9.17第2章 液压传动的流体力学基础.ppt

第二章液压传动基础,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,液体静力学基础,液体动力学基础,液体流动时的压力损失,小孔及隙缝流量,液压冲击和气穴现象,液压传动工作介质,教学内容,液压油的粘性和粘度粘温特性静压特性压力形成静力学基本方程,重点难点,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,第一节液压传动工作介质,液压油的分类：普通液压油专用液压油1、石油基液压油抗磨液压油高粘度指数液压油石油基液压油是以石油的精炼物未基础，加入抗氧化或抗磨剂等混合而成的液压油，不同性能、不同品种、不同精度则加入不同的添加剂。合成液压油磷酸酯液压油2、难燃液压油水乙二醇液压油含水液压油油包税乳化液乳化液水包油乳化油,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,第一节液压传动工作介质,一、液压油的性质密度、压缩性、粘性二、对液压油的要求与选用要求、种类和选用,一、液压油的性质,（一）密度定义：单位体积液体的质量。以表示。定义式：单位：密度随温度升高而下降，随压力升高而增大。常用温度、压力范围，变化很小，视为常数。15液压油密度900,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,（二）可压缩性定义：液体受压力作用而发生体积减小的性质。压缩系数：体积弹性模量：一般液压系统认为油液不可压缩。研究液压系统动态特性、高压情况，尤其液压油中混入空气，考虑油液的可压缩性。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,一、液压油的性质,（三）粘性1、粘性含义:液体在外力作用下流动时，分子间的内聚力阻碍分子间的相对运动而产生内摩擦力的性质。,液体粘性示意图,牛顿内摩擦力定律：,比例系数称为动力粘度,静止液体不呈现粘性,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,一、液压油的性质,内摩擦切应力,牛顿内摩擦力定律：,内摩擦力表达式：F=Adu/d液体静止时,du/dy=0静止液体不呈现粘性液层间的内摩擦力与液层接触面积及液层之间的速度成正比。,粘度:衡量粘性大小的物理量粘度有三种：动力粘度：运动粘度：相对粘度：,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,2、液体的粘度,动力粘度：,表征液体粘性的内摩擦系数物理意义：当速度梯度等于1时，流动液体液层间单位面积上的内摩擦力，即动力粘度。国际单位（SI制）中：或Pa.s(帕秒)或牛顿秒/米2（NS/m2）；以前沿用单位（CGS制）中：泊（P）或厘泊（CP）换算关系：1PaS=10P=103CP,动力粘度与密度之比值。应用：工程中常用来标志液体的粘度单位:SI制：m2/SCGS制：St（斯）、CSt（厘斯）（Cm2/S）（mm2/S）换算关系：1m2/S=104St=106CSt单位中只有长度和时间量纲类似运动学量。称运动粘度，常用于液压油牌号标注,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,运动粘度：,相对粘度（本教材中无此内容，可做了解）：,有国际赛氏秒、雷氏粘度、恩氏粘度。我国采用恩氏粘度:恩氏粘度与运动粘度之间的换算关系,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,3、粘压特性（教材中无）压力增大，分子间距减小，内聚力增大，粘度增大。系统压力不高，压力对粘度的影响可忽略，压力超过50MPa时，必须考虑压力对粘度的响。4、粘温特性（教材图2-1-2p8）液压油的粘度对温度变化非常敏感。温度上升，粘度显著降低。粘度变化影响系统工作性质及泄漏，变化越小越好。粘度随温度变化的性质为粘温特性。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,粘度随温度变化的性质称为粘温特性。液压油粘度对温度的变化是十分敏感的，当温度升高时，其分子之间的内聚力减小，粘度就随之降低。不同种类的液压油，它的粘度随温度变化的规律也不同。我国常用粘温图表示油液粘度随温度变化的关系。