1、high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院Part 2.6.4 实际液体是有粘性的，所以流动时粘性阻力要损耗一定能量，这实际液体是有粘性的，所以流动时粘性阻力要损耗一定能量，这种能量损耗表现为种能量损耗表现为。损耗的能量转变为热量，使液压系。损耗的能量转变为热量，使液压系统温度升高，甚至性能变差。因此在设计液压系统时，应考虑统温度升高，甚至性能变差。因此在设计液压系统时，应考虑。液体在流动时产生的压力损失分两种：液体在流动时产生的压力损失分两种：和和。液体在等径直管内流动时因摩擦而产生
2、的压力液体在等径直管内流动时因摩擦而产生的压力损失。损失。液体流经管道的弯头、接头、阀口以及突然变液体流经管道的弯头、接头、阀口以及突然变化的截面等处时，因流速或流向发生急剧变化而在局部区域产生化的截面等处时，因流速或流向发生急剧变化而在局部区域产生流动阻力所造成的压力损失。流动阻力所造成的压力损失。由圆管层流的流量公式由圆管层流的流量公式(2-82）可求得）可求得 ，即为，即为high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院1. 沿程压力损失沿程压力损失 qdlp4128 226422vd
3、lvdlRep 将将 代入上式并整理后得代入上式并整理后得vdqvvdv24,Re, p high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院液体在直管中作湍流流动时，其沿程压力损失的计算公式与液体在直管中作湍流流动时，其沿程压力损失的计算公式与层流时相同，即仍为层流时相同，即仍为22vdlp 式中式中 液体的密度；液体的密度； 沿程阻力系数，理论值沿程阻力系数，理论值 。考虑到实际流。考虑到实际流动时还存在温度变化等问题，因此液体在金属管道中流动时动时还存在温度变化等问题，因此液体在金属管道中
4、流动时宜取宜取 ，在橡胶软管中流动时则取，在橡胶软管中流动时则取 。Re/64 Re/75 Re/80 high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院不过式中的不过式中的有所不同。有所不同。u 由于湍流时管壁附近有一层层流边界层，它在由于湍流时管壁附近有一层层流边界层，它在Re较低时厚度较低时厚度较大，把管壁的表面精糙度掩盖住，使之不影响液体的流动，较大，把管壁的表面精糙度掩盖住，使之不影响液体的流动，像让液体流过一根光滑管一样（称为水力光滑管）。这时的像让液体流过一根光滑管一样（称为水力
5、光滑管）。这时的仅和仅和Re有关，和表面粗糙度无关，即有关，和表面粗糙度无关，即=f(Re)。u 当当Re增大时，层流边界层厚度减薄。当它小于管壁表面粗糙增大时，层流边界层厚度减薄。当它小于管壁表面粗糙度时，管壁表面粗糙度就突出在层流边界层之外（称为水力粗度时，管壁表面粗糙度就突出在层流边界层之外（称为水力粗糙管），对液体的压力损失产生影响。这时的糙管），对液体的压力损失产生影响。这时的将与将与Re以及管以及管壁的相对表面粗糙度壁的相对表面粗糙度/d（为管壁的绝对表面粗糙度，为管壁的绝对表面粗糙度，d为管为管子内径）有关，即子内径）有关，即=f(Re，/d)。u 当管流的当管流的Re再进一步增
6、大时，再进一步增大时，将仅与相对表面粗糙度将仅与相对表面粗糙度 /d有关，即有关，即=f(/d)，这时就称管流进入了它的，这时就称管流进入了它的。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院圆管的沿程阻力系数圆管的沿程阻力系数的计算公式列于的计算公式列于表表118中。中。表表1-18 圆管的沿程阻力系数圆管的沿程阻力系数的计算公式的计算公式25. 011. 0 d 流动区域流动区域雷诺数范围雷诺数范围计算公式计算公式层流层流Re2320湍流湍流水力水力光滑管光滑管3000Re105=0.
