1,第二章液壓油與液壓流體力學(xué)基礎(chǔ),液體的物理性質(zhì)液體靜力學(xué)基礎(chǔ)液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失液體流經(jīng)小孔和縫隙的流量液壓沖擊和空穴現(xiàn)象,2,液壓系統(tǒng)中完全靠液壓油把能量從液壓泵經(jīng)管路、控制閥傳遞到執(zhí)行元件，根據(jù)統(tǒng)計(jì)，許多液壓設(shè)備的故障，皆起因于液壓油的使用不當(dāng)，故應(yīng)對(duì)液壓油要有充分的了解。,第一節(jié)液體的物理性質(zhì),3,一、液體密度：m/V二、液體的可壓縮性：,4,三、液體的粘性：流體流動(dòng)時(shí)，沿其邊界面會(huì)產(chǎn)生一種阻止其運(yùn)動(dòng)的流體磨擦作用，這種產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)稱(chēng)為粘性。,5,6,液壓油粘性對(duì)機(jī)械效率、磨耗、壓力損失、容積效率、漏油及泵的吸入性影響很大。粘性的大小用粘度表示。粘度可分為動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度和相對(duì)粘度三種。習(xí)慣上使用運(yùn)動(dòng)粘度標(biāo)志液體的粘度，例如機(jī)械油的牌號(hào)就是用其在400C時(shí)的平均運(yùn)動(dòng)粘度（mm/s2）為其標(biāo)號(hào)。,7,油的粘性易受溫度影響，溫度上升，粘度降低，造成泄漏、磨損增加、效率降低等問(wèn)題，溫度下降，粘度增加，造成流動(dòng)困難及泵轉(zhuǎn)動(dòng)不易等問(wèn)題，如運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)油液溫度超過(guò)60度，就必須加裝冷卻器，因油溫在60度以上，每超過(guò)10度，油的劣化速度就會(huì)加倍。,8,四、液壓油的類(lèi)型與選用1.對(duì)液壓油的性能要求（1）適當(dāng)?shù)恼扯群土己玫恼硿匦裕唬?）有良好的化學(xué)穩(wěn)定性（氧化安定性，熱安定性及不易氧化、變質(zhì)）（3）良好的潤(rùn)滑性，以減少相對(duì)運(yùn)動(dòng)間的磨損（4）良好的抗泡沫性（起泡少，消泡快）（5）體積膨脹系數(shù)低，閃點(diǎn)及燃點(diǎn)高（6）成分純凈，不含腐蝕性物質(zhì)，具有足夠的清潔度（7）對(duì)人體無(wú)害，對(duì)環(huán)境污染小，價(jià)格便宜,9,2.液壓油的種類(lèi)石油型、合成型和乳化型1)石油型這種液壓油是以石油的精煉物為基礎(chǔ)，加入各種為改進(jìn)性能的添加劑而成。添加劑有抗氧添加劑、油性添加劑、抗磨添加劑等。不同工作條件要求具有不同性能的液壓油，不同品種的液壓油是由于精制程度不同和加入不同的添加劑而成。2)乳化型乳化液屬抗燃液壓油，它由水、基礎(chǔ)油和各種添加劑組成。分水包油乳化液和油包水乳化液。3)合成型,10,3.液壓油的選用一般是先確定適用的粘度范圍，再選擇合適的液壓油品種。同時(shí)還要考慮液壓系統(tǒng)工作條件的特殊要求可根據(jù)不同的使用場(chǎng)合選用合適的品種，在品種確定的情況下，最主要考慮的是油液的粘度，其選擇考慮的因素如下。（1）液壓系統(tǒng)的工作壓力：工作壓力較高的系統(tǒng)宜選用粘度較高的液壓油，以減少泄露；反之便選用粘度較低的油。例如，當(dāng)壓力p=7.020.0Mpa時(shí)，宜選用N46N100的液壓油；當(dāng)壓力p7.0Mpa時(shí)宜選用N32N68的液壓油。