第二章液压油与液压流体力学基础优秀PPT.ppt

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1、第二章液压油与液压流体第二章液压油与液压流体力学基础力学基础第一页，本课件共有57页2.1 液体的物理性质 液体是液压传动的工作介质，同时它还起到润滑、冷却和防锈作用。液压系统能否可靠、有效地进行工作，在很大程度上取决于系统中所用的液压油液的物理性质。第二页，本课件共有57页一、液体的密度和重度 定义定义定义定义液体的密度(kg/m3)；V液体中所任取的微小体积(m3)；m体积V中的液体质量(kg)；式中 m液体的质量(kg)；V液体的体积(m3)。对于均质液体，其重度是指其单位体积内所含液体的重量。对于均质流体第三页，本课件共有57页二、液体的可压缩性 液体的可压缩性是指液体受压力作用时，其

2、体积减小的性质。液体可压缩性的大小可以用体积压缩系数k来表示，其定义为：受压液体在发生单位压力变化时的体积相对变化量，即 式中 V压力变化前，液体的体积；p压力变化值；V在p作用下，液体体积的变化值。由于压力增大时液体的体积减小，因此上式右边必须冠一负号，以使k成为正值。液体体积压缩系数的倒数，称为体积弹性模量K，简称体积模量。第四页，本课件共有57页三、液体的粘性 粘性的概念粘性的概念流体流动时，分子之间产生流体流动时，分子之间产生内摩擦力的性质。内摩擦力的性质。牛顿内摩擦定律牛顿内摩擦定律速度梯度：在垂直速度方向上的速度变化率。速度梯度：在垂直速度方向上的速度变化率。第五页，本课件共有57

3、页四、液体粘性的度量粘度 粘性的度量粘性的度量粘度粘度 粘度粘度概念概念 是液压系统选择液压油的主要指标，粘度大小会直是液压系统选择液压油的主要指标，粘度大小会直接影响系统的正常工作、效率和灵敏性。接影响系统的正常工作、效率和灵敏性。表表示示方方 法法 动力粘度、动力粘度、绝对粘度绝对粘度单位速度梯度下，单位面积上单位速度梯度下，单位面积上的内摩擦力。直接表示粘性的的内摩擦力。直接表示粘性的大小。单位：大小。单位：运动粘度运动粘度 不含力、质量单位，只含不含力、质量单位，只含运动学单位运动学单位。理论计算中常出现理论计算中常出现 ，故采用作为一个参数。我，故采用作为一个参数。我国机械油牌号就是

4、相应的运动粘度国机械油牌号就是相应的运动粘度厘斯数值。厘斯数值。相对粘度相对粘度 我国采用恩氏粘度我国采用恩氏粘度 第六页，本课件共有57页五、粘度与温度的关系 液压系统中使用的矿物油对温度的变化很敏感，当温度升高时，粘度显著降低，这一特性称为液体的粘温特性。粘温特性常用粘温特性曲线和粘度指数来表示.第七页，本课件共有57页六、粘度与压力的关系当油液所受的压力增加时，其分子间的距离就缩小，内聚力增加，粘度也有所变大。但是这种影响在低压时并不明显，可以忽略不计；当压力大于50MPa时，粘度将急剧增大。第八页，本课件共有57页七、对液压油的要求、选用和使用 液压系统使用的液压油应具备如下性能：(1

5、)合适的粘度，=(11.541.3)106m2/s或25.8E50，具有较好的粘温性能。(2)具有良好的润滑性能和足够的油膜强度，使系统中的各摩擦表面获得足够的润滑而不致磨损。(3)不得含有蒸汽、空气及容易汽化和产生气体的杂质，否则会起气泡。气泡是可压缩的，而且在其突然被压缩和破裂时会放出大量的热，造成局部过热，使周围的油液迅速氧化变质。另外气泡还是产生剧烈振动和噪声的主要原因之一。(4)对金属和密封件有良好的相容性。不含有水溶性酸和碱等，以免腐蚀机件和管道，破坏密封装置。第九页，本课件共有57页(5)(5)对热、氧化、水解和剪切都有良好的稳定性，在贮存和使用过程中不对热、氧化、水解和剪切都有

