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1、第二讲流体静力学第一页，本课件共有60页第二章第二章液压流体力学基础液压流体力学基础2、1液压油液压油2、2液体静力学液体静力学第二页，本课件共有60页目的任务目的任务了解油液性质、静压特性、方程、传递规律了解油液性质、静压特性、方程、传递规律 掌握静力学基本方程、压力表达掌握静力学基本方程、压力表达式和结论式和结论第三页，本课件共有60页重点难点重点难点液压油的粘性和粘度液压油的粘性和粘度粘温特性粘温特性静压特性静压特性压力形成压力形成静力学基本方程静力学基本方程第四页，本课件共有60页液压油液压油2、1、2对液压油的要求及对液压油的要求及选用选用2、1、1液压油的物理性质液压油的物理性质第
2、五页，本课件共有60页2、1、1液压油的物理性质液压油的物理性质一一液体的密度液体的密度二二液体的粘性液体的粘性 三 液体的可压缩液体的可压缩四四其他性质其他性质第六页，本课件共有60页液体的密度液体的密度密度密度单位体积液体的质量单位体积液体的质量=m/vkg/m3密密度度随随着着温温度度或或压压力力的的变变化化而而变变化化，但但变变化化不不大大，通通常常忽忽略略，一一般取般取=900kg/m3的大小。的大小。第七页，本课件共有60页粘性的物理本质 液液体体在在外外力力作作用用下下流流动动时时,由由于于液液体体分分子子间间的的内内聚聚力力和和液液体体分分子子与与壁壁面面间间的的附附着着力力,
3、导导致致液液体体分分子子间间相相对对运运动动而而产产生生的的内内摩摩擦擦力力,这种特性称为粘性这种特性称为粘性.或或:流流动动液液体体流流层层之之间间产产生生内内部部摩摩擦擦阻阻力的性质力的性质.第八页，本课件共有60页粘 度 衡量粘性大小的物理量衡量粘性大小的物理量第九页，本课件共有60页液压油牌号标注老牌号老牌号20号液压油，指这种油在号液压油，指这种油在50C时的平均运动粘度为时的平均运动粘度为20cst。新牌号新牌号LHL32号液压油，指这种油在号液压油，指这种油在40C时的平均运动粘度为时的平均运动粘度为32cst。第十页，本课件共有60页液体的可压缩性定义液体的可压缩性定义 液体受
4、压力作用而发生体积缩小性质。液体受压力作用而发生体积缩小性质。第十一页，本课件共有60页液体的体积压缩系数定义液体的体积压缩系数定义定义：定义：体积为体积为v的液体，当压力增大的液体，当压力增大 p时，体积减小时，体积减小v,则液体则液体在单位压力变化下体积的相在单位压力变化下体积的相对变化量对变化量。第十二页，本课件共有60页液体的体积压缩系数公式液体的体积压缩系数公式=-v/pv=（5-7）x10-10m2/N第十三页，本课件共有60页液体的体积压缩系数物理意义液体的体积压缩系数物理意义 单位压力所引起液体体积的变化单位压力所引起液体体积的变化pv为保证为保证为正值，式中须加负号为正值，式
5、中须加负号第十四页，本课件共有60页液体的其它性质液体的其它性质1、粘度粘度和压力的关系和压力的关系P，F，随随p而而，压力较小时，压力较小时忽略，忽略，32Mpa以上才考虑以上才考虑第十五页，本课件共有60页液体的其它性质液体的其它性质2、粘度和温度的关系 温度，内聚力，粘度随温度变化的关系叫粘 温特性，粘度随温度的变化 较小，即粘温特性较好。第十六页，本课件共有60页2、1、2对液压油的要求及选用对液压油的要求及选用对液压油的要求对液压油的要求液压油的选择液压油的选择第十七页，本课件共有60页液压油的任务液压油的任务 工作介质工作介质传递运动和动力传递运动和动力润滑剂润滑剂润滑运动部件润滑
