压力损失的计算培训讲学.ppt

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1、压力损失的计算压力损失的计算由圆管层流的流量公式由圆管层流的流量公式(2-82）可求得）可求得 ，即为，即为沿程压力损失沿程压力损失沿程压力损失沿程压力损失high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动1.沿程压力损失沿程压力损失 (2-86(2-86(2-86(2-86）将将 代入上式并整理后得代入上式并整理后得(2-87(2-87(2-87(2-87）high-technical institut

2、e of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动液体在直管中作湍流流动时，其沿程压力损失的计算公式与液体在直管中作湍流流动时，其沿程压力损失的计算公式与层流时相同，即仍为层流时相同，即仍为式中式中 液体的密度；液体的密度；沿程阻力系数，理论值沿程阻力系数，理论值 。考虑到实际流。考虑到实际流动时还存在温度变化等问题，因此液体在金属管道中流动时动时还存在温度变化等问题，因此液体在金属管道中流动时宜取宜取 ，在橡胶软管中流动时则取，在橡胶软管中流动时则

3、取 。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动不过式中的不过式中的沿程阻力系数沿程阻力系数沿程阻力系数沿程阻力系数 有所不同。有所不同。u 由于湍流时管壁附近有一层层流边界层，它在由于湍流时管壁附近有一层层流边界层，它在Re较低时厚较低时厚度较大，把管壁的表面精糙度掩盖住，使之不影响液体的流动，度较大，把管壁的表面精糙度掩盖住，使之不影响液体的流动，像让液体流过一根光滑管一样（称为水力光滑管）。

4、这时的像让液体流过一根光滑管一样（称为水力光滑管）。这时的仅仅和和Re有关，和表面粗糙度无关，即有关，和表面粗糙度无关，即=f(Re)。u 当当Re增大时，层流边界层厚度减薄。当它小于管壁表面粗增大时，层流边界层厚度减薄。当它小于管壁表面粗糙度时，管壁表面粗糙度就突出在层流边界层之外（称为水力糙度时，管壁表面粗糙度就突出在层流边界层之外（称为水力粗糙管），对液体的压力损失产生影响。这时的粗糙管），对液体的压力损失产生影响。这时的将与将与Re以及以及管壁的相对表面粗糙度管壁的相对表面粗糙度/d（为管壁的绝对表面粗糙度，为管壁的绝对表面粗糙度，d为为管子内径）有关，即管子内径）有关，即=f(Re，

5、/d)。u 当管流的当管流的Re再进一步增大时，再进一步增大时，将仅与相对表面粗糙度将仅与相对表面粗糙度/d有关，即有关，即=f(/d)，这时就称管流进入了它的这时就称管流进入了它的阻力平方区阻力平方区阻力平方区阻力平方区。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动圆管的沿程阻力系数圆管的沿程阻力系数的计算公式列于的计算公式列于表表118中。中。表表1-18 圆管的沿程阻力系数圆管的沿程阻力系数的

6、计算公式的计算公式流动区域流动区域雷诺数范围雷诺数范围计算公式计算公式层流层流Re2320湍流湍流水力水力光滑管光滑管3000Re105=0.3164Re-0.25105Re108=0.308(0.842-lgRe)-2水力水力粗糙管粗糙管阻力阻力平方区平方区=；=管壁绝对表面粗糙度管壁绝对表面粗糙度的值，在粗估时，钢管取的值，在粗估时，钢管取0.04mm，铜管取，铜管取0.00150.01mm，铝管取，铝管取0.00150.06mm，橡胶软管取，橡胶软管取0.03mm，铸铁管，铸铁管取取0.25mm。high-technical institute of Shanghai Dian Ji U

7、niversity 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动2.局部压力损失局部压力损失 局部压力损失局部压力损失局部压力损失局部压力损失p与与液流的动能液流的动能液流的动能液流的动能直接直接有关，一般可按下式计算有关，一般可按下式计算(2-88(2-88(2-88(2-88）式中式中 液体的密度；液体的密度；v液体的平均流速；液体的平均流速；局部阻力系数。由于液体流经局部阻力区域的流动情况非常局部阻力系数。由于液体流经局部阻力区域的流动情况非常 复杂，所以复杂，所以的值仅在个别场合可用理论求得，一般都必

