1、液壓傳動(dòng)與控制液壓傳動(dòng)與控制 第一章第一章液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)第一章第一章 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)v液壓油的性質(zhì)及選用v液體靜力學(xué)v液體動(dòng)力學(xué) v液體在管道中的流動(dòng)v液流流經(jīng)小孔和縫隙的流量計(jì)算v液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象 v學(xué)習(xí)要求及重點(diǎn)：學(xué)習(xí)要求及重點(diǎn)：（1）了解液壓油的物理性質(zhì)、種類及其選用。（2）了解壓力的概念和單位。（3）掌握等壓面的概念以及液體靜力學(xué)基本方程的運(yùn)用和計(jì)掌握等壓面的概念以及液體靜力學(xué)基本方程的運(yùn)用和計(jì)算。算。（4）了解流束與過(guò)流斷面、流量與斷面平均速度、均勻流和非均勻流等基本概念。 （5）掌握液體連續(xù)性方程的應(yīng)用。掌握液體連續(xù)性方程的應(yīng)用。（6）掌握伯努

2、利方程的應(yīng)用。掌握伯努利方程的應(yīng)用。（7）了解動(dòng)量方程及應(yīng)用。（8）掌握沿程損失、局部損失產(chǎn)生的原因及計(jì)算。掌握沿程損失、局部損失產(chǎn)生的原因及計(jì)算。（9）了解各種孔、縫隙流量的計(jì)算。（10）了解液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象產(chǎn)生的原因、危害性及避免方法。 1-1 1-1 液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)液壓傳動(dòng)工作介質(zhì)一、液壓油性質(zhì)一、液壓油性質(zhì)1.1.密度 單位體積液體的質(zhì)量。 式中：m液體的質(zhì)量（kg）； V液體的體積（m3）。 液壓油的密度因油的牌號(hào)而異，并且隨著溫度的上升而減小，隨著壓力的提高而稍有增加。 ），（3m/kgVm=2. 液體的可壓縮性 液體受壓力作用而發(fā)生體積變化的性質(zhì)。用體積壓縮系數(shù)或體積彈性模量

3、K表示。v體積壓縮系數(shù)：?jiǎn)挝粔毫ψ兓鸬捏w積相對(duì)變化量。 式中 V：液體加壓前的體積（m3）； V：加壓后液體體積變化量（m3）； p：液體壓力變化量（N/ m2）；)/(NmVVp21 v體積彈性模量K （N/ m2） ：液體體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)。 一般液壓油的壓縮性，是鋼的100150倍。一般情況下，當(dāng)液壓系統(tǒng)的壓力不高時(shí)，可以認(rèn)為液體是不可壓縮的。當(dāng)液體中混入空氣，也會(huì)使可壓縮性增大。實(shí)際K=7108 N/ m2 。1K3. 液體的粘性 液體受外力作用而流動(dòng)時(shí)，由于液體分子間內(nèi)聚力的作用，阻止液層間的相對(duì)滑動(dòng)，這種性質(zhì)成為粘性，大小用粘度來(lái)表示。 粘性是流體抵抗剪切變形的能力，標(biāo)志著內(nèi)

4、摩擦阻力的大小。粘度大，液層間的內(nèi)摩擦阻力就大，油液就“稠”：反之，油液就“稀”。靜止液體則不顯示粘性。靜止液體則不顯示粘性。粘度是液體的根本特性，也是選擇液壓油的最重要指標(biāo)。常用的粘度有三種不同單位：即動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度。1）動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度）牛頓內(nèi)摩擦定律：剪應(yīng)力：式中：:稱為動(dòng)力粘度系數(shù)（Pas） :單位面積上的摩擦力（即剪切應(yīng)力） :速度梯度，即液層間速度對(duì)液層距離的變化率。dzdudzduAFdzdu物理意義 ：當(dāng)速度梯度為1時(shí)，接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力。 單位：1）法定計(jì)量單位 ：帕秒（Pas） 2）泊（P）。1 Pas=10P=103cP（厘泊） dzdu=2）