6、运动部件第十八页，本课件共有60页液压油的选择液压油的选择1选择液压油品种选择液压油品种2选择液压油粘度选择液压油粘度第十九页，本课件共有60页液压油的类型液压油的类型机械油机械油精密机床液压油精密机床液压油气轮机油气轮机油变压器油等变压器油等 第二十页，本课件共有60页液压油选择液压油选择首先根据工作条件首先根据工作条件（v、p、T）和元件类型）和元件类型选择油液品种，然后根据粘度选择牌号选择油液品种，然后根据粘度选择牌号慢速、高压、高温：慢速、高压、高温：大（以大（以q）通常通常快速、低压、低温：快速、低压、低温：小（以小（以P）第二十一页，本课件共有60页2、2液体静力学液体静力学研究内
7、容研究内容：研究液体处于静止状态的力：研究液体处于静止状态的力学规律和这些规律的实际应用。学规律和这些规律的实际应用。第二十二页，本课件共有60页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。第二十三页，本课件共有60页2、2液体静力学液体静力学 2、2、1液体的静压力及特性液体的静压力及特性2、2、2液体静力学基本方程式液体静力学基本方程式2、2、3压力的表示方法及单位压力的表示方法及单位2、2、4静压传递原理静压传递原理2、2、5液体对固体壁面的作用力液体对固体壁面的作用力第二十四页，本课件共有60页液体的静压力及特性液体的静压力及特性 质量力（重力、惯
8、性力）质量力（重力、惯性力）作用于液体作用于液体的所有质点的所有质点作用于液体上的力作用于液体上的力表面力（法向力、切向力、其它物体或表面力（法向力、切向力、其它物体或容器对液体、一部分液体作用容器对液体、一部分液体作用于令一部分液体等）于令一部分液体等）作用于作用于液体的表面液体的表面 第二十五页，本课件共有60页液体的静压力定义第二十六页，本课件共有60页液体静压力特性液体静压力特性（1）垂直并指向于承压表面）垂直并指向于承压表面液体在静止状态下不呈现粘性液体在静止状态下不呈现粘性内部不存在切向剪应力而只有内部不存在切向剪应力而只有法向应力法向应力（2）各向压力相等）各向压力相等有一向压力
9、不等，液体就会流动有一向压力不等，液体就会流动各向压力必须相等各向压力必须相等第二十七页，本课件共有60页重力作用下静止液体压力分布特征重力作用下静止液体压力分布特征（1）静止液体中任一点处的压力由两部分）静止液体中任一点处的压力由两部分液面压力液面压力p0组成组成液体自重所形成的压力液体自重所形成的压力gh（2)静止液体内压力沿液深呈线性规律分布静止液体内压力沿液深呈线性规律分布（3)离液面深度相同处各点的压力均相等，离液面深度相同处各点的压力均相等，压力相等的点组成的面叫等压面压力相等的点组成的面叫等压面.第二十八页，本课件共有60页2、2、3压力的表示方法及单位压力的表示方法及单位测压两
10、基准测压两基准关系关系第二十九页，本课件共有60页测压两基准测压两基准绝对压力绝对压力以绝对零压为基准所测以绝对零压为基准所测相对压力相对压力*以大气压力为基以大气压力为基准所测准所测(图片图片）第三十页，本课件共有60页关系 绝对压力绝对压力=大气压力大气压力+相对压力相对压力或或相对压力（表压）相对压力（表压）=绝对压力绝对压力大气压力大气压力注注液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力液压传动系统中所测压力均为相对压力即表压力真空度真空度=大气压力大气压力绝对压力绝对压力第三十一页，本课件共有60页2、2、4静压传递原理静压传递原理 帕斯卡原理（静压传递原理帕斯卡原理（静压传递原理）液