8、须的值仅在个别场合可用理论求得，一般都必须 通过实验来确定。通过实验来确定。的具体数值可从有关手册查到。的具体数值可从有关手册查到。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动3.液压系统管路的总压力损失液压系统管路的总压力损失 液压系统的管路一般由若干段管道和一些阀、过滤器、管接液压系统的管路一般由若干段管道和一些阀、过滤器、管接头、弯头等组成，因此管路总的压力损失就等于所有直管中头、弯头等组成，

9、因此管路总的压力损失就等于所有直管中的沿程压力损失的沿程压力损失p和所有这些元件的局部压力损失和所有这些元件的局部压力损失p之总之总和，即和，即(2-89(2-89(2-89(2-89）high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动必须指出，上式仅在两相邻局部压力损失之间的距离大于管必须指出，上式仅在两相邻局部压力损失之间的距离大于管道内径道内径1020倍时才是正确的。因为液流经过局部阻力区域倍时才是

10、正确的。因为液流经过局部阻力区域后受到很大的干扰，要经过一段距离才能稳定下来。如果距后受到很大的干扰，要经过一段距离才能稳定下来。如果距离太短，液流还未稳定就又要经历后一个局部阻力，它所受离太短，液流还未稳定就又要经历后一个局部阻力，它所受到的扰动将更为严重，这时的阻力系数可能会比正常值大好到的扰动将更为严重，这时的阻力系数可能会比正常值大好几倍。几倍。通常情况下，液压系统的管路并不长，所以通常情况下，液压系统的管路并不长，所以沿程压力损失沿程压力损失沿程压力损失沿程压力损失比比较小，而阀等元件的较小，而阀等元件的局部压力损失局部压力损失局部压力损失局部压力损失却较大。因此管路总的压却较大。因

11、此管路总的压力损失一般力损失一般以局部损失为主以局部损失为主以局部损失为主以局部损失为主。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动对于阀和过滤器等液压元件往往并不应用式对于阀和过滤器等液压元件往往并不应用式(2-88）来计算其）来计算其局部压力损失局部压力损失局部压力损失局部压力损失，因为液流情况比较复杂，难以计算。它们的，因为液流情况比较复杂，难以计算。它们的压力损失数值可从产品样本提供的曲线

12、中直接查到。但是有压力损失数值可从产品样本提供的曲线中直接查到。但是有的产品样本提供的是元件在额定流量的产品样本提供的是元件在额定流量qr下的压力损失下的压力损失pr。当实际通过的流量当实际通过的流量q不等于额定流量不等于额定流量qr时，可依据局部压力损时，可依据局部压力损失失p与速度与速度v2成正比的关系按下式计算成正比的关系按下式计算(2-90(2-90(2-90(2-90）Backhigh-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动

13、基础液压传动基础液压传动液压传动Part 2.7Part 2.7 孔口流动孔口流动孔口流动孔口流动小孔在液压传动中的应用十分广泛。本节将小孔在液压传动中的应用十分广泛。本节将分析流体经过薄壁小孔、短孔和细长孔等小分析流体经过薄壁小孔、短孔和细长孔等小孔的流动情况，并推导出相应的流量公式，孔的流动情况，并推导出相应的流量公式，这些是以后学习节流调速和伺服系统工作原这些是以后学习节流调速和伺服系统工作原理的理论基础。理的理论基础。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章

14、第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动Part 2.7.1 薄壁小孔薄壁小孔薄壁小孔薄壁小孔 薄壁小孔薄壁小孔薄壁小孔薄壁小孔是指小孔的长度和直径之比是指小孔的长度和直径之比l/d0.5的孔，一般孔口的孔，一般孔口边缘做成刃口形式如边缘做成刃口形式如图图图图1 12626所示。各种结构形式的所示。各种结构形式的阀口阀口阀口阀口就就是薄壁小孔的实际例子。是薄壁小孔的实际例子。图图图图1-261-26 通过薄壁小孔的流体通过薄壁小孔的流体当流体流经薄壁小孔时，由于流体的惯性当流体流经薄壁小孔时，由于流体的惯性作用，使通过小孔后的流体形成一个收缩作用，使通过小孔后的