,11,（2）運(yùn)動(dòng)速度：執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)速度較高時(shí)，為了減小液流的功率損失，宜選用粘度較低的液壓油。（3）液壓泵的類(lèi)型：在液壓系統(tǒng)中，對(duì)液壓泵的潤(rùn)滑要求苛刻，不同類(lèi)型的泵對(duì)油的粘度有不同的要求，具體可參見(jiàn)有關(guān)資料。（4）工作環(huán)境溫度高時(shí)選用粘度較高的液壓油，減少容積損失?？偟膩?lái)說(shuō)，應(yīng)盡量選用較好的液壓油，雖然初始成本要高些，但由于優(yōu)質(zhì)油使用壽命長(zhǎng)，對(duì)元件損害小，所以從整個(gè)使用周期看，其經(jīng)濟(jì)性要比選用劣質(zhì)油好些。,12,五、液壓油的污染及其控制1.污染的危害液壓油是否清潔，不僅影響液壓系統(tǒng)的工作性能和液壓元件的使用壽命，而且直接關(guān)系到液壓系統(tǒng)是否能正常工作。液壓系統(tǒng)多數(shù)故障與液壓油受到污染有關(guān)，因此控制液壓油的污染是十分重要的。2.污染的原因造成液壓油污染的原因有：（1）殘留物污染（2）侵入物污染（3）生成物污染,13,3.污染的控制一是防止污染物侵入液壓系統(tǒng)；二是把已經(jīng)侵入的污染物從系統(tǒng)中清楚出去。(1)使液壓油在使用前保持清潔。(2)使液壓系統(tǒng)在裝配后、運(yùn)轉(zhuǎn)前保持清潔(3)使液壓油在工作中保持清潔。(4)采用合適的濾油器。(5)定期更換液壓油。(6)控制液壓油的工作溫度。,14,一、液體的壓力：靜止液體在單位面積上所受的法向力稱(chēng)為靜壓力。靜壓力在液壓傳動(dòng)中簡(jiǎn)稱(chēng)壓力,在物理學(xué)中則稱(chēng)為壓強(qiáng)。,第二節(jié)液體靜力學(xué)基礎(chǔ),液體靜壓力有兩個(gè)重要特性:（1）液體靜壓力垂直于承壓面,其方向和該面的內(nèi)法線方向一致。這是由于液體質(zhì)點(diǎn)間的內(nèi)聚力很小,不能受拉只能受壓之故。（2）靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)所受到的壓力在各個(gè)方向上都相等。,15,二、重力作用下靜止液體中的壓力分布液體靜壓力基本方程pA=PoA+ghA式中，ghA為小液柱的重力，液體的密度上式化簡(jiǎn)后得：p=p0+gh,16,液體靜壓力基本方程說(shuō)明什么問(wèn)題：（1）靜止液體中任何一點(diǎn)的靜壓力為作用在液面的壓力Po和液體重力所產(chǎn)生的壓力gh之和。（2）液體中的靜壓力隨著深度h而線性增加。（3）在連通器里，靜止液體中只要深度h相同其壓力都相等。p=p0+gh,17,應(yīng)用液體靜壓力基本方程：例1-1如圖1-3所示，容器內(nèi)盛油液。已知油的密度=900kg/m3，活塞上的作用力F=1000N，活塞的面積A=110-3m2，假設(shè)活塞的重量忽略不計(jì)。問(wèn)活塞下方深度為h=0.5m處的壓力等于多少？,18,解:活塞與液體接觸面上的壓力均勻分布，有根據(jù)靜壓力的基本方程式（1-3），深度為h處的液體壓力=106+9009.80.5=1.0044106(N/m2)106(Pa),19,從本例可以看出，液體在受外界壓力作用的情況下，液體自重所形成的那部分壓力gh相對(duì)甚小，在液壓系統(tǒng)中?？珊雎圆挥?jì)，因而可近似認(rèn)為整個(gè)液體內(nèi)部的壓力是相等的。以后我們?cè)诜治鲆簤合到y(tǒng)的壓力時(shí)，一般都采用這種結(jié)論。,20,三、壓力的表示方法和單位絕對(duì)壓力、相對(duì)壓力及真空度根據(jù)度量方法的不同有所謂的表壓力又稱(chēng)相對(duì)壓力和絕對(duì)壓力之分。