5、運(yùn)動(dòng)粘度 動(dòng)力粘度與密度之比。 由于的單位中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素，故稱為運(yùn)動(dòng)粘度。液壓油的粘度等級(jí)就是以其40C時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的某一平均值來(lái)表示，如L-HM32液壓油的粘度等級(jí)為32，則40C時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為32mm2/s。單位：1）法定計(jì)量單位：m2/s 。 2）工程單位：斯（St）、厘斯（cSt） 1m2/s=104 St=106 cSt3）相對(duì)粘度（恩式粘度）恩氏粘度：它表示200mL被測(cè)液體在tC時(shí)，通過(guò)恩氏粘度計(jì)小孔（=2.8mm）流出所需的時(shí)間t1，與同體積20C的蒸餾水通過(guò)同樣小孔流出所需時(shí)間t2之比值。工業(yè)上常用20C、50C和100C作為測(cè)定恩式粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，分別以20、50、

6、100表示恩式粘度與運(yùn)動(dòng)粘度（m2/s）的換算關(guān)系： 21ttEt610)31. 631. 7(-EE粘溫特性：粘度隨溫度變化的特性。 溫度升高 粘度下降粘度指數(shù)V1：表示被測(cè)試油液和標(biāo)準(zhǔn)油液隨溫度變化程度比較的相對(duì)值。V1大，粘度受溫度的影響小，粘溫特性好；反之，則大。對(duì)普通的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，要求V1 90。粘壓特性：粘度隨壓力變化的特性。 壓力增大 粘度增大中低壓系統(tǒng)中，壓力變化較小，可忽略壓力對(duì)粘度的影響；當(dāng)p10Mpa或壓力變化大時(shí)，需考慮。4 .其它性質(zhì)物理性質(zhì)抗凝性、抗泡沫性、抗乳化性、抗燃性、防銹性、潤(rùn)滑性等?；瘜W(xué)性質(zhì)熱穩(wěn)定性、氧化穩(wěn)定性、水解穩(wěn)定性、相容性等。二、二、 液壓油的選

7、擇液壓油的選擇v液壓油的要求： 1.良好的化學(xué)穩(wěn)定性。2.良好的潤(rùn)滑性能，以減小元件之間 的磨損。3.質(zhì)地純凈，不含或含有極少量的雜質(zhì)、水份和水溶性酸堿等。4.適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼硿靥匦浴?.凝固點(diǎn)和流動(dòng)溫度較低，以保證油液能在較低溫度下使用。6.自燃點(diǎn)和閃點(diǎn)要高。7.有較快地排除油中游離空氣和較好地與油中水份分離的能力。8.沒(méi)有腐蝕性，防銹性能好，有良好的相容性。液壓油的選擇：1.品種的選擇2.牌號(hào)的選擇考慮因素：工作壓力的高低、環(huán)境溫度、工作部件運(yùn)動(dòng)速度的高低、泵的類型及工作情況。1-2 1-2 液體靜力學(xué)基礎(chǔ)液體靜力學(xué)基礎(chǔ)一、一、 液體的靜壓力及其特征液體的靜壓力及其特征1.液體的靜壓力

8、 液體相對(duì)靜止時(shí)，液體單位面積上所受的法向力稱為壓力，用p表示。某點(diǎn)的靜壓力p定義為：若法向力F均勻地作用在面積A上，則壓力可表示為:AFplim0A=AFp=壓力的單位：1）法定單位 :牛頓/米2(N/m2)或帕（Pa） 1 MPa=106 Pa2）其它：kgf/cm2、巴（bar）、工程大氣壓（at）、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）、 液柱高度（mH20、mmHg ）換算: 1 bar= 1 at= 1 kgf/m2 =9.8104Pa=0.1 MPa 1 atm=0.101325 Mpa 1 mH20=9.8103Pa =0.01 MPa 1 mmHg=1.33102Pa 2.靜壓力的特性1）液體

