第2章液压工作介质及其力学基础v3

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1、2022-6-11第第2 2章章 液压工作介质及其力学基础液压工作介质及其力学基础 2.1 液压工作介质液压工作介质 2.2 液体静力学液体静力学 2.3 液体动力学液体动力学 2.4 管道中液流的能量损失管道中液流的能量损失 2.5 孔口与缝隙液流特性孔口与缝隙液流特性 2.6 气穴现象及液压冲击气穴现象及液压冲击2022-6-122.1.1 2.1.1 液压油主要特性液压油主要特性（1 1）密度）密度 密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略常忽略Vm单位体积内液体的质量。单位体积内液体的质量。3/mkg2.1 2.1 液压工作介质

2、液压工作介质一般取=9003/mkg2022-6-13液压油液的体积将随压力的增高而减小的性质。液压油液的体积将随压力的增高而减小的性质。01VVpk即即: :单位压力变化下的体积相对变化量。单位压力变化下的体积相对变化量。体积变化体积变化初始体积初始体积压力变化压力变化（2 2）可压缩性）可压缩性用体积压缩系数用体积压缩系数k k表示：表示：2022-6-14VpVkK01体积弹性模量体积弹性模量K (体积压缩系数的倒数体积压缩系数的倒数)V0一定，在同样p下， K 越大, V 越小。说明K 越大，液体的抗压能力越强。矿物油 K = (1.42.0)10 9 N/m 2钢 K = 2.06

3、10 11 N/m 2K钢= 100150 K油在静态下工作时，不考虑液体的可压缩性。2022-6-15 液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力会产生一种阻碍其相对运动的内摩分子间的内聚力会产生一种阻碍其相对运动的内摩檫力，这种现象叫做液体的粘性。檫力，这种现象叫做液体的粘性。 静止液体不呈现粘性。静止液体不呈现粘性。（3 3）粘性）粘性 粘性的定义粘性的定义2022-6-16粘性示意图粘性示意图 下板固定下板固定 上板以上板以u u0 0运动运动 A A点：点：u = 0 u = 0 B B点：点：u = uu = u0 0 两板之间液

4、流速度两板之间液流速度呈线性规律分布呈线性规律分布B BA AdyduAFf式中：式中：粘性系数粘性系数( (粘度粘度) ) A 液层接触面积液层接触面积 du /dy速度梯度速度梯度两液层间的内摩擦力：两液层间的内摩擦力：- -液体的粘度液体的粘度2022-6-17 粘性的表示方法粘性的表示方法b. b. 运动粘度运动粘度 单位：单位：m m2 2/ /s s单位：单位：N s/m2 或 Pa.SPa.SdyduAFfa. a. 动力粘度动力粘度( (绝对粘度绝对粘度) )它直接表示液体的粘性即内摩擦力的大小。 如：旧牌号20号机械油，是在温度为50时，其运动粘度的平均值为202/s2022

5、-6-18c.c.相对粘度相对粘度21ttEt式中：式中：t1 油流出的时间油流出的时间 t220OC蒸馏水蒸馏水流出时间流出时间恩氏粘度与运动粘度的换算关系恩氏粘度与运动粘度的换算关系610)31. 631. 7(ttEE200ml=2. 8mm恩氏粘度计恩氏粘度计1005020,EEE 通常以通常以20、50、100OC作为标准测定温度，作为标准测定温度，记为：记为：恩（中、德、俄）赛（美）雷（英）2022-6-19 粘度与压力的关系粘度与压力的关系 p 应用时忽略影响应用时忽略影响 粘度与温度的关系粘度与温度的关系 T 影响：影响： 大，阻力大，能耗大，阻力大，能耗 小，油变稀，泄漏小，

6、油变稀，泄漏 限制油温：限制油温：T，加冷却器，加冷却器 T，加热器，加热器2022-6-110（4）其他性质稳定性 (热、氧化、水解、剪切）相容性（金属、密封、涂料）通过添加剂控制抗泡沫性防锈性2022-6-1112.1.2 2.1.2 对工作介质的要求对工作介质的要求 合适的粘度，粘温特性好合适的粘度，粘温特性好 润滑性能好润滑性能好 杂质少杂质少 相容性好相容性好 稳定性好稳定性好 抗泡性好、防锈性好抗泡性好、防锈性好 凝点低凝点低, ,闪点、燃点高闪点、燃点高 无公害、成本低无公害、成本低2022-6-112液压油的种类液压油的种类石油型石油型难燃型难燃型机械油机械油汽轮机油汽轮机油合

