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1、第4 液压流体力学基础本讲稿第一页，共四十页上堂课内容回顾上堂课内容回顾1静止液体的力学基本概念和性质；静止液体的力学基本概念和性质；2流动液体的基本方程；流动液体的基本方程；（1）连续性定律）连续性定律 （2）伯努利方程）伯努利方程 （3）动量定理）动量定理2023/4/11本讲稿第二页，共四十页第五节第五节 流体流动压力损失流体流动压力损失输油管线输油管线 基本概念：基本概念：在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失，压力损失在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失，压力损失分为两类：沿程压力损失和局部压力损失分为两类：沿程压力损失和局部压力损失u沿程压力损失：沿程压力损失：油液沿等直径直
2、管流动时所产生的压力损失，这类压油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。u局部压力损失：局部压力损失：是油液流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然是油液流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。生的压力损失。2023/4/11本讲稿第三页，共四十页一、
3、通流截面上的流速分布规律：一、通流截面上的流速分布规律：取微小圆柱液体，在匀速运动时受力平衡，即取微小圆柱液体，在匀速运动时受力平衡，即可见可见，管内液体质点的流速在半径方向按抛物线规律分布，如图所示。，管内液体质点的流速在半径方向按抛物线规律分布，如图所示。对上式积分，并应用边界对上式积分，并应用边界条件，当条件，当rR时，时，u0，得，得令令则则粘性力2023/4/11本讲稿第四页，共四十页二、圆管中的流量二、圆管中的流量对于半径对于半径r，宽度，宽度dr的微小通流截面，面积的微小通流截面，面积dA2rdr，通过的流量通过的流量为：为：通过圆管的流量可由上式积分求得，即：通过圆管的流量可由
4、上式积分求得，即：2023/4/11本讲稿第五页，共四十页三、沿程压力损失计算：三、沿程压力损失计算：圆管通流截面上的平均流速为：圆管通流截面上的平均流速为：沿程压力损失为：沿程压力损失为：可以改写为：可以改写为：式中，式中，称为沿程阻力系数。称为沿程阻力系数。的理论值为的理论值为64/Re。水在作层流流动时的实际阻力系数和理论值是很接近的。水在作层流流动时的实际阻力系数和理论值是很接近的。液压油在金属圆管中作层流流动时，常取液压油在金属圆管中作层流流动时，常取75/Re，在橡胶管中，在橡胶管中80/Re。2023/4/11本讲稿第六页，共四十页对于光滑管的沿程阻力系数为对于光滑管的沿程阻力系
5、数为对于粗糙管的沿程阻力系数为对于粗糙管的沿程阻力系数为2023/4/11本讲稿第七页，共四十页四、局部压力损失：四、局部压力损失：液体流经如阀口、弯管、通流截面变化等局部阻力处所引起液体流经如阀口、弯管、通流截面变化等局部阻力处所引起的压力损失。计算公式为的压力损失。计算公式为：式中，式中，v为液体的平均流速，一般情况下均指局部阻力后部的流为液体的平均流速，一般情况下均指局部阻力后部的流速。速。为局部阻力系数。为局部阻力系数。对于液流通过各种标准液压元件的局部损失，一般可从产品对于液流通过各种标准液压元件的局部损失，一般可从产品技术规格中查到技术规格中查到。而对于非标准元件，可以通过分析计算
