矿山机械课件

Q 平均流速：流量和过流断面的比值， v ，m/s S
稳定流、非稳定流示意图
稳定流
非稳定流
第三节 二、连续性方程
流体动力学基础
如图所示在单位时间内流过 两个端面的液体体积相等， 即：Q v1 A1 v2 A2 或
v1 A2 v2 A1
例1-1：已知变径管， d1 100mm d 2 200mm
第二篇 采掘工作面机械 第八章 采煤机械
第一节 概述
一、机械化采煤的主要设备 1 、采煤机械
单滚筒采煤机
滚筒式采煤机 (1)采煤机械的分类 双滚筒采煤机
刨煤机
(2)采煤机械的组成及工作原理
2、机械化采煤工作面 普通机械化采煤工作面:采煤机、可弯曲刮板输 送机、金属磨擦支柱、铰接顶梁。 高档机械化采煤工作面:采煤机、可弯曲刮板输送 机、单体液压支柱、铰接顶梁。 综合机械化采煤工作面:采煤机、可弯曲刮板输送 机、自移式液压支架。 刨煤机综合机械化采煤工作面:刨煤机、可弯曲刮 板输送机、自移式液压支架。 普通机械化、高档机械化工作面：落、装、运机械 化，支仍为人工作业。 综合机械化工作面：落、装、运、支全部实现机械 化
一、能量损失有两种形式： 沿程损失 局部损失 沿程损失：流体在等直径管内流动时因为黏性摩擦而产生 的能量损失。 l v2 hf λ称为沿程阻力系数，它与流动状态、管壁情况和管径等 因素有关。 局部损失：流体流动过程中，流动方向或过流断面的改变， 发生漩涡、撞击，在漩涡区的内摩擦力做功和质点交换， 在局部造成损失，称为局部损失。 v2 其计算公式为 hj 2g 总能量损失： h w h f
矿山机械
山西煤炭职业技术学院
第一篇液压传动技术基础
第一章 流体力学基础
流体：液体、气体
流体力学：研究流体静止和运动的力学规
律；
研究流体和固体间相互作用的力
学规律。
应用领域：矿井通风、排水、液压传动和气
动
第一节 流体的主要物理性质
流体：可以流动、与容器形状保持一致，不能抗拉抗剪， 能够承受较大的压力 一、密度与重度 1)密度：单位体积的流体所具有的质量。(惯性物理量) m—质量，kg m V—体积，m3 V 2)重度：单位体积的流体所具有的重力。(重力特性物理量) G G—重力，N V V—体积，m3 二、压缩性和膨胀性 定义：流体受压，体积缩小，密度增大的性质称为流体的 压缩性；流体受热，体积增大，密度减小的性质称为流体 的膨胀性。
第二节
流体静力学基础
3、液柱式测压计 等压面：静止液体中压力相等的各点组成 的面。 等压面的条件：静止、同种、连续。 (1)管式测压计 “U”型管测压计管：管径不小于5mm的玻璃管。
管式测压计 测压管：直径不小于5mm，减少毛细管现象 举例 被测压力较小时
pc p0 h
或
pc h
p ' (l sin
S2 1 由于 S 2 S1 , 一般为 故可忽略，则有 S1 200 p ' l sin
S2 S l ) ' l (sin 2 ) S1 S1
第二节流体静力学基础
图3
金属测压计与真空测压计图4所示
图4
4、流体静压力的传递 连通器内流体是静止的，压力处处相等，则有： A2 F1 F2 ∴ F2 PA2 F1 p A1 A2 A1 力的放大作用
第三节 流体动力学基础
流体动力学：研究流体运动规律及其在工程上的应用。 引入概念： 1、理想流体：不考虑粘性、压缩性的流体。 2、实际流体：考虑粘性、压缩性的流体。
第三节流体动力学基础 一、基本概念 1、稳定流动与非稳定流动 (1)稳定流动：流体任一点的流速、压力等流动要 素不随时间发生变化的流动。 (2)非稳定流动：流体任一点的流速、压力等流动 要素随时间发生变化的流动。 2．过流断面、流量和平均流速 过流断面：垂直于液体流动方向的断面，A，m2 流量：单位时间内流过过流断面的液体体积，Q， m3/s
第一节 流体的主要物理性质
2、流体黏度的表示方法 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：又称为动力黏滞因数或绝对黏度


