5第二章 液压流体力学基础知识

第二章 液压流体力学基础

2．1 液压油

2．1．1 液压油物理性质

从分子物理学的观点来看，液体是由一个个不断作不规则运动的分子所组成的；分子间存在着间隙，因此它们是不连续的。但从工程技术的观点来看，分子间的间隙极其微小，完全可以把液体看作是由无限多个微小质点所组成的连续介质，把液体的状态参数(密度、速度和压力等)看作是空间坐标内的连续函数。

（1）密度

液体中某点处微小质量△m与其体积△V之比的极限值，称为该点的密度。

一般条件下，由于工作介质的密度随温度和压力的变化很小，常把液体的密度当作常量使用。

（2）可压缩性

当液体受到压力时，分子间距离缩短，密度增加，体积缩小。这种性质就叫做液体的压缩性。

在研究液压传动的动特性，计算液流冲击力、抗振稳定性、工作的过渡过程以及远距离操纵的液压机构时，必须考虑它的压缩性。在这些情况下，液体的压缩性是有害的性质。例如，在精度要求很高的随动系统中，油液的压缩性会影响它的运动精度，在超高压系统液体加压压缩时吸收了能量，当换向时能量突然释放出来，会产生液压冲击，引起剧烈的振动和噪音等。但是，我们可以利用它有利的一面。例如液压机中，可以利用油液的压缩性储存压力能，实现停机保压。

封闭在容器内的液体在外力作用下的情况极像一个弹簧（称为液压弹簧）：外力增大，体积减小；外力减小，体积增大。

液体的可压缩性很小，在一般情况下当液压系统在稳态下工作时可以不考虑可压缩的影响。但在高压下或受压体积较大以及对液压系统进行动态分析时，就需要考虑液体可压缩性的影响。

（3）黏性

当油液在外力作用下发生流动时，由于油液分子与固体壁面之间的附着力和分子之间的内聚力的作用，会导致油液分子间产生相对运动，从而在油液中产生内摩擦力。我们称油液在流动时产生内摩擦的特性为粘性。所以只有在流动时，油液才有粘性，而静止液体则不显示粘性。

两平行平板中液体的流动情况为例，由于各层的运动速度不同，快的流层会拖曳慢的流层，而慢的流层又阻滞快的流层，层与层之间就是因为存在粘性而产生了阻止相对运动的内摩擦力。