6、求得。而对于非标准元件，可以通过分析计算求得。2023/4/11本讲稿第八页，共四十页（1）管道）管道突然扩大的突然扩大的局部压力损失局部压力损失 管道局部扩大，由管道局部扩大，由包达定包达定理理得到的突然扩大的局部压力损得到的突然扩大的局部压力损失系数为：失系数为：（2）逐渐扩大逐渐扩大的的局部压力损失局部压力损失 对于逐渐扩大的压力局部，扩大角对于逐渐扩大的压力局部，扩大角度为度为，由，由包达定理包达定理可得，局部压力可得，局部压力（水头）损失为：（水头）损失为：式中，式中，k为经验公式系数，为经验公式系数，2023/4/11本讲稿第九页，共四十页根据吉布松（根据吉布松（Gibson）试验
7、，系数）试验，系数k，如图所示，如图所示 2023/4/11本讲稿第十页，共四十页（3）突然缩小突然缩小的的局部压力损失局部压力损失当当油油液液突突然然进进入入小小管管道道，如如图图所所示示，形形成成一一个个过过流流断断面面最最小小的的收收缩缩断断面面，其其面面积为积为Ac。且。且Cc称称为为断断面面收收缩缩系系数数，突突然然缩缩小小的的局局部部阻阻力力系系数数与与断断面面收收缩缩系系数数Cc有有关。在不同结构下的关。在不同结构下的Cc和局部阻力系数，见表所示。和局部阻力系数，见表所示。表3.2 突然缩小的收缩系数Cc与局部阻力系数A2/A10.010.10.20.30.40.50.60.70
8、.80.91.0Cc0.6180.6240.6320.6430.6590.6810.7120.7550.8310.8921.000.4900.4690.4310.3870.3430.2980.2570.2120.1610.0700.002023/4/11本讲稿第十一页，共四十页（4）逐渐缩小逐渐缩小的的局部压力损失局部压力损失局部逐渐缩小的结构，如图所示局部逐渐缩小的结构，如图所示 在在不不同同角角度度下下，逐逐渐渐缩缩小小处处的的局局部部阻阻力力系数，见图所示。系数，见图所示。局局部部逐逐渐渐缩缩小小的的这这类类管管道道，在在缩缩小小处处不不会会出出现现流流线线脱脱离离壁壁面面的的问问题题。
9、因因此此，其其主主要要阻阻力力成成分分是是沿沿程程损损失失。一一般般该该类类出出口口，用用于于消消防防管管道道出出口口、水水力力采采煤煤器器的的出出口口等等，其其出出口口角角度度均均采采用用1020的的收收缩缩角角，其其阻阻力力系系数取常数为数取常数为0.04。2023/4/11本讲稿第十二页，共四十页（5）弯管和折管）弯管和折管 弯弯管管和和折折管管的的流流动动现现象象十十分分复复杂杂。由由于于流流动动惯惯性性，在在弯弯管管和和折折管管的的内内侧侧，往往往往流流线线分分离离而而形形成成涡涡流流。在在外外侧侧，由由于于流流体体冲冲击击壁壁面面增增加加液液流流的的混混合合。此此外外，由由于于外外
10、侧侧压压力力大大于于内内侧侧压压力力，外外侧侧的的油油液液向向内内侧侧挤挤压压，于于是是在在断断面面上上就就产产生生回回流流，最最后后流流体体往往往往以以螺螺旋旋运运动动形形式式离离开开转转弯弯处处。威威斯斯巴巴赫赫通通过过试试验验总结出了弯管和折管的经验公式。总结出了弯管和折管的经验公式。（a a）弯管的局部阻力系数计算公式为）弯管的局部阻力系数计算公式为 2023/4/11本讲稿第十三页，共四十页（b b）折管局部阻力系数的计算公式为）折管局部阻力系数的计算公式为 五、压力损失叠加原理五、压力损失叠加原理总总的的压压力力损损失失等等于于管管道道上上所所以以沿沿程程压压力力损损失失和和所所以
