液压气动剖析.ppt

二、流量连续性方程 流量连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的表达方式。 液体在管内作恒定流动，任取1、2两个通流截面，根据质量守恒定律，在单位时间内流过两个截面的液体质量相等，即： ρ1v1 A1 = ρ2v2 A2 不考虑液体的压缩性则得 q = v A = 常量 流量连续性方程说明了恒定流动中流过各截面的不可压缩流体的流量是不变的。因而流速与通流截面的面积成反比。 三、伯努利方程 理想流体的伯努利方程 p1 /ρg + Z1 + v12 / 2g = p2 /ρg + Z2 + v22 / 2g 在管内作稳定流动的理想流体具有压力能，势能和动能三种形式的能量，它们可以互相转换，但其总和不变，即能量守恒。 实际流体的伯努利方程 p1/ρg + Z1+α1v12/ 2g = p2 /ρg+ Z2+α2 v22/ 2g + hw 实际流体存在粘性，流动时存在能量损失，hw 为单位质量液体在两截面之间流动的能量损失。 用平均流速替代实际流速， α为动能修正系数。 伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的表达方式。 液体在管内作恒定流动，任取两个截面1、2，有： 四、动量方程 动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用，用来计算流动液体作用在限制其流动的固体壁面上的总作用力。 ∑F = Δ（m u）/Δt = ρq（u2 - u1） 作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流出控制表面与流入控制表面的液体的动量之差。 应用动量方程注意：F、u是矢量；流动液体作用在固体壁面上的力与作用在液体上的力大小相等、方向相反。 例：求液流通过滑阀时，对阀芯的轴向作用力的大小。 F = ρq（v2 cosθ2 - v1cosθ1） 液流有一个力图使阀口关闭的力，这个力称为液动力。 F =-F =ρqv1cosθ §1.4 管道流动 由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失来表示。压力损失即是伯努利方程中的hw项。 压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成。 液流在管道中流动时的压力损失和液流运动状态有关。 一、流态，雷诺数 雷诺实验装置 通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态。 层流——粘性力起主导作用 紊流——惯性力起主导作用 二、沿程压力损失 液体在等直径管中流动时因摩擦而产生的损失，称为沿程压力损失。 三、局部压力损失 液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失。 §1.5 孔口流动 在液压元件特别是液压控制阀中，对液流压力、流量及方向的控制通常是通过特定的孔口来实现的，它们对液流形成阻力，使其产生压力降，其作用类似电阻，称其为液阻。 薄壁小孔 当长径比 l / d ≤ 0.5 时称为薄壁小孔，一般孔口边缘都做成刃口形式。 经过薄壁小孔的流量 q = CdAo（2Δp /ρ）1/2 A0—小孔截面积； Cd—流量系数，Cd=CvCc Cv称为速度系数 ；Cc称为截面收缩系数。 滑阀阀口 滑阀阀口可视为薄壁小孔，流经阀口的流量为 q＝CdπDxv(2Δp/ρ)1/2 锥阀阀口 锥阀阀口与薄壁小孔类似，流经阀口的流量为 q＝Cdπdmxvsinα(2Δp/ρ)1/2 短孔和细长孔 当长径比 0.5＜ l / d ≤ 4 时，称为短孔。 流经短孔的流量 q = CdA0(2Δp/ρ)1/2 当长径比 l / d ＞4 时，称为细长孔。 流经细长孔的流量 q =（πd 4 / 128μl ）Δp 汽车减振器应用 一、液压冲击 液压冲击——因某些原因液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值 ，这种现象称为液压冲击。瞬间压力冲击不仅引起振动和噪声，而且会损坏密封装置、管道、元件，造成设备事故。 液压冲击的类型 管道阀门突然关闭时的液压冲击 运动部件制动时产生的液压冲击 §1.7 液压冲击与气穴现象 减少液压冲击的措施： 延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。 限制管道流速及运动部件的速度。 适当增大管径，以减小冲击波的传播速度。 尽量缩短管道长度，减小压力波的传播时间。 用橡胶软管或设置蓄能器吸收冲击的能量。 二、气穴现象 气穴现象——液压系统中，某点压力低于液压油液所在温度下的空气分离压时，原先溶于液体中的空气会分离出来，使液体产生大量的气泡，这种现象称为气穴现象。当压力进一步减小低于液体的饱和蒸汽压时，液体将迅速汽化，产生大量蒸汽气泡使气穴现象更加严