1、任務任務2：了解流體力學基礎：了解流體力學基礎 一、液壓油一、液壓油二、流體靜力學基礎二、流體靜力學基礎三、流體動力學基礎三、流體動力學基礎任務任務2：了解流體力學基礎：了解流體力學基礎 一、液壓油一、液壓油1 1液壓油的分類液壓油的分類液壓油主要有礦油型、合成型、乳化型三大類2 2液壓油的性質液壓油的性質（1）粘性 粘性是流體在外力作用下流動時分子間的內聚力要阻止分子間的相對運動而產生的一種內摩擦力。 （動畫）根據實際測定的數據所知，流體層間的內摩擦力f與流體層的接觸面積a及流體層的相對流速成正比，而與此二流體層間的距離成反比，即： dyduaf如果用單位接觸面積上的內摩擦力（剪切應力）來表

2、示，則上式可改寫成 dyduaf這就是牛頓內摩擦定律。粘性是液體最重要的物理特征之一，是選擇液壓油的主要依據，它常用絕對粘度（動力粘度）、運動粘度和相對粘度來表示（見表2-2）dydu21tte ee64. 88ee46 . 7 項目公式概念及測定單位絕對粘度 絕對粘度又稱動力粘度。它是液體在單位速度梯度下流動時，接觸液層間內摩擦剪切應力pas運動粘度 運動粘度是液體絕對粘度與其密度的比值/s 、cst（厘沲)相對粘度相對粘度又稱條件粘度，由于條件不同，各國相對粘度的含義也不同，如美國采用賽氏粘度、英國采用雷氏粘度、而我國、德國、俄國則采用恩氏粘度)。恩氏粘度用恩氏粘度計測定，即將200cm被

3、測液體裝入粘度計的容器內，容器周圍充水，電熱器通過水使液體均勻升溫到t，液體由容器的底部2.8mm的小孔流盡所需的時間t1與同體積的蒸餾水在20時流過同一小孔所的時間t2（t2=51s）比值，稱為被測液體在這一溫度t下的恩氏粘度 無（2）液體的可壓縮性液體的可壓縮性是液體受壓力的作用而使其體積發生變化的性質。可用體積壓縮系數表示。它是液體在單位壓力變化時的體積相時變化量。即vvpk13 3液壓油的選用液壓油的選用我國液壓油的牌號是以這種油液40時的運動粘度的平均值來標定的，例如46號液壓油是指這種油在40時的運動粘度的平均值為46cst（mm2/s）。 正確而合理地選用液壓油，是保證液壓設備高

4、效率正常運轉的前提。選用液壓油時，可根據液壓設備及液壓元件生產廠所推薦的品種號數來選用液壓油，或者根據液壓系統的工作環境、工作壓力、液壓元件種類及經濟性等因素全面考慮。具體如下表。考慮因素內容工作環境要考慮環境溫度（環境溫度較高時，宜選用粘度較大的液壓油；反之選用粘度較小的液壓油）、是否要求阻燃、抑制噪聲的能力、廢液再生處理及環保要求等工作壓力對于工作壓力較高的液壓系統，應選用粘度較大的液壓油；反之選用粘度較小的液壓油工作速度對于工作速度較高的液壓系統，應選用粘度較小的液壓油；反之選用粘度較大的液壓油液壓泵的類型如表2-4所示經濟性要考慮液壓油的價格、使用壽命、貨源情況等液壓泵的類型運動粘度/

5、（mm2/s）工作壓力/mpa工作溫度/推薦用油允許最佳葉片泵(1200r/min)葉片泵(1800r/min)1622020220265425547540l-hh32，l-hh464080l-hh46，l-hh6814540l-hl32，l-hl464080l-hl46，l-hl68齒輪泵4220255435540l-hm32，l-hm684080l-hm46，l-hm100二、液體靜力學基礎二、液體靜力學基礎液體靜力學是研究液體處于相對平衡狀態下的力學規律和這些規律的實際應用的力學。所謂相對平衡是指液體內部各質點間沒有相對運動，至于液體本身完全可以和容器一起如同剛體一樣做各種運動。因此，液

6、體在相對平衡狀態下不呈現粘性，不存在切應力，只有法向的壓應力，即靜壓力。1 1液體的靜壓力及特性液體的靜壓力及特性液體的靜壓力是指液體相對靜止時，液體單位面積上所受的法向力。afp 液體靜壓力有以下兩個特性： 液體靜壓力垂直于承壓面,其方向和該面的內法線方向一致。 靜止液體內任一點所受到的壓力在各個方向上都相等。2液體的靜力學基本方程 如圖1-2-3所示，密度為的液體在容器內處于靜止狀態，作用在液面上的壓力為，如果計算距液面深度為處某一點的壓力，可以假想從液面往下切取高度為，底面積為的小液柱為研究對象，這個液柱在重力和周圍液體壓力作用下，處于平衡狀態，所以有 圖1-2-3 靜壓力的分布規律 g

7、hpp0如果取x軸為相對高度的起始點，則上式可寫成 常數00gzpgzp3絕對壓力、相對壓力和真空度壓力的表示方法有絕對壓力和相對壓力兩種。 ghdadappda0絕對壓力、相對壓力(表壓力)和真空度的關系如圖1-2-4所示。圖1-2-4絕對壓力、相對壓力和真空度 【例1-2-1】如圖1-2-5所示，容器內盛有油液。已知油的密度=900kg/m3，活塞上的作用力=1000n，活塞的面積=110-3m2，假設活塞的重量忽略不計。問活塞下方深度為=1m處的壓力等于多少？圖1-2-5 例1-2-1圖解：由式1-2-5得 n/m21011011000630afpn/m2100882018 . 9900

