【文章內(nèi)容簡介】 期高效而可靠地運動，則必須對工作介質(zhì)進行 合理的使用 和 正確的維護 。實際上，如果使用不當，還會使工作介質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生變化。 工作介質(zhì)的維護關(guān)鍵是 控制污染 。實踐證明，工作介質(zhì)被污染是系統(tǒng)發(fā)生故障的主要原因，它嚴重影響著液壓系統(tǒng)的可靠性及元件的壽命 。 污染原因 切屑 、 毛刺 、型砂 、 磨粒 、焊渣 、 鐵銹 空氣 、 塵埃 、水滴 金屬微粒 、 銹斑 、涂 料 和密封件的剝離片 、 水分 、氣泡 以及工作介質(zhì)變質(zhì)后的 膠狀生成物 變質(zhì)液壓 油 . 本節(jié)主要介紹了液壓傳動的工作介質(zhì) ——液壓油，包括液壓油的用途、種類、主要性質(zhì)、選擇、管理和使用。 通過學(xué)習，應(yīng)重點掌握 液壓油的主要性質(zhì)和 液壓油的選擇、使用方法 。要注意，選擇液壓油主要就是選擇液壓油的 種類 和 黏度 ，而黏度則是根據(jù)泵的出廠規(guī)定、系統(tǒng)工作壓力、環(huán)境溫度和液壓部件的運動速度等因素來確定。 作業(yè)： 21， 22， 24 ， 25， (工作介質(zhì) ) 小結(jié) . 液體的靜壓力及其特性 壓力的傳遞 液體作用在固體壁面上的力 絕對壓力相對壓力和真空度 液體靜力學(xué)基本方程 1 4 2 5 3 如何做習題 6 本節(jié)要學(xué)習的內(nèi)容 第二節(jié) 液體靜力學(xué)基礎(chǔ) 第二節(jié) 液體靜力學(xué)基礎(chǔ) 本節(jié)知識點： 本節(jié)知識點 壓力的概念 壓力的傳遞 壓力的表示 . . 壓力的分布 壓力的計算 帕斯卡定律 空氣的密度極小，因此靜止空氣重力的作用甚微。所以，本節(jié)主要介紹 液體靜力學(xué) 。液體靜力學(xué)是研究 靜止液體 的力學(xué)規(guī)律以及這些規(guī)律的應(yīng)用。這里所說的 靜止液體是指 液體內(nèi)部質(zhì)點間沒有相對運動 而言，至于盛裝液體的容器，不論它是靜止的或是運動的，都沒有關(guān)系。 : 作用在液體上的力有兩種，即質(zhì)量力和表面力。與液體質(zhì)量有關(guān)并且作用在質(zhì)量中心上的力稱為 質(zhì)量力 ，單位質(zhì)量液體所受的力稱為單位質(zhì)量力，它在數(shù)值上等于重力加速度；與液體表面面積有關(guān)并且作用在液體表面上的力稱為 表面力 ，單位面積上作用的表面力稱為應(yīng)力。液體在單位面積上所受的內(nèi)法向力簡稱為壓力。在物理學(xué)中它被稱為壓強，但在液壓與氣壓傳動中則稱為 壓力 。它通常用 p來表示。 ： （ 1）液體的壓力沿著內(nèi)法線方向作用于承壓面； （ 2）靜止液體內(nèi)任一點處的壓力在各個方向上都相等。 由此可知，靜止液體總是處于受壓狀態(tài)，并且其內(nèi)部的任何質(zhì)點都受平衡壓力的作用。 AFpA ???? ???lim0靜止液體在單位面積上所受的法向力稱為靜壓力。該點的壓力定義為： （ ΔA→0 ） 若法向力 F均勻地作用面積 A上，則壓力可表示為： p = F / A 液體靜壓力在物理學(xué)上稱為 壓強 ，工程實際應(yīng)用中習慣稱為 壓力 。 ： 壓力的常用單位為 Pa（帕， N/㎡ ）、 MPa（兆帕，N/㎜ 178。）， bar（巴） 常用壓力單位之間的換算關(guān)系為： 1MPa=106 Pa，1bar=105 Pa。 ： 壓力分級 低壓 中壓 中高壓 高壓 超高壓 壓力 /MPa ≤ ＞ ＞ 816 ＞ 1632 ＞ 32 )( AghApAp o ????? ?（壓力隨深度線性增加；等深等壓。） 靜壓力基本方程式 p=p0+ρgh 力作用下靜止液體壓力分布特征： ? 壓力由 兩部分組成 ：液面壓力 p0， 自重形成的壓力 ρgh ； ? 