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1、 主要内容主要内容液压油液体静力学液体动力学管道中液流的特性孔口及缝隙的压力流量特性液压冲击和气穴现象1 本章学习要点本章学习要点重重点点内内容容：液液压压油油的的物物理理性性质质；液液体体粘粘性性的的概概念念和和表表示示方方法法；液液体体静静力力学学基基本本方方程程的的物物理理意意义义；流流动动液液体体的的连连续续性性方方程程和和伯伯努努力力方方程程；流流态态和和雷雷诺诺数数的的概概念念；液液体体流流过过孔孔口口的的压压力力流流量量特特性性；液液体体流流动动中中的的压压力损失和流量计算。力损失和流量计算。难难点点内内容容：压压力力的的度度量量以以及及绝绝对对压压力力、相相对对压压力力和和真真
2、空空度度之之间间的的关关系系；液液体体动动力力学学三方程的理解与运用。三方程的理解与运用。 2第一节第一节 液压油液压油液压油的性质液压油的性质对液压油的要求和选用对液压油的要求和选用34 图1-1 液体粘性示意图56 图1-2 几种国产油液粘温图7第二节第二节 液体静力学液体静力学静压力及其特性静压力及其特性静压力基本方程静压力基本方程帕斯卡原理帕斯卡原理静压力对固体壁的作用力静压力对固体壁的作用力8 图 1-3 静止液体内压力分布规律9 静静止止液液体体中中任任一一点点处处的的总总能能量量保保持持不不变变，即即能能量守恒。量守恒。10图1-4 绝对压力、相对压力和真空度11 图 1-7 压
3、力油作用在缸筒内壁上的力1213第三节第三节 液体动力学液体动力学基本概念基本概念流量连续性方程流量连续性方程伯努力方程伯努力方程动量方程动量方程14 图1-8 恒定流动和非恒定流动15 图1-9 流量和平均流速16 图1-10 液流连续性方程推导用图质量守恒质量守恒17 图1-11 伯努力方程推导用图任一截面上的压力能、势能和动能之和保持不变，即能量守恒。任一截面上的压力能、势能和动能之和保持不变，即能量守恒。 18 例1-3 应用伯努力分析液压泵正常吸油的条件,液压泵装置如图所示，设液压泵吸油口处的绝对压力为p2，油箱液面压力p1为大气压力pa,泵吸油口至油箱液面高度为h。解：1)选取基准
4、面和计算截面取油箱液面1-1为基准面；泵的吸油口处为2-2面。 2)按照液体流向列出伯努力方程（取121）其中，v2为吸油管速；hw为吸油管路的能量损失。 3)列出辅助方程 p1=pa（大气压力） v10 (油箱液面流速)19代入已知条件，上式可简化为即液压泵吸油口的真空度为通常为防止产生气穴现象，限制液压泵吸油口的真空度小于0.3105Pa，因此h0.5m。 20伯努利方程应用举例伯努利方程应用举例例例1如图示简易热水器，左端接冷水管，右端接淋浴莲蓬如图示简易热水器，左端接冷水管，右端接淋浴莲蓬头。已知头。已知 A1=A2/4和和A1、h值，问冷水管内流量达到多值，问冷水管内流量达到多少时才
5、能抽吸热水？少时才能抽吸热水？解：沿冷水流动方向列解：沿冷水流动方向列A1、A2截面的伯努截面的伯努利方程利方程 p1/g + v12/2g = p2/g + v22/2g补充辅助方程补充辅助方程 p1 = pagh p2=pa v1A1=v2A2代入得代入得 h+v12/2g = (v1/4)2/2g v1 = (32gh/15)1/2 q = v1A1= (32gh/15)1/2 A121 图 1-13 动量方程推导图 作作用用在在液液体体控控制制体体积积上上的的外外力力总总和和等等于于单单位位时时间间内内流流出出控控制制表表面面与与流流入入控制表面的液体的动量之差。控制表面的液体的动量之
6、差。 应应用用动动量量方方程程注注意意：F、u是是矢矢量量；流流动动液液体体作作用用在在固固体体壁壁面面上上的的力力与作用在液体上的力大小相等、方向相反。与作用在液体上的力大小相等、方向相反。22动量方程应用举例动量方程应用举例例例2 求液流通过滑阀时，对阀芯的轴向作用力的大小。求液流通过滑阀时，对阀芯的轴向作用力的大小。解：取阀进出口之间的液体为控制体积。则在此控制体积内液体上的力应为 F =q（v2 cos2 - v1cos1） = - q v1cos1(向左向左) 根据作用与反作用，液体作用在阀芯上的力为根据作用与反作用，液体作用在阀芯上的力为F1=F（向右），该（向右），该力使阀芯趋于