对于一般常用的液压油，当运动粘度不超过76mm2/s，温度在30150范围内时，可用下述近似公式计算其温度为t的运动粘度：vt=V50(50/t)nt为温度在t时油的运动粘度；50为温度为50时油的运动粘度；n为粘温指数。粘温指数n随油的粘度而变化。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,粘度随温度变化的特性,图1-5几种国产油液粘温图,粘度对温度敏感温度粘度,压力粘度,变化量可忽略,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,液压油的选用,液压油的使用要求：无害、成本低粘度适中润滑性好，防锈能力强质地纯相容性好氧化稳定性好抗泡沫性抗乳化性好燃点高、凝固点低,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,液压油的选用,液压油种类：石油型：普通液压油、抗磨液压油、低温液压油、高粘度指数液压油、液压导轨油、全损耗系统用油、汽轮机油、其它液压油乳化型:水包油乳化液、油包水乳化液合成型：水乙二醇液、磷酸酯液特性及用途见表2-1-1,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,液压油的选用,液压油的选择：液压油种类选择：参照表2-1-1，根据具体使用条件及要求、压力及温度等环境条件选择液压油粘度选择：粘度对系统的稳定性、可靠性、效率、温升、磨损等有影响1、工作压力：减少泄漏。压力高，粘度大。2、运动速度：减少摩擦。速度高，粘度小。3、环境温度：温度高，粘度大。4、依据液压泵：泵对油性能最敏感，承受压力高，润滑要求高，温升快。泵使用粘度范围见表2-1-2,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,一、液体静压力及其特性,第二节液体静力学基础,液体静力学研究静止液体的力学规律和这些规律的实际应用。这里所说的静力液体是指液体处于内部质点间无相对运动的状态，因此液体不显示粘性，液体内部无剪切应力，只有法向应力即压力。,二、液体静压力基本方程及其物理意义,三、压力对固体壁面的总作用力,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,1、静压力静压力是指液体处于静止状态时，其单位面积上所收的法向作用力。静压力在液压传动中简称为压力，而在物理学中则称为压强。所谓静压力是指静止液体单位面积上所受的法向力，用p表示。液体内某质点处的法向力F对其微小面积A的极限称为压力p，即：plimF/AA0若法向力均匀地作用在面积A上，则压力表示为：pF/A式中：A为液体有效作用面积；F为液体有效作用面积A上所受的法向力。,一、液体静压力及其特性,我国法定的压力单位为牛顿/米2(N/m2)，称为帕斯卡，简称帕(Pa)。在液压技术中，目前还采用的压力单位有巴(bar)和工程大气压、千克力每平方米(kgf/cm)等。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,液体静压力有两个重要特性：（1）液体静压力的方向总是沿着作用面的法线方向。这一特性可直接用液体的性质来说明。液体只能保持一定的体积，不能保持固定的方向，不能承受拉力和剪切力。所以只能承受法向压力。（2)静止液体中任何一点所受到各个方向压力都相等。如果液体中某一点所受到的各个方向的压力不相等，那么在不平衡力作用下，液体就要流动，这样就破坏了液体静止的条件，因此在静止液体中作用于任一点的各个方向压力必然相等。,2、静压力特性,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,二、液体静压力基本方程及其物理意义,1、静压力基本方程,例：如图所示容器中盛有液体，作用在液面上的压力为P0，现在求离液面h深处A点压力，在液体内取一个底面包含A点的小液柱，设其底部面积为A，高为h。这个小液柱在重力及周围液体的压力作用下，处于平衡状态。则在垂直方向上的力平衡方程为pA=p0A+G=p0A+ghA当液面上只受大气压p作用时，p0=pp=p0+gh其中为液体的密度。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,上式即为静压力基本方程式，它说明了：（1）静止液体中任意点的静压力是液体表面上的压力和液柱重力所产生的压力之和。当液面接触大气时，p0为大气压力p，故有p=p0+gh。（2）同一容器同一液体中的静压力p随深度h的增加线性地增加。（3）连通器内，同一液体中深度相同的各点压力都相等。