液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)知識(shí)

歡送來主頁下載歡送來主頁下載---教師姓名 李光布 授課班級(jí) 08機(jī)械 授課形式 講授授課日期

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授課時(shí)數(shù) 6授課章節(jié)名稱第一章液壓傳動(dòng)根底學(xué)問1、把握液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理與組成教學(xué)目標(biāo) 靜力學(xué)﹑液體動(dòng)力學(xué)﹑定常管流的壓力損失﹑孔口及縫隙流淌教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)流體靜壓力根本方程、伯努利方程、定常管流的壓力損失等教學(xué)媒體選擇多媒體課件作業(yè)布置 1-5，1-7，1-9，1-13教學(xué)學(xué)時(shí)安排：1、液壓油﹑液體靜力學(xué)：2學(xué)時(shí)安排 2、液體動(dòng)力學(xué)：2學(xué)時(shí)：2另外，安排液阻特性試驗(yàn)：2第一章液壓傳動(dòng)根底學(xué)和動(dòng)力學(xué)規(guī)律，需了解液體的以下特性：能利用解析數(shù)學(xué)來描述它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。剪切變形而只能對(duì)變形速度呈現(xiàn)阻力。能保持肯定的外形，只能呈現(xiàn)所處容器的外形。均質(zhì)性：其密度是均勻的，物理特性是一樣的。第一節(jié)液壓傳開工作介質(zhì)第一節(jié)液壓傳開工作介質(zhì)常用的液壓傳開工作介質(zhì)的性質(zhì)。一、液壓傳開工作介質(zhì)的性質(zhì)密度單位體積液體的質(zhì)量稱為液體的密度。體積為Ｖ，質(zhì)量為ｍ的液體的密度為20度時(shí)的密度作為油液的標(biāo)準(zhǔn)密度。可壓縮性壓力為ｐ0、體積為Ｖ0的液體，如壓力增大

