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1、第3章 液压流体力学基础,3.1 流体静力学,3.2 流体动力学,3.3 流体流动时的压力损失,3.4 孔口和缝隙流量,3.5 液压冲击和空穴现象,返回,3.1 流体静力学,1.液体的压力,作用在液体上的力有两种，即质量力和表面力。与液体质量有关并且作用在质量中心上的力称为质量力，单位质量液体所受的力称为单位质量力，它在数值上等于重力加速度；与液体表面面积有关并且作用在液体表面上的力称为表面力，单位面积上作用的表面力称为应力。液体在单位面积上所受的内法向力简称为压力。在物理学中它被称为压强，但在液压与气压传动中则称为压力。它通常用p来表示。静止液体的压力有如下重要性质：（1）液体的压力沿着内法
2、线方向作用于承压面；（2）静止液体内任一点处的压力在各个方向上都相等。由此可知，静止液体总是处于受压状态，并且其内部的任何质点都受平衡压力的作用。(短片),2.静止液体中的压力分布,在重力作用下，密度为 的液体在容器中处于静止状态，其外加压力为，在容器内任意深度h处的压力p 的表达式为：p=p0+gh（3.3）式（3.3）是液体静力学基本方程式。由此可知，在重力作用下的静止液体，其压力分布有如下特点：（1）静止液体内任一点处的压力都由两部分组成：一部分是液面上的压力p0，另一部分是该点以上液体自重所形成的压力，即g与该点离液面深度h的乘积。当液面上只受大气压力pa作用时，则液体内任一点处的压力
3、为p=pa+gh（3.4）（2）静止液体内的压力p随液体深度h呈直线规律分布。（3）距液面深度h相同的各点组成了等压面，这个等压面为一水平面。,3.压力的表示方法和单位,压力有两种表示方法，即绝对压力和相对压力。以绝对真空为基准来进行度量的压力叫做绝对压力；以大气压为基准来进行度量的压力叫做相对压力。大多数测压仪表因受大气压的作用，所以，仪表指示的压力都是相对压力。在液压与气压传动技术中，如不特别说明，所提到的压力均指相对压力。如果液体中某点处的绝对压力小于大气压力，这时，比大气压小的那部分数值叫做这点的真空度。压力的法定计量单位是Pa（帕），1 Pa=1 N/m2，1106 Pa=1MPa（
4、兆帕）。以前沿用过的和有些部门惯用的一些压力单位还有bar（巴）、at（工程大气压，即kgf/cm2）、atm（标准大气压）、mmH2O（约定毫米水柱）或mmHg（约定毫米汞柱）等。,4.静止液体中的压力传递,如图3.4所示密闭容器内的静止液体，当外力F变化引起外加压力发生变化时，则液体内任一点的压力将发生同样大小的变化。即在密闭容器内，施加于静止液体上的压力可以等值传递到液体内各点。这就是静压传递原理，或称为帕斯卡原理。在图3.4中，活塞上的作用力F是外加负载，A为活塞横截面面积，根据静压传递原理，缸筒内的压力将随负载的变化而变化，并且各点处压力的变化值相等。在不考虑活塞和液体重力所引起压力
5、变化的情况下，液体中的压力为：（3.7）由此可见，作用在活塞上的外负载越大，缸筒内的压力就越高。若负载恒定不变，则压力不再增高，这说明缸筒中的压力是由外界负载决定的，这是液压传动中的一个基本概念。(短片),图3.4 帕斯卡原理,5.液体静压力作用在固体壁面上的力,静止液体和固体壁面相接触时，固体壁面上各点在某一方向上所受静压作用力的总和，就是液体在该方向上作用于固体壁面上的力。固体壁面为一平面时，如不计重力作用（即忽略gh项），平面上各点处的静压力大小相等。作用在固体壁面上的力F等于静压力p与承压面积A的乘积，其作用力方向垂直于壁面，即：（3.8）,当固体壁面为如图3.5中所示的曲面时，为求压
