中職設(shè)備控制技術(shù)第5章 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)教學(xué)課件

1、正版可修改PPT課件(中職）設(shè)備控制技術(shù)第5章 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)教學(xué)課件第5章 液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)5.1 概述5.2 液壓油5.3 液體力學(xué) 5.1 概述本章概述液壓傳動(dòng)是以液體作為工作介質(zhì)，利用液體的壓力進(jìn)行能量的傳遞和控制的一門技術(shù)。液壓傳動(dòng)具有許多優(yōu)點(diǎn)。被廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造、工程機(jī)械、建筑、汽車工業(yè)、石油化工、航天航空、軍事、冶金、農(nóng)機(jī)、海洋開發(fā)等領(lǐng)域。尤其是在當(dāng)今，隨著微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)、電、液技術(shù)的緊密結(jié)合，液壓傳動(dòng)的發(fā)展又進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段。教學(xué)目標(biāo)1.了解液壓傳動(dòng)的工作原理和組成。2.掌握液壓油的性質(zhì)、分類和選用要求3.熟悉液體力學(xué)相關(guān)知識(shí)。下一頁(yè)返回5.1 概述一、液壓傳動(dòng)

2、的工作原理現(xiàn)以液壓千斤頂為例，來說明液壓傳動(dòng)的工作原理。圖5-1所示為液壓千斤頂?shù)墓ぷ髟韴D，它由杠桿1、泵體2、活塞3、單向閥4和單向閥7組成的手動(dòng)液壓泵和活塞8,缸體9等組成的舉升液壓缸構(gòu)成。當(dāng)提起杠桿1時(shí)，活塞3上升，泵體2下腔的工作容積增大，形成局部真空，于是油箱12中的油液在大氣壓力的作用下，推開單向閥4進(jìn)入泵體2的下腔(此時(shí)單向閥7關(guān)閉);下一頁(yè)返回上一頁(yè)5.1 概述當(dāng)壓下杠桿1時(shí)，活塞3下降，泵體2下腔的容積縮小，油液的壓力升高，打開單向閥7(單向閥4關(guān)閉)，泵體2下腔的油液進(jìn)入缸體9的下腔(此時(shí)截止閥11關(guān)閉)，使活塞8向上運(yùn)動(dòng)，把重物頂起。若反復(fù)提壓杠桿1，就可以使重物不斷上

3、升，達(dá)到起重的目的。當(dāng)打開截止閥11時(shí)，活塞8在外力和自重的作用下實(shí)現(xiàn)回程，缸體9下腔的油液通過管路10直接流回油箱。下一頁(yè)返回上一頁(yè)5.1 概述二、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的組成圖5-2所示為簡(jiǎn)化了的機(jī)床工作臺(tái)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)液壓泵3從油箱1中吸油，并將油液送往系統(tǒng)，經(jīng)節(jié)流閥6至換向閥7。當(dāng)換向閥兩端的電磁鐵均不通電時(shí)，閥芯處于中間位置，如圖5-2(a)所示，管路P,A,B,T均不相通，液壓缸兩腔油液均被封閉，工作臺(tái)不能運(yùn)動(dòng)。若換向閥7左端電磁鐵通電，將閥芯推向右側(cè)處于圖5-2(b)所示位置，此時(shí)管路P和A相通，B和T相通，壓力油經(jīng)管路P、換向閥、管路A流入液壓缸8的左腔;由于液壓缸的缸體固定

4、，活塞9在壓力油的推動(dòng)下，通過活塞桿帶動(dòng)工作臺(tái)向右運(yùn)動(dòng)，同時(shí)液壓缸8右腔的油液經(jīng)管路B、換向閥、管路T流回油箱1。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.1 概述當(dāng)換向閥7右側(cè)電磁鐵通電時(shí)，閥芯被推至左側(cè)處于圖5 -2 ( c)所示位置，壓力油經(jīng)管路P、換向閥、管路B流入液壓缸8的右腔，推動(dòng)工作臺(tái)向左移動(dòng)，此時(shí)，液壓缸8左腔的油液經(jīng)管路A、換向閥、管路T流回油箱。可通過控制換向閥7兩端電磁鐵的通斷電情況，使換向閥7的閥芯左、右移動(dòng)，從而控制工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.1 概述工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整，由節(jié)流閥6和溢流閥5的配合來實(shí)現(xiàn)。節(jié)流閥就像自來水龍頭一樣，可以開大，也可以關(guān)小。當(dāng)開大時(shí)，經(jīng)