6、良好的稳定性，在贮存和使用过程中不变质。温度低于变质。温度低于5757时，油液的氧化进程缓慢，之后，温度每增加时，油液的氧化进程缓慢，之后，温度每增加1010，氧化的程度增加一倍，所以控制液压油的温度特别重要。氧化的程度增加一倍，所以控制液压油的温度特别重要。(6)(6)抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。抗泡沫性好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。(7)(7)热膨胀系数低，比热高，导热系数高。热膨胀系数低，比热高，导热系数高。(8)(8)凝固点低，闪点凝固点低，闪点(明火能使油面上油蒸汽闪燃，但油本身不燃烧时明火能使油面上油蒸汽闪燃，但油本身不燃烧时的温度的温度)和燃点高。一般液压油

7、闪点在和燃点高。一般液压油闪点在130130150150之间。之间。(9)(9)质地纯净，杂质少。质地纯净，杂质少。(10)(10)对人体无害，成本低。对人体无害，成本低。对轧钢机、压铸机、挤压机、飞机等机器所用的液压油则必须突出对轧钢机、压铸机、挤压机、飞机等机器所用的液压油则必须突出油的耐高温、热稳定性、不腐蚀、无毒、不挥发、防火等项要求。油的耐高温、热稳定性、不腐蚀、无毒、不挥发、防火等项要求。第十页，本课件共有57页八、液压油的选用 正确而合理地选用液压油，对液压系统适应各种工作环境、延正确而合理地选用液压油，对液压系统适应各种工作环境、延长系统和元件的寿命、提高系统工作的可靠性等都有

8、重要的影长系统和元件的寿命、提高系统工作的可靠性等都有重要的影响。液压传动中一般常采用矿物油，因植物油及动物油中含有响。液压传动中一般常采用矿物油，因植物油及动物油中含有酸性和碱性杂质，腐蚀性大、化学稳定性差。酸性和碱性杂质，腐蚀性大、化学稳定性差。液压油的选择，一般要经历以下步骤：液压油的选择，一般要经历以下步骤：(1)定出所用油液的某些特性定出所用油液的某些特性(粘度、密度、蒸汽压、空气溶解率、体积粘度、密度、蒸汽压、空气溶解率、体积模量、抗燃性、温度界限、压力界限、润滑性、相容性、毒性等模量、抗燃性、温度界限、压力界限、润滑性、相容性、毒性等)的容许的容许范围。范围。(2)查看说明书，找

9、出符合或基本符合上述各项特性要求的油液。查看说明书，找出符合或基本符合上述各项特性要求的油液。(3)进行综合和权衡，调整各方面的要求和参数。进行综合和权衡，调整各方面的要求和参数。(4)征询油液制造厂的最终意见。征询油液制造厂的最终意见。第十一页，本课件共有57页九、液压油的使用 使用液压油时，应注意以下几点：(1)对于长期使用的液压油，氧化、热稳定性是决定温度界限的因素，因此，应使液压油长期处在低于它开始氧化的温度下工作。(2)贮存、搬运及加注过程中，应防止油液被污染。(3)对油液定期抽样检验，并建立定期换油制度。(4)油箱中油液的贮存量应充分，以利于系统的散热。第十二页，本课件共有57页(

10、5)保持系统的密封，一旦有泄漏，就应立即排除在实际使用高水基液的液压系统中，还必须注意下述几点：(1)由于粘度低、泄漏大，系统的最高压力不要超过7MPa。(2)要防止气蚀现象，可用高置油箱以增大泵进油口处压力，泵的转速不要超过1200r/min。(3)系统浸渍不到油液的部位，金属的气相锈蚀较为严重，因此应使系统尽量地充满油液。(4)由于油液的pH值高，容易发生由金属电位差引起的腐蚀，因此应避免使用镁合金、锌、镉之类金属。(5)定期检查油液的pH值、浓度、霉菌生长情况，并对其进行控制。(6)滤网的通流能力须4倍于泵的流量，而不是常规的1.5倍。第十三页，本课件共有57页2.2 液体静力学基础 本