11、以局局部部压压力力损损失失之和，即之和，即2023/4/11本讲稿第十四页，共四十页也可以用水头损失表示为：也可以用水头损失表示为：注注意意：上上式式只只适适合合于于相相邻邻两两个个局局部部阻阻力力之之间间有有足足够够距距离离的的情情况况。因因为为油油液液流流经经一一个个局局部部阻阻力力之之后后，要要经经过过在在直直管管流流过过一一段段距距离离之之后后，才才可可以以稳稳定定。否否则则，在在油油液液还还没没有有恢恢复复稳稳定定之之前前，又又经经过过一一局局部部阻阻力力处处，从从而而使使得得油油液液扰扰动动严严重重，阻阻力力损损失失将将大大大大增增加加。这这样样实实际际压压力力会会比比用用上上式式
12、所所计计算算的的压压力力损损失失大大几几倍倍。一一般般认认为为相相邻邻两两个个局局部部阻阻力处之间的距离应大于力处之间的距离应大于1020管径。管径。2023/4/11本讲稿第十五页，共四十页为了使用方便，有时将上式进行转化。为了使用方便，有时将上式进行转化。（1 1）如果主要是沿程损失）如果主要是沿程损失，在将局部阻力系数折算成一个，在将局部阻力系数折算成一个适当长度的沿程阻力损失。适当长度的沿程阻力损失。于是，一个管路上的总损失，可表示为于是，一个管路上的总损失，可表示为 式中，式中，L Ll ll le e,称为管路的总阻力长度。称为管路的总阻力长度。（2 2）如果主要是局部损失）如果主
13、要是局部损失，折算成局部损失，折算成局部损失 式中，式中，=e e+称为管路的总的阻力系数。称为管路的总的阻力系数。2023/4/11本讲稿第十六页，共四十页例题例题（24）已知泵的流量）已知泵的流量qv=1.510m3/s，液压缸无杆腔的，液压缸无杆腔的面积面积810，负载，负载3000N，回油腔压力近似为零，回油腔压力近似为零，液压缸进油管直径液压缸进油管直径20,总高度总高度5,局部阻力系数局部阻力系数7.2，油液密度，油液密度900kg/m3,运动粘度运动粘度46/s.求（）求（）进油路压力损失进油路压力损失；（）油泵的供油压力；（）油泵的供油压力解（）进油管的压力损失（）进油管的压力
14、损失式中，式中，代入上式，得代入上式，得（）油泵的供油压力（）油泵的供油压力式中，式中，所以所以，油泵的供油压力油泵的供油压力2023/4/11本讲稿第十七页，共四十页第六节第六节 液体流经小孔和缝隙的流量液体流经小孔和缝隙的流量u在液压系统的管路中，装有截面突然收缩的装置，称为在液压系统的管路中，装有截面突然收缩的装置，称为节流装置节流装置（节流阀）。（节流阀）。u突然收缩处的流动叫突然收缩处的流动叫节流节流，一般均采用各种形式的孔口来实现节流，一般均采用各种形式的孔口来实现节流，即节流口。即节流口。u液体流经孔口时：液体流经孔口时：薄壁小孔：薄壁小孔：l/d0.5；细长小孔：细长小孔：l/
15、d4；短孔：短孔：0.5l/d4。l为小孔的通流长度；为小孔的通流长度；d为小孔的孔径。为小孔的孔径。2023/4/11本讲稿第十八页，共四十页一、液体流过小孔的流量一、液体流过小孔的流量液体在液体在薄壁小孔中的流动薄壁小孔中的流动：液体在薄壁小孔中的流动液体在薄壁小孔中的流动 液体质点突然加速，惯性力作用；液体质点突然加速，惯性力作用；收缩截面收缩截面2-2，然后再扩散；造成能量损，然后再扩散；造成能量损失，并使油液发热；收缩截面面积失，并使油液发热；收缩截面面积A22和孔口截面积和孔口截面积A的比值称为的比值称为收缩系数收缩系数Cc，即，即Cc=A22/A收缩系数决定于雷诺数、孔口及其边收
16、缩系数决定于雷诺数、孔口及其边缘形状、孔口离管道侧壁的距离等因缘形状、孔口离管道侧壁的距离等因素。素。2023/4/11本讲稿第十九页，共四十页列截面列截面11和和22的伯努利方程：的伯努利方程：v1可以忽略不计，整理得：可以忽略不计，整理得：由此求得液流通过薄壁小孔的流量为：由此求得液流通过薄壁小孔的流量为：CdCvCc为为小孔流量系数小孔流量系数，一般由实验确定。，一般由实验确定。当当Re 105时，时，Cd可认为是常数，可认为是常数，Cd0.60.612023/4/11本讲稿第二十页，共四十页细长孔的流量计算细长孔的流量计算：液体流经细长孔时，一般都是层流状态，可直接应用前面已导液体流经