以當(dāng)?shù)卮髿鈮毫榛鶞?zhǔn)所表示的壓力稱(chēng)為表壓力。以絕對(duì)零壓力作為基準(zhǔn)所表示的壓力稱(chēng)為絕對(duì)壓力。如液體中某點(diǎn)處的絕對(duì)壓力小于大氣壓力，這時(shí)該點(diǎn)的絕對(duì)壓力比大氣壓力小的那部分壓力值，稱(chēng)為真空度。所以真空度=大氣壓力-絕對(duì)壓力,21,有關(guān)表壓力、絕對(duì)壓力和真空度的關(guān)系見(jiàn)圖。,22,四、靜止液體內(nèi)壓力的傳遞（帕斯卡原理）,圖所示建立了一個(gè)很重要的概念，即在液壓傳動(dòng)中工作的壓力取決于負(fù)載，而與流入的流體多少無(wú)關(guān)。,23,五、液體對(duì)固體壁面的作用力,1、壓力作用在平面上的總作用力當(dāng)承受壓力作用的面是平面時(shí)，作用在該面上的壓力的方向是互相平行的。故總作用力F等于油液壓力p與承壓面積A的乘積。即F=p.A。對(duì)于圖中所示的液壓缸，油液壓力作用在活塞上的總作用力為：F=p.A=p.D2/4式中p油液的壓力；D活塞的直徑。,24,2、油液壓力作用在曲面上的總作用力,當(dāng)承受壓力作用的表面是曲面時(shí)，作用在曲面上的所有壓力的方向均垂直于曲面（如圖所示），圖中將曲面分成若干微小面積dA，將作用力dF分解為x、y兩個(gè)方向上的分力，即Fxp.dAsin=p.AxFY=p.dAcos=p.Ay式中，Ax、Ay分別是曲面在x和y方向上的投影面積。所以總作用力F=(Fx2+Fy2)1/2,25,第三節(jié)液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)一、基本概念穩(wěn)定流動(dòng):液體流動(dòng)時(shí)，若液體中任何一點(diǎn)的壓力，流速和密度都不隨時(shí)間變化。非穩(wěn)定流動(dòng):壓力，流速隨時(shí)間而變化的流動(dòng)。理想液體:液體既無(wú)粘性又不可壓縮。實(shí)際液體：既有粘性又可壓縮。,26,跡線：跡線是流場(chǎng)中液體質(zhì)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)運(yùn)動(dòng)的軌跡線。流線：流線是流場(chǎng)中液體質(zhì)點(diǎn)在某一瞬間運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一條空間曲線。在該線上各點(diǎn)的液體質(zhì)點(diǎn)的速度方向與曲線在該點(diǎn)的切線方向重合。在非定常流動(dòng)時(shí)，因?yàn)楦髻|(zhì)點(diǎn)的速度可能隨時(shí)間改變，所以流線形狀也隨時(shí)間改變。在定常流動(dòng)時(shí)，因流線形狀不隨時(shí)間而改變，所以流線與跡線重合。由于液體中每一點(diǎn)只能有一個(gè)速度，所以流線之間不能相交也不能折轉(zhuǎn)。,27,流管：某一瞬時(shí)t在流場(chǎng)中畫(huà)一封閉曲線，經(jīng)過(guò)曲線的每一點(diǎn)作流線，由這些流線組成的表面稱(chēng)流管。流束：充滿(mǎn)在流管內(nèi)的流線的總體，稱(chēng)為流束。通流截面：垂直于流束的截面稱(chēng)為通流截面。流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)通流截面的液體的體積稱(chēng)為流量，用q表示，流量的常用單位為升/分，L/min。,28,平均流速：在實(shí)際液體流動(dòng)中，由于粘性摩擦力的作用，通流截面上流速u(mài)的分布規(guī)律難以確定，因此引入平均流速的概念，即認(rèn)為通流截面上各點(diǎn)的流速均為平均流速，用v來(lái)表示，則通過(guò)通流截面的流量就等于平均流速乘以通流截面積。