項(xiàng)目二 任務(wù)四 流體流動(dòng)的壓力損失計(jì)算

項(xiàng)目二：液壓傳動(dòng)基礎(chǔ)任務(wù)四：流體流動(dòng)的壓力損失計(jì)算授課教師：某某某任務(wù)概述了解管路內(nèi)壓力損失情況，掌握沿程壓力損失和局部壓力損失計(jì)算方法。知識(shí)與技能

圖2.22液體流動(dòng)的壓力損目錄CATALOG沿程壓力損失01局部壓力損失02管路系統(tǒng)總壓力損失0301沿程壓力損失一、沿程壓力損失液體在等徑直管中流動(dòng)時(shí)，由于液體的黏性和過(guò)流斷面上質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度的不同，造成液體分子間的內(nèi)摩力；同時(shí)液體分子與管道內(nèi)壁也會(huì)形成摩擦力，這兩種摩擦力形成一種能量損失即沿程壓力損失，它是沿著整個(gè)流動(dòng)管道都會(huì)產(chǎn)生的壓力損失。沿程壓力損失主要取決于管路的長(zhǎng)度、內(nèi)徑、粗糙度、液體的流速和黏度等。液體的流態(tài)（層流和紊流）不同，沿程壓力損失也不同。因壓力損失不僅浪費(fèi)功率，還會(huì)使系統(tǒng)油溫升高，黏度下降，泄漏增加，元件受熱膨脹，尺寸增大，影響正常工作，甚至卡死，所以必須控制系統(tǒng)的壓力損失。沿程壓力損失沿程壓力損失因素沿程壓力損失后果一般在液壓傳動(dòng)中，液體的流動(dòng)狀態(tài)多數(shù)是液體在圓管中做層流流動(dòng)（低速流動(dòng)）。液體層流時(shí)的沿程壓力損失公式為

（2-26）由上式可以看出：管道越細(xì)、越長(zhǎng)、黏度越大、流速越快，則壓力損失越大。01層流時(shí)的沿程壓力損失管道代號(hào)允許流速/(m/s)吸油管有過(guò)濾器0.5?1.5無(wú)過(guò)濾器1.5~3回油管

2?3壓油管2.5MPa35MPa410MPa5>15MPa7

表2.7管道推薦流速當(dāng)管道內(nèi)流速較大時(shí)，液體各質(zhì)點(diǎn)不再是有規(guī)則（拋物線）的軸向運(yùn)動(dòng)，而是在運(yùn)動(dòng)過(guò)程存在劇烈的橫向流動(dòng)，各質(zhì)點(diǎn)形成互相摻混和脈動(dòng)。這種極不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，引起質(zhì)點(diǎn)間的碰撞，產(chǎn)生大量的不規(guī)則的小旋渦，使紊流能量損失比層流大得多。所以在液壓系統(tǒng)中，為避免產(chǎn)生紊流，應(yīng)限制管道內(nèi)的流速不超過(guò)7m/s。紊流時(shí)的沿程壓力損失計(jì)算式查表2.6。液態(tài)Re管道λ的計(jì)算層流Re<2300等溫金屬管非等溫光滑金屬管橡膠軟管

紊流4000<Re<105光滑管105<Re<3×106Re>900/dλ的值除與Re有關(guān)外，還與相對(duì)粗糙度△/d有關(guān)。絕對(duì)粗糙度△值與管材有關(guān)：鋼管0.04、鑄鐵0.25、銅管和塑料管0.0015?0.01。應(yīng)盡量提高管壁的加工質(zhì)量，降低壓力損失。表2.6圓管沿程阻力系數(shù)λ的計(jì)算公式02紊流時(shí)的沿程壓力損失02局部壓力損失二、局部壓力損失液體流經(jīng)閥口、彎管、突變截面和濾網(wǎng)等局部結(jié)構(gòu)時(shí)，由于液流方向和速度均發(fā)生變化，形成旋渦(如圖2.23所示)，使液體的質(zhì)點(diǎn)間相互撞擊，從而產(chǎn)生較大的能量損耗，即局部壓力損失。局部壓力損失圖2.23管路突然擴(kuò)大時(shí)液流狀況減小局部壓力損失的措施是減少管道截面的突變，減少接頭與彎頭數(shù)量，選用壓力降較小的閥類元件等。局部壓力損失的計(jì)算式為（2-27）Δpζ

局部壓力損失，Pa；ζ

局部阻力系數(shù)，其數(shù)值與局部阻力結(jié)構(gòu)有關(guān)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定，可查手冊(cè)；υ

液體的平均流速。閥類元件的局部壓力損失也可用下面更易計(jì)算的公式（2-28）

03管路系統(tǒng)總壓力損失三、管路系統(tǒng)總壓力損失一般液壓系統(tǒng)的管路不是太長(zhǎng)，所以沿程壓力損失較小，閥類等元件的局部壓力損失比較大。但壓力損失也有有利的一面，如減壓閥和流量閥等多種閥類元件，就是利用增大或減小通過(guò)它的液流的壓力損失(壓降)來(lái)實(shí)現(xiàn)壓力和流量控制的。管路系統(tǒng)總的壓力損失可由以上所有沿程壓力損失和局部壓力損失組成（2-29）計(jì)算出壓力損失值后，就可求得到液壓泵的實(shí)際工作壓力。若已知執(zhí)行機(jī)構(gòu)所需的工作壓力為p(一般在2.5?32MPa)，因液壓系統(tǒng)中油管安裝的最大高度一般不超過(guò)10m，管道內(nèi)的平均流速一般不會(huì)超過(guò)7m/s，則可得液壓泵出口的壓力。假設(shè)壓力（能）為：p=2.5MPa位能：ρgh=900×9.8×10=0.09MPa動(dòng)能：ρυ2/2=900×72

∕

2=0.023MPa由以上計(jì)算可看出，壓力能比位能和動(dòng)能大很多。所以，在以后的液壓系統(tǒng)計(jì)算時(shí)，位能和動(dòng)能可忽略不計(jì)，只靠壓力能做功。利用伯努利方程，則泵的壓力為：（2-30）

如圖2.20所示，泵的流量為42×10-5?/s，吸油管內(nèi)徑為30mm，油液密度為900kg/m3，運(yùn)動(dòng)黏度為32×10-6㎡/s，過(guò)濾器壓力損失△p=0.0