第2章液压工作介质及其力学基础v3

1、2022-5-31第第2 2章章 液压工作介质及其力学基础液压工作介质及其力学基础 2.1 液压工作介质液压工作介质 2.2 液体静力学液体静力学 2.3 液体动力学液体动力学 2.4 管道中液流的能量损失管道中液流的能量损失 2.5 孔口与缝隙液流特性孔口与缝隙液流特性 2.6 气穴现象及液压冲击气穴现象及液压冲击2022-5-322.1.1 2.1.1 液压油主要特性液压油主要特性（1 1）密度）密度 密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通密度随着温度或压力的变化而变化，但变化不大，通常忽略常忽略Vm单位体积内液体的质量。单位体积内液体的质量。3/mkg2.1 2.1 液压工作介质

2、液压工作介质一般取=9003/mkg2022-5-33液压油液的体积将随压力的增高而减小的性质。液压油液的体积将随压力的增高而减小的性质。01VVpk即即: :单位压力变化下的体积相对变化量。单位压力变化下的体积相对变化量。体积变化体积变化初始体积初始体积压力变化压力变化（2 2）可压缩性）可压缩性用体积压缩系数用体积压缩系数k k表示：表示：2022-5-34VpVkK01体积弹性模量体积弹性模量K (体积压缩系数的倒数体积压缩系数的倒数)V0一定，在同样p下， K 越大, V 越小。说明K 越大，液体的抗压能力越强。矿物油 K = (1.42.0)10 9 N/m 2钢 K = 2.06

3、10 11 N/m 2K钢= 100150 K油在静态下工作时，不考虑液体的可压缩性。2022-5-35 液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，液体在外力作用下流动（或有流动趋势）时，分子间的内聚力会产生一种阻碍其相对运动的内摩分子间的内聚力会产生一种阻碍其相对运动的内摩檫力，这种现象叫做液体的粘性。檫力，这种现象叫做液体的粘性。 静止液体不呈现粘性。静止液体不呈现粘性。（3 3）粘性）粘性 粘性的定义粘性的定义2022-5-36粘性示意图粘性示意图 下板固定下板固定 上板以上板以u u0 0运动运动 A A点：点：u = 0 u = 0 B B点：点：u = uu = u0 0 两板之间液

4、流速度两板之间液流速度呈线性规律分布呈线性规律分布B BA AdyduAFf式中：式中：粘性系数粘性系数( (粘度粘度) ) A 液层接触面积液层接触面积 du /dy速度梯度速度梯度两液层间的内摩擦力：两液层间的内摩擦力：- -液体的粘度液体的粘度2022-5-37 粘性的表示方法粘性的表示方法b. b. 运动粘度运动粘度 单位：单位：m m2 2/ /s s单位：单位：N s/m2 或 Pa.SPa.SdyduAFfa. a. 动力粘度动力粘度( (绝对粘度绝对粘度) )它直接表示液体的粘性即内摩擦力的大小。 如：旧牌号20号机械油，是在温度为50时，其运动粘度的平均值为202/s2022

5、-5-38c.c.相对粘度相对粘度21ttEt式中：式中：t1 油流出的时间油流出的时间 t220OC蒸馏水蒸馏水流出时间流出时间恩氏粘度与运动粘度的换算关系恩氏粘度与运动粘度的换算关系610)31. 631. 7(ttEE200ml=2. 8mm恩氏粘度计恩氏粘度计1005020,EEE 通常以通常以20、50、100OC作为标准测定温度，作为标准测定温度，记为：记为：恩（中、德、俄）赛（美）雷（英）2022-5-39 粘度与压力的关系粘度与压力的关系 p 应用时忽略影响应用时忽略影响 粘度与温度的关系粘度与温度的关系 T 影响：影响： 大，阻力大，能耗大，阻力大，能耗 小，油变稀，泄漏小，

6、油变稀，泄漏 限制油温：限制油温：T，加冷却器，加冷却器 T，加热器，加热器2022-5-310（4）其他性质稳定性 (热、氧化、水解、剪切）相容性（金属、密封、涂料）通过添加剂控制抗泡沫性防锈性2022-5-3112.1.2 2.1.2 对工作介质的要求对工作介质的要求 合适的粘度，粘温特性好合适的粘度，粘温特性好 润滑性能好润滑性能好 杂质少杂质少 相容性好相容性好 稳定性好稳定性好 抗泡性好、防锈性好抗泡性好、防锈性好 凝点低凝点低, ,闪点、燃点高闪点、燃点高 无公害、成本低无公害、成本低2022-5-312液压油的种类液压油的种类石油型石油型难燃型难燃型机械油机械油汽轮机油汽轮机油合