11、节讨论静止液体的平衡规律以及这些规律的应用。所谓静止液体，是指液体内部质点间没有相对运动。如果盛装液体的容器本身处在运动之中，则液体处于相对静止状态。第十四页，本课件共有57页一、液体中的作用力 质量力和表面力质量力和表面力 质量力作用于所研究液体的所有质点上，它的大小与液体质量成正比，属于这种力的有重力,惯性力和电磁力等。表面力是作用于所研究液体表面上的力。因为这种微元体既可取在液体与容器或两种液体的界面上，也可取在液体内部任一位置，所以表面力也是在液体各处发生的，并非只在液体的“表面”上。第十五页，本课件共有57页二、静压力的性质 性质性质静止液体中的压力称为静压力，液体静压力有两个基本特

12、性(1)液体静压力沿法线方向，垂直于承压面。(2)静止液体内，任一点的压力，在各个方向上都相等。由上述性质可知：静止液体总是处于受压状态，并且其内部的任何质点都是受平衡压力作用的。第十六页，本课件共有57页三、压力的表示方法及单位 压力有两种表示方法：绝对压压力有两种表示方法：绝对压力和相对压力力和相对压力表压力绝对压力大气压表压力绝对压力大气压力力 真空度大气压力绝对压真空度大气压力绝对压力力 第十七页，本课件共有57页四、静压力基本方程 方程推导方程推导方程分析方程分析取研究对象：微元柱体取研究对象：微元柱体受力分析受力分析(1)静止液体内任一点的压力由两部分组成：一部分是静止液体内任一点

13、的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力液面上的压力p0，另一部分是该点以上液体重力所形，另一部分是该点以上液体重力所形成的压力。成的压力。(2)静止液体内的压力随液体深度呈线性规律递增。静止液体内的压力随液体深度呈线性规律递增。(3)同一液体中，离液面深度相等的各点压力相等。由压力同一液体中，离液面深度相等的各点压力相等。由压力相等的点组成的面称为等压面。在重力场中，静止液体相等的点组成的面称为等压面。在重力场中，静止液体中的等压面是一个水平面。中的等压面是一个水平面。液体静力学基本方程液体静力学基本方程zz方程推导方程推导特征特征 取研究对象：微元柱体取研究对象：微元柱体受力分析受力分析z

14、z第十八页，本课件共有57页五、静压力基本方程的物理意义 静压力基本方程的物理意义是：静止静压力基本方程的物理意义是：静止液体内任何一点具有压力能和位能两液体内任何一点具有压力能和位能两种能量形式，且其总和保持不变，即种能量形式，且其总和保持不变，即能量守恒。但是两种能量形式之间可能量守恒。但是两种能量形式之间可以相互转换。以相互转换。第十九页，本课件共有57页六、静压力传递原理 盛放在密闭容器内的液体，其外加压力p0发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一点的压力，按式(2.20)均将发生同样大小的变化。这就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将等值地同时传递到液体各

15、点。这就是静压力传递原理，或称为帕斯卡(Pascal)原理。第二十页，本课件共有57页七、液体作用于容器壁面上的力 在进行液压传动装置的设计和计算时，常常需要计算液体静压力作用在平面上和曲面上产生的液压作用力。例如油缸活塞所受的液压作用力，阀的阀芯所受的液压作用力等。当固体壁面为平面时，作用在该面上压力的方向是相互平行的，故静压力作用在固体壁面上的液压作用力F等于压力p与承压面积A的乘积，且作用方向垂直于承压表面.第二十一页，本课件共有57页2.3 流动液体力学基础本节讨论液体流动时的运动规律、能量转换和流动液体对固体壁面的作用力等问题，具体介绍三个基本方程连续性方程、能量方程和动量方程。第二

16、十二页，本课件共有57页一、基本概念.理想液体、恒定流动和一维流动理想液体、恒定流动和一维流动 流线、流束、流管和通流截面流线、流束、流管和通流截面 流量及平均流速流量及平均流速，则流经，则流经A的总流量为的总流量为积分运算需要知道流速积分运算需要知道流速u在通流截面在通流截面A上的分布规律。上的分布规律。几个基本概念几个基本概念第二十三页，本课件共有57页二、流量连续性方程流量连续性方程是流体运动学方程，其实质是质量守恒定律在流体力流量连续性方程是流体运动学方程，其实质是质量守恒定律在流体力学中的表示形式。学中的表示形式。第二十四页，本课件共有57页三、连续方程推导简图在液压传动中，只研究液