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,以当地大气压力为基准所表示的压力，称为相对压力。相对压力也称表压力。,2、绝对压力、相对压力和真空度,压力有两种表示方法：以绝对零压力作为基准所表示的压力，称为绝对压力。,相对压力为负数时，工程上称为真空度。真空度的大小以此负数的绝对值表示。,显然绝对压力大气压力相对压力（表压力）相对压力（表压力）绝对压力大气压力真空度大气压力绝对压力,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,绝对压力、相对压力与真空度的相互关系如图所示：,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,压力的表示方法及单位,测压两基准关系绝对压力以绝对零压为基准所测相对压力*以大气压力为基准所测,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,由静压力基本方程式p=p0+gh可知，液体中任何一点的压力都包含有液面压力p0，或者说液体表面的压力p0等值的传递到液体内所有的地方。这称为帕斯卡原理或静压传递原理。,3、压力传递,通常在液压系统的压力管路和压力容器中，由外力所产生的压力p0要比液体自重所产生的压力gh大许多倍。即对于液压传动来说，一般不考虑液体位置高度对于压力的影响，可以认为静止液体内各处的压力都是相等的。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,重力作用下静止液体压力分布特征,（1）静止液体中任一点处的压力由两部分液面压力p0组成和液体自重所形成的压力gh（2)静止液体内压力沿液深呈线性规律分布（3)离液面深度相同处各点的压力均相等，压力相等的点组成的面叫等压面.,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,帕斯卡原理应用实例,图中是运用帕斯卡原理寻找推力和负载间关系的实例。图中垂直、水平液压缸截面积为A1、A2；活塞上负载为F1、F2。两缸互相连通，构成一个密闭容器，则按帕斯卡原理，缸内压力到处相等，p1=p2，于是F2F1.A2/A1，如果垂直液缸活塞上没负载，则在略去活塞重量及其它阻力时，不论怎样推动水平液压缸活塞，不能在液体中形成压力。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,三、压力对固体壁面的总作用力,1.当固体壁面为平面时当承受压力作用的面是平面时，作用在该面上的压力的方向是互相平行的。故总作用力F等于油液压力p与承压面积A的乘积。即F=p.A。对于图中所示的液压缸，油液压力作用在活塞上的总作用力为：F=p.A=p.D2/4式中p油液的压力；D活塞的直径。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,2、当固体壁面为曲面时,当承受压力作用的表面是曲面时，作用在曲面上的所有压力的方向均垂直于曲面（如图所示），图中将曲面分成若干微小面积dA，将作用力dF分解为x、y两个方向上的分力，即Fxp.dAsin=p.AxFY=p.dAcos=p.Ay式中，Ax、Ay分别是曲面在x和y方向上的投影面积。所以总作用力F=(Fx2+Fy2)1/2=pAxAx曲面在该方向投影此时：Ay曲面在该方向投影为0,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,当固体壁面为曲面时图,结论：曲面在某一方向上所受的作用力，等于液体压力与曲面在该方向的垂直投影面积之乘积。,第三节液体动力学基础,液体动力学研究液体在外力作用下运动规律，即研究作用在液体上的力与液体运动之间的关系。由于液体具有粘性，流动时要产生摩擦力，因此研究液体流动问题时必须考虑粘性的影响。,一、几个基本概念,二、液体流动的连续性方程,四、液体稳定流动时的动量方程,三、伯努利方程,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,液体动力学,目的任务：了解流动液体特性、传递规律掌握动力学三大方程、流量和结论重点难点：流量与流速关系及结论三大方程及结论、物理意义,1、稳定(恒定）流动和非稳定（非恒定）流动,一、几个基本概念,液体流动时，若液体中任何一点的压力、流速和密度都不随时间变化，这种流动称为稳定流动。反之，压力、流速随时间而变化的流动称为非稳定流动。