du / dy
Pa· s
（2）运动黏度：在相同温度下，液体的动力黏度和密度的比值

m2/s
（3）相对黏度—恩氏黏度：被试液体放在恩氏黏度计中，加热到t°， 通过φ2.8mm小孔的200ml被试液体所用时间t1和同体积20℃的蒸馏水 通过小孔所用时间t2 的比值。 t1 E t2 恩氏粘度是一个无量纲数，它与运动粘度的换算关系为： 0 0631 m2/s (0 .0731 E ) 10 4 E
d 2g
h
j
第四节 流动阻力与能量损失 二、流体流动的两种状态 层流 紊流
雷诺数：流体的流动状态和流体的速度、管道直 径以及运动黏度等因素有关，即： R vd
e

流体从一种状态变化到另一种状态的雷诺数叫临 Rek ； 当 Re R ek 时，为紊流，当 R e Rek 界雷诺数， 为层流。
v1 0.25m / s
Hale Waihona Puke Baidu
求v2 等于多少
第三节 流体动力学基础
三、流体的能量方程（伯努利方程） 1.理想流体的伯努利方程
2 v1 p2 v2 z1 z2 2 2g 2g
p1
2．实际流体的伯努利方程
z1 p1


2 1 v1
2g
z2
p2


2v2 2
二、滚筒式采煤机的总体结构
1、工作机构 工作机构—螺旋滚筒 组成：截齿、齿座、螺旋叶 片、轮毂、端盘
名词解释： 截深：滚筒的宽度。 截齿排列：截齿在螺旋叶片和端盘上的排布方式。 截线：截齿的截割线路。 截距：相邻两条截线之间的距离(等截距、变截距)。 截齿的安装角：截齿平面与滚筒轴线垂直面间的夹角 (正、负、零)。


— 单位重量液体具有的压能
说明：静止液体中各点的测压总管高度相等，即静止液体 中任意一点的单位重量液体所具有的总能量(势能)相等
z1
p1

z2
p2

H
第二节流体静力学基础
三、流体静压力的度量 1、压力的测量基准 1）绝对压力pj:以绝对真空为基准测得的压 p j pa p 力。 2）相对压力p:以大气压力为基准测得的压 力。 3）真空度pz:绝对压力小于大气压时，大气 压与绝对压力的差值（负压绝对值）
p0
p1

；z 2
z2
p2
p2

z0
p0

两式联立整理得 z1 即 z c(常数)
p


总结：静止液体中任一点的静压力与其深度成正 比，即水越深压力越高 p p h
0
z
p
z — 单位重量液体具有的位能
c(常数)
p
p z — 单位重量液体具有的势能
第二节
流体静力学基础
(2)微压计 当测量微小的流体压力时，如仍用前面所讲的压差 计，则误差 较大，一般 可采用倾斜 微压计，构 造如图2所 示。
另一种测量微小压差的微压计如图3所示。
2)微压计 当测量微小的流体压力时，可采用倾斜微压计，以减少误 差。如图为其构造。 S1：圆形玻璃容器断面积 S2：细管断面积。 指示液体为酒精 被测对象为气体 则有 ' p p (h h) 绝对压力 a ' p (h h) 相对压力 S 由 S1h S 2l , h 2 l , h l sin 得 S1
第二节流体静力学基础
流体静力学：研究流体静止状态和相对静止状态下的平衡规律及其在工 程上的应用的科学。 静止状态及相对静止状态 (平衡状态或相对平衡状态)：流体质点与质点 间没有相对运动，流体黏性不起作用。 流体静力学研究：流体平衡时，内部的压力分布规律；与其它物体间的 相互作用力。 一、流体静压力及其特征 1、流体静压力 F p 流体静止时单位面积上所受的法向作用力。 Pa A 2、流体静压力的特征 第一特征 流体静压力垂直指向作用面(内法线方向)。 这一特征可以用反证法来证明。 第二特征：静止流体中任意一点各方向的静压力均相等，与作用方 向无关。 二、流体静力学基本方程 p p h
滚筒的旋向和转向：旋向 和转向必须一致。 单滚筒采煤机：滚筒向内 回转。左工作面配右螺 旋滚筒，右工作面配左 螺旋滚筒。 双滚筒采煤机：两滚筒相 背向外旋转。左侧配左 螺旋滚筒，右侧配右螺 旋滚筒。 截齿的类型：扁形(径向) 截齿，鎬形(切向)截齿。
p / —单位重力流体所具有的压力势能，简称单位压能。 z p / —单位重力流体的位置势能与压力势能之和，简称单
位势能。 v 2 / 2 g —单位重力流体所具有的动能，简称单位动能。 hw —单位重力流体从一断面流至另一断面，因克服各种阻力 所引起的能量损失，简称单位能量损失。 z p / v 2 / 2g —单位重力流体所具有的总能量。 E1 E2 hw 说明 E1 E2 流体从能量大的断面 流向能量小的断面。
0

