1、第第1 1章章 液壓與氣壓傳動基礎液壓與氣壓傳動基礎液壓與氣壓傳動的工作原理液壓與氣壓傳動的工作原理一一液壓與氣壓傳動的組成液壓與氣壓傳動的組成 二二液壓與氣壓傳動的應用液壓與氣壓傳動的應用 三三液壓與氣動技術的基本理論液壓與氣動技術的基本理論 四四液壓與氣壓傳動的工作原理液壓與氣壓傳動的工作原理液壓與氣壓傳動技術是機械設備中發(fā)展速度最快的技術液壓與氣壓傳動技術是機械設備中發(fā)展速度最快的技術之一，特別是近年來，隨著機電一體化技術的發(fā)展，與之一，特別是近年來，隨著機電一體化技術的發(fā)展，與微電子、計算機技術相結合，液壓與氣壓傳動進入了一微電子、計算機技術相結合，液壓與氣壓傳動進入了一個新的發(fā)展階段

2、，其廣泛地應用在機械制造業(yè)、起重設個新的發(fā)展階段，其廣泛地應用在機械制造業(yè)、起重設備、礦山機械、工程機械、農業(yè)機械、化工機械及軍事備、礦山機械、工程機械、農業(yè)機械、化工機械及軍事行業(yè)中。特別是在機床行業(yè)中應用液壓與氣壓傳動技術行業(yè)中。特別是在機床行業(yè)中應用液壓與氣壓傳動技術實現機床往復、機床回轉、機床進給、機床仿行及各種實現機床往復、機床回轉、機床進給、機床仿行及各種輔助運動。輔助運動。液壓與氣壓傳動技術是以流體液壓與氣壓傳動技術是以流體液壓油液液壓油液(或壓縮空氣或壓縮空氣)為為工作介質進行能量傳遞和控制的一種傳動形式，它們的工作介質進行能量傳遞和控制的一種傳動形式，它們的工作原理基本相同。

3、工作原理基本相同。液壓千斤頂由液壓泵和液壓缸兩部分構成。液壓泵液壓千斤頂由液壓泵和液壓缸兩部分構成。液壓泵(手動柱塞泵手動柱塞泵)由杠由杠桿桿1、泵體、泵體2、小活塞、小活塞3及單向閥及單向閥5和和7組成。液壓缸由缸體組成。液壓缸由缸體10和大活塞和大活塞9組成，為確保液壓千斤頂正常工作，活塞與缸體、活塞與泵體接觸組成，為確保液壓千斤頂正常工作，活塞與缸體、活塞與泵體接觸面之間的配合既要使活塞在缸體和泵體中移動，又要形成可靠的密面之間的配合既要使活塞在缸體和泵體中移動，又要形成可靠的密封。封。 液壓傳動的工作原理液壓傳動的工作原理 結論：液壓傳動是依靠密封的變化來傳遞運動、依結論：液壓傳動是依

4、靠密封的變化來傳遞運動、依靠油液內部的壓力來傳遞動力的。液壓傳動裝置實靠油液內部的壓力來傳遞動力的。液壓傳動裝置實質上就是一種能量轉換裝置，它先將機械能轉換為質上就是一種能量轉換裝置，它先將機械能轉換為便于輸送的液壓能，然后又將液壓能轉換為機械能，便于輸送的液壓能，然后又將液壓能轉換為機械能，以驅動工作機構完成各種要求動作。以驅動工作機構完成各種要求動作。氣壓傳動工作原理氣壓傳動工作原理 氣壓傳動工作原理和液氣壓傳動工作原理和液壓傳動基本相同，也是壓傳動基本相同，也是能量轉換的過程。只是能量轉換的過程。只是工作介質是空氣，不是工作介質是空氣，不是液壓油。下面以氣動剪液壓油。下面以氣動剪切機為例

