液压与气动技术 第2版 课件 5.5管路系统的流动状态

液压与气压系统控制

Hydraulicandpneumaticcontrolsystem泰州职业技术学院智能制造学院项目5认识液压系统

任务5.5管路系统的流动状态管路系统的流动状态学习目标 能判断液体的流动状态； 了解液流在管道中流动的特性； 了解液压系统的压力损失； 了解液体流经小孔和缝隙的流量压力特性； 能分析液压系统的压力损失。管路系统的流动状态任务布置液体在管路中的流动是工程中最常见的，由于实际液体都是有粘性的，所有管路中的流动必然要产生液压能的损失。本任务要求了解液压系统中液体在管路、局部结构及元件中的流动状态，了解液压系统的压力损失和降低措施。管路系统的流动状态相关知识液体的两种流态及雷诺数判断层流和紊流19世纪末，英国物理学家雷诺通过实验发现液体在管道中流动时，有两种完全不同的流动状态：层流和紊流。层流：液体流动时，液体质点间没有横向运动，且不混杂，作线状或层状的流动。紊流：液体流动时，液体质点有横向运动或产生小漩涡，作杂乱无章的运动。管路系统的流动状态雷诺数判断液体的流动状态是层流还是紊流，可以通过无量纲值雷诺数来判断。雷诺数大就说明惯性力起主导作用，这样的液流呈紊流状态；若雷诺数小就说明粘性力起主导作用，这样的液流呈层流状态。当雷诺数小于临界雷诺数时，看作层流；反之，为紊流。管路系统的流动状态液压系统的压力损失沿程压力损失沿程压力损失，是指液体在直径不变的直管中流动时克服摩擦阻力的作用而产生的能量消耗。沿程压力损失有层流沿程损失和紊流沿程压力损失两种。局部压力损失局部压力损失，就是液体流经管道的弯头、接头、阀口以及突然变化的截面等处时，因流速或流向发生急剧变化而在局部区域产生流动阻力所造成的压力损失。管路中总的压力损失所有直管中的沿程压力损失之和与所有局部压力损失之和的叠加管路总的压力损失一般以局部损失为主。层流沿程压力损失

沿程阻力系数，理论值为考虑到实际流动时存在截面不圆、温度变化等因素，在金属管道中流动时宜取在橡胶软管中流动时取管路系统的流动状态紊流沿程压力损失液体在直管中紊流流动时，其沿程压力损失的计算公式与层流时相同，但是式中的沿程阻力系数λ有所不同。管路系统的流动状态局部压力损失在流经阀口、管道截面变化、弯曲等处时，由于流动方向和速度变化及复杂的流动现象(旋涡，二次流等)而造成局部能量损失对于阀和过滤器等液压元件管路系统的流动状态管路中总的压力损失压力损失危害：液压系统的压力损失绝大部分转换为热能，使油液温度升高、泄漏增多、传动效率减降低。为了减少压力损失，常采用下列措施：尽量缩短管道，减少截面变化和管道弯曲。管道内壁尽量做得光滑，油液粘度恰当。由于流速的影响较大，应将油液的流速限制在适当的范围内。管路系统的流动状态液体流经小孔和缝隙的流量压力特性通过薄壁小孔(孔的通流长度l与孔径d之比l/d≤0.5)的流动通过细长小孔(小孔的长径比l/d>4)的流动短孔

(小孔的长径比0.5<l/d≤4)的流动研究节流调速的理论基础

管路系统的流动状态薄壁小孔的流量分析简图细长小孔的流量分析简图小孔流量公式

式中参数：AT:节流口通流截面积；ΔP:节流口前后的压差；m:由节流口的长径比决定的指数.薄壁孔m=0.5，细长孔m=1

C:由节流口的形式、尺寸和流体性质决定的系数；薄壁小孔细长孔C=d2/32μlCd:流量系数节流调速原理：改变AT改变流量，优先采用薄壁孔管路系统的流动状态薄壁小孔的流量分析简图液流流经细长孔的流量和孔前后压差的一次方成正比；而流经薄壁小孔的流量和小孔前后的压力差平方根成正比，所以细长小孔流量受压力差变化影响要较大；流经细长小孔的流量和液体动力粘度成反比，当温度升高时，油的粘度降低，流量上升；而流经薄壁小孔流量基本不受粘度影响，因此细长小孔流量受液体温度变化的影响较大细长小孔的流量分析简图管路系统的流动状态液体流经小孔的流量压力特性液流流经细长孔的流量和孔前后压差的一次方成正比，而流经薄壁小孔的流量和小孔前后的压力差平方根成正比，所以细长小孔相对薄壁小孔而言，压力差对流量的影响要大些；同时流经细长小孔的流量和液体动力粘度成反比，当温度升高时，油的粘度降低，因此流量受液体温度变化的影响较大。薄壁小孔的流量分析简图管路系统的流动状态液体流经缝隙的流量压力特性油液在间隙中的流动状态一般是层流。在液压系统中常见的缝隙形式有两种：由两平行平面形成的平面缝隙；由内、外两个圆柱面形成的环状缝隙通过平行平板缝隙的压差流动流量与缝隙值的三

次方成正比，元件缝隙的大小对其泄漏量的影响是很大的。液压和气动各零件间的配合间隙大多是圆环形间隙当在最大偏心，理论上其流量为同心环形缝隙的流量的