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1、第一章 流体力学基础,流体传动介质的特性静止液体的力学规律流动液体的力学规律管路系统流动分析液压系统的气穴与液压冲击现象,1.1 流体传动介质的特性,液压油的主要物理性质 液压油的选择 空气的主要物理性质 气体状态方程 气压传动系统对空气的要求,液压油的主要物理性质,密度：单位体积液体的质量 式中 m：液体的质量(kg)；V：液体的体积（m3）；=900 kg/m3,液压油的主要物理性质,可压缩性：液体受压力作用而发生体积变化的性质。可用体积压缩系数或体积弹性模量K表示 体积压缩系数：单位压力变化所引起的体积相对变化量，（m2/N）式中 V：液体加压前的体积（m3）；V：加压后液体体积变化量（
2、m3）；p：液体压力变化量（N/m2）；体积弹性模量K（N/m2）：液体体积压缩系数的倒数 计算时常取K=7108 N/m2,粘度,液体的粘性：液体在流动时产生内摩擦力的特性 静止液体则不显示粘性 液体的粘度：液体粘性的大小可用粘度来衡量。粘度是液体的根本特性，也是选择液压油的最重要指标 常用的粘度有三种不同单位：即动力粘度、运动粘度和相对粘度,动力粘度（绝对粘度）,牛顿内摩擦定律 式中:称为动力粘度系数（Pas）:单位面积上的摩擦力（即剪切应力）:速度梯度，即液层间速度对液层距离的变化率物理意义：当速度梯度为1时接触液层间单位面积上的内摩擦力 法定计量单位：帕秒（Pas）,图1-4 液体粘性
3、示意图,运动粘度,定义：动力粘度与密度之比 法定计量单位：m2/s 由于的单位中只有运动学要素，故称为运动粘度。液压油的粘度等级就是以其40C时运动粘度的某一平均值来表示，如L-HM32液压油的粘度等级为32，则40C时其运动粘度的平均值为32mm2/s,相对粘度（恩式粘度）,恩氏粘度：它表示200mL被测液体在tC时，通过恩氏粘度计小孔（=2.8mm）流出所需的时间t1，与同体积20C的蒸馏水通过同样小孔流出所需时间t2之比值工业上常用20C、50C和100C作为测定恩式粘度的标准温度，分别以20、50、100表示恩式粘度与运动粘度（mm2/s）的换算关系：,粘温特性,定义：粘度随温度变化的
4、特性,图1-5 几种国产油液粘温图,1.1.2 液压油的选择,液压油的要求 液压油的选择：工作压力的高低 环境温度 工作部件运动速度的高低,1.1.3 空气的主要物理性质,空气的性质 空气的组成:表114 空气的基本性质 湿空气:含有水蒸气的空气,空气的基本性质,密度和质量体积 密度:单位体积内的空气质量 式中 m:空气的质量(kg)；V:空气的体积（m3）质量体积（比容）:单位质量空气的体积=1/单位:m3/kg,空气的基本性质,压缩性:一定质量的气体，由于压力改变而导致气体容积发生变化的现象粘性:气体质点相对运动时产生阻力的性质,湿空气,绝对湿度:每立方米湿空气中所含水蒸气的质量 式中 m
5、s:湿空气中水蒸气的质量(kg)；V:湿空气的体积（m3）饱和绝对湿度:湿空气中水蒸气的分压力达到该湿度下蒸气的饱和压力时的绝对湿度 式中 Pb:饱和空气中水蒸气的分压力（N/m2）；Rs:水蒸气的气体常数，Rs=461（Nm/kgK）；T:热力学温度（K）,T=273.1+t(C),湿空气,相对湿度:在相同温度和相同压力下，绝对湿度与饱和绝对湿度之比 式中:绝对湿度；b:饱和绝对湿度；ps:水蒸气的分压力（N/m2）；pb:饱和水蒸气的分压力（N/m2）；相对湿度表示了湿空气中水蒸气含量接近饱和的程度，也称饱和度。它同时说明了湿空气吸收水蒸气能力的大小,湿空气,含湿量d:每千克质量的干空气中
6、所含有的水蒸气的质量 式中 ms:水蒸气的质量(kg)；mg:干空气的质量(kg)；s:水蒸气的密度(kg/m3)；g:干空气的密度(kg/m3)；,1.1.4 气体状态方程,理想气体(不计粘性的气体)状态方程 在平衡状态下，气体的三个基本状态参数：压力、温度和质量体积（比容）之间的关系为:p=RT 或 pV=mRT 式中 p:绝对压力（Pa）；:质量体积（比容）（m3/kg）；R:气体常数，对干空气，R=287.1（Nm/kgK）；水蒸气，R=461（Nm/kgK）；T:热力学温度（K）；m:质量（kg）；V:体积（m3）对定量气体，状态方程可写成:,理想气体状态变化过程,等容过程:一定质量
7、的气体，在状态变化过程中，若体积保持不变 上式表明，当体积不变时，压力的变化与温度的变化成正比，当压力上升时，气体的温度随之上升,理想气体状态变化过程,等压过程:一定质量的气体，在状态变化过程中，若压力保持不变 上式表明，当压力不变时，温度上升，气体体积增大（气体膨胀）；当温度下降时，气体体积减小（气体被压缩）,理想气体状态变化过程,等温过程:一定质量的气体，在状态变化过程中，若温度保持不变 上式表明，当温度不变时，气体压力上升，气体体积被压缩；压力下降时，气体体积膨胀,理想气体状态变化过程,绝热过程:一定质量的气体，在状态变化过程中，若与外界完全无热量交换 式中:等熵指数，对干空气=1.4，对饱和水蒸气=1.3 在绝热过程中，气体状态变化与外界无热量交换，系统依靠本身内能的消耗对外作功,理想气体状态变化过程,多变过程:一定质量的气体，若其基本状态参数都在变化（即没有任何条件限制）式中n为多变指数，在一定的多变过程中，n保持不变；对于不同的多变过程，n有不同的值。当n=0时，pv0=p=常数，为等压过程；当n=1时，pv=常数，为等温过程；当n=时，pv=常数，为绝热过程；当n=时，p1/nv=p0v=v=常数，为等容过程,气压传动系统对空气要求,要求压缩空气具有一定的压力和足够的流量 要求压缩空气具有一定的清洁度和干燥度(指压缩空气中含水量的多少),
