第2章液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)機電教研室本章主要內(nèi)容液壓油的主要性質(zhì)及選用流體靜力學(xué)基礎(chǔ)流體動力學(xué)基礎(chǔ)管路中液流的壓力損失液壓沖擊及氣穴現(xiàn)象第一節(jié)液壓油的主要性質(zhì)及選用一、液壓油的主要性質(zhì)液壓傳動以液體作為工作介質(zhì)來傳遞能量和運動。因此，了解液體的主要物理性質(zhì)，掌握液體平衡和運動的規(guī)律等主要力學(xué)特性，對于正確理解液壓傳動原理、液壓元件的工作原理，以及合理設(shè)計、調(diào)整、使用和維護液壓系統(tǒng)都是十分重要的。

液體是液壓傳動的工作介質(zhì)，同時它還起到潤滑、冷卻和防銹作用。液壓系統(tǒng)能否可靠、有效地進行工作，在很大程度上取決于系統(tǒng)中所用的液壓油液的物理性質(zhì)。1、密度單位體積液體內(nèi)所含有的質(zhì)量，以表示說明：密度是液壓油的一個重要物理參數(shù)，隨著液壓油溫度和壓力的變化，其密度也會發(fā)生變化，但這種變化量通常很小，可以忽略不加，故實際應(yīng)用中可認為液壓油密度不受溫度和壓力變化的影響。一般液壓油的密度為900kg/m32、液體的可壓縮性（1）定義液體受壓后體積縮小的性質(zhì)（2）表示方法受壓液體在變化單位壓力時引起的液體體積的相對變化量壓縮性系數(shù)容積彈性模量液體的壓縮性系數(shù)的倒數(shù)液壓油液體積、壓力增加、體積增量，定義體積壓縮系數(shù)為：影響因素：容易被壓縮不易被壓縮說明：壓力增大時，K值增大，但這種變化不呈線性關(guān)系．當p＞3MPa時，K值基本上不再增大。液壓油液中如混有氣泡時，K值將大大減小。3、液體的黏性1）黏性的意義

定義：液體在外力作用下流動時，液體分子間的內(nèi)聚力阻礙其分子間的相對運動而產(chǎn)生一種內(nèi)摩擦力的現(xiàn)象稱為液體的黏性。式中：μ是衡量液體黏性的比例系數(shù)，稱為絕對黏度。實驗表明，液體流動時相鄰液層間的內(nèi)摩擦力Ff與液層接觸面積A和液層間的速度梯度du/dy成正比，即：剪切應(yīng)力τ：牛頓內(nèi)摩擦定律提問：液體靜止時，力和黏度是多少？2）液體的黏度液體黏性的大小用黏度來表示。常用的黏度有三種，即：動力黏度、運動黏度和相對黏度。（1）動力黏度（絕對黏度）μ（繆）物理意義：液體在單位速度梯度下流動時，接觸液體層間單位面積上的內(nèi)摩擦力。單位：(Pa?s)（帕?秒），或者N.s/m2

。（2）運動黏度ν（紐）

定義：液體的動力黏度μ與其密度

的比值被稱為液體的運動黏度。單位：m2/s，（米2/秒）或mm2/s

。1m2/s=106mm2/s液體的運動黏度沒有明確的物理意義，但它在工程實際中經(jīng)常用到。我國液壓油的牌號就是用它在溫度為40℃時的運動黏度平均值來表示的。例如N32號液壓油，就是指這種油在40℃時的運動黏度平均值為32mm2/s。1.L-HL22是什么意思？2.兩種流體的黏度比較用哪一種黏度？（3）相對黏度（條件黏度）動力黏度和運動黏度難以直接測量，因此在工程上常常使用相對黏度。相對黏度又稱為條件黏度，它是采用特定的黏度計在規(guī)定的條件下測量出來的黏度。我國采用的相對黏度為恩氏黏度E。恩氏黏度由恩氏黏度計測出。用木塞堵住錐形短管將220cm2的被測液體注入貯液罐將水箱中的水加熱(一般，水等液體要求保持在20℃，潤滑油50℃，燃料油80℃)迅速拔起塞桿，使被測液體從錐形短管流入長頸瓶再用同樣的步驟記下200cm2蒸餾水在同樣溫度下流經(jīng)錐形短管所需的時間t0

