液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)課件 單元一 壓力和流量

壓力和流量液壓與氣壓傳動(dòng)技術(shù)液體靜壓力及其特征作用于液體上的力有質(zhì)量力和表面力。質(zhì)量力：作用于液體的所有質(zhì)點(diǎn)上，如重力和慣性力。表面力：作用于液體的表面上，它是一種外力。壓力：液體在單位面積上所受的內(nèi)法線(xiàn)方向上的力，用P表示。液體靜壓力具有下列兩個(gè)特性:1)液體的靜壓力垂直于其受壓平面，方向與該面的內(nèi)法線(xiàn)方向一致。2)靜止液體內(nèi)任意點(diǎn)處所受到的靜壓力在各個(gè)方向上都相等。靜壓傳遞原理應(yīng)用實(shí)例靜止液體內(nèi)壓力的傳遞靜壓傳遞原理:盛放在密閉容器內(nèi)的液體，其外加壓力p0發(fā)生變化時(shí)，只要液體仍保持其原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)不變，液體中任一點(diǎn)的壓力，均將發(fā)生同樣大小的變化。這就是說(shuō)，在密閉容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將等值地同時(shí)傳遞到液體各點(diǎn)。這就是靜壓力傳遞原理，或稱(chēng)為帕斯卡(Pascal)原理。靜壓力對(duì)固體壁面的作用力：當(dāng)固體壁面為平面時(shí)，作用在該面上靜壓力相互平行，且垂直于承壓表面。F=p×A

A不變，壓力取決于外負(fù)載液體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)液體動(dòng)力學(xué)主要研究的是液體流動(dòng)時(shí)流速和壓力的變化規(guī)律。

描述流動(dòng)液體力學(xué)規(guī)律的三個(gè)基本方程式：

流動(dòng)液體的連續(xù)性方程

伯努利方程

動(dòng)量方程前兩個(gè)方程式反映壓力、流速與流量之間的關(guān)系，動(dòng)量方程式用來(lái)解決液體與固體壁面間的作用力問(wèn)題。圖1-7液體流量和平均流速液體流動(dòng)的基本概念

液體的流動(dòng)狀態(tài)層流和湍流雷諾實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在層流時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)互不干擾，其流動(dòng)呈線(xiàn)性或?qū)訝睿移叫杏诠艿垒S線(xiàn)；而在湍流時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)雜亂無(wú)章，除了平行于管道軸線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)外，還存在著劇烈的橫向運(yùn)動(dòng)。層流和湍流是兩種不同性質(zhì)的流態(tài)。層流時(shí)，液體流速較低，質(zhì)點(diǎn)受粘性制約，不能隨意運(yùn)動(dòng)。粘性力起主導(dǎo)作用；湍流時(shí)，液體流速較高，粘性的制約作用減弱，慣性力起主要作用。流動(dòng)液體的連續(xù)性方程

不可壓縮的液體的流動(dòng)過(guò)程遵守質(zhì)量守恒定律。液流連續(xù)性方程表明：通過(guò)流管內(nèi)任一通流截面上的流量相等，當(dāng)流量一定時(shí)，任一流通截面上的流通面積與流速成反比。連續(xù)方程在液壓傳動(dòng)中的應(yīng)用當(dāng)v1不可調(diào)節(jié)時(shí)，那么調(diào)節(jié)q3也能使v2產(chǎn)生相應(yīng)的變化。在液壓技術(shù)中，v1或q3都能夠做到在一定范圍內(nèi)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，因此v2也能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，這是液壓傳動(dòng)能被普遍應(yīng)用的原因之一。

液體流動(dòng)時(shí)的能量損失分析一、壓力損失二、流量損失三、液壓沖擊四、空穴現(xiàn)象管路內(nèi)液體流動(dòng)時(shí)的壓力損失由于液體具有粘性，在管路中流動(dòng)時(shí)不可避免地存在著摩擦，所以液體在流動(dòng)過(guò)程中必然要損耗一部分能量，主要表現(xiàn)為壓力損失。壓力損失有沿程壓力損失和局部壓力損失兩種。沿程壓力損失：當(dāng)液體在直徑不變的直管中流動(dòng)，因摩擦而產(chǎn)生的壓力損失。主要取決于管路的長(zhǎng)度和管徑、液流的流速和粘度等。