,29,流動(dòng)狀態(tài)層流和紊流液體在管道中流動(dòng)時(shí)存在兩種不同狀態(tài)，它們的阻力性質(zhì)也不相同。層流：在液體運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有橫向脈動(dòng)，不引起液體質(zhì)點(diǎn)混雜，而是層次分明，能夠維持安定的流束狀態(tài)，這種流動(dòng)稱(chēng)為層流紊流：如果液體流動(dòng)時(shí)質(zhì)點(diǎn)具有脈動(dòng)速度，引起流層間質(zhì)點(diǎn)相互錯(cuò)雜交換，這種流動(dòng)稱(chēng)為紊流或湍流。,30,31,雷諾數(shù)液體流動(dòng)時(shí)究竟是層流還是紊流，須用雷諾數(shù)來(lái)判別。Re=vd/液流的雷諾數(shù)如相同，它的流動(dòng)狀態(tài)也相同。當(dāng)液流的雷諾數(shù)Re小于臨界雷諾數(shù)時(shí)，液流為層流；反之，液流大多為紊流。常見(jiàn)的液流管道的臨界雷諾數(shù)由實(shí)驗(yàn)求得。,32,二、連續(xù)性方程,33,對(duì)穩(wěn)流而言，液體以穩(wěn)流流動(dòng)通過(guò)管內(nèi)任一截面的液體質(zhì)量必然相等。如圖所示管內(nèi)兩個(gè)流通截面面積為A1和A2，流速分別為V1和V2，則通過(guò)任一截面的流量Q：Q=AV=A1V1=A2V2=常量即連續(xù)定理，此式還得出另一個(gè)重要的基本概念，即運(yùn)動(dòng)速度取決于流量，而與流體的壓力無(wú)關(guān)。,34,6、連續(xù)定理應(yīng)用及帕斯卡原理應(yīng)用：例圖所示為相互連通的兩個(gè)液壓缸，已知大缸內(nèi)徑D=100mm,小缸內(nèi)徑d=20mm,大活塞上放上質(zhì)量為5000kg的物體。問(wèn):1.在小活塞上所加的力F有多大才能使大活塞頂起重物？2.若小活塞下壓速度為0.2m/s，試求大活塞上升速度？,35,解：1物體的重力為G=mg=5000kg9.8m/s2=49000kgm/s2=49000N根據(jù)帕斯卡原理，由外力產(chǎn)生的壓力在兩缸中相等，即故為了頂起重物應(yīng)在小活塞上加力為=49000N=1960N,36,2.由連續(xù)定理：Q=AV=常數(shù)得出：故大活塞上升速度：本例說(shuō)明了液壓千斤頂?shù)纫簤浩鹬貦C(jī)械的工作原理，體現(xiàn)了液壓裝置的力放大作用。,37,理想液體沒(méi)有粘性，它在管內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)沒(méi)有能量損失。根據(jù)能量守恒定律有：P1/+h1g+u12/2=P2/+h2g+u22/2可改寫(xiě)成P/+hg+u2/2=常量,三、伯努利方程,1、理想液體的伯努力方程,38,伯努利方程的物理意義為：在管內(nèi)作穩(wěn)定流動(dòng)的理想液體具有壓力能、位能和動(dòng)能三種形式的能量。在任意截面上這三種能量都可以相互轉(zhuǎn)換，但其總和保持不變。而靜壓力基本方程則是伯努利方程（在速度為零時(shí)）的特例。,39,實(shí)際液體具有粘性，當(dāng)它在管中流動(dòng)時(shí)，為克服內(nèi)摩擦阻力需要消耗一部分能量，所以實(shí)際液體的伯努利方程為：P1/+h1g+u1/2=P2/+h2g+u2/2+ghw,2、實(shí)際液體的泊努利方程,40,3.