第二章液压流体力学基础PPT讲稿.ppt
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1、第二章 液压流体力学基础第1页,共67页,编辑于2022年,星期二一、液压油的主要性质 1、密度密度 单位体积液体的质量称为该液体的密度。1-1 1-1 流动液体的基本力学特性流动液体的基本力学特性单位:kg/m3一般液压油的密度为900kg/m3第2页,共67页,编辑于2022年,星期二可压缩性可压缩性:液体受压力作用而发生体积缩小的性质。体积压缩系数体积压缩系数:体积为v的液体,当压力增大p时,体积减小v,则液体在单位压力变化下体积的相对变化量。2 2、可压缩性、可压缩性=-v/p vK=1/=-p v/v液体的体积模量:液体的体积模量:K表示单位体积相对变化量所需要的压力增量,也即液体抵
2、抗压缩能力的大小。第3页,共67页,编辑于2022年,星期二 在常温下,一般认为油液是不可压缩的。若分析动态特性或p变化很大的高压系统,则必须考虑可压缩性的影响。尽量减少油液中的游离空气。第4页,共67页,编辑于2022年,星期二3 3、粘性、粘性(1 1)物理本质)物理本质 液体在外力作用下流动时,由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力,导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力,这种特性称为粘性。或:流动液体流层之间产生内部摩擦阻力的性质。第5页,共67页,编辑于2022年,星期二(2 2)牛顿内摩擦定律)牛顿内摩擦定律 液体流动时,相邻液层间的内摩擦力F与液层接触面积A及液层之间的
3、相对运动速度du 成正比,而与液层间的距离dy成反比,即:F=Adu/dy 若用单位接触上的内摩擦力(切应力)来 表示,则:(牛顿内摩擦定律)=F/A=du/dy -粘性系数 du/dy-速度梯度 液体静止时,du/dy=0 静止液体不呈现粘性第6页,共67页,编辑于2022年,星期二 (3 3)粘度)粘度 常用的粘度有三种:动力粘度动力粘度(绝对粘度)、运运动粘度动粘度和相对粘度相对粘度。1 1)动力粘度)动力粘度 是表征流动液体内摩擦力大小的粘度系数。其值等于液体在以单位速度梯度流动时,液层接触面单位面积上的内摩擦力,即:=F/(Adu/dy)=dy/du 单位:Pas(帕秒)第7页,共6
4、7页,编辑于2022年,星期二2 2)运动粘度)运动粘度:动力粘度与液体密度之比值,即:=/物理意义:无(只是因为/在流体力学中经常出现,用代替(/))单位:/s,c/s,m/s ISO和我国标准规定,工作介质按其在一定下运动粘度的平均值来标定粘度等级。第8页,共67页,编辑于2022年,星期二(4 4)粘度和温度的关系)粘度和温度的关系油液对温度的变化很敏感,由左图可看出:温度升高,油的粘度即降低。油的粘度随温度变化的性质称粘温特性粘温特性。第9页,共67页,编辑于2022年,星期二液体所受的压力增大时,其分子间的距离将减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,粘度亦随之增
5、大。小,内摩擦力增大,粘度亦随之增大。(5 5)粘度与压力的关系)粘度与压力的关系第10页,共67页,编辑于2022年,星期二4 4、其它性质、其它性质 油液的其他物理及化学性质包括:防锈性、润防锈性、润滑性、抗燃性、抗凝性、抗氧化性、抗泡沫性、滑性、抗燃性、抗凝性、抗氧化性、抗泡沫性、抗乳化性、导热性、相容性以及纯净性抗乳化性、导热性、相容性以及纯净性等。都对液压系统工作性能有重要影响。第11页,共67页,编辑于2022年,星期二二、液压油的选用二、液压油的选用1 1、液压油的使用要求、液压油的使用要求1)对人体无害且成本低廉;2)粘度适当,粘温特性好;3)润滑性能好,防锈能力强;4)质地纯
