液壓與氣動技術(shù)第二章(2015)

1、 教教 師：周金柱師：周金柱 單單 位：機電工程學(xué)院位：機電工程學(xué)院 E-mail : E-mail : Tel:Tel:壓與氣壓傳動液壓與氣壓傳動4液壓傳動工作介質(zhì)液壓傳動工作介質(zhì)132液體靜力學(xué)液體靜力學(xué)流體動力學(xué)流體動力學(xué)44流態(tài)以及壓力損失的計算流態(tài)以及壓力損失的計算45孔口和縫隙流動孔口和縫隙流動液壓傳動流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓傳動工作介質(zhì)液壓傳動工作介質(zhì)第一節(jié) 液壓傳動工作介質(zhì)液壓油石油型乳化型合成型難燃型一一 液壓傳動工作介質(zhì)性質(zhì)液壓傳動工作介質(zhì)性質(zhì) 1 密度 單位體積液體的質(zhì)量稱為液體的密度Vm礦物油型液壓油的密度隨溫度的上升而有所有

2、減小。 隨壓力的提高而稍有增加。但密度的變動值很小，可以認為是常值。2 可壓縮性壓力為 體積為 的液體壓力增大 時，體積減少其相對壓縮量與壓力增量成正比0P0VPVPkVV0體積壓縮系數(shù)- 10PVVk由于壓力增大時液體的體積減小，即 為正， 為負因此，加一負號，以使k為正值PV體積彈性模量VPVkK01液壓油 鋼29100241mN.K2111012mN.K一般情況下，液壓油的可壓縮性對液壓系統(tǒng)影響不大但在高壓下或研究系統(tǒng)動態(tài)性能時，則必須予以考慮液壓油的可壓縮性是鋼的100-150倍 當(dāng)液壓油中混有空氣時，其k值將大大減小，抗壓縮能力顯著降低，這會嚴重影響液壓系統(tǒng)的工作性能。在有較高要求或

3、壓力變化較大的系統(tǒng)中，應(yīng)力求減少液壓油中混入氣體。3、粘性 液體在外力作用下流動時，分子間的內(nèi)聚力要阻止分子間的相對運動而產(chǎn)生的一種內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象叫液體的粘性。 在靜止液體中，因內(nèi)摩擦力為零。所以，液體在靜止狀態(tài)下是不呈粘性的。 液體粘性的大小用粘度表示運動粘度動力粘度相對粘度1）動力粘度牛頓內(nèi)摩擦定律的流體力學(xué)模型間距很小的兩平行平板間充滿液體。下板固定不動，上板以速度 向右運動。流體的粘性流體和固體壁面間的附著力緊貼上平板的流體層速度為緊貼下平板的流體層速度為 0中間各層的速度按線形規(guī)律分布0u0u牛頓內(nèi)摩擦定律指出流體流動時，相鄰流層間的內(nèi)摩擦力dyduAF流體接觸面積A流層間的速度

4、梯度dydu度比例系數(shù)，稱為動力粘粘性內(nèi)摩擦力為零，不呈現(xiàn)靜止液體 0dydu秒）帕單位秒米牛( / 2sPadyduAF力中有動力學(xué)要素動力粘度，因在其量綱dy0duu流體力學(xué)模型 222 : / , /msmms單位米秒（） 常用因為它的單位只有長度和時間的量綱，類似于運動學(xué)的量綱，故稱為運動粘度。 液壓油的牌號是以40 的溫度下的運動粘度值來表示的例如 牌號為LHL32的液壓油指這種油在40 時的運動粘度平均值為32 就物理意義來說， 不是一個粘度的量，但習(xí)慣上常用它標志液體的粘度。C0C0s/mm22）運動粘度3）相對粘度 （條件粘度）動力粘度和運動粘度都比較難測量相對粘度是根據(jù)特定測

5、量條件制定的測量條件不同，采用的相對粘度單位也不同）（中國、德國、前蘇聯(lián)恩氏度 0E ( 美國、英國）通用賽氏秒 SUS英國、美國）商用雷氏秒( RS（法國）巴氏度 B0恩氏粘度用恩氏粘度計測定將200mL( )被測液體裝入粘度計的容器內(nèi)3cm容器底部有一直徑為 的小孔測出某一溫度下液體流盡的時間同體積蒸餾水在20 時流盡的時間為 （通常 =51s)被測液體在 下的恩氏粘度mm.821tC02t2tCt0210ttEt恩氏粘度與運動粘度間的換算關(guān)系為s/m)E.E.(2600103163174) 液壓油粘度與壓力和溫度的關(guān)系a. 液壓油的粘度隨壓力的增高而增大 壓力 分子間距離 內(nèi)聚力 粘度

