【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 期高效而可靠地運(yùn)動(dòng)，則必須對(duì)工作介質(zhì)進(jìn)行 合理的使用 和 正確的維護(hù) 。實(shí)際上，如果使用不當(dāng)，還會(huì)使工作介質(zhì)的性質(zhì)發(fā)生變化。 工作介質(zhì)的維護(hù)關(guān)鍵是 控制污染 。實(shí)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(yán)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(dòng)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(guò)學(xué)習(xí)，應(yīng)重點(diǎn)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(yùn)動(dòng)速度等因素來(lái)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(duì)壓力相對(duì)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(xí)題 6 本節(jié)要學(xué)習(xí)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(shí)點(diǎn)： 本節(jié)知識(shí)點(diǎn) 壓力的概念 壓力的傳遞 壓力的表示 . . 壓力的分布 壓力的計(jì)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(shuō)的 靜止液體是指 液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 而言，至于盛裝液體的容器，不論它是靜止的或是運(yùn)動(dòng)的，都沒(méi)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(jiǎn)稱為壓力。在物理學(xué)中它被稱為壓強(qiáng)，但在液壓與氣壓傳動(dòng)中則稱為 壓力 。它通常用 p來(lái)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(diǎn)處的壓力在各個(gè)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(diǎn)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(diǎn)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(qiáng) ，工程實(shí)際應(yīng)用中習(xí)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(jí) 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(diǎn)的壓力相等，壓力相等的所有點(diǎn)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(diǎn)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(jì)： 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(jì)算。 例如： 高度為 3m的立式組合機(jī)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(jì)。（單位換算時(shí)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(zhǔn)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(zhǔn)水平面之間的距 離； z— 深度為 h的點(diǎn)與基準(zhǔn)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(diǎn)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(dòng)液體 —— 壓力傳遞時(shí)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(diǎn)。 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(shí)例，作用在大活塞上的負(fù)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(dòng)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(fù)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(duì)壓力、相對(duì)壓力、真空度） 1）按測(cè)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(cè)量基準(zhǔn)不同表示 ?ppa p表壓 =p相對(duì) = p絕對(duì) – pa ?ppa p真空度 = – p相對(duì) =pa –p絕對(duì) （液體作用在固體壁面上的力） 液體和固體壁面接觸時(shí)，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(dāng)固體壁面為平面時(shí)，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(dāng)固體壁面為曲面時(shí)，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(jiàn)書(shū) 19頁(yè) ） （液體作用在固體壁面上的力） F=pAx 如何做習(xí)題 舉例 ： 測(cè)壓管 真空計(jì) 作業(yè)： 216， 18， 19 . 基本概念 1 動(dòng)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(xí)的內(nèi)容 第三節(jié) 流動(dòng)液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) . 本節(jié)知識(shí)點(diǎn)： 第三節(jié) 流動(dòng)液體動(dòng)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(dòng)力學(xué)三個(gè)方程 第三節(jié) 液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 液體的流態(tài)與流速 流體的動(dòng)量方程 流體的伯努利方程 流體的連續(xù)方程 流體動(dòng)力學(xué)主要研究液體流動(dòng)時(shí)流速和壓力的變化規(guī)律。流動(dòng)液體的連續(xù)性方程、伯努利方程、動(dòng)量方程是描述流動(dòng)液體力學(xué)規(guī)律的三個(gè)基本方程式。前兩個(gè)方程反映了液體的壓力、流速與流量之間的關(guān)系，動(dòng)量方程用來(lái)解決流動(dòng)液體與固體壁面間的作用力問(wèn)題。主要內(nèi)容： 第三節(jié) 流動(dòng)液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 流體要做些必要的假定 流體流動(dòng)時(shí)，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(shí)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化相對(duì)簡(jiǎn)單。 ?、穩(wěn)定流動(dòng) ? 理想液體 ： 假設(shè)的既無(wú)粘性又不可壓縮的流體稱為理想流體。 ? 實(shí)際液體 ：有粘度、可壓縮的液體 ? 穩(wěn)定流動(dòng) ： 液體流動(dòng)時(shí)，液體中任一點(diǎn)處的壓力、速度和密度都不隨時(shí)間而變化的流動(dòng)，稱為定常流動(dòng)或非時(shí)變流動(dòng)。 ? 非穩(wěn)定流動(dòng) ： 壓力、速度、密度隨時(shí)間變化的流動(dòng)。 ： （ 1） 流線、流束、流管、通流截面： （ 2） 流速、流量： 流量 ： 單位時(shí)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(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)的距離，實(shí)際流體內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)流速不等。以 u 表示，單位為 m/min 平均流速 ： 通過(guò)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(dòng)液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) ，紊流，雷諾數(shù)： （ 1）流態(tài)： 層流 ：分層，穩(wěn)定，無(wú)橫向流動(dòng) 紊流 ：不分層，不穩(wěn)定，有橫向流動(dòng) （ 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(wú)量綱； 雷諾數(shù)的物理意義是： 流動(dòng)液體的慣性力與粘性力之比。 υvdRe ?雷諾 出生于英國(guó)一個(gè)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(dòng)是直線還是曲線的情況以及阻力定律的研究實(shí)驗(yàn)”。引入無(wú)量綱數(shù) Re 質(zhì)量守恒： ?任取 2兩個(gè)通流截面，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時(shí)間內(nèi)流過(guò)兩個(gè)截面的液體流量相等，即液體在管內(nèi)作恒定流動(dòng)： 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(shuō)明了恒定流動(dòng)中流過(guò)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(dòng) 依據(jù) ：能量守恒定律 推導(dǎo) ：研究流束段 ab在時(shí)間 dt內(nèi)流到 a39。b‘ ?外力對(duì)流束段 ab所做的功 W ?流束段 aa‘bb’能量的變化 ΔE 動(dòng)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