7、3164Re-0.25105Re108=0.308(0.842-lgRe) -2水力水力粗糙管粗糙管阻力阻力平方区平方区)(Re75油油=)水(64Re；=7822 dRe897859722 dRed29025212141 .lg.Red 89597 dRe管壁绝对表面粗糙度管壁绝对表面粗糙度的值，在粗估时，钢管取的值，在粗估时，钢管取0.04mm，铜管取，铜管取0.00150.01mm，铝管取，铝管取0.00150.06mm，橡胶软管取，橡胶软管取0.03mm，铸铁管，铸铁管取取0.25mm。 high-technical institute of Shanghai Dian Ji Univ
8、ersity 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院2. 局部压力损失局部压力损失 p与与直接直接有关，一般可按下式计算有关，一般可按下式计算22vp 式中式中 液体的密度；液体的密度； v液体的平均流速；液体的平均流速； 局部阻力系数。由于液体流经局部阻力区域的流动情况非常局部阻力系数。由于液体流经局部阻力区域的流动情况非常 复杂，所以复杂，所以的值仅在个别场合可用理论求得，一般都必须的值仅在个别场合可用理论求得，一般都必须 通过实验来确定。通过实验来确定。的具体数值可从有关手册查到。的具体数值可从有关手册查到。 high-technical institute of Shanghai D
9、ian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院3. 液压系统管路的总压力损失液压系统管路的总压力损失 液压系统的管路一般由若干段管道和一些阀、过滤器、管接液压系统的管路一般由若干段管道和一些阀、过滤器、管接头、弯头等组成，因此管路总的压力损失就等于所有直管中头、弯头等组成，因此管路总的压力损失就等于所有直管中的沿程压力损失的沿程压力损失p和所有这些元件的局部压力损失和所有这些元件的局部压力损失p之总之总和，即和，即2222vvdlppp high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职
10、学院上海电机学院高职学院必须指出，上式仅在两相邻局部压力损失之间的距离大于管必须指出，上式仅在两相邻局部压力损失之间的距离大于管道内径道内径1020倍时才是正确的。因为液流经过局部阻力区域倍时才是正确的。因为液流经过局部阻力区域后受到很大的干扰，要经过一段距离才能稳定下来。如果距后受到很大的干扰，要经过一段距离才能稳定下来。如果距离太短，液流还未稳定就又要经历后一个局部阻力，它所受离太短，液流还未稳定就又要经历后一个局部阻力，它所受到的扰动将更为严重，这时的阻力系数可能会比正常值大好到的扰动将更为严重，这时的阻力系数可能会比正常值大好几倍。几倍。 通常情况下，液压系统的管路并不长，所以通常情况
11、下，液压系统的管路并不长，所以比比较小，而阀等元件的较小，而阀等元件的却较大。因此管路总的压却较大。因此管路总的压力损失一般力损失一般。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院对于阀和过滤器等液压元件往往并不应用式对于阀和过滤器等液压元件往往并不应用式(2-88）来计算其）来计算其，因为液流情况比较复杂，难以计算。它们的，因为液流情况比较复杂，难以计算。它们的压力损失数值可从产品样本提供的曲线中直接查到。但是有压力损失数值可从产品样本提供的曲线中直接查到。但是有的产品样本提供的是元件
12、在额定流量的产品样本提供的是元件在额定流量qr下的压力损失下的压力损失pr 。当实际通过的流量当实际通过的流量q不等于额定流量不等于额定流量qr时，可依据局部压力时，可依据局部压力损失损失p与速度与速度v2成正比的关系按下式计算成正比的关系按下式计算2rr qqpp Backhigh-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院 小孔在液压传动中的应用十分广泛。本节将小孔在液压传动中的应用十分广泛。本节将分析流体经过薄壁小孔、短孔和细长孔等小分析流体经过薄壁小孔、短孔和细长孔等小孔的流动情况，并推