伯努利方程應(yīng)用舉例,計(jì)算泵吸油腔的真空度或泵允許的最大吸油高度,如圖所示，設(shè)泵的吸油口比油箱液高h(yuǎn)，取油箱液面II和泵進(jìn)口處截面II-II列伯努利方程，并取截面II為基準(zhǔn)水平面。泵吸油口真空度為：P1/+v12/2g=P2/+h+v22/2g+hwP1為油箱液面壓力，P2為泵吸油口的絕對(duì)壓力,41,一般油箱液面與大氣相通，故p1為大氣壓力，即p1=pa；v2為泵吸油口的流速，一般可取吸油管流速；v1為油箱液面流速，由于v1<<v2，故v1可忽略不計(jì)；p2為泵吸油口的絕對(duì)壓力，hw為能量損失。據(jù)此，上式可簡(jiǎn)化成Pa/=P2/+h+v22/2g+hw泵吸油口真空度為Pa-P2=h+v/2+hw=h+v2/2+P,42,由上式可知，在泵的進(jìn)油口處有一定真空度，所謂吸油，實(shí)質(zhì)上是在油箱液面的大氣壓力作用下把油壓入泵內(nèi)的過(guò)程。泵吸油口的真空度不能太大，即泵吸油口處的絕對(duì)壓力不能太低。當(dāng)壓力低于大氣壓一定數(shù)值時(shí)，溶解于油中的空氣便分離出來(lái)形成氣泡,這種現(xiàn)象稱(chēng)為氣穴。,43,（2）計(jì)算泵的出口壓力,如圖所示，泵驅(qū)動(dòng)液壓缸克服負(fù)載而運(yùn)動(dòng)。設(shè)液壓缸中心距泵出口處的高度為h，則可根據(jù)伯努利方程來(lái)確定泵的出口壓力。選取I-I，II-II截面列伯努利方程以截面II為基準(zhǔn)面。則有P1/+v12/2g=P2/+v22/2g)+h+hw,44,因此泵的出口壓力為P1=P2+(v22/2-v12/2)+h+P在液壓傳動(dòng)中，油管中油液的流速一般不超過(guò)6m/s，而液壓缸中油液的流速更要低得多。因此計(jì)算出速度水頭產(chǎn)生的壓力和h的值比缸的工作壓力低得多，故在管道中，這兩項(xiàng)可忽略不計(jì)。這時(shí)上式可簡(jiǎn)化為P1=P2+P,45,四、動(dòng)量方程,在管流中，任意取出被通流截面1、2，截面上的流速為v1、v2。該段液體在t時(shí)刻的動(dòng)量為（mv)，于是有：F（mv)/tQ(v2v1）上式即為液體穩(wěn)定流動(dòng)時(shí)的動(dòng)量方程。上式表明：作用在液體控制體積上的外力總和等于單位時(shí)間內(nèi)流出與流入控制表面的液體動(dòng)量之差。,46,求液流作用在滑閥閥芯上的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力,圖中分別為液流流經(jīng)滑閥閥腔的兩種流動(dòng)情況,2.動(dòng)量方程的應(yīng)用,47,油液作用在閥芯上的力稱(chēng)作穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力，其大小為：F=-F=Qv1cos，F(xiàn)的方向與v1cos一致。閥芯上的穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力力圖使滑閥閥口關(guān)閉。,先列出圖(a)的控制體積在閥芯軸線方向上的動(dòng)量方程求得閥芯作用于液體的力為：F=Qv2cos90。Qv1cos=-Qv1cos,48,第四節(jié)液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失壓力損失：由于液體具有粘性，在管路中流動(dòng)時(shí)又不可避免地存在著摩擦力，所以液體在流動(dòng)過(guò)程中必然要損耗一部分能量。這部分能量損耗主要表現(xiàn)為壓力損失。,49,壓力損失有沿程損失和局部損失兩種。沿程損失是當(dāng)液體在直徑不變的直管中流過(guò)一段距離時(shí)，因摩擦而產(chǎn)生的壓力損失。局部損失是由于管子截面形狀突然變化、液流方向改變或其它形式的液流阻力而引起的壓力損失?？