第2章液压流体力学5课件.ppt

武汉理工大学机电学院 节流孔口的流量—压力特性 ⒈　细长小孔（L/d＞4） ⒉　薄壁小孔(L/d＜0.5) ⒊　流量—压力特性公式的讨论 四 流量损失——缝隙泄漏量 四 流量损失——缝隙泄漏量 2.5 　液压冲击 2.6 空穴和气蚀现象 2.6 空穴和气蚀现象 第二章要点 第二章要点 * * 事物总是一分为二的。一方面我们希望减少压力损失，提高功率使用率，但是，另一方面，根据流动液体的流量—压力特性关系，可以用压力差来控制流量，或用流量来控制压力，即实现流量或压力控制。有一点应该指出，用于控制的是很小的能量信号，损失是可以接受的。 在液流通道上，通流截面有突然收缩处的流动，称为节流，它产生很大的局部压力损失。显然，能引起节流的装置称为节流装置。 节流的概念 节流的作用 一般常用有意设置的节流口来控制流量或压力。 节流的实质 形成液阻 节流孔口形式 细长小孔、短孔、薄壁小孔、阀口 沿程压力损失局部压力损失 用作阻尼孔；孔中是层流流动。 给出了流量与通流面积、压力损失之间的线性关系 应用：①压差原理 当q=0时，∵Δp=0，∴p1=p2； 当q≠0时，∵Δp≠0，∴p1＞p2； p1 p2 例如：缓冲 ②阻尼特性——吸收能量 由于流线不能转折，液体在上游1/2d处开始突然收缩，冲向小孔d，并在下游1/2d处形成收缩瓶颈，然后突然扩大。 紊流流动 压力能在突然收缩处转换为动能，因为效率不可能为1，产生局部损失。突然扩大后，动能不可能完全转换为压力能。 取1—1、2—2两个截面，根据伯努利方程，有 流量公式 收缩系数 流速系数 流量系数 孔口通用的流量—压力特性公式 应用例：对于滑阀阀口 此式特别重要！它是理解液压控制阀等元件、节流调速原理和液压伺服系统工作原理的理论基础。 泄漏的概念 内泄与外泄 产生泄漏的原因 泄漏量计算通用公式 压差流动、剪切流动 泄漏系数 平行平板间隙间隙流动——各种缝隙泄漏量公式推导的基础 ⑴间隙流动为层流，切应力沿x轴为线性分布 ⑵层流时，压差是x的线性函数 讨论b=1的情况 切应力沿y轴的分布 压力沿x轴的分布规律 与y无关 两次积分得速度分布规律 根据边界条件 结论 不考虑剪切流动，引入泄漏系数 同心环形间隙 当缝隙h较小时，可将环形缝隙沿圆周方向展开，把它近似地看作是平行平板缝隙的流动，这样只要将b=πd代入就可得同心环形缝隙的流量公式 四 流量损失——缝隙泄漏量 不考虑剪切泄露 偏心环形间隙 四 流量损失——缝隙泄漏量 式中 ho为内外圆同心时半径方向的缝隙值 ε为相对偏心率，ε＝ e / ho 当偏心量e =ho ，即ε＝1 时 （最大偏心状态），其通过的流量是同心环形间隙流量的2.5 倍。 因此在液压元件中应尽量使配合零件同心。 柱塞受F=100N的固定力作用而下落，缸中油液经缝隙泄出。设缝隙厚度δ=0.05㎜，缝隙长度L=70㎜，柱塞直径d=20㎜，油的动力粘度μ=50×10-3 Pa·s。试计算当柱塞和缸孔同心时，下落0.1m所需时间是多少? 例 解: 根据柱塞运动状态有 其中 柱塞下降0.1m排出的体积 柱塞下降的运动速度 有: 在液压系统工作过程中，由于运动部件急速换向或关闭油路，因液流和运动部件的惯性作用，使系统内产生很高的瞬时压力峰值。 振动冲击的实质：系统中能量反复相互转换的结果。 可压缩性液体中的振动。由于存在能量交换，动能→压力能→弹性能，因而产生振动。液压冲击是液体中能量瞬时转换而产生的。 液压冲击的危害 ⑴ 引起振动、产生噪声； ⑵ 引起系统误动作； ⑶ 损坏密封装置、管道和液压元件。 减小液压冲击的措施 ⑴ 缓慢关闭阀门； ⑵ 在冲击源前设置蓄能器，减小冲击波传递距离； ⑶ 在冲击源附近设置安全阀； ⑷ 限制管中流速。 1.几个术语 空气在液体中以两种方式存在： 混入、溶入。 ⑴ 含气量：液体中所含空气的体积百分比； ⑵ 空气分离压：当压力降低到某一压力时，过饱和的空气从液体中析出而形成气泡，此压力称为空气分离压。 ⑶ 饱和蒸气压：在一定温度下，压力降低到某一值时，液体发生汽化，这个压力称为饱和蒸气压。 2.空穴 流动液体中，由于流速变化引起压力降低而产生气泡的现象。 轻微空穴——析出混入型空气； 严重空穴——析出溶入型空气； 强烈空穴——油液汽化。 3. 空穴程度的度量——空穴系数 4. 气蚀现象 5. 解决措施 ⑴　减小阀口上的压力降，前后压力比＜3.5； ⑵　限制管中流速，减小压力损失； ⑶　提高液压元件和管道的密封性能； ⑷　提高元件抗气蚀的能力。 气泡从低压区进