第2章液压油与液压流体力学基础 入1%的气体时,其体积弹性模量降低为纯油的50%左右,如果混有10%的气体,则其体 积弹性模量仅为纯油的10%左右。由于油液在使用过程中很难避免混入气体,因此工程上, 般取K=700MPa 在压力、温度变化不大的场合,液体的体积变化很小 因此在讨论液压系统的静态性能时,通常将液体看成是不 可压缩的;而在研究液压元件和系统的动态特性时,液体 的体积弹性模量将成为影响其动态特性的重要因素,不能 液 当考虑液体的可压缩性时,封闭在容器内的液体在外 力作用时的特征极像一个弹簧:外力增大,体积减小;外 力减小,体积增大。这种弹簧的刚度k,在液体承压面积 A不变时,如图2.1所示,可以通过压力变化Ap=△FA 体积变化&v=AA(△l为液柱长度变化)和式(26)求出,即图21油液弹簧的刚度计算简图 △FA2K 2.1.3液体的黏性 1.液体黏性的概念 液体在外力作用下流动(或有流动趋势)时,由于分子间内聚力的存在,而使其流动受 到牵制,从而液体内部产生摩擦力或切应力,这种性质称为黏性。液体的黏性所起的作用 是阻滞、延缓液体内部液层的相互滑动过程,即反映了液体抵抗剪切流动的能力。黏性的 大小可以用黏度来度量。 如图22所示,设距离为h的两平行平板间充满 液体,下平板固定,而上平板在外力F的作用下,以 速度l向右平移。由于液体和固体壁面间的附着力, 黏附于下平板的液层速度为零,黏附于上平板的液层 速度为l,而由于液体的黏性,中间各层液体的速度 则随着液层间距离Δy的变化而变化。当上下板之间 距离h较小时,液体的速度从上到下近似呈线性递减 规律分布。其中速度快的液层带动速度慢的;而速度 慢的液层对速度快的起阻滞作用。不同速度的液层之 间相对滑动必然在层与层之间产生内部摩擦力。这种 图22液体黏性示意图 摩擦力作为液体内力,总是成对出现,且大小相等、方向相反地作用在相邻两液层上。 根据实验得知,流动液体相邻液层之间的内摩擦力F与液层接触面积A、液层间的速 度梯度dudy成正比,即 F=u (28) 式中—比例常数,称为黏度系数或动力黏度第 2 章 液压油与液压流体力学基础 ·11· ·11· 入 1%的气体时，其体积弹性模量降低为纯油的 50%左右，如果混有 10%的气体，则其体 积弹性模量仅为纯油的 10%左右。由于油液在使用过程中很难避免混入气体，因此工程上， 一般取 K＝700MPa。 在压力、温度变化不大的场合，液体的体积变化很小， 因此在讨论液压系统的静态性能时，通常将液体看成是不 可压缩的；而在研究液压元件和系统的动态特性时，液体 的体积弹性模量将成为影响其动态特性的重要因素，不能 忽略。 当考虑液体的可压缩性时，封闭在容器内的液体在外 力作用时的特征极像一个弹簧：外力增大，体积减小；外 力减小，体积增大。这种弹簧的刚度 kh，在液体承压面积 A 不变时，如图 2.1 所示，可以通过压力变化Δp＝ΔF/A、 体积变化ΔV=AΔl(Δl 为液柱长度变化)和式(2.6)求出，即2 h F A K k l V Δ =− = Δ (2.7) 2.1.3 液体的黏性 1. 液体黏性的概念 液体在外力作用下流动(或有流动趋势)时，由于分子间内聚力的存在，而使其流动受 到牵制，从而液体内部产生摩擦力或切应力，这种性质称为黏性。液体的黏性所起的作用 是阻滞、延缓液体内部液层的相互滑动过程，即反映了液体抵抗剪切流动的能力。黏性的 大小可以用黏度来度量。 如图 2.2 所示，设距离为 h 的两平行平板间充满 液体，下平板固定，而上平板在外力 F 的作用下，以 速度 u0 向右平移。由于液体和固体壁面间的附着力， 黏附于下平板的液层速度为零，黏附于上平板的液层 速度为 u0，而由于液体的黏性，中间各层液体的速度 则随着液层间距离Δy 的变化而变化。当上下板之间 距离 h 较小时，液体的速度从上到下近似呈线性递减 规律分布。其中速度快的液层带动速度慢的；而速度 慢的液层对速度快的起阻滞作用。不同速度的液层之 间相对滑动必然在层与层之间产生内部摩擦力。这种 摩擦力作为液体内力，总是成对出现，且大小相等、方向相反地作用在相邻两液层上。 根据实验得知，流动液体相邻液层之间的内摩擦力 Ff 与液层接触面积 A、液层间的速 度梯度 du/dy 成正比，即 f d d u F A y = μ (2.8) 式中 µ——比例常数，称为黏度系数或动力黏度； 图 2.1 油液弹簧的刚度计算简图 图 2.2 液体黏性示意图