5、節(jié)流閥6進(jìn)入系統(tǒng)的油液就增多，工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度就加快，同時(shí)經(jīng)溢流閥5流回油箱的油液就相應(yīng)減少;當(dāng)關(guān)小時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度就減慢，同時(shí)經(jīng)溢流閥5流回油箱的油液就相應(yīng)增加，從而控制工作臺(tái)的速度。工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)，還要克服一定的阻力，如切削阻力和摩擦阻力等，這些阻力由液壓泵輸出油液的壓力來克服，因此，要求液壓泵輸出的油液壓力應(yīng)能進(jìn)行調(diào)節(jié)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.1 概述這個(gè)功能是由溢流閥5來完成的。當(dāng)油液壓力對(duì)溢流閥閥芯的作用力略大于彈簧對(duì)閥芯的作用力時(shí)，閥芯才能移動(dòng)，使閥口打開，油液經(jīng)溢流閥流回油箱，壓力不再升高，此時(shí)，泵出口處的油液壓力是由溢流閥決定的。由以上例子可以看出，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成: 動(dòng)力

6、元件液壓泵，是能量的輸入裝置，它將原動(dòng)機(jī)輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，向系統(tǒng)提供壓力油。 執(zhí)行元件液壓缸或液壓電動(dòng)機(jī)，是能量的輸出裝置，它把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，克服負(fù)載，帶動(dòng)機(jī)械完成所需的動(dòng)作。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.1 概述控制元件各種控制閥，如壓力閥、流量閥、方向閥等，用來控制液壓系統(tǒng)所需的壓力、流量、方向和工作性能，以保證執(zhí)行元件實(shí)現(xiàn)各種不同的工作要求。 輔助元件指各種管接頭、油管、油箱、過濾器、蓄能器、壓力計(jì)等，起連接、輸油、儲(chǔ)油、過濾、儲(chǔ)存壓力能、側(cè)量等作用，它們對(duì)保證液壓系統(tǒng)可靠和穩(wěn)定地工作，具有非常重要的作用。工作介質(zhì)液壓油，是傳遞能量的介質(zhì)。它直接影響著液壓系統(tǒng)的性能和可靠

7、性。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.1 概述三、液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的圖形符號(hào)圖5-2所示的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖，是一種半結(jié)構(gòu)式的工作原理圖，稱為結(jié)構(gòu)原理圖。這種原理圖直觀性強(qiáng)、容易理解，但繪制起來比較麻煩。為了簡(jiǎn)化原理圖的繪制。系統(tǒng)中各元件可用符號(hào)表示，這些符號(hào)只表示元件的職能和控制方式及外部連接口。不表示元件的具體結(jié)構(gòu)和參數(shù)及連接口的實(shí)際位置和元件的安裝位置。我國(guó)1993年制訂的液壓氣動(dòng)圖形符號(hào)GB/T 786.1-1993(代替GB786-76)，就屬于職能符號(hào)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.1 概述圖5-2所示的液壓系統(tǒng)用職能符號(hào)表示時(shí)，如圖5 -3所示，這樣繪制起來方便，可使系統(tǒng)圖簡(jiǎn)單明了。按照規(guī)定，液壓元件符號(hào)均以元