15、流体形成一个收缩截面截面Ac（见图（见图126），然后再扩大，这），然后再扩大，这一收缩和扩大过程便产生了局部能量损失。一收缩和扩大过程便产生了局部能量损失。当管道直径与小孔直径之比当管道直径与小孔直径之比d/d07时，流时，流体的收缩作用不受孔前管道内壁的影响，体的收缩作用不受孔前管道内壁的影响，这时称这时称流体完全收缩流体完全收缩流体完全收缩流体完全收缩；当；当d/d07时，孔前时，孔前管道内壁对流体进入小孔有导向作用，这管道内壁对流体进入小孔有导向作用，这时称时称流体不完全收缩流体不完全收缩流体不完全收缩流体不完全收缩。high-technical institute of Shangh

16、ai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动列出图列出图126中截面中截面11和和22的能量方程，并设的能量方程，并设动能修正系动能修正系动能修正系动能修正系数数数数=1，有，有式中，式中，h为流体流经小孔的为流体流经小孔的局部能量损失局部能量损失局部能量损失局部能量损失，它包括两部分：，它包括两部分：流体流经截面突然缩小时的流体流经截面突然缩小时的h1和突然扩大时的和突然扩大时的h2。由前知由前知 经查手册得经查手册得 high-technical institu

17、te of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动由于由于Ac105时，时，Cd可以认为是不可以认为是不变的常数，计算时取平均值变的常数，计算时取平均值Cd=0.600.61。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动在液流不完全收缩时，在液流不完全收

18、缩时，流量系数流量系数流量系数流量系数Cd可增大至可增大至0.70.8，具体数值见，具体数值见表表表表1-191-19。当小孔不是刃口形式而是带棱边或小倒角的孔时，。当小孔不是刃口形式而是带棱边或小倒角的孔时，Cd值将更大。值将更大。表表1-19 不完全收缩时液体流量系数不完全收缩时液体流量系数Cd的值的值0.10.20.30.40.50.60.7 Cd0.6020.6150.6340.6610.6960.7420.804气体的流量系数一般取气体的流量系数一般取Cd=0.620.64。由式由式(2-92）可知，流经薄壁小孔的）可知，流经薄壁小孔的流量流量流量流量q与小孔前后的压差与小孔前后的压

19、差p的平方根以及小孔的平方根以及小孔面积面积A0成正比，而成正比，而与粘度无关与粘度无关与粘度无关与粘度无关。由于薄壁小孔具有沿程压力损失小、通过小孔的。由于薄壁小孔具有沿程压力损失小、通过小孔的流量对工作介质温度的变化不敏感等特性，所以常被流量对工作介质温度的变化不敏感等特性，所以常被用作调节流量的器件用作调节流量的器件用作调节流量的器件用作调节流量的器件。正因。正因为如此，在液压传动中，常采用一些与薄壁小孔流动特性相近的阀口作为可调节为如此，在液压传动中，常采用一些与薄壁小孔流动特性相近的阀口作为可调节孔口，如锥阀、滑阀、喷嘴挡板阀等。流体流过这些阀口的流量公式仍满足式孔口，如锥阀、滑阀、

20、喷嘴挡板阀等。流体流过这些阀口的流量公式仍满足式(2-92），但其），但其流量系数流量系数流量系数流量系数Cd则随着孔口形式的不同而有较大的区别，在精确控制则随着孔口形式的不同而有较大的区别，在精确控制中尤其要进行认真的分析。详细内容可参考附录中尤其要进行认真的分析。详细内容可参考附录A。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动Part 2.7.2 短孔和细长孔短孔和细长孔短孔和细长孔短孔和细长

21、孔当孔的长度和直径之比当孔的长度和直径之比0.5h和和lh。若缝隙两端存在。若缝隙两端存在压差压差压差压差p=p1-p2，液体就会产生流动；，液体就会产生流动；即使没有压差即使没有压差p的作用，如果的作用，如果两块平板有相对运动，由于两块平板有相对运动，由于液液液液体粘性体粘性体粘性体粘性的作用，液体也会被平的作用，液体也会被平板带着产生流动。板带着产生流动。图图图图1-341-34 平行平板缝隙间的液流平行平板缝隙间的液流high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院上海电机学院高职学院高职学院第二章第二章第二章第

22、二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动分析液体在平行平板缝隙中分析液体在平行平板缝隙中最一般的流动情况最一般的流动情况最一般的流动情况最一般的流动情况，即，即既有压差的作既有压差的作既有压差的作既有压差的作用，又受平板相对运动的作用用，又受平板相对运动的作用用，又受平板相对运动的作用用，又受平板相对运动的作用。在液流中取一个在液流中取一个微元体微元体微元体微元体dxdy（宽度方向取单位长），作用在其左（宽度方向取单位长），作用在其左右两端面上的右两端面上的压力压力压力压力为为p和和p+dp，上下两面所受到的，上下两面所受到的切应力切应力切应力切应力为为+d和和，

