流體傳動基礎(chǔ)理論ppt課件

1、第一篇第一篇 液壓傳動液壓傳動液壓傳動內(nèi)容提要液壓傳動內(nèi)容提要第二章第二章 流體傳動根底實際流體傳動根底實際第三章第三章 液壓動力元件液壓動力元件第四章第四章 液壓執(zhí)行元件及輔助元件液壓執(zhí)行元件及輔助元件第五章第五章 液壓控制元件液壓控制元件第六章第六章 液壓根本回路液壓根本回路第七章第七章 典型液壓系統(tǒng)典型液壓系統(tǒng) 內(nèi)容： 流體傳動的任務(wù)介質(zhì)是流體，主要包括液體與氣體，流體傳動常分為液體傳動與氣體傳動兩大類。 本章主要講解液體的性能和力學(xué)根本知識，為后續(xù)學(xué)習(xí)預(yù)備必要的根底實際知識。第一節(jié) 流體傳動的任務(wù)介質(zhì)與性能第二節(jié) 液體流動時的壓力損失及流量第三節(jié) 液體沖擊與氣穴景象一液壓油的用途與要求

2、1. 液壓油的用途1 傳送作用。把液壓泵提供的能量傳送給執(zhí)行元件，到達(dá)設(shè)備運(yùn)用要求。2 光滑作用。液壓油能光滑液壓泵、液壓閥、液壓缸等液壓系統(tǒng)的元件。3 密封作用。利用液壓油的粘性減少走漏，起到密封作用。4 冷卻作用。液壓油吸收液壓系統(tǒng)能量損耗產(chǎn)生熱量，流到油箱，起冷卻作用。5去污作用。液壓油流動時，帶走液壓傳動系統(tǒng)中的磨粒和污染物。6防蝕作用。液壓油可防止液壓元件生銹和腐蝕，特殊酸堿液除外。2. 液壓油的要求 液壓系統(tǒng)中的任務(wù)油液具有雙重作用,一是作為傳傳送能量的介質(zhì);二是作為光滑劑光滑運(yùn)動零件的任務(wù)外表,因此油液的性能會直接影響液壓傳動的性能:如可靠性,靈敏性,工況的穩(wěn)定性,系統(tǒng)的效率及零

3、件的壽命等,普通對其有一下要求:1 粘溫特性好,在運(yùn)用溫度范圍內(nèi),油液粘度隨溫度的變化愈小愈好.2 具有良好的光滑性,即油液光滑時產(chǎn)生的油膜強(qiáng)度高,以免產(chǎn)生干摩擦.3 成分要純真,不應(yīng)含有腐蝕性物質(zhì),以免侵蝕機(jī)件和密封元件. 4 具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,油液不易氧化,不易蛻變,以防粘質(zhì)沉淀物影響系統(tǒng)任務(wù),防止氧化后油液變?yōu)樗嵝?對金屬外表起腐蝕作用。 5 抗泡沫性好,抗乳化性好,對金屬和密封件有良好的相容性。 6 體積膨脹系數(shù)低,比熱容和傳熱系數(shù)高;流動點(diǎn)和凝固點(diǎn)低,閃點(diǎn)和燃點(diǎn)高。 7 無毒性，價錢廉價。 液壓油的種類很多，按ISO 6743/4，液壓介質(zhì)分為兩類：易燃的礦物液壓油液石油基油液；

4、難燃或抗燃液壓油液。難燃的又分為含水型和無水型兩大類。含水型如：高水機(jī)液HFA、油包水乳化液HFB、水乙二醇HFC；無水型合成液HFD如磷酸脂。目前最常用的依然是礦物油型液壓油。 詳細(xì)分類見下表：表液壓油的種類液液壓壓油油類別類別性能與特征代碼石石油油基基油油液液無添加劑石油基油液無添加劑石油基油液L-HHHH+抗氧化劑抗氧化劑L-HLHL+抗磨劑抗磨劑L-HMHL+增稠劑增稠劑L-HRHM+防爬劑防爬劑L-HG難難燃燃液液壓壓液液含水液壓含水液壓液液水包油乳化液水包油乳化液水大于水大于80L-HFAE水的化學(xué)溶液水的化學(xué)溶液L-HFAS油包水乳化液油包水乳化液水小于水小于80L-HFB水水-

5、乙二醇乙二醇L-HFC合成液壓合成液壓液液磷酸酯無水合成液磷酸酯無水合成液L-HFDR二液壓油的性質(zhì)1. 密度單位體積液體所具有的質(zhì)量稱為該液體的密度。普通用表示， 密度是液體的一個重要物理參數(shù)。隨著溫度或壓力的變化，其密度也會發(fā)生變化，但是變化量很小，可忽略不計。 普通液壓油的密度為900kg/立方米。 2. 緊縮性液壓油隨壓力增高而體積減少的性質(zhì)稱為緊縮性。普通用緊縮系數(shù)表示，表示體積為V的液體，當(dāng)壓力增大p時，體積減少V，這時液體在單位壓力變化下的體積相對變化量。 01VVpk k的倒數(shù)被稱為液體的體積彈性模量，用K表示： K表示產(chǎn)生單位體積相對變化量所需求的壓力增量，在實踐運(yùn)用中，常用

6、K值闡明液體抵抗緊縮才干的大小。 液壓油的K值普通為12002000MPa，數(shù)值很大，故對于普通液壓系統(tǒng)，可以以為是不可緊縮的。 但是假設(shè)油液混入了空氣，其可緊縮性將大大添加，并且嚴(yán)重影響系統(tǒng)的任務(wù)性能。 1K3、粘性 液體在外力作用下流動時，液體分子內(nèi)聚力會妨礙分子相對運(yùn)動，即分子之間產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力，這一特性稱為液體的粘性。粘性是液體的重要物理特性，也是選擇液壓用油的根據(jù)。 液體流動時，由于液體和固體壁面間的附著力以及液體的粘性，會使液體內(nèi)各層間的速度不同。 如圖，當(dāng)上板以速度u0相對靜止的下板向右挪動時，在附著力的作用下，緊貼上板液體的速度與上板一致，中間各液體的速度那么從上到下近似呈線

7、性遞減的規(guī)律分布，由于相鄰兩液體層間存在內(nèi)摩擦力，該力對上層液體起阻滯作用，對下層液體起拖曳作用。 實驗測試，外表液體流動時相鄰液層間的內(nèi)摩擦力與液層接觸面積，液層間的速度梯度成正比。在工程中用液層間單位面積上的內(nèi)摩擦力衡量粘性的大小。即有牛頓液體內(nèi)摩擦定律： 式中是比例系數(shù)，又稱為粘度系數(shù)或動力粘度。 由上式可知，在靜止液體中，因速度梯度du/dy0，故內(nèi)摩擦力等于零，因此液體在靜止形狀下是不呈現(xiàn)粘性的。 dyduAF 液體的粘性的大小用粘度表示，常用的有以下三種：液體的粘性的大小用粘度表示，常用的有以下三種：1 1 動力粘度動力粘度 指液體在以單位速度梯度流動時，單位面積上的指液體在以單位