7、成型液压油合成型液压油水水- -乙二醇液乙二醇液磷酸酯液磷酸酯液水包油水包油油包水油包水乳化液乳化液合成型合成型抗磨液压油抗磨液压油液压导轨油液压导轨油2.1.3 2.1.3 工作介质的种类工作介质的种类2022-5-3132.1.4 2.1.4 液压油液的液压油液的选用选用 优先考虑粘性优先考虑粘性 按工作压力按工作压力 p p 高，选高，选大；大； p p 低，选低，选小小 按环境温度按环境温度 T T 高，选高，选大；大； T T 低，选低，选小小 按运动速度按运动速度 v v 高，选高，选小；小； v v 低，选低，选大大 其他其他 环境环境 （污染、抗燃）（污染、抗燃） 经济经济 （

8、价格、使用寿命）（价格、使用寿命） 特殊要求（精密机床、野外工作的工程机械）特殊要求（精密机床、野外工作的工程机械）2022-5-3142.2 2.2 液体静力学液体静力学2.2.1 2.2.1 液体静压力及其特性液体静压力及其特性(1) 液体静压力：液体静压力：静止液体静止液体在单位面积上所受的法向力。在单位面积上所受的法向力。AFp (2) 静压力的两个特性静压力的两个特性 1）液体静压力垂直于其承压面，方向和该面的内法线方）液体静压力垂直于其承压面，方向和该面的内法线方向一致向一致 2）静止液体内任一点所受的压力在各个方向都相等）静止液体内任一点所受的压力在各个方向都相等静止液体：指液体

9、内部质点之间没有相对运动，至于液体整体完全静止液体：指液体内部质点之间没有相对运动，至于液体整体完全可以象刚体一样做各种运动。可以象刚体一样做各种运动。研究内容：研究液体处于静止状态时的力学性质和平衡规律。研究内容：研究液体处于静止状态时的力学性质和平衡规律。单位单位: Pa（Nm2） 工程上常用工程上常用:MPa（兆帕）（兆帕）换算关系：换算关系：1MPa106Pa 1MPa105bar 2022-5-3152.2.2 2.2.2 静压力基本方程静压力基本方程重力作用下的静止液体，其压力分布具有如下特征：重力作用下的静止液体，其压力分布具有如下特征：（1 1）静止液体内任一点处的压力由两部分

10、组成：一部分是液面上的）静止液体内任一点处的压力由两部分组成：一部分是液面上的压力，另一部分是该点以上液体自重所形成的压力。压力，另一部分是该点以上液体自重所形成的压力。（2 2）静止液体内的压力随液体深度按线性规律递增。）静止液体内的压力随液体深度按线性规律递增。（3 3）液面深度相同处各点的压力均相等，压力相等的所有点组成的）液面深度相同处各点的压力均相等，压力相等的所有点组成的面叫做等压面。面叫做等压面。 ：该点液面深度：该点液面深度ghppooph液体静压力基本方程为液体静压力基本方程为：液面上的压力：液面上的压力hGPP0AdA2022-5-3162.2.3 2.2.3 压力的表示方

11、法压力的表示方法绝对压力：当压力以绝对真空为基准度量时，称为绝对压力。绝对压力：当压力以绝对真空为基准度量时，称为绝对压力。相对压力：超过大气压力的那部分压力称为相对压力或表压力。相对压力：超过大气压力的那部分压力称为相对压力或表压力。真空度：当绝对压力低于大气压时，将绝对压力不足于大气压真空度：当绝对压力低于大气压时，将绝对压力不足于大气压力的那部分压力值称为真空度。力的那部分压力值称为真空度。(1) 压力的表示方法压力的表示方法2022-5-317 压力的单位除法定计量单位压力的单位除法定计量单位PaPa外，还有以前沿用的一些单位，如外，还有以前沿用的一些单位，如barbar，工程大气压，