偟膲毫p失等于沿程損失和局部損失之和。由于壓力損失的必然存在，所以泵的額定壓力要略大于系統(tǒng)工作時(shí)所需的最大工作壓力，一般可將系統(tǒng)工作所需的最大工作壓力乘以一個(gè)1.31.5的系數(shù)來(lái)估算。,50,油液在直管中流動(dòng)的沿程壓力損失可用達(dá)西公式表示：P=(l/d)(v2/2)式中沿程阻力系數(shù)；l直管長(zhǎng)度；d管道直徑；v油液的平均流速；油液密度。公式說(shuō)明了壓力損失P與管道長(zhǎng)度及流速v的平方成正比，而與管子的內(nèi)徑成反比。至于油液的粘度，管壁粗糙度和流動(dòng)狀態(tài)等都包含在內(nèi)。,一、沿程壓力損失,51,1.層流時(shí)沿程阻力系數(shù)的確定,設(shè)液體在一直徑為d的圓管中作層流運(yùn)動(dòng)，在液流中取微小圓柱體，直徑為2r，長(zhǎng)為l。作用在這小圓柱體上的兩端壓力（p1,p2)和圓柱兩側(cè)的剪切應(yīng)力(粘性力)可求得管中流速分布的表達(dá)式為U=(p1-p2)/4l(d2/4-r2)在管中心處，流速最大，其值為Umax=(p1-p2)/16l.d2,（1）液流在直管中流動(dòng)時(shí)的速度分布規(guī)律,52,（2）圓管中的流量,在單位時(shí)間內(nèi)液體流經(jīng)直管的流量Q就是該拋物線體的體積，其值可由積分求得。Q=0d/2u.2r.dr=(p1-p2)/2l.0d/2(d2/4-r2)rdr=d4(p1-p2)/128l=d4p/128l式中d管道內(nèi)徑；l直管長(zhǎng)度；油液的動(dòng)力粘度；p壓力損失或壓力降。平均流速v=Q/A=(d4/128l).p/(d2/4)=32l.p,53,（3）沿程阻力系數(shù),層流時(shí)沿程阻力系數(shù)的理論值為：=64/Re水的實(shí)際阻力系數(shù)和理論值很接近。液壓油在金屬管中流動(dòng)時(shí)，常?。?75/Re在橡皮管中流動(dòng)時(shí)，取=80/Re,54,2.紊流時(shí)沿程阻力系數(shù),紊流流動(dòng)時(shí)的能量損失比層流時(shí)要大，截面上速度分布也與層流時(shí)不同，除靠近管壁處速度較低外，其余地方速度接近于最大值。其阻力系數(shù)由試驗(yàn)求得。當(dāng)2.3x103<Re4時(shí)，稱(chēng)為細(xì)長(zhǎng)孔當(dāng)0.57時(shí)，收縮作用不受大孔側(cè)壁的影響，稱(chēng)為完全收縮。推導(dǎo)出通過(guò)薄壁小孔的流量：Q=acvc=CCavc=CCCVa(2/pc)1/2=Cda(2/）pc1/2,60,必須指出，當(dāng)液流通過(guò)控制閥口時(shí)，要確定其收縮斷面的位置，測(cè)定收縮斷面的壓力pc是十分困難的，也無(wú)此必要。一般總是用閥的進(jìn)、出油口兩端的壓力差p=p1-p2來(lái)代替，pc=p1-pc。故上式可改寫(xiě)為：Q=Cq.A(2/*p)1/2由伯努利方程可知，故Cq要比Cd略大一些，一般在計(jì)算時(shí)取Cq=0.620.63，Cq稱(chēng)為流量系數(shù)。,61,2、流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔的流量,所謂細(xì)長(zhǎng)小孔，一般是指長(zhǎng)徑比l/d>4的小孔。在液壓技術(shù)中常作為阻尼孔。如圖所示。油液流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)一般為層流，因此可用液流流經(jīng)圓管的流量公式，即：Q=(d4/128l)p從上式可看出，油液流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔的流量和小孔前后壓差成正比，而和動(dòng)力粘度成反比，因此流量受油溫影響較大，這是和薄壁小孔不同的。