8、速度梯度流動時，單位面積上的內(nèi)摩擦力。是表示液體流動時內(nèi)摩擦力大小的粘性系內(nèi)摩擦力。是表示液體流動時內(nèi)摩擦力大小的粘性系數(shù)。數(shù)。 動力粘度的物理意義是：速度梯度等于動力粘度的物理意義是：速度梯度等于1 1的時候，的時候，接觸液體層間單位面積上的內(nèi)摩擦力接觸液體層間單位面積上的內(nèi)摩擦力，即為動力粘，即為動力粘度又稱絕對粘度。度又稱絕對粘度。 dydu 在我國的法定計量單位制以及在我國的法定計量單位制以及SISI制中，動力粘度制中，動力粘度的單位是的單位是paspas帕帕秒或者用秒或者用Ns/m Ns/m 牛牛秒秒/ /米米 表示。表示。 在在CGSCGS制中，制中，的單位為的單位為dgns/cm

9、(dgns/cm(達(dá)因達(dá)因秒秒/ /厘厘米米)，又稱為，又稱為P(P(泊泊) )。P P的百分之一稱為的百分之一稱為cP(cP(厘泊。厘泊。 它們有如下的換算關(guān)系：它們有如下的換算關(guān)系： 2 運(yùn)動粘度運(yùn)動粘度v 液體動力粘度液體動力粘度與其密度與其密度之比之比v被成為運(yùn)動粘度。被成為運(yùn)動粘度。 液體的運(yùn)動粘度是沒有詳細(xì)的物理意義的。由液體的運(yùn)動粘度是沒有詳細(xì)的物理意義的。由于在其單位中只需長度和時間的量綱，所以稱之為運(yùn)于在其單位中只需長度和時間的量綱，所以稱之為運(yùn)動粘度。它是工程中經(jīng)常用到的物理量。動粘度。它是工程中經(jīng)常用到的物理量。 在我國的法定計量單位制以及在我國的法定計量單位制以及SIS

10、I制中，運(yùn)動粘度制中，運(yùn)動粘度v v的單位是的單位是m/sm/s 米米/秒。秒。 在在CGSCGS制中，制中，v v的單位為的單位為cm/s(cm/s(厘米厘米/秒秒) )，又稱為，又稱為St(St(沲沲) )。P P的百分之一稱為的百分之一稱為cSt(cSt(厘沱。厘沱。 它們有如下的換算關(guān)系：它們有如下的換算關(guān)系： 液體的運(yùn)動粘度，就其物理意義來講，它并不是一液體的運(yùn)動粘度，就其物理意義來講，它并不是一個粘度的量，但工程中常用它來標(biāo)志液體的粘度。如，個粘度的量，但工程中常用它來標(biāo)志液體的粘度。如，液壓油的牌號，就是這種油液在液壓油的牌號，就是這種油液在40時的運(yùn)動粘度時的運(yùn)動粘度vmm/s

11、的平均值。比如的平均值。比如LAN32液壓油就是指這液壓油就是指這種液壓油在種液壓油在40 時的運(yùn)動粘度的平均值為時的運(yùn)動粘度的平均值為32 mm/s 。 3 3相對粘度相對粘度 相對粘度又被稱為條件粘度。它是采用特定的粘度計在規(guī)相對粘度又被稱為條件粘度。它是采用特定的粘度計在規(guī)定的條件下測出來的液體粘度。根據(jù)丈量條件的不同，各國采定的條件下測出來的液體粘度。根據(jù)丈量條件的不同，各國采用的相對粘度的單位也不一樣。我國、德國等采用恩氏粘度用的相對粘度的單位也不一樣。我國、德國等采用恩氏粘度E E, ,美國采用國際塞氏秒美國采用國際塞氏秒SSUSSU, ,英國采用雷氏粘度英國采用雷氏粘度R R,

12、,等等。等等。 恩氏粘度由恩氏粘度計測定，即將溫度為恩氏粘度由恩氏粘度計測定，即將溫度為tt的的200 200 cm3cm3被測液體裝入恩氏粘度計容器，測定液體在自重作用下流被測液體裝入恩氏粘度計容器，測定液體在自重作用下流經(jīng)粘度計底部直徑為經(jīng)粘度計底部直徑為2.82.8的小孔中所用的時間的小孔中所用的時間t1t1與同體積溫與同體積溫度為度為2020的蒸餾水在同一容器中流完所用的時間的蒸餾水在同一容器中流完所用的時間t2t2t2 =51st2 =51s之比，稱為該被測液體在之比，稱為該被測液體在tt下的恩氏粘度，記為下的恩氏粘度，記為Et Et 。 普通以普通以2020、 50 50、 100

13、 100作為恩氏粘度測定作為恩氏粘度測定的規(guī)范溫度，由此而得來的恩氏粘度分別用的規(guī)范溫度，由此而得來的恩氏粘度分別用E20 E20 、 E50 E50 、E100E100來表示。來表示。 恩氏粘度和運(yùn)動粘度的換算關(guān)系式為：恩氏粘度和運(yùn)動粘度的換算關(guān)系式為：ttEt21)/(10)31. 631. 7(26smEEv 調(diào)合油的粘度調(diào)合油的粘度 選擇適宜的粘度的液壓油，對于液壓系統(tǒng)的任務(wù)性能有選擇適宜的粘度的液壓油，對于液壓系統(tǒng)的任務(wù)性能有著非常重要的作用。有時現(xiàn)有的油液的粘度不可以滿足要求，著非常重要的作用。有時現(xiàn)有的油液的粘度不可以滿足要求，這時可以把兩種不同粘度的油液混合起來運(yùn)用，稱為調(diào)合油

14、。這時可以把兩種不同粘度的油液混合起來運(yùn)用，稱為調(diào)合油。 調(diào)合油的粘度與兩種油占的比例有關(guān)，普通可以用下調(diào)合油的粘度與兩種油占的比例有關(guān)，普通可以用下面的閱歷公式計算：面的閱歷公式計算： 其中：其中： 混合前兩種油液的粘度，取混合前兩種油液的粘度，取 ；混合后調(diào)合油粘度；混合后調(diào)合油粘度；參與調(diào)合的兩種油液各占的百分?jǐn)?shù)參與調(diào)合的兩種油液各占的百分?jǐn)?shù)a%+b%=100%a%+b%=100%；實驗系數(shù)，見下表格。實驗系數(shù)，見下表格。 粘度和溫度的關(guān)系粘度和溫度的關(guān)系 溫度對油液的粘度影響很大，當(dāng)油液溫度升高時，其粘溫度對油液的粘度影響很大，當(dāng)油液溫度升高時，其粘度明顯下降。油液粘度的變化直接影響液

15、壓系統(tǒng)的性能和走度明顯下降。油液粘度的變化直接影響液壓系統(tǒng)的性能和走漏量，因此希望粘度隨溫度的變化越小越好。漏量，因此希望粘度隨溫度的變化越小越好。 不同的油液有不同的粘度溫度變化關(guān)系，這種關(guān)系叫做不同的油液有不同的粘度溫度變化關(guān)系，這種關(guān)系叫做油液的粘溫特性。油液的粘溫特性。 對于粘度不超越對于粘度不超越15E15E的液壓油，當(dāng)溫度在的液壓油，當(dāng)溫度在3015030150范范圍內(nèi)，可以用以下近似公式計算溫度為圍內(nèi)，可以用以下近似公式計算溫度為tt時的運(yùn)動粘度：時的運(yùn)動粘度： 其中：其中： 溫度為溫度為tt時的運(yùn)動粘度；時的運(yùn)動粘度；溫度為溫度為5050時的運(yùn)動粘度；時的運(yùn)動粘度；與油液粘度有