9、的靜壓力的方向總是沿著作用面的內(nèi)法線方向。即液體只能承受法向壓力，不能受剪切力和拉力。2）靜止液體中任何一點(diǎn)所受到各個(gè)方向的壓力都相等。二、二、液體靜壓力基本液體靜壓力基本方程方程 p=po+ghp:靜止液體中深度為h處的任意點(diǎn)上的壓力p0:液面上的壓力。方程反映了在重力作用下靜止液體中的壓力分布規(guī)律：1）靜止液體中任一點(diǎn)的壓力由兩部分組成：一部分是液面上的壓力po，另一部分液體自重所引起的壓力gh 。 當(dāng)p0= pa時(shí)， p= pa+rgh 當(dāng)p0=0時(shí)， p=rgh 。 2）同一容器同一液體中的靜壓力隨著深度h的增加線性地增加。 3）同一液體中深度h相同的各點(diǎn)壓力都相等。由壓力相等的點(diǎn)組成

10、的面叫做等壓面等壓面。在重力作用下靜止液體中的等壓面是深度（與液面的距離）相同的水平面。練習(xí)： 圖中三種不同情況，試問(wèn)：A-A、B-B、C-C、D-D中哪個(gè)是等壓面？哪個(gè)不是等壓面？為什么？ C(c) 盛有不同種類溶液的連通器DCD水油BB(b) 連通器被隔斷AA(a) 連通容器 例：例：如圖所示的密閉容器中，液面壓力p09.8kPa，A點(diǎn)壓力為49kPa，則B點(diǎn)壓力為多少，在液面下的深度為多少 。解：kpapahgpphgppABBA2 .393920018 . 910104933mgpphhgppBB38 . 910108 . 9102 .39333004）方程的推廣 p=p0+g(h0

11、- h) + h= + h0=C（常數(shù)） h:單位重量液體的位能,稱位置水頭。 :單位重量液體的壓力能,稱壓力水頭。物理意義:靜止液體具有兩種能量形式，即壓力能與位能。這兩種能量形式可以相互轉(zhuǎn)換，但其總和對(duì)液體中的每一點(diǎn)都保持不變?yōu)楹阒?，因此靜壓力基本方程從本質(zhì)上反映了靜止液體中的能量守恒關(guān)系。gpgp0gp例：例：如圖所示， 下述兩個(gè)靜力學(xué)方程哪個(gè)正確？a)b)例：例：僅在重力作用下,靜止液體中任意一點(diǎn)對(duì)同一基準(zhǔn)面的單位勢(shì)能為_(kāi)？ A. 隨深度增加而增加； C. 隨深度增加而減少； B. 常數(shù)； D. 不確定。gg212211hgphgp+=+2233hgphgp+=+三、三、 壓力的表示方

12、法壓力的表示方法1.相對(duì)壓力（表壓力）: 以大氣壓力為基準(zhǔn)，測(cè)量所得的壓力。2.絕對(duì)壓力: 以絕對(duì)零壓（真空）為基準(zhǔn)測(cè)得的壓力。 絕對(duì)壓力=相對(duì)壓力 + 大氣壓力pa 3.真空度: 如果液體中某點(diǎn)的絕對(duì)壓力小于大氣壓力，則稱該點(diǎn)出現(xiàn)真空。此時(shí)相對(duì)壓力為負(fù)值，常將這一負(fù)相對(duì)壓力的絕對(duì)值稱為該點(diǎn)的真空度。 真空度=|負(fù)的相對(duì)壓力|=|絕對(duì)壓力-大氣壓力|注意：計(jì)算時(shí)無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)均采用相對(duì)壓力計(jì)算。注意：計(jì)算時(shí)無(wú)特殊說(shuō)明時(shí)均采用相對(duì)壓力計(jì)算。 pOp=0ppapa四、四、壓力的傳遞壓力的傳遞帕斯卡原理：若在處于密封容器中靜止液體的部分邊界面上施加外力使其壓力發(fā)生變化，只要液體仍保持其原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)不

13、變，則液體中任一點(diǎn)的壓力均將發(fā)生同樣大小的變化。液壓傳動(dòng)是依據(jù)帕斯卡原理實(shí)現(xiàn)力的傳遞、放大和方向變換的。 液壓系統(tǒng)的壓力完全決定于 外負(fù)載。 五、五、液體靜壓力對(duì)固體壁面的作用力液體靜壓力對(duì)固體壁面的作用力當(dāng)承受壓力的固體壁面為平面時(shí):即：作用在其上的總作用力等于壓力與該壁面面積之積 。2D4pF=當(dāng)承受壓力的固體壁面是曲面時(shí):某一方向上的作用力總作用力的大小為： 4dppAF2yy=212Z2Y2X)FFF(F+=例：例：u形測(cè)壓計(jì)，已知汞的密度rhg=13.6103kg/m3，r油=900 kg/m31）圖中的u形管為汞，不計(jì)管道油液自重，當(dāng)管內(nèi)相對(duì)壓力為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，汞柱高h(yuǎn)=?；若