(約51秒)求得了恩氏粘度oEt后，可由下面的半經(jīng)驗公式求出被測液體的運動粘度：被測液體在規(guī)定溫度下的恩氏粘度為：液壓油對溫度的變化很敏感，當溫度升高時，黏度顯著降低，這一特性稱為液體的黏―溫特性。黏―溫特性常用黏―溫特性曲線和粘度指數(shù)Ⅵ來表示.3）黏溫特性工作介質(zhì)的黏度變化直接影響液壓系統(tǒng)的工作性能，因此黏度隨溫度的變化越小越好。黏度指數(shù)高，黏度隨溫度變化小黏溫特性好

4.抗燃性閃點——指在此溫度下，液體能產(chǎn)生足夠的蒸汽，在特定條件下以一個微小的火焰接近它們時，在油液表面上的任何一點都會出現(xiàn)火焰閃光的現(xiàn)象。著火點——油液所達到的某一溫度，在該溫度下油液能連續(xù)燃燒5S。自燃著火點——油液在該溫度下會自動著火。

5.油液的機械穩(wěn)定性指液體在長時間的高壓作用（主要是擠壓作用）下，保持其原有的物理性質(zhì)的能力。液壓油應(yīng)具有良好的機械穩(wěn)定性。

6.油液的化學(xué)安定性指液體抗氧化的能力。液壓油應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，并且不含雜質(zhì)。二、液壓油的分類三、液壓油的選擇1、液壓油的使用要求粘溫特性好有良好的潤滑性成分要純凈對熱、氧化水解都有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，使用壽命長比熱和傳熱系數(shù)大，體積膨脹系數(shù)小，閃點和燃點高，流動點和凝固點低。（凝點—油液完全失去其流動性的最高溫度）抗泡沫性和抗乳化性好，防銹性好材料相容性好，腐蝕性小對人體無害，對環(huán)境污染小，價格便宜無毒2、選用1.工作機械的特點（伺服系統(tǒng)、精密機械選低粘度）2.液壓泵的類型（低壓系統(tǒng)可以選用HL油，中高壓系統(tǒng)用HM油）3.系統(tǒng)工作壓力（5Mpa-40Mpa,控制泄漏）4.環(huán)境溫度（溫度高，選高粘度）5.運動速度（速度高，選低粘度）6.選擇液壓油品種（機械油、普通液壓油、低溫液壓油、抗燃液壓油、抗磨液壓油）液壓工作介質(zhì)的污染

液壓工作介質(zhì)被污染指的是介質(zhì)中混入了微小固體顆粒及膠狀生成物、空氣、氯和水分等雜質(zhì)的情況。油液污染的原因及其控制措施

原因：殘留物的污染

周圍環(huán)境中污染物的侵入生成物污染

控制：減少外來的污染

濾除系統(tǒng)產(chǎn)生的雜質(zhì)定期檢查更換液壓油液練習題1.我國油液牌號與40℃時的平均粘度有關(guān)系，如油的密度ρ＝900kg／m3，試回答以下幾個問題：

1)30號機油的平均運動粘度為()m2／s；2）30號機油的平均動力粘度為()Pa．s；３)在液體靜止時，40號機油與30號機油所呈現(xiàn)的粘性哪個大？練習題2.20℃時水的運動黏度為l×10-6m2／s，密度ρ＝1000kg／m3；20℃時空氣的運動黏度為15×10-6m2／s，密度ρ＝1.2kg／m3；試比較水和空氣的黏度()(A)水的黏性比空氣大；