8、件的靜止位置或零位表示，有些液壓元件無法采用職能符號(hào)表示時(shí)，仍允許采用結(jié)構(gòu)原理圖表示。上一頁(yè)返回5.2 液壓油一、液壓油的性質(zhì)1.液體的可壓縮性 液體受壓力作用發(fā)生體積變化的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性。在一般情況下，由于壓力變化引起液體體積的變化很小，液壓油的可壓縮性對(duì)液壓系統(tǒng)性能的影響不大，所以一般可認(rèn)為液體是不可壓縮的。在壓力變化較大或有動(dòng)態(tài)特性要求的高壓系統(tǒng)中，應(yīng)考慮液體的可壓縮性對(duì)系統(tǒng)的影響。當(dāng)液體中混入空氣時(shí)，其可壓縮性將顯著增加，并嚴(yán)重影響液壓系統(tǒng)的性能，故應(yīng)將液壓系統(tǒng)中油液中的空氣含量減少到最低限量。下一頁(yè)返回5.2 液壓油 2.液體的黏度 當(dāng)液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，液體內(nèi)部各流層之

9、間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，就稱為液體的黏性。黏性越大，內(nèi)摩擦力就越大，液體的流動(dòng)性就越差。黏性的大小可用黏度來衡量。 (1)動(dòng)力黏度圖5 -4所示為液體黏性示意圖，實(shí)驗(yàn)表明(牛頓內(nèi)摩擦定律)，液體流動(dòng)時(shí)相鄰液層間的內(nèi)摩擦力與液層間的相對(duì)速度v成正比，而與液層間的距離h成反比，即 (5-1)式中， 為單位面積上的內(nèi)摩擦力(切應(yīng)力)。 為比例系數(shù)，稱為動(dòng)力黏度動(dòng)力黏度的單位是Pas(帕秒)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2 液壓油 (2)運(yùn)動(dòng)黏度 動(dòng)力黏度 和液體密度 的比值就稱為運(yùn)動(dòng)黏度，即 （5-2） 運(yùn)動(dòng)黏度的單位是m2/s(二次方米每秒)。它沒有明確的物理意義，但習(xí)慣上常用它來標(biāo)志液體的黏度，例如各種礦

10、物油的牌號(hào)就是該種油液在40時(shí)的運(yùn)動(dòng)黏度的平均值。 (3)相對(duì)黏度相對(duì)黏度又稱條件黏度，它是采用特定的黏度計(jì)在規(guī)定的條件下測(cè)出的液體黏度。我國(guó)、德國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)家采用恩氏黏度E,美國(guó)用賽氏黏度SSU，英國(guó)則用雷氏黏度RS。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2 液壓油恩氏黏度用恩氏黏度計(jì)測(cè)定，是200tnL溫度為，的被測(cè)液體流經(jīng)恩氏黏度計(jì)的時(shí)間與200tnL溫度為20的蒸餾水在同一黏度計(jì)中流經(jīng)時(shí)間之比。一般以40及100作為測(cè)定液體黏度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，由此而得到的恩氏黏度分別用E40 E100標(biāo)記。 液體黏度的測(cè)定可用旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)或運(yùn)動(dòng)黏度測(cè)定器直接測(cè)定，也可以先測(cè)出液體的相對(duì)黏度，然后再根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式換算出運(yùn)動(dòng)黏度

11、。恩氏黏度與運(yùn)動(dòng)黏度(m2/s)間的換算關(guān)系式為 (5-3)上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2 液壓油 液體的黏度隨液體壓力和溫度的變化而變化，對(duì)液壓油而言，壓力增大，黏度增大，但其變化量很小，在一般的中、低壓系統(tǒng)中可以忽略不計(jì)。但液壓油的黏度受溫度變化的影響十分敏感，溫度升高，黏度降低。液壓油的黏度隨溫度變化的關(guān)系稱為液壓油的粘溫特性。液壓油黏度的變化直接影響液壓系統(tǒng)的性能和泄漏量。因此，希望黏度隨溫度的變化越小越好，即粘溫特性要好。粘溫特性可用黏度指數(shù)VI表示，黏度指數(shù)VI的值越高，表示液壓油黏度隨溫度的變化越小，即粘溫特性越好。對(duì)于普通的液壓傳動(dòng)系統(tǒng)，一般要求VI90。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2 液壓油

