液压与气压传动1

1、本章重点内容 1)液压油的物理性质，液压油的选用 。 2)液压传动的基本原理，即连续性方程 和伯努力方程，液体流经管路的压力损 失等。 3)孔口流动特性。 本章目录本章目录 第一节第一节 液压油液液压油液 第二节第二节 流体静力学流体静力学 第三节第三节 流体动力学流体动力学 第四节第四节 管道流动管道流动 第五节第五节 孔口流动孔口流动 第六节第六节 缝隙流动缝隙流动 第一节 液压油液 在液压系统中，最常用的工作介质是 液压油，液压油是传递信号和能量的工作 介质。同时，还起到润滑，冷却和防锈等 方面的作用。液压系统能否可靠和有效地 工作，在很大程度上取决于液压油。 一、液压油液的性质 （一）

2、密度和重度： 密度：单位 Kg/m3 对匀质液体：单位体积内所含的质量。 = m/V 在液压系统中一般液压油的密度： = 900 Kg/m3 重度 ：单位 N/m3 对匀质液体：单位体积内所含的重量。 = G/V 重度与密度的关系： = G/V = mg/V = g 则： = /g 则: = g = 9009.81= 8.8103 N/m3 （二）可压缩性 体积压缩系数： 受压液体在单位压力变化 下的液体体积相对变化量。 液体体积弹性模量K： 产生单位体积相对变化量所 需要的压力增量。 0 3 1 1.2 210 Vp K V KMPa 则： V 0 1V p V （三）粘性 粘性：流体在外力

3、作用下流动时， 分子间的内聚力为了阻碍分子的相 对运动而产生的一种内摩擦力。 dy du AF f 1、粘性的意义 式中：比例常数，称粘度系数或动力粘度。 du/dy 速度梯度，即液层相对速度对液层 距离的变化率。 相邻两油层间的内摩擦力 切应力：单位面积上的摩擦力 （1）动力粘度 ： f F du Ady 2、液体的粘度 当：du/dy =1时， = 由此可知动力粘度 ：是指它在单位速度梯 度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。 du dy 动力粘度的单位： CGS制中常用 P（泊） 1cP（厘泊）=10-2 P （泊） SI单位： Pas（帕秒） 1 Pas =1 Ns/m2 换算关系： 1

4、 Pas =10 P =103 cP （2） 运动粘度 ： 液体动力粘度与其密度的比值，称为运动粘度。 = / 运动粘度的单位： CGS制中常用 cm2 /s ：st（沲） 1cst（厘沲）=1mm2/s = 10-2 st（沲）=10 -2 cm2 /s SI单位： m2 /s 1 m2 /s = 104 St = 106 cst 3、相对粘度：相对粘度又称条件粘度，是 工程上常用一种简便的测定方法，我国用的 是恩氏粘度： 0 1 2 t t E t 式中： t1200cm3 的被测液体，在温度为t （ 液压油为20、 50 、100 ）下，通过=2.8mm小孔所需时间。 t2200cm3

5、的蒸馏水，在温度为20 下，通过同一 小孔所需时间。 则： 2 006 (7.316.31/) 10 m EE s 粘度与压力、温度的关系： 压力增加，粘度增大。但在液压系统使用的 压力范围内，增大数值很小，可忽略不计。 温度升高,粘度下降不同的油液有不同的粘 度温度变化关系，这种关系叫做油液的粘温特性。 油液粘度的变化直接影响液压系统的性能和泄 漏量, 因此希望粘度随温度的变化越小越好。 粘度与温度的关系： 二、对液压油的要求和选用： （一）要求 1）粘度适宜，粘温特性要好； 2）油液纯净，不含杂质（化学及机械杂质）； 3）凝固点要低，以防寒冷凝固； 闪点和燃点要高，以防燃烧； 4）润滑性能