17、细长孔时，一般都是层流状态，可直接应用前面已导出的直管流量公式来计算，当孔口的截面积为出的直管流量公式来计算，当孔口的截面积为A=d2/4时，可写成：时，可写成：统一写为：统一写为：qKApm 式中式中A为流量截面面积，为流量截面面积，m2；p为孔口前后的压力差，为孔口前后的压力差，N/m2；m为由孔口形状决定的指数，为由孔口形状决定的指数，0.5m1，当孔口为薄壁，当孔口为薄壁小孔时，小孔时，m0.5，当孔口为细长孔时，当孔口为细长孔时，m1；K为孔口的形状为孔口的形状系数，当孔口为薄壁小孔时，系数，当孔口为薄壁小孔时，；当孔口为细长孔；当孔口为细长孔时，时，Kd2/(32l)。2023/4
18、/11本讲稿第二十一页，共四十页可知：（可知：（1）短孔流量）短孔流量 短孔的流量公式与薄壁小孔的流短孔的流量公式与薄壁小孔的流量公式相同，只是流量系数量公式相同，只是流量系数Cd不同。不同。流量系数可以由右图查得。流量系数可以由右图查得。可知，当可知，当Re较大时较大时Cd将稳定在将稳定在0.8左右。左右。（2）细长孔流量）细长孔流量可知，细长孔流量与油液粘度有关，因此，流量受温度影响较大。可知，细长孔流量与油液粘度有关，因此，流量受温度影响较大。2023/4/11本讲稿第二十二页，共四十页二、液体流过缝隙的流量二、液体流过缝隙的流量缝隙流的分类：缝隙流的分类：1.平行平板的间隙流动：如下四
19、种情况平行平板的间隙流动：如下四种情况 固定平行平板间隙流动（压差流动）固定平行平板间隙流动（压差流动）平行平板有相对运动时的间隙流动平行平板有相对运动时的间隙流动 两平行平板有相对运动，但无压差（纯剪切流动）两平行平板有相对运动，但无压差（纯剪切流动）两平行平板既有相对运动，两端又存在压差时的流动两平行平板既有相对运动，两端又存在压差时的流动u2.圆柱环形间隙流动：如下三种情况圆柱环形间隙流动：如下三种情况 同心环形间隙在压差作用下的流动同心环形间隙在压差作用下的流动 偏心环形间隙在压差作用下的流动偏心环形间隙在压差作用下的流动 内外圆柱表面有相对运动又存在压差的流动内外圆柱表面有相对运动又
20、存在压差的流动u3.流经平行圆盘间隙径向流动的流量流经平行圆盘间隙径向流动的流量u4.圆锥状环形间隙流动圆锥状环形间隙流动2023/4/11本讲稿第二十三页，共四十页1.平行平板的间隙流动：平行平板的间隙流动：取一个微元体（宽度为单取一个微元体（宽度为单位长度）。则在位长度）。则在x方向上受力方向上受力平衡方程为：平衡方程为：将切应力的定义式将切应力的定义式代入上式得：代入上式得：将上式两次积分可得：将上式两次积分可得：式中，式中，C1和和C2可由边界条件确定。因此，上式可化为：可由边界条件确定。因此，上式可化为：2023/4/11本讲稿第二十四页，共四十页将上式积分可得流经平行平板缝隙的流量
21、为：将上式积分可得流经平行平板缝隙的流量为：当当u0 时，时，q0，即无液流通过。，即无液流通过。当当u00 时，即无相对运动时，由压差引起的油液流量为：时，即无相对运动时，由压差引起的油液流量为：当当p0 时，由平板引起的剪切油液流量为：时，由平板引起的剪切油液流量为：2023/4/11本讲稿第二十五页，共四十页2.同心环形缝隙的流动：同心环形缝隙的流动：同心圆环缝隙，可看作是宽度同心圆环缝隙，可看作是宽度b2r1的平行缝隙。的平行缝隙。缝隙大小缝隙大小 因此，流经同心环形缝隙的流量，可表示为：因此，流经同心环形缝隙的流量，可表示为：当当 时，时，2023/4/11本讲稿第二十六页，共四十页
