1.2液体静力学 （课件）-《液压与气压传动》同步教学（江苏凤凰教育·2020）

第一章 液压传动基础知识 教学目标： 液压传动是利用液体作为工作介质来传递动力和信号的。因此液压油质量的好坏，其是其力学性质对液压系统工作性能影响很大。所以在研究液压系统之前，必须对液压油及其力学性质进行学习了解，以便进一步掌握液压传动的基本原理，为更好地学习液压元件的功用、分析液压回路的功能、正确维护和应用液压系统打下坚实的基础。 教学重点和难点： （1）液压油的性质和选用原则 （2）静止液体和流动液体的力学特性 （3）液体在管道中的压力损失 案例导入： 在日常生活中，当我们开大水龙头之后又迅速关闭时，常听到自来水管内发出猛烈的撞击声和水管的振动，这就是液压冲击现象。在液压系统中也常有这种现象发生。为什么会产生液压冲击？液压冲击有什么危害？如何避免？通过学习液体的力学特性知识，我们可以找到答案。 第二节 液体静力学 液体静力学所研究的是液体在静止状态下的平衡规律和这些规律的应用。所谓“静止状态”是指液体内部质点之间没有相对运动。至于盛装液体的容器，不论它是静止的还是运动的都没有关系，都可以看做静止状态。 一、液体静压力及其特性 液体在静止状态下，作用在液体上的力有质量力和表面力。质量力作用在液体的所有质点上，如重力和惯性力等；表面力作用在液体的表面上，它可以是由其他物体（如容器壁面）作用在液体上的力，也可以是一部分液体作用在另一部分液体上的力。表面力有法向力和切向力之分，由于液体是静止的，质点之间无相对运动，不存在内摩擦力，所以静止液体的表面力只有法向力。 液体内某点处单位面积上所受到的法向力就叫液体的静压力，在工程实际中，习惯上称为压力，即在面积上作用有法向力， 则液体内某点处的压力定义为 （1-1） 若法向力F均匀地作用于面积A上，则压力可表示为 （1-2） 液体的静压力具有两个重要的特性： （1）液体静压力的方向总是在承压面的内法线方向。 （2）静止液体内任一点的压力在各个方向上都相等。 1．压力的表示方法及其单位 液体压力的表示方法有两种：一种是以绝对真空为基准所表示的绝对压力；另一种是以大气压力为基准所表示的相对压力。绝大多数仪表所测得的压力是相对压力，故相对压力也称为表压力。在液压技术中，如未特别说明，压力均指相对压力。绝对压力和相对压力的关系为 绝对压力=大气压力+相对压力 图1-1 绝对压力、相对压力和真空度的关系 当液体某处绝对压力低于大气压力（即相对压力为负值）时，习惯上称该处为真空，绝对压力小于大气压力的那部分压力值称为真空度。它们的关系为 真空度=大气压力-绝对压力 绝对压力、相对压力、真空度的相对关系如图1-1所示。 由于作用于物体上的大气压力一般是自成平衡的，因而在进行各种力的分析时，往往只考虑外力而不考虑大气压力。 压力的单位为Pa或N/m 。由于单位太小，在工程使用不方便，常使用kPa、MPa、GPa表示。工程单位制使用的单位有kgf/cm 、bar（巴）、at（工程大气压）、atm（标准大气压）、液柱高度等，1 MPa=103kPa=106Pa=10bar 它们之关系是 1 atm=0.101325MPa 1 at=1kgf/cm2=9.8×100Pa≈1×103Pa 2 2 2．液体静力学基本方程式 如图1-2所示，密度为 的液体在窗口内处于静止状态。为求任意深度h处的压力，可从液体内部取出如图1-2(b)所示垂直小液柱作为研究体，顶面与液面重合，截面积为 ，高为h。液柱顶面受外加压力 作用，液柱所受重力G= ,并作用于液柱的质心上，设底面上所受压力为p，液柱侧面受力相互抵消。由于液柱处于静止状态，相应液柱也处于平衡状态，于是有 P = + (1-3) P = + (1-4) 图1-2 静止液体压力分布规律 式（1-4）即为液体静力学基本方程。由此基本方程可知，重力作用下的静止液体其压力分布有如下特征。 （1）静止液体内任一点处的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力；另一部分是该点以上液体自重形成的压力。 （2）静止液体内的压力随液体深度h的增加而增大。 （3）离液面深度相同处各点的压力相等。压力相等的点所组成的面称为等压面（等压面为—水平面）。 二、压力的传递 由静力学基本方程可知，静止液体内任意一点处的压力都包含了液面上的压力。这说明在密封容器内，施加于静止液体上的压力能等值地传递到液体中的各点。这就是静压传递原理（又称帕斯卡原理），液压传动就是在这个原理的基础上建立起来的。 在液压传