14、u形管內(nèi)為油，當(dāng)壓力為一個(gè)工程大氣壓時(shí)，h=?解：AMMm1.1181.99001081.9hpm7681.9106.1310013.1gphpghp4A35hgAAhgA=為一工程大氣壓時(shí)，當(dāng)為一標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，當(dāng)0.2）圖中的u形管內(nèi)為汞，容器為油液，已知h1=0.1m，h2=0.2m，u形管右邊與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓相通，計(jì)算A的絕對(duì)壓力和真空度。解：Ah2h1Mkpa08.15pa10508.110622.810013.1ppppa10622.82.081.99001.081.9106.1310013.1ghghpppAghhgpp445AavA4352oil1hgaAA2oil1hgAa=+=-

15、真空度為點(diǎn)的絕對(duì)壓力例：例：D=160mm，d=100mm，F(xiàn)=50000N，不計(jì)油液、活塞（或缸體）的自重，不計(jì)活塞與缸體間的摩擦，求液壓缸中液體的壓力。解：兩缸的有效作用面積相等 （a） （b）Mpa37.610045000004dFp22=例：例：已知容器A中液體密度rA=850kg/m3，容器B中液體密度rB=1000kg/m3 ，zA=100mm，zB=80mm，h=50mm， u形管內(nèi)為汞（r汞=13.6 103 kg/m3），求A、B的壓差。解：kpa6.6pa6615101008.98105081.9106.1310808.91000gzghgzppghgzpgzp3333AA

16、BBBABBBAAA50-=+=+=+=+1-3 1-3 液體動(dòng)力學(xué)液體動(dòng)力學(xué)一、一、基本概念基本概念1.理想液體和穩(wěn)定流動(dòng)理想液體既不可壓縮又無(wú)粘性的液體。理想氣體可壓縮但沒(méi)有粘性的氣體。對(duì)應(yīng)概念“實(shí)際液體”穩(wěn)定流動(dòng)液體流動(dòng)時(shí)，任一點(diǎn)的壓力、速度和密度都不隨時(shí)間變化。對(duì)應(yīng)概念“非穩(wěn)定流動(dòng)”2.流量和平均流速通流截面（過(guò)流斷面）:垂直于流體流動(dòng)方向的截面。流量:單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)某通流截面的流體體積，用q表示。單位: 米3/秒(m3/s) 工程中常用升/分（L/min） 1 m3/s=6104 L/min= 1103 L/s平均流速:除特別指出外，流速均指平均流速。AqQ vAQ 二、二、 連續(xù)性

17、方程連續(xù)性方程因假定液體不可壓縮，所以在同一時(shí)間內(nèi)流過(guò)兩斷面的液體質(zhì)量相等。公式可推廣用于非定常管流。適用于理想流體和粘性流體。常數(shù)不可壓縮，QAvAvQAvAv221121222111意義：1）同一管路中，無(wú)論流通面積怎樣變化，只要無(wú)泄漏，流體通過(guò)任一截面的流量相等。2）同一管路中流通面積大則流速低，反之面積小則流速高。3）當(dāng)流通面積一定時(shí)，流量大則流速高。4）對(duì)于分支流路，則：流進(jìn)的流量=流出的流量。221121vAvAAvQQQ練習(xí)：變直徑管的直徑d1=320mm，d2=160mm，流速1=1.5m/s，2為多少？ A. 3m/s； B. 4m/s； C. 6m/s； D. 9m/s。例