(B)空氣的黏性比水大。3.黏度指數(shù)高的油，表示該油()(A)黏度較大；

(B)黏度因壓力變化而改變較大；(C)黏度因溫度變化而改變較??；(D)黏度因溫度變化而改變較大。4.現(xiàn)有一桶機械用油，但不知油的牌號。若從桶中取出200mL，并在40℃時，令其從恩氏黏度計的小孔中流出，測出其所用的時間為230s.計算該油動力粘度和運動黏度的數(shù)值，并判斷油的牌號。練習題：第二節(jié)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)

流體靜力學(xué)的任務(wù)是研究液體處于相對平衡狀態(tài)下的力學(xué)規(guī)律，以及這些規(guī)律的實際應(yīng)用。所謂相對平衡是指流體質(zhì)點之間無相對運動。流體靜力學(xué)在工程實踐中有著廣泛的用途，許多機器和儀器就是根據(jù)流體靜力學(xué)原理制造出來的。注意：對于處于靜止平衡狀態(tài)的流體，黏性將不起作用。所以流體靜力學(xué)理論無論對理想流體還是對實際流體都是適用的。一、液體的壓力及其性質(zhì)1、質(zhì)量力

與流體質(zhì)量成正比且作用在流體質(zhì)量中心上的力稱為質(zhì)量力。舉例：重力、慣性力

單位質(zhì)量流體所受的質(zhì)量力稱為單位質(zhì)量力。2、表面力走路、游泳

作用在所研究流體體積表面上的力就稱為表面力。是由與流體相接觸的其他物體（可以是流體，也可以是固體）的作用而產(chǎn)生的。

單位面積上作用的表面力稱為應(yīng)力。

法向應(yīng)力：與流體表面垂直

切向應(yīng)力：與流體表面相切法線兩層流體作用力P面積f單位面積法向力p單位面積切向力面積壓力作用力

單位：Pa或MPa或

作用力=壓力x面積靜壓力及其性質(zhì)靜止液體單位面積上所受的法向力稱為靜壓力，液體靜壓力有兩個基本特性(1)液體靜壓力沿法線方向，垂直于承壓面。(2)靜止液體內(nèi)，任一點的壓力，在各個方向上都相等。由上述性質(zhì)可知：靜止液體總是處于受壓狀態(tài)，并且其內(nèi)部的任何質(zhì)點都是受平衡壓力作用的。如圖所示：容器中靜止液體所受的力有：液體重力（FG）、液面上壓力（p0）及容器壁面作用在液體上的反壓力。該液體中任意一點的靜壓力可從液體中取微元體進行研究，微元體在垂直方向上的力的平衡方程為：靜壓力的基本方程1.靜壓力基本方程二、液體靜力學(xué)基本方程及其物理意義2.結(jié)論①液體內(nèi)任意一點的壓力由兩部分組成表面壓力：p0質(zhì)量壓力：ρgh②靜止液體中壓力隨液體深度呈線性分布；③壓力相等的所有點組成的面積稱為等壓面。在重力作用下，對均質(zhì)連續(xù)介質(zhì)，等壓面是一個水平面；連通器中，同一水平線上的壓力值相等；不互溶液體的分界面的壓力相等，即：三、壓力的傳遞帕斯卡原理：若處于密封容器中靜止液體的部分邊界面上施加外力使其壓力發(fā)生變化，只要液體仍保持其原來的靜止狀態(tài)不變，則液體中任一點的壓力均將發(fā)生同樣大小的變化。兩缸互相連通，構(gòu)成一個密閉容器，則按帕斯卡原理，缸內(nèi)壓力到處相等，p1=p2，于是如果垂直液缸活塞上沒負載，則在略去活塞重量及其它阻力時，不論怎樣推動水平液壓缸活塞，不能在液體中形成壓力。四、絕對壓力、相對壓力和真空度以當?shù)卮髿鈮毫榛鶞仕硎镜膲毫ΓQ為相對壓力。相對壓力也稱表壓力。壓力有兩種表示方法：以絕對零壓力作為基準所表示的壓力，稱為絕對壓力。相對壓力為負數(shù)時，工程上稱為真空度。真空度的大小以此負數(shù)的絕對值表示。顯然絕對壓力＝大氣壓力＋相對壓力（表壓力）相對壓力（表壓力）＝絕對壓力－大氣壓力真空度＝大氣壓力－絕對壓力壓力單位法定計量單位標準大氣壓0.101325MPa工程大氣壓0.0981MPa討論題：如圖是兩個水平放置的液壓缸，若mm,mm,N