11、压系统压力形成液压系统压力形成第三十二页，本课件共有60页帕斯卡原理（静压传递原理）在密闭容器内，液体表面的压力可等值传递到液体内部所有各点。根据帕斯卡原理：p=F/A第三十三页，本课件共有60页帕斯卡原理（静压传递原理）第三十四页，本课件共有60页液压系统压力形成液压系统压力形成p=F/AF=0p=0FpFp结论：液压系统的工作压力取决于负载，结论：液压系统的工作压力取决于负载，并且并且随着负载的变化而变化。随着负载的变化而变化。FA第三十五页，本课件共有60页2、3 液体动力学目的任务：目的任务：了解流动液体特性、传递规律了解流动液体特性、传递规律 掌握动力学三大方程、流量和结论掌握动力学
12、三大方程、流量和结论重点难点：重点难点：流量与流速关系及结论三大方程流量与流速关系及结论三大方程及结论、物理意义及结论、物理意义第三十六页，本课件共有60页2、3液体动力学液体动力学研究内容研究内容:研究液体运动和引起运动的原研究液体运动和引起运动的原因，即研究液体流动时流速和因，即研究液体流动时流速和压力之间的关系（或液压传动压力之间的关系（或液压传动两个基本参数的变化规律）两个基本参数的变化规律）主要讨论主要讨论:动力学三个基本方程动力学三个基本方程第三十七页，本课件共有60页2、3、1、基本概念、基本概念理想液体、恒定流动理想液体、恒定流动1理想液体：既无粘性又不可压缩的液体理想液体：既
13、无粘性又不可压缩的液体2恒定流动（稳定流动、定常流动）：恒定流动（稳定流动、定常流动）：流动液体中任一点的流动液体中任一点的p、u和和都不随时间而变化流动都不随时间而变化流动.第三十八页，本课件共有60页2、3、1、基本概念、基本概念流线、流管和流束（流线、流管和流束（动画演示动画演示）1流线流线某一瞬时液流中各处质点运动状态的一某一瞬时液流中各处质点运动状态的一条条曲线条条曲线2流束流束通过某截面上所有各点作出的流线集合通过某截面上所有各点作出的流线集合构成流束构成流束3通流截面通流截面流束中所有与流线正交的截面流束中所有与流线正交的截面（垂直于液体流动方向的截面）（垂直于液体流动方向的截面
14、）第三十九页，本课件共有60页2、3、1、基本概念、基本概念流量和平均流速流量和平均流速流量流量单位时间内流过某通流截面液体体积单位时间内流过某通流截面液体体积qdq=v/t整个过流断面的流量：整个过流断面的流量：q=AudA平均流速平均流速通流截面上各点均匀分布假想流速通流截面上各点均匀分布假想流速v=q/A第四十页，本课件共有60页液压缸的运动速度液压缸的运动速度 A vv=q/Aq=0v=0qqvqv结论：液压缸的运动速度取决于进入液压结论：液压缸的运动速度取决于进入液压缸的流量，并且随着流量的变化而缸的流量，并且随着流量的变化而变化。变化。第四十一页，本课件共有60页2、3、2连续性方
15、程连续性方程质量守恒定律在流体力学中的应用质量守恒定律在流体力学中的应用 11连续性原理连续性原理理想液体在管道中恒定流动时，根据质量理想液体在管道中恒定流动时，根据质量守恒定律，液体在管道内既不能增多，也守恒定律，液体在管道内既不能增多，也不能减少，因此单位时间内流入液体的质不能减少，因此单位时间内流入液体的质量应恒等于流出液体的质量。量应恒等于流出液体的质量。第四十二页，本课件共有60页2、3、2连续性方程连续性方程第四十三页，本课件共有60页2、3、3伯努利方程伯努利方程能量守恒定律在流体力学中的应用能量守恒定律在流体力学中的应用 能量守恒定律：理想液体在管道中稳定流能量守恒定律：理想液