5、說明。切機為例說明。 液壓與氣壓傳動的組成液壓與氣壓傳動的組成 液壓傳動系統(tǒng)除工液壓傳動系統(tǒng)除工作介質外，主要由作介質外，主要由動力元件、執(zhí)行元動力元件、執(zhí)行元件、控制調節(jié)元件件、控制調節(jié)元件和輔助元件和輔助元件4部分組部分組成成 液壓與氣壓傳動的組成液壓與氣壓傳動的組成各部分的名稱和所包含的主要液壓元件及作用各部分的名稱和所包含的主要液壓元件及作用 序號組成作用1動力元件液壓泵將原動機輸入的機械能轉換為液壓能，為液壓系統(tǒng)提供壓力油，是液壓系統(tǒng)的動力源2執(zhí)行元件液壓缸、液壓馬達將液體的壓力能轉換為機械能，在壓力油的推動下輸出力和速度，以驅動工作部件3控制調節(jié)元件各種閥類元件，如溢流閥、節(jié)流閥、

6、換向閥等控制液壓系統(tǒng)中液壓油的壓力、流量和流動方向，以保證執(zhí)行元件完成預期的工作運動4輔助元件油箱、油管、管接頭、濾油器、壓力計、流量計等散熱、貯油、輸油、連接、過濾、測量壓力和流量，以保證系統(tǒng)正常工作氣壓傳動的組成氣壓傳動的組成 氣壓傳動系統(tǒng)主要組成有四部分。氣壓傳動系統(tǒng)主要組成有四部分。 (1)氣源裝置是獲得壓縮空氣的設備與裝置。包括空氣壓縮機、貯氣源裝置是獲得壓縮空氣的設備與裝置。包括空氣壓縮機、貯氣罐、空氣凈化裝置等。其主體部分是空氣壓縮機，它將原動機提氣罐、空氣凈化裝置等。其主體部分是空氣壓縮機，它將原動機提供的機械能轉變?yōu)闅怏w的壓力能。應用氣動設備較多的廠礦，集中供的機械能轉變?yōu)闅?/p>

7、體的壓力能。應用氣動設備較多的廠礦，集中建立壓縮空氣站，再由壓縮站統(tǒng)一向各用氣點分配輸送壓縮空氣。建立壓縮空氣站，再由壓縮站統(tǒng)一向各用氣點分配輸送壓縮空氣。 (2)執(zhí)行元件是將氣體的壓力能轉換為機械能的能量裝置，包括氣執(zhí)行元件是將氣體的壓力能轉換為機械能的能量裝置，包括氣缸缸(直線運動直線運動)和氣馬達和氣馬達(回轉運動回轉運動)。 (3)控制元件是用來控制壓縮空氣的壓力、流量、方向，以便使執(zhí)控制元件是用來控制壓縮空氣的壓力、流量、方向，以便使執(zhí)行元件完成預定運動的元件，主要包括壓力閥、流量閥、方向閥、行元件完成預定運動的元件，主要包括壓力閥、流量閥、方向閥、邏輯元件和行程閥等。邏輯元件和行程

8、閥等。 (4)輔助元件是將壓縮空氣凈化、潤滑、消聲以及元件間連接等所輔助元件是將壓縮空氣凈化、潤滑、消聲以及元件間連接等所需的不可缺少的元件裝置，包括過濾器、油霧器、消聲器以及管件需的不可缺少的元件裝置，包括過濾器、油霧器、消聲器以及管件等。等。 氣壓傳動系統(tǒng)組成氣壓傳動系統(tǒng)組成 液壓與氣壓傳動的優(yōu)、缺點及應用液壓與氣壓傳動的優(yōu)、缺點及應用 液壓傳動的優(yōu)點液壓傳動的優(yōu)點 （1）在傳遞同等功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、結構緊湊。據統(tǒng)）在傳遞同等功率的情況下，液壓傳動裝置的體積小、重量輕、結構緊湊。據統(tǒng)計，液壓馬達的重量只有同功率電動機重量的計，液壓馬達的重量只有同功率電動機重量的1