6、力为p的液压油对液压缸右半部缸筒内壁在x方向上的作用力Fx，这时在内壁上取一微小面积dA=lds=lrd（其中l和r分别为缸筒的长度和半径），则液压油作用在这块面积上的力dF的水平分量dFx为：,图3.5 液体静压力作用在固体壁面上的力,液体静压力作用在固体壁面上的力(2/2),由此得液压油对缸筒内璧在x方向上的作用力为：式中 Ax为缸筒右半部内壁在x方向上的投影面积，Ax=2rl。,3.2 液体动力学,1.基本概念,(1)通流截面、流量和平均流速 在流束中与所有流线正交的截面称为通流截面。在液压传动系统中，液体在管道中流动时，垂直于流动方向的截面即为通流截面，也称为过流断面。在单位时间内流过
7、某一通流截面的液体体积称为体积流量，简称为流量。流量以q来表示，单位为m3/s或 L/min。由流量定义得，q=V/t，其中V是液体的体积，t是时间。,当液流通过如图3.6(a)所示的微小通流截面dA时，液体在该截面上各点的速度u可以认为是相等的，所以流过该微小通流截面的流量为：dq=u dA 则流过整个通流截面A的流量为：,图3.6 流体流量和平均流速,基本概念(2/3),实际上，对于流动的液体，由于粘性力的作用，在整个通流截面上各点处的流速u是不相等的，其分布规律也比较复杂，不易确定，如图2.8b所示。在工程实际使用中，可以采用平均流速 来简化分析计算。平均流速 是假设通过某一通流截面上各
8、点的流速均匀分布，液体以此均布流速 流过此通流截面的流量等于以实际流速u流过的流量，即：由此可得出通流截面A上的平均流速为：（3.11）在工程实际中，人们关心的往往是整个液体在某特定空间或特定区域内的平均运动情况，因此平均流速 有实际应用价值。,基本概念(3/3),(2)理想液体、定常流动 研究液体流动时必须考虑到粘性的影响，但由于这个问题相当复杂，所以在开始分析时，可以假设液体没有粘性，寻找出液体流动的基本规律后，再考虑粘性作用的影响，并通过实验验证的方法对理想结论进行补充或修正。对液体的可压缩性问题也可以用这种方法处理。一般把既无粘性又不可压缩的假想液体称为理想液体。液体流动时，如果液体中
9、任一空间点处的压力、速度或密度等都不随时间变化，则称这种流动为定常流动（或稳定流动、恒定流动）；反之，则称为非定常流动。,2.液体连续性方程,连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种具体表现形式。如图3.7所示的液体在具有不同通流截面的任意形状管道中作定常流动时，可任取1、2两个不同的通流截面，其面积分别为A1和A2，在这两个截面处的液体密度和平均流速分别为1、1和2、2，根据质量守恒定律，在单位时间内流过这两个截面的液体质量相等，即：当忽略液体的可压缩性时，即1=2，则有：（3.12）由此得：q1=q2或q=A=const（常数）,图3.7 液流连续性原理,3.伯努利方程,伯努利方程是能量
10、守恒定律在流体力学中的一种具体表现形式。为了研究方便，我们先讨论理想液体的伯努利方程，然后再对它进行修正，最后给出实际液体的伯努利方程。(实验)(1)理想液体的伯努利方程 设理想液体在如图3.9所示的管道中作定常流动。任取两通流截面11和22之间的液流作为研究对象，设,图3.9 理想液体的一维流动,两截面的中心到基准面之间的高度分别为h1和h2，两通流截面面积分别为A1和A2，其压力分别为p1和p2。由于是理想液体，在通流截面上的液体流速是均匀分布的，因此可设两通流截面上液体的流速分别为1和2。假设经过很短的时间t后，在12段之间的液体移动到12位置。现在分析该段液体在t时间前后能量的变化情况
