液壓與氣壓傳動(dòng) (第5版) 課件 1.5管路中液流流動(dòng)損失

第五節(jié)管路中液流的流動(dòng)損失2024/5/28液體流動(dòng)時(shí)的流動(dòng)損失

實(shí)際液體具有黏性

，流動(dòng)中必有阻力，為克服阻力損耗一部分能量，造成能量損失(即流動(dòng)損失）。分類：沿程流動(dòng)損失局部流動(dòng)損失

2024/5/28一、沿程流動(dòng)損失

液體在等徑直管中流動(dòng)時(shí)，因內(nèi)外摩擦而產(chǎn)生的流動(dòng)損失。它主要取決于液體流速v、動(dòng)力黏度μ、管路的長(zhǎng)度l以及內(nèi)徑d，其計(jì)算公式為

2024/5/28二、局部流動(dòng)損失液體流經(jīng)管路的彎頭、接頭、突變截面以及閥口時(shí)，致使流速的方向和大小發(fā)生劇烈變化，形成旋渦，使液體質(zhì)點(diǎn)相互撞擊，造成能量損失。局部流動(dòng)損失計(jì)算公式為

2024/5/28液體流過(guò)各種閥類元件的局部損失

━公稱流量；

━公稱流量下的流動(dòng)損失。

2024/5/28三、管路系統(tǒng)的總流動(dòng)損失

管路系統(tǒng)的總流動(dòng)損失為所有沿程流動(dòng)損失和所有局部流動(dòng)損失之和，即△p→熱能→T↑→△q↑→η↓

↓

↓

散逸污染2024/5/28流動(dòng)損失的影響流動(dòng)損失會(huì)造成功率損耗、油液發(fā)熱、泄漏增加，影響系統(tǒng)的工作性能。應(yīng)盡量減少流動(dòng)損失。常采取減小流速，縮短管道長(zhǎng)度，減少管道截面突變和彎曲，合理選用閥類元件等措施，將流動(dòng)損失控制在較小范圍內(nèi)。2024/5/28第六節(jié)液體流經(jīng)小孔及間隙的流量

河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院劉建明2024/5/28一、液體流經(jīng)小孔的流量液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中常用液體流經(jīng)閥的小孔或間隙來(lái)控制流量和壓力，以達(dá)到調(diào)速和調(diào)壓目的。

小孔分為三種：l/d≤0.5時(shí)稱為薄壁小孔；l/d>4時(shí)稱為細(xì)長(zhǎng)小孔；0.5≤l/d<4稱為短孔。

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1.流經(jīng)薄壁小孔的流量

根據(jù)伯努利方程和連續(xù)性方程可以推得通過(guò)薄壁小孔的流量為

q=(1-19)流經(jīng)薄壁小孔的流量與小孔前后的壓差的平方根以及小孔面積A成正比，與黏度無(wú)關(guān)，常用作節(jié)流孔口。2024/5/282．流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔的流量液體流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔時(shí)的流動(dòng)狀態(tài)一般為層流，流量可用下式計(jì)算：q=

流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)小孔的流量與動(dòng)力黏度μ成反比，因而流量受油溫變化的影響較大，細(xì)長(zhǎng)小孔常用作控制閥的阻尼孔。2024/5/283．流經(jīng)短孔的流量

短孔是介于細(xì)長(zhǎng)小孔和薄壁孔之間的孔，短孔的流量也可用薄壁孔的流量公式計(jì)算，但流量系數(shù)Cq不同，一般取Cq=0.82。由于短孔制造要比薄壁小孔容易得多，所以常用作固定節(jié)流器。2024/5/28

４.流量通用公式

各種孔口的流量計(jì)算公式為當(dāng)m=1為細(xì)長(zhǎng)小孔，當(dāng)m=0.5為薄壁小孔,短孔m=0.5~1。

2024/5/28二、液體流經(jīng)間隙的流量液壓元件中只要有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的部位，都有適當(dāng)?shù)呐浜祥g隙，間隙大小對(duì)系統(tǒng)的性能影響極大，間隙太小會(huì)使元件卡死，間隙過(guò)大，會(huì)造成液體泄漏，間隙是造成泄漏的主要原因。

