液压流体力学基础5790.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,液压流体力学基础_5790,目的任务,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 式和结论,重点难点,液压油的粘性和粘度,粘温特性,静压特性,压力形成,静力学基本方程,提问作业,1、什么叫液压传动？液压传动的特点是什么？,2、液压传动系统的组成和作用各是什么？,液压油,2、1、2 对液压油的要求及,选用,2、1、1 液压油的物理性质,2、1、1 液压油的物理性质,一,液体的密度,二,液体的粘性,三,液体的可压缩,四,其他性质,液体的密度,密度单位体积液体的质量,=m/v kg/m,3,密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略，一般取=900kg/m,3,的大小。,粘性的物理本质,液体在外力作用下流动时,由于液体分子间的内聚力和液体分子与壁面间的附着力,导致液体分子间相对运动而产生的内摩擦力,这种特性称为粘性.,或:流动液体流层之间产生内部摩擦阻力的性质,.,粘性的物理本质,内摩擦力表达式,F=A du/dy,液体静止时,du/dy=0,静止液体不呈现粘性,动画演示,牛顿液体内摩擦定律,液层间的内摩擦力与液层接触,面积及液层之间的速度成正比。,粘 度,衡量粘性大小的物理量,粘度,动力粘度,运动,粘度,相对粘度,0,E,动力粘度,公式:,=F/A=du/dy（N/m,2,）,=,dy/du（N,s/m,2,）,动力粘度物理意义,液体在单位速度梯度下流动时，,接触液层间单位面积上内摩擦力,。,动力粘度单位,国际单位（SI制）中：,帕秒（PaS）或牛顿秒/米,2,（NS/m,2,）；,以前沿用单位（CGS制）中：,泊（P）或厘泊（CP）,达因,秒/厘米,2,dyn,S/cm,2,）,换算关系：1PaS=10P=10,3,CP,运动粘度,动力粘度与液体密度之比值,运动粘度公式,=,/,（m,2,/S）,运动粘度物理意义,无,（,只是因为/,在流体力学中经常出现,用代替（/,）,运动粘度单位,SI制：m,2,/S,CGS制：St（斯）、CSt（厘斯）,（Cm,2,/S）（mm,2,/S）,换算关系：1m,2,/S=10,4,St,=10,6,CSt,运动粘度单位说明,单位中只有长度和时间量纲类似运动学量。,称运动粘度，常用于液压油牌号标注,液压油牌号标注,老牌号20号液压油，指这种油在50,C,时的平均运动粘度为20 cst。,新牌号L,HL32号液压油，指这种油在,40,C时的平均运动粘度为32cst。,相对粘度,0,E,、,不易直接测量，只用于理论计算,常用相对粘度,相对粘度（条件粘度）,恩氏度,0,E,中国、德国、前苏联等用,赛氏秒SSU,美国用,雷氏秒R,英国用,巴氏度,0,B,法国用,换算关系,恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系,=（7、31,0,E-6、31/,0,E）,10,-6,液体的可压缩性定义,液体受压力作用而发生体积缩小性质。,液体的体积压缩系数定义,定义：,体积为v的液体，当压力增大,p时，体积减小v,则液体,在单位压力变化下体积的相,对变化量,。,液体的体积压缩系数公式,=-,v/,p v,=（5-7）x10,-10,m,2,/N,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,p v,为保证为正值，式中须加负号,液体的体积弹性模数定义,液体压缩系数的倒数,液体的体积弹性模数公式,k=1/,=-,p v/,v,液体的体积弹性模数物理意义,表示单位体积相对变化量所需要的压力增,量，也即液体抵抗压缩能力的大小。,一般认为油液不可压缩（因压缩性很小），,计算时取：k=（1、4-1、9）*10,9,N/m,2,若分析动态特性或p变化很大的高压系统,则必须考虑。,液体的其它性质,1、,粘度和压力的关系,P,，F,，,随p,而,，压力较小时,忽略，32Mpa以上才考虑,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。,2、1、2 对液压油的要求及选用,对液压油的要求,液压油的选择,液压油的任务,工作介质传递运动和动力,润滑剂,润滑运动部件,对液压油的要求,（1）合适的粘度和良好的粘温特性；,（2）良好的润滑性；,（3）纯净度好，杂质少；,（4）对系统所用金属及密封件材,料有 良好的相容性。,对液压油的要求,（5）对热、氧化水解都有良好稳定性，使用寿命长；,（6）抗泡沫性、抗乳化性和防锈性好，腐蚀性小；,（7）比热和传热系数大，体积膨胀系数小，闪点和,燃点高，流动点和凝固点低。,（凝点 油液完全失去其流动性的最高温度）,（8）对人体无害，对环境污染小，成本低，,价格便宜,总之：粘度是第一位的,液压油的选择,选择液压油品种,2,选择液压油粘度,液压油的类型,机械油,精密机床液压油,气轮机油,变压器油等,液压油选择,首先根据工作条件（v、p、T）和元件类型,选择油液品种，然后根据粘度选择牌号,慢速、高压、高温：大（以q）,通常,快速、低压、低温：小（以P）,2、2,液体静力学,研究内容,：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。