13、导出相应的流量公式，孔的流动情况，并推导出相应的流量公式，这些是以后学习节流调速和伺服系统工作原这些是以后学习节流调速和伺服系统工作原理的理论基础。理的理论基础。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院Part 2.7.1 是指小孔的长度和直径之比是指小孔的长度和直径之比l/d0.5的孔，一般孔的孔，一般孔口边缘做成刃口形式如口边缘做成刃口形式如所示。各种结构形式的所示。各种结构形式的就是薄壁小孔的实际例子。就是薄壁小孔的实际例子。 通过薄壁小孔的流体通过薄壁小孔的流体当流体流经薄壁
14、小孔时，由于流体的惯性当流体流经薄壁小孔时，由于流体的惯性作用，使通过小孔后的流体形成一个收缩作用，使通过小孔后的流体形成一个收缩截面截面Ac（见图（见图126），然后再扩大，这），然后再扩大，这一收缩和扩大过程便产生了局部能量损失一收缩和扩大过程便产生了局部能量损失。当管道直径与小孔直径之比。当管道直径与小孔直径之比d/d07时，时，流体的收缩作用不受孔前管道内壁的影响流体的收缩作用不受孔前管道内壁的影响，这时称，这时称；当；当d/d07时，孔时，孔前管道内壁对流体进入小孔有导向作用，前管道内壁对流体进入小孔有导向作用，这时称这时称。high-technical institute of S
15、hanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院列出图列出图126中截面中截面11和和22的能量方程，并设的能量方程，并设=1，有，有 hgvgpgvgp 22222211式中，式中，h为流体流经小孔的为流体流经小孔的，它包括两部分：，它包括两部分：流体流经截面突然缩小时的流体流经截面突然缩小时的h1和突然扩大时的和突然扩大时的h2。由前知由前知 gvhc221 经查手册得经查手册得 gvAAhcc212222 high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电
16、机学院高职学院由于由于Ac105时，时，Cd可以认为是不可以认为是不变的常数，计算时取平均值变的常数，计算时取平均值Cd=0.600.61。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院在液流不完全收缩时，在液流不完全收缩时，Cd可增大至可增大至0.70.8，具体数值见，具体数值见。当小孔不是刃口形式而是带棱边或小倒角的孔时，。当小孔不是刃口形式而是带棱边或小倒角的孔时，Cd值将更大。值将更大。表表1-19 不完全收缩时液体流量系数不完全收缩时液体流量系数Cd的值的值0.10.20.30.
17、40.50.60.7 Cd0.6020.6150.6340.6610.6960.7420.804AA0气体的流量系数一般取气体的流量系数一般取Cd=0.620.64。由式由式(2-92）可知，流经薄壁小孔的）可知，流经薄壁小孔的q与小孔前后的压差与小孔前后的压差p的平方根以及小孔的平方根以及小孔面积面积A0成正比，而成正比，而。由于薄壁小孔具有沿程压力损失小、通过小孔的。由于薄壁小孔具有沿程压力损失小、通过小孔的流量对工作介质温度的变化不敏感等特性，所以常被流量对工作介质温度的变化不敏感等特性，所以常被。正因。正因为如此，在液压传动中，常采用一些与薄壁小孔流动特性相近的阀口作为可调节为如此，在
18、液压传动中，常采用一些与薄壁小孔流动特性相近的阀口作为可调节孔口，如锥阀、滑阀、喷嘴挡板阀等。流体流过这些阀口的流量公式仍满足式孔口，如锥阀、滑阀、喷嘴挡板阀等。流体流过这些阀口的流量公式仍满足式(2-92），但其），但其Cd则随着孔口形式的不同而有较大的区别，在精确控制则随着孔口形式的不同而有较大的区别，在精确控制中尤其要进行认真的分析。详细内容可参考附录中尤其要进行认真的分析。详细内容可参考附录A。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院Part 2.7.2 当孔的长度和直径之比