11、。,伯努利方程(2/6),（a）外力所作的功。作用在该段液体上的外力有侧面力和两端面上的压力，因理想液体无粘性，侧面不产生摩擦力，所以外力所做的功只是两端面上压力做功的代数和，即 由液体连续性方程可知 或 式中 V11或22微小段液体的体积。因此有,伯努利方程(3/6),（b）液体机械能的变化。因是理想液体的定常流动，经过t时间后，中间12段液体的力学参数均未发生变化，故这段液体的能量没有增减。液体机械能的变化仅表现在11和22两小段液体的能量差别上。由于前后两段液体有相同的质量，即 所以两段液体的位能差E位和动能差E动分别为,伯努利方程(4/6),根据能量守恒定律，外力对液体所做的功等于该液
12、体能量的变化量，即W=E位+E动，带入相关公式，可得 将上式各项分别除以微小段液体的体积V，整理后得理想液体伯努利方程为（3.13）或写成（3.14）理想液体伯努利方程的物理意义是：理想液体作恒定流动时具有压力能、位能和动能三种能量形式，在任一截面上这三种能量形式之间可以相互转换，但三者之和为一定值，即能量守恒。,伯努利方程(5/6),(2)实际液体的伯努利方程 实际液体在流动时，由于液体存在粘性，会产生内摩擦力，消耗能量；同时，管道局部形状和尺寸的骤然变化，使液体产生扰动，也消耗能量。因此，实际液体在流动时有能量损失，这里可设单位体积液体在两通流截面间流动时的能量损失为pw。此外，由于实际液
13、体在管道通流截面上的流速是不均匀的，在用平均流速代替实际流速计算动能时，必然会产生误差。为了修正这个误差，需引入动能修正系数。因此，实际液体的伯努利方程为（3.15）式中，动能修正系数1和2的值与液体流动状态有关，当液体紊流时取=1，层流时取=2。,伯努利方程(6/6),实际液体伯努利方程的物理意义与理想液体伯努利方程的物理意义基本相同，但是考虑到实际液体的流动速度和流动时的能量损失，增加了动能修正系数和能量损失项。实际液体的伯努利方程的物理意义是：实际液体在管道中作定常流动时，具有压力能、动能和位能三种形式的机械能。在流动过程中这三种能量可以相互转化。但是上游截面这三种能量的总和等于下游截面
14、这三种能量总和加上从上游截面流到下游截面过程中的能量损失。伯努利方程揭示了液体流动过程中的能量变化规律。它指出，对于流动的液体来说，如果没有能量的输入和输出，液体内的总能量是不变的。它是流体力学中一个重要的基本方程。它不仅是进行液压传动系统分析的基础，而且还可以对多种流体技术问题进行研究和计算。在应用伯努利方程时，应注意高度h和压力p是通流截面上同一点的两个参数。,4.动量方程,刚体力学动量定律指出，作用在物体上的外力等于物体在力作用方向上单位时间内动量的变化量，即 对于作定常流动的液体，若忽略其可压缩性，可将m=V=qt代入上式，并考虑以平均流速代替实际流速会产生误差，因而引入动量修正系数，
15、则可写出如下形式的动量方程为（3.16）式中 F 作用在液体上所有外力的矢量和（N）；1、2液流在前、后两个通流截面上的平均流速矢量（m/s）；1、2动量修正系数，与液体流动状态有关，紊流时=1，层流时=4/3；、q液体的密度（kg/m3）和流量（m3/s）。,动量方程(2/2),式（3.16）为矢量方程，使用时应根据具体情况将式中的各个矢量分解为指定方向上的投影值，再列出该方向上的动量方程。例如在指定x方向上的动量方程可写成如下形式，即（3.17）在工程实际问题中，往往要求出液流对通道固体壁面的作用力，即动量方程中F的反作用力F，它被称为稳态液动力。在指定x方向上的稳态液动力计算公式为（3.