6、一般的液壓系統(tǒng)壓力 pppa 0 表壓力 0則021222WPvgh0 2P故泵進口處的絕對壓力小于大氣壓力,形成真空油靠大氣壓力壓入泵內(nèi).2)當(dāng)泵安裝于液面以下時,hh ，bh 1、壓差流動在壓差 作用下通過固定平行平板縫隙的流動21ppp54136123 PpLbhq2、剪切流動 當(dāng)平行平板作相對運動，即使壓差 ，由于液體粘性的作用，液體也會被平板帶著產(chǎn)生流動。0p兩平板相對運動速度v中間各層的流速呈線性分布，平均流速為v/2-56-1 hbvAvq22流量為3、在壓差和剪切聯(lián)合作用下的流量-58-1 bhvpLbhQ2123當(dāng)動板的運動方向和壓差方向一致時取“”號當(dāng)動板的運動方向和壓差方

7、向反之時取“”號（二）環(huán)形縫隙 1、同心環(huán)形縫隙-60-1 p37 dhvpLdhq21232、偏心環(huán)形縫隙 內(nèi)外圓柱表面的半徑分別為r和R，偏心量為e相對偏心量0herRe同心時的間隙量 rRh0-63-1 p38 2)5 . 11 (120230vdhpLdhq12345第六節(jié) 液壓沖擊與氣穴現(xiàn)象1 1 液壓沖擊液壓沖擊在液壓系統(tǒng)中由于某種原因，液體壓力在一瞬間會突然升高,產(chǎn)生很高的壓力峰值,這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。液壓沖擊產(chǎn)生的壓力峰值往往比正常工作壓力高好幾倍，且常伴有噪聲和振動，從而損壞液壓元件、密封裝置、管件等。n液壓沖擊的類型 （1）液流通道迅速關(guān)閉或液流迅速換向使液流速度的大小或

8、方向突然變化時，由于液流的慣力引起的液壓沖擊。（2）運動著的工作部件突然制動或換向時，因工作部件的慣性引起的液壓沖擊。（3）某些液壓元件動作失靈或不靈敏，使系統(tǒng)壓力升高而引起的液壓沖擊。n產(chǎn)生原因(1)閥門突然關(guān)閉引起液壓沖擊。(2)運動部件突然制動或換向時引起液壓沖擊。第六節(jié) 液壓沖擊與氣穴現(xiàn)象n 減少液壓沖擊措施液壓沖擊的危害是很大的。發(fā)生液壓沖擊時管路中的沖擊壓力往往急增很多倍，而使按工作壓力設(shè)的管道破裂。此外，所產(chǎn)生的液壓沖擊波會引起液壓系統(tǒng)的振動和沖擊噪聲。因此在液壓系統(tǒng)設(shè)計時要考慮這些因素，應(yīng)當(dāng)盡量減少液壓沖擊的影響。為此，一般可采用如下措施。(1)緩慢關(guān)閉閥門，削減沖擊波的強度。

9、(2)在閥門前設(shè)置蓄能器，以減小沖擊波傳播的距離。(3)應(yīng)將管中流速限制在適當(dāng)范圍內(nèi)，或采用橡膠軟管，也可以減小液壓沖擊。(4)在系統(tǒng)中裝置安全閥，可起卸載作用。第六節(jié) 液壓沖擊與氣穴現(xiàn)象 2 2 空穴空穴( (氣穴氣穴) )現(xiàn)象現(xiàn)象 管道中發(fā)生空穴現(xiàn)象時，氣泡隨著液流進入高壓區(qū)時，體積急劇縮小，氣泡又凝結(jié)成液體，形成局部真空，周圍液體質(zhì)點以極大速度來填補這一空間，使氣泡凝結(jié)處瞬間局部壓力可高達數(shù)百帕，溫度可達近千度。在氣泡凝結(jié)附近壁面，因反復(fù)受到液壓沖擊與高溫作用，以及油液中逸出氣體具有較強的酸化作用，使金屬表面產(chǎn)生腐蝕。因空穴產(chǎn)生的腐蝕，一般稱為氣蝕。泵吸入管路連接、密封不嚴使空氣進入管道，回油管高出油面使空氣沖入油中而被泵吸油管吸入油路以及泵吸油管道阻力過大，流速過高均是造成空穴的原因。第六節(jié) 液壓沖擊與氣穴現(xiàn)象n空穴造成的危害性 空穴造成的危害性表現(xiàn)在以下幾個方面。(1)影響運動平穩(wěn)性。(2)系統(tǒng)動態(tài)性能變壞。(3)造成氣蝕，降低元件使用壽命。(4)產(chǎn)生沖擊和振動。n空穴產(chǎn)生部位 泵的吸油口、油液流經(jīng)節(jié)流部位、突然啟閉的閥門、帶大慣性負載的液壓缸、液壓馬達在運轉(zhuǎn)中突然停止或換向等。第六節(jié) 液壓沖擊