18、例：如圖泵以q=25L/min的流量向液壓缸進(jìn)油，缸徑D=50mm，活塞直徑d=30mm，油管直徑d1=d2=15mm，求活塞的運(yùn)動(dòng)速度及油液在進(jìn)、回油管中的流速。能否直接用連續(xù)性方程計(jì)算兩油管中的流速？解：連續(xù)性方程適用同一管路，所以進(jìn)、回油管不能用連續(xù)方程。d2smdQv/36. 24/)1015(106/254/23-4211進(jìn)油管路s/m21.04/)1050(106/254/Dqv2342-=活塞速度s/m49.1015.0)03.005.0(21.0d)dD(vv4dv4)dD(v2222222222222-=回油管路：由連續(xù)性方程：三、三、伯努利方程伯努利方程( (能量方程能量方

19、程) )1.理想液體的伯努利方程由于存在運(yùn)動(dòng)，所以理想流體流動(dòng)時(shí)除了具有壓力能與位能外，還具有動(dòng)能。單位重量的壓力能:單位重量的位能: Z單位重量的動(dòng)能:gpg22意義：理想液體定常流動(dòng)時(shí)，液體的任一通流截面上的單位重量液體的總能量保持為定值；位能、壓能、動(dòng)能之間可以相互轉(zhuǎn)化。由于方程中的每一項(xiàng)均以長(zhǎng)度為量綱，所以亦分別稱為壓力水頭，位置水頭和速度水頭靜壓力基本方程是伯努利方程的特例cghgpghgp2222222111chgp2.實(shí)際液體的伯努利方程由于實(shí)際液體有粘性，所以液體的機(jī)械能沿程將減少。過(guò)流斷面上各點(diǎn)的速度也不相同，需引入動(dòng)能修整系數(shù) 。（層流時(shí)=2，紊流時(shí)=1） hw為1、2兩斷

20、面間的能量損失或水頭損失。管道為水平放置時(shí)：管道為等徑且水平放置時(shí)：whghgpghgp22222211112121w22212111hg2vgpg2vgp+=+w11hgpgp+=3.伯努利方程的應(yīng)用應(yīng)用條件：1）適用于不可壓縮流體。2）流體運(yùn)動(dòng)必須是穩(wěn)定流動(dòng)。3）作用于流體上的質(zhì)量力只有重力。 4）所取有效斷面必須符合緩變流條件。但斷面間的流動(dòng)可以是緩變流動(dòng)，也可以是急變流動(dòng)。有效斷面的選?。捍笕萜鞯淖杂杀砻?、流經(jīng)孔口的最小收縮斷面、長(zhǎng)直管道的橫截面。5）流體運(yùn)動(dòng)沿程流量不變。6）兩有效斷面間沒(méi)有能量的輸入和輸出。當(dāng)有能量的輸入和輸出時(shí)，方程應(yīng)修正為： H單位重量流體獲得或失去的能量。 獲

21、得能量時(shí)（兩過(guò)流斷面流經(jīng)水泵、風(fēng)機(jī)等），取“+” 失去能量時(shí)（兩過(guò)流斷面流經(jīng)水輪機(jī)），取“-”。whgvgphHgvgph222221221111伯努利方程的解題步驟和注意問(wèn)題1）選擇適當(dāng)?shù)幕鶞?zhǔn)面?；鶞?zhǔn)面的選擇要便于問(wèn)題的求解，如以通過(guò)管道出口斷面中心的平面作為基準(zhǔn)面，則出口斷面的z=0，這樣可以簡(jiǎn)化能量方程。2）選好過(guò)流斷面。所取斷面須符合漸變流或均勻流條件。應(yīng)盡量選擇未知量較少的過(guò)流斷面。例如水箱水面、管道出口等，因?yàn)檫@些地方相對(duì)壓強(qiáng)等于零，可以簡(jiǎn)化能量方程。3）按流向列出伯努利方程對(duì)同一個(gè)方程，必須采用相同的壓強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)。計(jì)算中通常采用相對(duì)壓強(qiáng)。兩斷面間的水頭損失要正確計(jì)算，而且，要注意水頭

