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第一章流體力學(xué)基礎(chǔ) 流體傳動(dòng)介質(zhì)的特性靜止液體的力學(xué)規(guī)律流動(dòng)液體的力學(xué)規(guī)律管路系統(tǒng)流動(dòng)分析液壓系統(tǒng)的氣穴與液壓沖擊現(xiàn)象 1 1流體傳動(dòng)介質(zhì)的特性 液壓油的主要物理性質(zhì)液壓油的選擇空氣的主要物理性質(zhì)氣體狀態(tài)方程氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)空氣的要求 1 1 1液壓油的主要物理性質(zhì) 密度 單位體積液體的質(zhì)量式中m 液體的質(zhì)量 kg V 液體的體積 m3 900kg m3 1 1 1液壓油的主要物理性質(zhì) 可壓縮性 液體受壓力作用而發(fā)生體積變化的性質(zhì) 可用體積壓縮系數(shù) 或體積彈性模量K表示體積壓縮系數(shù) 單位壓力變化所引起的體積相對(duì)變化量 m2 N 式中V 液體加壓前的體積 m3 V 加壓后液體體積變化量 m3 p 液體壓力變化量 N m2 體積彈性模量K N m2 液體體積壓縮系數(shù) 的倒數(shù)計(jì)算時(shí)常取K 7 108N m2 粘度 液體的粘性 液體在流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的特性靜止液體則不顯示粘性液體的粘度 液體粘性的大小可用粘度來(lái)衡量 粘度是液體的根本特性 也是選擇液壓油的最重要指標(biāo)常用的粘度有三種不同單位 即動(dòng)力粘度 運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度 動(dòng)力粘度 絕對(duì)粘度 牛頓內(nèi)摩擦定律式中 稱為動(dòng)力粘度系數(shù) Pa s 單位面積上的摩擦力 即剪切應(yīng)力 速度梯度 即液層間速度對(duì)液層距離的變化率物理意義 當(dāng)速度梯度為1時(shí)接觸液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力法定計(jì)量單位 帕 秒 Pa s 圖1 4液體粘性示意圖 運(yùn)動(dòng)粘度 定義 動(dòng)力粘度 與密度 之比法定計(jì)量單位 m2 s由于 的單位中只有運(yùn)動(dòng)學(xué)要素 故稱為運(yùn)動(dòng)粘度 液壓油的粘度等級(jí)就是以其40 C時(shí)運(yùn)動(dòng)粘度的某一平均值來(lái)表示 如L HM32液壓油的粘度等級(jí)為32 則40 C時(shí)其運(yùn)動(dòng)粘度的平均值為32mm2 s 相對(duì)粘度 恩式粘度 恩氏粘度 它表示200mL被測(cè)液體在t C時(shí) 通過(guò)恩氏粘度計(jì)小孔 2 8mm 流出所需的時(shí)間t1 與同體積20 C的蒸餾水通過(guò)同樣小孔流出所需時(shí)間t2之比值工業(yè)上常用20 C 50 C和100 C作為測(cè)定恩式粘度的標(biāo)準(zhǔn)溫度 分別以 20 50 100表示恩式粘度與運(yùn)動(dòng)粘度 mm2 s 的換算關(guān)系 粘溫特性 定義 粘度隨溫度變化的特性 圖1 5幾種國(guó)產(chǎn)油液粘溫圖 1 1 2液壓油的選擇 液壓油的要求液壓油的選擇 工作壓力的高低環(huán)境溫度工作部件運(yùn)動(dòng)速度的高低 1 1 3空氣的主要物理性質(zhì) 空氣的性質(zhì)空氣的組成 表1 14空氣的基本性質(zhì)濕空氣 含有水蒸氣的空氣 空氣的基本性質(zhì) 密度和質(zhì)量體積密度 單位體積內(nèi)的空氣質(zhì)量式中m 空氣的質(zhì)量 kg V 空氣的體積 m3 