17、体作一维在液压传动中，只研究液体作一维恒定流动时的流量连续性方程。恒定流动时的流量连续性方程。在恒定流场中任取一流管，其两在恒定流场中任取一流管，其两端通流截面面积分别为端通流截面面积分别为A1和和A2，在，在流管中任取一微小流束，并设微小流管中任取一微小流束，并设微小流束两端的截面积分别为流束两端的截面积分别为dA1和和dA2，液体流经这两个微小截面的流，液体流经这两个微小截面的流速和密度分别为速和密度分别为u1、1和和u2、2。根据质量守恒定律，单位时间内根据质量守恒定律，单位时间内经截面经截面dA1流入微小流束的液体质流入微小流束的液体质量应与经截面量应与经截面dA2流出的液体质量相流出

18、的液体质量相等，即等，即第二十五页，本课件共有57页四、连续方程在液压传动中的应用 当当v1不可调节时，那么调节不可调节时，那么调节q3也能使也能使v2产生相应产生相应的变化。的变化。在液压技术中，在液压技术中，v1或或q3都能够做到在一定范围内进都能够做到在一定范围内进行无级调节，因此行无级调节，因此v2也能实现无级调节，这是液压也能实现无级调节，这是液压传动能被普遍应用的原因之一。传动能被普遍应用的原因之一。第二十六页，本课件共有57页五、伯努利方程关于流动液体加速度的描述关于流动液体加速度的描述 液体质点的速度：设在某给定点液体质点的速度：设在某给定点 ，在时刻，在时刻t 观察到的流速为

19、观察到的流速为经经 时间，该质点运动到新的位置时间，该质点运动到新的位置,速度为速度为 速度增量，即在两速度增量，即在两点之间的速度差点之间的速度差展开为展开为 表示的表示的Taylor一次近似式：一次近似式：依牛顿第二定律，因此有加速度：依牛顿第二定律，因此有加速度：设质点的质量为设质点的质量为m，则质点的动量在时，则质点的动量在时间间 dt 内的改变量应等于内的改变量应等于dt 时间内作时间内作用于质点的力的冲量：用于质点的力的冲量：第二十七页，本课件共有57页六、理想液体的运动微分方程.取研究对象：沿取研究对象：沿S曲线坐标取微圆柱体曲线坐标取微圆柱体.dAd.s受力分析：受力分析：表面

20、力：表面力：质量力：质量力：重力：重力：沿沿s方向的分量：方向的分量：惯性力：惯性力：根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：故得：故得：注意：压力是空间坐标的函数，注意：压力是空间坐标的函数，p p(s)(s)。是压力对位置是压力对位置s s的变化率的变化率 就是位置变化就是位置变化dsds时，压力的变化时，压力的变化值值 第二十八页，本课件共有57页七、理想液体的伯努利方程 能量方程.恒定流动时，恒定流动时，p、u、z 仅是仅是s坐标的函数。坐标的函数。因此，微分方程因此，微分方程欧拉方程：欧拉方程：对于理想液体，对于理想液体，=const，这就是理想液体的伯努利方程。第二十九页，本课件共有5

21、7页八、实际液体的伯努利方程.实际液体流动时有能量损失，为了推导出实际液体的伯努利方程，在流管中，两端的通流截面积实际液体流动时有能量损失，为了推导出实际液体的伯努利方程，在流管中，两端的通流截面积分别为分别为A1和和A2。在此液流中取出一微小流束，两端的通流截面积各为。在此液流中取出一微小流束，两端的通流截面积各为dA1和和dA2，其相应的，其相应的压力、流速和位置高度分别为压力、流速和位置高度分别为p1、u1、z1和和p2、u2、z2。设图。设图2.21中微元体从截面中微元体从截面1流到截面流到截面2损耗的能量为损耗的能量为hw，则实际液体微小流束作定常流动时的伯努利方程为，则实际液体微小