9、0%20%，而且液壓元件可在很高，而且液壓元件可在很高的壓力下工作，因此液壓傳動能夠傳遞較大的力或力矩。的壓力下工作，因此液壓傳動能夠傳遞較大的力或力矩。（2）液壓裝置由于重量輕、慣性小、工作平穩(wěn)、換向沖擊小，易實現快速啟動，制）液壓裝置由于重量輕、慣性小、工作平穩(wěn)、換向沖擊小，易實現快速啟動，制動和換向頻率高。對于回轉運動每分鐘可達動和換向頻率高。對于回轉運動每分鐘可達500次，直線往復運動每分鐘可達次，直線往復運動每分鐘可達4001000次。這是其他傳動控制方式無法比擬的。次。這是其他傳動控制方式無法比擬的。（3）液壓傳動裝置易實現過載保護，安全性好，不會有過負載的危險。）液壓傳動裝置易實

10、現過載保護，安全性好，不會有過負載的危險。（4）液壓傳動裝置能在運動過程中實現無級調速，調速范圍大（可達范圍）液壓傳動裝置能在運動過程中實現無級調速，調速范圍大（可達范圍1 2000）速度調整容易，而且調速性能好。速度調整容易，而且調速性能好。（5）液壓傳動裝置調節(jié)簡單、操縱方便，易于自動化，如與電氣控制相配合，可方）液壓傳動裝置調節(jié)簡單、操縱方便，易于自動化，如與電氣控制相配合，可方便的實現復雜的程序動作和遠程控制。便的實現復雜的程序動作和遠程控制。（6）工作介質采用油液，元件能自行潤滑，故使用壽命較長。）工作介質采用油液，元件能自行潤滑，故使用壽命較長。（7）元件已標準化，系列化和通用化。

11、便于設計、制造、維修、推廣使用。）元件已標準化，系列化和通用化。便于設計、制造、維修、推廣使用。（8）液壓裝置比機械裝置更容易實現直線運動。）液壓裝置比機械裝置更容易實現直線運動。液壓傳動的缺點液壓傳動的缺點 （1）由于接管不良等原因造成液壓油外泄，它除了會污染工作場所）由于接管不良等原因造成液壓油外泄，它除了會污染工作場所外，還有引起火災的危險。外，還有引起火災的危險。（2）液壓系統(tǒng)大量使用各式控制閥、接頭及管子，為了防止泄漏損）液壓系統(tǒng)大量使用各式控制閥、接頭及管子，為了防止泄漏損耗，元件的加工精度要求較高。耗，元件的加工精度要求較高。（3）液壓傳動不能保證嚴格的傳動比，這是由于液壓油的可

12、壓縮性）液壓傳動不能保證嚴格的傳動比，這是由于液壓油的可壓縮性和泄漏造成的。和泄漏造成的。（4）油溫上升時，粘度降低；油溫下降時，粘度升高。油的粘度發(fā)）油溫上升時，粘度降低；油溫下降時，粘度升高。油的粘度發(fā)生變化時，流量也會跟著改變，造成速度不穩(wěn)定。生變化時，流量也會跟著改變，造成速度不穩(wěn)定。（5）系統(tǒng)將機械能轉換成液體壓力能，再把液體壓力能轉換成機械）系統(tǒng)將機械能轉換成液體壓力能，再把液體壓力能轉換成機械能做功，能量經兩次轉換損失較大，能源使用效率比傳統(tǒng)機械低。能做功，能量經兩次轉換損失較大，能源使用效率比傳統(tǒng)機械低。（6）液壓傳動由于在兩次能量轉換過程中存在機械摩擦損失、液體）液壓傳動由于

13、在兩次能量轉換過程中存在機械摩擦損失、液體壓力損失和泄漏損失等，故不宜遠距離傳輸。壓力損失和泄漏損失等，故不宜遠距離傳輸。（7）液壓傳動裝置出現故障時不易追查原因，不易迅速排除。）液壓傳動裝置出現故障時不易追查原因，不易迅速排除。氣壓傳動的優(yōu)點氣壓傳動的優(yōu)點 （1）采用空氣作為傳動介質，來源方便，取之不盡，用后直接排人）采用空氣作為傳動介質，來源方便，取之不盡，用后直接排人大氣而不污染環(huán)境，且不需回氣管路。大氣而不污染環(huán)境，且不需回氣管路。 （2）氣動系統(tǒng)結構較簡單，安裝自由度大，使用、維護方便，使）氣動系統(tǒng)結構較簡單，安裝自由度大，使用、維護方便，使用成本低。用成本低。 （3）空氣對環(huán)境的適