7、关闭。该力称为液动力。力使阀芯趋于关闭。该力称为液动力。 23第四节第四节 管道中液流的特性管道中液流的特性流态、雷诺数流态、雷诺数沿程压力损失沿程压力损失局部压力损失局部压力损失 管管道道在在流流动动中中的的能能量量损损失失可可用用压压力力损损失失来来表表示示，而而压压力力损损失失和和液液流流在在管管 道中的流动状态有关系。道中的流动状态有关系。24雷诺实验雷诺实验252627 通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。 层层流流粘粘性性力力起起主主导导作作用用，液液体体质质点点互互不不干干扰扰，液液体体的的流流动动呈呈线性或层状线性或层
8、状 。 紊紊流流惯惯性性力力起起主主导导作作用用，液液体体质质点点运运动动杂杂乱乱无无章章 ，还还存存在在着着剧烈的横向运动。剧烈的横向运动。 液体的流动状态用雷诺数来判断。液体的流动状态用雷诺数来判断。 雷诺数雷诺数Re = v d /（圆管）（圆管） v 为管内的平均流速为管内的平均流速 d 为管道内径为管道内径 为液体的运动粘度为液体的运动粘度 雷诺数为无量纲数。雷诺数为无量纲数。 如果液流的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。如果液流的雷诺数相同，它的流动状态亦相同。 一一般般以以液液体体由由紊紊流流转转变变为为层层流流的的雷雷诺诺数数作作为为判判断断液液体体流流态态的的依依据据，称称为临
9、界雷诺数，记为为临界雷诺数，记为Recr。 当当ReRecr，为层流；当，为层流；当ReRecr，为紊流。，为紊流。 常见液流管道的临界雷诺数见书中表格。常见液流管道的临界雷诺数见书中表格。28 图1-17 圆管层流运动29 推推 荐荐 流流 速速 30 1-4在图4所示的液压系统中，已知泵输出的流量qv1.510-3m3s，液压缸内径D100mm，负载F30000N，回油腔压力近似为零，液压缸的进油管是内径d20mm的钢管，总长即为管的垂直高度H5m，进油路总的局部阻力系数7.2，液压油的密度900kgm3，工作温度下的运动粘度46mm2s。试求： 1)进油路的压力损失； 2)泵的供油压力。
10、31第五节第五节 孔口及缝隙的压力特性孔口及缝隙的压力特性薄壁小孔薄壁小孔短孔和细长孔短孔和细长孔平板缝隙平板缝隙环形缝隙环形缝隙 液压传动中常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力，达到调速和调压的目的。液压元件的泄漏也属于缝隙流动。因而研究小孔和缝隙的流量计算，了解其影响因素，对于合理设计液压系统，正确分析液压元件和系统的工作性能，是很有必要的。32通过薄壁小孔的液流通过薄壁小孔的液流D/d7时称为完全收缩时称为完全收缩D/d7时称为不完全收缩时称为不完全收缩33 图1-19 圆柱滑阀阀口示意图34 图1-21 锥阀阀口35 图 1-24 平行平板缝隙间的液流36图125 同心环 缝隙
11、流动图126 偏心环 缝隙流动37 液压冲击液压冲击38本章小结本章小结 1.有关压力的概念；有关压力的概念； 静静压压力力的的概概念念；静静压压力力平平衡衡方方程程；绝绝对对压压力力、相相对对压压力力以以及及真真空空度度的的概概念念；压压力力作作用用于于固固体体壁壁上上力力的的计计算。算。 2.流动液体的基本方程流动液体的基本方程 连续性方程；连续性方程； 伯努力方程；伯努力方程； 动量方程。动量方程。 要深入理解方程中各项的物理意义、量纲，要会应用。要深入理解方程中各项的物理意义、量纲，要会应用。 3.压压力力损损失失的的概概念念以以及及计计算算：沿沿程程压压力力损损失失和和局局部部压压力力损失；损失； 4.小孔流量计算：三种小孔具有不同的计算公式。小孔流量计算：三种小孔具有不同的计算公式。 39