如图所示，从水箱中放水，如果水箱上方有一补充水源，使水位H保持不变，则水箱下部出水口流出的液体中各点的压力和速度均不随时间变化，故为稳定流动。反之则为非稳定流动。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,理想液体：为了便于导出基本方程，常假定液体既无粘性又不可压缩，这样的液体称为理想液体。实际液体：则既有粘性又可压缩。,2、理想液体与实际液体,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,3、流线、流管和流束,流线某一瞬时液流中各处质点运动状态的一条条曲线。流管某一瞬时t在流场中画一封闭曲线，经过曲线每一点作流线，由这些流线组成的表面称流管。流束通过某截面上所有各点作出的流线集合构成流束。（充满在流管内的流线的总体称流束）,4、过流截面、流量和平均流量,垂直于液体流动方向的截面称为通流截面，也叫过流断面。单位时间t内流过某通流截面的液体体积称为流量Q，即：Q=V/t=(A-过流截面面积，平均流速）可看出，平均流量为流量与通流面积之比。实际上由于液体具有粘性，液体在管道内流动时，通流截面上各点的流速是不相等的。管道中心处流速最大；越靠近管壁流速越小；管壁处的流速为零。为方便起见，以后所指流速均为平均流速。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,层流：液体中质点沿管道作直线运动而没有横向运动，既液体作分层流动，各层间的流体互不混杂。如图所示。,5、液体的流态,紊流:液体中质点除沿管道轴线运动外，还有横向运动，呈现紊乱混杂状态。,雷诺系数Re=V.D/或Re=4vR/R为水力半径R=A/X，A:通流面积，X:湿周长度,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,液体流动状态的判别：ReRecr为紊流。Recr：临界雷诺数,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,当液体在管道内作稳定流动时，根据质量守恒定律，管内液体的质量不会增多也不会减少，所以在单位时间内流过每一截面的液体质量必然相等。如图所示，管道的两个通流面积分别为A1、A2，液体流速分别为v1、v2，液体的密度为，则v1A1=v2A2=常量即:v1A1=v2A2=Q常量或v1/v2=A2/A1,二、液体流动的连续性方程,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,上式称为连续性方程，它说明在同一管路中无论通流面积怎么变化，只要没有泄漏，液体通过任意截面的流量是相等的；同时还说明了在同一管路中通流面积大的地方液体流速小。通流面积小的地方则液体流速大；此外，当通流面积一定时，通过的液体流量越大，其流速也越大。,对于图示的分支油路，显然流进的流量应等于流出的流量，故有Q=Q1+Q2。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,理想液体没有粘性，它在管内作稳定流动时没有能量损失。根据能量守恒定律，同一管道每一截面上的总能量都是相等的。在图中任意取两个截面A1和A2，它们距离基准水平面的坐标位置分别为Z1和Z2，流速分别为v1、v2，压力分别为p1和p2，根据能量守恒定律有：p1/r+h1+v12/2g=p2/r+h2+v22/2g可改写成p/r+h+v2/2g=常量,三、伯努利方程,1、理想液体微小流束的伯努力方程,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,以上两式即为理想液体的伯努利方程，式中每一项的量纲都是长度单位，分别称为压力水头、位置水头和速度水头。伯努利方程的物理意义为：在管内作稳定流动的理想液体具有压力能、位能和动能三种形式的能量。在任意截面上这三种能量都可以相互转换，但其总和保持不变。而静压力基本方程则是伯努利方程（在速度为零时）的特例。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,实际液体具有粘性，当它在管中流动时，为克服内摩擦阻力需要消耗一部分能量，所以实际液体的伯努利方程为：p1/r+h1+V12/2g=p2/r+h2+V22/2g+hw(注：hw以水头高度表示的能量损失。)