8、10160ghppnpaf820.1008101100882010088203paf (a) (b)圖1-2-6 液壓力作用在曲面上的力4 4液體作用在固體壁面上的力液體作用在固體壁面上的力具有一定壓力的液體與固體壁面相接觸時，固體壁面將受到液壓力的作用，如果略去液體自重產生的壓力，液體中各點的靜壓力是均勻分布的，且垂直作用于受壓表面。因此，當承受壓力的表面為平面時，液體對該平面的總作用力等于液體的壓力與受壓面積的乘積，即當承受壓力的表面為如圖1-2-6所示的曲面時，液體對該曲面的總作用力等于液體的壓力與受壓曲面在垂直方向的投影面積的乘積，即42dppaf當承受壓力的表面為曲面時，由于壓力總是

9、垂直于承受壓力的表面，所以作用在曲面上各點的力不平行但相等。要計算曲面上的總作用力，必須明確要計算哪個方向上的力。如圖1-2-6c所示為液壓缸筒受力分析圖。設缸筒半徑為r，長度為l，求液壓力作用在右壁部x方向的力fx。在缸筒上取一微小窄條，其面積為da=lds=lrd，壓力油作用在這微小面積上的力df在x方向的投影為：圖1-2-6c dfx=dfcos=pdacos=plrcosddfx=dfcos=pdacos=plrcosd在液壓缸筒右半壁上x方向的總作用力為：222cosplrdplrfx式中，2lr為曲面在x方向的投影面積。由此可得出結論，作用在曲面上的液壓力在某一方向上的分力等于靜壓

10、力與曲面在該方向投影面積的乘積。這一結論對任意曲面都適用。 三、液體動力學基礎三、液體動力學基礎液體動力學是研究液體在外力的作用下流動時作用在液體上的力與液體運動之間的關系和能量轉換關系的力學。它是液壓與氣動技術中分析問題和設計計算的理論依據。1 1基本概念基本概念（1）理想液體和穩定流動所謂理想液體就是無粘性、不可壓縮的假想液體。 穩定流動是液體流動時，液體中任意一點處的壓力、流速和密度不隨時間而變化。 （2）流量和平均流速流量是指單位時間流過某一過流斷面的液體體積，即tvq 平均流速是假設過流斷面上各點的流速均勻分布，液流質點在單位時間內流過的距離。即 式中為液流質點流過的距離，為液體通過

11、的時間，單位為m/s。將式2-9的分子和分母同時乘以，則得 tsaqatvtasats1（3）層流、紊流和雷諾數(動畫）顏色水和周圍的液體沒有混雜，而是層次分明，能夠維持穩定的流束狀態，這種流動稱為層流。如果a閥繼續開大，脈動加劇，顏色水就完全與周圍液體混雜而不再維持流束狀態，引起流層間質點相互錯雜交換，這種流動稱為紊流或湍流。液體流動時究竟是層流還是紊流，可用雷諾數來判斷，即hedr 2 2連續性方程連續性方程連續性方程是質量守恒定律在液體力學中的一種表達形式。設不可壓縮的液體在圖1-2-8所示的管道中作穩定流動，若取兩個過流截面1和2，其截面積為和，這兩截面上的平均流速為和，兩截面上的密度

12、不變，則在兩截面處的液體質量應相等，即2211aa常量 圖1-2-8 液流的連續性原理 3 3伯努利方程伯努利方程（1 1）理想液體的伯努利方程）理想液體的伯努利方程假定理想液體在如圖1-2-9所示的管道中作穩定流動1截面和2截面處的能量如表1-2-6所示。 圖1-2-9伯努利方程的示意圖 （2 2）實際液體的伯努利方程）實際液體的伯努利方程實際液體在管道中流動時，由于液體有粘性，會產生內摩擦力，因此造成能量損失，另外由于實際流速在管道通流截面上分布是不均勻的，用平均流速來代替，必然會產生偏差，這樣就必須引入動能修正系數來補償產生的偏差，因此實際液體的伯努利方程為 【例例1-2-21-2-2】

13、圖示液壓泵從油箱吸油。液壓泵流量為150l/min，油液粘度=3010-6m2/s，密度=900kg/m3。吸油管長度l=3m，吸油管直徑d =60 mm，在不計局部損失時，試求為保證泵吸油口真空度不超過0.2105pa，液壓泵吸油口高于油箱液面的高度h。圖1-2-9 例12-2圖解：設以油箱液面為1-1截面，泵的進油口處管道截面為2-2截面，流速為、壓力為、泵的吸油口高于油箱液面的高度為，根據實際液體的伯努利方程224dq 885. 060106101504442322dq20001770103006. 0885. 062hedr19. 2h 4 4動量方程動量方程動量方程是動量定理在流體力學中的具體應用。剛性力學動量定理指出，作用在物體上的外力等于物體在單位時間內的動量變化量，即 )(1212qtmtmf5、液壓沖擊液壓沖擊液壓沖擊是指在液壓系統中由于液流速度突變或突然改變流向等原因而引起的油液壓力在瞬間急劇上升的現象。液壓沖擊會引起振動和噪聲，導致密封裝置、管路等液壓元件的損壞，有時還會使壓力繼電器、順序閥等元件產生誤動作，影響系統的正常工作。因此必須采取有效措施來減輕和防止液壓沖擊。避免產生液壓沖擊的基本措施是盡量避免液流速度發生急劇變化，延緩速度變化的時間，其具體辦法是：6 6、空穴現象、空穴現