2024/5/28產(chǎn)生泄漏的原因有兩個(gè)：一是間隙兩端的壓力差引起壓差流動(dòng)；二是組成間隙的兩個(gè)配合面有相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的剪切流動(dòng)。這兩種同時(shí)存在較為常見(jiàn)，稱為聯(lián)合流動(dòng)。常見(jiàn)間隙的流量公式見(jiàn)表1-4。2024/5/28間隙類型計(jì)算公式說(shuō)明平行平板間隙壓差流動(dòng)壓差流動(dòng)是液體在兩平板相對(duì)靜止的間隙中的流動(dòng)，由間隙兩端的壓差引起的流動(dòng)式中，μ為液體的動(dòng)力黏度，l、b、δ分別為間隙長(zhǎng)、寬、高，Δp為間隙兩端的壓力差剪切流動(dòng)剪切流動(dòng)是液體在無(wú)壓差作用下，間隙的兩平板有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于液體的黏度引起的流動(dòng)，聯(lián)合流動(dòng)則是壓差流動(dòng)和剪切流動(dòng)同時(shí)存在的流動(dòng)式中，vo為兩平板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度。它的方向與壓差方向相同時(shí)，等式右邊第二項(xiàng)取“+”，反之取“–”聯(lián)合流動(dòng)+環(huán)狀間隙同心環(huán)狀間隙將上述公式中的b換成d即得偏心環(huán)狀間隙式中，

稱為偏心率，e為偏心量，δ為無(wú)偏心時(shí)的環(huán)狀間隙值2024/5/28

由表1-4中公式可知，通過(guò)間隙的流量與間隙高度δ的三次方成正比，可見(jiàn)液壓元件內(nèi)的間隙大小對(duì)泄漏影響很大，故要盡量提高元件的制造精度，以減小泄漏。通過(guò)同心環(huán)狀間隙的流量公式是偏心環(huán)狀間隙流量公式在ε=0時(shí)的特例，當(dāng)e=δ、ε=l時(shí)，即完全偏心時(shí)，其流量是同心環(huán)形間隙時(shí)的2.5倍。所以，應(yīng)盡可能使液壓配合元件的軸線處于同心狀態(tài)。2024/5/28河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院劉建明2024/5/28第七節(jié)液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象一、液壓沖擊1．液壓沖擊產(chǎn)生的原因和危害

在液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中，因管路中流動(dòng)的液體，會(huì)因執(zhí)行部件換向或閥門(mén)關(guān)閉，而突然停止運(yùn)動(dòng)，由于液流和運(yùn)動(dòng)部件的慣性，在系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生很大的瞬間壓力峰值，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。2024/5/28液壓沖擊的危害

液壓沖擊會(huì)引起振動(dòng)和噪聲。其壓力峰值可超過(guò)工作壓力的幾倍。有時(shí)使某些液壓元件，如壓力繼電器、順序閥等產(chǎn)生錯(cuò)誤動(dòng)作而影響系統(tǒng)正常工作，甚至可能使某些液壓元件、密封裝置和管路損壞。2024/5/282．減小液壓沖擊的措施

緩慢開(kāi)關(guān)閥門(mén)，限制管道中液體的流速，在系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器和安全閥，在液壓元件中設(shè)置緩沖裝置。采用軟管，以增加系統(tǒng)的彈性。2024/5/28

二、氣穴現(xiàn)象

1．氣穴產(chǎn)生的原因和危害

液壓油總是含有一定量的空氣?？諝饪扇芙庠谝簤河椭?如果某一處的壓力低于空氣分離壓力時(shí)，溶解于油中的空氣就會(huì)從油中分離出來(lái)形成氣泡，當(dāng)壓力降至油液的飽和蒸汽壓力以下時(shí)，油液就會(huì)沸騰而產(chǎn)生大量氣泡。這些氣泡混雜在油液中，使得原來(lái)充滿導(dǎo)管和元件容腔中的油液成為不連續(xù)狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為氣穴現(xiàn)象。2024/5/28

氣穴產(chǎn)生的危害（1）液流不連續(xù)，流量、壓力脈動(dòng)。（2）系統(tǒng)發(fā)生強(qiáng)烈的振動(dòng)和噪聲。（3）發(fā)生氣蝕。2024/5/282．減小氣穴的措施（1）減小小孔和間隙