第一講 液壓傳動基礎(chǔ)--3 |
第3節(jié) 液體相關(guān)基礎(chǔ) 3.1 液體的靜壓力及其特性 1)當(dāng)液體相對靜止時,液體單位面積上所受的法向力,稱為液體的靜壓力p。 P=F/A 單位:Pa(帕)或 N/m2(牛/平方米),MPa(兆帕),kPa(干帕) 1MPa=kPa=Pa bar(巴),kgf/cm2 3)液體靜壓力的性質(zhì) a. 液體的壓力沿著內(nèi)法線作用于承壓面,即靜止液體只承受法向壓力,不承受剪切力和拉力。 b. 靜止液體內(nèi),任意點處所受到的靜壓力各個方向都相等。 3.2 工作壓力的分級
3.3. 液體靜力學(xué)基本方程 1) 靜止液體內(nèi)任一點處的壓力由兩部分組成,一部分是液面上的壓力,另一部分是與該點離液面的深度h的乘積。 2)同一容器(同一系統(tǒng)中)中,同一種液體內(nèi)的靜壓力隨液體深度h的增加而線性增加。 3)連通器內(nèi)同一種液體中,深度相同處的壓力都相等。 3.4. 帕斯卡原理 在密閉容積中,由外力作用所產(chǎn)生的壓力可以等值地傳遞到液體內(nèi)部所有各點,這就是帕斯卡原理,或稱為靜壓力傳遞原理。 3.5. 絕對壓力、相對壓力和真空度 以絕對真空作為基準(zhǔn)所表示的壓力,稱為絕對壓力。 以大氣壓力作為基準(zhǔn)所表示的壓力,稱為相對壓力。由于大多數(shù)測壓儀表所測的壓力都是相對壓力,所以相對壓力也稱為表壓力。 ??? 當(dāng)絕對壓力小于大氣壓力時,比大氣壓小的那部分壓力數(shù)值稱為真空度.[注:大氣壓力簡介: 由于地心引力作用,距地球表面近的地方,地球吸引力大,空氣分子的密集程度高,撞擊到物體表面的頻率高,由此產(chǎn)生的大氣壓力就大。距地球表面遠(yuǎn)的地方,地球吸引力小,空氣分子的密集程度低,撞擊到物體表面的頻率也低,由此產(chǎn)生的大氣壓力就小。因此在地球上不同高度的大氣壓力是不同的,位置越高大氣壓力越小。 此外,空氣的溫度和濕度對大氣壓力也有影響。 在物理學(xué)中,把緯度為45度海平面(即海拔高度為零)上的常年平均大氣壓力規(guī)定為1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)。 此標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為一定值。其值為, 1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓=760毫米汞柱=1.033bar =1.0133xpa=0.10133MPa] 3.6. 連續(xù)性方程、伯努利方程 1)理想液體:無粘性和不可壓縮的理想狀態(tài)的液體。 液體流動時,若液體中任一點處的壓力、流量和密度不隨時間變化而變化,則稱為恒定流動;反之,若液體中任一點處的壓力、流量和密度中有一個參數(shù)隨時間變化而變化,則稱為非恒定流動。 液體流動時,有兩種基本流態(tài):層流和紊流。根據(jù)雷諾數(shù)判定。
式中:--液體在管中的流速(m/s) d—管道的內(nèi)徑(m) --液體的運動粘度() 2)連續(xù)性方程:理想液體在管道中作恒定流動時,流經(jīng)管道每一個截面的流量相等,這就是液流的連續(xù)性原理。 3)理想液體的伯努利方程,也稱為理想液體的能量方程。其物理意義是:在密閉的管道中作恒定流動的理想液體具有三種形式的能量(動能、位能、壓力能),在沿管道流動的過程中,三種能量之間可以相互轉(zhuǎn)化,但是在管道任一斷面處三種能量總和是一常量。 3.3 液壓沖擊和空穴現(xiàn)象 3.3.1 液壓沖擊 1)在液壓系統(tǒng)中,出現(xiàn)液體壓力突然急劇上升,形成很高的壓力峰值的現(xiàn)象,稱為液壓沖擊。 2)產(chǎn)生的原因和危害 液體在系統(tǒng)中的流動受阻或方向改變,由于液流的慣性作用,其能量發(fā)生轉(zhuǎn)換,因而產(chǎn)生壓力沖擊波;這種沖擊波的往復(fù)傳播,便在系統(tǒng)內(nèi)形成壓力振蕩。 系統(tǒng)中出現(xiàn)液壓沖擊時,瞬時壓力峰值比正常壓力大幾倍。會損壞密封裝置、管道和液壓元件,引起振動,產(chǎn)生噪音。有時會造成元件誤動作,甚至造成設(shè)備事故。 3) 減小液壓沖擊的措施 a.延長閥門關(guān)閉時間和運動部件制動的時間。 b. 限制液體的流速和運動部件的運動速度。 c. 適當(dāng)加大管道直徑,縮短管路長度。 d. 設(shè)置緩沖裝置,或采用軟管。 e. 在液壓系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器或安全閥。 3.3.2 空穴現(xiàn)象 1)空氣的分離壓:在一定溫度下,當(dāng)油的壓力低于某個值時,溶于油中的空氣就會迅速地從油中分離出來,產(chǎn)生大量氣泡。這個壓力稱為液壓油在該溫度下的空氣分離壓。 飽和蒸氣壓:當(dāng)液壓油在某溫度下的壓力低于一定數(shù)值時,油液本身迅速汽化,即油從液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài),產(chǎn)生大量油的蒸氣氣泡,這時的壓力稱為液壓油在該溫度下的飽和蒸汽壓。 氣蝕:當(dāng)附著在金屬表面上的氣泡破滅時,所產(chǎn)生的局部高溫和高壓使金屬剝落,從而使表面粗糙或出現(xiàn)海綿狀小洞穴,這種現(xiàn)象稱為氣蝕。 空穴現(xiàn)象:在液體流動中,某點處的壓力低于空氣分離壓而產(chǎn)生大量氣泡的現(xiàn)象,稱為空穴現(xiàn)象。 2) 減少空穴現(xiàn)象的措施 a. 減小閥孔前后的壓差。 b. 正確合理設(shè)計液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)。 c. 提高零件的機械強度。附錄1:水--乙二醇抗燃液壓液概述 附錄2:國際標(biāo)準(zhǔn)化組織有關(guān)液壓潤滑油清潔度的等級 |
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