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ysu2010 欢 迎 使 用 《液压与气压传动》 多媒体授课系统 第一章 液压传动基础知识 第一节 流体静力学 第二节 流体动力学 第三节 定常管流的压力损失计算 第四节 孔口和缝隙流动 第五节 空穴现象 第一节 流体静力学 二、液体静压力基本方程 1.静压力基本方程 图示容器中液面上的压力为大气压力p0，液面下深度为h处的一点B的压力pB为 pB ·?A=p0·?A+ ρ·g·h ·?A 即 pB=p0+ρ·g·h 由此可知： （1）静止液体内任一处的压力由两部分组成，一部分是液面上的压力p0，另一部分是ρ·g与该点离液面深度h的乘积。当液面上只受大气压力pa作用时，点B处的静压力为： pB=pa+ρ·g·h （2）同一容器中同一液体内的静压力随深度h的增加而线性增加。 2、静压力基本方程式的物理意义 三、压力的表示方法及单位 绝对压力=相对压力+大气压力 真空度=大气压力-绝对压力 压力的单位：帕斯卡 Pa 1 Pa = 1 N/m2 1 MPa=106 Pa =10 kg/cm2(工程大气压力) 四、帕斯卡原理 应用：水压机、液压千斤顶等。 五、液体静压力 液体作用在固体壁面上的静压力F由下式计算： F=p·A A=πD2/4 (图a) A=πd2/4 (图b,c) 第二节 液体动力学 本节主要讨论作用在流体上的力以及这些力和流体运动特征之间的关系。 一、基本概念 1.理想液体、定常流动和一维流动 理想液体：既无粘性又不可压缩的液体。 定常流动（稳定流动）：是指流体中任意一点的压力、速度和密度都不随时间而变化的流动。 若三者中有一项随时间而变化，就称为不稳定流动。 一维流动：是指流体中任意一点的压力、速度和密度都只随x而变化的流动。 2.迹线、流线、流束和通流截面 3.流量与平均流速 流量：单位时间内通过某截面的液体的体积（m3/s）或（L/min） 物理意义 1）速度可传递 三、伯努利方程 1.理想液体的伯努利方程 第四节 定常管流的压力损失计算 实际液体具有粘性，在流动时就有阻力，为了克服阻力，就必然要消耗能量，这样就有能量损失。在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失。液压系统中的压力损失分为两类，一类是油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，称之为沿程压力损失。这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。 另一类是油液流经局部障碍(如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩)时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失称之为局部压力损失。 一、流态、雷诺数 1．层流和紊流流体在流动时，通过雷诺实验，可以看到下图所示的几种流动状态。在低速流动时，液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线，如图a所示，此种流动状态称为层流； 当流速大时，液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在着剧烈的横向运动，此种流动状态称为紊流，如图d所示；图b中色线开始折断，表明层流开始破坏，图c中色线上下波动，并出现断裂，表现液体流动已趋于紊流，此两种状态称为变流，一般也将其看成紊流。 层流时，液体流速较低，质点受粘性制约，不能随意运动，粘性力起主导作用；但在紊流时，因液体流速较高，粘性的制约作用减弱，因而惯性力起主导作用。液体流动时究竟是层流还紊流，须用雷诺数来判别。 2．雷诺数 实验表明，液体在圆管中的流动状态不仅与管内的平均流速v有关，还和管径ｄ、液体的运动粘度ν有关，但是真正决定液流流动状态的是用这三个数所组成的一个称为雷诺数Re的无量纲数，即 对于非圆截面管道来说，Re可用下式来计算 二、液体在直管道中的压力损失 液体在直管道中流动的压力损失称为沿程压力损失，它与管道的长度、内径和液体的流速、粘度以及液体的流动状态有关。 （一）液体在通流截面上的速度分布规律 边界条件 2、圆管中的流量 3、沿程压力损失 （二）紊流时的压力损失 第五节 孔口和缝隙流动 一、孔口液流特性 在液压系统的管路中，装有截面突然收缩的装置，称为节流装置(如节流阀)。突然收缩处的流动叫节流。在液压传动及控制中常人为地制造各种形式的孔口节流装置来实现对流量和压力的控制。1．薄壁小孔的流量公式 当小孔的通流长度与孔径之比l/d≤0．5时称之为薄壁小孔，如图所示。 2.液流流经细长孔和短孔的流量 液体流经细长小孔时，一般都是层流状态，所以可直接应用前面已导出的直管流量公式来计算，当孔口直径为d，截面积为A＝πd2/4时，可写成： 二、缝隙液流特性 液压元件内各零件间有相对运动，必须要有适当间隙。间隙过大，会造成泄漏；间隙过