質(zhì)量體積 比容 單位質(zhì)量空氣的體積 1 單位 m3 kg 空氣的基本性質(zhì) 壓縮性 一定質(zhì)量的氣體 由于壓力改變而導(dǎo)致氣體容積發(fā)生變化的現(xiàn)象粘性 氣體質(zhì)點(diǎn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生阻力的性質(zhì) 濕空氣 絕對(duì)濕度 每立方米濕空氣中所含水蒸氣的質(zhì)量式中ms 濕空氣中水蒸氣的質(zhì)量 kg V 濕空氣的體積 m3 飽和絕對(duì)濕度 濕空氣中水蒸氣的分壓力達(dá)到該濕度下蒸氣的飽和壓力時(shí)的絕對(duì)濕度式中Pb 飽和空氣中水蒸氣的分壓力 N m2 Rs 水蒸氣的氣體常數(shù) Rs 461 N m kg K T 熱力學(xué)溫度 K T 273 1 t C 濕空氣 相對(duì)濕度 在相同溫度和相同壓力下 絕對(duì)濕度與飽和絕對(duì)濕度之比式中 絕對(duì)濕度 b 飽和絕對(duì)濕度 ps 水蒸氣的分壓力 N m2 pb 飽和水蒸氣的分壓力 N m2 相對(duì)濕度表示了濕空氣中水蒸氣含量接近飽和的程度 也稱飽和度 它同時(shí)說(shuō)明了濕空氣吸收水蒸氣能力的大小 濕空氣 含濕量d 每千克質(zhì)量的干空氣中所含有的水蒸氣的質(zhì)量式中ms 水蒸氣的質(zhì)量 kg mg 干空氣的質(zhì)量 kg s 水蒸氣的密度 kg m3 g 干空氣的密度 kg m3 1 1 4氣體狀態(tài)方程 理想氣體 不計(jì)粘性的氣體 狀態(tài)方程在平衡狀態(tài)下 氣體的三個(gè)基本狀態(tài)參數(shù) 壓力 溫度和質(zhì)量體積 比容 之間的關(guān)系為 p RT或pV mRT式中p 絕對(duì)壓力 Pa 質(zhì)量體積 比容 m3 kg R 氣體常數(shù) 對(duì)干空氣 R 287 1 N m kg K 水蒸氣 R 461 N m kg K T 熱力學(xué)溫度 K m 質(zhì)量 kg V 體積 m3 對(duì)定量氣體 狀態(tài)方程可寫(xiě)成 理想氣體狀態(tài)變化過(guò)程 等容過(guò)程 一定質(zhì)量的氣體 在狀態(tài)變化過(guò)程中 若體積保持不變上式表明 當(dāng)體積不變時(shí) 壓力的變化與溫度的變化成正比 當(dāng)壓力上升時(shí) 氣體的溫度隨之上升 理想氣體狀態(tài)變化過(guò)程 等壓過(guò)程 一定質(zhì)量的氣體 在狀態(tài)變化過(guò)程中 若壓力保持不變上式表明 當(dāng)壓力不變時(shí) 溫度上升 氣體體積增大 氣體膨脹 當(dāng)溫度下降時(shí) 氣體體積減小 氣體被壓縮 理想氣體狀態(tài)變化過(guò)程 等溫過(guò)程 一定質(zhì)量的氣體 在狀態(tài)變化過(guò)程中 若溫度保持不變上式表明 當(dāng)溫度不變時(shí) 氣體壓力上升 氣體體積被壓縮 壓力下降時(shí) 氣體體積膨脹 理想氣體狀態(tài)變化過(guò)程 絕熱過(guò)程 一定質(zhì)量的氣體 在狀態(tài)變化過(guò)程中 若與外界完全無(wú)熱量交換式中 等熵指數(shù) 對(duì)干空氣 1 4 對(duì)飽和水蒸氣 1 3在絕熱過(guò)程中 氣體狀態(tài)變化與外界無(wú)熱量交換 系統(tǒng)依靠本身內(nèi)能的消耗對(duì)外作功 理想氣體狀態(tài)變化過(guò)程 多變過(guò)程 一定質(zhì)量的氣體 若其基本狀態(tài)參數(shù)都在變化 即沒(méi)有任何條件限制 式中n為多變指數(shù) 在一定的多變過(guò)程中 n保持不變 對(duì)于不同的多變過(guò)程 n有不同的值 當(dāng)n 0時(shí) pv0 p 常數(shù) 為等壓過(guò)程 當(dāng)n 1時(shí) pv 常數(shù)