第二章液压油与流体力学基础.pptVIP

* * 流体力学与液压传动 第2章 液压流体力学基础 第2章 液压油与液压流体力学基础 1.掌握液压油两个重要物理性质：可压缩性和粘性。 2.掌握液体静力学基本方程、运动学方程、动力学方程，理解方程的物理意义，能运用方程解决工程实际问题。 本章学习要点 3.掌握液体的流态：层流、紊流以及它们的本质；掌握液体流动产生压力损失的原因以及计算方法；了解液压系统产生液压冲击、气穴现象的原因以及减小、预防方法。 第2章 液压油与液压流体力学基础 2.1 液体的物理性质 2.2 液体静力学基础 2.3 流动液体力学基础 2.5 孔口和间隙的流量—压力特性 2.6 液压冲击和气穴现象 2.4 液体在管道内的压力损失计算 本章教学内容 2.1 液体的物理性质 液体是液压传动传递能量和运动的工作介质，同时也起到润滑、冷却和防锈的作用。因此液压油的物理、化学、力学性质对液压系统的工作影响很大。 2.1 液体的主要物理性质 液体的密度 液体的可压缩性、体积弹性模量 液体的粘性 均质液体的密度为：单位体积内所含的液体质量。即 2.1 液体的物理性质 非均质液体的密度为：液体在某点处的微小质量Δm与其体积ΔV 之比的极限值。用符号ρ表示，即 2.1.1 液体的密度 密度的物理含义：质量在空间某点处的密集程度。 密度是空间点坐标和时间的连续函数。 1. 液体密度的定义 2.1 液体的物理性质 液压油的密度ρ随温度的升高而减小，液压油的密度ρ随工作压力p的升高而增大。 因此工程应用中，石油基液压油的密度取为ρ＝900 kg/m3 又因 G = mg，所以液体的重度为γ=ρg ，即 γ ≈ 8.8×103 N/m3 2. 密度与温度、压力的关系 由于液压系统的工作压力变化不是太大，油液温度又在控制范围内，所以油温和压力引起的密度变化甚微。 2.1 液体的物理性质 2.1.2 液体的可压缩性、体积弹性模量 可压缩性 是指液体在容器中受压力作用时，其体积减小的性质，其大小用体积压缩系数β表示。 由于压力增大时液体的体积减小，所以β式中必须加一负号，使β 为正值。 1. 液体的可压缩性 β定义为：受压液体在发生单位压力变化时，液体体积的相对变化量，即 工程上常用体积弹性模量表示液体的可压缩性。 ◆ 温度升高，Κ值减小，在油液正常工作范围内，Κ值会有5%～25%的变化。压力增大，Κ值增大，但当p≥3MPa时，Κ值基本上不再增大。纯液压油的Κ=（1.4~2）×103 MPa，其数值很大，一般被认为是不可压缩的。 2.1 液体的物理性质 体积弹性模量 为液体体积压缩系数的倒数，用Κ表示。即 2. 体积弹性模量 ◆ 体积弹性模量Κ越大，液体的可压缩性越小，其抗压性能越强，反之越弱。 2.1 液体的物理性质 3. 可压缩性与体积模量的影响 当考虑液体的可压缩性时，封闭容器内的液体在外力作用下的受力变形犹如弹簧。液压弹簧可造成液压传动装置产生低速爬行。 ① 油液中的含气量对液体压缩性的影响较大，一般工程计算取Κ＝700MPa。 ② 讨论液压系统的静态性能时，可将液体看成是不可压缩。 ③ 研究液压系统的动态特性时，体积弹性模量是影响液体动态特性的重要因素，必须考虑。 ④ 液体在机械中产生液压弹簧效应。 2.1 液体的物理性质 2.1.3 液体的粘性 1. 液体粘性的概念 液体粘性 液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻止分子间的相对运动，在液体内部产生一种内摩擦力。 粘性的作用 液体粘性可阻滞、延缓液体内部液层的相互滑动过程，即粘性反映了液体抵抗剪切流动的能力。 2.1 液体的物理性质 如图两平板间充满液体，下板固定，上板在外力F 作用下以速度 u0 向右平移。由于液体与固体壁面间的附着力，粘附于上平板的液层速度为 u0 ，粘附于下平板的液层速度为零。 由于液体的粘性，中间各层液体速度随液层间距dy的变化而变化。速度快的液层带动速度慢的，而速度慢的液层阻滞速度快的。 （1）液层间的内摩擦力 结论 不同速度的液层间相对滑动，必然在层与层之间产生内摩擦力。其成对出现，大小相等、方向相反作用在相邻两液层上。 2.1 液体的物理性质 （2）流动液体的内摩擦定律 内摩擦定律 流动液体相邻液层间的内摩擦力Ff 与液层接触面积