16、18）根据上式可求得作用在滑阀阀芯上的稳态液动力，同时可以证明该稳态液动力通常是企图关闭阀口。当液流反方向通过同一阀口时，可得相同结论。,3.3 液体流动时的压力损失,1.液体的流动状态,19世纪末，雷诺首先通过实验观察了水在圆管内的流动情况，并发现液体在管道中流动时有两种流动状态：层流和紊流（湍流）。这个实验被称为雷诺实验。实验结果表明，在层流时，液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；而在紊流时，液体质点的运动杂乱无章，在沿管道流动时，除平行于管道轴线的运动外，还存在着剧烈的横向运动，液体质点在流动中互相干扰。(实验)层流和紊流是两种不同的流态。层流时，液体的流速低，液
17、体质点受粘性约束，不能随意运动，粘性力起主导作用，液体的能量主要消耗在液体之间的摩擦损失上；紊流时，液体的流速较高，粘性的制约作用减弱，惯性力起主导作用，液体的能量主要消耗在动能损失上。,流体的流动状态(2/3),通过雷诺实验还可以证明，液体在圆形管道中的流动状态不仅与管内的平均流速 有关，还和管道的直径d、液体的运动粘度有关。实际上，液体流动状态是由上述三个参数所确定的称为雷诺数Re的无量纲数来判定，即：（3.19）对于非圆形截面管道，雷诺数Re可用下式表示，即：（3.20）水力直径R可用下式计算：（2.28）式中：A 过流断面积；湿周，即有效截面的管壁周长。,流体的流动状态(3/3),雷诺
18、数是液体在管道中流动状态的判别数。对于不同情况下的液体流动状态，如果液体流动时的雷诺数Re相同，它的流动状态也就相同。液流由层流转变为紊流时的雷诺数和由紊流转变为层流时的雷诺数是不相同的，后者的数值要小，所以一般都用后者作为判断液流状态的依据，称为临界雷诺数，记作Recr。当液流的实际雷诺数Re小于临界雷诺数Recr时，液流为层流；反之，为紊流。雷诺数的物理意义：雷诺数是液流的惯性作用对粘性作用的比。当雷诺数较大时，说明惯性力起主导作用，这时液体处于紊流状态；当雷诺数较小时，说明粘性力起主导作用，这时液体处于层流状态。,2.沿程压力损失,()液体层流时的沿程压力损失 层流时液体质点作有规则的流
19、动，是液压传动中最常见的现象。在设计和使用液压传动系统时，都希望管道中的液流保持这种流动状态。(实验)图3.12所示为液体在等径水平直管中作层流流动的情况。,图3.12 圆管层流流动分析,沿程压力损失(2/5),在液流中取一段与管轴重合的微小圆柱体作为研究对象，设它的半径为r，长度为l，作用在两端面的压力分别为p1和p2，作用在侧面的内摩擦力为Ff。液流在作匀速运动时处于受力平衡状态，故有：式中Ff是液体内摩擦力，Ff=-2rldu/dr（其中的负号表示流速u随半径r的增大而减小），若令，并将Ff 代入上式，整理可得：对上式进行积分，并代入相应的边界条件，即当r=R时，u=0，得：（3.22）
20、可见管内液体质点的流速在半径方向上按抛物线规律分布。,沿程压力损失(3/5),对于微小环形通流截面积dA=2rdr，所通过的流量为：于是积分可得：（3.23）根据平均流速的定义，在管道内的平均流速是：（3.24）,沿程压力损失(4/5),由式（3.24）整理后，得沿程压力损失为：（3.25）从上式可以看出，当直管中的液流为层流时，其沿程压力损失与液体粘度、管长、流速成正比，而与管径的平方成反比。适当变换上式沿程压力损失计算公式，可改写成如下形式：（3.26）式中为沿程阻力系数。对于圆管层流，理论值=64/Re。考虑到实际圆管截面可能有变形，以及靠近管壁处的液层可能被冷却等因素，在实际计算时，可