16、關(guān)的性能指數(shù)，見下表格。與油液粘度有關(guān)的性能指數(shù)，見下表格。 油液溫度為油液溫度為tt時的粘度，除了可以用上述公式求得外，時的粘度，除了可以用上述公式求得外，還可以從圖表中直接查出。還可以從圖表中直接查出。 粘度與壓力的關(guān)系粘度與壓力的關(guān)系 壓力對液壓油的粘度也有一定的影響。壓力越高，分子壓力對液壓油的粘度也有一定的影響。壓力越高，分子間的間隔越小，因此其粘度變大。不同的油液有不同的粘度間的間隔越小，因此其粘度變大。不同的油液有不同的粘度壓力變化關(guān)系。這種關(guān)系叫油液的粘壓特性。壓力變化關(guān)系。這種關(guān)系叫油液的粘壓特性。 粘度隨壓力的變化關(guān)系為：粘度隨壓力的變化關(guān)系為： 其中：其中： 壓力為壓力為

17、p p時的運(yùn)動粘度；時的運(yùn)動粘度；一個大氣壓下的運(yùn)動粘度；一個大氣壓下的運(yùn)動粘度；粘度壓力系數(shù)，對普通液壓油粘度壓力系數(shù)，對普通液壓油b b0.0020.0020.0030.003。 在實踐運(yùn)用中，當(dāng)液壓系統(tǒng)中運(yùn)用的礦物質(zhì)在實踐運(yùn)用中，當(dāng)液壓系統(tǒng)中運(yùn)用的礦物質(zhì)油的壓力在油的壓力在0 0500MPa500MPa的范圍內(nèi)時，可以按下式的范圍內(nèi)時，可以按下式計算油的粘度：計算油的粘度： 在液壓系統(tǒng)中，假設(shè)液壓的壓力不高，壓力在液壓系統(tǒng)中，假設(shè)液壓的壓力不高，壓力對粘度的影響較小，普通可以忽略不計。當(dāng)壓力對粘度的影響較小，普通可以忽略不計。當(dāng)壓力較高或者壓力變化較大時，那么壓力對粘度的影較高或者壓力變

18、化較大時，那么壓力對粘度的影響必需思索。響必需思索。 其他特性其他特性 液壓油液還有其他的一些物理化學(xué)性質(zhì)，如抗液壓油液還有其他的一些物理化學(xué)性質(zhì)，如抗燃性燃性, ,抗氧化性，抗凝性，抗泡沫性，抗乳化性，防抗氧化性，抗凝性，抗泡沫性，抗乳化性，防銹性，光滑性，導(dǎo)熱性，穩(wěn)定性以及相容性主要銹性，光滑性，導(dǎo)熱性，穩(wěn)定性以及相容性主要是對密封資料，軟管等不侵蝕，不溶脹的性質(zhì)等。是對密封資料，軟管等不侵蝕，不溶脹的性質(zhì)等。 這些性質(zhì)對液壓系統(tǒng)的任務(wù)性能有重要影響。這些性質(zhì)對液壓系統(tǒng)的任務(wù)性能有重要影響。對于不同種類的液壓油液，這些特性的目的是不同對于不同種類的液壓油液，這些特性的目的是不同的，詳細(xì)試用

19、時可以查油類產(chǎn)品手冊。的，詳細(xì)試用時可以查油類產(chǎn)品手冊。 三 液壓油的選用 ： 包含種類和粘度的選擇 選擇液壓油首先要思索的是粘度問題。在一定的條件下，選用的油液粘度太高或太低都會影響系統(tǒng)的正常任務(wù)。粘度高的液壓油流動時會產(chǎn)生較大的阻力，抑制阻力所耗費(fèi)的功率較大，而此功率損耗又將轉(zhuǎn)換為熱量而使油溫上升。假設(shè)粘度太低，會使走漏量增大，使系統(tǒng)的容積效率降低。因此普通液壓系統(tǒng)的油液的粘度在v401060之間，更高粘度的油液運(yùn)用較少。 在選擇液壓用油時要根據(jù)詳細(xì)情況或系統(tǒng)的要求來選用粘度適宜的油液，選擇時普通思索一下幾個方面： 1液壓系統(tǒng)的任務(wù)壓力，普通任務(wù)壓力較高的液壓系統(tǒng)宜選用粘度較大的液壓油，以

20、減少系統(tǒng)泄露；反之，可選用粘度較小的油。 2環(huán)境溫度，環(huán)境溫度較高時宜選用粘度較大的液壓油。 3運(yùn)動速度，液壓系統(tǒng)執(zhí)行元件運(yùn)動速度較高時，為減小液流的功率損失，宜選用粘度較低的液壓油。 4液壓泵的類型，在液壓系統(tǒng)的一切元件中，以液壓泵對液壓油的性能最為敏感，由于泵內(nèi)零件的運(yùn)動速度很高，接受的壓力較大，光滑要求苛刻，溫升高。因此，常根據(jù)液壓泵的類型及要求來選擇液壓油的粘度。 各類液壓泵適用的粘度范圍如下表： 幾種常用的國產(chǎn)液壓油的主要性能目的見下表：幾種常用的國產(chǎn)液壓油的主要性能目的見下表： 液體的力學(xué)性能普通分為液體靜力學(xué)性能與液體動力學(xué)性能。 本節(jié)講述液體靜力學(xué)性能的根本知識、原理、根本方程

21、及運(yùn)用。 定義：液體靜力學(xué)是研討靜止液體的力學(xué)規(guī)律以及這些規(guī)律的運(yùn)用。 靜止液體是指液體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)間沒有相對運(yùn)動的液體。對于液體整體，完全可以把其想象為剛體一樣作各種運(yùn)動。 一一 靜壓力及其特征靜壓力及其特征 一液體靜壓力一液體靜壓力 定義：定義： 靜止液體在單位面積上所受的內(nèi)法線方向的力靜止液體在單位面積上所受的內(nèi)法線方向的力稱為靜壓力。稱為靜壓力。 在工程實踐運(yùn)用中又稱為在工程實踐運(yùn)用中又稱為“壓力，在壓力，在物理學(xué)中稱為物理學(xué)中稱為“壓強(qiáng)。壓強(qiáng)。 假設(shè)液體內(nèi)某點(diǎn)處微小面積上作用有法向力，那么法向假設(shè)液體內(nèi)某點(diǎn)處微小面積上作用有法向力，那么法向力除以改面積的極限就被定義為改點(diǎn)處的靜壓力力除以

22、改面積的極限就被定義為改點(diǎn)處的靜壓力 壓力的國際單位是帕壓力的國際單位是帕Pa 1Pa=1N/m2 ddAFpAFtlim0 假設(shè)在液體的面積假設(shè)在液體的面積A上，所受的為均勻分布的作用力上，所受的為均勻分布的作用力F時，那么靜時，那么靜壓力可以表示為：壓力可以表示為：二液體靜壓力特性：二液體靜壓力特性：液體靜壓力方向是承壓面的內(nèi)法線方向，即靜止液體不受拉力、液體靜壓力方向是承壓面的內(nèi)法線方向，即靜止液體不受拉力、剪切力，只受壓力。剪切力，只受壓力。靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)在各個方向上遭到的壓力都相等。靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)在各個方向上遭到的壓力都相等。 AFp 二 靜壓力根本方程式：ddAFpAFtlim