6、好； 5）其它： 抗泡沫性和抗乳化 性好； 材料相容性好； 无毒，价格便宜。 （二）选用 1）工作压力： 高选粘度大的，低选粘度小的； 2）环境温度： 高选粘度大的，低选粘度小的； 3）工作部件的运动速度： 高选粘度小的，低选粘度大的。 4）液压泵的类型： 各类泵适用的粘度范围见书中表14。 返回目录 第二节 流体静力学 hydrostatics 一、液体静压力及其性质： 1、液体压力（静压力） p： 液体内某点处单位面积上所 受的法向力，叫液体的压力： 对于均布受力的液体，其静压力为： p=F/A A F p N A 0 lim 4）静压力基本方程式的物理意义： 000 ()ppgzpg h

7、h 说明静止液体中单位质量液体的压力能和势能 可以互相转换，但各点的总能量保持不变，即 能量守恒。 设：以大地为基准，由静 压力基本方程式可得： 0 0 pp hh gg 常数 p hg 式中： 静止液体中单位质量液体的压力能 单位质量液体的势能 0 0 pp h ghg 常数 2、静压力的两个重要性质： 1）液体静压力总是垂直指向承压面， 其方向 与该面的内法线方向一致。 2）静止液体内任一点处的静压力在各个方向 都相等。 二、液体静压力基本方程 （一）静压力基本方程： pA = p0A FG = p0AghA 则：p = p0 gh p0 p0A pA FG hh A 上式说明： 1）静止

8、液体内某点处的压力由两部分组成：一部分是液体 表面上的压力p0，另一部分是g与该点离液面深度h的 乘积。 2）静止液体内的压力沿液深呈直线规律分布。 3）离液面深度相同处各点的压力都相等，压力相等的点组 成的面叫等压面。 同一种液体于连通器内 连通但不是同一种液体 汞 水 空气 水 （二）压力的表示法及单位： 压力的表示法有二种： 1）绝对压力：以绝对真空为零点而计量的压力。 p绝 = pa+gh pa 大气压 2）相对压力：以大气压为零点而计量的压力。 p = p绝 pa 真空度：如果绝对压力低于大气压时，低于大气压的数值 称为真空度。 p真 = pap绝 记住 压力的单位 常用的单位有：

9、工程制at：kgf/cm2 1 kgf/cm2 =9.8104 N/m2 液柱高： 10m水柱=1 kgf/cm2 =9.8104 N/m2 1m水柱=0.1 kgf/cm2 =9.8103 N/m2 1mm汞柱=1.33 102 N/m2 国际单位：Pa 因Pa的单位太小，故常用MPa 1Pa=1N/m2 1MPa=106 N/m2 目前还采用的压力单位有巴，符号为bar，即 1bar105N/m2 例1：已知=900kg/m3 , F=1000N, A=1 10-3 m2 , 求h=0.5m处的静压力p=? F A h p 解：由压力计算式求得： gh A F ghpp 0 5 . 081

10、. 9900 101 1000 3 PamN 626 66 10)/(10 )100044.010( 由上例知：在外界压力作用下，由自重产生的那 部分静压力gh很小，可忽略不计，可认为静止 液体内各处的压力都是相等的。 三、帕斯卡原理（静压传递原理）： 帕斯卡原理：在密闭容 器内，施加于静止液体 表面上的压力将等值地 同时传递到液体内各点。 12 h2 h1 F A 1点：p1=F/A+gh1 2点：p2=F/A+gh2 由此可见：液压系统的压力是由外负载决定的。这一概念 一定要建立起来。 1 1 1 2 2 2 p A F A F p 四、静压力对固体壁面的作用力 1、作用在平面上的力： 因

11、为作用于平面时压力方向垂直平面，所以： 作用在平面上的力 = 静压力承压面积 即： F= pA=gh A h A 2、作用在曲面上的力： 取球面单元dA，则在dA上的 微小作用力为： dF= pdA 其在垂直方向的投影为： dF=pdAcos 积分后： F = p dAcos = pA 作用在曲面某一方向上 的力= 静压力曲面在 该方向上的投影面积。 4 2 D pF D 设球直径为D，则： 例2： 某安全阀如图所示。阀芯为 圆锥形，阀座孔径d10mm， 阀芯最大直径D15mm。当油 液压力P18MPa时，压力油 克服弹簧力顶开阀芯而溢油， 出油腔有背压P2=0.4MPa。试 求阀内弹簧的预紧