22、損失項(xiàng)在能量方程式中的位置，如流體從1斷面流向2斷面，則應(yīng)與2斷面的量一起寫在方程的一端；如流體反過(guò)來(lái)從2斷面流向1斷面，則應(yīng)與1斷面的量一起寫在方程的一端。若未知數(shù)多于方程數(shù)，要與連續(xù)性方程、動(dòng)量方程等聯(lián)立解。例例：如圖所示的虹吸管泄水，已知斷面1、2及2、3的損失分別為hw1,2=0.6v2/(2g)和hw2,3=0.5v2/(2g) ，試求斷面2的平均壓力。解：取0-0為基準(zhǔn)，列斷面1、2的能量方程（取1=2=1） vvv; ddd) 1(g2v6.0g2vgp2000232322222=+=+kpa04.4229.48.9p29.4gp1g2v43.11.23g2vg2v5.0g2v6

23、.0g2v0300031222223232323或）代入方程（列方程：、對(duì)斷面=+=+例例：一水平收縮擴(kuò)張管道，其左端接風(fēng)機(jī)，右端出口2-2斷面通大氣。已知1-1斷面管徑d1=10cm，2-2斷面d2=24cm，通過(guò)流量q=330L/m，求細(xì)管內(nèi)水上升的高度h，假定空氣密度r氣=1.29kg/m3。解：選基準(zhǔn)面0-0，并令a1=a2=1.0對(duì)1-1和2-2斷面列方程：s/m3.7)1024(103304dq4vs/m42)1010(103304dq4vg2vgpg2vgp223222223211222211=+=+氣氣由靜力學(xué)基本方程，有：代入方程：a1pghp=+水mm112m112.010

24、0029.181.923.742g2vvgpph2222211a=-水氣水例例：計(jì)算泵吸油腔的真空度和泵允許的最大吸油高度。解：1) 吸油腔的真空度基準(zhǔn)面選油池液面1-1斷面，建立1-1、2-2伯努利方程：pgh2vpphg2vgphgp0v,pphg2vgphg2vgp2222aw2222a1a1w22222111+=+=+=+吸油腔的真空度泵吸油，實(shí)質(zhì)是在液面大氣壓力的作用下，依靠進(jìn)口處的真空度將油壓入泵。液壓泵形成真空度的能力，表示泵自吸性能的好壞。真空度由三部分組成：1）產(chǎn)生一定流速所需的壓力2）把油液升到h所需的壓力3）吸油管內(nèi)的壓力損失但真空度不能太大，否則會(huì)出現(xiàn)“氣蝕現(xiàn)象”，減少

25、泵的壽命。實(shí)踐中一般要求液壓泵的吸油口的高度h不超過(guò)0.5米.限制真空度的方法：1）加大吸水管直徑。2）降低水頭損失，減少吸水管長(zhǎng)度。3）限制泵的安裝高度。2)泵的最大吸油高度w222gagghg2vgpph:Mpa03.002.0pp）（一般空氣分離壓力=例：圖示為測(cè)量風(fēng)機(jī)流量常用的實(shí)驗(yàn)裝置。已知圓筒部分內(nèi)徑D=200mm，測(cè)壓管處h=250mmH2O，密度分別為r氣=1.29kg/m3，r水=1000kg/m3，若不計(jì)損失，求圓弧形集流管的風(fēng)量q。解：在集流管前方稍遠(yuǎn)處取為1-1斷面，V1=0，p1=pa以0-0為基準(zhǔn)，建立伯努利方程：建立靜力學(xué)方程：gvgpgpa2222氣氣ghppa水

26、2聯(lián)立兩方程，得：風(fēng)量q:氣水ghv22s/m94.129.125.081.91000242.0gh24DAvq3222=氣水四、動(dòng)量方程四、動(dòng)量方程穩(wěn)定不可壓縮流體的動(dòng)量方程：公式意義：流體流動(dòng)過(guò)程中，其速度大小、方向發(fā)生變化時(shí)，則一定有力作用在流體上；同時(shí)，流體也以大小相等、方向相反的力作用在使其改變速度的物體上。外力。作用在流體上的所有2221-qFqvvF注意事項(xiàng)：1）應(yīng)在兩漸變流斷面處取脫離體，但中間也可為急變流； 2）動(dòng)量方程是矢量式，應(yīng)適當(dāng)選取投影軸，注意力和速度的正負(fù)號(hào)； 3）外力包括作用在脫離體上的所有的質(zhì)量力和表面力。固體邊界對(duì)流體的作用力方向可事先假設(shè)，若最后得到該力的計(jì)

