第4講液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象

1、目的任務(wù)目的任務(wù) 了解流量公式、特點、兩種現(xiàn)象了解流量公式、特點、兩種現(xiàn)象 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 掌握薄壁孔流量公式及通用方程、兩種現(xiàn)象危害及消除掌握薄壁孔流量公式及通用方程、兩種現(xiàn)象危害及消除重點難點重點難點1 薄壁小孔流量公式及特點薄壁小孔流量公式及特點 2 流量通用方程及各項含義流量通用方程及各項含義 3 平行平板縫隙和偏心圓環(huán)縫隙流量公式之結(jié)論平行平板縫隙和偏心圓環(huán)縫隙流量公式之結(jié)論4 兩種現(xiàn)象危害及消除方法兩種現(xiàn)象危害及消除方法 提問作業(yè)提問作業(yè) 1 動力學(xué)三大方程各是什么？分別是剛體力學(xué)中哪動力學(xué)三大方程各是什么？分別是剛體力學(xué)中哪 些定些定 律在流體律在流體 力學(xué)中的具體應(yīng)用力學(xué)中的

2、具體應(yīng)用? 2 液壓傳動中液體的流態(tài)和壓力損失有哪幾種？其判別方法和產(chǎn)液壓傳動中液體的流態(tài)和壓力損失有哪幾種？其判別方法和產(chǎn) 生原生原 因各是什么？因各是什么？ 3 液壓傳動油管中為何種流態(tài)？產(chǎn)生什么損失液壓傳動油管中為何種流態(tài)？產(chǎn)生什么損失?2、5、1 小孔流量小孔流量壓力特性壓力特性 2、5、2 液體流經(jīng)縫隙流量壓力特性概述：孔口和縫隙流量在液壓技術(shù)中占有很重要概述：孔口和縫隙流量在液壓技術(shù)中占有很重要 的地位，它涉及液壓元件的密封性，系統(tǒng)的地位，它涉及液壓元件的密封性，系統(tǒng) 的容積效率，更為重要的是它是設(shè)計計算的容積效率，更為重要的是它是設(shè)計計算 的基礎(chǔ)，因此：的基礎(chǔ)，因此： 小孔雖小（

3、直徑一般在小孔雖小（直徑一般在1mm以內(nèi)），以內(nèi)）， 縫隙雖窄（寬度一般在縫隙雖窄（寬度一般在0、1mm 以下），以下）， 但其作但其作 用卻不可等閑視之。用卻不可等閑視之。 薄壁小孔流量壓力特性薄壁小孔流量壓力特性 短孔和細長孔的流量壓力特性短孔和細長孔的流量壓力特性 流量通用方程流量通用方程 薄壁小孔 l/d 05 孔口分類 4 短孔 0、5 l/d 4 如圖2、5、1：取孔前通道斷面為11斷面，收縮 斷面為斷面，管道中心為動畫演示動畫演示 基準面， z1 = z2 ，列伯努利方程如下： p1+1v12 /2= p2 +2v22/2 +pw v1 105 Cc = 0.61 0.63 Cv

4、 = 0.97 0.98 Cq = 0.6 0.62 液流不完全收縮時（液流不完全收縮時（D/d 7），查表），查表2、5、1 結(jié)論：結(jié)論： q p ，與，與無關(guān)。無關(guān)。 流過薄壁小孔的流量不受油溫變化流過薄壁小孔的流量不受油溫變化 的影響。的影響。 短孔：短孔：q = CqAT 2p / Cq 可查圖可查圖2、5、2 細長孔：細長孔：q = d4p / 128l =d2p/32l=CAp 結(jié)論：結(jié)論： q p 反比于反比于 流量受油溫變化影響較大（流量受油溫變化影響較大（T q） 薄壁孔：薄壁孔：q = CqAT 2p /= Cq2/ AT p 短孔：短孔： q = CqAT 2p / =

5、Cq2/ AT p 細長孔：細長孔： q =d4p / 128l =1/32l d4/4 p 流量通用方程：流量通用方程： q = C ATp 平面縫隙平面縫隙 常見縫隙常見縫隙 環(huán)狀縫隙環(huán)狀縫隙 壓差流動壓差流動 縫隙流動狀況縫隙流動狀況 剪切流動剪切流動如圖如圖2、5、3：設(shè)縫隙度高為：設(shè)縫隙度高為，寬度，寬度b,度為度為l, 兩兩 端壓力端壓力 為為p1、p2其壓差為其壓差為P，從縫隙中取一微小，從縫隙中取一微小 六面體，左右兩六面體，左右兩 端所受壓力為端所受壓力為p和和p+dp， 上下兩側(cè)面所受摩擦切應(yīng)力為上下兩側(cè)面所受摩擦切應(yīng)力為+d和和， 則在水平方則在水平方 向受力平衡方程為：

