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第二章液压传动的流体力学基础

显然 绝对压力=大气压力+相对压力(表压力) 相对压力(表压力)=绝对压力-大气压力 真空度=大气压力-绝对压力
绝对压力、相对压力与真空度的相互关系 如图所示:
绝对压力
表压力(相对压力) 大气压力真空度Fra bibliotek绝对压力
绝对真空
绝对压力、相对压力与真空度间的相互关系
4、压力传递
由静压力基本方程式 p=p0+γh 可知,液体中 任何一点的压力都包含有液面压力p0,或者说液体
2、静压力特性
液体静压力有两个重要特性: (1)液体静压力的方向总是沿着作用面的法线方 向。这一特性可直接用液体的性质来说明。液体 只能保持一定的体积,不能保持固定的方向,不 能承受拉力和剪切力。所以只能承受法向压力。 (2)静止液体中任何一点所受到各个方向压力都 相等。如果液体中某一点所受到的各个方向的压 力不相等,那么在不平衡力作用下,液体就要流 动,这样就破坏了液体静止的条件,因此在静止 液体中作用于任一点的各个方向压力必然相等。
静压力基本方程式说明:静止液体中单位重
量液体的压力能和位能可以相互转换,但各点的
总能量保持不变,即能量守恒。
3、绝对压力、相对压力和真空度
压力有两种表示方法:以绝对零压力作为基 准所表示的压力,称为绝对压力。
以当地大气压力为基准所表示的压力,称为 相对压力。相对压力也称表压力。
相对压力为负数时,工程上称为真空度。真 空度的大小以此负数的绝对值表示。
如果在与A点等高的容器上,接一根上端封闭
并抽去空气的玻璃管,可以看到在静压力作用下,
液体将沿玻璃管上升hp,根据上式对A点有: p/γ+z=z+hp,故 p/γ=hp
这说明了A处液体质点由于受到静压力作用而
具有mghp的势能,单位重量液体具有的势能为hp。 因为hp=p/γ,故p/γ为A点单位重量液体的压力能。
二、液体静压力基本方程及其物理意义
1、静压力基本方程
如图所示容器中盛有液体,作用在液面上的压 力为P0,现在求离液面h深处A点 压力,在液体内取一个底面包含 A点的小液柱,设其底部面积为 ΔA,高为h。这个小液柱在重力 及周围液体的压力作用下,处于 平衡状态。则在垂直方向上的力平衡方程为 P=p0+ρgh=p0+γh 其中ρ为液体的密度, γ为液体的重度。
液压缸活塞,不能在液
体中形成压力。
帕斯卡原理应用实例
三、压力对固体壁面的总作用力
1、压力作用在平面上的总作用力
当承受压力作用的面是平面时,作用在该面上 的压力的方向是互相平行的。故总作用力F等于油
液压力p与承压面积A的乘积。即 F=p.A 。
对于图中所示的液压缸,油液压力作用在活塞上 的总作用力为:
图中是运用帕斯卡原理寻找推力和负载间关
系的实例。图中垂直、水平液压缸截面积为A1、 A2;活塞上负载为F1、F2。两缸互相连通,构成 一个密闭容器,则按帕斯卡原理,缸内压力到处
相等,p1=p2,于是F2=F1 . A2/A1,如果垂直液 缸活塞上没负载,则在略
去活塞重量及其它阻力
时,不论怎样推动水平
如图所示为盛有液体的密闭容器,液面压力 为p0。选择一基准水平面(0x),根据静压力基本方 程式可确定距液面深度为h处A点的压力p, 即 p=p0+γh=p0+γ(z0-z)
整理后得 P/γ+z=p0/γ+z0=常数
式中z实质上表示了A点单位重量 液体得位能。单位重量液体的位 能为mgz/mg=z,z又称为位置水头。
一、几个基本概念
二、液体流动的连续性方程 三、伯努利方程
四、液体稳定流动时的动量方程
一、几个基本概念
1、稳定流动和非稳定流动 液体流动时,若液体中任何一点的压力,流速
和密度都不随时间变化,这种流动称为稳定流动。 反之,压力,流速随时间而变化的流动称为非稳定 流动。如图所示,从水箱中放水, 如果水箱上方有一补充水源,使 水位H保持不变,则水箱下部出水 口流出的液体中各点的压力和速 度均不随时间变化,故为稳定流 动。反之则为非稳定流动。
第二章 液压传动的流体力学基础
9液体静力学基础 9液体动力学基础 9管路压力损失计算 9液流流经孔口及隙缝的特性 9液压冲击
§ 2-1 液体静力学基础
液体静力学研究静止液体的力学规律和这些 规律的实际应用。这里所说的静力液体是指液体 处于内部质点间无相对运动的状态,因此液体不 显示粘性,液体内部无剪切应力,只有法向应力 即压力。
上式即为静压力基本方程式,它说明了:
(1)静止液体中任意点的静压力是液体表面上的 压力和液柱重力所产生的压力之和。当液面接触 大气时,p0为大气压力pa,故有 p=pa+γh 。
(2)同一容器同一液体中的静压力随深度的增加 线性地增加。
(3)连通器内,同一液体中深度相同的各点压力 都相等。
2、静压力基本方程式的物理意义
F=p.A=p.πD2/4 式中 p-油液的压力;
D-活塞的直径。
2、油液压力作用在曲面上的总作用力
当承受压力作用的表面是曲面时,作用在曲 面上的所有压力的方向均垂直于曲面(如图所 示),图中将曲面分成若干微小面积dA,将作用 力dF分解为x、y两个方向上的分力, 即 Fx=p.dAsinθ=p.Ax
表面的压力p0等值的传递到液体内所有的地方。这 称为帕斯卡原理或静压传递原理。
通常在液压系统的压力管路和压力容器中, 由外力所产生的压力p0要比液体自重所产生的压力 γh大许多倍。即对于液压传动来说,一般不考虑 液体位置高度对于压力的影响,可以认为静止液 体内各处的压力都是相等的。
帕斯卡原理应用实例
一、液体静压力及其特性 二、液体静压力基本方程及其物理意义
三、压力对固体壁面的总作用力
一、液体静压力及其特性
1、静压力
静压力是指液体处于静止状态时,其单位面 积上所收的法向作用力。静压力在液压传动中简 称为压力,而在物理学中则称为压强。 可表示为: P=F/A
我国法定的压力单位为牛顿/米2(N/m2),称为 帕斯卡,简称帕(Pa)。在液压技术中,目前还采 用的压力单位有巴(bar)和工程大气压、千克力每 平方米(kgf/cm )等。
FY= p.dAcosθ=p.Ay 式中,Ax、Ay分别是曲面在x 和y方向上的投影面积。 所以总作用力 F=(Fx2+Fy2)1/2
结束
§ 2-2 液体动力学基础
液体动力学研究液体在外力作用下运动规律, 即研究作用在液体上的力与液体运动之间的关系。 由于液体具有粘性,流动时要产生摩擦力,因此 研究液体流动问题时必须考虑粘性的影响。
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