,流量通用方程：q=kAp*,62,二、液體流過(guò)縫隙的流量?jī)煞N狀況：壓差流動(dòng)剪切流動(dòng),63,（1）流經(jīng)同心圓柱環(huán)形間隙的流量如圖所示可得出流經(jīng)同心圓柱環(huán)形間隙的流量為Q=vA=(p/12l)2d=(d3/12l)p上式即為通過(guò)同心圓環(huán)間隙的流量公式。它說(shuō)明了流量與p和3成正比，即間隙稍有增大，就會(huì)引起泄漏大量增加。,1、流經(jīng)圓柱環(huán)形間隙的流量,64,在實(shí)際工作中，圓柱與孔的配合很難保持同心，往往有一定偏心，偏心量為e，通過(guò)此偏心圓柱形間隙的泄漏量可按下式計(jì)算:Q=(d3/12l)p(1+1.52)從上式可知，通過(guò)同心圓環(huán)形間隙的流量公式只不過(guò)是=0時(shí)偏心園環(huán)形間隙流量公式的特例。當(dāng)完全偏心時(shí)e=,=1,此時(shí)Q(2.5d3/12l）p可見(jiàn)，完全偏心時(shí)的泄漏量是同心時(shí)的2.5倍。,（2）流經(jīng)偏心園環(huán)形間隙的流量,65,液體流過(guò)圓環(huán)縫隙的流量1）=1時(shí)q偏=2.5q同2）=0時(shí)即同心圓環(huán)縫隙3）q與2成正比，q應(yīng)盡量做成同心，以減小泄漏量。,66,圖為一平面縫隙，液壓油在壓力差p作用下自左向右流動(dòng)。此平面隙縫可以看作是同心圓環(huán)形間隙的展開(kāi)，故可用平面隙縫的寬度b代替同心圓環(huán)形間隙流量公式中的d，即得平行平面隙縫的流量公式：Q=b3/12lp,2、流經(jīng)平面隙縫的流量,67,3、流經(jīng)平行圓盤(pán)間隙的流量,圖為相距間隙很小的二平行圓盤(pán)，液流由中心向四周沿徑向呈放射形流出。柱塞泵和馬達(dá)中的滑閥和斜盤(pán)之間，噴嘴擋板閥的噴嘴擋板之間以及某些靜壓支承均屬這種結(jié)構(gòu)。其流量可按下式計(jì)算：Q=3p/6ln(R/r）R圓盤(pán)的外半徑；r圓盤(pán)中心孔半徑；油液的動(dòng)力粘度。p進(jìn)口壓力與出口壓力之差。,68,液體流過(guò)平行平板縫隙的流量在壓差作用下，通過(guò)固定平行平板縫隙的流量與縫隙高度的三次方成正比，這說(shuō)明，液壓元件內(nèi)縫隙的大小對(duì)其泄漏量的影響是很大的。流量損失影響運(yùn)動(dòng)速度，而泄漏又難以絕對(duì)避免，所以在液壓系統(tǒng)中泵的額定流量要略大于系統(tǒng)工作時(shí)所需的最大流量。通常也可以用系統(tǒng)工作所需的最大流量乘以一個(gè)l.11.3的系數(shù)來(lái)估算。,69,第六節(jié)液壓沖擊和空穴現(xiàn)象一、液壓沖擊：在液壓系統(tǒng)中,當(dāng)油路突然關(guān)閉或換向時(shí),會(huì)產(chǎn)生急劇的壓力升高這種現(xiàn)象。造成液壓沖擊的主要原因是液壓速度的急劇變化、高速運(yùn)動(dòng)工作部件的慣性力和某些液壓元件反應(yīng)動(dòng)作不夠靈敏.1）迅速使油液換向或突然關(guān)閉油路，使液體受阻，動(dòng)能轉(zhuǎn)換為壓力能，使壓力升高。2）運(yùn)動(dòng)部件突然制動(dòng)或換向，使壓力升高。,70,一、液流通道迅速關(guān)閉時(shí)的液壓沖擊,如圖所示，液體自一具有固定液面的壓力容器沿長(zhǎng)度為l，直徑為d的管道經(jīng)出口處的閥門(mén)以速度v0流出。