14、應性強，特別是在高溫、易燃、易爆、高塵）空氣對環(huán)境的適應性強，特別是在高溫、易燃、易爆、高塵埃、強磁、輻射及振動等惡劣環(huán)境中，比液壓、電氣及電子控制都埃、強磁、輻射及振動等惡劣環(huán)境中，比液壓、電氣及電子控制都優(yōu)越。優(yōu)越。 （4）空氣的黏度很小，在管路中流動時的壓力損失小，管道不易）空氣的黏度很小，在管路中流動時的壓力損失小，管道不易堵塞，空氣也沒有變質問題，所以節(jié)能、高效。它適用于集中供氣堵塞，空氣也沒有變質問題，所以節(jié)能、高效。它適用于集中供氣和遠距離輸送。和遠距離輸送。 （5）與液壓傳動相比，氣壓傳動反應快，動作迅速，一般只需）與液壓傳動相比，氣壓傳動反應快，動作迅速，一般只需002o03

15、 s就可建立起需要的壓力和速度。因此，它特別適用于就可建立起需要的壓力和速度。因此，它特別適用于實現系統(tǒng)的自動控制。實現系統(tǒng)的自動控制。 （6）調節(jié)控制方便，既可組成全氣動控制回路，也可與電氣、液）調節(jié)控制方便，既可組成全氣動控制回路，也可與電氣、液壓結合實現混合控制。壓結合實現混合控制。氣壓傳動的缺點氣壓傳動的缺點（1）由于空氣的可壓縮性大，所以氣動系統(tǒng)的穩(wěn)定性差，負載變化）由于空氣的可壓縮性大，所以氣動系統(tǒng)的穩(wěn)定性差，負載變化時對工作速度的影響較大，速度調節(jié)較難。時對工作速度的影響較大，速度調節(jié)較難。 （2）由于工作壓力低，且結構尺寸不宜過大，所以氣動系統(tǒng)不易）由于工作壓力低，且結構尺寸不

16、宜過大，所以氣動系統(tǒng)不易獲得較大的輸出力和力矩。因此，氣壓傳動不適用于重載系統(tǒng)。獲得較大的輸出力和力矩。因此，氣壓傳動不適用于重載系統(tǒng)。 （3）空氣無潤滑性能，故在系統(tǒng)中需要潤滑處應設潤滑給油裝置。）空氣無潤滑性能，故在系統(tǒng)中需要潤滑處應設潤滑給油裝置。液壓與氣動技術的應用與發(fā)展概況液壓與氣動技術的應用與發(fā)展概況 液壓與氣壓傳動相對于機械傳動來說是一門新興液壓與氣壓傳動相對于機械傳動來說是一門新興技術。在工程機械、冶金、軍工、農機、汽車、技術。在工程機械、冶金、軍工、農機、汽車、輕紡、船舶、石油、航空和機床行業(yè)中，液壓技輕紡、船舶、石油、航空和機床行業(yè)中，液壓技術得到了普遍的應用。隨著原子能、

17、空間技術、術得到了普遍的應用。隨著原子能、空間技術、電子技術等方面的發(fā)展，液壓技術向更廣闊的領電子技術等方面的發(fā)展，液壓技術向更廣闊的領域滲透，發(fā)展成為包括傳動、控制和檢測在內的域滲透，發(fā)展成為包括傳動、控制和檢測在內的一門完整的自動化技術。現今，采用液壓傳動的一門完整的自動化技術。現今，采用液壓傳動的程度已成為衡量一個國家工業(yè)化發(fā)展水平的重要程度已成為衡量一個國家工業(yè)化發(fā)展水平的重要標志之一。如發(fā)達國家生產的標志之一。如發(fā)達國家生產的95的工程機械、的工程機械、90的數控加工中心、的數控加工中心、95以上的自動生產線都以上的自動生產線都采用了液壓傳動。采用了液壓傳動。液壓與氣動技術的應用與發(fā)