23、因此，因此微元体的受力平衡方程微元体的受力平衡方程微元体的受力平衡方程微元体的受力平衡方程为为经过整理并将经过整理并将 代入后有代入后有high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动对上式积分两次得对上式积分两次得(2-109(2-109(2-109(2-109）式中，式中，C1、C2为为积分常数积分常数积分常数积分常数，可利用，可利用边界条件边界条件边界条件边界条件求出：当平行平板间求出：当平行平板

24、间的相对运动速度为的相对运动速度为u0时，在时，在y=0处，处，u=0，在，在y=h处，处，u=u0，则，则此外，液流作层流时此外，液流作层流时p只是只是x的的线性函数线性函数线性函数线性函数，即，即 把这些关系式代入上式并整理后有把这些关系式代入上式并整理后有(2-110(2-110(2-110(2-110）high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动由此得由此得通过平行平板缝隙的流量通过平行平板

25、缝隙的流量通过平行平板缝隙的流量通过平行平板缝隙的流量为为(2-111(2-111(2-111(2-111）当平行平板间当平行平板间没有相对运动没有相对运动没有相对运动没有相对运动，即，即u0=0时，通过的液流纯由压差引时，通过的液流纯由压差引起，称为起，称为压差流动压差流动压差流动压差流动，其值为，其值为(2-112(2-112(2-112(2-112）当平行平板当平行平板两端不存在压差两端不存在压差两端不存在压差两端不存在压差，通过液流纯由平板相对运动引起时，通过液流纯由平板相对运动引起时称为称为剪切流动剪切流动剪切流动剪切流动，其值为，其值为(2-113(2-113(2-113(2-11

26、3）如果将上面的这些流量理解为元件缝隙中的泄漏量，那么从式如果将上面的这些流量理解为元件缝隙中的泄漏量，那么从式(2-(2-112112）可以看到，在压差作用下，通过缝隙的流量与缝隙值的三）可以看到，在压差作用下，通过缝隙的流量与缝隙值的三次方成正比，这说明次方成正比，这说明元件内缝隙的大小对其泄漏量的影响是很大元件内缝隙的大小对其泄漏量的影响是很大元件内缝隙的大小对其泄漏量的影响是很大元件内缝隙的大小对其泄漏量的影响是很大的的的的。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二

27、章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动Part 2.8.2 环形缝隙环形缝隙环形缝隙环形缝隙液压和气动元件各零件间的配合间隙液压和气动元件各零件间的配合间隙大多数为圆环形间隙大多数为圆环形间隙大多数为圆环形间隙大多数为圆环形间隙，如滑，如滑阀与阀套之间、活塞与缸筒之间等等。理想情况下为阀与阀套之间、活塞与缸筒之间等等。理想情况下为同心环形缝同心环形缝同心环形缝同心环形缝隙隙隙隙；但实际上，一般多为；但实际上，一般多为偏心环形缝隙偏心环形缝隙偏心环形缝隙偏心环形缝隙。1.流经流经同心环形缝隙同心环形缝隙同心环形缝隙同心环形缝隙的流量的流量 图图图图1-3

28、51-35 同心环形缝隙间的液流同心环形缝隙间的液流a a）缝隙较小）缝隙较小 b b）缝隙较大）缝隙较大图图图图1 13535所示为液体在所示为液体在同心环形同心环形同心环形同心环形缝隙缝隙缝隙缝隙间的流动。间的流动。图图图图1 135a35a中圆中圆柱体直径为柱体直径为d，缝隙大小为，缝隙大小为h，缝隙长度为缝隙长度为l。当缝隙。当缝隙h较小时，较小时，可将环形缝隙沿圆周方向展开，可将环形缝隙沿圆周方向展开，把它近似地看作是把它近似地看作是平行平板缝平行平板缝平行平板缝平行平板缝隙间的流动隙间的流动隙间的流动隙间的流动。high-technical institute of Shangha

