液壓與氣壓傳動

2、5液體流經(jīng)孔口和縫隙流量—壓力特性

2、6液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象

目的任務(wù)

了解流量公式、特點、兩種現(xiàn)象產(chǎn)生原因

掌握薄壁孔流量公式及通用方程、兩種現(xiàn)象危害及消除液壓與氣壓傳動2、5液體流經(jīng)孔口和縫隙流量—壓力特性

2、6液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象

重點難點1薄壁小孔流量公式及特點2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4兩種現(xiàn)象危害及消除方法液壓與氣壓傳動2、5液體流經(jīng)孔口和縫隙流量—壓力特性

2、6液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象提問作業(yè)

1動力學(xué)三大方程各是什么？分別是剛體力學(xué)中哪些定律在流體

力學(xué)中的具體應(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)

生原因各是什么？

3液壓傳動油管中為何種流態(tài)？產(chǎn)生什么損失?液壓與氣壓傳動2、5液體流經(jīng)孔口及縫隙流量—壓力特性

2、6

液壓沖擊和空穴現(xiàn)象

2、5、1小孔流量—壓力特性2、5、2液體流經(jīng)縫隙流量—壓力特性液壓與氣壓傳動液體流經(jīng)孔口及縫隙的流量—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)計計算的基礎(chǔ)，因此：

小孔雖?。ㄖ睆揭话阍?mm以內(nèi)），縫隙雖窄（寬度一般在0、1mm以下），但其作用卻不可等閑視之。液壓與氣壓傳動2、5、1小孔流量——壓力特性

薄壁小孔流量壓力特性

短孔和細(xì)長孔的流量壓力特性流量通用方程

液壓與氣壓傳動小孔流量——壓力特性

薄壁小孔l/d≤0·5

孔口分類<細(xì)長小孔l/d>4

短孔0、5<l/d≤4

液壓與氣壓傳動

薄壁小孔流量壓力特性如圖2、5、1：取孔前通道斷面為1—1斷面，收縮

斷面為Ⅱ——Ⅱ斷面，管道中心為動畫演示基準(zhǔn)面，z1=z2

，列伯努利方程如下：

p1+ρα1v12/2=p2+ρα2v22/2+△pw

液壓與氣壓傳動薄壁小孔流量壓力特性

∵v1<<v2v1可忽略不計，收縮斷面流動是紊流α2=1；而△pw僅為局部損失即△pw=ζρv22/2∴v2=√2/ρ·(p1-p2)/√α2+ξ=Cv√2△p/ρ

故q=A2v2=CcATv2=CvCcAT√2/ρ△p=CqAT√2△p/ρCq=CvCcCc=A2/AT=d22/d2A=πd2/4

液流完全收縮情況下（D/d≥7）：當(dāng)Re≤105Cq=0、964Re-0、05

當(dāng)Re>105Cc=0.61∽0.63Cv=0.97∽0.98Cq=0.6∽0.62

液流不完全收縮時（D/d<7），查表2、5、1液壓與氣壓傳動

薄壁小孔流量壓力特性

結(jié)論：∵q∝

√△p，與μ無關(guān)。

∴流過薄壁小孔的流量不受油溫變化的影響。液壓與氣壓傳動短孔和細(xì)長孔的流量壓力特性

短孔：q

=CqAT√2△p/ρCq可查圖2、5、2

細(xì)長孔：q

=πd4△p/128μl=πd2△p/32μl=CA△p

結(jié)論：∵

q∝

△p反比于μ

∴流量受油溫變化影響較大（T↑μ↓q↑）液壓與氣壓傳動

流量通用方程∵薄壁孔：q

=CqAT√2△p/ρ=Cq√2/ρAT√△p

短孔：q

=CqAT√2△p/ρ=Cq√2/ρAT√△p

細(xì)長孔：

q

=πd4△p/128μl=1/32μlπd4/4△p∴流量通用方程：q=CAT△pф

液壓與氣壓傳動

液體流經(jīng)縫隙的流量—壓力特性

平面縫隙常見縫隙<

環(huán)狀縫隙壓差流動縫隙流動狀況<

剪切流動液壓與氣壓傳動壓差流動固定平行平板縫隙流量壓力特性如圖2、5、3：設(shè)縫隙度高為δ，寬度b,度為l,兩端壓力為p1、p2其壓差為ΔP，從縫隙中取一微小六面體，左右兩端所受壓力為p和p+dp，上下兩側(cè)面所受摩擦切應(yīng)力為τ+dτ和τ，則在水平方向受力平衡方程為：pbdy+(τ+dτ)bdx=(p+dp)bdy+τbdx