18、展概況液壓與氣動技術的應用與發(fā)展概況近年來氣動技術的應用領域已從汽車、采礦、鋼鐵、機械工業(yè)等重近年來氣動技術的應用領域已從汽車、采礦、鋼鐵、機械工業(yè)等重工業(yè)迅速擴展到化工、輕工、食品、軍事工業(yè)等各行各業(yè)。和液壓工業(yè)迅速擴展到化工、輕工、食品、軍事工業(yè)等各行各業(yè)。和液壓技術一樣，當今氣動技術亦發(fā)展成包含傳動、控制與檢測在內的自技術一樣，當今氣動技術亦發(fā)展成包含傳動、控制與檢測在內的自動化技術，成為柔性制造系統(tǒng)動化技術，成為柔性制造系統(tǒng)(FMS)在包裝設備、自動生產線和機在包裝設備、自動生產線和機器人等方面不可缺少的重要手段。由于工業(yè)自動化以及器人等方面不可缺少的重要手段。由于工業(yè)自動化以及FMS

19、的發(fā)展，的發(fā)展，要求氣動技術以提高系統(tǒng)可靠性、降低總成本與電子工業(yè)相適應為要求氣動技術以提高系統(tǒng)可靠性、降低總成本與電子工業(yè)相適應為目標，進行系統(tǒng)控制技術和機電液氣綜合技術的研究和開發(fā)。目標，進行系統(tǒng)控制技術和機電液氣綜合技術的研究和開發(fā)。顯然，氣動元件的微型化、節(jié)能化、無油化是當前的發(fā)展特點，與顯然，氣動元件的微型化、節(jié)能化、無油化是當前的發(fā)展特點，與電子技術相結合產生的自適應元件，如各類比例閥和電氣伺服閥，電子技術相結合產生的自適應元件，如各類比例閥和電氣伺服閥，使氣動系統(tǒng)從開關控制進入到反饋控制。計算機的廣泛普及與應用使氣動系統(tǒng)從開關控制進入到反饋控制。計算機的廣泛普及與應用為氣動技術的

20、發(fā)展提供了更加廣闊的前景。為氣動技術的發(fā)展提供了更加廣闊的前景。 液壓與氣動技術的基本理論液壓與氣動技術的基本理論 液壓油是液壓傳動的工作介質，了解液壓液壓油是液壓傳動的工作介質，了解液壓油的工作性質，掌握其正確的選用方法，油的工作性質，掌握其正確的選用方法，才能保證系統(tǒng)可靠有效地工作。在液壓傳才能保證系統(tǒng)可靠有效地工作。在液壓傳動中液體是不斷地流動的，研究流體流動動中液體是不斷地流動的，研究流體流動的規(guī)律為本任務的主要內容。的規(guī)律為本任務的主要內容。 液壓油的有關物理性質液壓油的有關物理性質 1密度密度 2可壓縮性可壓縮性 3黏性和黏度黏性和黏度 4黏度與溫度、壓力的關系黏度與溫度、壓力的關

21、系 溫度對油液的黏度影響較大，隨著溫度升高，油液的溫度對油液的黏度影響較大，隨著溫度升高，油液的黏度將下降。黏度將下降。當液體所受的壓力增加時，其分子間的距離減小，內聚當液體所受的壓力增加時，其分子間的距離減小，內聚力增大，黏度也隨之增大。對一般液壓系統(tǒng)，當壓力在力增大，黏度也隨之增大。對一般液壓系統(tǒng)，當壓力在20MPa以下時，壓力對黏度的影響不大，通常忽略不計。以下時，壓力對黏度的影響不大，通常忽略不計。 液壓油的選用液壓油的選用 液壓油在液壓傳動中不僅起傳遞能量的作用，而且還對液壓傳動中液壓油在液壓傳動中不僅起傳遞能量的作用，而且還對液壓傳動中液壓元件起潤滑、冷卻和防銹的作用。液壓油的選擇