試分析以下幾種情況可否出現(xiàn)？活塞怎樣運動？為什么？并計算相應(yīng)情況下密封容積中液體的壓力。1當活塞1上作用力F逐漸加到314N時；2當F為157N時；3當F逐漸加到628N時；五、液體作用在固體壁面上的力當承受壓力的表面為平面時，當承受壓力的表面為曲面時，曲面上液壓作用力在某一方向上的分力等于靜壓力和曲面在該方向的垂直面內(nèi)投影面積的乘積。例1如圖中，液壓缸直徑D=150mm，柱塞直徑d=100mm，負載F=5×104N。若不計液壓油自重及活塞或缸體重量，試求圖示兩種情況下液壓缸內(nèi)的液體壓力是多少？例2如圖所示的連通器內(nèi)裝兩種液體，其中已知水的密度1000kg/m，h=60cm，h=75cm，試求另一種液體的密度是多少？例3

如題3.7圖中所示的壓力閥，當p1=6MPa時，液壓閥動作。若d1=10mm，d

2=15mm，p2=0.5MPa，試求：（1）彈簧的預(yù)壓力Fs；（2）當彈簧剛度k=10N/mm時的彈簧預(yù)壓縮量x0。例4

如圖所示，U型管測壓機內(nèi)裝有汞，其左端與裝有油液的容器相連，右端開口與大氣相通，已知：h1=0.1m,h2=0.2m,汞的密度為油液的密度為。試計算A點的絕對壓力和真空度。

MM例5

如圖所示，如圖所示U形管測壓計，已知汞的密度是，油的密度是。若U形管內(nèi)為汞，不計油液的自重，當管內(nèi)相對壓力為一個標準大氣壓（0.101325MPa)時，汞柱的高度hg為多少？若U形管內(nèi)為油，當管內(nèi)的壓力為一個工程大氣壓（0.0981MPa)時，油柱的高度hy為多少？例6

如圖所示，密閉容器中充滿密度為ρ的液體，柱塞直徑為d、重量為FG，在力F作用下處于平衡狀態(tài)。柱塞浸入液體深度h，試確定液體在測壓管內(nèi)上升的高度x。第三節(jié)流體動力學(xué)基礎(chǔ)一、基本概念理想液體:既不可壓縮又無黏性的液體實際液體:既可壓縮又有黏性的液體恒定流動：液體中任何一點的壓力、速度和密度都不隨時間而變化非恒定流動:如果液體流動時在壓力、速度和密度中有一個量隨時間變化。非恒定流動恒定流動跡線：液體質(zhì)點在空間的運動軌跡流線：某一瞬時，在流動液體流場內(nèi)作的一條空間曲線，曲線的切線方向代表了質(zhì)點在該點的速度方向。流管和流束：在流場中作一封閉曲線，通過這樣的封閉曲線上各點的流線所構(gòu)成的管狀表面稱為流管，流管內(nèi)的流線群稱為流束。過流斷面:在流場中作一面。若該面與通過面上的每一條流線都垂直，則稱該面為通流截面流量:單位時間內(nèi)流過某通流截面的流體體積法定單位:米3/秒(m3/s)