6、净,杂质少;5)对金属和密封件有良好的相容性;6)氧化稳定性好,长期工作不易变质;7)抗泡沫性和抗乳化性好;8)体积膨胀系数小;9)燃点高,凝点低;第12页,共67页,编辑于2022年,星期二2 2、液压油的品种、液压油的品种 主要分为:矿油型矿油型、合成型合成型和乳化型乳化型三大类 液压油的主要品种、ISO代号及其特性用途见表2-1。目前,90%以上的液压设备采用石油型液压油,其粘度高、润滑性能较好,但抗燃性较差。第13页,共67页,编辑于2022年,星期二三、液压油的选择三、液压油的选择1 1、油液品种的选择、油液品种的选择 一般应根据是否液压专用、有无起火危险、工作压力及温度范围等。2
7、2、选择油的粘度等级、选择油的粘度等级 一般是液压系统的工作压力较高或环境温度较高时,选择粘度较高的液压油。工作部件的运动速度较高时,选择粘度较低的液压油。由于液压泵对液压油的性质最为敏感,因此,常根据液压泵的类型及其要求来选择液压油的粘度。第14页,共67页,编辑于2022年,星期二四、液压油的污染及控制四、液压油的污染及控制1 1、污染的危害、污染的危害(1)堵塞(2)加速液压元件的磨损,擦伤密封件,造成泄漏增加(3)水分和空气的混入会降低液压油的润滑能力,并使其变质,产生气蚀,使液压元件加速损坏,使液压系统出现振动、噪音、爬行等现象。第15页,共67页,编辑于2022年,星期二2 2、污
8、染的原因、污染的原因(1)残留物的污染 液压元件内残留物(2)侵入物的污染 环境侵入(3)生成物的污染 金属微粒、密封件磨损、液压油变质等。第16页,共67页,编辑于2022年,星期二3 3、污染的控制、污染的控制(1)消除残留物的污染(2)力求减少外来污染(3)滤除系统产生的杂质(4)定期检查更换液压油第17页,共67页,编辑于2022年,星期二1-2 1-2 液体静力学液体静力学一、静压力(压力)及其性质一、静压力(压力)及其性质 1.1.静止液体:液体内部质点与质点无相静止液体:液体内部质点与质点无相对运动对运动2.2.静压力:单位面积上液体所受作用力静压力:单位面积上液体所受作用力单位
9、单位:第18页,共67页,编辑于2022年,星期二1-2 1-2 液体静力学液体静力学一、静压力(压力)及其性质一、静压力(压力)及其性质 3.3.性质:性质:静止液体不呈粘性;静止液体不呈粘性;液体静压力垂直于作用面,指向作用液体静压力垂直于作用面,指向作用面的内法线方向;面的内法线方向;静止液体静止液体 内,任意点的压力内,任意点的压力 在各个方向在各个方向上都相等。上都相等。第19页,共67页,编辑于2022年,星期二1-2 1-2 液体静力学液体静力学二、在重力作用下静止液体中的压力分布二、在重力作用下静止液体中的压力分布 第20页,共67页,编辑于2022年,星期二1-2 1-2 液
10、体静力学液体静力学二、在重力作用下静止液体中的压力分布二、在重力作用下静止液体中的压力分布 结论:结论:1)1)静压力由两部分组成:液面压力静压力由两部分组成:液面压力 液柱液柱重量产生的压力重量产生的压力 2)2)静止液体内的压力沿深度呈直线规律分静止液体内的压力沿深度呈直线规律分布;布;3)3)离液面深度相同处各点的压力都相等。离液面深度相同处各点的压力都相等。第21页,共67页,编辑于2022年,星期二1-2 1-2 液体静力学液体静力学三、压力的表示方法及单位三、压力的表示方法及单位1.1.绝对压力绝对压力 2.2.相对压力相对压力3.3.真空度真空度帕(帕(Pa):):N/绝对压力相
11、对压力大气压力绝对压力相对压力大气压力真空度大气压力绝对压力负的相对压力真空度大气压力绝对压力负的相对压力第22页,共67页,编辑于2022年,星期二1-2 1-2 液体静力学液体静力学四、帕斯卡定律静压传递原理四、帕斯卡定律静压传递原理帕斯卡原理(静压传递原理):在密闭的容器帕斯卡原理(静压传递原理):在密闭的容器内,施加于静止液体上的压力将以等值同时传内,施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。到液体各点。第23页,共67页,编辑于2022年,星期二1-2 1-2 液体静力学液体静力学四、帕斯卡定律静压传递原理四、帕斯卡定律静压传递原理盛放在密封容器内的液体,其外加压力盛放在密封容