12、工程大气压atat（即（即kgf/cmkgf/cm2 2）、标准大气压（）、标准大气压（atmatm）、水柱高）、水柱高（mHmH2 2O O）或汞柱高（）或汞柱高（mmHgmmHg）等。）等。PaPabarbarKgf/cmKgf/cm2 2atatatmatmmHmH2 2O OmmHgmmHg1 110105 51 11.019721.019721.019721.019720.9869230.9869231.019721.0197210104 47.500627.5006210102 2 由于液压传动的用途不同，系统所需要的压力也不相同，为了便于由于液压传动的用途不同，系统所需要的压力也

13、不相同，为了便于液压元件的设计、生产和使用，将压力分为几个等级。液压元件的设计、生产和使用，将压力分为几个等级。压力等级压力等级低压低压中压中压中高压中高压高压高压超高压超高压压力（压力（MpaMpa）2.52.52.52.58 8881616161632323232表表2-5 各种压力单位的换算关系各种压力单位的换算关系表表2-6 压力分级压力分级(2) 压力的单位和等级压力的单位和等级2022-5-318例例2-12-1 图2-5所示的容器内充满 kg/m3的液压油液，活塞上的作用力F=1000N，活塞面积A=110-3m2，忽略活塞的重量。试计算活塞下方深度为h=0.5m处的静压力p。9

14、002022-5-319解：解：活塞与油液接触面上的压力为:ghppoPamNAFpo62310/1011000MPamNmNghppo1/10/100044.15 .08 .99001026266则深度为h=0.5m处的液体压力为:注意注意: :分析液压系统时分析液压系统时, ,重力所产生上的压力可忽略重力所产生上的压力可忽略据2022-5-3202.2.4 2.2.4 液体静压力的传递液体静压力的传递 液压系统中静压力的传递服从帕斯卡原理，即液压系统中静压力的传递服从帕斯卡原理，即:密闭容器内静止液密闭容器内静止液体的压力可以等值地向液体中各点传递。体的压力可以等值地向液体中各点传递。21

15、pp 根据帕斯卡原理和静压力的特性，液压传动不仅可以进行力的传根据帕斯卡原理和静压力的特性，液压传动不仅可以进行力的传递，而且还能递，而且还能将力放大将力放大和和改变力的方向改变力的方向。 2211FAAF 上式表明，只要上式表明，只要A1/A2足够大，用很小的力足够大，用很小的力F2就可产生很大的力就可产生很大的力F1。液压千斤顶和水压机就是按此原理制成的。液压千斤顶和水压机就是按此原理制成的。 根据帕斯卡原理有根据帕斯卡原理有p1= p2。因此有：。因此有：2022-5-3212.2.液压系统压力的形成液压系统压力的形成 p = F/A F p F p F = 0 p = 0 结论：液压系

16、统的工作压力取决结论：液压系统的工作压力取决于负载，并且于负载，并且 随着负载的变化随着负载的变化而变化。而变化。FA可知可知: : 液压系统中油液的压力是在前阻后推的情况下产生的；液压系统中油液的压力是在前阻后推的情况下产生的； 压力的大小取决于负载压力的大小取决于负载，并随负载变化而变化；，并随负载变化而变化； 当某处有几个当某处有几个负载并联负载并联时，则压力取决于克服负载的各个时，则压力取决于克服负载的各个压力值中的压力值中的最小值最小值。2022-5-3222.2.5 2.2.5 静压力对固体壁面的作用力静压力对固体壁面的作用力 当静止液体和固体壁面接触时，固体壁面上各点在某一方当静

17、止液体和固体壁面接触时，固体壁面上各点在某一方向上受到的液体静压作用力的总和，即为液体在该方向上作用向上受到的液体静压作用力的总和，即为液体在该方向上作用于固体壁面上的力于固体壁面上的力pAF 当固体壁面为一平面时，平面上各点的静压力大小相等，其当固体壁面为一平面时，平面上各点的静压力大小相等，其作用方向于该平面垂直。即作用方向于该平面垂直。即xxFxxpAF 当固体壁面为一曲面时，液体压力在该曲面当固体壁面为一曲面时，液体压力在该曲面 方向上的分力为方向上的分力为2022-5-3232.3 2.3 液体动力学液体动力学2.3.1 2.3.1 基本概念基本概念(1) 实际液体和理想液体实际液体