19、当孔的长度和直径之比0.5h和和lh。若缝隙两端存在。若缝隙两端存在p=p1-p2，液体就会产生流动；，液体就会产生流动；即使没有压差即使没有压差p的作用，如果的作用，如果两块平板有相对运动，由于两块平板有相对运动，由于的作用，液体也会被平的作用，液体也会被平板带着产生流动。板带着产生流动。 平行平板缝隙间的液流平行平板缝隙间的液流high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院上海电机学院高职学院高职学院分析液体在平行平板缝隙中分析液体在平行平板缝隙中，即，即。 在液流中取一个在液流中取一个dxdy（宽度方向取单位长
20、），作用在其左（宽度方向取单位长），作用在其左右两端面上的右两端面上的为为p和和p+dp，上下两面所受到的，上下两面所受到的为为+d和和，因此，因此为为xyp)(px(ypdddd)dd 经过整理并将经过整理并将 代入后有代入后有yudd xpyudd1dd22 high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院对上式积分两次得对上式积分两次得212dd21CyCyxpu 式中，式中，C1、C2为为，可利用，可利用求出：当平行平板间求出：当平行平板间的相对运动速度为的相对运动速度为u0时，在时
21、，在y=0处，处，u=0，在，在y=h处，处，u=u0，则，则hxphuCdd2101 02 C此外，液流作层流时此外，液流作层流时p只是只是x的的，即，即 把这些关系式代入上式并整理后有把这些关系式代入上式并整理后有lplppxp/ )(d/d12 yhuplyhyu02)( high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院由此得由此得为为03000212d2)(dubhplbhybyhuplyhyyubqhh 当平行平板间当平行平板间，即，即u0=0时，通过的液流纯由压差引时，通过的液流
22、纯由压差引起，称为起，称为，其值为，其值为plbhq 123当平行平板当平行平板，通过液流纯由平板相对运动引起时，通过液流纯由平板相对运动引起时称为称为，其值为，其值为02ubhq 如果将上面的这些流量理解为元件缝隙中的泄漏量，那么从式如果将上面的这些流量理解为元件缝隙中的泄漏量，那么从式(2-(2-112112）可以看到，在压差作用下，通过缝隙的流量与缝隙值的三）可以看到，在压差作用下，通过缝隙的流量与缝隙值的三次方成正比，这说明次方成正比，这说明。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院
23、高职学院Part 2.8.2 液压和气动元件各零件间的配合间隙液压和气动元件各零件间的配合间隙，如滑，如滑阀与阀套之间、活塞与缸筒之间等等。理想情况下为阀与阀套之间、活塞与缸筒之间等等。理想情况下为；但实际上，一般多为；但实际上，一般多为。1. 流经流经的流量的流量 同心环形缝隙间的液流同心环形缝隙间的液流a a）缝隙较小）缝隙较小 b b）缝隙较大）缝隙较大所示为液体在所示为液体在间的流动。间的流动。中中圆柱体直径为圆柱体直径为d，缝隙大小为，缝隙大小为h，缝隙长度为缝隙长度为l。当缝隙。当缝隙h较小时，较小时，可将环形缝隙沿圆周方向展开，可将环形缝隙沿圆周方向展开，把它近似地看作是把它近似
24、地看作是。 high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院将将b=d代入式代入式(2-111(2-111），可得），可得030212udhpldhq 当圆柱体当圆柱体与与时，上式第二项应取时，上式第二项应取。若若，即，即u0=0，则此时的，则此时的为为pldhq 1230high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院当缝隙较大时（见当缝隙较大时（见），必须精确计算。经推导其），必须精确