工程中常用升/分（L/min）

通流截面上的平均流速:平均流速—通流截面上各點均勻分布假想流速v=q/A

q=0v=0

q↑

v↑

q↓

v↓結(jié)論：液壓缸的運動速度取決于進入液壓缸的流量，并且隨著流量的變化而變化。q

A

v流管在穩(wěn)定流動的流體中任選截面s，并且通過它的周邊各點作流線，由這些流線所組成的管狀體就叫做流管。1.層流：流體分層流動，相鄰兩層流體間只作相對滑動，流層間沒有橫向混雜。2.紊流：當流體流速超過某一數(shù)值時，流體不再保持分層流動，而可能向各個方向運動，有垂直于管軸方向的分速度，各流層將混淆起來，并有可能出現(xiàn)渦旋，這種流動狀態(tài)叫紊流。流體作紊流時所消耗的能量比層流多，液體流動時究竟是層流還是紊流須用雷諾數(shù)來判別。液體的流動狀態(tài)雷諾試驗（1）雷諾試驗裝置（2）實驗觀察到的現(xiàn)象

A試驗時微微打開閥門，管內(nèi)水的流速較小，色水成一鮮明的細流，非常平穩(wěn)，并與管的中心線平行（圖a）稱為層流。B逐漸打開閥門到一定程度，色水細流出現(xiàn)波動（圖b）稱為過渡流。C繼續(xù)打開閥門，色水細流波動劇烈，開始出現(xiàn)斷裂，最后形成與周圍清水混雜、穿插的紊亂流動（圖c）。(a)

(b)

(c)雷諾數(shù)雷諾數(shù)Re：雷諾根據(jù)大量試驗歸納出的一個用于判別流態(tài)的無因次的綜合量。Re較大，液體的慣性力起主導(dǎo)作用，液體處于紊流狀態(tài)

Re較小，黏性力起主導(dǎo)作用，液體處于層流狀態(tài)雷諾數(shù)的物理意義：Re<R臨（或2300）為層流Re>R臨（或2300）為紊流二、液流連續(xù)性方程

在一般工作狀態(tài)下(定常流動)，液體基本上是不可壓縮的；液體又是連續(xù)的，不可能有間隙存在，根據(jù)物質(zhì)不變定律，液體在管內(nèi)既不可能增多，也不可能減少，所以它在單位時間內(nèi)流過管道每一截面的液體質(zhì)量一定是相等的。連續(xù)性方程式從流動液體質(zhì)量守恒定律中演化而來。在流體作恒定流動的流場中任取一流管，其兩端通流截面面積為

A1，A2。如圖所示若則可壓縮性流體恒定流動時的連續(xù)方程（質(zhì)量流量），適用于氣體、液體。不可壓縮性流體恒定流動時的連續(xù)方程（體積流量）適用于液體。由于兩流通截面是任意選取的，故有

q=VA=常數(shù)

這就是液流的流量連續(xù)性方程，它說明在恒定流動中，通過流管各截面的不可壓縮液體的流量是相等的。三、伯努利方程

伯努利方程是流體動力學(xué)的基本定律，它說明了理想流體在管道中作穩(wěn)定流動時，流體中某點的壓力p、流速v和高度h三個量之間的關(guān)系.下面用功能原理導(dǎo)出伯努利方程。如圖所示，我們研究管道中一段流體的運動。設(shè)在某一時刻，這段流體在a1a2位置，經(jīng)過極短時間t后，這段流體達到b1b2位置v1v2p2S2p2S2h1h2a1b1a2b2

因為時間t極短，所以a1b1和a2b2是兩段極短的位移，在每段極短的位移中，壓力p、截面積A和流速v都可看作不變。設(shè)p1、A1、v1和p2、A2、v2分別是a1b1與a2b2處流體的壓力、截面積和流速v1v2p2S2p2S2h1h2a1b1a2b2動能：勢能：壓力能：v1v2p2S2p2S2z1z2a1b1a2b2根據(jù)能量守恒定律動能勢能壓力能若等式兩邊同除以m和g，得理想液體的伯努利方程伯努利方程的物理意義為：在密封管道內(nèi)作定常流動的理想液體在任意一個通流斷面上具有三種形成的能量，即壓力能、勢能和動能。三種能量的總和是一個恒定的常量，而且三種能量之間是可以相互轉(zhuǎn)換的，即在不同的通流斷面上，同一種能量的值會是不同的，但各斷面上的總能量值都是相同的。叫做壓力頭、速度頭、水頭。例1如圖所示，水箱液面保持恒定，虹吸管的直徑d1=150mm，噴嘴出口直徑d2=50mm，不計損失，試求虹吸管的輸水流量及A點的真空度。A2m4m0011例2如圖所示，一直徑D=30m的儲油罐，其近底部的出油管直徑d=20mm，出油管中心與儲油罐液面相距H=20m