29、i Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动将将b=d代入式代入式(2-111(2-111），可得），可得同心环形缝隙的流量公式同心环形缝隙的流量公式同心环形缝隙的流量公式同心环形缝隙的流量公式(2-114(2-114(2-114(2-114）当圆柱体当圆柱体移动方向移动方向移动方向移动方向与与压差方向压差方向压差方向压差方向相反相反相反相反时，上式第二项应取时，上式第二项应取负号负号负号负号。若若圆柱体和内孔之间没有相对运动圆柱体和内孔之间没有相对运动圆柱体和内孔之

30、间没有相对运动圆柱体和内孔之间没有相对运动，即，即u0=0，则此时的，则此时的同心环形同心环形同心环形同心环形缝隙流量公式缝隙流量公式缝隙流量公式缝隙流量公式为为(2-115(2-115(2-115(2-115）high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动当缝隙较大时（见当缝隙较大时（见图图图图1 1 1 135b35b35b35b），必须精确计算。经推导其），必须精确计算。经推导其流量公式流量公式

31、流量公式流量公式为为(2-116(2-116(2-116(2-116）式中符号意义见式中符号意义见图图图图1 1 1 135b35b35b35b所示。所示。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动2.流经流经偏心环形缝隙偏心环形缝隙偏心环形缝隙偏心环形缝隙的流量的流量图图图图1-361-36所示为液体在所示为液体在偏心环形缝隙偏心环形缝隙偏心环形缝隙偏心环形缝隙间的流动。设内外圆间的偏心间的流动

32、。设内外圆间的偏心量为量为e，在任意角度，在任意角度 处的缝隙为处的缝隙为h。因缝隙很小，。因缝隙很小，r1r2r可把微可把微元圆弧元圆弧db所对应的环形缝隙间的流动近似地看作是所对应的环形缝隙间的流动近似地看作是平行平板缝隙平行平板缝隙平行平板缝隙平行平板缝隙间的流动。将间的流动。将db=rd 代入式代入式(2-111）得）得图图图图1-361-36 偏心环形偏心环形缝隙间的液流缝隙间的液流由由图图图图1 1 1 136363636的几何关系，可以得到的几何关系，可以得到式中式中 h0内外圆同心时半径方向的缝隙值；内外圆同心时半径方向的缝隙值；相对偏心率，相对偏心率，=e/h0。high-t

33、echnical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动将将h值代入上式并积分后，便得值代入上式并积分后，便得偏心环形缝隙的偏心环形缝隙的偏心环形缝隙的偏心环形缝隙的流量公式流量公式流量公式流量公式为为(2-117(2-117(2-117(2-117）当当内外圆之间没有轴向相对移动内外圆之间没有轴向相对移动内外圆之间没有轴向相对移动内外圆之间没有轴向相对移动，即即u0=0时，其流量公式为时，其流量公式为(2-118(2-1

34、18(2-118(2-118）由上式可以看出，当由上式可以看出，当=0时，它就是时，它就是同心环形缝隙的流量公式同心环形缝隙的流量公式同心环形缝隙的流量公式同心环形缝隙的流量公式；当；当=1，即有最大偏心量时，其流量为同心环形缝隙流量的，即有最大偏心量时，其流量为同心环形缝隙流量的2.5倍。倍。因此在液压与气动元件中，因此在液压与气动元件中，为了减小缝隙泄漏量，应采取措施，为了减小缝隙泄漏量，应采取措施，为了减小缝隙泄漏量，应采取措施，为了减小缝隙泄漏量，应采取措施，尽量使其配合处于同心状态尽量使其配合处于同心状态尽量使其配合处于同心状态尽量使其配合处于同心状态。high-technical

35、institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动3.流经流经圆环平面缝隙圆环平面缝隙圆环平面缝隙圆环平面缝隙的流量的流量图图图图1-371-37所示为液体在所示为液体在圆环平面缝隙圆环平面缝隙圆环平面缝隙圆环平面缝隙间的流动。这里，圆环与平面间的流动。这里，圆环与平面之间无相对运动，液体自圆环中心向外辐射流出。设圆环的大、之间无相对运动，液体自圆环中心向外辐射流出。设圆环的大、小半径为小半径为r2和和r1，它与平面间的缝隙值为，它与

36、平面间的缝隙值为h，则由式，则由式(2-110），并令），并令u0=0，可得在半径为，可得在半径为r、离下平面、离下平面z处的处的径向速度径向速度径向速度径向速度为为流过的流量为流过的流量为即即图图图图1-371-37 圆环平面缝隙间的液流圆环平面缝隙间的液流high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动对上式积分，有对上式积分，有当当r=r2时，时，p=p2，求出，求出C，代入上式得，代入上式得又当