12、力。 解: 1)压力p1、p2向上作用在阀芯锥面上的投影 面积分别为 ： 44 222 dDd 和 故阀芯受到的向上作用力为 2 22 1 2 1 44 p dD p d F 4 2 D 则阀芯受到向下的作用力: 2 2 2 4 p D F S FFF 21 S Fp D p dD p d 2 2 2 22 1 2 4 44 NFS597 返回目录 第三节 流体动力学 hydrodynamics 一、基本概念： (一)理想液体和恒定流动 理想液体： 既无粘性又不可压缩的液体为理 想液体。 恒定流动： 液体中任一点处的压力、速度和 密度都不随时间变化的流动称为 恒定流动。反之如果压力、速度 和密

13、度中有一个随时间变化的流 动就称为非恒定流动。 (二)通流截面、流量和平均流速： 通流截面： 液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面即为通流截 面。 通流截面通流截面 流量： 单位时间内通过某一通流截面的液体体积。 q m3/s L/min 对微小流束而言，其截面积为dA，则微小流 量为：dq = u dA 积分后： A udAq 在液压系统中常用平均速度来求液体的流 量 A q vvAudAq A 二、流量连续性方程质量守恒定律 在管中作恒定流动的理想 液体，既不能增多，也不 能减少，即符合物质不灭 定律。因此在单位时间内 流过管中任一截面的液体 质量流量应相等： 即： 1v1A1=2v2

14、A2 因为： =const 所以： v1A1=v2A2 或： vA= q = const 1 2 v1 v2 A1 A2 1 2 例题： 如图所示，己知流量q125L/min，小活塞杆直径 d120mm，小活塞直径D175mm，大活塞杆直径 d240 mm，大活塞直径D 2125mm，假设没有泄 漏流量，求大小活塞的运动速度v1、v2。 解： 根据液流连续性方程qvA，求大小 活塞的运动速度v1和v2分别为： sm dD q v /102.0 02.0075.060 10254 4 22 3 2 1 2 1 1 1 sm D Dv v D v D v /037.0 125.0 102.0075

15、.0 4 4 44 2 2 2 2 2 11 2 2 1 1 2 2 2 三、伯努利方程能量守恒定律 11 2 2 12 2 2 22 pp z gg uu z 22 1122 12 22 pupu z gz g 2 2 pu zg 常数 由于两截面是任取的，故上式可变为 即为理想液体（单位质量液体）的伯努利方程 p/ 压力能 m2/s2 u2/2 动能 m2/s2 z g 势能 m2/s2 物理意义：在密闭管道中作恒定流动的理想液体具有三 种形式的能量：压力能、动能和势能。三者之间可以互 相转化，但任一通流截面处三者之和为一常数。 2、实际流体的伯努利方程： 由于实际流体具有粘性，流动时必然

16、产生内摩擦力且 造成能量的损失，使总能量沿流体的流向逐渐减小， 而不再是一个常数；另一方面由于液体在管道过流截 面上的速度分布并不均匀，在计算中用的是平均流速， 必然会产生误差，为了修正这一误差引入了动能修正 系数 。 所以，实际的伯努利方程应为 22 11 122 2 12 22 w pvpv z gz gh g 式中：动能修正系数 层流时=2； 紊流时=1.1，实际计算时取1 hwg g为截面1到截面2单位质量流体的能量损失 22 111222 12 22 w pvpv z gz gh g 举例： 有一水箱足够大，且通大气，各处尺寸如图所示， （理想液体）求：1）流出的流量q 2）截面2-