18、和理想液体理想液体：理想液体：通常把假设的既无粘性又不可压缩的液体称为理想液体通常把假设的既无粘性又不可压缩的液体称为理想液体实际液体：实际液体：具有粘性和压缩性的液体具有粘性和压缩性的液体(2) 恒定流动和非恒定流动恒定流动和非恒定流动恒定流动：恒定流动：液体流动时，流动空间中每一点上的液体流动时，流动空间中每一点上的压力、速度和密度压力、速度和密度都都不随时间而变化，这样的流动称为恒定流动不随时间而变化，这样的流动称为恒定流动非恒定流动：非恒定流动：液体流动时，流动空间中每一点上的液体流动时，流动空间中每一点上的压力、速度和密度压力、速度和密度中只要有一个是时间的函数，则这样的流动称为非恒

19、定流动中只要有一个是时间的函数，则这样的流动称为非恒定流动动画演示动画演示（3）一维流动：当液体整个作线形流动时，称为一维流动。一维流动：当液体整个作线形流动时，称为一维流动。2022-5-3244 4、流线、流束和通流截面、流线、流束和通流截面 流线：流线：某一瞬时，表示液流中各点运动状态的一条条光滑某一瞬时，表示液流中各点运动状态的一条条光滑曲线。在此瞬时，流线上各质点速度方向与该线相切。曲线。在此瞬时，流线上各质点速度方向与该线相切。 注意：由于流动液体中任一质点在其一瞬时只能有一个注意：由于流动液体中任一质点在其一瞬时只能有一个速度，所以流线之间不可能相交，也不可能突然转折。速度，所以

20、流线之间不可能相交，也不可能突然转折。 流束：流束：通过某截面上所有各点作出的流线集合构成流束。通过某截面上所有各点作出的流线集合构成流束。通流截面：通流截面： 流束中与所有流线正交的截面称为通流截流束中与所有流线正交的截面称为通流截面。截面上每点处的流动速度都垂直于这个面。面。截面上每点处的流动速度都垂直于这个面。2022-5-3252.3.2 2.3.2 连续性方程连续性方程质量守恒定律在流体力学中的应用质量守恒定律在流体力学中的应用 21 若忽略液体可压缩性：若忽略液体可压缩性： 按守质量守恒定律，在单位时间内流过两通流截面的液按守质量守恒定律，在单位时间内流过两通流截面的液体质量相等。

21、体质量相等。即即222111AvAv上式称为连续性方程上式称为连续性方程结论结论: 1)通过流管任一通流截面的流量相等；通过流管任一通流截面的流量相等； 2)液体的流速与管道通流截面积成反比；液体的流速与管道通流截面积成反比； 3)在具有分支的管路中具有在具有分支的管路中具有q=q1+q2的关系。的关系。2211AvAvconstvAq或或21mmqq2022-5-3262.3.3 2.3.3 伯努利方程伯努利方程gvgpzgvgpz2222222111constgvgpz22(1) 理想液体的伯努利方程理想液体的伯努利方程 根据能量守恒定律得到理想液体的伯努利方程为：根据能量守恒定律得到理想

22、液体的伯努利方程为：伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的一种表达形式。或或zgpgv22通流截面上三者之和为一定值，但三者可以相互转换，即能量守恒。通流截面上三者之和为一定值，但三者可以相互转换，即能量守恒。理想液体的伯努利方程的物理意义是：理想液体的伯努利方程的物理意义是： 在管内作定常流动的理想液体的总比能在管内作定常流动的理想液体的总比能由比位能由比位能、比压能、比压能和比动能和比动能三种形式的能量组成，三种形式的能量组成， 在任一在任一 式中式中Z为单位重量液体所具有的势能，称为比位能。为单位重量液体所具有的势能，称为比位能。 (p

23、/g)为单为单位重量液体所具有的压力能，称为比压能。（位重量液体所具有的压力能，称为比压能。（v2/2g）为单位重量液）为单位重量液体所具有的动能，称为比动能。它们的量纲都为长度。体所具有的动能，称为比动能。它们的量纲都为长度。 2022-5-327(2) 实际液体的伯努利方程实际液体的伯努利方程whgvgpzgvgpz222222221111wh其中，其中，为单位质量液体在管路两截面之间流动的能量损失；为单位质量液体在管路两截面之间流动的能量损失；为动能修正系数，为动能修正系数，的数值与管路中液体的流态有关，的数值与管路中液体的流态有关，液体在圆管中层流时液体在圆管中层流时，205. 11紊

