液压与气压传动技术课件 单元一 压力和流量

压力和流量液压与气压传动技术液体静压力及其特征作用于液体上的力有质量力和表面力。质量力：作用于液体的所有质点上，如重力和惯性力。表面力：作用于液体的表面上，它是一种外力。压力：液体在单位面积上所受的内法线方向上的力，用P表示。液体静压力具有下列两个特性:1)液体的静压力垂直于其受压平面，方向与该面的内法线方向一致。2)静止液体内任意点处所受到的静压力在各个方向上都相等。静压传递原理应用实例静止液体内压力的传递静压传递原理:盛放在密闭容器内的液体，其外加压力p0发生变化时，只要液体仍保持其原来的静止状态不变，液体中任一点的压力，均将发生同样大小的变化。这就是说，在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将等值地同时传递到液体各点。这就是静压力传递原理，或称为帕斯卡(Pascal)原理。静压力对固体壁面的作用力：当固体壁面为平面时，作用在该面上静压力相互平行，且垂直于承压表面。F=p×A

A不变，压力取决于外负载液体动力学基础液体动力学主要研究的是液体流动时流速和压力的变化规律。

描述流动液体力学规律的三个基本方程式：

流动液体的连续性方程

伯努利方程

动量方程前两个方程式反映压力、流速与流量之间的关系，动量方程式用来解决液体与固体壁面间的作用力问题。图1-7液体流量和平均流速液体流动的基本概念

液体的流动状态层流和湍流雷诺实验结果表明，在层流时，液体质点互不干扰，其流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；而在湍流时，液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在着剧烈的横向运动。层流和湍流是两种不同性质的流态。层流时，液体流速较低，质点受粘性制约，不能随意运动。粘性力起主导作用；湍流时，液体流速较高，粘性的制约作用减弱，惯性力起主要作用。流动液体的连续性方程

不可压缩的液体的流动过程遵守质量守恒定律。液流连续性方程表明：通过流管内任一通流截面上的流量相等，当流量一定时，任一流通截面上的流通面积与流速成反比。连续方程在液压传动中的应用当v1不可调节时，那么调节q3也能使v2产生相应的变化。在液压技术中，v1或q3都能够做到在一定范围内进行无级调节，因此v2也能实现无级调节，这是液压传动能被普遍应用的原因之一。

液体流动时的能量损失分析一、压力损失二、流量损失三、液压冲击四、空穴现象管路内液体流动时的压力损失由于液体具有粘性，在管路中流动时不可避免地存在着摩擦，所以液体在流动过程中必然要损耗一部分能量，主要表现为压力损失。压力损失有沿程压力损失和局部压力损失两种。沿程压力损失：当液体在直径不变的直管中流动，因摩擦而产生的压力损失。主要取决于管路的长度和管径、液流的流速和粘度等。

局部压力损失：由于管截面形状突然变化、液流方向改变或其他形式的液流阻力而引起的压力损失。

总的压力损失等于沿程压力损失与局部压力损失之和。

压力损失的危害及减缓措施：压力损失关系到系统供油压力，会造成系统油温升高、泄漏增大，影响系统工作性能。因此，可以通过减少流速，缩短管路长度，减少管路截面的突变，提高管壁加工质量，适当增加管道内径及合理选用阀类元件等措施减少压力损失。

泵的额定压力：系统最大工作压力乘以一个1.3~1.5的系数来估算。液体流动时的流量损失流量损失：泄漏造成实际流量减少的现象。泄漏分内泄漏和外泄漏。内泄漏：在液压系统内部，高压油经间隙流向低压区从而造成泄漏。外泄漏：由于液压元件密封不完善，一部分油液经系统内部向外部的泄漏。流量损失影响运动速度，而泄漏又不能绝对避免，所以在液压系统中泵的额定流量要略大系统工作时所需的最大流量。通常也可以用系统工作所需的最大流量乘以一个1.1~1.3的系数来估算。液体冲击主要危害：液压冲击会引起振动和噪声,其压力峰值可超过工作压力的几倍，有时会使某些液压元件，如：压力继电器、顺序阀等产生误动作而影响系统正常工作，甚至可能使某些液压元件、密封装置和管路损坏。因此，在液压系统设计和使用中必须采取适当的措施来防止和减小液压冲击。防止和减小液压冲击的方法:1)延长阀门关闭和运动部件换向制动的时间。2)限制管道内液体的流速及运动部件的速度。3)适当增大管径或采用橡胶软管，尽量缩短管道长度。4)在系统中设置蓄能器和安全阀，在液压元件中设置缓冲装置。液压冲击----在液压系统中，油路突然关闭或换向时，压力急剧升高的现象。产生原因----速度急剧变化、高速运动部件的惯性力、液压元件反应不灵敏。空穴现象空穴现象：在液流中当某点压力低于液体所在温度下的空气分离压力时，原来溶于液体中的气体会分离出来而产生气泡的现象。主要危害：气泡破裂，引起局部冲击；破坏了液流的连续性，造成流量和压力波动；气泡中的氧腐蚀元件造成气蚀等。主要措施----使液压系统内所有点的压力均高于压力油的空气分离压力。具体有：(1)减小阀孔口前后的压差，一般希望其压力比p1/p2＜3.5。(2)正确设计和使用液压泵站。(3)液压系统各元件的连接处要密封可靠，严防空气侵入。(4)液压元件材料采用抗腐蚀能力强的金属材料，提高零件的机械强度，减小零件表面粗糙度。液体