17、2处的压力p2 解：1）列0-0和1-1截面的伯努利方程，以箱底管 子中心为基准： 1 2 11 0 2 00 22 z g v g p z g v g p 4 22 2 000 2 1 111 2 1 00110 d gHAvqgHv g v H vHZZppp a 则：由于： 解：2）列0-0和2-2截面的伯努利方程，以2-2截面 为基准： 2 2 22 0 2 00 22 Z g v g p Z g v g p ) 24 ( 24 0 4 00 2 2 2 2 22 0 020 g vH gp g v g pH v H ZZp 则： 由于： 由流量连续性方程： g d d v H gp

18、2 )( 4 2 2 2 2 1 1 2 则： 2 2 2 1 1 2 1 122211 d d v A A vvAvAv 由此可知，液压泵吸油口的真空度由三部分组成，包括由此可知，液压泵吸油口的真空度由三部分组成，包括产生一定流速所需的产生一定流速所需的 压力压力，把油液提升到一定高度所需的压力把油液提升到一定高度所需的压力和和吸油管内的压力损失吸油管内的压力损失 例：应用伯努利方程分析液压泵正常吸油的条件，如图所示， 设液压泵吸油口处的绝对压力为p2，油箱液面压力为大气压， 泵吸油口至油箱液面高度为H。 解：列11与22截面的伯努利方程， 以油箱液面为基准： 22 11 1222 12 1

19、211 12 2 22 2 2 22 00 1 1 2 1 2 w a aw pvpv h gh gh g hhHppv ppvgHgHghvp 式中： 取： 则： 泵吸油口处的真空度不能太大，即泵的绝对压力 不能小因为如泵吸油口处的绝对压力低于液体 在该温度下的空气分离压，溶解在流体内的空气 就会析出，形成气穴现象,为此要限制液压泵吸油 口的真空度小于0.3105 Pa； 安装高度：一般泵的吸油高度h0.5m，有时为使 吸油条件改善，将泵安装在油箱液面下面，使泵 的吸油高度小于零。 使用伯努利方程解决问题时的步骤： (1)选取适当的水平基准面； (2)选取两截面，其中一个截面的参数为已知，另

20、一个为所 求参数的截面； (3)按照流动方向列出伯努利方程； (4)未知量多于方程数，则必须列出其它的辅助方程，如连 续性方程、动量方程，并联立解之。 四、动量方程： 动量方程可以用来计算流动液体作用于限制其流动的固体壁面上的 总作用力。 作用在物体上的力的大小，等于物体在力所作用方向上的动 量变化率： t um F 12 1122 2121 )()( )()()( utqutq umum umumum 任意取两个通流截面1和2，两截面之间所限 制的液体体积称之为控制体，此控制体积经 t 时刻后流至位置1和2 若液体做恒定流动，则动 量变化率为 21 () () mu Fq uu t 由于实际

21、液体的速度分布是不均匀的，在 工程实际中常用平均速度v代替实际速度u计算 动量，必然会产生误差，其误差由动量修正系 数来加以修正 )( 1122 vvqF 上式看出：液体在不同控制表面上具有不同速度所 引起的力，称为稳态液动力，简称液动力 式中：动量修正系数 层流时：=1.33； 紊流时：=1 计算时取 =1 应用动量方程取正确的控制体十分关键。所取控 制体应完全包含受要求作用力影响的全部流体，且在 控制体的流入和流出界面上流体的压力与速度是已知 的。 例： 如图所示的滑阀，当液流 通过阀芯时，试求液流对 阀芯的作用力。 解：(a)设：阀芯对液体的力 为F，则： 2211 11 (coscos

22、) cos Fq vv qv 11 cosFFqv 方向向左，而液体对 阀芯的力为： 方向向右 由此可知：稳态液动力对滑阀来说总是力图使阀芯关闭的。 2211 22 : (coscos) cos bF Fqvv qv 设阀芯对液体的力为 ，则： 22 cosFFqv 方向向左 而液体对阀芯的力为： 方向向右 例15：计算如图所示液体对弯管的作用力 解：取截面11和22间的液体为 控制体积，首先分析作用在控制 体积上的外力，在控制表面上液 体受到的总压力为 11 Fp A 22 Fp A 设弯管对控制液体的作用力为F, 列出x方向和y方向的动量方程： X方向： 12 cos( cos) x FF