25、计算。经推导其为为prrrrrrlq 1221222142408ln)()( 式中符号意义见式中符号意义见所示。所示。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院2. 流经流经的流量的流量所示为液体在所示为液体在间的流动。设内外圆间的偏心间的流动。设内外圆间的偏心量为量为e，在任意角度，在任意角度 处的缝隙为处的缝隙为h。因缝隙很小，。因缝隙很小，r1r2r可把微可把微元圆弧元圆弧db所对应的环形缝隙间的流动近似地看作是所对应的环形缝隙间的流动近似地看作是间的流动。将间的流动。将db=
26、rd 代入式代入式(2-111）得）得 偏心环形偏心环形缝隙间的液流缝隙间的液流03212ddurdhplrhq 由由的几何关系，可以得到的几何关系，可以得到)cos1(cos00 hehh式中式中 h0内外圆同心时半径方向的缝隙值；内外圆同心时半径方向的缝隙值； 相对偏心率，相对偏心率，=e/h0。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院将将h值代入上式并积分后，便得值代入上式并积分后，便得为为0032212511udhpldhq).(0 当当，即即u0=0时，其流量公式为时，其流
27、量公式为pldhq 12511032).(由上式可以看出，当由上式可以看出，当 =0时，它就是时，它就是；当当 =1，即有最大偏心量时，其流量为同心环形缝隙流量的，即有最大偏心量时，其流量为同心环形缝隙流量的2.5倍。倍。因此在液压与气动元件中，因此在液压与气动元件中，。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院3. 流经流经的流量的流量所示为液体在所示为液体在间的流动。这里，圆环与平面间的流动。这里，圆环与平面之间无相对运动，液体自圆环中心向外辐射流出。设圆环的大、之间无相对运动，液
28、体自圆环中心向外辐射流出。设圆环的大、小半径为小半径为r2和和r1，它与平面间的缝隙值为，它与平面间的缝隙值为h，则由式，则由式(2-110），并令），并令u0=0，可得在半径为，可得在半径为r、离下平面、离下平面z处的处的为为rpzzhurdd)(21 流过的流量为流过的流量为rprhzruqrhddd 6230 即即36rhqrpdd 圆环平面缝隙间的液流圆环平面缝隙间的液流high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院对上式积分，有对上式积分，有Crhqp ln63 当当r=r2时，
29、时，p=p2，求出，求出C，代入上式得，代入上式得2236prrhqp ln 又当又当r=r1时，时，p=p1，所以，所以为为prrhq 1236ln Backhigh-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院 在液压与气动系统中有时会出现流体的流在液压与气动系统中有时会出现流体的流速在极短的瞬间发生很大变化的现象，从速在极短的瞬间发生很大变化的现象，从而导致压力的急剧变化，这就是所谓而导致压力的急剧变化，这就是所谓。瞬变流动会给系统带来很大的危害，。瞬变流动会给系统带来很大的危害，应尽量予以
30、避免。应尽量予以避免。本节主要介绍本节主要介绍和和以及它以及它们的减小措施。们的减小措施。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院Part 2.9.1 在液压系统中，当突然关闭或开启液流通道时，在液压系统中，当突然关闭或开启液流通道时，在通道内液体压力发生急剧交替升降的波动过程在通道内液体压力发生急剧交替升降的波动过程称为称为。出现液压冲击时，液体中的瞬时。出现液压冲击时，液体中的瞬时峰值压力往往比正常工作压力高好几倍，它不仅峰值压力往往比正常工作压力高好几倍，它不仅会损坏密封装置、