23、0一靜壓力的根本方程式在重力作用下的靜止液體所受的力，除了液體重力，還有液面上作用的外加壓力，其受力如右圖。假設(shè)計算間隔液面深度為h的某點(diǎn)的壓力，可以從液體中抽取一個底面經(jīng)過該點(diǎn)的垂直小液柱作為研討體，如右圖。設(shè)其底面積為A，高為h，體積為hA,那么液柱的重力為pghA，且作用于液柱的重心上。 由于液柱處于力平衡形狀，所以在垂直方向存在如下關(guān)系： 這就是液體的靜壓力根本方程式，由此根本方程式可知靜止液體的壓力分布有如下特征： ghpp0 1靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)的壓力由兩部分組成：一部分是液面上的外加壓力，另一部分是該一點(diǎn)以上液體自重所構(gòu)成的壓力，即g與該點(diǎn)間隔液面深度h的乘積。當(dāng)液面上只受大氣壓力

24、pa作用時，液體內(nèi)恣意點(diǎn)的壓力為：ghppa 2靜止液體內(nèi)任一點(diǎn)的壓力隨該點(diǎn)間隔液面的深度成直線規(guī)律遞增。 3離液面深度一樣處各點(diǎn)的壓力均相等，而壓力相等的一切點(diǎn)組成的面稱為等壓面。在重力作用下靜止液體中的等壓面為程度面，而與大氣接觸的自在外表也是等壓面。 4對于靜止液體，假設(shè)記液壓面外加壓力為p0，液面與基準(zhǔn)程度面的間隔為h0，液體內(nèi)恣意一點(diǎn)的壓力為p，與基準(zhǔn)程度面的間隔為h，那么由靜壓力根本方程式可得： 其中p/為靜止液體中單位質(zhì)量液體的壓力能，hg為單位質(zhì)量液體的勢能。公式的物理意義為靜止液體中任一點(diǎn)的總能量堅持不變，即能量守恒。 5在常用的液壓安裝中，普通外加壓力p0遠(yuǎn)大于液體自重所構(gòu)

25、成的壓力gh，因此分析計算時可以忽略不計gh，即以為液壓安裝靜止液體內(nèi)部的壓力是近似相等的。在以后的有關(guān)章節(jié)分析計算壓力時，都采用這一結(jié)論。常數(shù)ghgpghgp00二壓力的表示方法及單位 根據(jù)度量規(guī)范的不同，液體壓力分為絕對壓力和相對壓力兩種。 當(dāng)壓力以下式表示時 叫做絕對壓力，是以真空為基準(zhǔn)度量。 而式中超越大氣壓力的那部分壓力 叫做相對壓力或者表壓力，其值以表壓力為基準(zhǔn)進(jìn)展度量。ghpp0ghppa 由于大氣中物體遭到大氣壓的作用是自相平衡的，所以用壓力表測得的壓力數(shù)值是相對壓力。在液壓技術(shù)中所提到的壓力，假設(shè)不特殊指明，均為相對壓力。 當(dāng)絕對壓力低于大氣壓時，絕對壓力缺乏大氣壓力的那部分

26、壓力值，稱為真空度。此時相對壓力為負(fù)值，又稱為負(fù)壓。 絕對壓力，相對壓力和真空度的關(guān)系見以下圖 靜壓力表示方法：絕對壓力和相對壓力。 絕對壓力是指以絕真空為零基準(zhǔn)所表示的壓力； 相對壓力是指以大氣壓為零基準(zhǔn)所表示的壓力。 高于大氣壓的那部分壓力叫表壓力如儀表壓力； 低于大氣壓的那部分壓力叫真空度。 相對壓力= 絕對壓力大氣壓力 差值大于零時， 相對壓力就是表壓力； 差值小于零時， 相對壓力就是真空度。 壓力的法定計量單位是Pa帕，此外還有暫時允許運(yùn)用的單位bar巴，以及常用的一些單位，如工程大氣壓at，水柱高和汞柱高等。各種壓力有以下的換算關(guān)系： 例題1：如圖，容器內(nèi)充溢液體，油液的密度=90

27、0，活塞上的作用力F=1000N，活塞面積A=0.001平方米。求活塞下面深度h=0.5處的靜壓力 解：根據(jù)公式 活塞與油液接觸面上的壓力為： p0=F/A=1000/0.001Pa=1MPa 那么深度為h處的壓力為： p=p0+pgh=1000000+900*9.8*0.5Pa =1.0044MPa 1MPa ghpp0 三三 帕斯卡原理帕斯卡原理 密閉容器內(nèi)的液體，當(dāng)外密閉容器內(nèi)的液體，當(dāng)外加壓力加壓力p0發(fā)生變化時，只需液發(fā)生變化時，只需液體仍堅持在原來的靜止形狀不體仍堅持在原來的靜止形狀不變，那么液體內(nèi)任一點(diǎn)的壓力變，那么液體內(nèi)任一點(diǎn)的壓力將發(fā)生同樣大小的變化。這就將發(fā)生同樣大小的變化

28、。這就是說，在密閉容器內(nèi)，施加于是說，在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體的壓力可以等值的傳靜止液體的壓力可以等值的傳送到液體各點(diǎn)。這就是帕斯卡送到液體各點(diǎn)。這就是帕斯卡原理，又被稱為靜壓傳送原理。原理，又被稱為靜壓傳送原理。 右圖就是帕斯卡原理的實右圖就是帕斯卡原理的實例。例。 圖中大小兩個液壓缸由連圖中大小兩個液壓缸由連通管道銜接成密閉容器，其中通管道銜接成密閉容器，其中大液壓缸活塞的面積是大液壓缸活塞的面積是A1，作，作用在活塞上的壓力為用在活塞上的壓力為F1，液體，液體所構(gòu)成的壓力是所構(gòu)成的壓力是p=F1/A1。這。這樣由帕斯卡原理可知：小活塞樣由帕斯卡原理可知：小活塞處的壓力也是處的壓力也是

29、p，假設(shè)小活塞，假設(shè)小活塞面積為面積為A2，為了防止大活塞下，為了防止大活塞下降，在小活塞上施加的力應(yīng)該降，在小活塞上施加的力應(yīng)該為：為： 由上式可知，由于由上式可知，由于A2/A11,所以用一個很小所以用一個很小的推力的推力F2，就可以推進(jìn)一個比較大的負(fù)載，就可以推進(jìn)一個比較大的負(fù)載F1。液壓。液壓千斤頂就是根據(jù)這一原理制成的。從負(fù)載和壓力的關(guān)千斤頂就是根據(jù)這一原理制成的。從負(fù)載和壓力的關(guān)系還可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大活塞上的負(fù)載系還可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大活塞上的負(fù)載F1=0時，不思索時，不思索活塞自重和其他阻力，那么無論怎樣推進(jìn)小液壓缸的活塞自重和其他阻力，那么無論怎樣推進(jìn)小液壓缸的活塞，也不能在液體上構(gòu)成壓

30、力，這闡明了液體內(nèi)壓活塞，也不能在液體上構(gòu)成壓力，這闡明了液體內(nèi)壓力是由外負(fù)荷決議的。就是前面提到的液壓傳動的一力是由外負(fù)荷決議的。就是前面提到的液壓傳動的一個重要特征。個重要特征。 四四 靜壓力對固體壁面的作用力靜壓力對固體壁面的作用力 液體和固體壁面接觸時，固體壁面將遭到液壓靜壓力的作用。液體和固體壁面接觸時，固體壁面將遭到液壓靜壓力的作用。 當(dāng)固體壁面為一平面時，液體壓力在該平面上的總作用力當(dāng)固體壁面為一平面時，液體壓力在該平面上的總作用力F等等于液體壓力于液體壓力p與該平面面積與該平面面積A的乘積，即：的乘積，即： F=pA 當(dāng)固體壁面為一曲面時，液體壓力作用在該曲面某當(dāng)固體壁面為一曲