23、Fq Y方向： 2 sin( sin0) y FFq 21 cos(1cos) x FFqF 2 sinsin y FqF 22 xy FFF arc y x tg F F 所以液体对弯管的作用力 FF 方向与F相反 返回目录 第四节 管道流动 由于流动液体具有粘性，以及流动时突然由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯转弯 或通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必或通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必 然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗一然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗一 部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失来表部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失来表 示

24、。压力损失即是伯努利方程中的示。压力损失即是伯努利方程中的hw项。项。 压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部 分组成。分组成。 液流在管道中流动时的压力损失和液流运动状液流在管道中流动时的压力损失和液流运动状 态有关。态有关。 一、流态与雷诺数 ： (一)流态 通过实验发现液体在管道中流动时存在通过实验发现液体在管道中流动时存在 两种流动状态两种流动状态: : 层流层流粘性力起主导作用粘性力起主导作用 紊流紊流惯性力起主导作用惯性力起主导作用 液体的流动状态用雷诺数来判断。液体的流动状态用雷诺数来判断。 实验证明液体的流动状态与速度v、管径d及 运动

25、粘度有关，由v、d、 组成的数称为 雷诺数，记作： 该式仅用于圆管 Re是一个无量纲的数 vd Re 这说明只要Re相同，运动状态就相同；由层流变紊 流时过渡状态的雷诺数称为临界雷诺数： Recr 当： ReRecr 时为紊流 对金属圆管： Recr =2320 对于非圆管：对于非圆管：Re = 4Rv/ 式中：式中：R 水力半径水力半径 R = = 有效面积有效面积/ /湿周湿周 = = A/x 2 4 4 d d R d 园： 2 44 aa R a 方： 例1：某输油管，d=25.4mm ，q=2.64 L/min =4 cm2 /s ，判断流动状态。 s cm dA q v 69.8

26、54.214.360 1064.24 60 1064.24 2 3 2 3 解： 8.69 2.54 Re5.522320 4 vd 为层流 二、等直管中的压力损失沿程压力损失 （一）层流时：（一）层流时： 1、圆管中速度分布：圆管中速度分布： 圆柱体上向右的作用力：圆柱体上向右的作用力： F1=( p1p2 ) r2 外圆柱面上的摩擦力：外圆柱面上的摩擦力： Ff =Adu/dy=2rldu/dr 因受力平衡：因受力平衡： F1 = Ff 则：则：du/dr = (p1p2) r/2l =pr/2l d l p2 p1 Ff r r dr u u-du 22 m ax 416 Rd upp

27、ll 由此可知：r =0 处，即管中心处速度最大： p l rR u 4 22 积分整理后得：(代入边界条件：当 r = R 时 u = 0 ) 2 dur p drl 2、圆管中层流流量公式： 微小环形面积：dA= 2rdr 通过微环形面积得流量： 22 () 2 p dqudARrr dr l p l d p l R dqq R 1288 4 0 4 积分得： d l p2 p1 Ff r r dr u u-du max 22 2 4 2 1 328 8 3 u l pd l Rp R p l R A q v 、平均流速： 4 、沿程压力损失沿程压力损失: 2 32lv p d Re vd

28、 222 6464 2Re22 lvlvlv p vd ddd 式中：摩擦阻力系数； 油 =75/Re 水 =64/Re 橡胶管 =80/Re 2 2 plv h gdg 2 2 lv p d 已 求 出 ： 记记 住住 例2、一直径为 d=305mm 的管道，输送重油，其 密度 =980 kg/m3 运动粘度 = 4 cm2/s 流量 q=60 L/s 管道起点高 z1 =85m 终点高 z2 =105m 管长 L=1800m 求：管道中重油起点至终点的压力降 p1p2 =？ 解：列起点与终点间的伯努利方程，以大地为基准，则： 22 111222 12 22 pvpv z gz gh g 2