7、成型液压油合成型液压油水水- -乙二醇液乙二醇液磷酸酯液磷酸酯液水包油水包油油包水油包水乳化液乳化液合成型合成型抗磨液压油抗磨液压油液压导轨油液压导轨油2.1.3 2.1.3 工作介质的种类工作介质的种类2022-6-1132.1.4 2.1.4 液压油液的液压油液的选用选用 优先考虑粘性优先考虑粘性 按工作压力按工作压力 p p 高，选高，选大；大； p p 低，选低，选小小 按环境温度按环境温度 T T 高，选高，选大；大； T T 低，选低，选小小 按运动速度按运动速度 v v 高，选高，选小；小； v v 低，选低，选大大 其他其他 环境环境 （污染、抗燃）（污染、抗燃） 经济经济 （

8、价格、使用寿命）（价格、使用寿命） 特殊要求（精密机床、野外工作的工程机械）特殊要求（精密机床、野外工作的工程机械）2022-6-1142.2 2.2 液体静力学液体静力学2.2.1 2.2.1 液体静压力及其特性液体静压力及其特性(1) 液体静压力：液体静压力：静止液体静止液体在单位面积上所受的法向力。在单位面积上所受的法向力。AFp (2) 静压力的两个特性静压力的两个特性 1）液体静压力垂直于其承压面，方向和该面的内法线方）液体静压力垂直于其承压面，方向和该面的内法线方向一致向一致 2）静止液体内任一点所受的压力在各个方向都相等）静止液体内任一点所受的压力在各个方向都相等静止液体：指液体

9、内部质点之间没有相对运动，至于液体整体完全静止液体：指液体内部质点之间没有相对运动，至于液体整体完全可以象刚体一样做各种运动。可以象刚体一样做各种运动。研究内容：研究液体处于静止状态时的力学性质和平衡规律。研究内容：研究液体处于静止状态时的力学性质和平衡规律。单位单位: Pa（Nm2） 工程上常用工程上常用:MPa（兆帕）（兆帕）换算关系：换算关系：1MPa106Pa 1MPa105bar 2022-6-1152.2.2 2.2.2 静压力基本方程静压力基本方程重力作用下的静止液体，其压力分布具有如下特征：重力作用下的静止液体，其压力分布具有如下特征：（1 1）静止液体内任一点处的压力由两部分

10、组成：一部分是液面上的）静止液体内任一点处的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力，另一部分是该点以上液体自重所形成的压力。压力，另一部分是该点以上液体自重所形成的压力。（2 2）静止液体内的压力随液体深度按线性规律递增。）静止液体内的压力随液体深度按线性规律递增。（3 3）液面深度相同处各点的压力均相等，压力相等的所有点组成的）液面深度相同处各点的压力均相等，压力相等的所有点组成的面叫做等压面。面叫做等压面。 ：该点液面深度：该点液面深度ghppooph液体静压力基本方程为液体静压力基本方程为：液面上的压力：液面上的压力hGPP0AdA2022-6-1162.2.3 2.2.3 压力的表示方

11、法压力的表示方法绝对压力：当压力以绝对真空为基准度量时，称为绝对压力。绝对压力：当压力以绝对真空为基准度量时，称为绝对压力。相对压力：超过大气压力的那部分压力称为相对压力或表压力。相对压力：超过大气压力的那部分压力称为相对压力或表压力。真空度：当绝对压力低于大气压时，将绝对压力不足于大气压真空度：当绝对压力低于大气压时，将绝对压力不足于大气压力的那部分压力值称为真空度。力的那部分压力值称为真空度。(1) 压力的表示方法压力的表示方法2022-6-117 压力的单位除法定计量单位压力的单位除法定计量单位PaPa外，还有以前沿用的一些单位，如外，还有以前沿用的一些单位，如barbar，工程大气压，