16、体在管道中稳定流动时，根据能量守恒定律，动时，根据能量守恒定律，同一管道内任一截面上的总同一管道内任一截面上的总能量应该相等。能量应该相等。或：外力对物体所做的功应该等或：外力对物体所做的功应该等于该物体机械能的变化量。于该物体机械能的变化量。第四十四页，本课件共有60页2、4管路中液体的压力损失管路中液体的压力损失目的任务目的任务：了解损失的类型、原因了解损失的类型、原因掌握损失定义减小措施掌握损失定义减小措施重点难点重点难点：两种损失减小措施两种损失减小措施第四十五页，本课件共有60页2、4管路中液体的压力损失管路中液体的压力损失实际液体具有粘性实际液体具有粘性流动中必有阻力，为克服阻力，
17、须消流动中必有阻力，为克服阻力，须消耗能量，造成能耗能量，造成能量损失量损失(即压力损失）即压力损失）分类：沿程压力损失、局部压力损失分类：沿程压力损失、局部压力损失第四十六页，本课件共有60页2、4、1液体的流动状态液体的流动状态 层流和紊流层流和紊流层层流：流：液体的流动是分层的，层与层之液体的流动是分层的，层与层之间互不干扰间互不干扰。紊流（紊流（湍流）：液体流动不分层，紊流（紊流（湍流）：液体流动不分层，做混杂紊乱流动。做混杂紊乱流动。第四十七页，本课件共有60页液体的流动状态液体的流动状态第四十八页，本课件共有60页2、4、2沿程压力损失沿程压力损失（粘性损失）定定义义:液体沿等径直
18、管流动时，由液体沿等径直管流动时，由于液体的于液体的粘性摩擦和质粘性摩擦和质点的点的相互扰动作用，而产生的压相互扰动作用，而产生的压力损失。力损失。第四十九页，本课件共有60页沿程压力损失产生原因沿程压力损失产生原因 内摩擦内摩擦因粘性，液体分子间摩擦因粘性，液体分子间摩擦摩擦摩擦外摩擦外摩擦液体与管壁间液体与管壁间结论：液流沿圆管作层流运动时，其沿程压力损结论：液流沿圆管作层流运动时，其沿程压力损失与管长、流速、粘度失与管长、流速、粘度成正比，而与管径的平方成正比，而与管径的平方成反比。成反比。第五十页，本课件共有60页2、4、2局部压力损失局部压力损失定义定义:液体流经管道的弯头、接头、突
19、变液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口截面以及阀口滤网等局部装置时，滤网等局部装置时，液流会产生旋涡，并发生强烈的紊液流会产生旋涡，并发生强烈的紊动现象，由此而产生的损失称为局动现象，由此而产生的损失称为局部损失。部损失。第五十一页，本课件共有60页突然扩大处的局部损失突然扩大处的局部损失返回第五十二页，本课件共有60页第五十三页，本课件共有60页液压冲击液压冲击瞬间压力冲击不仅引起振动和噪声，而且会损坏密封装置、管道、元件，造成瞬间压力冲击不仅引起振动和噪声，而且会损坏密封装置、管道、元件，造成设备事故。设备事故。液压冲击的类型液压冲击的类型:1.1.管道阀门突然关闭时的液压冲管道阀门
20、突然关闭时的液压冲击击;2.2.运动部件制动时产生的液运动部件制动时产生的液压冲击压冲击.（动画显示动画显示）第五十四页，本课件共有60页第五十五页，本课件共有60页在液压系统中，如果某点处的压力低于液压优液所在温度下的空气分离压在液压系统中，如果某点处的压力低于液压优液所在温度下的空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，使液体中迅速出现大量时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，使液体中迅速出现大量气泡，叫气穴现象。气泡，叫气穴现象。气穴现象气穴现象第五十六页，本课件共有60页第五十七页，本课件共有60页第五十八页，本课件共有60页实例实例第五十九页，本课件共有60页实例实例第六十页，本课件共有60页