29、1 1221 () vv ppgzzh 式 中 ： 因 为则 ： 2 4 22 4 0.06 0.822 0.305 0.822 0.305 Re6252320 4 10 75 18000.822 24.2 2Re 0.305 2 9.81 q m v s A vd lv hm dg 为层流 重油柱 则： 1221 2 () 9809.81 (1058524.2) 426150 0.4 ppg zzh N m MPa （二）紊流 由雷诺实验知： Re 临界雷诺时为紊流 沿程损失计算式仍用：只是的取值不同 2 2 lv h dg 2 2 lv p d 紊流时的计算式： 2320Re105 =0.

30、3164Re0.25 105Re106 =0. 032+0.221Re0.237 Re900(d /) = 2lg (/d )1.742 值的选取： 钢管：0.04mm 铜管：0.00150.01mm 铝管：0.00150.06mm 橡胶软管：0.03mm 三、局部压力损失： 局部压力损失计算式： 2 2 2 2 v p p v h gg 四、管路系统中总压力损失： 管路系统中总压力损失等于所有沿程压力损失和局部压力损失的 总和： 22 22 22 22 () 22 22 w w hhh lvv dgg lvv pg dgg lvv d 五、系统中总工作压力： w ppp 总工作 例3： 某一

31、发动机所需润滑油流 量 q=0.4cm3/s，油从高位 油箱经直径d=6mm，长 L=5m 的输油管供给，输 油管终端为大气压，油的 运动粘度= 1.5 cm2/s ， 求： 1、管路中的沿程损失h 和总阻力损失hw 2、油箱液面高度h 已知： 进=0.5 弯=0.3 出=1 解1： 2 22 22 2 40.4 1.4 0.6 1.40.6 Re0.562320 1.5 7550.014 1.11 20.56 0.006 29.81 ( 22 0.014 1.11(0.50.31) 29.81 1.11 1.80.00000991.11 w q cm v s A vd lv hm dg lv

32、v hhh dgg m 进出弯 层流 油柱 ） 油柱 解2、列油箱液面与油管终端的伯努利方程，以 终端中心为基准： w hz g v g p z g v g p 2 2 222 1 2 111 22 油柱 式中： m h g v h zhz vppp w a 11. 111. 10000198. 0 11. 1 81. 92 014. 02 2 0 00 22 22 21 121 返回目录 第五节 孔口流动 在液压元件特别是液压控制阀中，对液流在液压元件特别是液压控制阀中，对液流 压力、流量及方向的控制通常是通过特定的孔压力、流量及方向的控制通常是通过特定的孔 口来实现的，它们对液流形成阻力，

33、使其产生口来实现的，它们对液流形成阻力，使其产生 压力降，其作用类似电阻，称其为液阻。压力降，其作用类似电阻，称其为液阻。 “孔口流动孔口流动”主要介绍孔口的流量公式及主要介绍孔口的流量公式及 液阻特性。液阻特性。 一、薄壁小孔：的孔5 . 0 d l 截面收缩系数：cc=Ac/A0 则：Ac=cc A0 列11与22截面的伯 努利方程，以中心为基 准，则： 22 1122 22 pvpv h gggg 由图知最小收缩截面为Ac ，小孔面积为A0 v1 = v2 ，则 ： 12 pp h gg 12 hhh 12 h gg pp 对于不同的装置具有不同的对于不同的装置具有不同的： 2 12 (

34、1) 2 c v h g hh 12 1 1 22 () vc vpcpp 000 22 ccccvcd qA vc A vc c Apc Ap 式中：式中：cv 小孔速度系数小孔速度系数 cd = cccv 流量系数，其值由实验确定。流量系数，其值由实验确定。 重 点 2 cv vcp 通过孔口的流量公式通过孔口的流量公式: cd =0.600.61 const 当D/dp2 p= p1p2 由压差引起的流动。 3 (152) 12 bh qp l 求 得 ： 两平行平板有相对运动时的间隙流动：两平行平板有相对运动时的间隙流动： 一板固定，一板以速度 u0运动，当p =0时，液体也会被 带着