時(shí)，體積減小 ，則此液體的可壓縮性可用體積壓縮系數(shù) ，即單位壓力變化下的體積相對(duì)變化量來表示由于壓力增大時(shí)液體的體積減小，因此上式右邊須加一負(fù)號(hào)，以使 成為正值。液體體積壓縮系數(shù)的倒數(shù)，稱為體積彈性模量Ｋ，簡稱體積模量。即Ｋ=１／ 。粘性粘性的定義液體在外力作用下流淌(或有流淌趨勢)時(shí)，分子間的內(nèi)聚力要阻擋分子相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的一種內(nèi)摩擦力，這種現(xiàn)象叫做液體的粘性。液體只有在流淌(或有流淌趨勢)時(shí)才會(huì)呈現(xiàn)出粘性，靜止液體是不呈現(xiàn)粘性的。1-2為例，假設(shè)兩平行平板間布滿液體，下平板不動(dòng)，而上平板以速度 向右平動(dòng)。由于液體的粘性作用，緊靠下平板和上平板的液體層速度分別為零和 試驗(yàn)測定得出，液體流淌時(shí)相鄰液層間的內(nèi)摩擦力Ft，與液層接觸面積Ａ、液層間的速度梯度成正比，即式中：為比例常數(shù)，稱為粘性系數(shù)或粘度。如以表示切應(yīng)力，即單位面積上的內(nèi)摩擦力，則這就是牛頓的液體內(nèi)摩擦定律。粘性的度量位為Pa·s(帕·秒)，以前沿用的單位為P(泊，dyne·s／ )，1Pa·s=10P= cP(厘泊)。運(yùn)動(dòng)粘度：液體的動(dòng)力粘度與其密度的比值，稱為液體的運(yùn)動(dòng)粘度；即，前沿用的單位為St(斯)，１=St＝cSt(厘斯)。液壓傳開工作介質(zhì)的粘度等級(jí)是以40時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度(以 號(hào)L-HL22一般液40時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的中心值為22 。度本身。其它性質(zhì))、抗泡沫性、抗乳化性、防銹性、潤滑性以及相容性(對(duì)所接觸的金屬、密封材料、涂料等作用程度)等，它們對(duì)工作介質(zhì)的選擇和使用有重要影響。這些性質(zhì)需要在精煉的礦物油中參加各種添加劑來獲得，其含義較為明顯，不多作解釋，可參閱有關(guān)資料。二、對(duì)液壓傳開工作介質(zhì)的要求動(dòng)力，液壓傳開工作介質(zhì)應(yīng)具備如下性能：適宜的粘度，較好的粘溫特性。潤滑性能好。質(zhì)地純潔，雜質(zhì)少。對(duì)金屬和密封件有良好的相容性。對(duì)熱、氧化、水解和剪切都有良好的穩(wěn)定性?？古菽茫谷榛院?，腐蝕性小，防銹性好。體積膨脹系數(shù)小，比熱容大。(明火能使油面上油蒸氣閃燃，但油本身不燃燒時(shí)的溫度)和燃點(diǎn)高。對(duì)人體無害，本錢低?；鸬软?xiàng)要求。三、工作介質(zhì)的分類和選擇分類L是石油產(chǎn)品的總分類號(hào)，H表示液壓系統(tǒng)用的工作介質(zhì)，數(shù)字表示該工作介質(zhì)的粘度等級(jí)。工作介質(zhì)的選用原則選擇液壓系統(tǒng)的工作介質(zhì)一般需考慮以下幾點(diǎn)：液壓系統(tǒng)的工作條件液壓系統(tǒng)的工作環(huán)境綜合經(jīng)濟(jì)分析四、液壓系統(tǒng)的污染掌握手段。污染的根源進(jìn)入工作介質(zhì)的固體污染物有四個(gè)根源：已被污染的油、殘留污染、侵入污染和內(nèi)部生成污染。污染的的危害3．污染的測定污染度測定方法有測重法和顆粒計(jì)數(shù)法兩種。污染度的等級(jí)NASl638油液污染度等級(jí)。工作介質(zhì)的污染掌握度內(nèi)是較為切實(shí)可行的方法.為了削減工作介質(zhì)的污染，應(yīng)實(shí)行如下一些措施：對(duì)元件和系統(tǒng)進(jìn)展清洗，才能正式運(yùn)轉(zhuǎn)。(2)防止污染物從外界侵入。在液壓系統(tǒng)適宜部位設(shè)置適宜的過濾器。掌握工作介質(zhì)的溫度，工作介質(zhì)溫度過高會(huì)加速其氧化變質(zhì)，產(chǎn)生各種生成物，縮短它的使用期限。必需馬上更換。更換的工作介質(zhì)前，必需對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)徹底清洗一遍。其次節(jié)液體靜力學(xué)其次節(jié)液體靜力學(xué)液體靜力學(xué)主要是爭論液體靜止時(shí)的平衡規(guī)律以及這些規(guī)律的應(yīng)用?！耙后w容器，不管它是靜止的或是勻速、勻加速運(yùn)動(dòng)都沒有關(guān)系。一、液體靜壓力及其特性法向力。液體內(nèi)某點(diǎn)處單位面積叫做壓力 (靜壓力)，即