22、3.偏心环形缝隙的流动：偏心环形缝隙的流动：对于偏心圆环缝隙的微圆弧对于偏心圆环缝隙的微圆弧dbr d所对应所对应的缝隙间的流动看作是平行平板缝隙流动。因的缝隙间的流动看作是平行平板缝隙流动。因此，偏心环形微圆弧缝隙的流量，可表示为：此，偏心环形微圆弧缝隙的流量，可表示为：式中，式中，为相对偏心率，为相对偏心率，=e/h0将将h代入上式，并积分得，偏心环形缝隙的流量为代入上式，并积分得，偏心环形缝隙的流量为当当u00时时分析分析：2023/4/11本讲稿第二十七页，共四十页当当0时，时，即为同心环形缝隙的流量。即为同心环形缝隙的流量。当当1时，时，即为同心环形缝隙的流量的即为同心环形缝隙的流量
23、的2.5倍。倍。4.圆环平面缝隙的流动：圆环平面缝隙的流动：在高度为在高度为z处的微元环处的微元环dr处，可以看处，可以看作是作是u00的平行平板缝隙流动，的平行平板缝隙流动，因此，径向流速为：因此，径向流速为：可知，可知，液压元件为了减小流经缝隙的泄漏量，应尽量减小配合元液压元件为了减小流经缝隙的泄漏量，应尽量减小配合元件之间的偏心率。但是，实际液压元件很难作到同心。件之间的偏心率。但是，实际液压元件很难作到同心。2023/4/11本讲稿第二十八页，共四十页因此，流量过的流量为因此，流量过的流量为即即当当rr2时，时，pp2，求得系数，求得系数C，代入上式得：，代入上式得：当当rr1时，时，
24、pp1，所以得流经环形平面缝隙的流量为：，所以得流经环形平面缝隙的流量为：积分得：积分得：2023/4/11本讲稿第二十九页，共四十页案例分析案例分析汽车液压筒式减振器阻尼构件分析汽车液压筒式减振器阻尼构件分析 与减振器节流阀参数设计与减振器节流阀参数设计（A0，h）1、阻尼构件分析、阻尼构件分析（1）活塞缝隙；（2）常通节流孔；（3）节流缝隙；（4）活塞孔；（5）活塞孔的沿程；（6）活塞孔局部；2、减振器节流阀参数设计数学模型、减振器节流阀参数设计数学模型 （1）常通节流孔面积）常通节流孔面积A0 （2）节流阀片设计厚度）节流阀片设计厚度 h2023/4/11本讲稿第三十页，共四十页第七节第
25、七节 液压冲击及空穴现象液压冲击及空穴现象l在流动的液体中，因某点处的压力低于空气分离压而产生气泡的现象，称在流动的液体中，因某点处的压力低于空气分离压而产生气泡的现象，称为为空穴现象空穴现象。l在一定的温度下，如压力降低到某一值时，过饱和的空气将从油液中在一定的温度下，如压力降低到某一值时，过饱和的空气将从油液中分离出来形成气泡，这一压力值称为该温度下的分离出来形成气泡，这一压力值称为该温度下的空气分离压空气分离压。l当液压油在某温度下的压力低于某一数值时，油液本身迅速汽化，产当液压油在某温度下的压力低于某一数值时，油液本身迅速汽化，产生大量蒸气气泡，这时的压力称为液压油在该温度下的生大量蒸
26、气气泡，这时的压力称为液压油在该温度下的饱和蒸气压饱和蒸气压。注意：注意：液压油的饱和蒸气压相当小，比空气分离压小得多，因此，要使液压油的饱和蒸气压相当小，比空气分离压小得多，因此，要使液压油不产生大量气泡，它的压力最低不得低于液压油所在温度下的液压油不产生大量气泡，它的压力最低不得低于液压油所在温度下的空气分离压。空气分离压。一、空穴现象一、空穴现象2023/4/11本讲稿第三十一页，共四十页 、气穴产生的部位：气穴产生的部位：（）液压泵（）液压泵的空穴现象的空穴现象：（）节流口（）节流口处的空穴现象。处的空穴现象。液压泵吸油管直径太小，或吸油液压泵吸油管直径太小，或吸油阻力太大，或液压泵转