35、流动，这种流动称为剪切流。 0 (1 53) 2 u qb h 求得： 3、即有压差流又有剪切流的流动： hb v p l bh q 212 3 特点：特点： 泄露流量泄露流量 q与缝隙值与缝隙值h的三次方正比，所以为了减少平板缝隙泄露，的三次方正比，所以为了减少平板缝隙泄露， 就必须严格控制间隙就必须严格控制间隙h 在缝隙一定时，泄漏量与平行平板两端压差成正比，压差越大，泄漏在缝隙一定时，泄漏量与平行平板两端压差成正比，压差越大，泄漏 量越大。量越大。 二、园柱环形缝缝： 1 1、同心园环缝隙：、同心园环缝隙： 3 0 122 udh qpd h l 当当 h 较小时，可看作较小时，可看作

36、b=d 的平板缝隙：的平板缝隙： 2、偏心园环缝隙： 0 0 2 3 0 2 5 . 11 12 u dh l pdh q h0内外园同心时的缝隙值内外园同心时的缝隙值 e/h0 =相对偏心量相对偏心量 当内外园间没有相对运动，即当内外园间没有相对运动，即 u0=0时时： 同心环 时偏心距最大：即当 q l pdh q he l pdh q 5.2 12 5.2 1 5.11 12 3 0 0 2 3 0 特点：偏心量 e 对通过偏心园环缝隙的流量影响极大， 为了减少泄漏，就要减小偏心量，即要提高液压元件 园柱表面的配合精度。 三、三、圆锥环形缝隙及液压卡紧现圆锥环形缝隙及液压卡紧现 阀芯大端

37、为高压，液流由大端流向小端，称为倒锥阀芯大端为高压，液流由大端流向小端，称为倒锥; 阀芯小端为高压，液流由小端流向大端，称为顺锥。阀芯小端为高压，液流由小端流向大端，称为顺锥。 阀芯存在锥度不仅影响流经间隙的流量，而且影阀芯存在锥度不仅影响流经间隙的流量，而且影 响缝隙中的压力分布。如果阀芯在阀体孔内出现偏心，响缝隙中的压力分布。如果阀芯在阀体孔内出现偏心， 作用在阀芯一侧的压力将大于另一侧的压力，使阀芯作用在阀芯一侧的压力将大于另一侧的压力，使阀芯 受到一个液压侧向力的作用。受到一个液压侧向力的作用。 倒锥的液压侧向力使偏心距加大，当液压侧向力倒锥的液压侧向力使偏心距加大，当液压侧向力 足够

38、大时，阀芯将紧贴孔的壁面，产生所谓液压卡紧足够大时，阀芯将紧贴孔的壁面，产生所谓液压卡紧 现象；而顺锥的液压侧向力则力图使偏心距减小，不现象；而顺锥的液压侧向力则力图使偏心距减小，不 会出现液压卡紧现象。会出现液压卡紧现象。 为减少液压侧向力，一般在阀芯或柱塞的圆为减少液压侧向力，一般在阀芯或柱塞的圆 柱面开径向均压槽，使槽内液体压力在圆周柱面开径向均压槽，使槽内液体压力在圆周 方向处处相等，槽深和宽为方向处处相等，槽深和宽为0.31.0mm。 第六节 液压冲击和空穴现象 因某些原因液体压力在一瞬因某些原因液体压力在一瞬 间会突然升高，产生很高的间会突然升高，产生很高的 压力峰值压力峰值 ，这