22、流束作定常流动时的伯努利方程为第三十页，本课件共有57页九、动量方程 液体质点系的动量定理为 由于液体运动的复杂性，按上式计算液体质点系的动量变化率并不简单。液体质点系占具一定的空间，如果取这个空间为控制体，可以设法将上式表示的动量变化率改换成用欧拉方法表示，这样很容易求得作用在控制体内液体质点系上的外力。第三十一页，本课件共有57页十、用欧拉方法表示的动量方程式 下面研究液体质点系在t到t+t时间间隔内动量的变化情况。根据质点系的动量定理根据质点系的动量定理：动量方程式动量方程式 第三十二页，本课件共有57页显然，在显然，在t时刻，液体质点系的动量就是控制体内液体的动时刻，液体质点系的动量就

23、是控制体内液体的动量，即量，即在在t+t时刻，液体质点系的动量可分成流出控制体部分时刻，液体质点系的动量可分成流出控制体部分()的动量和还留在控制体内部分的动量和还留在控制体内部分()的动量之和，即的动量之和，即 注意到在注意到在t t时刻，质点系还留在控制体内部分时刻，质点系还留在控制体内部分()的动量，的动量，等于等于t+t时刻控制体内液体的动量减去在时刻控制体内液体的动量减去在t时间内流入控制时间内流入控制体的液体体的液体()的动量，即的动量，即第三十三页，本课件共有57页取t0的极限，得 设设控控制制体体内内任任取取的的液液体体微微元元的的速速度度为为 ，微微元元体体积积为为dV，密密

24、度度为为。则则控控制制体体内内的的液液体体的的动动量量的的变变化化率率可可写为写为设液体流入、流出控制体的控制面分别为设液体流入、流出控制体的控制面分别为A1、A2，其上的微元，其上的微元面积分别为面积分别为dA1、dA2，流速分别为，流速分别为 、，密度分别为，密度分别为1、2，则，则流入、流出控制体的液体的动量分别为：流入、流出控制体的液体的动量分别为：因此，欧拉法形式因此，欧拉法形式的动量方程为：的动量方程为：第三十四页，本课件共有57页十一、恒定流动时的动量方程。恒定流动时，瞬态力项等于零，动量方程为恒定流动时，瞬态力项等于零，动量方程为引引入入动动量量修修正正系系数数1、2，修修正正

25、用用平平均均流流速速v计计算算动动量量时时产产生生的的误差，则误差，则对于不可压缩液体对于不可压缩液体第三十五页，本课件共有57页十二、液压滑阀上的液动力 作用在阀芯上的轴向液动力有稳态轴向液动力和瞬态轴向液动力两种。1)稳态轴向液动力稳态液动力是阀芯移动完毕开口固定以后，液流流过阀口时，因动量变化而作用在阀芯上的力。在这种情况下，阀腔内液体的流动是定常流动。2)瞬态液动力当滑阀阀芯移动使阀口开度变化时，将引起流量q变化，控制体中液体产生加速度，而使其动量发生变化，于是液体质点系受到一附加瞬态力的作用。其反作用力就是作用在阀芯上的瞬态液动力。第三十六页，本课件共有57页2.4 管道内压力损失的

26、计算压力损失产生的内因是液体本身的粘性，外因是管道结构。液体在管道中流动时产生的压力损失分为两种：一种是液体在等径直管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失；另一种是由于管道的截面突然变化、液流方向改变或其他形式的液流阻力(如控制阀阀口)而引起的压力损失，称为局部压力损失。本节讨论液体流经圆管及各种接头时的流动情况，进而分析流动时所产生的压力损失。第三十七页，本课件共有57页一、层流、紊流和雷诺数 1.层流和紊流在层流时，液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；而在紊流时，液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在着剧烈的横向运动。雷诺数雷诺数

27、Re 第三十八页，本课件共有57页二、圆管层流、圆管紊流图图2.30 圆管中的层流圆管中的层流图图2.32 紊流时圆紊流时圆管中的流速分布管中的流速分布第三十九页，本课件共有57页三、层流时的沿程压力损失 压力损失计算压力损失计算（用流量计算）（用流量计算）（用平均流速计算）（用平均流速计算）（用沿程阻力系数计算式）（用沿程阻力系数计算式）沿程阻力系数沿程阻力系数 理论值理论值 金属管金属管 橡胶管橡胶管 实际计算时，实际计算时，第四十页，本课件共有57页四、紊流时的沿程压力损失 紊流下的沿程压力损失紊流下的沿程压力损失 第四十一页，本课件共有57页五、局部压力损失、管路中的总压力损失 1 1