31、面時，液體壓力作用在該曲面某x方向上的方向上的總作用力總作用力Fx等于液體壓力等于液體壓力p與曲面在該方向投影面積與曲面在該方向投影面積Ax的乘積，的乘積，即：即： Fx=pAx 該公式適用于任何曲面，下面就以液壓缸筒的受力情況為例該公式適用于任何曲面，下面就以液壓缸筒的受力情況為例加以證明。加以證明。 例題2：如圖，液壓內(nèi)充溢液體，缸筒半徑為r，長度為l，試求液壓油對缸筒右半壁內(nèi)外表在x方向上的作用力Fx。 解： 在右半壁面上取一微小 面積dA=lds=lrd，那么壓力 油作用在dA上的力為dF= pdA的程度分力 對上式進(jìn)展積分，就得到右半壁在x方向上的作用力： 式中，Ax是缸筒右半壁面在

32、x方向上的投影面積，Ax=2rl。 同理，可以求得液壓油作用在左半壁面x反方向上的作用Fx=pA。Fx=Fx，所以液壓油在缸筒內(nèi)壁的合力為零。 定義：液體動力學(xué)研討液體受力與運(yùn)動之間的關(guān)系。也就是液體流動時流速和壓力的變化規(guī)律。 內(nèi)容：主要講解液體流動的延續(xù)性方程、伯努利方程和動量方程。這是描畫流動液膂力學(xué)規(guī)律的三個根本方程式。前兩個方程反映壓力，流速和流量之間的關(guān)系，動量方程處理流動液體與固體壁面間的作用力問題。這些內(nèi)容不僅構(gòu)成了液體動力學(xué)的根底，而且還是液壓技術(shù)中分析問題和設(shè)計計算的實際根據(jù)。根本概念一理想液體和恒定流動 由于液體具有粘性，而且粘性只是在液體運(yùn)動時才表達(dá)出來的，因此在研討流

33、體液體時必需求思索到粘性的影響。但是液體的粘性問題非常的復(fù)雜，為了分析和計算問題的方便，在開場分析時，可以先假設(shè)液體沒有粘性，然后再思索粘性的影響，并經(jīng)過實驗驗證等方法對已得出的結(jié)果進(jìn)展補(bǔ)充或修正。對于液體的可緊縮性問題，也可以采用同樣的方法來處置。 在研討流動液體時，把假設(shè)的既無粘性又不可緊縮的液體稱為理想液體。把現(xiàn)實上既有粘性又可緊縮的液體稱為實踐液體。 恒定流動指液體流經(jīng)某空間時，液體在該空間恣意點(diǎn)的壓力、速度和密度都不隨時間變化而變化，稱液體在該空間作恒定流動也稱為定常流動或者非時變流動；反之，只需有一個參數(shù)隨時間變化，那么稱為非恒定流動也稱為非定常流動或者時變流動。二通流截面、流量和

34、平均流速 液體在管道中流動時，其垂直于流動方向的截面為通流截面或過流截面。 單位時間內(nèi)流過某一通流截面的液體體積稱為流量。 流量用q表示。 由于流動液體粘性的作用，在通流截面上各點(diǎn)的流速u普通是不相等的。計算流過整個通流截面A的流量時，可以在通流截面A上取一微小截面dA,并且以為在該斷面上各點(diǎn)的速度相等，這樣經(jīng)過該微小斷面的流量為：經(jīng)過整個通流截面經(jīng)過整個通流截面A A的流量為：的流量為： 對于實踐液體的流動，速度對于實踐液體的流動，速度u u的分布情的分布情況很復(fù)雜，見右圖。所以按上述公式進(jìn)展況很復(fù)雜，見右圖。所以按上述公式進(jìn)展流量的計算是比較困難的。因此提出了一流量的計算是比較困難的。因此

35、提出了一個平均流速的概念，即假設(shè)通流截面上各個平均流速的概念，即假設(shè)通流截面上各點(diǎn)的流速均勻分布，液體以此均布流速點(diǎn)的流速均勻分布，液體以此均布流速v v經(jīng)經(jīng)過通流截面的流量等于以實踐流速流過的過通流截面的流量等于以實踐流速流過的流量，即有以下等式：流量，即有以下等式： 由此得出通流截面上的平均流速為：由此得出通流截面上的平均流速為： 在實踐運(yùn)用中，均布流速在實踐運(yùn)用中，均布流速v v才有運(yùn)用價才有運(yùn)用價值。液壓缸活塞的運(yùn)動速度就等于液壓缸值。液壓缸活塞的運(yùn)動速度就等于液壓缸內(nèi)液體的均布流速。內(nèi)液體的均布流速。 二 流量延續(xù)性方程： 流量延續(xù)方程是質(zhì)量守恒定律在流膂力學(xué)中的一種表達(dá)方式。 如下

36、圖，一個不等截面管，液體在管內(nèi)作恒定流動，任取1、2兩個通流截面，設(shè)面積分別為A1、A2，兩個截面中液體的平均流速和密度分別為v1，1和v2，2，根據(jù)質(zhì)量守恒定律，在單位時間內(nèi)流過兩個截面的液體質(zhì)量相等，即： 不思索液體的緊縮性，即 可得： 或者寫為： 這就是液流的流量延續(xù)性方程，它闡明恒定流動中流過各截面的不可緊縮流體的流量是不變的。因此流速和通流截面的面積成反比。流量一定時，粗管流速低，細(xì)管流速高。伯努利方程 伯努利方程是能量守恒定律在流膂力學(xué)中的一種表達(dá)方式。一理想液體的伯努利方程 理想液體因無粘性，又不可緊縮，因此在管內(nèi)作穩(wěn)定流動時沒有才干損失。根據(jù)能量守恒定律，同一管道每一截面的總能

37、量都是相等的。 如前所述，對于靜止液體，單位質(zhì)量液體的總能量為單位質(zhì)量液體的壓力能和勢能之和；而對于流動液體，除以上兩項外，還有單位質(zhì)量液體的動能 。 如下圖，任取兩個截面A1和A2，它們間隔基準(zhǔn)程度面的間隔分別為z1和z2，斷面平均流速為v1和v2，壓力分別為1和2。根據(jù)能量守恒定律有： 由于兩個截面是任取的，這樣z1和z2就是恣意的數(shù)值，可以將上式改寫為： 上面兩式就是理想液體的伯努利方程。其物理意義是：在管內(nèi)作穩(wěn)定流動的理想流體具有壓力能、勢能和動能三中方式的能量，在任一截面上這三種能量可以相互轉(zhuǎn)換，但其總和不變，即能量守恒。 二理想液體的伯努利方程 實踐液體在管道內(nèi)流動時，由于液體存在

38、粘性，會產(chǎn)生內(nèi)摩擦力，耗費(fèi)能量；由于管道外形和尺寸的變化，液流會產(chǎn)生擾動，耗費(fèi)能量。因此，實踐液體流動時存在能量損失，設(shè)單位質(zhì)量液體在兩截面之間流動的能量損失為 。 另外，實踐液體的實踐流速在管道通流截面上的分布是不均勻的，為了方便計算，普通用平均流速替代實踐流速計算動能。顯然，這將產(chǎn)生計算誤差。為了修正這一誤差，便引進(jìn)了動能修正系數(shù)，它等于單位時間內(nèi)某截面處的實踐動能與按平均流速計算的動能之比，其表達(dá)式為： 動能修正系數(shù)在紊流時取1.1，在層流是取2。實踐計算時取1。 在引入了能量損失和動能修正系數(shù)后，實踐液體的伯努利方程為： 上式就是實踐液體的伯努利方程。利用其進(jìn)展計算時必需留意的是：1截