，設(shè)油液密度為，假設(shè)出油過程中油罐液面高度不變，出油管處壓力表讀數(shù)為0.045MPa，不計損失，試求裝滿體積為10000L的油車需要的時間。11HDd22實際液體的伯努利方程實際液體在管道內(nèi)流動時，由于液體存在黏性，會產(chǎn)生黏性力消耗能量,設(shè)為hw由于實際液體在管道通流截面上的流速分布是不均勻的，在用平均流速代替實際流速計算動能時，必產(chǎn)生誤差。為修正這個誤差，引入動能修正系數(shù)α.實際液體的伯努利方程為：式中，α1，α2的值，當紊流時取α=1，層流時α=2。應(yīng)用伯努利方程必須注意：1）斷面1、2需順流向選取（否則hw為負值）且應(yīng)選在緩變的通流截面上，不考慮兩截面之間的流動狀態(tài)。2）斷面中心在基準面以上時，h取正值，反之取負。通常選取特殊位置的水平面作為基準面。解題方法：1在流管的適當位置選取截面；并按液流流動的方向進行編號截面1、截面2……2假定各個截面的p、v、h分別為p1

、v1、h1，p2

、v2、h2…..3列出伯努利方程：4帶入?yún)?shù)結(jié)合連續(xù)方程進行求解例3液壓泵裝置如圖所示，吸油管直徑d=60mm,流量q=150L/min,泵吸油口允許的最低壓力0.036MPa,油液的運動粘度，密度管內(nèi)壓力損失為0.046MPa,試求吸油高度？第四節(jié)管路中液流的壓力損失

液體在管道中流動時克服由粘性而產(chǎn)生的摩擦阻力及液體質(zhì)點碰撞所消耗的能量，稱為能量損失。這種能量損失表現(xiàn)為壓力損失。

壓力損失產(chǎn)生的內(nèi)因是液體的粘性，外因是管道形狀和液體的流態(tài)。壓力損失分為沿程壓力損失和局部壓力損失兩類。

液體的流態(tài)——層流、紊流

層流：液體流動時沒有橫向脈動，不引起液體質(zhì)點混雜，而是層次分明、能夠維持安定的流動狀態(tài)。紊流：如果液體質(zhì)點流動時質(zhì)點具有脈動速度，引起流層間質(zhì)點的相互錯雜交換，這種流動狀態(tài)稱為紊流。

流態(tài)的判據(jù)——雷諾數(shù)

雷諾數(shù)：液體的流動狀態(tài)與液流速度v、管徑d和液體的運動粘度ν有關(guān)。以上三個參數(shù)組成的一個無量綱數(shù)就稱為雷諾數(shù)。

流態(tài)的判斷

Re＜Re臨時，層流

Re＞Re臨時，紊流光滑金屬管的臨界雷偌數(shù)Re臨=2300層流時的沿程壓力損失液體在等截面只管種流動時因黏性摩擦二產(chǎn)生的壓力損失稱為沿程壓力損失。

一、管道流動的沿程壓力損失沿程阻力系數(shù)，實際計算時。對于金屬管取油管長度與油管內(nèi)徑之比密度平均流速紊流時的沿程壓力損失紊流時，計算沿程壓力損失的公式在形式上與層流時的計算公式相同，但阻力系數(shù)不僅與雷偌數(shù)油管還與管壁的粗糙度油管。實際使用時，對于光滑管

