学稳定性好，不易氧化。 ▪抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。 ▪对金属和密封件有良好的相容性。 ▪热膨胀系数低，比热高，导热系数高。 ▪凝固点低，闪点和燃点高。 ▪质地纯净，杂质少。 ▪良好的环保性能和经济性。