39、面1、2應(yīng)順流向選取，且選在流動平穩(wěn)的通流截面上。2z和p應(yīng)為通流截面的同一點(diǎn)上的兩個參數(shù)，為方便起見，普通將這兩個參數(shù)定在通流截面的軸心處。 例1-3 運(yùn)用伯努利方程分析液壓泵正常吸油的條件，液壓泵安裝如下圖，設(shè)液壓泵吸油口處的絕對壓力為p2，油箱液面壓力p1為大氣壓pa，泵吸油口至油箱液面高度為h。解：取油箱液面為基準(zhǔn)面，并定為1-1截面，泵的吸油口處為2-2截面，對兩截面列伯努利方程動能修正系數(shù)取1，那么：式中，p1等于大氣壓pa；v1為油箱液面流速，可視為零；v2為吸油管速；hwg為吸油管路的才干損失。代入知條件，上式簡化為：即液壓泵吸油口的真空度為：由此可知：液壓泵吸油口的真空度由三

40、部分組成：產(chǎn)生一定的流速v2所需的壓力；把油液提升到一定高度h所需求的壓力；吸油管的壓力。為保證液壓泵的正常任務(wù)，液壓泵吸油口的真空度不能太大。假設(shè)真空度太大，在絕對壓力低于油液的空氣分別壓力pg時，由于油液中的空氣會分別析出構(gòu)成氣泡，產(chǎn)生氣穴景象，出現(xiàn)振動和噪聲。為此，必需限制液壓泵吸油口的真空度小于30MPa，詳細(xì)措施為：增大吸油管直徑，縮短吸油管長度，減少部分阻力以降低后面兩項 ，此外，普通對液壓泵的吸油高度h進(jìn)展限制，通常取 。假設(shè)將液壓泵安裝在郵箱液面以下，那么h為負(fù)值，對降低液壓泵吸油口的真空度更為有利。 動量方程動量方程 動量方程是動量定理在流膂力學(xué)動量方程是動量定理在流膂力學(xué)中

41、的詳細(xì)運(yùn)用。動量方程可以用來計算中的詳細(xì)運(yùn)用。動量方程可以用來計算流動液體作用于其限制流動的固體壁面流動液體作用于其限制流動的固體壁面上的總作用力。根據(jù)剛度力學(xué)動量定理：上的總作用力。根據(jù)剛度力學(xué)動量定理：作用在物體上全部外力的矢量和應(yīng)該等作用在物體上全部外力的矢量和應(yīng)該等于物體在力作用方向上的動量的變化率，于物體在力作用方向上的動量的變化率，即：即： 為推導(dǎo)液體做穩(wěn)定流動時的動量方為推導(dǎo)液體做穩(wěn)定流動時的動量方程，在如圖的管流中，取恣意被通流截程，在如圖的管流中，取恣意被通流截面面1、2所限制的液體體積，稱之為控制所限制的液體體積，稱之為控制體積，而截面體積，而截面1、2被稱為控制外表。截被

42、稱為控制外表。截面面1、2上的通流面積分別為上的通流面積分別為A1、A2，流，流速分別為速分別為u1、u2。 該段液體在t時辰的動量為mu1-2。經(jīng)過t時間后，該段液體挪動到12的位置，在新位置上液體的動量為mu 12。在t時間內(nèi)動量的變化為： 假設(shè)液體作穩(wěn)定流動，那么12之間液體的各點(diǎn)流速經(jīng)過t后沒有變化， 12之間液體的動量也沒有變化，故： 那么有：上式就是液體做穩(wěn)定流動時的動量方程。方程表示：作用在液體控制體積上的外力總和等于單位實踐內(nèi)流出控制外表與流入外表的液體的動量之差。該式為矢量表達(dá)式，在運(yùn)用時可以根據(jù)詳細(xì)要求，向指定方向投影，求得該方向的分量。顯然，根據(jù)作用力與反作用力相等的原理

43、，液體也以同樣大小的力作用在使其流速發(fā)生變化的物體上。由此，可按動量方程求得流動液體作用在固體壁面上的作用力，此作用力又稱為穩(wěn)態(tài)液動量，簡稱液動力。例1-4 一滑閥表示圖如下圖，當(dāng)液體流過滑閥時，試求液流對閥芯的軸向作用力。設(shè)定流入液體與閥芯軸線夾角69解：取閥進(jìn)出口之間的液體為控制體積。設(shè)液流作恒定流動，那么作用在此控制體積內(nèi)液體上的力可按動量方程求出，即：式中，1、2為液流流經(jīng)滑閥時進(jìn)、出口流速與滑閥軸線的之間的夾角，稱為液流速度方向角。無論流入還是流出，v2與滑閥軸線之間的夾角2=90，而v1與滑閥軸線之間的夾角1 =69。由此，可以得到：負(fù)號表示力與速度的方向相反，即方向向左。根據(jù)作用

44、力與反作用力原理，液體對閥芯的軸向作用力為：方向向右，即這時液流有一個力試圖使閥口封鎖的液動力。例1-5 計算如下圖液體對彎管的作用力。解：如圖，截取截面1-1和2-2之間的液體為控制體積，首先分析作用在該控制體積上的外力。在控制外表上液體所遭到的總壓力為：設(shè)彎管對控制體積的作用力F方向如圖，它在x，y方向的分力分別為：列出x和y方向的動量方程，x方向：整理得：y方向：即：液體對彎管的作用力為:方向與F相反。 由于流動液體具有粘性，以及液體流動時會忽然轉(zhuǎn)彎和經(jīng)過閥口會產(chǎn)生相互撞擊和出現(xiàn)漩渦等，液體在管道中流動時會產(chǎn)生阻力，為了抑制阻力，液體流動時會損耗一部分能量，這種能量的損失可以用壓力損失來

45、表示。即伯努利方程中的 pghw項，它由沿程壓力損失和部分壓力損失兩部分組成。 液體在管道中流動是的壓力損失和液流的運(yùn)動形狀有關(guān)，下面先分析液流的形狀，然后分析兩類壓力損失。流態(tài)與雷諾數(shù) 一流態(tài) 英國物理學(xué)家雷諾經(jīng)過大量實驗，發(fā)現(xiàn)了液體在管道中流動時存在兩種流動形狀，即層流和紊流。這兩種流動形狀可以經(jīng)過實驗來察看，即雷諾實驗。 雷諾實驗安裝如圖，容器6和3中分別裝滿了水和與水密度一樣的紅色液體，容器6由水管2供水，并由溢流管1堅持液面高度不變。翻開閥8使水從玻璃管7中流出，這是翻開閥4，紅色液體也經(jīng)過細(xì)導(dǎo)管5流入管7中。調(diào)理閥8使管7中的流速較小時 ，紅色液體在管7中呈現(xiàn)一條明顯的直線；將小管