22、主要是根據工液壓元件起潤滑、冷卻和防銹的作用。液壓油的選擇主要是根據工作條件選用適宜的黏度。作條件選用適宜的黏度。 (1)環(huán)境溫度環(huán)境溫度 環(huán)境溫度較高時，宜選用黏度較大的液壓油。環(huán)境溫度較高時，宜選用黏度較大的液壓油。 (2)液壓系統(tǒng)的工作壓力液壓系統(tǒng)的工作壓力 系統(tǒng)工作壓力較高時，宜選用黏度較大的系統(tǒng)工作壓力較高時，宜選用黏度較大的液壓油，以減少泄漏。液壓油，以減少泄漏。 (3)運動速度運動速度 執(zhí)行元件運動速度較高時，宜選用黏度較小的液壓油，執(zhí)行元件運動速度較高時，宜選用黏度較小的液壓油，以減少由于液體摩擦而造成的損失。以減少由于液體摩擦而造成的損失。 (4)液壓泵的類型在液壓系統(tǒng)的所有

23、元件中，以液壓泵對液壓油的液壓泵的類型在液壓系統(tǒng)的所有元件中，以液壓泵對液壓油的性能最為敏感。因此常根據液壓泵的類型及要求來選擇液壓油的黏性能最為敏感。因此常根據液壓泵的類型及要求來選擇液壓油的黏度。度。液壓油的選用液壓油的選用液壓油的產品牌號由類別、品種和數字三部分組成。類別代號中的液壓油的產品牌號由類別、品種和數字三部分組成。類別代號中的L表示潤表示潤滑油、滑油、H表示液壓系統(tǒng)的工作介質，數字表示工作介質黏度等級，用溫度為表示液壓系統(tǒng)的工作介質，數字表示工作介質黏度等級，用溫度為40時的運動黏度平均值時的運動黏度平均值(mm2s)表示。例如表示。例如LHL46號液壓油，是指這號液壓油，是指

24、這種油在種油在40時的運動黏度平均值為時的運動黏度平均值為46mm2s。 代 號L-HL7L-HL1OL-HL15HL-22L-HL32L-HL46L-HL68L-HL1OOL-HL150運動黏度(mm2s)41450661274813516519824228835241450661274890O110135165主要用途本產品為精制礦油，常用于低壓液壓系統(tǒng)，也適用于要求換油期較長的輕負荷機械的非循環(huán)潤滑系統(tǒng)液體靜力學液體靜力學 1.靜壓力靜壓力 液體靜壓力具有下列兩個特性。液體靜壓力具有下列兩個特性。（1）液體靜壓力垂直于其受壓平面，且方向與該面的內法線方向一）液體靜壓力垂直于其受壓平面，且

25、方向與該面的內法線方向一致。致。（2）靜止液體內任意點處所受到的靜壓力在各個方向上都相等。）靜止液體內任意點處所受到的靜壓力在各個方向上都相等。液體靜力學液體靜力學2.壓力的表示方法壓力的表示方法壓力的表示方法有兩種，即絕對壓力和相對壓力。絕對壓力的表示方法有兩種，即絕對壓力和相對壓力。絕對壓力是以零壓力為基準的壓力，相對壓力是以大氣壓力壓力是以零壓力為基準的壓力，相對壓力是以大氣壓力為基準的壓力。絕大多數測壓儀表所測得的壓力都是相為基準的壓力。絕大多數測壓儀表所測得的壓力都是相對壓力，所以相對壓力也稱為表壓力。相對壓力與絕對對壓力，所以相對壓力也稱為表壓力。相對壓力與絕對壓力的關系為壓力的關