,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。,2、2,液体静力学,2、2、1 液体的静压力及特性,2、2、2 液体静力学基本方程式,2、2、3 压力的表示方法及单位,2、2、4 静压传递原理,2、2、5 液体对固体壁面的作用力,液体的静压力及特性,质量力（重力、惯性力）作用于液体,的所有质点,作用于液体上的力,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,于令一部分液体等）作用于,液体的表面,液体的静压力定义,液体单位面积上所受的法向力，物理,学中称压强，液压传动中习惯称压力。,液体静压力特性,（1）垂直并指向于承压表面,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,法向应力,（2）各向压力相等,有一向压力不等，液体就会流动,各向压力必须相等,液体静力学基本方程,例：计算静止液体内任意点A处的压力p,pdA=p,0,dA+G=p,0,dA+ghdA,p=p,0,+,gh,h,G,P,P,0,A,dA,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,液面压力p,0,组成 p,a,p=p,a,p p,a,p=0,2、2、4 静压传递原理,帕斯卡原理（静压传递原理,）,液压系统压力形成,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,液压系统压力形成,p=F/A F=0 p=0,F,p,F,p,结论：液压系统的工作压力取决于负载，,并且 随着负载的变化而变化。,F,A,2、2、5 液体对固体壁面的作用力,作用在平面上的总作用力,作用在曲面上的总作用力,作用在平面上的总作用力,作用在平面上的总作用力,P=p,A,如：液压缸，若设活塞直径为D,则,P=p,A=pD,2,/4,作用在曲面上的总作用力,作用在曲面上的总作用力,F,x,=p,A,x,结论：曲面在某一方向上所受的作用力，,等于液体压力与曲面在该方向的,垂直投影面积之乘积。,高速电主轴在卧式镗铣床上的应用越来越多，除了主轴速度和精度大幅提高外，还简化了主轴箱内部结构，缩短了制造周期，尤其是能进行高速切削，电主轴转速最高可大10000r/min以上。不足之处在于功率受到限制，其制造成本较高，尤其是不能进行深孔加工。而镗杆伸缩式结构其速度有限，精度虽不如电主轴结构，但可进行深孔加工，且功率大，可进行满负荷加工，效率高，是电主轴无法比拟的。因此，两种结构并存，工艺性能各异，却给用户提供了更多的选择。现在，又开发了一种可更换式主轴系统，具有一机两用的功效，用户根据不同的加工对象选择使用，即电主轴和镗杆可相互更换使用。这种结构兼顾了两种结构的不足，还大大降低了成本。是当今卧式镗铣床的一大创举。电主轴的优点在于高速切削和快速进给，大大提高了机床的精度和效率。卧式镗铣床运行速度越来越高，快速移动速度达到2530m/min，镗杆最高转速6000r/min。而卧式加工中心的速度更高，快速移动高达50m/min，加速度5m/s2，位置精度0.0080.01mm，重复定位精度0.0040.005mm。落地式铣镗床铣刀 由于落地式铣镗床以加工大型零件为主，铣削工艺范围广，尤其是大功率、强力切削是落地铣镗床的一大加工优势，这也是落地铣镗床的传统工艺概念。而当代落地铣镗床的技术发展，正在改变传统的工艺概念与加工方法，高速加工的工艺概念正在替代传统的重切削概念，以高速、高精、高效带来加工工艺方法的改变，从而也促进了落地式铣镗床结构性改变和技术水平的提高。当今，落地式铣镗床发展的最大特点是向高速铣削发展，均为滑枕式(无镗轴)结构，并配备各种不同工艺性能的铣头附件。该结构的优点是滑枕的截面大，刚性好，行程长，移动速度快，便于安装各种功能附件，主要是高速镗、铣头、两坐标双摆角铣头等，将落地铣镗床的工艺性能及加工范围达到极致，大大提高了加工速度与效率。传统的铣削是通过镗杆进行加工，而现代铣削加工，多由各种功能附件通过滑枕完成，已有替代传统加工的趋势，其优点不仅是铣削的速度、效率高，更主要是可进行多面体和曲面的加工，这是传统加工方法无法完成的。因此，现在，很多厂家都竞相开发生产滑枕式(无镗轴)高速加工中心，在于它的经济性，技术优势很明显，还能大大提高机床的工艺水平和工艺范围。同时，又提高了加工精度和加工效率。当然，需要各种不同型式的高精密铣头附件作技术保障，对其要求也很高。高速铣削给落地式铣镗床带来了结构上的变化，主轴箱居中的结构较为普遍，其刚性高，适合高速运行。滑枕驱动结构采用线性导轨，直线电机驱动，这种结构是高速切削所必需的，国外厂家在落地式铣镗床上都已采用，国内同类产品还不多见，仅在中小规格机床上采用线性导轨。高速加工还对环境、安全提出了更高的要求，这又产生了宜人化生产的概念，各厂家都非常重视机床高速运行状态下，对人的安全保护与可操作性，将操作台、立柱实行全封闭式结构，既安全又美观。,工艺特点,精品课件文档，欢迎下载，下载后可以复制编辑。,更多精品文档，欢迎浏览。,