24、流时，紊流时，实际计算时常取实际计算时常取 实际液体具有实际液体具有粘性粘性，因此液体在流动时还需克服由于粘性所引起，因此液体在流动时还需克服由于粘性所引起的的摩擦阻力摩擦阻力，这必然要消耗能量，假定因粘性而消耗的能量为，这必然要消耗能量，假定因粘性而消耗的能量为h hw w，则实，则实际液体的伯努利方程为：际液体的伯努利方程为：2022-5-328应用伯努利方程时必须注意的问题：应用伯努利方程时必须注意的问题： 1） 截面截面1、2需顺流向选取（否则需顺流向选取（否则hw为负），且为负），且应选在缓变的通流截面上（使应选在缓变的通流截面上（使v=0)。 2） 截面中心在基准面以上时，截面中心

25、在基准面以上时，z取正值；反之取正值；反之取负值。通常选取特殊位置的水平面作为基准面取负值。通常选取特殊位置的水平面作为基准面（使（使z=0) 。例例212022-5-3292.3.4 2.3.4 动量方程动量方程 动量方程是动量方程是动量定理动量定理在流体力学中的一种表达形式。在流体力学中的一种表达形式。可以用来计算可以用来计算流动液体对固体壁面的作用力。流动液体对固体壁面的作用力。 液体作定常流动时的动量方程为：液体作定常流动时的动量方程为：)()(1122vvqdtmvdF作用在液体控制体积上的全部外力之和作用在液体控制体积上的全部外力之和F该动量方程表明：该动量方程表明：等于单位时间内

26、流出等于单位时间内流出控制表面与流入控制表面的液体的动量之差。控制表面与流入控制表面的液体的动量之差。 例例2-22022-5-3302.4 2.4 管道中液流的能量损失管道中液流的能量损失 实际液体具有粘性实际液体具有粘性, ,流动时会损耗一部分能量，这种流动时会损耗一部分能量，这种能量损失就是实际液体伯努利方程中的能量损失就是实际液体伯努利方程中的 。本节解决。本节解决如何计算问题。如何计算问题。whwh一一.流态及其判别方法流态及其判别方法（一）层流和紊流（一）层流和紊流液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线，这种流动叫层流且

27、平行于管道轴线，这种流动叫层流1.层流层流：特点特点：液体流速较低，粘性力起主导作用液体流速较低，粘性力起主导作用;能量损失主要是粘性摩擦造成的损失能量损失主要是粘性摩擦造成的损失,直接转直接转化为热能（液体带走、传给管壁）化为热能（液体带走、传给管壁） 。层流和紊流是两种不同性质的流态层流和紊流是两种不同性质的流态2022-5-331液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动以外，还存在着剧烈的横向运动。这种流的运动以外，还存在着剧烈的横向运动。这种流动叫紊流。动叫紊流。2.紊流紊流：特点特点：液体流速液体流速较高，粘性作用减弱较高，粘性作用减

28、弱，惯，惯性力起主性力起主导作用导作用;能量损失主要是动能损失。产生噪声、振动、能量损失主要是动能损失。产生噪声、振动、漩涡、气穴等，最终转化为热能（液体带走、漩涡、气穴等，最终转化为热能（液体带走、传给管壁）。传给管壁）。（二）流态的判别（二）流态的判别：雷诺实验动画雷诺实验动画液体流动时，究竟是层流还是紊流与液体流动时，究竟是层流还是紊流与 有关有关要用要用雷诺数雷诺数来判定：来判定：雷诺实验雷诺实验2022-5-332圆形管道雷诺数：圆形管道雷诺数： Re = dv/ 非圆管道截面雷诺数：非圆管道截面雷诺数： Re = dHv/ 过流断面过流断面水力直径水力直径 dH = 4A/ 水力直

29、径大，液流阻力小，通流能力大。水力直径大，液流阻力小，通流能力大。 临界雷诺数临界雷诺数Rec：液体从紊流变成层流的雷诺数液体从紊流变成层流的雷诺数,是是判判断液体流态依据断液体流态依据 光滑金属管：光滑金属管：Rec 2320 Re Rec为紊流为紊流 雷诺数物理意义：雷诺数物理意义：液流的惯性力对粘性力的无因次比液流的惯性力对粘性力的无因次比 -X湿周长度湿周长度2022-5-333二二.等直径圆管中的等直径圆管中的沿程压力损失沿程压力损失定定 义义: 液体沿等径直管流动时，由于液体的粘性摩擦和质液体沿等径直管流动时，由于液体的粘性摩擦和质 点的相互扰动作用，而产生的压力损失点的相互扰动作

