第八节液体在实际管路系统中的流动

第一篇液压与气压传动基础第八节液体在实际管路系统中的流动液压与气压传动概述教学内容：

了解实际管路中的液体流动。

教学目的与要求：

了解实际管路中的液体流动。

教学重点、难点：

了解实际管路中的液体流动。

教学手段：多媒体、讲解

教学过程：（含板书设计）

新课导入：作业讲评一、压力损失

沿程压力损失：指液体在直管中流动时因液体具有的粘性而产生的压力损失。

局部压力损失：指液体流经如阀口、弯管、通流截面变化等局部阻力引起的压力损失。

液流速度大小、方向突然改变。1、沿程压力损失：对金属管取：对橡胶软管取：上式表明：流体在管道中流动的能量损失表现为流体的压力损失，即流体下游的压力要小于上游的压力，这个压力差值用来克服流动中的摩擦阻力。2、局部压力损失：产生原因：液体流过局部装置时形成死水区或涡旋区，液体在此区域并不参加主流动，而是不断的打旋，加速液体摩擦或造成质点碰撞，产生局部能量损失；液体流过局部装置时流速的大小和方向发生急剧变化，各截面上的速度分布规律也不断变化，引起附加摩擦而消耗能量。3、管路系统总能量损失：管路系统中总能量损失等于系统中所有沿程沿程能量损失之和与局部能量损失之和的叠加。

当液流经过管道由小孔流出时，由于液体惯性作用，使通过小孔后的液流形成一个收缩断面，然后再扩散，这一收缩和扩散过程产生很大的能量损失。1、薄壁小孔：长径比l/d≤0.5

二、孔口与缝隙流动流经薄壁小孔流量公式：A0—小孔截面积；Cd—流量系数；Cd=0.60~0.8薄壁小孔因沿程阻力损失小，q对油温变化不敏感，因此多被用作调节流量的节流器。液体流经短孔的流量公式：Cd=0.82,短孔常用作固定节流器。2、短孔：长径比0.5＜l/d≤4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。流量受液体温度影响较大。细长孔可用于控制阀中的阻尼孔。3、细长孔：

长径比l/d＞4流经细长孔的流量公式：4、平板缝隙：存在压差流动和剪切流动通过平板缝隙的流量可由下式计算：在压差作用下，流量q与缝隙值h的三次方成正比，这说明液压元件内缝隙的大小对泄漏量的影响非常大。5.环形缝隙注意：当圆柱体移动方向和压差方向相同时取正号，方向相反时取负号。通过同心圆柱环形缝隙的流量公式：流经偏心圆柱环形缝隙的流量公式：

当偏心量e=ho

，即ε＝1

时（最大偏心状态），其通过的流量是同心环形间隙流量的2.5倍。因此在液压元件中应尽量使配合零件同心。ε为相对偏心率：ε＝e/hoe为偏心量，h0=R-r三、液压冲击和空穴现象1、液压冲击在液压系统中，由于某种原因引起液压油的压力在某瞬时突然急剧上升，形成一个很大的压力峰值，这种现象称为液压冲击。a、液压冲击产生的原因:阀门突然打开或关闭，及系统中某些元件反应的滞后，使液流突然停止运动而产生的液压冲击；运动部件突然启动或停止，因其惯性使液压缸和相连管道中压力产生急剧变化而形成压力波，产生液压冲击。b、减小液压冲击的措施:

缓慢关闭阀门，减慢管道的换向速度；缩短管子长度；减慢换向阀关闭前的液流速度；设置蓄能器、安全阀等。

适当增大管径，不仅可以降低流速，也可以减小压力传播速度。正确设计阀门或设置缓冲装置（如阻尼孔），使运动部件制动时速度变化较均匀。2、空穴（或气穴）现象

在液压系统中，如果某点的压力低于液压油所在温度下的空气分离压时，液体中溶解的空气就会分离出来，使液体中迅速出现大量气泡，这种现象称为空穴现象；另外，当绝对压力低于液体的饱和蒸气压时，液体中会出现大量的蒸气泡，这也属于空穴现象。1）气穴现象产生的原因：气穴现象多发生在阀口和液压泵的吸油处。a、在阀口处，过流断面较小使液流的速度增大，根据伯努利方程，压力大大降低，气穴产生。2）气蚀：

b、在液压泵的吸油过程中，吸油口绝对压力会低于大气压力，若泵安装高度过大，吸油口处过滤的阻力和管路阻力太大，油液黏度过高或泵的转速过高，造成泵入口处的真空度过大，产生气穴。因气穴现象造成的对金属表面的腐蚀现象，称为气蚀。空穴现象发生在液流的低压区，气蚀现象发生在高压区。3）减小气穴现象的措施：a、减小液流在小孔或间隙处的压力降。b、保持液压系统中的油压高于空气分离压力，例如，尽量降低液压泵的吸油高度，采用内径较大的吸油管并少用弯头，吸油管的过滤容量要大，以减小管路阻力，液压泵转速不能过高以防止吸油不充分，必要时对高压泵可采用辅助泵供油。c、降低液体中气体的含量，如