31、管道和液压元件，而且还会引会损坏密封装置、管道和液压元件，而且还会引起振动和噪声；有时使某些压力控制的液压元件起振动和噪声；有时使某些压力控制的液压元件产生误动作，造成事故。产生误动作，造成事故。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院1. 管内液流速度突变引起的液压冲击管内液流速度突变引起的液压冲击有一有一并能并能的容器如的容器如所示。容器所示。容器底部连一管道，在管道的输出端底部连一管道，在管道的输出端装有一个阀门。管道内的液体经装有一个阀门。管道内的液体经阀门阀门B出流。若将阀
32、门突然关闭，出流。若将阀门突然关闭，则紧靠阀门的这部分液体立刻停则紧靠阀门的这部分液体立刻停止运动，液体的动能瞬时转变为止运动，液体的动能瞬时转变为压力能，产生冲击压力，接着后压力能，产生冲击压力，接着后面的液体依次停止运动，依次将面的液体依次停止运动，依次将动能转变为压力能，在管道内形动能转变为压力能，在管道内形成压力冲击波，并以速度成压力冲击波，并以速度c由由B向向A传播。传播。 液流速度突变引起的液压冲击液流速度突变引起的液压冲击high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院设设中管
33、道的截面积和长度分别为中管道的截面积和长度分别为A和和l，管道中液体的流速，管道中液体的流速为为v，密度为，密度为，则根据能量守恒定律，则根据能量守恒定律，即，即max222121pKAlAlv 所以所以cvvKpr max式中式中 pmax液压冲击时压力的升高值；液压冲击时压力的升高值； K计及管壁弹性后的液体等效体积模量；计及管壁弹性后的液体等效体积模量； c压力冲击波在管道中的传播速度，即压力冲击波在管道中的传播速度，即 /Kc high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院压力冲击
34、波在管道中的传播速度可按下式计算压力冲击波在管道中的传播速度可按下式计算EKdKKc 1式中式中 K液体的体积模量；液体的体积模量； d管道的内径；管道的内径； 管道的壁厚；管道的壁厚； E管道材料的弹性模量。管道材料的弹性模量。压力冲击波在管道中液压液内的压力冲击波在管道中液压液内的c一般在一般在8901420m/s范范围内。围内。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院如果阀门不是全部关闭，而是部分关闭，使液体的流速如果阀门不是全部关闭，而是部分关闭，使液体的流速v降到降到v，则
35、只要在式则只要在式(2-121）中以（）中以（v-v）代替）代替v，便可求得这种情况下的，便可求得这种情况下的，即，即vcvvcp )(r一般，依阀门闭时间常把液压冲击分为两种：一般，依阀门闭时间常把液压冲击分为两种：当阀门关闭时间当阀门关闭时间 时，称为时，称为（又称（又称）。）。clttc2 当阀门关闭时间当阀门关闭时间 ，称为称为（又称（又称）。）。 (2-124(2-124）clttc2 ttcvpc rmaxhigh-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院各种情况下关闭液流通道时管
36、内液压冲击的压力升高值归纳于表各种情况下关闭液流通道时管内液压冲击的压力升高值归纳于表1-201-20。 表表1-20 1-20 关闭液流通道时管内液压冲击的压力升高值关闭液流通道时管内液压冲击的压力升高值阀心关闭情况阀心关闭情况液压冲击的压力升高值液压冲击的压力升高值p暖时全部关闭液流（暖时全部关闭液流（ttc）（）（ v=0）瞬时部分关闭液流（瞬时部分关闭液流（ttc）（）（v0）逐渐全部关闭液流（逐渐全部关闭液流（ttc）（）（v=0）逐渐全部关闭液流（逐渐全部关闭液流（ttc）（）（v0） pmax= =cv pr r= =c( (v- -v) )ttcvpc maxttvvcpc)(