二、局部壓力損失

液體流經(jīng)管道的彎頭、接頭、突變截面以及閥口、濾網(wǎng)等局部裝置時，液流會產(chǎn)生旋渦，并發(fā)生強烈的紊動現(xiàn)象，由此而造成的壓力損失稱為局部壓力損失。計算公式——局部阻力系數(shù)三、管路系統(tǒng)總的壓力損失及壓力效率

總壓力損失：整個管路系統(tǒng)的總壓力損失是系統(tǒng)中所有直管的沿程壓力損失和所有局部壓力損失之和1122例1如圖所示，液壓泵的流量q=25L/min，吸油管直徑d=25mm，泵口比油箱液面高出400mm。如果只考慮吸油管中的沿程壓力損失，當用32號液壓油，并且油溫為40℃時，液壓油的密度=900kg/m。試求油泵吸油口處的真空度是多少？1122例2如圖所示，液壓泵從一個大容積的油池中抽吸潤滑油，流量為q=1.2L/s，油液的粘度°E=40，密度=900kg/m，假設(shè)液壓油的空氣分離壓為2.8m水柱，吸油管長度=10m，直徑d=40mm，如果只考慮管中的摩擦損失，求液壓泵在油箱液面以上的最大允許安裝高度是多少？例3例2中若將泵的流量增大一倍時，最大允許高度將如何變化？1122例4噴管流量計直徑D=50mm,噴管出口直徑d=30mm,局部阻力系數(shù)，油液密度為，噴管前后壓力差有水銀壓差計讀數(shù)h=175mm,試求通過管道的流量q。（水銀密度為）q例5如果有兩條長度相等的管道相并聯(lián)，管道直徑為d1,d2(d1>d2),油在管中作層流運動，如僅計管內(nèi)的沿程損失，試問（1)兩管內(nèi)的流速那個大？(2)若同樣條件下，兩管串聯(lián)時，兩管內(nèi)的流速那個大？作業(yè)題P292-12第六節(jié)液壓沖擊及氣穴現(xiàn)象

一液壓沖擊和沖擊壓力1、液壓沖擊在液壓系統(tǒng)中，當極快地換向或關(guān)閉液壓回致使液流速度急速地改變，由于流動液體的慣性或運動部件的慣性，會使系統(tǒng)內(nèi)的壓力發(fā)生突然升高或降低，這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊。產(chǎn)生原因：液流通道迅速關(guān)閉或迅速換向，液流速度的大小或方向發(fā)生突然變化，液流停止運動，動能轉(zhuǎn)換為壓力能，使壓力急劇升高，形成液壓沖擊。運動著的工作部件突然制動、換向、啟動，其慣性使壓力急劇升高，形成液壓沖擊。某些液壓元件動作失靈或不靈敏，使液流受阻，系統(tǒng)壓力升高，形成液壓沖擊。特征：峰值壓力>>正常工作壓力。壓力升降波動，變化極快。危害：引起工作機械振動，產(chǎn)生噪聲。導(dǎo)致某些元件如密封裝置、管路等損壞。會使某些元件如壓力繼電器、順序閥等產(chǎn)生誤動作，甚至可能損毀設(shè)備。如此循環(huán)，產(chǎn)生液流壓力振蕩。終因摩擦損失而停止。液流速度突變引起的液壓沖擊

液體自左側(cè)沿管道向右側(cè)經(jīng)閥門流出。若將閥門突然關(guān)閉，此時緊靠閥門處的液體被迫立即停止流動，液體的動能瞬時轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽瑝毫眲∩?，產(chǎn)生沖擊壓力。其后的液體依次停止流動，動能依次轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，助長了沖擊壓力。右側(cè)的沖擊壓力波以很高的速度向左側(cè)傳播。到了左側(cè)，壓力能又轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽纬蓧毫挡?，動能再向右?cè)傳播。運動部件制動所產(chǎn)生的液壓沖擊

