《液壓與氣動(dòng)技術(shù)》第二章.ppt

第2章液壓流體力學(xué)基礎(chǔ),第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo) 第二部分主教材習(xí)題及答案 第三部分拓展題及答案,第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo),一、學(xué)習(xí)方法 流體力學(xué)是專門(mén)研究流體平衡和流動(dòng)規(guī)律的一門(mén)學(xué)科。在流體力學(xué)的學(xué)習(xí)中，要深刻理解有關(guān)名詞的定義、物理意義、實(shí)質(zhì)、數(shù)學(xué)表達(dá)式、單位以及影響因素。特別要注意甄別意思相近或容易混淆的名詞、概念之間的差異，緊緊抓住不同點(diǎn)，從差異找個(gè)性，以個(gè)性明是非(如流體的跡線與流線，流竹與流束)。在運(yùn)用定理、公式求解問(wèn)題時(shí)，首先要審題，明確己知條件，緊扣所求問(wèn)題，確運(yùn)用所學(xué)的定理、公式進(jìn)行求解。每個(gè)定理都是有其使用范圍和條件的，切忌亂用。如帕斯卡靜壓定理只適合于靜止的流體;流量連續(xù)方程、伯努利方程和動(dòng)量方程只適合于流動(dòng)的流體。,下-頁(yè) 返回,第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo),二、學(xué)習(xí)要點(diǎn) 1.液壓油的基本要求 傳遞能量、潤(rùn)滑元件、冷卻系統(tǒng)、去除污物、防止銹蝕。 2.液壓油的物理性質(zhì) (1)密度:單位體積液體所具有的質(zhì)量。 (2)可壓縮性:液體因所受壓力增高而發(fā)生體積縮小的性質(zhì)。 (3)孰性:液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，由于液體分了之間的內(nèi)聚力使液體流動(dòng)受到牽制，從而沿其界面產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，這一特性稱為液體的孰性。孰性表征了流體抵抗剪切變形的能力。薪度的度量方法有以下幾種。,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo),絕對(duì)黏度，又稱動(dòng)力黏度，直接表示流體的x性大小。其物理意義是當(dāng)速度梯度等于1時(shí)，單位面積上內(nèi)摩擦力的大小。 運(yùn)動(dòng)黏度,指絕對(duì)黏度與密度的比值。 相對(duì)黏度，又稱條件黏度，是以相對(duì)于蒸餾水的x度大小來(lái)表示液體的黏度。 (4)黏溫特性:油液的薪度隨溫度的升高而變小的性質(zhì)。油液的薪度隨溫度的變化越小越好。 3.液體靜壓力P 靜壓力指靜止液體單位面積上所受到的法向力。,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo),4.氣壓及單位 (1)氣壓的表示方法(圖2-1) 絕對(duì)壓力: 以絕對(duì)真空為零點(diǎn)而計(jì)量的壓力。 相對(duì)壓力: 以大氣壓為基準(zhǔn)點(diǎn)而計(jì)量的壓力。 表壓: 正的相對(duì)壓力。 真空度: 負(fù)的相對(duì)壓力的絕對(duì)值。 (2)氣壓的單位。 帕(Pa) 1 Pa=1 N/m2 兆帕(MPa) 1 MPa=106 Pa 巴(bar)， 1 bar=1 kg/cm2 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm) 1 atm=1.01X105 Pa,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo),5.流場(chǎng)基本概念示意圖(圖2-2) 6.流體三大方程 (1)流量連續(xù)方程質(zhì)量守恒。 (2)伯努利方程能量守恒。 (3)動(dòng)量方程動(dòng)量守恒。,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo),7.管路中的總壓力損失 8.液體在小孔和縫隙中的流動(dòng) (1)液體在小孔中的流動(dòng)。 (2)液體在縫隙中的流動(dòng)。 液體在平板縫隙中的流動(dòng)。,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第一部分學(xué)習(xí)指導(dǎo),液體在圓柱環(huán)形間隙中的流動(dòng)。 9.液壓沖擊及氣穴 (1)液壓沖擊:流體速度急速改變時(shí)，由于流動(dòng)液體的慣性或運(yùn)動(dòng)部件的慣性，使液壓系統(tǒng)內(nèi)的壓力發(fā)生突然變化的現(xiàn)象。液壓沖擊的危害:造成竹道破裂、產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。 (2)氣穴:流體壓力突降時(shí)，混入流體中的氣體被分離出來(lái)的現(xiàn)象。氣穴的危害:引起振動(dòng)，產(chǎn)生沖擊、噪聲和氣蝕。 (3)氣蝕:因氣穴產(chǎn)生的腐蝕。,上-頁(yè) 返回,第二部分主教材習(xí)題及答案,2-1為什么壓力會(huì)有多種不同測(cè)量與表示單位? 解:從理論上講，采用絕對(duì)壓力比較精確，但因世界上不存在絕對(duì)的壓力，所以絕對(duì)壓力的測(cè)量在實(shí)際工程中難以應(yīng)用。采用相對(duì)壓力，可以從壓力表中直接讀取壓力值的大小，若需要求絕對(duì)壓力，可以很方便地進(jìn)行換算。 2-2為什么說(shuō)壓力是能量的一種表現(xiàn)形式? 解:壓力反映了流體內(nèi)分子之間的距離。