37、r 不论是哪一种情况，知道了液压冲击的压力升高值不论是哪一种情况，知道了液压冲击的压力升高值p后，便可求得出现后，便可求得出现冲击时管道中的冲击时管道中的ppp max式中，式中，p为正常工作压力为正常工作压力。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院2. 运动部件制动引起的液压冲击运动部件制动引起的液压冲击 运动部件制动运动部件制动引起的液压冲击引起的液压冲击如如所示，活塞以速度所示，活塞以速度v驱动驱动负载负载m向左运动，活塞和负载的总质量为向左运动，活塞和负载的总质量为m。当突
38、然关闭出口通道时，液体被封。当突然关闭出口通道时，液体被封闭在左腔中。但由于运动部件的惯性而使闭在左腔中。但由于运动部件的惯性而使腔内液体受压，引起液体压力急剧上升。腔内液体受压，引起液体压力急剧上升。运动部件则因受到左腔内液体压力产生的运动部件则因受到左腔内液体压力产生的阻力而制动。阻力而制动。设运动部件在制动时的设运动部件在制动时的为为t，为为v，则根，则根据据可近似地求得可近似地求得，由于，由于vmtpA high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院故有故有tAvmp 式中式中 m
39、运动部件（包括活塞和负载）的总质量；运动部件（包括活塞和负载）的总质量； A液压缸的有效工作面积；液压缸的有效工作面积； t运动部件制动时间；运动部件制动时间； v运动部件速度的变化值，运动部件速度的变化值，v=v-v； v运动部件制动前的速度；运动部件制动前的速度； v运动部件经过运动部件经过t 时间后的速度。时间后的速度。上式的计算忽略了上式的计算忽略了、等因素，其值比实际的要大些，因等因素，其值比实际的要大些，因而是偏安全的。而是偏安全的。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学
40、院3. 减小液压冲击的措施减小液压冲击的措施针对上述各式中影响冲击压力针对上述各式中影响冲击压力p的因素，可采取以下措施来减小的因素，可采取以下措施来减小液压冲击；液压冲击；适当加大管径，限制管道流速适当加大管径，限制管道流速v，一般在液压系统中把，一般在液压系统中把v控制在控制在 4.5m/s以内，使以内，使pmax不超过不超过5MPa就可以认为是安全的。就可以认为是安全的。正确设计阀口或设置制动装置，使运动部件制动时速度变化比较均正确设计阀口或设置制动装置，使运动部件制动时速度变化比较均 匀。匀。延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间，可采用换向时间可调的延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间
41、，可采用换向时间可调的 换向阀。换向阀。尽可能缩短管长，以减小压力冲击波的传播时间，变直接冲击为间尽可能缩短管长，以减小压力冲击波的传播时间，变直接冲击为间 接冲击。接冲击。在容易发生液压冲击的部位采用橡胶软管或设置蓄能器，以吸收冲在容易发生液压冲击的部位采用橡胶软管或设置蓄能器，以吸收冲 击压力；也可以在这些部位安装安全阀，以限制压力升高。击压力；也可以在这些部位安装安全阀，以限制压力升高。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院 气体溶解度以及从油液中放出的气体体积与压力间的关系
42、气体溶解度以及从油液中放出的气体体积与压力间的关系a a）溶解度压力间的关系）溶解度压力间的关系 b b）油液中放出气体体积与压力间的关系）油液中放出气体体积与压力间的关系如如所示。在常温常压下，石油基液压油的所示。在常温常压下，石油基液压油的约约等于（等于（612612）%。溶解在液体中溶解在液体中的空气对液体的空气对液体的的没没有影响，但当有影响，但当液体的压力降液体的压力降低时，这些气低时，这些气体就会从液体体就会从液体中分离出来，中分离出来，如如所所示。示。high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学