12、3.其他性質(zhì)作為傳動(dòng)介質(zhì)的液壓油還需要有其他一些性質(zhì)，如熱安定性、氧化安定性、抗泡沫性、抗乳化性、防銹性、潤(rùn)滑性以及相容性等，這些性質(zhì)都對(duì)液壓油的選擇和使用有重要的影響，其含義較為明顯，不再多作解釋，可參閱有關(guān)資料。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2 液壓油二、液壓油的選用1.對(duì)液壓油的要求在液壓傳動(dòng)中，液壓油既是傳動(dòng)介質(zhì)，又兼作潤(rùn)滑油，因此它比一般潤(rùn)滑油的要求更高。對(duì)液壓油的要求為: 要有適宜的黏度和良好的粘溫特性。具有良好的潤(rùn)滑性，以減小液壓元件中相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的磨損。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2 液壓油具有良好的熱安定性和氧化安定性。具有較好的相容性，即對(duì)密封件、軟管、涂料等無溶解等有害的影響。質(zhì)量要純凈，

13、不含或含有極少量的雜質(zhì)、水分和水溶性酸堿等.要具有良好的抗泡沫性，抗乳化性要好，腐蝕性要小，防銹性要好。液壓油乳化會(huì)降低其潤(rùn)滑性，而使酸值增加。使用壽命縮短。液壓油中產(chǎn)生泡沫會(huì)引起氣穴現(xiàn)象。液壓油用于高溫場(chǎng)合時(shí)，為了防火安全，閃點(diǎn)要求要高，在溫度低的環(huán)境下工作時(shí)，凝點(diǎn)要求要低。對(duì)人體無害，成本低。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2 液壓油2.液壓油的選用液壓油的合理選用，實(shí)質(zhì)上就是對(duì)液壓油的品種和牌號(hào)的選擇。 (1)液壓油品種的選擇石油基液壓油的品種較多，由于制造容易，來源多，價(jià)格較低，故在液壓設(shè)備中，幾乎90%以上是使用石油基液壓油。但難燃液壓油既有抗燃特性，又符合節(jié)省能源與控制污染的要求，故受到各國(guó)的

14、普遍重視，所以應(yīng)從設(shè)備中液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)、工作環(huán)境和液壓油的特性等出發(fā)，來選擇液壓油的品種，表5 -1可供選擇時(shí)參考。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2 液壓油(2)液壓油牌號(hào)的選擇在液壓油的品種已定的情況下選擇油的牌號(hào)時(shí)，最先考慮的 應(yīng)是液壓油的黏度。如果黏度太低，就使泄漏增加，從而降低效率，降低潤(rùn)滑性，增加磨損;如果液壓油的黏度太高，運(yùn)動(dòng)部分的阻力要增加，磨損增大，液壓泵的吸油阻力增大，易產(chǎn)生吸空并造成噪聲。因此，要合理選擇液壓油的黏度。選擇液壓油時(shí)要注意以下幾點(diǎn):工作環(huán)境:當(dāng)液壓系統(tǒng)工作環(huán)境溫度較高時(shí)，應(yīng)采用較高黏度的液壓油;反之則采用較低黏度的液壓油。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2 液壓油工作壓力:當(dāng)液壓系

15、統(tǒng)工作壓力較高時(shí)，應(yīng)采用較高黏度的液壓油，以防泄漏;反之用較低黏度的液壓油。運(yùn)動(dòng)速度:當(dāng)液壓系統(tǒng)工作部件運(yùn)動(dòng)速度高時(shí)，為了減少功率損失，應(yīng)采用黏度較低的液壓油;反之采用較高黏度的液壓油。液壓泵的類型:在液壓系統(tǒng)中，不同的液壓泵對(duì)潤(rùn)滑的要求不同，選擇液壓油時(shí)應(yīng)考慮液壓泵的類型及其工作環(huán)境，如表5 -2所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.2 液壓油(3)合理使用液壓油的要點(diǎn)換油前液壓系統(tǒng)要清洗，液壓系統(tǒng)首次使用液壓油前，必須徹底清洗干凈，在更換同一品種液壓油時(shí)，也要用新?lián)Q的液壓油沖洗1 2次液壓油不能隨意混用。注意液壓系統(tǒng)密封的良好，防止泄漏和外界各種塵土、雜質(zhì)等混入。加入新油時(shí)，必須按要求過濾。根據(jù)換油指