28、、流速或方向发生突然变化的流动。由于紊动、旋涡等产生的流速或方向发生突然变化的流动。由于紊动、旋涡等产生的压力损失。压力损失。比能形式比能形式（以动能的形式损失能量）（以动能的形式损失能量）局部阻力系数只有少数可以从理论上推导出来，大部分采局部阻力系数只有少数可以从理论上推导出来，大部分采 用实验数据。用实验数据。2 2管路系统的总压力损失管路系统的总压力损失 第四十二页，本课件共有57页2.5 孔口和间隙的流量压力特性在液压元件中，普遍存在液体流经孔口或间隙的现象。液流通道上其通流截面有突然收缩处的流动称为节流，节流是液压技术中控制流量和压力的一种基本方法。能使流动成为节流的装置，称为节流装

29、置。例如，液压阀的孔口是常用的节流装置，通常利用液体流经液压阀的孔口来控制压力或调节流量；而液体在液压元件的配合间隙中的流动，造成泄漏而影响效率。因此，研究液体流经各种孔口和间隙的规律，了解影响它们的因素，对于理解液压元件的工作原理、结构特点和性能是很重要的问题 第四十三页，本课件共有57页一、孔口的流量压力特性 薄壁孔 由于流线不能转折，液体在上游由于流线不能转折，液体在上游1/21/2d d处开始处开始突然收缩，冲向小孔突然收缩，冲向小孔d d，并在下游，并在下游1/21/2d d处形成处形成收缩瓶颈，然后突然扩大。收缩瓶颈，然后突然扩大。紊流流动紊流流动 压力能在突然收缩处转换为动能，因

30、为效压力能在突然收缩处转换为动能，因为效率不可能为率不可能为1 1，产生局部损失。突然扩大后，动，产生局部损失。突然扩大后，动能不可能完全转换为压力能。能不可能完全转换为压力能。取取11、22两个截面，根据伯努利方程，有两个截面，根据伯努利方程，有 流量公式流量公式 v1v2，121，第四十四页，本课件共有57页二、孔口的流量压力特性 细长孔 液压系统中的管道、某些阻尼孔、静压支承中的毛细管节流器等都是典型的细长孔。由于液体的粘性作用，液流流过细长孔时多呈层流，因此，通过细长孔的流量可以按前面导出的圆管层流流量公式计算。细长孔的流量压力特性公式为第四十五页，本课件共有57页三、滑阀阀口的流量压

31、力特性 上图为滑阀阀口的结构示意图。当阀芯相对阀体有相对上图为滑阀阀口的结构示意图。当阀芯相对阀体有相对移动时，阀芯台肩控制边与阀体沉割槽槽口边的距离移动时，阀芯台肩控制边与阀体沉割槽槽口边的距离xv称为阀的开口量或开度。当称为阀的开口量或开度。当xv0时，阀口处于关闭状时，阀口处于关闭状态，液体不能经阀口流出或流入。态，液体不能经阀口流出或流入。第四十六页，本课件共有57页四、液体流经间隙的流量 平行平板间隙间隙流动为层流，切应力沿间隙流动为层流，切应力沿x轴为线性分布轴为线性分布 层流时，压差是层流时，压差是x的线性函数的线性函数 讨论讨论b=1的情况的情况 两次积分得速度两次积分得速度分

32、布规律分布规律 根据边界条件根据边界条件 其他间隙泄漏量公式见教材其他间隙泄漏量公式见教材 不考虑不考虑剪切流动，引入泄漏系数剪切流动，引入泄漏系数 Kl由此得通过平行平板间隙的泄漏流量为由此得通过平行平板间隙的泄漏流量为第四十七页，本课件共有57页五、液体流经间隙的流量 同心环形间隙 如图2.39所示为液体在同心环形间隙的流动。图2.39(a)中圆柱体直径为d，间隙大小为h，间隙长度为l。当间隙h较小时，可将环形间隙沿圆周方向展开，把它近似地看作是平行平板间隙的流动，这样只要将b=d代入式(2.86)，就可得同心环形间隙的流量公式第四十八页，本课件共有57页六、液体流经间隙的流量偏心环形间隙