30、用，而产生的压力损失 液体在等径直管中作层流运动，沿管轴线取一半径液体在等径直管中作层流运动，沿管轴线取一半径为为r r，长度为，长度为l 的小圆柱体的小圆柱体压力损失的大小与液体的流态有关压力损失的大小与液体的流态有关1.1.等径直管中层流的沿程压力损失等径直管中层流的沿程压力损失2022-5-334fFrpp221 小圆柱体两小圆柱体两端面压力为端面压力为p p1 1、p p2 2 ，侧面的内，侧面的内摩擦力为摩擦力为F Ff f，其，其受力平衡方程为：受力平衡方程为：drdurldrduAFf2由牛顿内摩擦定律：由牛顿内摩擦定律：)r(RlprdrlpurdrlpdurR22422则 代

31、人上式：代人上式：2022-5-3351）通流截面上流速通流截面上流速u分布规律分布规律速度速度u u对称于圆管中心线并按抛物线规律分布对称于圆管中心线并按抛物线规律分布 分析：分析：2）流量）流量q22max164:0dlpRlpu时r0u:时RrminpldRlp)rdrr(Rlpq)rdrr(RlprdruudAdqR1288424224402222-泊肃叶公式泊肃叶公式2022-5-3363）圆管的平均流速圆管的平均流速：4 4）圆管沿程压力损失）圆管沿程压力损失 = 128l q/d4 = 8l q/R4 将将q =R2 v 代入上式并简化得：代入上式并简化得：max24221321

32、2841upldpld/dAqv232dlvp可知：可知：液流沿等径直管作层流运动时，其沿程压力损液流沿等径直管作层流运动时，其沿程压力损失与管长、流速、粘度成正比，而与管径的平方成失与管长、流速、粘度成正比，而与管径的平方成反比。反比。p2022-5-337= R= Re e = dv/ =64/R= dv/ =64/Re e ：理论值：理论值 64 / Re 实际值：实际值：光滑金属管光滑金属管 75 / Re 非金属软管非金属软管 80 / Re 22/6432222vdlvdlddlvp2022-5-33822vdlp2.2.等径直管中等径直管中紊流的沿程压力损失紊流的沿程压力损失=

33、0.3164Re-0.25 （105 Re 4000） = 0.032+0.221Re-0.237 （3106 Re 105 ） = 1.74+2lg（d/）-2 （Re 3106 或Re900d/） 紊流运动时，紊流运动时，p比层流大比层流大 液压系统中液体在管道内应尽量作层流运动液压系统中液体在管道内应尽量作层流运动 2022-5-339三三. .局部压力损失局部压力损失定义定义 : 液体流经管道的弯头、接口、突变截面以及阀口、滤网等局部装置时，液流会产生旋涡，并发生强烈的紊动现象，由此而造成的压力损失称为局部压力损失。用 表示p 产生原因：产生原因：碰撞、旋涡（突变管、弯管碰撞、旋涡（突

34、变管、弯管) 产生附加摩擦产生附加摩擦 附加摩擦：附加摩擦：只有紊流时才有，是由于分子只有紊流时才有，是由于分子 作横向运动时产生的摩擦，即作横向运动时产生的摩擦，即 速度分布规律改变，造成液体速度分布规律改变，造成液体 的附加摩擦的附加摩擦 2022-5-34022vp局部压力损失的计算公式：局部压力损失的计算公式：2022-5-341四四. .管路系统的总压力损失管路系统的总压力损失l 整个管路系统的总压力损失应为整个管路系统的总压力损失应为所有沿程压力损所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和失和所有局部压力损失之和:2222vvdlppp p 热能热能 T q 传散传散 污染污染 202

