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1、2、5 液体流经孔口和缝隙流量压力特性 2、6 液压冲击和气穴现象,目的任务 了解流量公式、特点、两种现象 产生原因 掌握薄壁孔流量公式及通用方程、两种现象危害及消除,2、5 液体流经孔口和缝隙流量压力特性 2、6 液压冲击和气穴现象,重点难点1 薄壁小孔流量公式及特点 2 流量通用方程及各项含义 3 平行平板缝隙和偏心圆环缝隙流量公式之结论4 两种现象危害及消除方法,2、5 液体流经孔口和缝隙流量压力特性 2、6 液压冲击和气穴现象,提问作业 1 动力学三大方程各是什么？分别是刚体力学中哪 些定 律在流体 力学中的具体应用?2 液压传动中液体的流态和压力损失有哪几种？其判别方法和产 生原 因
2、各是什么？3 液压传动油管中为何种流态？产生什么损失?,2、5 液体流经孔口及缝隙流量 压力特性2、6液压冲击和空穴现象,2、5、1 小孔流量压力特性 2、5、2 液体流经缝隙流量压力特性,液体流经孔口及缝隙的流量 压力特性,概述：孔口和缝隙流量在液压技术中占有很重要 的地位，它涉及液压元件的密封性，系统 的容积效率，更为重要的是它是设计计算 的基础，因此：小孔虽小（直径一般在1mm以内），缝隙虽窄（宽度一般在0、1mm 以下），但其作 用却不可等闲视之。,2、5、1 小孔流量压力特性,薄壁小孔流量压力特性 短孔和细长孔的流量压力特性 流量通用方程,小孔流量压力特性,薄壁小孔 l/d 05 孔
3、口分类 4 短孔 0、5 l/d 4,薄壁小孔流量压力特性,如图2、5、1：取孔前通道断面为11断面，收缩 断面为断面，管道中心为动画演示 基准面，z1=z2，列伯努利方程如下：p1+1v12/2=p2+2v22/2+pw,薄壁小孔流量压力特性,v1 105 Cc=0.61 0.63 Cv=0.97 0.98 Cq=0.6 0.62 液流不完全收缩时（D/d 7），查表2、5、1,薄壁小孔流量压力特性,结论：q p，与无关。流过薄壁小孔的流量不受油温变化 的影响。,短孔和细长孔的流量压力特性,短孔：q=CqAT 2p/Cq 可查图2、5、2 细长孔：q=d4p/128l=d2p/32l=CAp
4、 结论：q p 反比于 流量受油温变化影响较大（T q）,流量通用方程,薄壁孔：q=CqAT 2p/=Cq2/AT p 短孔：q=CqAT 2p/=Cq2/AT p 细长孔：q=d4p/128l=1/32l d4/4 p 流量通用方程：q=C ATp,液体流经缝隙的流量压力特性,平面缝隙 常见缝隙 环状缝隙 压差流动 缝隙流动状况 剪切流动,压差流动固定平行平板缝隙流量压力特性,如图2、5、3：设缝隙度高为，宽度b,度为l,两 端压力 为p1、p2其压差为P，从缝隙中取一微小 六面体，左右两 端所受压力为p和p+dp，上下两侧面所受摩擦切应力为+d和，则在水平方 向受力平衡方程为：pbdy+(
5、+d)bdx=(p+dp)bdy+bdx 整理后得：d/dy=dp/dx,动画演示,压差流动固定平行平板缝隙的流量压力特性,=du/dy d2u/dy2=1/dp/dx 上式对y两次积分得：u=dp/dx y 2/2+C1y+C2 由边界条件：当y=0,u=0 y=,u=u0 则有：C1=-dp/dx/2,C2=0 此外，在缝隙液流中，压力沿x方向变化率dp/dx是一常数，有:dp/dx=p2-p1/l=-(p1-p2)/l=-p/l u=(-y)yp/2l 故 q=0hubdy=b0hp(-y)ydy/2l=b3p/12l,压差流动固定平行平板缝隙流量压力特性,结论：在压差作用下，通过固定平
6、行平板缝隙 的流量与缝隙高度的三次方成正比，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。,相对运动平行平板缝隙流量压力特性,相对运动平行平板缝隙（见图2、5、4）剪切流动时：q=vb/2 压差与剪切流动时：q=b3p/12l vb/2 剪切与压差流动方向一致时，取正号 剪切与压差流动方向相反时，取负号,液体流经环形缝隙的流量压力特性,液压缸缸筒与活 环形缝隙 阀芯与阀孔 同心 分类 偏心,同心环形缝隙流量,如图2、5、5：设圆柱体直径为D，缝隙厚度为，缝隙 长度为l,若沿圆周展开，相当于平行平板 缝隙，b=D q=D3p/12lDv/2 当相对速度V=0时，其流量公式为：q=D3
7、p/12l,偏心环形缝隙流量,设偏心距为e,则：q=D3p(l+1.52)/12lDv/2 相对偏心率=e/当内外圆表面没有相对运动时：q=D3p(l+1.52)/12l 结论：1）=1时 q偏=2.5q同 2）=0时 即同心圆环缝隙 3）q与2成正比，q 应尽量做成同心，以减小泄漏量。,2、6液压冲击和空穴现象,液压冲击（水锤、水击）气穴（空穴）现象,液压冲击（水锤、水击）,液压冲击：液压系统中，由于某种原因（如速度 急剧变化），引起压力突然急剧上升，形成很高压力峰值的现象。如：急速关闭自来水管可能使水管发生振 动，同时发出噪声。,液压冲击产生的原因,1）迅速使油液换向或突然关闭油路，使液体
8、受 阻，动能转换为压力能，使压力升高。2）运动部件突然制动或换向，使压力 升高。,液压冲击引起的结果,液压冲击峰值压力工作压力 引起振动、噪声、导致某些元件如密封装置、管路等 损坏；使某些元件（如压力继电器、顺序阀等）产生误动作，影响系 统 正常工作。,减小液压冲击的措施,1）延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。2）限制管道流速及运动部件速度 v管 5m/s，v缸 10m/min。3）加大管道直径，尽量缩短管路长度。4）采用软管，以增加系统的弹性。,气穴（空穴）现象,气穴现象：液压系统中，由于某种原（如速 度突变），使 压力降低而使气泡 产生的现象。,气穴现象产生原因,压力油流过节流口、阀口或管道狭缝时，速度升高，压力降低；液压泵吸油管道较小，吸油高度过大，阻力增大，压力降低；液压泵转速过高，吸油不充分，压力降低（如高空观缆）。,气体来源,混入 气泡 轻微气穴空气 溶入 气体分子 严重气穴 蒸汽 汽泡 强烈气穴,气穴现象引起的结果,1 液流不连续，流量、压力脉动 2 系统发生强烈的振动和噪声 3 发生气蚀,减小气空穴的措施,1 减小小孔和缝隙前后压力降，希望 p1/p2 3.5。2 增大直径、降低高度、限制流速。3 管路要有良好密封性防止空气进入。4 提高零件抗腐蚀能力，采用抗腐蚀能力强的金 属材料，减小表面粗糙度。5 整个管路尽可能平直，避免急转弯缝隙，合理配置。,