当管道水平放置时，由于z1=z2，方程可简化为：p1/r+V12/2g=p2/r+V22/2g+hw当管道为等径直管且水平放置时，方程可简化为：p1/r=p2/r+hw,2、实际液体微小流束的伯努利方程,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,考虑到实际液体流动有损失，所以加上hw。考虑到流管中各点速度不同，所以加上动能修正系数。紊流取1，层流取2。,3、实际液体流管的伯努利方程,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,4.伯努利方程应用举例,计算泵吸油腔的真空度或泵允许的最大吸油高度,如图所示，设泵的吸油口比油箱液高h，取油箱液面II和泵进口处截面II-II列伯努利方程，并取截面II为基准水平面。泵吸油口真空度为：p1为油箱液面压力，p2为泵吸油口的绝对压力,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,一般油箱液面与大气相通，故p1为大气压力，即p1=pa；v2为泵吸油口的流速，一般可取吸油管流速；v1为油箱液面流速，由于v1v2，故v1可忽略不计；p2为泵吸油口的绝对压力，hw为能量损失。据此，上式可简化成:Pa/=P2/+h+v22/2g+hw泵吸油口真空度为,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,由上式可知，在泵的进油口处有一定真空度，所谓吸油，实质上是在油箱液面的大气压力作用下把油压入泵内的过程。由上式还可看出，泵吸油口的真空度由三部分组成：（1）产生一定流速所需的压力；（2）把油液提升到高度h所需的压力；（3）吸油管内压力损失。泵吸油口的真空度不能太大，即泵吸油口处的绝对压力不能太低。当压力低于大气压一定数值时，溶解于油中的空气便分离出来形成气泡,这,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,种现象称为气穴。这时的绝对压力称为空气分离压pa。气泡被带进泵内，在泵的压油区遇到负载压力，气泡便破裂，在其破裂处，压力和温度急剧升高，引起强烈的冲击和噪声。而且气泡破裂时所产生的高压高温还会腐蚀机件，缩短泵的寿命，这一现象称为气蚀。为避免产生气蚀，必须限制真空度，其方法除了加大油管直径等外，一般要限制泵的吸油高度h,允许的最大吸油高度计算式为:h（Pa-Pg)/-v22/2g-p/,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,（2）计算泵的出口压力,如图所示，泵驱动液压缸克服负载而运动。设液压缸中心距泵出口处的高度为h，则可根据伯努利方程来确定泵的出口压力。选取I-I，II-II截面列伯努利方程以截面II为基准面。则有P1/+v12/2g=P2/+v22/2g+h+hw,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,因此泵的出口压力为P1=P2+(v12/2-v22/2)+h+P在液压传动中，油管中油液的流速一般不超过6m/s，而液压缸中油液的流速更要低得多。因此计算出速度水头产生的压力和h的值比缸的工作压力低得多，故在管道中，这两项可忽略不计。这时上式可简化为P1=P2+P,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,通过以上两例分析，可将应用伯努利方程解决实际问题的一般方法归纳如下：,1.选取适当的基准水平面；,2.选取两个计算截面；一个设在已知参数的断面上，另一个设在所求参数的断面上；,3.按照液体流动方向列出伯努利方程；,4.若未知数的数量多于方程数，则必须列出其他辅助方程，联立求解。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,四、液体稳定流动时的动量方程,1.动量方程,在管流中，任意取出被通流截面1、2，截面上的流速为v1、v2。该段液体在t时刻的动量为（mv)，于是有：F（mv)/tQ(v2v1）上式即为液体稳定流动时的动量方程。等式左边为作用于控制体积上的全部外力之和，等式右边为液体的动量变化率。上式表明：作用在液体控制体积上的外力总和等于单位时间内流出与流入控制表面的液体动量之差。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,1.动量方程,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,考虑到流管中各点速度不同，所以加上动量修正系数。