授课人 部门

授课题目 §1-2 液压传动工作原理与系统组成（1） 课 时 2

所属学科 汽车运用与维修 授课方式 多媒体

适用年级 授课时间

教学目标 知识目标：1．掌握液压传动工作原理。

2．掌握液压传动系统各组成部分及在系统中的作用。

能力目标：掌握液压传动工作原理

掌握液压传动系统各组成部分及在系统中的作用

德育目标：

教学重点：掌握液压传动工作原理

教学难点：

教学用具

板书设计 课题

一、

二、

三、

四、应用举例；

五、课堂练习；

教 学 过 程 教学措施与方法

引课：

看一看，想一想：

比较液压式叉车与液压千斤顶的液压传动系统，需要了解液压叉车前叉的液压传动系统由哪些部件组成，分析其工作原理，找出两个液压传动系统的异同。

液压叉车工作过程中，要求前叉运动平稳、可靠、控制有效。

新课讲授：

一、液压传动工作原理

液压式叉车结构原理图中，依靠换向阀6来改变油液流入液压缸8中方向，从而来控制叉车的运动方向；依靠节流阀4来控制叉车运动的速度；依靠压力阀5来控制油液的压力。

液压式叉车液压系统结构原理图

液压传动的工作原理是：以油液作为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力。

二、液压传动系统的组成

名称 作用 常用元件 系统位置

动力部分 将原动机输出的机械能转换为油液的压力能（液压能）。 液压泵 始端

控制部分 用来控制和调节油液的压力、流量和流动方向。 压力控制阀、流量控制阀、方向控制阀 中间

执行部分 将液压泵输入的油液压力能转换为带动工作机构的机械能。 液压缸、液压马达 末端

辅助部分 将前面三部分连接在一起，组成一个系统，起储油、过滤、测量和密封等作用。 管路接头、油箱、过滤器、蓄能器、密封件、控制仪表等 任意

三、容易出现的问题

四、课堂练习

课堂小结：

布置作业：

授课人 部门

授课题目 §1-2 液压传动工作原理与系统组成（2） 课 时 2

4-3 第四章 作业答案

4-16．水由具有固定水位的储水池中沿直径mm100d的输水管流入大气。管路由同样长度m50l的水平管段AB和倾斜管段BC组成，已知m21h，m252h，试问为使输水管B处的真空不超过7m水柱，阀门的局部阻力系数应为多少？此时流量Q为多少？（取035.0，5.0A，不计弯曲处损失）

解：以过B处的水平面为基准面，对液面和B处断面列伯努利方程：

BwABhgvph200021

gvgv...gvdlgvdlgvhAABwA2182105003505022222222

将此式代入上面的伯努利方程，得

gvgvphB2182221

代入数据，得：892181722.v

∴ sm053199892..v

sm02401041430534322....dvQ

取C处水平面为基准面，列液面和C处出口断面的伯努利方程：

CwAhgvhh20000221

gv.gv...gvdlhACwA253521050203505022222

将此式代入伯努利方程，得：

gv.gvhh253522221

4-3 代入数据：8.9205.35.3512522

∴ 39.205.3605.38.92272

4-20．自地下罐经离心泵向油库输油流程如图。管线直径200mm，吸入段总长20m，底下罐液面至泵中心高差4m。油品相对密度0.75，运动粘度4cSt。

（1）若设计输送量为108t/h，那么吸入段的总水头损失为多少m油柱？（包括沿程水头损失和局部水头损失）

（2）泵前真空表读数应为多少？

（3）如果泵出口压强为7.25at（表压），泵的效率为80%，则泵的额定功率（轴功率）应为多少？

1 一、填 空 题

1．流体力学中三个主要力学模型是（1）连续介质模型（2）不可压缩流体力学模型（3）无粘性流体力学模型。

2．在现实生活中可视为牛顿流体的有水 和空气 等。

3．流体静压力和流体静压强都是压力的一种量度。它们的区别在于：前者是作用在某一面积上的总压力；而后者是作用在某一面积上的平均压强或某一点的压强。

4．均匀流过流断面上压强分布服从于水静力学规律。

5．和液体相比，固体存在着抗拉、抗压和抗切三方面的能力。

6．空气在温度为290K，压强为760mmHg时的密度和容重分别为1.2a kg/m3和11.77aN/m3。

7．流体受压，体积缩小，密度增大 的性质，称为流体的压缩性 ；流体受热，体积膨胀，密度减少 的性质，称为流体的热胀性 。

8．压缩系数的倒数称为流体的弹性模量 ，以E来表示

9．１工程大气压等于98.07千帕，等于10m水柱高，等于735.6毫米汞柱高。

10．静止流体任一边界上压强的变化，将等值地传到其他各点（只要静止不被破坏），这就是水静压强等值传递的帕斯卡定律。

11．流体静压强的方向必然是沿着作用面的内法线方向。

12．液体静压强分布规律只适用于静止、同种、连续液体。

13．静止非均质流体的水平面是等压面，等密面和等温面。

14．测压管是一根玻璃直管或U形管，一端连接在需要测定的容器孔口上，另一端开口，直接和大气相通。

15．在微压计测量气体压强时，其倾角为30，测得20lcm 则h=10cm。

16．作用于曲面上的水静压力P的铅直分力zP等于其压力体内的水重。

17．通过描述物理量在空间的分布来研究流体运动的方法称为欧拉法。

18． 流线不能相交（驻点处除外），也不能是折线，因为流场内任一固定点在同一瞬间只能有一个速度向量，流线只能是一条光滑的曲线或直线。

19．静压、动压和位压之和以zp表示，称为总压。

20．液体质点的运动是极不规则的，各部分流体相互剧烈掺混，这种流动状态称为紊流。