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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 目的任务目的任务了解流量公式、特点、两种现象了解流量公式、特点、两种现象产生原因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掌握薄壁孔流量公式及通用方程、两种现象危害及消除液压与气压传动第2章 流体力学基础重点难点重点难点1薄壁小孔流量公式及特点薄壁小孔流量公式及特点2流量通用方程及各项含义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两种现象危害及消除方法液压与气压传动第2章 流体力学基础提问作业提问作业1动力学三大方程各是什么？分
2、别是刚体力学中哪动力学三大方程各是什么？分别是刚体力学中哪些定些定律在流体律在流体力学中的具体应用力学中的具体应用?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生原因各是什么？因各是什么？3液压传动油管中为何种流态？产生什么损失液压传动油管中为何种流态？产生什么损失?液压与气压传动第2章 流体力学基础2、5、1小孔流量小孔流量压力特性压力特性2、5、2液体流经缝隙流量液体流经缝隙流量压力特性压力特性液压与气压传动第2章 流体力学基础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概述：孔口和缝隙
3、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容积效率，更为重要的是它是设计计算的基础，因此：的基础，因此：小孔虽小（直径一般在小孔虽小（直径一般在1mm以内），以内），缝隙虽窄（宽度一般在缝隙虽窄（宽度一般在0、1mm以下），以下），但其作但其作用却不可等闲视之。用却不可等闲视之。液压与气压传动第2章 流体力学基础2、5、1 小孔流量压力特性薄壁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短孔和细长孔的流量压力特性流量通用方程流量通用方程液压与气压传动第2章 流体力学基础小孔流量压力特
4、性 薄壁小孔 l/d 05 孔口分类 4 短孔 0、5 l/d 4 液压与气压传动第2章 流体力学基础 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动画演示 基准面，z1=z2，列伯努利方程如下：p1+1v12/2=p2+2v22/2+pw 液压与气压传动第2章 流体力学基础薄壁小孔流量压力特性 v1105Cc=0.610.63Cv=0.970.98Cq=0.60.62液流不完全收缩时（液流不完全收缩时（D/d7），），查表查表2、5、1液压与气压传动第2章 流体力学基础 薄壁小孔流量压力特性 结论：结论：qp，与，与无关。无关。流过薄壁小
5、孔的流量不受油温变化流过薄壁小孔的流量不受油温变化的影响。的影响。液压与气压传动第2章 流体力学基础短孔和细长孔的流量压力特性 短孔：短孔：q=CqAT2p/Cq可查图可查图2、5、2细长孔：细长孔：q=d4p/128l=d2p/32l=CAp结论：结论：qp反比于反比于流量受油温变化影响较大（流量受油温变化影响较大（Tq）液压与气压传动第2章 流体力学基础 流量通用方程薄壁孔：薄壁孔：q=CqAT2p/=Cq2/ATp短孔：短孔：q=CqAT2p/=Cq2/ATp细长孔：细长孔：q=d4p/128l=1/32l d4/4p流量通用方程：流量通用方程：q=CATp液压与气压传动第2章 流体力学
6、基础液体流经缝隙的流量压力特性 平面缝隙平面缝隙常见缝隙常见缝隙环状缝隙环状缝隙压差流动压差流动缝隙流动状况缝隙流动状况剪切流动剪切流动液压与气压传动第2章 流体力学基础压差流动固定固定平行平板缝隙流量压力特性 如图如图2、5、3：设缝隙度高为：设缝隙度高为，宽度宽度b,度为度为l,两两端压力端压力为为p1、p2其压差为其压差为P，从缝隙中取一微小从缝隙中取一微小六面体，左右两六面体，左右两端所受压力为端所受压力为p和和p+dp，上下两侧面所受摩擦切应力为上下两侧面所受摩擦切应力为+d和和，则在水平方则在水平方向受力平衡方程为：向受力平衡方程为：pbdy+(+d)bdx=(p+dp)bdy+b
7、dx整理后得：整理后得：d/dy=dp/dx动画演示动画演示液压与气压传动第2章 流体力学基础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上式对上式对y两次积分得：两次积分得：u=dp/dxy2/2+C1y+C2由边界条件：由边界条件：当当y=0,u=0y=,u=u0则有：则有：C1=-dp/dx/2,C2=0此外，在缝隙液流中，压力沿此外，在缝隙液流中，压力沿x方向变化率方向变化率dp/dx是是一常数，有一常数，有:dp/dx=p2-p1/l=-(p1-p2)/l=-p/lu=(-y)y p/2l故故q=0hubdy=b0hp(-y)ydy/2l=b3
8、p/12l液压与气压传动第2章 流体力学基础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，通过固定平行平板缝隙结论：在压差作用下，通过固定平行平板缝隙的流量与缝隙高度的三次方成正比，这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说明，液压元件内缝隙的大小对其泄漏量的影响是很大的。量的影响是很大的。液压与气压传动第2章 流体力学基础 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（见图相对运动平行平板缝隙（见图2、5、4）剪切流动时：剪切流动时：q=vb/2压差与剪切流动时：压差与剪切流动时：q=b3p/12lvb/2剪切与压差流动方向一致时，取正号剪
9、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，取负号剪切与压差流动方向相反时，取负号液压与气压传动第2章 流体力学基础液体流经环形缝隙的流量压力特性 液压缸缸筒与活液压缸缸筒与活环形缝隙环形缝隙阀芯与阀孔阀芯与阀孔同心同心分类分类工作压力工作压力引起振动、噪声、导致某些元件如密封装置、引起振动、噪声、导致某些元件如密封装置、管路等管路等损坏；使某些元件（如压力继电器、损坏；使某些元件（如压力继电器、顺序阀等）产生误动作，影响系顺序阀等）产生误动作，影响系统统正常工作。正常工作。液压与气压传动第2章 流体力学基础 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。延长阀门关闭
10、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限制管道流速及运动部件速度v管管5m/s，v缸缸10m/min。3）加大管道直径，尽量缩短管路长度。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。采用软管，以增加系统的弹性。液压与气压传动第2章 流体力学基础气穴气穴（空穴）现象现象气穴现象：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。液压与气压传动第2章 流体力学基础气穴现象产生原因 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，吸油度升高，压力降低；液压泵吸油管道较小，吸
11、油高度过大，阻力增大，压力降低；液压泵转速过高度过大，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）。高，吸油不充分，压力降低（如高空观缆）。液压与气压传动第2章 流体力学基础气体来源气体来源 混入混入气泡气泡轻微气穴轻微气穴空气空气溶入溶入气体分子气体分子严重气穴严重气穴蒸汽蒸汽汽泡汽泡强烈气穴强烈气穴液压与气压传动第2章 流体力学基础气穴现象引起的结果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 液压与气压传动第2章 流体力学基础 减小气空穴的措施1减小小孔和缝隙前后压力降，希望减小小孔和缝隙前后压力降，希望p1/p23.5。2增大直径、降低高度、限制流速。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。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。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。整个管路尽可能平直，避免急转弯缝隙，合理配置。液压与气压传动第2章 流体力学基础