諾將閥門(mén)突然關(guān)閉，此時(shí)緊靠閥門(mén)口B處的一層液體停止流動(dòng)，壓力升高p。其后液體也依次停止流動(dòng)，動(dòng)能形成壓力波,并以速度c向A傳播。此后B處壓力降低p，形成壓力降波，并向A傳播。而后當(dāng)A處先恢復(fù)初始?jí)毫Γ瑝毫Σㄓ謧飨駼。則如此循環(huán)使液流振蕩。振蕩終因摩擦損失而停止。,71,讓我們計(jì)算閥門(mén)關(guān)閉時(shí)的最大壓力升高值p。設(shè)管路斷面積為A1，管長(zhǎng)為l，壓力波從B傳到A的時(shí)間為t，液體密度為，管中的起始流速為v0，則有：p=v0.1/t=cv0式中c=1/t為壓力波傳播速度。如閥門(mén)不是完全關(guān)閉，而是使流速?gòu)膙0降到v1則有：p=c(v0-vt)=cv當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間tT=21/c時(shí)稱(chēng)為不完全沖擊，此時(shí)壓力峰值比完全沖擊時(shí)低。,72,產(chǎn)生液壓沖擊時(shí),系統(tǒng)中的壓力瞬間就要比正常壓力大好幾倍,特別是在壓力高、流量大的情況下,極易引起系統(tǒng)的振動(dòng)、噪音甚至導(dǎo)管或某些液壓元件的損壞,既影響系統(tǒng)的工作質(zhì)量又會(huì)縮短其使用壽命。還要注意的是由于壓力沖擊產(chǎn)生的高壓力可能使某些液壓元件產(chǎn)生誤動(dòng)作,而損壞設(shè)備。減少液壓沖擊的措施：1.延長(zhǎng)閥門(mén)關(guān)閉和運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)換向時(shí)間2.限制管道流速及運(yùn)動(dòng)部件速度3.適當(dāng)加大管道直徑，盡量縮短管道長(zhǎng)度4.采用軟管，以增加系統(tǒng)的彈性,73,二、空穴現(xiàn)象：如果某處的壓力低于空氣分離壓時(shí)，原先溶解在液體中的空氣就會(huì)分離出來(lái)，導(dǎo)致液體中出現(xiàn)大量氣泡的現(xiàn)象，稱(chēng)為空穴現(xiàn)象。壓力油流過(guò)節(jié)流口、閥口或管道狹縫時(shí)，速度升高，壓力降低；液壓泵吸油管道較小，吸油高度過(guò)大，阻力增大，壓力降低；液壓泵轉(zhuǎn)速過(guò)高，吸油不充分，壓力降低。,74,如果液壓系統(tǒng)中發(fā)生了空穴現(xiàn)象,液體中的氣泡隨著液流運(yùn)動(dòng)到壓力較高的區(qū)域時(shí),氣泡在較高壓力作用下將迅速破裂,從而引起局部液壓沖擊,造成噪音和振動(dòng),另一方面,由于氣泡破壞了液流的連續(xù)性,降低了油管的通油能力,造成流量和壓力的波動(dòng),使液壓元件承受沖擊載荷,影響其使用壽命。同時(shí)氣泡中的氧也會(huì)腐蝕金屬元件的表面,我們把這種因發(fā)生空穴現(xiàn)象而造成的腐蝕叫汽蝕。,75,措施：1.減小小孔或縫隙前后的壓力降2.降低泵的吸油高度，適當(dāng)加大吸油管內(nèi)徑，限制吸油管內(nèi)液體的流速，盡量減少吸油管路中的壓力損失3.管路要有良好的密封，防止空氣進(jìn)入,76,在圖所示液壓缸裝置中，d1=20mm，d2=40mm，D175mm，D2=125mm，qvl=25Lmin。求v1、v2和qv2各為多少？,77,如圖所示，油管水平放置，截面11、22處的內(nèi)徑分別為d15mm，d2=20mm，在管內(nèi)流動(dòng)的油液密度=900kgm3，運(yùn)動(dòng)粘度=20mm2/s。若不計(jì)油液流動(dòng)的能量損失，試解答：,78,（1）截面11和22哪一處壓力較高？為什么？（2）若管內(nèi)通過(guò)的流量qv30Lmin，求兩截面間的壓力差p。,