27、算值為正，則說(shuō)明假設(shè)方向正確；若為負(fù)，則說(shuō)明與假設(shè)方向相反； 4）應(yīng)是輸出動(dòng)量減去輸入動(dòng)量； 5）動(dòng)量方程只能求解一個(gè)未知數(shù)，若未知數(shù)多于一個(gè)時(shí)，應(yīng)聯(lián)立連續(xù)性方程和能量方程求解。動(dòng)量方程的解題步驟1）選脫離體 根據(jù)問(wèn)題的要求，將所研究的兩個(gè)漸變流斷面之間的水體取為脫離體； 2）選坐標(biāo)系 選定坐標(biāo)軸的方向，確定各作用力及流速的投影的大小和方向； 3）作計(jì)算簡(jiǎn)圖 分析脫離體受力情況，并在脫離體上標(biāo)出全部作用力的方向； 4）列動(dòng)量方程解題 將各作用力及流速在坐標(biāo)軸上的投影代入動(dòng)量方程求 解。計(jì)算壓力時(shí)，壓強(qiáng)采用相對(duì)壓強(qiáng)計(jì)算。注意與能量方程及連續(xù)性方程的聯(lián)合使用。 1-4 1-4 壓力損失壓力損失實(shí)際

28、液體具有粘性，在液體流動(dòng)時(shí)就有力，為了克服阻力，就必然要消耗能量，這樣就有能量損失。能量損失主要表現(xiàn)為壓力損失，這就是實(shí)際液體伯努利方程中最后一項(xiàng)的意義。壓力損失過(guò)大，將使功率消耗增加，油液發(fā)熱，泄漏增加，效率降低，液壓系統(tǒng)性能變壞。因此在液壓技術(shù)中正確估算壓力損失的大小，從而找到減少壓力損失的途徑。一、液體的流動(dòng)狀態(tài)層流層流：亦稱片流，是指流體質(zhì)點(diǎn)不互相混雜，流體質(zhì)點(diǎn)作有序的直線運(yùn)動(dòng)。紊流紊流：亦稱湍流，是指隨流速增大，流層逐漸不穩(wěn)定，質(zhì)點(diǎn)相互混摻，流體質(zhì)點(diǎn)沿很不規(guī)則的路徑運(yùn)動(dòng)。 層流 紊流層流和紊流的判斷雷諾數(shù)Re12223eddR:; dR:mRs/mm/Nsm/kgs/mvvRvRR-

29、=圓環(huán)形管。圓管水力直徑，。動(dòng)力粘度，。運(yùn)動(dòng)粘度，流體密度，。流速，臨界雷諾系數(shù)：流體由層流紊流，或由紊流層流時(shí)的雷諾系數(shù)。用Recr表示。實(shí)驗(yàn)表明，光滑金屬圓管的臨界雷諾系數(shù)Recr基本保持在一個(gè)確定的范圍，其值為： Recr =20002300。所以：橡膠軟管： Recr =16002000圓柱形滑閥閥口： Recr =260錐閥閥口：Recr =20100屬于紊流。時(shí)屬于層流；時(shí),2300RR,2300RRecreecre=例例：密度為850kg/m3，粘性系數(shù)u=1.5310-2 Ns/m2的油，在直徑為10cm圓管內(nèi)流動(dòng)，流量為0.05L/s。判斷流態(tài)。解：smAv/0637. 04

30、/1 . 01005. 0Q23-流速3541053.18500637.01.0dvR2e=雷諾數(shù)，所以屬于層流運(yùn)動(dòng)。因?yàn)?300354Re=例例：運(yùn)動(dòng)粘度為410-5 m2/s的油以2.6l/s的流量經(jīng)過(guò)內(nèi)徑為20mm的光滑金屬圓管，判斷流態(tài)。若使管中的液流為層流狀態(tài)，管徑至少應(yīng)為多少？解：smAv/27. 84/)1020(106 . 2Q23-3-流速413510427.802.0dvR5e=雷諾數(shù)，故為紊流。因?yàn)?300Remm36m036.01042300106.24RQ4d:53ecr=-若為層流二、二、 沿程能量損失沿程能量損失沿程能量損失pl流體流經(jīng)等徑管時(shí)，由于流體的粘性，以