活塞以初始速度向左運動，活塞和負載具有質(zhì)量。當換向閥突然關(guān)閉進出油口通道，油液被封閉在兩腔之中。由于運動部件的慣性，活塞將繼續(xù)運動一小段距離后才停止，使液壓缸左腔油液受到壓縮，動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ?，從而引起液體壓力急劇升高。產(chǎn)生沖擊。沖擊能量將被液體的彈性和摩擦所吸收。減小液壓沖擊的措施：延長閥門關(guān)閉時間和運動部件的制動時間，減慢液流的換向速度，削減沖擊波的強度。在沖擊源處設(shè)置蓄能器，增加系統(tǒng)的彈性，以吸收液壓沖擊的能量。適當加大管道直徑，盡量縮短管路長度。限制管道中液體的流速和運動部件的運動速度或采用用橡膠軟管。在容易出現(xiàn)液壓沖擊的地方，安裝限制壓力升高的安全閥。適當加大管道直徑，盡量縮短管路長度。二、“氣穴”現(xiàn)象

在液壓系統(tǒng)中，當流動液體某處的壓力低于空氣分離壓時，原先溶解在液體中的空氣就會游離出來，使液體中產(chǎn)生大量氣泡，這種現(xiàn)象稱為氣穴現(xiàn)象。氣穴現(xiàn)象使液壓裝置產(chǎn)生噪聲和振動，使金屬表面受到腐蝕?？諝夥蛛x壓：在一定溫度下，當液體壓力低于某值時，溶解在液體中的空氣將會突然地迅速從液體中分離出來，產(chǎn)生大量氣泡，這個壓力稱為液體在該溫度下的空氣分離壓。

飽和蒸氣壓：當液體在某一溫度下其壓力繼續(xù)下降而低于一定數(shù)值時，液體本身便迅速汽化，產(chǎn)生大量蒸氣，這時的壓力稱為液體在該溫度下的飽和蒸氣壓

液壓泵吸油管直徑太小時、或吸油阻力太大、或液壓泵轉(zhuǎn)速過高，由于吸油腔壓力低于空氣分離壓而產(chǎn)生氣穴現(xiàn)象。

氣穴現(xiàn)象舉例

“氣穴”通常會對液壓系統(tǒng)造成極大的危害：一方面使金屬表面疲勞。另一方面又使工作介質(zhì)變質(zhì)，對金屬產(chǎn)生化學(xué)腐蝕作用，從而使液壓元件表面受到侵蝕、剝落，甚至出現(xiàn)海綿狀的小洞穴。因氣穴而對金屬表面產(chǎn)生腐蝕的現(xiàn)象稱為氣蝕。氣蝕會嚴重損傷元件表面質(zhì)量，大大縮短其使用壽命，因而必須加以防范。預(yù)防“氣穴”的措施：減小閥孔口前后的壓差，一般希望其壓力比p1/p2<3.5。正確設(shè)計液壓泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)。液壓系統(tǒng)各元部件的連接處要密封可靠，嚴防空氣侵入。提高零件的機械強度，采用抗腐蝕能力強的金屬材料。本章小結(jié)液壓油黏性的意義及黏度的三種表示方法靜力學(xué)基礎(chǔ)基本方程絕對壓力、表壓力、真空度動力學(xué)基礎(chǔ)液體的流動狀態(tài)及判斷標準連續(xù)性方程伯努利方程理想液體實際液體壓力損失填空題（每空1分）1.液壓傳動的工作原理是（）定律。即密封容積中的液體既可以傳遞（），又可以傳遞（）。2.油液在外力作用下，液層間作相對運動而產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，叫做油液的（），其大小用（）表示。常用的三種表示方式：即（）、（）和（）。3.各種礦物油的牌號就是該種油液在40℃時的

（）的平均值。填空題4.液體的可壓縮性隨溫度的升高而（），因壓力的增高而（）

。5.液壓系統(tǒng)的工作壓力取決于（）

。6.在研究流動液體時，將既（）又（）

的假想液體稱為理想液體。7.液體的流態(tài)分為（）和（），判別流態(tài)的