46、5的高度上下挪動，紅線也隨之上下挪動，而且這條紅線和清水層次清楚不相混雜。液體的這種流動形狀被稱為層流。 調(diào)理閥8使管7中的流速逐漸增大到達(dá)某一數(shù)值時，可以看到紅線開場出現(xiàn)抖動，而呈現(xiàn)波紋狀；這闡明層流形狀被破壞，液流開場出現(xiàn)紊流。假設(shè)管7中的流速繼續(xù)添加，紅線消逝，紅色液體和清水完全混雜在一同。均見右圖。這闡明液流完全紊流，這時的流動形狀稱為紊流。假設(shè)將閥門8逐漸關(guān)小，當(dāng)流速減小到一定值時，水流又重新恢復(fù)為層流。 層流和紊流是兩種不同性質(zhì)的流動形狀。層流時液體流逝較低，液體質(zhì)點(diǎn)間的粘性力起主導(dǎo)作用，液體質(zhì)點(diǎn)受粘性的約束，不能隨意運(yùn)動。紊流時液體流速較高，液體質(zhì)點(diǎn)間粘性的制約作用減弱，慣性力起

47、到主導(dǎo)作用。二雷諾數(shù) 液體的流動形狀可以用雷諾數(shù)來判別。 實驗結(jié)果闡明，液體在圓管內(nèi)的流動形狀不僅與管內(nèi)的平均流速v有關(guān)，還與管道內(nèi)徑d，液體的運(yùn)動粘度有關(guān)。而用來判別液流形狀的是由這個三個參數(shù)組成的一個無量綱數(shù)雷諾數(shù) 雷諾數(shù)的物理意義表示了液體流動時慣性力與粘性力之比。假設(shè)液流的雷諾數(shù)一樣，那么流動形狀也一樣。 液流由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪鲿r的雷諾數(shù)和由紊流變?yōu)閷恿鲿r的雷諾數(shù)是不同的，后者的數(shù)值小，所以普通都用后者作為判別液流形狀的根據(jù)，稱為臨界雷諾數(shù)。 當(dāng)液流的實踐雷諾數(shù)小于臨界雷諾數(shù)時，為層流，反之，為紊流。 對于非圓截面的管道來說，雷諾數(shù)可以下式來計算： 式中：R為通流截面的水力半徑，它等于液

48、流的有效面積A和它的濕周有效截面的周界長度x之比，即： 通流截面的水力半徑的大小對管道的通流才干的影響很大。在通流截面A一定的時候，水力半徑越大，代表流液和壁管的接觸周長短，管壁對流液的阻力小，通流才干大。在面積相等但外形不同的一切的通流截面中，圓形管道的水力半徑最大。這也是常用的管道均為圓形的緣由。圓管流動的沿程壓力損失 液體在等直徑圓管中流動時因粘性摩擦而產(chǎn)生的壓力損失被稱為沿程壓力損失。它不僅取決于管道長度，直徑以及液體的粘度，而且與流體的流動形狀，即雷諾數(shù)有關(guān)，因此實踐分析計算時應(yīng)先判別液體的流態(tài)是層流還是紊流。一層流時的沿程壓力損失 液體在層流時，液體的質(zhì)點(diǎn)是做有規(guī)律的運(yùn)動，因此可以

49、方便的用數(shù)學(xué)工具來分析液流的速度，流量和壓力損失。 1.通流截面上的流速分布規(guī)律 如下圖液體在等直徑程度圓管中做層流運(yùn)動。在流液中取一段與管軸相重合的微小圓柱體作為研討對象，設(shè)其半徑為r，長度為l，作用在兩端面的壓力為p1和p2，作用在側(cè)面的內(nèi)摩擦力為Ff。流液在作勻速運(yùn)動時受力是平衡的，故： 由上式可知，內(nèi)摩擦力 因流速u隨r的增大而減小，故du/dr為負(fù)值，所以加一負(fù)號。 另p=p1-p2，并將Ff代入上式整理可得： 對上式積分，并運(yùn)用邊境條件，當(dāng)r=R時，u=0，得： 可見，管內(nèi)液體質(zhì)點(diǎn)的流速在半徑方向上按拋物線規(guī)律分布。最小流速在管壁r=R處，umin=0；最大流速發(fā)生在軸線r=0處，

50、大小為： 2.經(jīng)過管道的流量 對于微小環(huán)形通流截面面積 ，所經(jīng)過的流量為： 積分可得： 3. 管道內(nèi)的平均流速 根據(jù)平均流速的定義，可得： 將上式與umax值比較可知，平均流速v為最大流速的二分之一。 4. 沿程壓力損失 根據(jù)平均流速的計算式，可求出p的表達(dá)式，即為沿程壓力損失： 由上式可知，液流在直管中做層流流動時，其沿程壓力損失與管長，流速，粘度成正比，而與管徑的平方成反比。適當(dāng)將上式變換可得： 式中，為沿程阻力系數(shù)，實際值為： 思索到液流在實踐流動時，其油溫變化不均等問題，因此在實踐計算時，對金屬管75/Re，橡膠管 80/Re 。 在液壓傳動中，由于液體自重和位置變化對壓力的影響很小可

51、以忽略，所以在程度管的條件下推導(dǎo)出的沿程壓力損失公式同樣適用于非程度管。二紊流時的沿程壓力損失 液體在等直徑圓管重作紊流運(yùn)動時的沿程壓力損失要比層流時大得多，由于它不僅要抑制液體各液層間的內(nèi)摩擦，而且要抑制由于液體橫向脈動而引起的紊流摩擦，而且后者遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前者。實驗證明，紊流時的沿層壓力損失計算公式可以采用層流時的計算公式，但式中的沿程阻力系數(shù)除了與雷諾系數(shù)有關(guān)外，還與管壁的粗糙度有關(guān)，即 fRe, /d。這里為管壁的絕對粗糙度， /d稱為管壁的相對粗糙度。 紊流時，圓管的沿程阻力系數(shù)值可以根據(jù)不同的Re和 /d值從表中選擇公式進(jìn)展計算。 管壁的粗糙度 的值與管道的資料有關(guān)，計算時可以參考以下

52、數(shù)值： 鋼管0.04mm 銅管0.00150.01mm 鋁管0.00150.06mm 橡膠軟管0.03mm。 此外，紊流中的流速分布是比較均勻的，其最大流速為三 管道流動的部分壓力損失 液體流經(jīng)管道的彎頭，接頭，忽然變化的截面以及閥口等處的時候，液體流速的大小和方向?qū)⒓眲“l(fā)生變化，因此會產(chǎn)生漩渦，并發(fā)生猛烈的紊動景象，于是產(chǎn)生流動阻力，由此呵斥的壓力損失被稱為沿程壓力損失。 液流流過上述部分安裝時的流動形狀很復(fù)雜，影響的要素液很多，部分安裝時的流動形狀很復(fù)雜，影響的要素也很多，部分壓力損失值除少數(shù)情況可以從實際上進(jìn)展分析和計算外，普通都是依托實驗測定各種部分妨礙的阻力系數(shù)，然后進(jìn)展計算。 部分

53、壓力損失p的計算普通按照下式： 式中： 部分阻力系數(shù)詳細(xì)數(shù)值可以查手冊 液體密度 液體的平均流速 液體經(jīng)過各種閥的部分壓力損失，因閥心構(gòu)造比較復(fù)雜，故按上式進(jìn)展計算比較困難，這時可以由產(chǎn)品目錄中查出閥在額定流量qs下的壓力損失qs 。 當(dāng)流經(jīng)閥的流量不是在額定流量時可以按下式進(jìn)展計算： 式中，q是經(jīng)過閥的實踐流量。 在求出液壓系統(tǒng)中各段管路的沿程壓力損失和部分壓力損失后，整個液壓系統(tǒng)的壓力損失等于一切沿程壓力損失和一切部分壓力損失之和，即： 整理可表示為： 該式適用于兩相鄰部分妨礙之間的間隔大于管道內(nèi)徑1020倍的場所，否那么計算出來了的壓力損失值小于實踐數(shù)值。這是由于假設(shè)部分妨礙間隔過小，經(jīng)