27、速过高。阻力太大，或液压泵转速过高。由于吸油腔压力低于空气分离压由于吸油腔压力低于空气分离压而产生空穴现象，形成气泡。而产生空穴现象，形成气泡。2023/4/11本讲稿第三十二页，共四十页、气穴系数：、气穴系数：据气穴产生机理，通常是用节流气穴系数来描述节流气穴发生据气穴产生机理，通常是用节流气穴系数来描述节流气穴发生的程度，即的程度，即 式中，式中，p p0 0为节流孔下游压力，即节流流动的最低压力；为节流孔下游压力，即节流流动的最低压力；v v0 0为节流为节流下游的流速，即流经节流孔后收缩喉部位处流速；下游的流速，即流经节流孔后收缩喉部位处流速；p pv v为油液空气分离为油液空气分离压
28、力。压力。节流孔前后的节流压力之差为节流孔前后的节流压力之差为：节流气穴系数可表示为节流气穴系数可表示为 由于由于p pv v与与p p0 0和和p1相比小的很多，因此上式可化为相比小的很多，因此上式可化为据据文文献献可可知知，当当 0.4时时，油油液液不不产产生生气气穴穴；当当 0.4时时，油油液液产产生生气气穴穴，且且越越小小，则则气气穴穴产产生生越越严严重重。令令0.4，可可得得气气穴穴产产生的临界压力之比为生的临界压力之比为2023/4/11本讲稿第三十三页，共四十页、空穴的危害：、空穴的危害：气蚀：气蚀：这些气泡随着液流流到下游压力较高的部位时，会因承受这些气泡随着液流流到下游压力较
29、高的部位时，会因承受不了高压而破灭，产生局部的液压冲击，发出噪声并引起振动，当不了高压而破灭，产生局部的液压冲击，发出噪声并引起振动，当附着在金属表面上的气泡破灭时，它所产生的局部高温附着在金属表面上的气泡破灭时，它所产生的局部高温（766,993,1149)和高压和高压(几百几百MPa)，会使金属剥落，使表面烧伤、，会使金属剥落，使表面烧伤、粗糙或出现海绵状的小洞穴。这种固体壁面的腐蚀、剥蚀的现象称粗糙或出现海绵状的小洞穴。这种固体壁面的腐蚀、剥蚀的现象称为为气蚀气蚀。减小空穴现象的减小空穴现象的措施措施（1）减小流经节流小孔前后的压力差，一般希望小孔前后压力比小于）减小流经节流小孔前后的压
30、力差，一般希望小孔前后压力比小于3.5。（2）正确设计液压泵的结构参数，适当加大吸油管内径。）正确设计液压泵的结构参数，适当加大吸油管内径。（3）提高零件的抗气蚀能力，增加零件的机械强度，采用抗腐）提高零件的抗气蚀能力，增加零件的机械强度，采用抗腐蚀能力强的金属材料，减小零件表面粗糙度等。蚀能力强的金属材料，减小零件表面粗糙度等。2023/4/11本讲稿第三十四页，共四十页二、液压冲击二、液压冲击u在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击液压冲击。u液
31、压冲击的液压冲击的实质实质主要是管道中的液体因突然停止运动而导致动能主要是管道中的液体因突然停止运动而导致动能向压力能的瞬时转变。向压力能的瞬时转变。u液压冲击液压冲击产生的原因产生的原因：当阀门瞬间关闭时，管道中便产生液压冲击。当阀门瞬间关闭时，管道中便产生液压冲击。液压系统中运动着的工作部件突然制动或换向时，由工作部件液压系统中运动着的工作部件突然制动或换向时，由工作部件的动能将引起液压执行元件的回油腔和管路内的油液产生液压的动能将引起液压执行元件的回油腔和管路内的油液产生液压激振，导致液压冲击。激振，导致液压冲击。液压系统中某些元件的动作不够灵敏，也会产生液压冲击，如系统压液压系统中某些
32、元件的动作不够灵敏，也会产生液压冲击，如系统压力突然升高，但溢流阀反应迟钝，不能迅速打开时，便产生压力超调，力突然升高，但溢流阀反应迟钝，不能迅速打开时，便产生压力超调，即液压冲击。即液压冲击。2023/4/11本讲稿第三十五页，共四十页（1）运动部件制动）运动部件制动时产生的液压冲击：时产生的液压冲击：设总质量为设总质量为M的运动部件在制动时的减速时间为的运动部件在制动时的减速时间为t，速，速度的减小值为度的减小值为v，液压缸的有效工作面积为，液压缸的有效工作面积为A，则根据，则根据动量定理动量定理可近似地求得系统中的冲击压力可近似地求得系统中的冲击压力p，因，因所以所以2023/4/11本