33、 在液压系统中，各零件间的配合间隙大多数为圆环形间隙，如滑阀与阀套之间、活塞与缸筒之间等等。在理想情况下为同心环形间隙，但实际上，一般多为偏心环形间隙。如图2.40所示为液体在偏心环形间隙中的流动。设内外圆间的偏心量为e，在任意角度处的缝隙为h。因缝隙很小，r1r2r，可把微元圆弧db所对应的环形间隙中的流动近似地看作是平行平板间隙的流动。将db=r d代入式(2.86)得第四十九页，本课件共有57页七、液体流经间隙的流量-圆环平面间隙 如图2.41所示为液体在圆环平面间隙中的流动。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、小半径分别为r2和r1，它与平面之间的间

34、隙值为h，并令u0=0，则由式(2.85)可得在半径为r、离下平面z处的径向速度为通过的流量为通过的流量为而当而当r=r1时，时，p=p1，所以圆环平，所以圆环平面间隙的流量公式为面间隙的流量公式为第五十页，本课件共有57页2.6 液压冲击和气穴现象 在液压系统中，液压冲击和气穴现象影响系统的工作性能和液压元件的使用寿命，因此必须了解它们的物理本质、产生的原因及其危害，在设计液压系统时，应采取措施减小它们的危害或防止它们的发生。第五十一页，本课件共有57页一、液压冲击的物理本质 如图所示，有一液面恒定并能保持液面压力不变的容器，则A点的压力保持不变。液体沿长度为l、管径为d的管道经阀门B以速度

35、v0流出。第五十二页，本课件共有57页二、最高冲击压力值的计算 如图所示，假如突然关闭管道阀门，那么经dt时间后，压力波应向左传递cdt一段距离。设管道的通流面积为A，压力波传递速度cl/t，t为第一波从产生到结束的时间。显然，在极短的时间间隔dt内，长度为cdt的微段液体将停止流动。根据牛顿第二定律Fdtmdv，若忽略摩擦，则有即即第五十三页，本课件共有57页三、减小液压冲击的措施 针对上述各式中影响冲击压力针对上述各式中影响冲击压力p的因素，可采用以下措施来减小液压冲的因素，可采用以下措施来减小液压冲击：击：(1)适当加大管径，限制管道流速适当加大管径，限制管道流速v，一般在液压系统中把，

36、一般在液压系统中把v控制控制在在4.5 m/s以内，使以内，使 prmax不超过不超过5MPa就可以认为是安全的。就可以认为是安全的。(2)正确设计阀口或设置制动装置，使运动部件制动时速度变化比正确设计阀口或设置制动装置，使运动部件制动时速度变化比较均匀。较均匀。(3)延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间，可采用换向时间可延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间，可采用换向时间可调的换向阀。调的换向阀。(4)尽可能缩短管长，以减小压力冲击波的传播时间，变直接冲尽可能缩短管长，以减小压力冲击波的传播时间，变直接冲击为间接冲击。击为间接冲击。(5)在容易发生液压冲击的部位采用橡胶软管或设置蓄能器，以吸

37、收冲击在容易发生液压冲击的部位采用橡胶软管或设置蓄能器，以吸收冲击压力；也可以在这些部位设置安全阀，以限制压力升高。压力；也可以在这些部位设置安全阀，以限制压力升高。第五十四页，本课件共有57页四、空气分离压和饱和蒸汽压(a)溶解度与压力之间的关系 (b)油液中放出气体体积与压力之间的关系 饱和蒸汽压与温度的关系 第五十五页，本课件共有57页五、产生气穴现象的机理第五十六页，本课件共有57页六、减小气穴的措施 在液压系统中，压力低于空气分离压之处，就会产生气穴现象。为了防止气穴现象的发生，最重要的一点就是避免液压系统中的压力过分降低，具体措施有：(1)减小阀孔口前后的压差，一般希望其压力比p1/p23.5。(2)正确设计和使用液压泵站。(3)液压系统各元件的连接处要密封可靠，严防空气侵入。(4)液压元件材料采用抗腐蚀能力强的金属材料，提高零件的机械强度，减小零件表面粗糙度。第五十七页，本课件共有57页