项目二 任务四 流体流动的压力损失计算

项目二：液压传动基础任务四：流体流动的压力损失计算授课教师：某某某任务概述了解管路内压力损失情况，掌握沿程压力损失和局部压力损失计算方法。知识与技能

图2.22液体流动的压力损目录CATALOG沿程压力损失01局部压力损失02管路系统总压力损失0301沿程压力损失一、沿程压力损失液体在等径直管中流动时，由于液体的黏性和过流断面上质点运动速度的不同，造成液体分子间的内摩力；同时液体分子与管道内壁也会形成摩擦力，这两种摩擦力形成一种能量损失即沿程压力损失，它是沿着整个流动管道都会产生的压力损失。沿程压力损失主要取决于管路的长度、内径、粗糙度、液体的流速和黏度等。液体的流态（层流和紊流）不同，沿程压力损失也不同。因压力损失不仅浪费功率，还会使系统油温升高，黏度下降，泄漏增加，元件受热膨胀，尺寸增大，影响正常工作，甚至卡死，所以必须控制系统的压力损失。沿程压力损失沿程压力损失因素沿程压力损失后果一般在液压传动中，液体的流动状态多数是液体在圆管中做层流流动（低速流动）。液体层流时的沿程压力损失公式为

（2-26）由上式可以看出：管道越细、越长、黏度越大、流速越快，则压力损失越大。01层流时的沿程压力损失管道代号允许流速/(m/s)吸油管有过滤器0.5〜1.5无过滤器1.5~3回油管

2〜3压油管2.5MPa35MPa410MPa5>15MPa7

表2.7管道推荐流速当管道内流速较大时，液体各质点不再是有规则（抛物线）的轴向运动，而是在运动过程存在剧烈的横向流动，各质点形成互相掺混和脉动。这种极不规则的运动，引起质点间的碰撞，产生大量的不规则的小旋涡，使紊流能量损失比层流大得多。所以在液压系统中，为避免产生紊流，应限制管道内的流速不超过7m/s。紊流时的沿程压力损失计算式查表2.6。液态Re管道λ的计算层流Re<2300等温金属管非等温光滑金属管橡胶软管

紊流4000<Re<105光滑管105<Re<3×106Re>900/dλ的值除与Re有关外，还与相对粗糙度△/d有关。绝对粗糙度△值与管材有关：钢管0.04、铸铁0.25、铜管和塑料管0.0015〜0.01。应尽量提高管壁的加工质量，降低压力损失。表2.6圆管沿程阻力系数λ的计算公式02紊流时的沿程压力损失02局部压力损失二、局部压力损失液体流经阀口、弯管、突变截面和滤网等局部结构时，由于液流方向和速度均发生变化，形成旋涡(如图2.23所示)，使液体的质点间相互撞击，从而产生较大的能量损耗，即局部压力损失。局部压力损失图2.23管路突然扩大时液流状况减小局部压力损失的措施是减少管道截面的突变，减少接头与弯头数量，选用压力降较小的阀类元件等。局部压力损失的计算式为（2-27）Δpζ

局部压力损失，Pa；ζ

局部阻力系数，其数值与局部阻力结构有关，通过实验确定，可查手册；υ

液体的平均流速。阀类元件的局部压力损失也可用下面更易计算的公式（2-28）

03管路系统总压力损失三、管路系统总压力损失一般液压系统的管路不是太长，所以沿程压力损失较小，阀类等元件的局部压力损失比较大。但压力损失也有有利的一面，如减压阀和流量阀等多种阀类元件，就是利用增大或减小通过它的液流的压力损失(压降)来实现压力和流量控制的。管路系统总的压力损失可由以上所有沿程压力损失和局部压力损失组成（2-29）计算出压力损失值后，就可求得到液压泵的实际工作压力。若已知执行机构所需的工作压力为p(一般在2.5〜32MPa)，因液压系统中油管安装的最大高度一般不超过10m，管道内的平均流速一般不会超过7m/s，则可得液压泵出口的压力。假设压力（能）为：p=2.5MPa位能：ρgh=900×9.8×10=0.09MPa动能：ρυ²/2=900×7²

∕

2=0.023MPa由以上计算可看出，压力能比位能和动能大很多。所以，在以后的液压系统计算时，位能和动能可忽略不计，只靠压力能做功。利用伯努利方程，则泵的压力为：（2-30）

如图2.20所示，泵的流量为42×10-5㎥/s，吸油管内径为30mm，油液密度为900kg/m3，运动黏度为32×10-6㎡/s，过滤器压力损失△p=0.0