12、器内的液体,其外加压力p0p0发生变化时,发生变化时,只要液体仍然保持原有的静止状态,液体中的任一只要液体仍然保持原有的静止状态,液体中的任一点的压力,均将发生同样大小的变化。点的压力,均将发生同样大小的变化。第24页,共67页,编辑于2022年,星期二1-3 1-3 液体动力学基础液体动力学基础液体动力学:液体动力学:1.1.基本概念;基本概念;2.2.基本方程:基本方程:连续方程连续方程 (质量守恒定律)(质量守恒定律)伯努利方程(能量守恒定律)伯努利方程(能量守恒定律)动量方程动量方程 (动量守恒定律)(动量守恒定律)第25页,共67页,编辑于2022年,星期二一、基本概念一、基本概念1
13、.1.理想液体:是一种假想的没有粘性、不可压缩的理想液体:是一种假想的没有粘性、不可压缩的液体。液体。2.2.恒定流动:指液体运动参数仅是空间坐标的函恒定流动:指液体运动参数仅是空间坐标的函数,不随时间变化,即在任何时间内,通过空数,不随时间变化,即在任何时间内,通过空间某一固定点的各液体质点的间某一固定点的各液体质点的速度速度、压力压力和和密密度度等参数都保持某一常数。等参数都保持某一常数。1-3 1-3 液体动力学基础液体动力学基础第26页,共67页,编辑于2022年,星期二一、基本概念一、基本概念3.3.非恒定流动:通过空间某一固定点的各液体质点的非恒定流动:通过空间某一固定点的各液体质
14、点的速度、压力和密度等任一参数只要有一个是随时间速度、压力和密度等任一参数只要有一个是随时间变化的,即为非恒定流动。变化的,即为非恒定流动。1-3 1-3 液体动力学基础液体动力学基础第27页,共67页,编辑于2022年,星期二一、基本概念一、基本概念5.5.流量:单位时间内通过某通流截面的液体体积,流量:单位时间内通过某通流截面的液体体积,用用q qv v来表示。来表示。4.4.过流断面(通流截面):液体在管道中流动过流断面(通流截面):液体在管道中流动时,其垂直于流动方向的截面。时,其垂直于流动方向的截面。理想液体:q qv v=V/t=Al/t=Au=V/t=Al/t=Au 单位:单位:
15、m3/s;L/min.m3/s;L/min.1 m3/s=610 1 m3/s=6104 4 L/min L/min实际液体:1-3 1-3 液体动力学基础液体动力学基础第28页,共67页,编辑于2022年,星期二一、基本概念一、基本概念6.6.平均流速:是假想的液体运动速度,认为平均流速:是假想的液体运动速度,认为通流截面上所有各点的流速均等于该速度,通流截面上所有各点的流速均等于该速度,以此流速通过通流截面的流量恰好等于以实以此流速通过通流截面的流量恰好等于以实际不均匀的流速所通过的流量。际不均匀的流速所通过的流量。1-3 1-3 液体动力学基础液体动力学基础第29页,共67页,编辑于20
16、22年,星期二二、层流、紊流、雷诺数二、层流、紊流、雷诺数p161-3 1-3 液体动力学基础液体动力学基础第30页,共67页,编辑于2022年,星期二二、二、层流、紊流、雷诺数层流、紊流、雷诺数n层流:指液体流动时,液体质点没层流:指液体流动时,液体质点没有横向运动,互不混杂,呈线状或层有横向运动,互不混杂,呈线状或层状的流动。状的流动。n紊流:指液体流动时,液体质点有紊流:指液体流动时,液体质点有横向流动(或产生小漩涡),作混杂横向流动(或产生小漩涡),作混杂紊乱的流动状态。紊乱的流动状态。1-3 1-3 液体动力学基础液体动力学基础第31页,共67页,编辑于2022年,星期二二、二、层流
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