33、讲稿第三十六页，共四十页（2）液体突然停止运动）液体突然停止运动时产生的液压冲击：时产生的液压冲击：设管道的截面积为设管道的截面积为A，长度为，长度为l，管道中液流的流速为，管道中液流的流速为v，密度为，密度为。当。当管道的末端突然关闭时，液体立即停止运动。根据能量转化和守管道的末端突然关闭时，液体立即停止运动。根据能量转化和守衡定律，液体的动能衡定律，液体的动能Alv2/2转化为液体的弹性能转化为液体的弹性能Alp2/（2K），），即即Alv2/2=Alp2/（2K）所以所以上式中，上式中，p为液压冲击时压力的升高值；为液压冲击时压力的升高值；K为液体的等效体积弹为液体的等效体积弹性模量；性
34、模量；c为冲击波在管道中的传播速度，按下式计算：为冲击波在管道中的传播速度，按下式计算：2023/4/11本讲稿第三十七页，共四十页 上式中，上式中，K为液体的体积弹性模量；为液体的体积弹性模量；d为管道内径；为管道内径；为管道壁厚；为管道壁厚；E为管道材料的弹性模量；冲击波在管道中的液压油内的传播速为管道材料的弹性模量；冲击波在管道中的液压油内的传播速度度c一般约为一般约为8901270m/s。完全冲击：完全冲击：当阀门关闭时间当阀门关闭时间t小于压力波来回一次所需的时间小于压力波来回一次所需的时间tc(临界关闭时间临界关闭时间)的情况，即的情况，即ttc(tc=2l/c)，称为完全冲击。，
35、称为完全冲击。非完全冲击：非完全冲击：否则称为非完全冲击。否则称为非完全冲击。非完全冲击时引起的压力峰值比完全冲击时的低，按下式计算非完全冲击时引起的压力峰值比完全冲击时的低，按下式计算:2023/4/11本讲稿第三十八页，共四十页减小液压冲击的措施减小液压冲击的措施由以上分析可知，采取以下措施可减小液压冲击：由以上分析可知，采取以下措施可减小液压冲击：u(1)使直接冲击变为间接冲击，这可用减慢阀的关闭速度和减小冲击波使直接冲击变为间接冲击，这可用减慢阀的关闭速度和减小冲击波传递距离来达到。传递距离来达到。u(2)正确设计阀口，使运动部件制动时速度变化比较均匀。正确设计阀口，使运动部件制动时速
36、度变化比较均匀。u(3)限制管道中油液的流速限制管道中油液的流速v。u(4)用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收液压冲击的能量。用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收液压冲击的能量。u(5)在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。2023/4/11本讲稿第三十九页，共四十页本堂内容小结本堂内容小结、液体流动压力损失、液体流动压力损失（）沿程损失；（）局部损失；（）叠加原理（）沿程损失；（）局部损失；（）叠加原理、油液流经小孔和缝隙的流量与压力之间关系、油液流经小孔和缝隙的流量与压力之间关系（）薄壁小孔（）短小孔；（）细长孔（）薄壁小孔（）短小孔；（）细长孔（）平板缝隙（）环形缝隙（）平板缝隙（）环形缝隙、液压冲击和气穴现象、液压冲击和气穴现象（）液压冲击产生的原因；（）液压冲击产生的原因；（）液压冲击的危害及减小冲击的措施（）液压冲击的危害及减小冲击的措施（）气穴产生的原因（）气穴产生的原因（）气穴的危害及减小气穴的措施（）气穴的危害及减小气穴的措施2023/4/11本讲稿第四十页，共四十页