37、又当r=r1时，时，p=p1，所以，所以圆环平面缝隙的流量公式圆环平面缝隙的流量公式圆环平面缝隙的流量公式圆环平面缝隙的流量公式为为(2-119(2-119(2-119(2-119）Backhigh-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动Part 2.9Part 2.9 瞬变流动瞬变流动瞬变流动瞬变流动在液压与气动系统中有时会出现流体的流在液压与气动系统中有时会出现流体的流速在极短的瞬间发生很大变化的现

38、象，从速在极短的瞬间发生很大变化的现象，从而导致压力的急剧变化，这就是所谓而导致压力的急剧变化，这就是所谓瞬变瞬变瞬变瞬变流动流动流动流动。瞬变流动会给系统带来很大的危害，。瞬变流动会给系统带来很大的危害，应尽量予以避免。应尽量予以避免。本节主要介绍本节主要介绍液压冲击液压冲击液压冲击液压冲击和和气穴现象气穴现象气穴现象气穴现象以及它以及它们的减小措施。们的减小措施。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压

39、传动液压传动Part 2.9.1 液压冲击液压冲击液压冲击液压冲击在液压系统中，当突然关闭或开启液流通道时，在液压系统中，当突然关闭或开启液流通道时，在通道内液体压力发生急剧交替升降的波动过程在通道内液体压力发生急剧交替升降的波动过程称为称为液压冲击液压冲击液压冲击液压冲击。出现液压冲击时，液体中的瞬时。出现液压冲击时，液体中的瞬时峰值压力往往比正常工作压力高好几倍，它不仅峰值压力往往比正常工作压力高好几倍，它不仅会损坏密封装置、管道和液压元件，而且还会引会损坏密封装置、管道和液压元件，而且还会引起振动和噪声；有时使某些压力控制的液压元件起振动和噪声；有时使某些压力控制的液压元件产生误动作，造

40、成事故。产生误动作，造成事故。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动1.管内液流速度突变引起的液压冲击管内液流速度突变引起的液压冲击有一有一液位恒定液位恒定液位恒定液位恒定并能并能保持液面压力保持液面压力保持液面压力保持液面压力不变不变不变不变的容器如的容器如图图图图1-401-40所示。容器所示。容器底部连一管道，在管道的输出端底部连一管道，在管道的输出端装有一个阀门。管道内的液体经装有一个

41、阀门。管道内的液体经阀门阀门B出流。若将阀门突然关闭，出流。若将阀门突然关闭，则紧靠阀门的这部分液体立刻停则紧靠阀门的这部分液体立刻停止运动，液体的动能瞬时转变为止运动，液体的动能瞬时转变为压力能，产生冲击压力，接着后压力能，产生冲击压力，接着后面的液体依次停止运动，依次将面的液体依次停止运动，依次将动能转变为压力能，在管道内形动能转变为压力能，在管道内形成压力冲击波，并以速度成压力冲击波，并以速度c由由B向向A传播。传播。图图图图1-401-40 液流速度突变引起的液压冲击液流速度突变引起的液压冲击high-technical institute of Shanghai Dian Ji Un

42、iversity 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动设设图图图图1-401-40中管道的截面积和长度分别为中管道的截面积和长度分别为A和和l，管道中液体的流速，管道中液体的流速为为v，密度为，密度为，则根据能量守恒定律，则根据能量守恒定律，液体的动能转化成液体的液体的动能转化成液体的液体的动能转化成液体的液体的动能转化成液体的压力能压力能压力能压力能，即，即所以所以(2-121(2-121(2-121(2-121）式中式中 pmax液压冲击时压力的升高值；液压冲击时压力的升高值；K计及管壁弹性后的液

43、体等效体积模量；计及管壁弹性后的液体等效体积模量；c压力冲击波在管道中的传播速度，即压力冲击波在管道中的传播速度，即high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动压力冲击波在管道中的传播速度可按下式计算压力冲击波在管道中的传播速度可按下式计算(2-112(2-112(2-112(2-112）式中式中 K液体的体积模量；液体的体积模量；d管道的内径；管道的内径；管道的壁厚；管道的壁厚；E管道材料的弹性模