上所受到的法向力之比，假設(shè)法向力F，均勻地作用于面積A上，則壓力可表示為液體的靜壓力具有兩個(gè)重要特性：液體靜壓力的方向總是作用面的內(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。二、液體靜壓力根本方程靜壓力根本方程式在重力作用下的靜止液體，其受力狀況如圖1-4a所示1-4重力作用下的靜止液體則Ａ點(diǎn)所受的壓力為g止液體內(nèi)任一點(diǎn)處的壓力由兩局部組成，一局部是液面上的壓力局部是與該點(diǎn)離液面深度 的乘積。同一容器中同一液體內(nèi)的靜壓力隨液體深度的增加而線性地增加。連通器內(nèi)同一液體中深度一樣的各點(diǎn)壓力都相等。由壓力相等的點(diǎn)組成的靜壓力根本方程式的物理意義圖1-5為盛有液體的密閉容器，液面壓力為 ，選則一根本水平面ox，依據(jù)靜壓力根本方程式可以確定距液面深度ｈ處Ａ點(diǎn)的壓力ｐ，即是液體靜壓力根本方程式的另一種形式。其中體的位能；表示A點(diǎn)的單位質(zhì)量液體的壓力能。理意義。１．壓力的表示方法力也稱表壓力。確定壓力與相對(duì)壓力的關(guān)系為：=相對(duì)壓力+大氣壓力確定壓力小于大氣壓時(shí),負(fù)相對(duì)壓力數(shù)值局部叫做真空度。即-確定壓力=-(確定壓力-大氣壓)1-6所示。２．壓力的單位:法定壓力(ISO)單位稱為帕斯卡(帕)，符號(hào)為 ，工程上常用兆帕這個(gè)單位來表示壓力，符號(hào)為１壓力的單位及其它非法定計(jì)量單位的換算關(guān)系為：1at(工程大氣壓)＝(米水柱)(毫米汞柱)四、帕斯卡原理理。液壓系統(tǒng)中的壓力是由外界負(fù)載打算的。五、液體靜壓力對(duì)固體壁面的作用力體壁面上的壓力是均勻分布的。分力等于液體靜壓力和曲面在該方向的垂直面內(nèi)投影面積的乘積。第三節(jié)液體動(dòng)力學(xué)第三節(jié)液體動(dòng)力學(xué)一、根本概念l．抱負(fù)液體、定常流淌和一維流淌抱負(fù)液體：既無粘性又不行壓縮的液體。化，則這種流淌就稱為定常流淌(恒定流淌或非時(shí)變流淌)。流淌(非恒定流淌或時(shí)變流淌)。稱為二維或三維流淌。跡線、流線、流束和通流截面跡線：是流淌液體的某一質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)間間隔內(nèi)在空間的運(yùn)動(dòng)軌跡。上各質(zhì)點(diǎn)速度方向與該線相切。不行能突然轉(zhuǎn)折，流線只能是一條光滑的曲線。的每一點(diǎn)作流線，由這些流線組合的外表稱為流管。流束：流管內(nèi)的流線群稱為流束定常流淌時(shí)。線全都，可以認(rèn)為運(yùn)動(dòng)的液體是由很多微小流束所組成的。度都垂直于這個(gè)面。平行流淌：流線彼此平行的流淌稱為平行流淌。緩變流淌都可算是一維流淌。流量和平均流速流量：單位時(shí)間內(nèi)通過某通流截面的液體的體積稱為流量。法定計(jì)量單位制(或SI單位制)中流量的單位為／秒常用單認(rèn)為通流截面上各點(diǎn)的流速u是相等的，所以通過該截面積的流量為，對(duì)此式進(jìn)展積分，可得到整個(gè)通流截面面積A上的流量為流速通過的流量相等，即＝ｖＡ故平均流速流量也可以用流過其截面的液體質(zhì)量來表示，即質(zhì)量流量流淌液體的壓力在各個(gè)方向上的數(shù)值可以看作是相等的。二、連續(xù)性方程程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的一種表達(dá)形式，假設(shè)液體作定常流淌，且不行壓縮，那么流管(圖1-11)，兩端通流截面面積為 和 ，在流管中取一微小流束，流束兩端的截面積分別為 和 ，在微小截面上各點(diǎn)的速度可以認(rèn)為是相等的，且分別為 和 dt時(shí)間內(nèi)流人此微小流束的質(zhì)量應(yīng)等于從今微小流束流出的質(zhì)量，故有即對(duì)整個(gè)流管，明顯是微小流束的集合，由上式積分得即如用平均速度表示，得由于兩通流截面是任意取的，故有還說明當(dāng)流量肯定時(shí)，流速和通流截面面積成反比。三、伯努利方程伯努利方程就是能量守恒定律在流淌液體中的表現(xiàn)形式。要說明流淌液體的能量問題，必需先表達(dá)液流的受力平衡方程，亦即它的運(yùn)動(dòng)微分方程。l.抱負(fù)液體的運(yùn)動(dòng)微分方程體的力平衡方程。抱負(fù)液體的伯努利方程將上式沿流線積分，便可得到抱負(fù)液體微小流束的伯努利方程或?qū)α骶€上任意兩點(diǎn)且兩邊同除以g可得抱負(fù)液體作定常流淌時(shí)液流中任意截面處液體的總比能(即單位重量液體的總能量)由比壓能( )比位能(z)，與比動(dòng)能( 組成(均為長度量綱，因此從幾何意義上講可分別稱為壓力水頭、位置水頭和速度水頭)，三者之間可相互轉(zhuǎn)化，但總和為肯定值。z的變化與其它流淌參數(shù)相比可以無視不計(jì)，則上式可寫成該式說明，沿流線壓力越低，速度越高。實(shí)際液體流束的伯努利方程實(shí)際液體總流的伯努利方程動(dòng)能和按平均流速計(jì)算出的動(dòng)能之比為動(dòng)能修正系數(shù) ，即

值越大，流速分布較均勻時(shí)

1(層流時(shí)

，紊流時(shí) )。此外，對(duì)液體在管流中流淌時(shí)因粘性摩擦而產(chǎn)生的能量損耗，也用平均能量損耗的概念來處理，即令則伯努利方程可以寫成上式就是僅受重力作用的實(shí)際液體在管流中作平行(或緩變)流淌截面上的伯努利方程。它的物理意義是單位質(zhì)量液體的能量守恒。其中