31、及壁面的粗糙度，使流體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生摩擦力而引起的能量損失。）。液體的密度（）。平均流速（）。管長(zhǎng)（）。管徑（沿程損失系數(shù)。32m/kgs/mvmLmd2vdLp=沿程壓力損失系數(shù):層流時(shí)，其理論值為實(shí)際計(jì)算時(shí)：1）液壓油在金屬管中流動(dòng)2）液壓油在橡膠軟管中流動(dòng)注意:層流的壓力損失與流速v的一次方程成正比:Re64=Re75=Re80=2dlv32p=紊流時(shí)的壓力損失比層流時(shí)大得多，截面上速度分布也與層流時(shí)不同，除靠近管壁處速度較低外，其余地方速度接近于最大值。其阻力系數(shù)由試驗(yàn)求得。當(dāng)2.3x103Re4短孔： 0.57）： Cd=0.600.62 當(dāng)不完全收縮時(shí)： Cd=0.700.80

32、A0 過(guò)流小孔的斷面積。p 小孔前后的壓力差。 p =p1-p2通過(guò)薄壁小孔的流量與液體粘度無(wú)關(guān)，因而流量受液體溫度影響較小。但流量與孔口前后壓差的關(guān)系是非線性的。系統(tǒng)中常用薄壁小孔作為節(jié)流元件。 pAc2Q0ddc204dA2.通過(guò)細(xì)長(zhǎng)小孔的流動(dòng)細(xì)長(zhǎng)小孔在液壓技術(shù)中常作為阻尼孔。油液流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)一般為層流，用沿程阻力損失公式得出： 細(xì)長(zhǎng)小孔的通流截面積。液體流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔的流量將隨液體溫度的變化而變化。 但細(xì)長(zhǎng)小孔的流量與孔前后的壓差關(guān)系是線性的。pAldlpd32128Q242d4A=3.經(jīng)過(guò)小孔的流量綜合表達(dá)式 式中：A孔的通流截面積。 p孔前后壓差。 m由孔結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定的指數(shù)

33、,0.5m1 薄壁小孔：m=0.5；細(xì)長(zhǎng)小孔：m=1， 短孔：m=0.51 k由孔口形式有關(guān)的系數(shù)， 薄壁小孔： ；細(xì)長(zhǎng)小孔：mpKAQ2cKq=l32dK2=二、二、液體通過(guò)間隙的流量液體通過(guò)間隙的流量液壓元件各零件間如有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就必須有一定的配合間隙。液壓油就會(huì)從壓力較高的配合間隙流到大氣中或壓力較低的地方，這就是泄漏。泄漏主要是有壓力差與間隙造成的。泄漏量與壓力差的乘積便是功率損失，因此泄漏的存在將使系統(tǒng)效率降低。同時(shí)功率損失也將轉(zhuǎn)化為熱量，使系統(tǒng)溫度升高，進(jìn)而影響系統(tǒng)的性能。泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏。內(nèi)泄漏從壓力高處經(jīng)間隙流到系統(tǒng)中壓力低處；外泄漏從壓力高處直接進(jìn)入大氣。 油液在間隙中的流動(dòng)狀態(tài)一般是層流 。1.流經(jīng)平行平板間隙的流量1）壓差流動(dòng) b間隙的寬度。 l間隙長(zhǎng)度。 ，所以應(yīng)盡量減少間隙。2）剪切流動(dòng) u0平板間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。lpbh12Q33hqbhuvA2Q03）壓差和剪切流動(dòng)的間隙流量 當(dāng)u0與（p1-p2）方向相同時(shí)，取“+” 當(dāng)u0與（p1-p2）方向相反時(shí)，取“-”bhulpbh212Q03 2.流經(jīng)環(huán)狀間隙的流量1）流經(jīng)同心環(huán)狀間隙的流量 2）流經(jīng)偏心環(huán)狀間隙的流量