16、標(biāo)及時(shí)更換液壓油。上一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)一、液體的靜壓力1.概念液體的靜壓力就是液體單位面積上所受到的法向作用力，在物理學(xué)中稱為壓強(qiáng)，在工程實(shí)際中習(xí)慣上稱為壓力。由于液體質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)聚力很小，不能受拉，只能受壓，所以液體的靜壓力具有向個(gè)重要的特性:液體靜壓力的方向總是承壓面的內(nèi)法線方向。靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)的液體靜壓力在各個(gè)方向上都相等。下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)2.壓力的表示壓力的表示方法有兩種，一種是以絕對(duì)真空(零壓力)為基準(zhǔn)測(cè)量的壓力，稱為絕對(duì)壓力;另一種是以大氣壓力為基準(zhǔn)測(cè)量的壓力，稱為相對(duì)壓力。由于大多數(shù)測(cè)壓儀表所測(cè)量的壓力都是相對(duì)壓力，故相對(duì)壓力也稱為表壓力。當(dāng)絕對(duì)壓力低于大氣壓時(shí)，

17、習(xí)慣上稱具有真空，而絕對(duì)壓力不足于大氣壓力的那部分壓力值，稱為真空度。絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力、真空度的關(guān)系如圖5-5所示。壓力的單位是Pa ( N/m2)，由于此單位太小，在工程上常用kPa, MPa。它們之間的關(guān)系是: 1 MPa =103 kPa =106Pa下一頁(yè)返回上一頁(yè)5.3 液體力學(xué)3.壓力的傳遞由靜力學(xué)基本方程可知，靜止液體中任意一點(diǎn)的壓力都包含廠液面上的壓力P，這說明在密閉容器中，由外力作用所產(chǎn)生的壓力可以等值地傳遞到液體內(nèi)所有各點(diǎn)。這就是帕斯卡原理，或稱靜壓力傳遞原理。在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，通常由外力產(chǎn)生的壓力要比液體自重產(chǎn)生的壓力大得多。因此，常把液體自重產(chǎn)生的壓力忽略不計(jì)，則液體

18、內(nèi)部各點(diǎn)的壓力處處相等。我們以圖5-6為例來說明液壓系統(tǒng)壓力的形成。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)圖中小、大活塞的面積分別為A1, A2，在小活塞上加一外力F，在大活塞上有重力W，則小液壓缸中液體的壓力為p1 = F/A,;大液壓缸中液體的壓力為p2 = W/A2根據(jù)帕斯卡原理，則有P1 =P2, W=A2F/A1 兩活塞的面積比A2/A1越大，大活塞輸出的力W越大。由P2=W/A2可知，若重力W=0，則P2 =0。根據(jù)帕斯卡原理，這時(shí)P1必須為零。F力施加不上去，即負(fù)載為零時(shí)系統(tǒng)建立不起壓力。這說明，液壓系統(tǒng)中的壓力取決于負(fù)載。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)4.液體靜力學(xué)基本方程式如圖5

19、 -7 ( a)所示，液體在重力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，液體所受的力有:液體的重力、液面上的壓力P0、容器壁面對(duì)液體的壓力。若要計(jì)算離液面深度為h處某點(diǎn)A的壓力時(shí)，可以在液體內(nèi)取出一個(gè)底面通過該點(diǎn)的，底面積為A的垂直小液柱，如圖5-7(b)所示，這個(gè)小液柱的重量為 。由于小液柱處于平衡狀態(tài)，于是有上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué) 等式兩邊同除以 A，則得 (5-4) 式(5 -4)即為靜壓力基本方程式，由此可見:靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)的壓力由液體自重所引起的壓力 液面上的壓力P0兩部分組成。連通容器內(nèi)同一液體中，深度相同處各點(diǎn)的壓力均相等。由壓力相等的點(diǎn)組成的面叫做等壓面。在重力作用下靜止液體的等壓面是