21、对金属管取=75/Re，橡胶管=80/Re。,沿程压力损失(5/5),(2)液体紊流时的沿程压力损失 紊流时计算沿程压力损失的公式在形式上同于层流，即：（3.27）但式中的阻力系数 除与雷诺数有关外，还与管壁的粗糙度有关，即=f(Re，/d)，这里的为管壁的绝对粗糙度，它与管径d 的比值/d 称为相对粗糙度。,3.局部压力损失,液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口、滤网等局部装置时，液流方向和流速发生变化，在这些地方形成旋涡、气穴，并发生强烈的撞击现象，由此而造成的压力损失称为局部压力损失。局部压力损失的阻力系数，一般要依靠实验来确定。局部压力损失的计算公式有如下形式：（3.28）液体流
22、过各种阀类的局部压力损失亦服从公式（3.28），但因阀内的通道结构复杂，按此公式计算比较困难，故阀类元件局部压力损失的实际计算常用公式：（3.29）,4.管路系统总压力损失,整个管路系统的总压力损失应为所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和，即：（3.30）在液压传动系统中，绝大多数压力损失转变为热能，造成系统温度增高，泄漏增大，影响系统的工作性能。从计算压力损失的公式可以看出，减小流速，缩短管道长度，减少管道截面突变，提高管道内壁的加工质量等，都可使压力损失减小。其中流速的影响最大，故液体在管路中的流速不应过高。但流速太低，也会使管路和阀类元件的尺寸加大，并使成本增加，因此要综合考虑确定液体
23、在管道中的流速。,3.4 孔口和缝隙流量,1.孔口流量,(1)薄壁孔口的流量 图3.15所示为进口边做成刃口形的典型薄壁孔口。由于液体的惯性作用，液流通过孔口时要发生收缩现象，在靠近孔口的后方出现收缩最大的通流截面2-2。对于薄壁圆孔，当孔前通道直径与小孔直径之比d1/d7时，流束的收缩作用不受孔前通道内壁的影响，这时的收缩被称为完全收缩；反之，当d1/d7时，孔前通道对液流进入小孔起导向作用，这时的收缩被称为不完全收缩。,图3.15 薄壁小孔液流,孔口流量(2/3),现对孔前通流断面11和收缩断面22之间的液体列出伯努利方程：式中，h1=h2；因1 2，则1可以忽略不计，认为是零；因为收缩断
24、面的流动是紊流，则2=1；而 仅为局部损失，即，代入上式后可得：（3.31）由此可得通过薄壁孔口的流量公式为：（3.32）,孔口流量(3/3),(2)短孔、细长孔口的流量 短孔的流量公式仍然是式（3.32）。短孔比薄壁孔口容易制作，因此特别适合于作固定节流器使用。流经细长孔的液流，由于粘性而流动不畅，流速低，故多为层流。所以其流量计算可以应用前面推出的圆管层流流量公式：（3.34）在这里，液体流经细长孔的流量q和孔前后的压差 p成正比，而和液体的粘度成反比。可见细长孔的流量和液压油的粘度有关。这一点是和薄壁孔口的特性大不相同的。综合各孔口的流量公式，可以归纳出一个流量通用公式：（3.35）,2
25、.缝隙流量,通常来讲，缝隙流动有三种状况：一种是由缝隙两端压力差造成的流动，称为压差流动；另一种是形成缝隙的两壁面作相对运动所造成的流动，称为剪切流动；还有两种流动的组合压差剪切流动。,(1)平行平板缝隙流量 图3.19所示为平行平板缝隙间的液体流动情况。设缝隙高度为h，宽度为b，长度为l，一般有b h和l h，设两端的压力分别为p1和p2，其压差为p=p1 p2。从缝隙中取出一微小的平行六面体bdxdy，其左右两端面所受的压力分别为p和p+dp，上下两侧面所受的摩擦切应力分别为 和+d，则在水平方向上的力平衡方程为：pbdy+(+d)bdx=(p+dp)bdy+bdx,图3.19 平行平板缝