整理后得：dτ/dy=dp/dx動畫演示液壓與氣壓傳動壓差流動固定平行平板縫隙的流量壓力特性

∵τ=μ·du/dy

∴d2u/dy2=1/μ·dp/dx

上式對y兩次積分得：u=dp/dx·y2/2μ+C1y+C2

由邊界條件：當(dāng)y=0,u=0y=δ,u=u0

則有：C1=-δdp/dx/2μ,C2=0此外，在縫隙液流中，壓力沿x方向變化率dp/dx是一常數(shù)，有:dp/dx=p2-p1/l=-(p1-p2)/l=-△p/lu=(δ-y)y·△p/2μl故q=∫0hubdy=b∫0h△p·(δ-y)ydy/2μl=bδ3△p/12μl液壓與氣壓傳動壓差流動固定平行平板縫隙流量壓力特性

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。液壓與氣壓傳動

相對運動平行平板縫隙流量壓力特性

相對運動平行平板縫隙（見圖2、5、4）

剪切流動時：q=vbδ/2壓差與剪切流動時：q=bδ3△p/12μl±vbδ/2

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(fù)號

液壓與氣壓傳動液體流經(jīng)環(huán)形縫隙的流量壓力特性

液壓缸缸筒與活環(huán)形縫隙<

閥芯與閥孔

同心分類<

偏心

液壓與氣壓傳動

同心環(huán)形縫隙流量如圖2、5、5：設(shè)圓柱體直徑為D，縫隙厚度為δ，縫隙長度為l,若沿圓周展開，相當(dāng)于平行平板縫隙，b=πD∴q

=πDδ3△p/12μl±πDδv/2

當(dāng)相對速度V=0時，其流量公式為：

q

=πDδ3·△p/12μl液壓與氣壓傳動

偏心環(huán)形縫隙流量

設(shè)偏心距為e,則：

q

=πDδ3△p(l+1.5ε2)/12μl±πDδv/2ε—相對偏心率ε=e/δ

當(dāng)內(nèi)外圓表面沒有相對運動時：

q

=πDδ3△p(l+1.5ε2)/12μl

結(jié)論：1）ε=1時q偏

=2.5q同

2）ε=0時即同心圓環(huán)縫隙

3）∵q與ε2成正比，ε↑q↑∴應(yīng)盡量做成同心，以減小泄漏量。液壓與氣壓傳動2、6

液壓沖擊和空穴現(xiàn)象

液壓沖擊（水錘、水擊）

氣穴（空穴）現(xiàn)象液壓與氣壓傳動液壓沖擊（水錘、水擊）

液壓沖擊：液壓系統(tǒng)中，由于某種原因（如速度急劇變化），引起壓力突然急劇上升，形成很高壓力峰值的現(xiàn)象。如：急速關(guān)閉自來水管可能使水管發(fā)生振動，同時發(fā)出噪聲。液壓與氣壓傳動

液壓沖擊產(chǎn)生的原因1）迅速使油液換向或突然關(guān)閉油路，使液體受阻，動能轉(zhuǎn)換為壓力能，使壓力升高。

2）運動部件突然制動或換向，使壓力升高。液壓與氣壓傳動

液壓沖擊引起的結(jié)果∵液壓沖擊峰值壓力>>工作壓力

∴引起振動、噪聲、導(dǎo)致某些元件如密封裝置、管路等損壞；使某些元件（如壓力繼電器、順序閥等）產(chǎn)生誤動作，影響系統(tǒng)正常工作。液壓與氣壓傳動

減小液壓沖擊的措施

1）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v管<5m/s，

v缸<10m/min。3）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。液壓與氣