26、系為相對壓力相對壓力=絕對壓力絕對壓力大氣壓力大氣壓力壓力的表示方法壓力的表示方法 當絕對壓力低于大氣壓力時，比大氣壓力小的那部分數值稱為真空當絕對壓力低于大氣壓力時，比大氣壓力小的那部分數值稱為真空度。即度。即 真空度真空度=大氣壓力大氣壓力絕對壓力絕對壓力絕對壓力、相對壓力和真空度的相對關系如圖絕對壓力、相對壓力和真空度的相對關系如圖1-5所示所示 壓力的傳遞壓力的傳遞帕斯卡原理帕斯卡原理 0ppgh0p由靜力學基本方程式由靜力學基本方程式可知，靜止液體內任一點處的壓力都包含有液面上的壓力，可知，靜止液體內任一點處的壓力都包含有液面上的壓力，這說明在密閉容器中，由外力作用所產生的壓力可以等

27、值地這說明在密閉容器中，由外力作用所產生的壓力可以等值地傳遞到液體內部的所有各點。這就是帕斯卡原理，或稱為靜傳遞到液體內部的所有各點。這就是帕斯卡原理，或稱為靜壓傳遞原理。壓傳遞原理。液體作用在固體壁面的力液體作用在固體壁面的力 靜止液體和固體壁面相接觸時，固體壁面上各點靜止液體和固體壁面相接觸時，固體壁面上各點在某一方向上所受靜壓力作用力總和，便是液體在某一方向上所受靜壓力作用力總和，便是液體在該方向上作用于固體壁面上的力。在液壓傳動在該方向上作用于固體壁面上的力。在液壓傳動計算中質量力計算中質量力(pgh)可以忽略，靜壓力處處相等，可以忽略，靜壓力處處相等，所以可認為作用于固體壁面上的壓力

28、是均勻分布所以可認為作用于固體壁面上的壓力是均勻分布的。的。液體動力學液體動力學液體動力學是研究作用在液體上的力與液體運動之間的關系液體動力學是研究作用在液體上的力與液體運動之間的關系 1基本概念基本概念 （1）理想液體）理想液體 既無黏性又不可壓縮的假想液體稱為理想液體；既有黏性又既無黏性又不可壓縮的假想液體稱為理想液體；既有黏性又可壓縮的液體稱為實際液體?？蓧嚎s的液體稱為實際液體。 （2）穩(wěn)定流動）穩(wěn)定流動 液體流動時，若液體中任一點處的壓力、速度和密度都不隨液體流動時，若液體中任一點處的壓力、速度和密度都不隨時間而變化的流動稱為穩(wěn)定流動時間而變化的流動稱為穩(wěn)定流動(亦稱定常流動、恒定流動

29、亦稱定常流動、恒定流動)。反之，。反之，只要壓力、速度和密度中有一個隨時間而變化的流動，就稱為非穩(wěn)只要壓力、速度和密度中有一個隨時間而變化的流動，就稱為非穩(wěn)定流動定流動(非定常流動、非恒定流動非定常流動、非恒定流動)。 液體動力學液體動力學（3）過流斷面、流量和平均流速）過流斷面、流量和平均流速 過流斷面：液體流動時，垂直于液體流動方向的截過流斷面：液體流動時，垂直于液體流動方向的截面稱為過流斷面面稱為過流斷面(或稱通流截面或稱通流截面)，常用，常用A表示。表示。 流量：單位時間內流過某過流斷面液體的體積稱流量：單位時間內流過某過流斷面液體的體積稱為流量為流量 平均流速：單位時間平均流速：單位

30、時間t內流過過流斷面的流量內流過過流斷面的流量液體動力學液體動力學2.2.連續(xù)性方程連續(xù)性方程 當液體在管道內作穩(wěn)定流動時，根據質量守恒定當液體在管道內作穩(wěn)定流動時，根據質量守恒定律，管內液體的質量不會增多也不會減少，所以在單位律，管內液體的質量不會增多也不會減少，所以在單位時間內流過每一截面的液體質量必然相等。如圖所示，時間內流過每一截面的液體質量必然相等。如圖所示，管道的兩個通流面積分別為管道的兩個通流面積分別為A1A1、A2A2，液體流速分別為，液體流速分別為v1v1、v2v2，液體的密度為，液體的密度為， 則則 v1A1=v2A2=v1A1=v2A2=常量常量 即即: v1A1=v2A