43、院上海电机学院高职学院在一定温度下，当液体压力低于某值时，溶解在液体中的空气将在一定温度下，当液体压力低于某值时，溶解在液体中的空气将会突然地迅速从液体中分离出来，产生大量气泡，这个压力称为会突然地迅速从液体中分离出来，产生大量气泡，这个压力称为液体在该温度下的液体在该温度下的。 有气泡的液体其体积模量将明显减小。气泡越多，液体的体积模有气泡的液体其体积模量将明显减小。气泡越多，液体的体积模量越小。量越小。当液体在某一温度下其压力继续下降而低于一定数值时，液体本当液体在某一温度下其压力继续下降而低于一定数值时，液体本身便迅速汽化，产生大量蒸气，这时的压力称为液体在该温度下身便迅速汽化，产生大量
44、蒸气，这时的压力称为液体在该温度下的的。 一般说来，液体的饱和蒸气压比空气分离压要小得多。一般说来，液体的饱和蒸气压比空气分离压要小得多。 high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院几种液体的几种液体的与与的关系如的关系如所示。所示。 饱和蒸气压与温度的关系饱和蒸气压与温度的关系油油- -水乳化液水乳化液 水水- -乙二醇液乙二醇液 氯化烃液氯化烃液 合成液合成液 石油基油液石油基油液 硅酸酯液硅酸酯液 磷酸酯液磷酸酯液 硅酮液硅酮液high-technical institute o
45、f Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院2. 节流孔口的气穴节流孔口的气穴：当液体流到：当液体流到所示的节流口的喉部位置时，由所示的节流口的喉部位置时，由于流速很高，根据能量方程，该于流速很高，根据能量方程，该处的压力会很低。如那里的压力处的压力会很低。如那里的压力低于液体工作温度下的空气分离低于液体工作温度下的空气分离压，就会压，就会。同样，。同样，在液压泵的自吸过程中，如果泵在液压泵的自吸过程中，如果泵的吸油管太细、阻力太大，滤网的吸油管太细、阻力太大，滤网堵塞，或泵安装位置过高、转速堵塞，或泵安装位置过高、转速过快等，也会使其吸
46、油腔的压力过快等，也会使其吸油腔的压力低于工作温度下的空气分离压，低于工作温度下的空气分离压，从而从而。 节流口的气穴现象节流口的气穴现象high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院当液压系统出现气穴现象时，大量的气泡使液流的流动特性变坏当液压系统出现气穴现象时，大量的气泡使液流的流动特性变坏，造成流量不稳，噪声骤增。特别是当带有气泡的液流进入下游，造成流量不稳，噪声骤增。特别是当带有气泡的液流进入下游高压区时，气泡受到周围高压的压缩，迅速破灭，使局部产生非高压区时，气泡受到周围高压的压
47、缩，迅速破灭，使局部产生非常高的常高的和和。这样的局部高温和冲击压力，。这样的局部高温和冲击压力，使使金属表面疲劳，金属表面疲劳，又使工作介质变质，对金属产生化学腐又使工作介质变质，对金属产生化学腐蚀作用，从而使液压元件表面受到侵蚀、剥落，甚至出现海绵状蚀作用，从而使液压元件表面受到侵蚀、剥落，甚至出现海绵状的小洞穴。的小洞穴。 因气穴而对金属表面产生腐蚀的现象称为因气穴而对金属表面产生腐蚀的现象称为。 会严重损伤元件表面质量，大大缩短其使用寿命，因而必须会严重损伤元件表面质量，大大缩短其使用寿命，因而必须加以防范。加以防范。 high-technical institute of Shang
48、hai Dian Ji University 上海电机学院高职学院上海电机学院高职学院3. 减小气穴的措施减小气穴的措施 在液压系统中，哪里压力低于空气分离压，那里就会产生在液压系统中，哪里压力低于空气分离压，那里就会产生。为了防止气穴现象的发生，最根本的一条是。为了防止气穴现象的发生，最根本的一条是。具体措施有：。具体措施有：减小阀孔口前后的压差，一般希望其压力比减小阀孔口前后的压差，一般希望其压力比p1/p23.5。正确设计和使用液压泵站正确设计和使用液压泵站液压系统各元部件的连接处要密封可靠，严防空气侵入。液压系统各元部件的连接处要密封可靠，严防空气侵入。采用抗腐蚀能力强的金属材料，提高零件的高职强度，减小零采用抗腐蚀能力强的金属材料，提高零件的高职强度，减小零 件表面粗糙度值。件表面粗糙度值。Back