35、2-5-342减小p 的措施 1 尽量尽量l ，突变突变 2 加工质量，力求光滑，加工质量，力求光滑，合适合适3 A，v 过高过高 p pv2 其中其中v 的影响最大的影响最大 过低过低 尺寸尺寸 成本成本 一般有推荐流速可供参考，见有关手册。一般有推荐流速可供参考，见有关手册。在液压传动中，可将压力损失写成如下在液压传动中，可将压力损失写成如下 形式：形式： p = p1 - p2 例题例题2022-5-343 2.5 2.5 孔口和缝隙液流特性孔口和缝隙液流特性液压系统中的孔和缝隙液压系统中的孔和缝隙调节流量调节流量 (应用）应用）造成泄漏造成泄漏 (防止）防止）都需计算其流量都需计算其流

36、量小孔虽小（直径小孔虽小（直径1mm以内）以内）缝隙虽窄（宽度缝隙虽窄（宽度0.1mm以下）以下）其作用却不可等闲视之其作用却不可等闲视之2022-5-344液体流经孔口时的分析：液体流经孔口时的分析： l / /d0.5 0.5 薄壁小孔；薄壁小孔； l/ /d d44 细长小孔；细长小孔； 0.50.5l/ /d d 4 4 短孔。短孔。 l 为小孔的通流长度；为小孔的通流长度；d d 为小孔的孔径。为小孔的孔径。 一一. . 孔口压力流量特性孔口压力流量特性2022-5-345hgvgpzgvgpz2222222211111）流速和流量公式推导：）流速和流量公式推导：0AcAcc1.薄壁

37、小孔薄壁小孔如图，以管道中心为参考平面，对如图，以管道中心为参考平面，对11和和22截面，列截面，列伯努利方程如下：伯努利方程如下： 动画演示动画演示2022-5-346水平放置水平放置 z1=z2 v1 = v2 v14） 液流经过细长孔的流量和孔前后压液流经过细长孔的流量和孔前后压差成正比，和液体粘度成反比，流量受差成正比，和液体粘度成反比，流量受液体温度影响较大液体温度影响较大3.3.短孔短孔（0.5 l /d 4)C Cd d 可按手册查得可按手册查得短孔比薄壁小孔好加工，常用作固定节流器短孔比薄壁小孔好加工，常用作固定节流器pAcqd202022-5-349缝隙流动的形式缝隙流动的形

38、式二二. .缝隙压力流量特性缝隙压力流量特性2022-5-350bhuplbhq0321121. 1.平行平板缝隙流量平行平板缝隙流量结论：结论：在压差作用下，通过固定平行平板在压差作用下，通过固定平行平板 缝隙的流量与缝隙高度的三次方成缝隙的流量与缝隙高度的三次方成 正比，这说明，液压元件内缝隙的正比，这说明，液压元件内缝隙的 大小对其泄漏量的影响是很大的大小对其泄漏量的影响是很大的 两平板既有两平板既有相对运动，两端相对运动，两端又有压差又有压差2022-5-351vhhpldhq211232.2.同心环缝隙流量同心环缝隙流量设圆柱体直径为设圆柱体直径为d，间隙厚，间隙厚度为度为h，间隙长

39、度为，间隙长度为l，若沿，若沿圆周展开，相当于平行平板圆周展开，相当于平行平板间隙，间隙，b=d，则液体通过内，则液体通过内外表面间有相对运动情况下外表面间有相对运动情况下同心环形间隙的流量为：同心环形间隙的流量为：2022-5-352du).p(ldq02321511123.3.偏心环缝隙流量偏心环缝隙流量结论：结论：1） = 1时时 q偏偏 = 2.5q同同 2）= 0时时 即同心圆环缝隙即同心圆环缝隙 3） q与与2成正比，成正比， q 应尽量做成同心，以减小泄漏量应尽量做成同心，以减小泄漏量 内外圆同心时的间隙内外圆同心时的间隙相对偏心率，相对偏心率，/ /。2022-5-3532.6

40、 2.6 气穴现象及液压冲击气穴现象及液压冲击2.6.1 2.6.1 气穴现象气穴现象 液压系统中，由于某种原因（如速度突变），使液压系统中，由于某种原因（如速度突变），使 压力压力降低而使气泡产生的现象。称为气穴现象。降低而使气泡产生的现象。称为气穴现象。（2）产生原因）产生原因 压力油流过节流口、阀口或管道狭缝时，速度升高，压压力油流过节流口、阀口或管道狭缝时，速度升高，压力降低；力降低； 液压泵液压泵吸油管道较小，阻力增大，吸油高度过大，压力吸油管道较小，阻力增大，吸油高度过大，压力降低。降低。（1）定义）定义2022-5-354（3）气穴现象引起的结果）气穴现象引起的结果1） 液流不连