26、隙液流,缝隙流量(2/5),经过整理并将式（2.8）代入后得：对y积分两次得：（3.36）式中，C1、C2为积分常数。当平行平板间的相对运动速度为u0时，利用边界条件：y=0处，u=0；y=h处，u=u0，得，C2=0；此外，液流作层流时压力p 只是x的线性函数，即：把这些关系分别代入式（2.43）并考虑到运动平板有可能反方向运动，可得：由此得液体在平行平板缝隙中的流量为：（3.37）,缝隙流量(3/5),当平行平板间没有相对运动时（u0=0），其值为：（3.38）当平行平板两端没有压差时（p=0），其值为：（3.39）如果将上面这些流量理解为液压元件缝隙中的泄漏流量，则可以看到，通过缝隙的流
27、量与缝隙值的三次方成正比，这说明液压元件内缝隙的大小对其泄漏量的影响是很大的。此外，如果将泄漏所造成的功率损失写成：（3.40）由此，便可得出如下结论：缝隙h愈小，泄漏功率损失也愈小。但是，并不是h愈小愈好。h的减小会使液压元件中的摩擦功率损失增大，缝隙h 有一个使这两种功率损失之和达到最小的最佳值。,缝隙流量(4/5),(2)圆环缝隙的流量 在液压缸的活塞和缸筒之间，液压阀的阀芯和阀孔之间，都存在着圆环缝隙。圆环缝隙有同心和偏心两种情况，它们的流量公式不同。,（a）流过同心圆环缝隙的流量 如图3.20所示的同心圆环缝隙，其圆柱体直径为d，缝隙值为h，缝隙长度为l。如果将圆环缝隙沿圆周方向展开
28、，就相当于一个平行平板缝隙。因此，只要用d来替代式（3.37）中的b，就可以得到内外表面之间有相对运动的同心圆环缝隙流量公式：（3.41）当相对运动速度 u0=0时，即为内外表面之间无相对运动的同心圆环缝隙流量公式：,(3.42),图3.20 同心环形缝隙间液流,缝隙流量(5/5),（b）流过偏心圆环缝隙的流量 若内外圆环不同心，且偏心距为e，则形成偏心圆环缝隙，见图3.23所示。其流量公式为：（3.43）式中 h 内外圆同心时的缝隙值；相对偏心率，。当内外表面没有相对运动，即u0=0时，其流量公式为：,由上式可以看出，当=0时，它就是同心圆环缝隙的流量公式；当=1时，即在最大偏心情况下，理论
29、上其压差流量为同心圆环缝隙压差流量的2.5倍。在实用中可估计约为2倍。可见在液压元件中，为了减小圆环缝隙的泄漏，应使相互配合的零件尽量处于同心状态，例如在滑阀阀心上加工一些压力平衡槽就能达到使阀心和阀套同心配合的目的。,图3.23 偏心环形缝隙间液流,3.5 液压冲击和空穴现象,1.液压冲击,在液压传动系统中，常常由于一些原因而使液体压力突然急剧上升，形成很高的压力峰值，这种现象被称为液压冲击。(1)液压冲击产生的原因 在阀门突然关闭或运动部件快速制动等情况下，液体在系统中的流动会突然受阻。这时，由于液流的惯性作用，液体就从受阻端开始，迅速将动能逐层转换为液压能，因而产生了压力冲击波；此后，这
30、个压力波又从该端开始反向传递，将压力能逐层转化为动能，这使得液体又反向流动；然后，在另一端又再次将动能转化为压力能，如此反复地进行能量转换。由于这种压力波的迅速往复传播，便在系统内形成压力振荡。这一振荡过程，由于液体受到摩擦力以及液体和管壁的弹性作用不断地消耗能量，才使振荡过程逐渐衰减而趋向稳定，产生液压冲击的本质是动量变化。,(2)液压冲击的危害 系统中出现液压冲击时，液体瞬时压力峰值可以比正常工作压力大好几倍。液压冲击会损坏密封装置、管道或液压元件，还会引起设备振动，产生很大噪声。有时冲击会使某些液压元件如压力继电器、顺序阀等产生误动作，影响系统正常工作。,液压冲击(2/5),(3)冲击压
