液压与气压传动流体力学基础

第2章 液压与气压传动流体力学基础思考题和习题

2.1 什么叫压力？压力有哪几种表示方法？液压系统的压力与外界负载有什么关系？（答案略）

2.2 解释下述概念：理想流体、定常流动、过流断面、流量、平均流速、层流、紊流和雷诺数。（答案略）

2.3 说明连续性方程的本质是什么？它的物理意义是什么？（答案略）

2.4 说明伯努利方程的物理意义并指出理想液体伯努利方程和实际液体伯努利方程有什么区别？（答案略）

2.5 如图2.32所示，已知测压计水银面高度，计算M点处的压力是多少？

解：取B－C等压面，CBpp＝：

HgaCpp5.0＝

因为D－B为等压面，故 CBDppp＝＝。

取M水平面为等压面，OHDMpp2)5.05.1(＝OHHgap20.15.0＝。

2.6 一个压力水箱与两个U形水银测压计连接如图2.33，a，b，c，d和e分别为各液面相对于某基准面的高度值，求压力水箱上部的气体压力pg是多少？

解：由等压面概念：)(0deppHgd＝

)(2dcppOHcd＝

)(bcppHgcb＝

)(2bapppOHbagas＝＝

整理：20()()gasHgHOppcebdbdca＝

（ap为e处大气压力）

2.7 如图2.34所示的连通器，内装两种液体，其中已知水的密度1= 1 000 kg/m，h1= 60 cm，h1= 75 cm，试求另一种液体的密度是多少？

解：取等压面1—1列方程：

11ghppa＝左

２２右＝ghppa 2 121hh＝２

北京科技大学第2章液压与气压传动流体力学基础2．1 液体静力学一、液体的压力作用在液体上的力：质量力、表面力。质量力：与液体质量有关并且作用在质量中心上的力称为质量力；表面力：与液体表面面积有关并且作用在液体表面上的力称为表面力；应力：法向应力、切向应力。在液压技术工程上，单位面积上所受的内法向力简称为压力。北京科技大学

北京科技大学二、静止液体中的压力分布ghpp0静止液体内任一点处的压力都由两部分组成：液面上的压力p；该点以上液体自重所形成的压力。静止液体内的压力p随液体深度h呈直线规律分布。距液面深度h相同的各点组成了等压面，这个等压面为一水平面。在重力作用下的静止液体，其压力分布特点：

北京科技大学例图所示的容器内充满了油液。已知油液密度=900kg/ ，活塞上的作用力F=10000 N，活塞直径d=0.2 m，活塞厚度H=0.05 m，活塞材料为钢，其密度为7800kg/ 试求活塞下方h= 0.5 m处的液体压力？3m3m

北京科技大学解：重力加速度体积密度gFNN12081.905.02.0478002由活塞重力产生的压力为：22N/M 38262.04120aggPAFpGfgpppghpp0活塞的重力为：北京科技大学22N/M 3183102.041000afPAFp由液体重力所产生的压力为：2N/M44105.081.9900aGPghp则深度为h处的压力为：Gfgpppghpp025N/M10265.3326546)44103183103826(aaPP由作用力F所产生的压力为：结论：通常液体内由重力产生的压力可以忽略。

北京科技大学三、压力的表示方法和单位1、压力的表示有两种表示方法：绝对压力、相对压力。绝对压力：以绝对真空为基准相对压力：以大气压为基准真空度：比大气压小的那部分数值绝对压力＝大气压力+ 表压力表压力＝绝对压力-大气压力真空度＝大气压力-绝对压力北京科技大学北京科技大学2、压力的单位：单位面积液体上，作用的垂直负载。采用国际单位制(ISO):1 N/M2=1 Pa由于Pa单位太小，工程上常采用MPa(兆帕)表示。1 MPa =1X106Pa在工程单位制中，采用bar(巴)为压力单位。1(kgf/cm2)= 1 bar(巴) 俗称(公斤压力）换算关系：