局部壓力損失：由于管截面形狀突然變化、液流方向改變或其他形式的液流阻力而引起的壓力損失。

總的壓力損失等于沿程壓力損失與局部壓力損失之和。

壓力損失的危害及減緩措施：壓力損失關(guān)系到系統(tǒng)供油壓力，會(huì)造成系統(tǒng)油溫升高、泄漏增大，影響系統(tǒng)工作性能。因此，可以通過(guò)減少流速，縮短管路長(zhǎng)度，減少管路截面的突變，提高管壁加工質(zhì)量，適當(dāng)增加管道內(nèi)徑及合理選用閥類(lèi)元件等措施減少壓力損失。

泵的額定壓力：系統(tǒng)最大工作壓力乘以一個(gè)1.3~1.5的系數(shù)來(lái)估算。液體流動(dòng)時(shí)的流量損失流量損失：泄漏造成實(shí)際流量減少的現(xiàn)象。泄漏分內(nèi)泄漏和外泄漏。內(nèi)泄漏：在液壓系統(tǒng)內(nèi)部，高壓油經(jīng)間隙流向低壓區(qū)從而造成泄漏。外泄漏：由于液壓元件密封不完善，一部分油液經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)部向外部的泄漏。流量損失影響運(yùn)動(dòng)速度，而泄漏又不能絕對(duì)避免，所以在液壓系統(tǒng)中泵的額定流量要略大系統(tǒng)工作時(shí)所需的最大流量。通常也可以用系統(tǒng)工作所需的最大流量乘以一個(gè)1.1~1.3的系數(shù)來(lái)估算。液體沖擊主要危害：液壓沖擊會(huì)引起振動(dòng)和噪聲,其壓力峰值可超過(guò)工作壓力的幾倍，有時(shí)會(huì)使某些液壓元件，如：壓力繼電器、順序閥等產(chǎn)生誤動(dòng)作而影響系統(tǒng)正常工作，甚至可能使某些液壓元件、密封裝置和管路損壞。因此，在液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用中必須采取適當(dāng)?shù)拇胧﹣?lái)防止和減小液壓沖擊。防止和減小液壓沖擊的方法:1)延長(zhǎng)閥門(mén)關(guān)閉和運(yùn)動(dòng)部件換向制動(dòng)的時(shí)間。2)限制管道內(nèi)液體的流速及運(yùn)動(dòng)部件的速度。3)適當(dāng)增大管徑或采用橡膠軟管，盡量縮短管道長(zhǎng)度。4)在系統(tǒng)中設(shè)置蓄能器和安全閥，在液壓元件中設(shè)置緩沖裝置。液壓沖擊----在液壓系統(tǒng)中，油路突然關(guān)閉或換向時(shí)，壓力急劇升高的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因----速度急劇變化、高速運(yùn)動(dòng)部件的慣性力、液壓元件反應(yīng)不靈敏。空穴現(xiàn)象空穴現(xiàn)象：在液流中當(dāng)某點(diǎn)壓力低于液體所在溫度下的空氣分離壓力時(shí)，原來(lái)溶于液體中的氣體會(huì)分離出來(lái)而產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象。主要危害：氣泡破裂，引起局部沖擊；破壞了液流的連續(xù)性，造成流量和壓力波動(dòng)；氣泡中的氧腐蝕元件造成氣蝕等。主要措施----使液壓系統(tǒng)內(nèi)所有點(diǎn)的壓力均高于壓力油的空氣分離壓力。具體有：(1)減小閥孔口前后的壓差，一般希望其壓力比p1/p2＜3.5。(2)正確設(shè)計(jì)和使用液壓泵站。(3)液壓系統(tǒng)各元件的連接處要密封可靠，嚴(yán)防空氣侵入。(4)液壓元件材料采用抗腐蝕能力強(qiáng)的金屬材料，提高零件的機(jī)械強(qiáng)度，減小零件表面粗糙度。液體