紊流取1，层流取1.33。,2.动量方程的应用（1）计算液体对弯管的作用力,如图所示弯管，取断面11和22间的液体为控制体积。在控制表面上液体所受的总压力为：P1=p1A,P2=p2A则在x方向上有作用分力Fx：Fx=P1-P2cosQv(1-cos)在y方向上有作用分力Fy:Fy=Qvsin+P2sin所以弯管对液体的作用力为：F=-（Fx2+Fy2)1/2液体对弯管的作用力与此大小相等，方向相反。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,(2)求液流作用在滑阀阀芯上的稳态液动力,两图中分别为液流流经滑阀阀腔的两种流动情况,先列出图(a)的控制体积在阀芯轴线方向上的动量方程求得阀芯作用于液体的力为：F=Qv2cos90。Qv1cos=-Qv1cos,A图,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,油液作用在阀芯上的力称作稳态液动力，其大小为：F=-F=Qv1cos，F的方向与v1cos一致。阀芯上的稳态液动力力图使滑阀阀口关闭。,B图,对b图列出轴向动量方程，阀芯作用于液体的力为：F=Qv2cos-Qv1cos90。=Qv2cos,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,作用于阀芯的稳态液动力F=-F=-Qv2cos,F与v2cos方向相反，F力也是力图使阀口关闭。一般情况下，液流通过阀口作用于滑阀的稳态液动力，在方向上总是力图使阀口关闭，其大小为：F=Qvcos式中v滑阀阀口处液流的流速；v与阀芯轴线的夹角，称为射流角。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,实际液体具有粘性，在液体流动时就有力，为了克服阻力，就必然要消耗能量，这样就有能量损失。能量损失主要表现为压力损失，这就是实际液体伯努利方程中最后一项的意义。压力损失过大，将使功率消耗增加，油液发热，泄漏增加，效率降低，液压系统性能变坏。因此在液压技术中正确估算压力损失的大小，从而找到减少压力损失的途径。,第四节管路压力损失计算,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,液压系统中的压力损失分为两类：,一是油液流经直管时的压力损失，称为沿程压力损失。这类压力损失是由液体流动时的内摩擦力引起的。,二是油液流经局部障碍时，由于液流的方向和速度突然变换，在局部区域形成漩涡，引起液体质点相互撞击和剧烈摩擦因而产生的压力损失，这种损失称为局部压力损失。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,沿程压力损失的大小与液体流动状态有关，因此下面将首先介绍液体的两种流态和判别准则。,一、沿程压力损失,二、局部压力损失,三、管路系统总压力损失,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,油液在直管中流动的沿程压力损失可用达西公式表示：P=(l/d)(v2/2)式中沿程阻力系数；l直管长度；d管道直径；v油液的平均流速；油液密度。公式说明了压力损失P与管道长度及流速v的平方成正比，而与管子的内径成反比。至于油液的粘度，管壁粗糙度和流动状态等都包含在内。,一、沿程压力损失,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,1.层流时沿程阻力系数的确定,设液体在一直径为d的圆管中作层流运动，在液流中取微小圆柱体，直径为2r，长为l。作用在这小圆柱体上的两端压力（p1,p2)和圆柱两侧的剪切应力(粘性力)可求得管中流速分布的表达式为U=(p1-p2)/4l(d2/4-r2)在管中心处，流速最大，其值为Umax=(p1-p2)/16l.d2,（1）液流在直管中流动时的速度分布规律,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,（2）圆管中的流量,在单位时间内液体流经直管的流量Q就是该抛物线体的体积，其值可由积分求得。Q=0d/2u.2r.dr=(p1-p2)/2l.0d/2(d2/4-r2)rdr=d4(p1-p2)/128l=d4p/128l式中d管道内径；l直管长度；油液的动力粘度；p压力损失或压力降。