第一章 流体力学基础

1、液体因所受压力增高而发生体积缩小的性质称为可压缩性。

2、流体粘性的大小用粘度来衡量。常用的粘度有三种：即动力粘度、运动粘度、相对粘度。

3、温度对粘度的影响： 温度变化使液体内聚力发生变化，因此液体的粘度对温度的变化十分敏感：温度升高，粘度下降。这一特性称为液体的粘一温特性。粘一温特性常用粘度指数来度量。粘度指数高，说明粘度随温度变化小，其粘一温特性好。

4、工作介质的维护关键是控制污染。实践证明，工作介质被污染是系统发生故障的主要原因，它严重影响着液压系统的可靠性及组件的寿命。

6、根据度量基准的不同，压力有两种表示方法：以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为绝对压力；以当地大气压力为基准所表示的压力，称为相对压力(又称：表压力)。绝大多数测压仪表因其外部均受大气压力作用，所以仪表指示的压力是相对压力。今后，如不特别指明，液压传动中所提到的压力均为相对压力。真空度=大气压力一绝对压力

7、一般把既无粘性又不可压缩的假想液体称为理想液体。

8、液体流动时，如液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化，便称液体是在作恒定流动；反之，只要压力、速度或密度中有一个参数随时间变化，则液体的流动被称为非恒定流动。

9、连续方程：q=vA=常数或v1 A1= v2 A2它说明在恒定流动中，通过流管各截面的不可压缩液体的流量是相等的。

10、能量方程又常称伯努利方程

理想液体的能量方程

实际液体的能量方程

11、动量方程：作恒定流动的液体∑F=ρq(β2v2－β1v1)

12、层流和湍流是两种不同性质的流态。液体的流动状态可用雷诺数来判别。νdυRe=液流由层流转变为紊流时的雷诺数和由湍流转变为层流时的雷诺数是不同的，后者数值小。所以一般都用后者作为判别流动状态的依据，称为临界雷诺数，记作Recr。当雷诺数Re小于临界雷诺数Recr时，液流为层流；反之，液流大多为湍流。对于非圆截面的管道来说，雷诺数Re应用下式计算

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绪论

教学目的和要求：

了解液压系统的组成、工作原理、基本特征，优缺点及液压系统的应用与发展 。

教学重点与难点：

液压传动的工作原理与基本特征。

教学内容：

液压传动的概况、工作原理、组成部分、图形符号及其优缺点。

一、 液压传动区别于其它传动方式的基本特征

1. 在液压传动中工作压力取决于负载，与流入的液体 （流量）多少无关。

2. 活塞移动速度正比于流入液压缸中油液流量 q，与负载无关。

3. 液压传动中的功率等于压力 p和流量q的乘积。

二、 在液压与气动系统中，要发生两次能量转变

1. 把机械能转变为流体压力能的元件或装置称为泵或能源装置。

2. 把流体压力能转变为机械能的元件称为执行元件。

三、 液压传动的工作原理

液压传动是基于流体力学的帕斯卡定律， 主要利用液体在密闭容积内发生变化时产生的

压力来进行能量传递和控制。

它利用各种元件组成具有所需功能的基本回路， 再由若干回路有机组合成传动和控制系

统，从而实现能量的转换、传递和控制。

四、 液压系统组成

一个完整的、能够正常工作的液压系统，应该由以下五个主要部分来组成：

（1 ）能源装置

把机械能转换成油液的压力能的装置， 其作用是供给液压系统压力油， 为系统提供动力，

称为系统的动力元件。

（2 ）执行元件

把油液的压力能转化成机械能 ，推动负载做功；其作用是在压力油的作用下输出力和速度。

（3）控制调节元件

控制或调节系统中油液的压力、流量或流动方向。

（4 ）辅助元件

上述三部分之外的其他装置，例如油箱，滤油器，油管等，主要保证系统的正常运行。

（5 ）工作介质

主要是传递动力与能量。

第一章流体力学基础

教学目的和要求： 精品文档

了解液压油的特性、熟练掌握液压油的物理性质、会根据要求选用合适的油液。熟练掌

握流体静力学基本方程， 流体动力学三个方程， 管路压力损失及小孔、 缝隙液流公式和基本

概念，理解液压冲击与空穴现象成因，了解克服液压冲击与空穴的方法。