31、2=Q: v1A1=v2A2=Q常量常量 或或 v1/v2=A2/Av1/v2=A2/A伯努力方程伯努力方程 （1）理想液體的伯努力方程）理想液體的伯努力方程 理想液體沒有粘性，它在管內作穩(wěn)定流動時沒有能理想液體沒有粘性，它在管內作穩(wěn)定流動時沒有能量損失。根據能量守恒定律，同一管道每一截面上的總量損失。根據能量守恒定律，同一管道每一截面上的總能量都是相等的。在圖中任意取兩個截面能量都是相等的。在圖中任意取兩個截面A1和和A2，它們，它們距離基準水平面的坐標位置分別為距離基準水平面的坐標位置分別為Z1和和Z2，流速分別為，流速分別為v1、v2， 壓力分別為壓力分別為p1和和p2，根據能量守，根據

32、能量守 恒定律有：恒定律有： P1/r+z1+v12/2g=P2/r+z2+v22/2g 可改寫成可改寫成 P/r+z+v2/2g=常量常量伯努力方程伯努力方程（2）實際液體的伯努力方程）實際液體的伯努力方程 實際液體具有粘性，當它在管中流動時，為克服內摩擦阻力需實際液體具有粘性，當它在管中流動時，為克服內摩擦阻力需要消耗一部分能量，所以實際液體的伯努利方程為：要消耗一部分能量，所以實際液體的伯努利方程為： P1/r+Z1+V12/2g=P2/r+Z2+V22/2g+hw ( 注：注：hw以水頭高以水頭高度表示的能量損失。度表示的能量損失。) 當管道水平放置時，由于當管道水平放置時，由于z1=

33、z2，方程可簡化為：方程可簡化為： P1/r+V12/2g=P2/r+V22/2g+hw 當管道為等徑直管且水平放置時，方程可簡化為：當管道為等徑直管且水平放置時，方程可簡化為： P1/r= P2/r+hw動量方程動量方程 動量方程是剛體力學中的動量定理在流體力學中的具體應用。動量動量方程是剛體力學中的動量定理在流體力學中的具體應用。動量方程是用來分析流動液體與限制其流動的固體壁面問相互作用力的方程是用來分析流動液體與限制其流動的固體壁面問相互作用力的大小及方向的。動量定理指出：作用在物體上的力的大小等于物體大小及方向的。動量定理指出：作用在物體上的力的大小等于物體在力所作用方向上的動量變化率

34、在力所作用方向上的動量變化率 在管流中，任意取出被通流截面在管流中，任意取出被通流截面1、2，截面上的流速為，截面上的流速為v1、v2。該。該段液體在段液體在t時刻的動量為（時刻的動量為（mv)，于是有：，于是有： F （mv)/tQ(v2 v1） 上式即為液體穩(wěn)定流動時的動量方程。等式左邊為作用于控上式即為液體穩(wěn)定流動時的動量方程。等式左邊為作用于控制體積上的全部制體積上的全部 外力之和，等式右邊為液體的動量變化率。上式表外力之和，等式右邊為液體的動量變化率。上式表明：作用在液體控制體積上的外力總和等于單位時間內流出明：作用在液體控制體積上的外力總和等于單位時間內流出 與流入控制表面的液體動量之差。與流入控制表面的液體動量之差。液體流動時的壓力損失液體流動時的壓力損失液體在管路中流動，為了克服油液分子之液體在管路中流動，為了克服油液分子之間、油液與管壁之間的內、外摩擦力，必間、油液與管壁之間的內、外摩擦力，必然造成壓力損失，它主要包括：然造成壓力損失，它主要包括： （1）沿程壓力損失）沿程壓力損失 （2）局部壓力損失）局部壓力損失液體流動時的壓力損失液體流動時的壓力損失1.沿程壓力損失沿程壓力損失 液體在等徑直管中流動，因內、外摩擦力而產生的壓力損失液體在等徑直管中流動，