54、過第一個部分妨礙的流體尚未穩(wěn)定就進(jìn)入第二個部分妨礙，這是液流的擾動更加劇烈，阻力系數(shù)要高于正常值的23倍。 在液壓元件，特別是液壓控制閥中，對液流壓力，流量及方向的控制通常是經(jīng)過一些特定的孔口實現(xiàn)的，它們對流過的液體構(gòu)成阻力，使其產(chǎn)生壓力降，其作用類似電路中的電阻，因此被稱為液阻。 本節(jié)主要引見液流經(jīng)過孔口的流量公式及液阻特性。一 薄壁小孔 當(dāng)小孔的通流長度l與孔徑d之比l/d0.5時，稱為薄壁小孔。 如圖普通薄壁小孔的孔口邊緣都做成刃口外形。 當(dāng)液流經(jīng)過管道由小孔流出時，由于液體的慣性作用，使經(jīng)過小孔后的液流構(gòu)成一個收縮斷面C-C，然后再分散，這一收縮和分散的過程將產(chǎn)生很大的能量損失。 當(dāng)孔

55、前通道直徑與小孔直徑之比D/d7時，液流的收縮作用不受孔前通道內(nèi)壁的影響，這時的收縮稱為完全收縮；當(dāng)稱比D/d7時，孔前通道對液流進(jìn)入小孔起到導(dǎo)向作用，這是的收縮稱為不完全收縮。 如今取兩個通道斷面11和22，對其列伯努利方程，設(shè)動能修正系數(shù)為1，那么： 式中， 為流液流經(jīng)小孔的部分能量損失，它包括兩部分，流液經(jīng)截面忽然減少時的h1 和忽然擴(kuò)展時的h2。 經(jīng)查手冊，得： 由于ACA2，所以： 又由于A1=A2是，v1=v2，將該關(guān)系式代入伯努利方程可得： 式中： 稱為速度系數(shù)，它反映了部分阻力對速度的影響。 經(jīng)過薄壁小孔的流量為： 式中： 小孔截面積 截面收縮系數(shù)CC=AC/A0 流量系數(shù)Cd

56、=CvCa 流量系數(shù)的大小普通由實驗確定，在液流完全收縮的情況下： 時，可由下式計算： 時，可以以為流量系數(shù)是不變的常數(shù)，計算時取值為0.0600.061。 液流不完全收縮時，流量系數(shù)可按下表進(jìn)展選擇，這時管壁對液流進(jìn)入小孔起到導(dǎo)向作用，可增大至0.70.8。 經(jīng)過上面的分析，可見薄壁小孔因其沿程阻力損失非常小，經(jīng)過小孔的流量與油液粘度無關(guān)，即其對油溫的變化不敏感，因此薄壁小孔常被用來作為調(diào)理流量的節(jié)流器運(yùn)用。 二 滑閥閥口 如下圖，一個常用的圓柱滑閥閥口，圖中A為閥套，B為閥心，D為閥心臺肩直徑，閥心與閥孔之間的半徑間隙為Cr，其值普通為0.010.02mm。當(dāng)閥心相對于閥套向左挪動一個間隔

57、xv時其值為24mm，被稱為閥口開度，閥口的有效寬度為 ，令為閥口的圓周長度又稱面積梯度，那么d,閥口的通流截面面積為： 由于 因此 又由于 所以此滑閥閥口亦可以以為是薄壁小孔，根據(jù)薄壁小孔的流量計算式，可以得到流經(jīng)滑閥口的流量為： 式中，流量系數(shù)Cd可以由表查出，查表前，需求先計算出雷諾數(shù)。 雷諾數(shù)計算如下： 在圖中， 虛線1表示 時的實際曲線； 虛線2表示 時的實際曲線； 實線那么表示實驗測定的結(jié)果。 當(dāng) 時，Cd普通為常數(shù)，其 值在0.670.74之間。閥口棱邊圓 滑或者有很小的倒角時，Cd比銳邊時大，普通在0.80.9之間。 三 錐閥閥口 如下圖，一個常用的錐閥閥口，圖中閥座孔直徑為d

58、1，閥座孔道角長度l，倒角出最大直徑為d2，錐閥閥心半錐角為，閥心抬起高度閥口開度為xv，那么閥口通流面積為： 無倒角時，dmd1。與薄壁小孔類似，流經(jīng)錐閥閥口的流量為： 流量系數(shù)可以用表查出，從右表中可以看出，雷諾數(shù)較大時，Cd變化很小，其值在0.770.82之間。 四 短孔和細(xì)長孔 當(dāng)小孔的通流長度l與孔徑d之比0.5l/d4時，稱為短孔。當(dāng) l/d4時，稱為細(xì)長孔。 短孔的流量表達(dá)式同公式，但流量系數(shù)Cd應(yīng)按右圖曲線來查，由圖可知，雷諾數(shù)較大時，Cd根本穩(wěn)定在0.8左右。由于短孔加工比薄壁孔容易的多，因此短管常用作固定節(jié)流器。 流經(jīng)細(xì)長孔的液流，由于粘性的影響，流動形狀普通為層流，所以細(xì)

59、長孔的流量可用液流流經(jīng)圓管的流量公式： 從上式可以看出，液流經(jīng)過細(xì)長孔的流量和孔前后壓差p成正比，而和液體粘度成反比，因此流量遭到液體溫度影響較大，這是和薄壁小孔不同的。五 液阻 假設(shè)將上述不同孔口的閥口流量公式寫成通用表達(dá)式，那么有： 式中，薄壁小孔，滑閥閥口，錐閥閥口以及短孔的指數(shù)m=0.5； 系數(shù) 細(xì)長孔的指數(shù)m=1，系數(shù) 上式又被稱為孔口壓力流量方程。它描畫了孔口構(gòu)造方式以及幾何尺寸確定后，流經(jīng)孔口的壓力降p及孔口通流面積A之間的關(guān)系。類似電工學(xué)中電阻的概念，普通定義孔口前后壓力降p與穩(wěn)態(tài)流量q之間的比值為阻液，即在穩(wěn)態(tài)下，阻液R與流量變化所需求的壓差變化成正比。即計算式： 顯然，液阻

60、具有以下特性： 1液阻R與孔口的通流截面A成反比，A小，R大。當(dāng)A=0是，R為無限大;A足夠大時，R=0。 2在孔口前后壓力降p一定時，調(diào)理孔口通流面積A可以改動阻液R,從而調(diào)理流經(jīng)孔口的流量q。這種特性即液壓系統(tǒng)的節(jié)流調(diào)理特性。 3在孔口通流截面A一定時，改動流經(jīng)孔口的流量，孔口壓力降p隨之變化。這種特性為液阻的阻力特性，普通用于壓力控制閥的內(nèi)部控制。 4當(dāng)多個孔口串聯(lián)時，總液阻為： 當(dāng)多個液阻并聯(lián)時，總液阻為： 在液壓元件中，構(gòu)成運(yùn)動副的一些運(yùn)動件與固定件之間存在著一定縫隙，而當(dāng)縫隙兩端存在壓力差時，勢必構(gòu)成縫隙流動，即走漏。走漏的存在將嚴(yán)重影響液壓元件，特別是液壓泵和液壓馬達(dá)的任務(wù)性能。