分子之間的距離反映了分子之間的內(nèi)力的大小進(jìn)而反映了分子能量的大小。壓力增大，導(dǎo)致分子內(nèi)能增大，使能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，而壓力減少表小分子的能量被釋放出來(lái)。,下-頁(yè) 返回,第二部分主教材習(xí)題及答案,2-4為什么減緩閥門(mén)的關(guān)閉速度可以降低液壓沖擊? 解:減緩閥門(mén)的關(guān)閉速度可以削減沖擊波的強(qiáng)度。 2-5為什么在液壓傳動(dòng)中對(duì)竹道內(nèi)油液的最大流速要加以限制? 解:為了減少液沖擊。 2-6如題圖2-6所示，充滿液體的倒置U形竹，一端位于一液面與大氣相通的容器中，另一端位于一密封容器中。容器與竹中液體相同，密度1 000 kg/m3。在靜止?fàn)顟B(tài)下，h1 =0.5 m h2=2 m，試求在A, B兩處的真空度。 解:(1) A點(diǎn)的真空度為,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第二部分主教材習(xí)題及答案,(2) B點(diǎn)的真空度為 2-8如題圖2-8所示 解:(1)求重力G (2)求浮力FM,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第二部分主教材習(xí)題及答案,(3)求水平力F 將己知數(shù)據(jù)代入上式得,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第二部分主教材習(xí)題及答案,2-9如題2-9圖所示 解(1)選擇油液面為1-1截面，出油日為2-2截面，寫(xiě)出伯努利方程為 (2)可將上式簡(jiǎn)化為 (3)出口流量為,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第二部分主教材習(xí)題及答案,(4) 需時(shí)間為 2-10如題2-10圖所示 解根據(jù)局部壓力損失方程得 通過(guò)管道的流量為,上-頁(yè) 返回,第三部分拓展題及答案,T2-1如果活塞不能移動(dòng)，液壓缸又是剛性的，試求由于溫度的變化，油液的膨脹使液壓缸中液壓油的壓力上升多少? 解：則可得壓力增大值為 T2-2某液壓系統(tǒng)的油液中混入占體積1%的空氣，試求壓力分別為3.5 MPa和7.0MPa時(shí)該油的等效體積模量。當(dāng)油液中混入5%的空氣，壓力為3.5 MPa時(shí)，油液的等效體積模量等于多少(設(shè)鋼竹的彈性忽略不計(jì))?,下-頁(yè) 返回,第三部分拓展題及答案,解：油液的等效體積模量為 T2-3圖T2-3所示 解：動(dòng)力黏度 帶入數(shù)據(jù),上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第三部分拓展題及答案,T2-4圖T2-4所示 解： 求得,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第三部分拓展題及答案,T2-5在連通器中存在兩種液體，如圖T2-5所示。 解：取1-1為基準(zhǔn)面，由于在同一液體單，所以1-1是等壓面，于是 T2-6如圖T2-6所示 解:設(shè)球形容器內(nèi)氣體的絕對(duì)壓力為P，取和大氣相接觸的液面為等壓面，得,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第三部分拓展題及答案,真空度為 T2-7圖T2-7所小為一微壓計(jì) 解:取P1液面為等壓面，則 T2-8如圖T2-8所示 解:U形竹內(nèi)的靜壓力平衡方程為 所以，,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第三部分拓展題及答案,T2-9圖T2-9所示 解： 底而的作用力為 T2-10 解：,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第三部分拓展題及答案,T2-11 解：方形截面槽的流量為 T2-13 解：并聯(lián)管道同并聯(lián)電路一樣，兩個(gè)分管流量之和等于總流量。,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第三部分拓展題及答案,T2-14一高架水箱如圖T2-14所示 解： T2-15如圖T2-15所示。 所以沿程壓力損失為 局部阻力損失為,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第三部分拓展題及答案,因此總阻力損失P為 T2-16液壓泵從油池中抽吸潤(rùn)滑油如圖T2-16所示 解：列出伯努利方程為 將這些數(shù)值代入伯努利方程，得,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第三部分拓展題及答案,T2-17如圖T2-17所示 解：故活塞向右運(yùn)動(dòng)的速度為 T2-18圓柱形油箱如圖T2-18所示 解：液面從高度H降到零時(shí)所需時(shí)間為 將數(shù)據(jù)代入，得,上-頁(yè) 下-頁(yè) 返回,第三部分拓展題及答案,T2-19如圖T2-19所示 柱塞下落0.1m所擊要的時(shí)間為,上-頁(yè) 返回,圖2-1各種壓力之間的關(guān)系,返回,圖2-2流場(chǎng)基本概念,返回,題2-6 圖,返回,題2-8圖,返回,題2-9 圖,返回,題2-10 圖,返回,圖T2-3,返回,圖T2-4,返回,圖T2-5,返回,圖T2-6,返回,圖T2-7,返回,圖T2-8,返回,圖 T2-9,返回,圖T2-12,返回,圖 T2-14,返回,圖T2-15,返回,圖 T2-16,返回,圖T2-17,返回,圖T2-18,返回,圖 T2-19,返回,