6、向受力平衡方程為： pbdy + (+d)bdx = (p+dp)bdy +bdx 整理后得：整理后得： d/dy = dp/dx動畫演示動畫演示 = du/dy d2u/dy2 = 1/dp/dx 上式對上式對y兩次積分得：兩次積分得：u = dp/dx y 2/2+ C1y + C2 由邊界條件：由邊界條件： 當(dāng)當(dāng)y = 0, u = 0 y = , u = u0 則有：則有：C1 = -dp/dx /2, C2 = 0 此外，在縫隙液流中，壓力沿此外，在縫隙液流中，壓力沿x方向變化率方向變化率dp/dx是一常數(shù)，有是一常數(shù)，有: dp/dx = p2-p1/l = -(p1-p2)/l

7、= -p/l u = (-y)yp/2l 故故 q =0hubdy = b0hp(-y)ydy /2l = b3p /12l 結(jié)論：在壓差作用下，通過固定平行平板縫隙結(jié)論：在壓差作用下，通過固定平行平板縫隙 的流量與縫隙高度的三次方成正比，這的流量與縫隙高度的三次方成正比，這 說明，液壓元件內(nèi)縫隙的大小對其泄漏說明，液壓元件內(nèi)縫隙的大小對其泄漏 量的影響是很大的。量的影響是很大的。 相對運動平行平板縫隙（見圖相對運動平行平板縫隙（見圖2、5、4） 剪切流動時：剪切流動時： q = vb/2 壓差與剪切流動時：壓差與剪切流動時： q = b3p /12l vb/2 剪切與壓差流動方向一致時，取正

8、號剪切與壓差流動方向一致時，取正號 剪切與壓差流動方向相反時，取負號剪切與壓差流動方向相反時，取負號 液壓缸缸筒與活液壓缸缸筒與活 環(huán)形縫隙環(huán)形縫隙 閥芯與閥孔閥芯與閥孔 同心同心 分類分類 工作壓力工作壓力 引起振動、噪聲、導(dǎo)致某些元件如密封裝置、引起振動、噪聲、導(dǎo)致某些元件如密封裝置、 管路等管路等 損壞；使某些元件（如壓力繼電器、損壞；使某些元件（如壓力繼電器、 順序閥等）產(chǎn)生誤動作，影響系順序閥等）產(chǎn)生誤動作，影響系 統(tǒng)統(tǒng) 正常工作。正常工作。 1） 延長閥門關(guān)閉和運動部件制動換向的時間。延長閥門關(guān)閉和運動部件制動換向的時間。 2） 限制管道流速及運動部件速度限制管道流速及運動部件速度

9、 v管管 5m/s ， v缸缸 10m/min 。3） 加大管道直徑，盡量縮短管路長度。加大管道直徑，盡量縮短管路長度。 4） 采用軟管，以增加系統(tǒng)的彈性。采用軟管，以增加系統(tǒng)的彈性。 氣穴現(xiàn)象：液壓系統(tǒng)中，由于某種原（如速 度突變），使 壓力降低而使氣泡 產(chǎn)生的現(xiàn)象。 壓力油流過節(jié)流口、閥口或管道狹縫時，速壓力油流過節(jié)流口、閥口或管道狹縫時，速度升高，壓力降低；液壓泵吸油管道較小，吸油度升高，壓力降低；液壓泵吸油管道較小，吸油高度過大，阻力增大，壓力降低；液壓泵轉(zhuǎn)速過高度過大，阻力增大，壓力降低；液壓泵轉(zhuǎn)速過高，吸油不充分，壓力降低（如高空觀纜）。高，吸油不充分，壓力降低（如高空觀纜）。 混入混入 氣泡氣泡 輕微氣穴輕微氣穴空氣空氣 溶入溶入 氣體分子氣體分子 嚴重氣穴嚴重氣穴 蒸汽蒸汽 汽泡汽泡 強烈氣穴強烈氣穴 1 液流不連續(xù)，流量、壓力脈動 2 系統(tǒng)發(fā)生強烈的振動和噪聲 3 發(fā)生氣蝕 1 減小小孔和縫隙前后壓力降，希望減小小孔和縫隙前后壓力降，希望 p1/p2 3.5 。2 增大直徑、降低高度、限制流速。增大直徑、降低高度、限制流速。