31、力（a）管道阀门关闭时的液压冲击 设管道截面积为A，产生冲击的管道长为l，压力冲击波第一波在l长度内传播的时间为t1，液体的密度为，管中液体的流速为，阀门关闭后的流速为零，则由动量方程得：整理后得（3.45）式中c=l/t，为压力冲击波在管道中的传播速度。应用式（3.45）时，需要先知道c值的大小，而c值不仅和液体的体积弹性模量K有关，而且还与管道材料的弹性模量E、管道的内径d及壁厚 有关。在液压传动中，c值一般在9001 400 m/s之间。若液体流速 不是突然降为零，而是降为则式（3.45）可写成（3.46）,液压冲击(3/5),设压力冲击波在管中往复一次的时间为tc，其中tc=2l/c。
32、当阀门关闭时间ttc时，阀门不是突然关闭，此时压力峰值较小，这时的冲击称为间接冲击，其p值可按下式计算（3.47）（b）运动部件制动时的液压冲击 设总质量为的运动部件在制动时的减速时间为t，速度减小值为，液压缸有效作用面积为A，则根据动量定理得（3.48）上式中忽略了阻尼和泄漏等因素，计算结果偏大，但比较安全。,液压冲击(4/5),(4)减小压力冲击的措施（1）尽可能延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。在液压传动系统中采用换向时间可调的换向阀可做到这一点。（2）正确设计阀口，限制管道流速及运动部件速度，使运动部件制动时速度变化比较均匀。例如在机床液压传动系统中，通常将管道流速限制在4.5 m
33、/s以下，液压缸驱动的运动部件速度一般不宜超过10 m/min等。（3）在某些精度要求不高的工作机械上，使液压缸两腔油路在换向阀回到中位时瞬时互通。（4）适当加大管道直径，尽量缩短管路长度。加大管道直径不仅可以降低流速，而且还可以减小压力冲击波速度c值；缩短管道长度的目的是减小压力冲击波的传播时间t；必要时，还可在冲击区附近设置卸荷阀和安装蓄能器等缓冲装置来达到此目的。（5）采用软管，以增加系统的弹性。,液压冲击(5/5),2.空穴现象,在流动的液体中，如果某处的压力低于空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，从而导致液体中出现大量气泡，这种现象称为空穴现象；如果液体中的压力进一步降
34、低到饱和蒸气压时，液体将迅速汽化，产生大量蒸汽泡，使空穴现象更加严重。空穴多发生在阀口和液压泵的进口处。由于阀口的通道狭窄，液流的速度增大，压力则下降，容易产生空穴；当泵的安装高度过高、吸油管直径太小，吸油管阻力太大或泵的转速过高，都会造成进口处真空度过大，而产生空穴。,空穴现象是一种有害的现象，它主要有以下几方面的危害：（l）液体在低压部分产生空穴后，到高压部分气泡又重溶解于液体中，周围的高压液体迅速填补原来的空间，形成无数微小范围内的液压冲击。这将引起噪音，振动等有害现象。（2）液压系统受到空穴引起的液压冲击会造成零件的损坏。另外由于析出空气中有游离氧，对零件具有很强的氧化作用，会引起元件的腐蚀。这些称之为气蚀作用。（3）空穴现象使液体中带有一定量的气泡，从而引起流量的不连续及压力的波动。严重时甚至断流，使液压系统不能正常工作。,空穴现象(2/3),为减少空穴和气蚀的危害，通常采取下列措施：（1）减小孔口或缝隙前后的压力降。一般希望孔口或缝隙前后的压力比。（2）降低泵的吸油高度，适当加大吸油管直径，限制吸油管的流速，尽量减小吸油管路中的压力损失（如及时清洗过滤器或更换滤芯等）。对于自吸能力差的泵要安装辅助泵供油。（3）管路要有良好的密封，防止空气进入。（4）提高液压零件的抗气蚀能力，采用抗腐蚀能力强的金属材料，减小零件表面粗糙度等。,空穴现象(3/3),