20、一個(gè)水平面。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)5.靜止液體對(duì)容器壁面上的作用力靜止液體和固體壁面相接觸時(shí)，固體壁面上各點(diǎn)在某一方向上所受液體靜壓作用力的總和便是液體在該方向上作用于固體壁面上的力。其大小等于液體的靜壓力和承壓表面在該方向的投影面積的乘積。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)二、液體的動(dòng)力學(xué)1.基本概念 (1)流動(dòng)狀態(tài)英國(guó)物理學(xué)家雷諾通過大量實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了液體在管路中流動(dòng)時(shí)有兩種流動(dòng)狀態(tài):層流和紊流，并找到了判別這兩種流動(dòng)狀態(tài)的方法。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)在層流時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)沿管路做直線運(yùn)動(dòng)，互不干擾，沒有橫向運(yùn)動(dòng)，即液體作分層流動(dòng)，各層間的液體互不混雜，如圖5 -8 (a)所示

21、。在紊流時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)除了沿管路運(yùn)動(dòng)外，還有橫向運(yùn)動(dòng)，呈紊亂混雜狀態(tài)，如圖5-8 (b)所示。 (2)理想液體和穩(wěn)定流動(dòng)實(shí)際液體具有黏性，也具有壓縮性。為了分析問題方便，我們把既無黏性又無壓縮性的液體稱為理想液體。液體流動(dòng)時(shí)，若液體中任意一點(diǎn)的壓力、速度和密度都不隨時(shí)間而變化，則這樣的流動(dòng)稱為穩(wěn)定流動(dòng)，如果在壓力、速度和密度中有一個(gè)量隨時(shí)間而變化，則稱為不穩(wěn)定流動(dòng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)(3)體積流量和平均流速體積流量和平均流速是描述液體流動(dòng)的兩個(gè)主要參數(shù)。液體在管道中流動(dòng)時(shí)，通常將垂直于液體流動(dòng)方向的截面積稱為通流截面，或稱過流斷面。單位時(shí)間內(nèi)通過某過流斷面的液體的體積，稱為體積流量

22、(簡(jiǎn)稱流量)。流量的常用代號(hào)為qv單位為m3/s，實(shí)際中常用的單位為 L/min或mL/s。在實(shí)際中，由于液體在管道中流動(dòng)時(shí)的速度分布規(guī)律為拋物面，如圖5-8(a)，計(jì)算較為困難。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)為了便于計(jì)算，假設(shè)過流斷面上的流速:是均勻分布的，流過斷面A的流量等于液體實(shí)際流過該斷面的流量。流速:稱為過流斷面上的平均流速，以后所指的流速，除特別指出外，均按平均流速來處理。于是有qv = vA，故平均流速為 (5-5)在液壓缸中，液體的流速與活塞的運(yùn)動(dòng)速度相同。由此可見，當(dāng)液壓缸的有效面積一定時(shí)，活塞的運(yùn)動(dòng)速度取決于輸入液壓缸的流量。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)2.連續(xù)性方程

23、液體的可壓縮性很小，在一般情況下，可認(rèn)為是不可壓縮的，即密度P為常數(shù)。液體又是連續(xù)的，不可能有空隙存在。因此，液體在管路中作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，根據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，管內(nèi)流動(dòng)液體的質(zhì)量不會(huì)增多也不會(huì)減少，故在單位時(shí)間內(nèi)流過管路某個(gè)截面的液體質(zhì)量必然相等。如圖5-9所示，管路兩處的通流面積分別為A1,A2，液體流速分別為:v1,v2，壓力為P1,P2，液體的密度為 ，則有 (5-6) (5-7)上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)式(5-7)稱為液流的連續(xù)性方程，它說明液體在管路中作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)通過任何過流斷面的流量都是相等的，而液流的流速與過流斷面的面積成反比，因此，流量一定時(shí)，管路細(xì)的地方流速

24、大，管路粗的地方流速小。3.伯努利方程 (1)理想液體的伯努利方程 伯努利方程就是能量守恒定律在流動(dòng)液體中的表現(xiàn)形式。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)理想液體沒有黏性，在管內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)沒有能量損失，具有位置勢(shì)能、壓力能和動(dòng)能三種形式的能量。如圖5-9所示，根據(jù)能量守恒定律，在任一截面上的這三種能量都可以互相轉(zhuǎn)換，但其和都保持不變。即 (5-8)式(5 -8)即為理想液體的伯努利方程，它表明了流動(dòng)液體各質(zhì)點(diǎn)的位置、壓力和速度之間的關(guān)系。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)(2)實(shí)際液體的伯努利方程實(shí)際液體具有黏性，在過流斷面上各點(diǎn)的速度是不同的。另外，由于液體有黏性，會(huì)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，因而造成能量損