44、量。管道材料的弹性模量。压力冲击波在管道中液压液内的压力冲击波在管道中液压液内的传播速度传播速度传播速度传播速度c一般在一般在8901420m/s范范围内。围内。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动如果阀门不是全部关闭，而是部分关闭，使液体的流速如果阀门不是全部关闭，而是部分关闭，使液体的流速v降到降到v，则只要在式则只要在式(2-121）中以（）中以（v-v）代替）代替v，便可求得这种情况

45、下的，便可求得这种情况下的压压压压力升高值力升高值力升高值力升高值，即，即(2-123(2-123(2-123(2-123）一般，依阀门闭时间常把液压冲击分为两种：一般，依阀门闭时间常把液压冲击分为两种：当阀门关闭时间当阀门关闭时间 时，称为时，称为直接液压冲击直接液压冲击直接液压冲击直接液压冲击（又称（又称完全冲击完全冲击完全冲击完全冲击）。）。当阀门关闭时间当阀门关闭时间 ，称为称为间接液压冲击间接液压冲击间接液压冲击间接液压冲击（又称（又称不完全冲击不完全冲击不完全冲击不完全冲击）。）。此时压力升高值比直接冲击时小此时压力升高值比直接冲击时小此时压力升高值比直接冲击时小此时压力升高值比直

46、接冲击时小。(2-124 (2-124）high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动各种情况下关闭液流通道时管内液压冲击的压力升高值归纳于表各种情况下关闭液流通道时管内液压冲击的压力升高值归纳于表1-201-20。表表1-20 1-20 关闭液流通道时管内液压冲击的压力升高值关闭液流通道时管内液压冲击的压力升高值阀心关闭情况阀心关闭情况液压冲击的压力升高值液压冲击的压力升高值p暖时全部关闭液流（暖时

47、全部关闭液流（ttc）（）（v=0）瞬时部分关闭液流（瞬时部分关闭液流（ttc）（）（v0）逐渐全部关闭液流（逐渐全部关闭液流（ttc）（）（v=0）逐渐全部关闭液流（逐渐全部关闭液流（ttc）（）（v0）pmax=cv pr r=c(v-v)不论是哪一种情况，知道了液压冲击的压力升高值不论是哪一种情况，知道了液压冲击的压力升高值p后，便可求得出现后，便可求得出现冲击时管道中的冲击时管道中的最高压力最高压力最高压力最高压力(2-125(2-125(2-125(2-125）式中，式中，p为正常工作压力为正常工作压力。high-technical institute of Shanghai Dia

48、n Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动2.运动部件制动引起的液压冲击运动部件制动引起的液压冲击 图图图图1-411-41 运动部件制动运动部件制动引起的液压冲击引起的液压冲击原理：原理：原理：原理：如如图图图图1-411-41所示，活塞以速度所示，活塞以速度v驱动驱动负载负载m向左运动，活塞和负载的总质量为向左运动，活塞和负载的总质量为m。当突然关闭出口通道时，液体被封。当突然关闭出口通道时，液体被封闭在左腔中。但由于运动部件的惯性而使闭在左腔中。但由于运动部件的惯性而使

49、腔内液体受压，引起液体压力急剧上升。腔内液体受压，引起液体压力急剧上升。运动部件则因受到左腔内液体压力产生的运动部件则因受到左腔内液体压力产生的阻力而制动。阻力而制动。设运动部件在制动时的设运动部件在制动时的减速时间减速时间减速时间减速时间为为t，速度的减小值速度的减小值速度的减小值速度的减小值为为v，则根，则根据据动量定律动量定律动量定律动量定律可近似地求得可近似地求得左腔内的冲击压力左腔内的冲击压力左腔内的冲击压力左腔内的冲击压力 p p，由于，由于high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学

50、院高职学院第二章第二章第二章第二章 液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动基础液压传动液压传动故有故有(2-126(2-126(2-126(2-126）式中式中 m运动部件（包括活塞和负载）的总质量；运动部件（包括活塞和负载）的总质量；A液压缸的有效工作面积；液压缸的有效工作面积；t运动部件制动时间；运动部件制动时间；v运动部件速度的变化值，运动部件速度的变化值，v=v-v；v运动部件制动前的速度；运动部件制动前的速度；v运动部件经过运动部件经过t 时间后的速度。时间后的速度。上式的计算忽略了上式的计算忽略了阻尼阻尼阻尼阻尼、泄漏泄漏泄漏泄漏等因素，其值比实际的要大些，因等因素，其值比实