為單位質(zhì)量液體從截面Ａ1流到截面Ａ2過程中的能量損耗。應(yīng)用伯努利方程時(shí)，應(yīng)留意下述各點(diǎn)。這是由于在推導(dǎo)伯努利方程過程中逐次參加了限制條件。1、Ａ2上的點(diǎn)倒不肯定都要取在同一條流線上，但一般對(duì)管流而言，計(jì)算點(diǎn)都取在軸心線上。把這兩個(gè)點(diǎn)都取在兩截面的軸心處，不過是為了便利。液流是恒定流。如不是恒定流，要參加慣性項(xiàng)。兩個(gè)計(jì)算通流截面應(yīng)取在平行流淌或緩變流淌動(dòng)處，但兩截面之間的流淌不受此限制。至于兩截面間是什么流，是沒有關(guān)系的，這最多影響能量損失的大小。液流僅受重力作用，亦即盛液的容器沒有牽連加速度的狀況。液體不行壓縮，密度在運(yùn)動(dòng)中保持不變。流量沿程不變，即沒有分流。適當(dāng)?shù)剡x取基準(zhǔn)面，一般取液平面，這時(shí)ｐ一般等于ｐa，ｖ＝０。0.03MPa，則表壓力為-0.07MPa0.07MPa。四、動(dòng)量方程

，紊流時(shí) 。等于物體在力作用方向上的動(dòng)量的變化率，即依據(jù)上式進(jìn)展推導(dǎo)〔具體推導(dǎo)過程請參閱參考書〕可得流淌液體的動(dòng)量方程。反作用力大小相等，方向相反。液體作用在固體壁面的作用力分別稱為瞬態(tài)液動(dòng)力和穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力。定常流淌時(shí)， ，故上式中只有穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，即方程，從而可求出作用力在該方向上的重量，然后加以合成。第四節(jié)定常管流的壓力損失計(jì)算的實(shí)際動(dòng)量與以平均流速流過截面的動(dòng)量之比，當(dāng)液流流速較大且分布較均(紊流)時(shí)， ，液流流速較低且分布不均勻(層流)時(shí)， 。第四節(jié)定常管流的壓力損失計(jì)算液體流淌的伯努利方程式(1-24)而產(chǎn)生的壓力損失稱之為局部壓力損失。一、流態(tài)、雷諾數(shù)層流和紊流流體在流淌時(shí)，通過雷諾試驗(yàn)，可以看到以下圖〔圖1－21〕所示的幾種流淌狀態(tài)，一般將其定義為層流和紊流。在低速流淌時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)互不干擾，液體的1-21a還存在著猛烈的橫向運(yùn)動(dòng)，此種流淌狀態(tài)稱為紊流，如圖1-21d1-21b1-21c表現(xiàn)液體流淌已趨于，此兩種狀態(tài)稱為變流，一般也將其看成紊流。諾數(shù)來判別。雷諾數(shù)ｖ徑ｄ、液體的運(yùn)動(dòng)粘度有關(guān)，但是真正打算液流流淌狀態(tài)的是用這三個(gè)數(shù)所組Re對(duì)于非圓截面管道來說，ReA上與液體接觸的固體壁面的周長)之比，即第五節(jié)孔口和縫隙流淌第五節(jié)孔口和縫隙流淌一、孔口液流特性可知，液體流經(jīng)孔口時(shí)要產(chǎn)生局部壓力損失，使系統(tǒng)發(fā)熱，油液粘度下降，系統(tǒng)置來實(shí)現(xiàn)對(duì)流量和壓力的掌握。流經(jīng)薄壁小孔的流量1-24示。其流經(jīng)小孔的流量公式為流量公式為流經(jīng)瘦長小孔的流量計(jì)算所謂瘦長小孔，一般指小孔的長徑比l／d>4時(shí)的狀況，其流量公式為二、縫隙液流特性通常需要有肯定的協(xié)作間隙，由此帶來了泄漏現(xiàn)象，同時(shí)液壓油也總是從壓力，較高處流向系統(tǒng)中壓力較低處或大氣中，前者稱為內(nèi)泄漏，后者稱為外泄漏。(一)平行平板的間隙流淌如下圖，平板長為ｌ，寬為ｂ，兩平行平板間的間隙為ｈ，且ｌ>>ｈ，ｂ>>ｈ。(壓差流淌)上、下兩平板均固定不動(dòng)，液體在間隙兩端的壓差作用下