39、种现象称为液，这种现象称为液 压冲击。瞬间压力冲击不仅压冲击。瞬间压力冲击不仅 引起振动和噪声，而且会损引起振动和噪声，而且会损 坏密封装置、管道、元件，坏密封装置、管道、元件， 造成设备事故。造成设备事故。 液压冲击的类型液压冲击的类型: 管道阀门管道阀门突然关闭突然关闭时的液压冲击时的液压冲击 运动部件运动部件制动制动时产生的液压冲击时产生的液压冲击 减少液压冲击的措施：减少液压冲击的措施： 1 、延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。、延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。 2 、限制管道流速及运动部件的速度。、限制管道流速及运动部件的速度。 3 、适当增大管径，以减小冲击波的传播速度。

40、、适当增大管径，以减小冲击波的传播速度。 4 、尽量缩短管道长度，减小压力波的传播时间。、尽量缩短管道长度，减小压力波的传播时间。 5 、用橡胶软管或设置蓄能器吸收冲击的能量。、用橡胶软管或设置蓄能器吸收冲击的能量。 6 、在易引起冲击的装置前加设安全阀或缓冲装置。、在易引起冲击的装置前加设安全阀或缓冲装置。 空穴现象 空穴现象空穴现象液压系统中，某点压力低于液压油液所在温度下的空气分离压液压系统中，某点压力低于液压油液所在温度下的空气分离压 时，原先溶于液体中的空气会分离出来，使液体产生大量的气泡，这种现象时，原先溶于液体中的空气会分离出来，使液体产生大量的气泡，这种现象 称为称为空穴现象空

41、穴现象。当压力进一步减小低于液体的饱和蒸汽压时，液体将迅速汽。当压力进一步减小低于液体的饱和蒸汽压时，液体将迅速汽 化，产生大量蒸汽气泡使气穴现象更加严重。空穴现象多发生在阀口和泵的化，产生大量蒸汽气泡使气穴现象更加严重。空穴现象多发生在阀口和泵的 吸油口。吸油口。 空穴现象的危害空穴现象的危害 大量气泡使液流的流动特性变坏，造成流量和压力不稳大量气泡使液流的流动特性变坏，造成流量和压力不稳 定；气泡进入高压区，高压会使气泡迅速崩溃，使局部产生非常高的温度和定；气泡进入高压区，高压会使气泡迅速崩溃，使局部产生非常高的温度和 冲击压力，引起振动和噪声；当附着在金属表面的气泡破灭时，局部产生的冲击

42、压力，引起振动和噪声；当附着在金属表面的气泡破灭时，局部产生的 高温和高压会使金属表面疲劳，时间一长会造成金属表面的侵蚀、剥落，甚高温和高压会使金属表面疲劳，时间一长会造成金属表面的侵蚀、剥落，甚 至出现海绵状的小洞穴，这种至出现海绵状的小洞穴，这种气蚀作用气蚀作用会缩短元件的使用寿命，严重时会造会缩短元件的使用寿命，严重时会造 成故障。成故障。 减少空穴现象的措施减少空穴现象的措施 1、 减小阀孔前后的压力降，减小阀孔前后的压力降， 一般使压力比一般使压力比 : p1/p23.5。 2、尽量降低泵的吸油高度，减少吸油管道阻力。尽量降低泵的吸油高度，减少吸油管道阻力。 3、各元件联接处要密封可靠，防止空气进入。各元件联接处要密封可靠，防止空气进入。 4、增强容易产生气蚀的元件的机械强度。增强容易产生气蚀的元件的机械强度。 小结：小结： 本章主要介绍了：本章主要介绍了： 1、液压油：、液压油：重点了解油的粘性重点了解油的粘性。 2 2、液体静力学液体静力学：主要掌握主要掌握静压力及其特性；静压力基本方静压力及其特性；静压力基本方 程式；帕斯卡原理；静压力对固体壁面的作用力。程式；帕斯卡原理；静压力对固体壁面的作用力。 3 3、液体动力学：液体动力学：重点掌握重点掌握三个基本方程的实际应用。三个基本方程的实际应用。 4 4、管道流动：。、管道流动：