液压与气压传动 第5版 课件 1.2、液压流体力学基础

液压与气压传动流体动力与控制工程系讲课教师：刘银水1管道流动由于流动流体具有粘性，在管道中流动时会和管壁产生摩擦力，以及在液体流动时突然转弯和通过阀口时会产生相互撞击和出现漩涡，因此流体在管道中流动时会产生阻力。流动液体在管路中流动时的压力损失和液体的流动状态有关。2管道流动一、流态与雷诺数1、流态层流：流速较低，液体质点间的粘性力起主导作用，液体质点受粘性的约束，不能随意运动。紊流：流速较高，液体质点间粘性的制约作用减弱，惯性力起主导作用。动画演示3管道流动一、流态与雷诺数2、雷诺数试验表明：流体的流动状态不仅与圆管内的流速v有关，还与管道内径d、流体的运动粘度有关。表示了惯性力与粘性力之比。非圆截面管道：4管道流动一、流态与雷诺数2、雷诺数层流紊流紊流层流临界雷诺数：5管道流动一、流态与雷诺数2、雷诺数6管道流动二、圆管流动的沿程压力损失液体在等直径圆管中流动时因粘性摩擦而产生的压力损失称为沿程压力损失。管道长度管道直径液体粘度液体流态雷诺数层流紊流7管道流动二、圆管流动的沿程压力损失1、层流时的沿程压力损失流速分布规律p28管道流动二、圆管流动的沿程压力损失1、层流时的沿程压力损失通过管道的流量管道内的平均流速9管道流动二、圆管流动的沿程压力损失1、层流时的沿程压力损失沿程压力损失10管道流动二、圆管流动的沿程压力损失2、紊流时的沿程压力损失11管道流动三、圆管流动的局部压力损失液体流经阀口、弯管、通流截面变化等这些地方时，由于液流方向和速度均发生变化，形成旋涡，使液体的质点间相互撞击，从而产生较大的能量损耗，形成了一定的压力损失。12管道流动三、圆管流动的局部压力损失13管道流动三、圆管流动的局部压力损失14管道流动三、圆管流动的局部压力损失※两相邻局部障碍之间的距离大于管道内径10~20倍的场合。15孔口流动液压控制阀对液流压力、流量和方向的控制通常通过一些特定的孔口来实现。对孔口的流量进行分析是研究液压控制阀节流调速的重要理论基础。16孔口流动一、薄壁小孔1、薄壁小孔结构及流态小孔的通流长度l与孔径d之比l/d<0.5时，称为薄壁小孔。动画演示D/d≥7，完全收缩D/d＜7，不完全收缩17孔口流动一、薄壁小孔2、通过薄壁小孔流速18孔口流动一、薄壁小孔3、通过薄壁小孔流量19缩缩孔口流动二、滑阀阀口20孔口流动三、锥阀阀口21孔口流动四、短孔和细长孔1、短孔小孔的通流长度l与孔径d之比0.5<l/d≤4时，称为短孔。22孔口流动四、短孔和细长孔2、细长孔小孔的通流长度l与孔径d之比/d>4时，称为细长孔。23缝隙流动液压元件内各零件间有相对运动，必须要有适当间隙。间隙过小，会使零件卡死；间隙过大，会造成泄漏。间隙中的流动一般为层流，一种是压差造成的流动称压差流动，另一种是相对运动造成的流动称剪切流动，还有一种是在压差与剪切同时作用下的流动。24缝隙流动一、平板缝隙压差流动剪切流动25缝隙流动二、圆柱环形缝隙在一些液压元件中，存在相对运动的零件，比如柱塞泵中的柱塞和柱塞孔、圆柱滑阀阀芯与阀体孔之间的间隙为圆柱形间隙。同心圆柱环形缝隙偏心圆柱环形缝隙26缝隙流动二、圆柱环形缝隙1、同心圆柱环形缝隙27缝隙流动二、圆柱环形缝隙2、偏心圆柱环形缝隙※在液压元件中，有配合的零件应尽量使其同心，以减小缝隙泄漏量。28缝隙流动三、圆锥环形缝隙及液压卡紧现象当柱塞或柱塞孔、阀芯或阀体孔因加工误差带有一定锥度时，两相对运动零件之间的间隙为圆锥形间隙，其间隙大小沿轴线方向变化。29缝隙流动三、圆锥环形缝隙及液压卡紧现象倒锥顺锥30缝隙流动三、圆锥环形缝隙及液压卡紧现象※开径向均压槽。31液压冲击和气穴现象一、液压冲击1、概念在液压系统中，由于某些原因（如速度急剧变化）液体压力在一瞬间突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象成为液压冲击。瞬间压力冲击不仅引起液压系统振动和噪声，而且会损坏密封装置、管道、元件，造成设备事故。32液压冲击和气穴现象一、液压冲击2、液压冲击类型迅速使油液换向或突然关闭油路，使液体流动受阻，动能转换为压力能，使压力升高。运动部件突然制动或换向，使压力升高。33液压冲击和气穴现象一、液压冲击3、减小液压冲击的措施延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间；限制管道流速及运动部件的速度；加大管道直径，尽量缩短管路长度；用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，吸收冲击能量；在容易出现液压冲击的地方安装限制压力升高的安全阀34液压冲击和气穴现象二、气穴现象1、概念在液压系统中，由于某种原因（如速度突变），使压力降低而使气泡产生的现象。气泡在高压区会瞬间崩溃，使局部产生非常高的温度和冲击压力，引起振动和噪声；会侵蚀金属表面。35液压冲击和气穴现象二、气穴现象2、减小