平均流速v=Q/A=(d4/128l).p/(d2/4)=32l.p,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,（3）层流时沿程阻力系数,层流时沿程阻力系数的理论值为：=64/Re水的实际阻力系数和理论值很接近。液压油在金属管中流动时，常取：=75/Re在橡皮管中流动时，取=80/Re,在这里应注意，层流的压力损失p与流速v的一次方程成正比，因为在的分母中包含有v的因子。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,2.紊流时沿程阻力系数,紊流流动时的能量损失比层流时要大，截面上速度分布也与层流时不同，除靠近管壁处速度较低外，其余地方速度接近于最大值。其阻力系数由试验求得。当2.3x1034的小孔。在液压技术中常作为阻尼孔。如图所示。油液流经细长小孔时的流动状态一般为层流，因此可用液流流经圆管的流量公式，即：Q=(d4/128l)p从上式可看出，油液流经细长小孔的流量和小孔前后压差成正比，而和动力粘度成反比，因此流量受油温影响较大，这是和薄壁小孔不同的。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,液压元件各零件间如有相对运动，就必须有一定的配合间隙。液压油就会从压力较高的配合间隙流到大气中或压力较低的地方，这就是泄漏。泄漏分为内泄漏和外泄漏。泄漏主要是有压力差与间隙造成的。泄漏量与压力差的乘积便是功率损失，因此泄漏的存在将使系统效率降低。同时功率损失也将转化为热量，使系统温度升高，进而影响系统的性能。,二、液流流经细缝的流量,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,（1）流经同心圆柱环形间隙的流量如图所示可得出流经同心圆柱环形间隙的流量为Q=vA=(p/12l)2d=(d3/12l)p上式即为通过同心圆环间隙的流量公式。它说明了流量与p和3成正比，即间隙稍有增大，就会引起泄漏大量增加。,1、流经圆柱环形间隙的流量,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,在实际工作中，圆柱与孔的配合很难保持同心，往往有一定偏心，偏心量为e，通过此偏心圆柱形间隙的泄漏量可按下式计算:Q=(d3/12l)p(1+1.52)从上式知，通过同心圆环间隙的流量公式只不过是=0(偏心率=e/）时偏心园环间隙流量公式的特例。当完全偏心时e=,=1,此时Q(2.5d3/12l）p可见，完全偏心时的泄漏量是同心时的2.5倍。,（2）流经偏心园环形间隙的流量,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,图为一平面缝隙，液压油在压力差p作用下自左向右流动。此平面隙缝可以看作是同心圆环形间隙的展开，故可用平面隙缝的宽度b代替同心圆环形间隙流量公式中的d，即得平行平面隙缝的流量公式：Q=b3/12lp,2、流经平面隙缝的流量,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,3、流经平行圆盘间隙的流量,图为相距间隙很小的二平行圆盘，液流由中心向四周沿径向呈放射形流出。柱塞泵和马达中的滑阀和斜盘之间，喷嘴挡板阀的喷嘴挡板之间以及某些静压支承均属这种结构。其流量可按下式计算：Q=3p/6ln(R/r）R圆盘的外半径；r圆盘中心孔半径；油液的动力粘度。p进口压力与出口压力之差。,结束,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。,第六节液压冲击、液压气穴一、液压冲击,液压冲击产生的压力峰值往往比正常工作压力高好几倍，且常伴有噪声和振动，从而损坏液压元件、密封装置、管件等。,液压冲击的类型有：1、液流通道迅速关闭或液流迅速换向使液流速度的大小或方向突然变化时，由于液流的惯力引起的液压冲击。,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,2、运动着的工作部件突然制动或换向时，因工作部件的惯性引起的液压冲击。3、某些液压元件动作失灵或不灵敏，使系统压力升高而引起的液压冲击。,一、液流通道迅速关闭时的液压冲击,二、运动部件制动时产生的液压冲击,液压与气动电子课件第二章液压传动基础,一、液流通道迅速关闭时的液压冲击(水锤现象）,如图所示，液体自一具有固定液面的压力容器沿长度为l，直径为d的管道经出口处的阀门以速度v0流出。诺将阀门突然关闭，此时紧靠阀门口B处的一层液体停止流动，压力升高p。其后液体也依次停止流动，动能形成压力波,并以速度c向A传播。此后B