流体静力学方程式的另一种形式
如图为一水箱，水面压力为po ，水 中任意两点1、2到某基准面0—0的 高度为zl、z2，压力为p1，p2，将水 中的深度改为高度差后得
p1 p0 ( z0 z1 ) p2 p0 ( z0 z2 )
式子两端同除以γ
z1
p1

z0
pz p＝pa p j
第二节 流体静力学基础
2、 压力的度量单位 (1)应力单位 用单位面积上的力表示。单位为Pa(N/m2)或kPa。 (2)液柱高度 常用水柱(mH2O)和水银高度(mmHg)表示压力的大小。 (3)大气压力 标准大气压(atm)是在北纬45º 海平面上、温度为15º 时测 定的大气压数值 大气压力与前两种单位的关系是： 1标准大气压(atm)=101337 Pa=10.33mH2O=760mmHg 1工程大气压(at)=98100 Pa=10mH2O=735mmHg 1mH2O=9.81kP 1mmHg=133.3Pa
6、能量方程的应用条件及注意事项 应用条件 流体必须是稳定流 ＝常数 流体不可压缩， 符合连续性方程，Q＝常数 两断面间没有能量输入输出 两断面必须为缓变流 注意事项 基准面选在下游断面 压力可以是绝对、相对，两边应一致 有能量输入或输入时应 H 能量损失 hw 应加在末端断面
第四节 流动阻力与能量损失
注意：计算时要先找等压面1—2
U形管测压计
举例 被测流体压力较大时，可采用U形管并在管中装入 水银作等压在面1—2 ，则
p1 p2 p1 pc h2 p2 pa g h1
管内液体的绝对压力 管内液体的相对压力
pc pa g h1 h2
p pc pa gh h1 h2
第一节 流体的主要物理性质
1、液体的压缩性和膨胀性很小，当压力和温度变化不大时，可以认为液 体的体积不发生变化。
2、气体的压缩性和膨胀性，在温度压力变化时体积的变化是很大 的。
通风系统中可以忽略气体的压缩性和膨胀性 空气压缩机中气体的压缩性和膨胀性不能忽略。
三、黏性及黏度
1、黏性的定义 液体内摩擦力，液体流动时液层间相互牵引力（黏性力），把流体流 动时呈现的这种性质称为黏性。 内摩擦力的计算 du F A dy
被测流体为气体时，忽略空气重度，则有
pc pa g h1
管内的真空度为
pz pa pc g h1
U 形 管 压 差 计
举例 如果U形管的另一端与另一个对象相接，就能在U形 管上显示出被测对象的压力差，则
p1 h1 p2 h2 g h3
p1 p2 g h3 (h1 h2 )
2g
hw
第三节 流体动力学基础 3、气流的伯努利方程式
p1
2 v1
2
p2
v 2 2
2
h w1 2
4、有能量输入输出的伯努利方程式 2 p1 1v1 p2 2 v2 2 z1 H z2 hw 2g 2g
例题
5、能量方程的意义 z —单位重力流体所具有的位置势能，简称单位位能。