液體內(nèi)的壓力與液體深度 成正比； ? 離液面深度相同處各點的壓力相等，壓力相等的所有點組成等壓面，重力作用下靜止液體的 等壓面為水平面； ? 靜止液體中任一質(zhì)點的總能量保持不變，即 能量守恒。 )( AghApAp o ????? ?p=p0+ρgh 能量守恒 )(gg 0 zzphpp ????? ?? 00常數(shù)???? 00 zgpzgp ??)(gg 0 zzphpp ????? ?? 00 自重造成的壓差可以不計： 液壓系統(tǒng)中的工作介質(zhì)由于自重造成的壓差可按△ P=ρgh計算。 例如： 高度為 3m的立式組合機床，若其液壓系統(tǒng)的工作壓力為 5MPa,液壓油的密度為 900kg/m3 ,油管的高度差為 ,g=,那么油管中的油因自重而造成的壓差為： △ P=ρgh=900 ≈， 占 %。 往往忽略不計。（單位換算時注意） 靜壓力基本方程的物理意義 將 圖 所示盛有液體的蜜閉容器放在基準水平面（ Ox）上加以考察，則靜壓力基本方程可改寫成 ： 圖 靜壓力基本方程的物理意義 )(gg 0 zzphpp ????? ?? 00式中 z0— 液面與基準水平面之間的距 離； z— 深度為 h的點與基準水平面之間 的距離 。 常數(shù)???? 00 zgpzgp ??上式整理后可得： 靜壓力基本方程的物理意義（能量守恒） 以上 是靜壓力基本方程的另一形式。 ?式中 p/(ρ g)表示了單位重力液體的壓力能，故又常稱作壓力水頭 ； z表示了單位重力液體的位能，也常稱作 位置水頭 。 ?因此，靜壓力基本方程的物理意義是：靜止液體內(nèi)任何一點具有 壓力能 和 位能 兩種能量形式，且其 總和保持不變 ，即 能量守恒 。但是 兩種能量形式之間可以相互轉(zhuǎn)換 。 靜止液體 —— 密閉容器內(nèi)壓力 等值傳遞。 流動液體 —— 壓力傳遞時考慮 壓力損失。 例 已知： ρ =900kg/m2 F=1000N, A=1X103m2 求：在 h= 處 p=? 解 表面壓力： p0=F/A=1000/1x103=106N/m2 h處的壓力： p=p0+ρ gh = MPa 帕斯卡原理 帕斯卡原理 在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體的壓力可以等值地傳遞到液體各點。 這就是帕斯卡原理，也稱為靜壓傳遞原理。 圖示是應(yīng)用帕斯卡原理的實例，作用在大活塞上的負載 F1形成液體壓力 p= F1/A1 。 為防止大活塞下降，在小活塞上應(yīng)施加的力 F2= pA2= F1A2/A1。 由此可得： ? 液壓傳動可使力放大，可使力縮小，也可以改變力的方向。 ? 液體內(nèi)的壓力是由負載決定的。 帕斯卡原理應(yīng)用 已知： D=100mm, d=20mm, G=5000kg 求： F=？ G=mg= =49000N 由 p1=p2 則 F/(π d2/4)=G/（ πD2/4) F=(d2/D2)G =(202/1002)49000=1960N （絕對壓力、相對壓力、真空度） 1）按測量方式表示 ?水柱高度（ m)、 ?水銀柱高度（ mm) ?單位面積受力值（帕 Pa、兆帕 MPa、工程大氣壓 atm） 2）按測量基準不同表示 ?ppa p表壓 =p相對 = p絕對 – pa ?ppa p真空度 = – p相對 =pa –p絕對 （液體作用在固體壁面上的力） 液體和固體壁面接觸時，固體壁面將受到液體靜壓力的作用。 XxxpAplrplrFF????????2dc o sd2/π2/π2/π2/π??F=pAx 當固體壁面為平面時，液體壓力在該平面的總作用力 F = p A ，方向垂直于該平面。 當固體壁面為曲面時，液體壓力在曲面某方向上的總作用力 F = p Ax ， Ax 為曲面在該方向的投影面積。 （ 延伸到球閥、錐閥的承壓面 見書 19頁 ） （液體作用在固體壁面上的力） F=pAx 如何做習題 舉例 ： 測壓管 真空計 作業(yè)： 216， 18， 19 . 