25、失。若單位重量的實(shí)際液體從一個(gè)截面流到另一截面的能量損失用h表示，則實(shí)際液體的伯努利方程為 (5-9)式中，a為動(dòng)能修正系數(shù)。液體處于層流流動(dòng)時(shí)取a =2;液體處于紊流流動(dòng)時(shí)，取a=1。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)式(5 -9)為實(shí)際液體的伯努利方程，它表明了流動(dòng)液體各質(zhì)點(diǎn)的位置、壓力和速度之間的關(guān)系。當(dāng)管道水平放置或位置高低的影響都很小時(shí)，液體的流速越高，壓力就越低。如在一條粗細(xì)不等的管道中，過流斷面小的部位液體的流速較高，液體的壓力就較低;反之，過流斷面大的部位液體的流速較低，液體的壓力就較高。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)三、液體流動(dòng)中的壓力損失實(shí)際液體具有黏性，在流動(dòng)時(shí)就有阻力。

26、為了克服阻力，就必須要消耗能量，這樣就有能量損失。在液壓傳動(dòng)中，能量損失主要表現(xiàn)為壓力損失。液壓系統(tǒng)中的壓力損失分為兩類，一類是由液壓油沿等徑直管流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的壓力損失，稱為沿程壓力損失。另一類是液壓油流經(jīng)局部障礙(如彎管、接頭、管截面突然擴(kuò)大或收縮)時(shí)的壓力損失。稱為局部壓力損失。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)1.沿程壓力損失 液體在直管中流動(dòng)時(shí)，由于液體內(nèi)部、液體與管壁間的摩擦力以及紊流流動(dòng)時(shí)，質(zhì)點(diǎn)間的互相碰撞，從而引起壓力損失。壓力損失可用達(dá)西公式確定 (5-10)式中， 為沿程壓力損失(Pa); C為管路長(zhǎng)度(m);v為液流速度(m/s); d為管路內(nèi)徑(m) ; 為液體的密度(kg

27、/m3 ) ; 為沿程阻力系數(shù)。返回上一頁(yè)下一頁(yè)5.3 液體力學(xué)液體層流流動(dòng)時(shí)，黏性力起主導(dǎo)作用，液體質(zhì)點(diǎn)受黏性的約束，不能隨意運(yùn)動(dòng)。層流的壓力損失 P與流量 成正比。即 (5-11)式中， 為液體的動(dòng)力黏度;其他同式(5-10)。 液體紊流流動(dòng)時(shí)，慣性力起主導(dǎo)作用，黏性力已不能約束它，此時(shí)的能量損失比層流流動(dòng)時(shí)的能量損失大得多。因此，在液壓系統(tǒng)中應(yīng)盡可能使液體在管路中作層流運(yùn)動(dòng)。返回上一頁(yè)下一頁(yè)5.3 液體力學(xué)2.局部壓力損失液體經(jīng)過局部障礙處，由于液流的方向和速度突然變化，在局部形成旋渦引起液壓油質(zhì)點(diǎn)間以及質(zhì)點(diǎn)與固體壁面間互相碰撞和劇烈摩擦而產(chǎn)生壓力損失，因?yàn)橐后w的流動(dòng)現(xiàn)象是十分復(fù)雜的，所以局部壓力損失一般由試驗(yàn)求得，可用下式計(jì)算 （5-12）式中， :為局部壓力損失(Pa ) ; 為局部阻力系數(shù)，由試驗(yàn)求得，具體數(shù)據(jù)可查閱有關(guān)液壓傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè);v為液流的流速(m/s)，一般情況下均指局部阻力后部的流速； 為液體密度(kg/m3)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回5.3 液體力學(xué)對(duì)于液流