41、续，流量、压力脉动液流不连续，流量、压力脉动2） 系统发生强烈的振动和噪声系统发生强烈的振动和噪声 3） 发生气蚀发生气蚀2022-5-355减小小孔和缝隙前后压力降，希望减小小孔和缝隙前后压力降，希望 p1/p2 工作压力工作压力 1）引起振动、噪声）引起振动、噪声 2）导致某些元件如密封装置、管路等）导致某些元件如密封装置、管路等 损坏损坏 3）使某些元件（如压力继电器、顺序阀等）使某些元件（如压力继电器、顺序阀等） 产生误动作产生误动作2022-5-358（4）减小液压冲击的措施）减小液压冲击的措施 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）

42、限制管道流速及运动部件速度限制管道流速及运动部件速度 v管管 5m/s ， v缸缸 10m/min 。3） 加大管道直径，尽量缩短管路长度。加大管道直径，尽量缩短管路长度。 4） 采用软管，以增加系统的弹性。采用软管，以增加系统的弹性。5） 设置卸荷阀和蓄能器设置卸荷阀和蓄能器2022-5-359本章结束本章结束谢谢谢谢!2022-5-360类型类型名称名称ISOISO代号代号特性和用途特性和用途矿矿物物油油型型普通液压油普通液压油L-HLL-HL精制矿物油加添加剂，提高抗氧化和防锈性能，适用于室内一般设备精制矿物油加添加剂，提高抗氧化和防锈性能，适用于室内一般设备的中低压系统的中低压系统抗磨

43、液压油抗磨液压油L-HML-HML-HLL-HL油加添加剂，改善抗磨性能，适用于工程机械、车辆液压系统油加添加剂，改善抗磨性能，适用于工程机械、车辆液压系统低温液压油低温液压油L-HVL-HVL-HML-HM油加添加剂，改善粘温特性，可用于环境温度在油加添加剂，改善粘温特性，可用于环境温度在-20-204040的的高压系统高压系统高粘度指数液压油高粘度指数液压油L-HRL-HRL-HLL-HL油加添加剂，改善粘温特性，油加添加剂，改善粘温特性，VIVI值达值达175175以上，适用于对粘温特以上，适用于对粘温特性有特殊要求的低压系统，如数控机床液压系统性有特殊要求的低压系统，如数控机床液压系统

44、液压导轨油液压导轨油L-HGL-HGL-HML-HM油加添加剂，改善粘一滑性能，适用于机床中液压和导轨润滑油加添加剂，改善粘一滑性能，适用于机床中液压和导轨润滑全损耗系统用油全损耗系统用油L-HHL-HH浅度精制矿物油，抗氧化性、抗泡沫性较差，主要用于机械润滑，用浅度精制矿物油，抗氧化性、抗泡沫性较差，主要用于机械润滑，用于要求不高的低压系统于要求不高的低压系统汽轮机油汽轮机油L-TSAL-TSA深度精制矿物油加添加剂，改善抗氧化、抗泡沫等性能，为汽轮机专深度精制矿物油加添加剂，改善抗氧化、抗泡沫等性能，为汽轮机专用油，用于一般液压系统用油，用于一般液压系统乳乳化化型型水包油乳化液水包油乳化液

45、L-HFAL-HFA又称高水基液，特点是难燃、粘温特性好，有一定的防锈能力，润滑又称高水基液，特点是难燃、粘温特性好，有一定的防锈能力，润滑性差，易泄漏。适用于有抗燃要求、油液用量大且泄漏严重的系性差，易泄漏。适用于有抗燃要求、油液用量大且泄漏严重的系统统油包水乳化液油包水乳化液L-HFBL-HFB既具有矿物油型液压油的抗磨、防锈性能，又具有抗燃性，适用于有既具有矿物油型液压油的抗磨、防锈性能，又具有抗燃性，适用于有抗燃要求的中压系统抗燃要求的中压系统合合成成型型水水乙二醇液乙二醇液L-HFCL-HFC难燃，粘温特性和抗蚀性好，能在难燃，粘温特性和抗蚀性好，能在-30-306060温度下使用，适用于温度下使用，适用于有抗燃要求的中低压系统有抗燃要求的中低压系统磷酸酯液磷酸酯液L