基本概念 1 動量方程 4 液流連續(xù)性方程 2 伯努利方程 3 本節(jié)要學(xué)習的內(nèi)容 第三節(jié) 流動液體動力學(xué)基礎(chǔ) . 本節(jié)知識點： 第三節(jié) 流動液體動力學(xué)基礎(chǔ) 1 2 3 4 理想液體 流量、流速 雷諾數(shù) 流體動力學(xué)三個方程 第三節(jié) 液體動力學(xué)基礎(chǔ) 液體的流態(tài)與流速 流體的動量方程 流體的伯努利方程 流體的連續(xù)方程 流體動力學(xué)主要研究液體流動時流速和壓力的變化規(guī)律。流動液體的連續(xù)性方程、伯努利方程、動量方程是描述流動液體力學(xué)規(guī)律的三個基本方程式。前兩個方程反映了液體的壓力、流速與流量之間的關(guān)系，動量方程用來解決流動液體與固體壁面間的作用力問題。主要內(nèi)容： 第三節(jié) 流動液體動力學(xué)基礎(chǔ) 流體要做些必要的假定 流體流動時，內(nèi)部可形成超乎想象的復(fù)雜結(jié)構(gòu) (如湍流 )。固體受力時，內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化相對簡單。 ?、穩(wěn)定流動 ? 理想液體 ： 假設(shè)的既無粘性又不可壓縮的流體稱為理想流體。 ? 實際液體 ：有粘度、可壓縮的液體 ? 穩(wěn)定流動 ： 液體流動時，液體中任一點處的壓力、速度和密度都不隨時間而變化的流動，稱為定常流動或非時變流動。 ? 非穩(wěn)定流動 ： 壓力、速度、密度隨時間變化的流動。 ： （ 1） 流線、流束、流管、通流截面： （ 2） 流速、流量： 流量 ： 單位時間內(nèi)流經(jīng)某通流截面流體的體積， 流量以 q表示 ， 單位為 m3 / s 或 L/min。 流速 ： 流體質(zhì)點單位時間內(nèi)流過的距離，實際流體內(nèi)各質(zhì)點流速不等。以 u 表示，單位為 m/min 平均流速 ： 通過流體某截面流速的平均值 。 以 v表示。 AqAAuv ?? ?dAqv ???AAuq d流量 速度 平均流速 第三節(jié) 流動液體動力學(xué)基礎(chǔ) ，紊流，雷諾數(shù)： （ 1）流態(tài)： 層流 ：分層，穩(wěn)定，無橫向流動 紊流 ：不分層，不穩(wěn)定，有橫向流動 （ 2）判定流態(tài)： 雷諾數(shù) Re： ?臨界雷諾數(shù) Rec ?判定方法 Re Rec—— 層流 Re Rec—— 湍流 υvdRe ? 雷諾數(shù)： 無量綱； 雷諾數(shù)的物理意義是： 流動液體的慣性力與粘性力之比。 υvdRe ?雷諾 出生于英國一個牧師家庭，從小在家里接受教育。 1867年，在劍橋皇家學(xué)院數(shù)學(xué)系畢業(yè)，次年成為曼徹斯特一所學(xué)院的首席教授并一直到 1905年退休。 雷諾的研究領(lǐng)域主要涉及力學(xué)、物理學(xué)、工程學(xué)。 1883年發(fā)表一篇文章“平行渠道中決定水的流動是直線還是曲線的情況以及阻力定律的研究實驗”。引入無量綱數(shù) Re 質(zhì)量守恒： ?任取 2兩個通流截面，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時間內(nèi)流過兩個截面的液體流量相等，即液體在管內(nèi)作恒定流動： ρ 1v1 A1 = ρ 2v2 A2 不考慮液體的壓縮性， 則得 q =v A =常量 結(jié)論： 流量連續(xù)性方程說明了恒定流動中流過各截面的不可壓縮流體的流量是不變的。因而流速與通流截面的面積成反比。 . （ 1）理想液體伯努利方程： 假設(shè) ：理想液體作恒定流動 依據(jù) ：能量守恒定律 推導(dǎo) ：研究流束段 ab在時間 dt內(nèi)流到 a39。b‘ ?外力對流束段 ab所做的功 W ?流束段 aa‘bb’能量的變化 ΔE 動能 位能 ?外力做功 =能量變化 W=ΔE 伯努利方程 v2, A2 V1 dt V2 dt v1, A1 a a