液压流体力学基础PPT课件.ppt

第二章第二章   液压流体力学基础液压流体力学基础液压课程的系统性：流体力学基础流体力学基础     基本元件基本元件     基本回路基本回路    液压系统液压系统主要内容：1、静力学部分：压力以及它对固体壁面作用力计算2、动力学部分：流体流动时四大方程（连续方程、运动方程、能量方程和动量方程）3、与液压紧密相关的几种流动（管流、孔口流和缝隙流）4、影响液压系统性能的两个主要因素：液压冲击和空穴现象第一节第一节   液压静力学液压静力学第二节第二节   液压动力学液压动力学第三节第三节   管道中液流的特性管道中液流的特性第四节第四节   孔口和缝隙液流孔口和缝隙液流第五节第五节   气穴现象气穴现象第六节第六节   液压冲击液压冲击 第二节第二节 液体静力学液体静力学液体：1、静止液体：是指液体内部质点间没有相对运动，至于液体整体完全可以像刚体一样作各种运动2、运动液体：质点间有相对运动Ø一、液体静压力及其特性一、液体静压力及其特性    1、压力：液体单位面上所受的法向力称为压力这一定义在物理学中称为压强，用P表示，单位为Pa(N/m2)或MPa       1MPa=106Pa   2、液体压力特性：      1）液体的压力沿着内法线方向作用于承压面。

      2）静止液体内任一点的压力在各个方向上都相等若液体中某点受到的各个方向的压力不相等，那么液体就要运动，破坏静止条件    由上述性质可知，静止液体总是处于受压状态，并且其内部的任何质点都是受平衡压力作用的Ø二、重力作用下静止液体中的压力分布    密度为ρ的液体处于静止状态，为求任意深度h处的压力p，可设想从液体内取出以面积为ΔA，高度为h的小液柱.由于液柱处于平衡状态，则有： P=PP=P0 0+ +ρghρgh 此式称为液体静力学基本方程式此式称为液体静力学基本方程式由上式可知，重力作用下的静止物体，其压力分布有如下特征：由上式可知，重力作用下的静止物体，其压力分布有如下特征：1 1）静止液体内任一点处的压力都由两部分组成：一是液体表面压）静止液体内任一点处的压力都由两部分组成：一是液体表面压力，另一是重力引起压力力，另一是重力引起压力ρgh.gh.若液体表面压力是大气压若液体表面压力是大气压PaPa，则有，则有 P=pP=pa a+ +ρgh.ρgh.2) 2) 静止液体内的压力随液体深度呈直线规律分布。

静止液体内的压力随液体深度呈直线规律分布3 3）离液体深度相同的各点组成了等压面，此等压面为一水）离液体深度相同的各点组成了等压面，此等压面为一水 平面平面Ø三、压力的表示方法和单位根据度量基准不同，液体的压力分为绝对压力和相对压力两种绝对压力：以绝对真空为基准所测的压力相对压力：以大气压为基准测得的高出大气压的那部分压力真空度：如果液体中某点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真空度               在液压系统中，如不特别说明，压力均指相对压力大气压力、绝对压力、相对压大气压力、绝对压力、相对压力和真空度的关系为力和真空度的关系为：（如图：（如图））用公式表示为：          P=pa+p计    若p

也就是说在小活塞上加不 大的力，大活塞就可以得到较大的力，将重物举起ü例2、液压系统中的压力形成机理如图（a），油泵连续不断的向缸内供油时，当油液注满后，由于活塞受到外界负载的阻碍作用，使活塞不能向右运动，此时继续向缸内供油，其挤压作用不断加剧，产生压力，当压力升高到足以克服外界负载时，活塞便向右运动，这时系统压力为 p=F/A，如果F不再变化，则由于活塞的移动，使液压缸的左腔的容积不断增大，这正好容纳了液压泵的连续供油量，此时液压泵不再受到更大的挤压，因而压力就不再升高，始终保持相应的P值             对于（b）图，用压力计测的压力值为零，因为此时外界负载为零，油液的流动除受到管路的阻力外没有受到阻碍，因此建立不起压力  （c）图压力表的读数也为零.             综上所述综上所述，液压系统中的压力，是由于液体受到各种形式的外界载荷的阻碍，使油液受到挤压，其压力的大小取决于外界载荷的大小五、液体对固体壁面的作用力液体和固体壁面相接触时，固体壁面将受到总压力作用1、当固体壁面为一平面，液体压力在该平面总作用力F=PA.方向垂直于该平面2、当固体壁面为一曲面时，液体压力在该曲面某X方向上的总作用力Fx等于液体压力p与曲面在该方向投影面积Ax的乘积。

即:                            Fx=pAx  返回返回返回返回PAP=PA=P=PA=第二节 液体动力学 主要讨论液体流动时运动规律，能量转换和流动液体对壁面的作用力，具体介绍三个基本方程—连续连续性方程性方程、伯努利方程和动量方程伯努利方程和动量方程 这三个方程是刚体力学中质量守恒、能量守恒和动量守恒在流体力学的具体体现，前两种用来解决压力、流速和流量之间的关系，后者则用来解决流动液体与固体壁面作用力问题一、基本概念1、理想液体、恒定流动和一维流动理想液体：理想液体：假设液体既无粘性又不可压缩，这样的液 体称为理想液体实际液体：实际液体：任何液体都具有粘性，而且可以压缩（尽 管可压缩性很小），这样的液体称为实际液体恒定流动：恒定流动：液体流动时，若液体中任一点处的压力、 速度和密度都不随时间而变化，则这种流动 为恒定流动（亦称定常流动）非恒定流动：非恒定流动：只要压力、速度或密度中有一个随时间 变化，就称非恒定流动。

一维流动一维流动：当液体整个地做线性流动时，称为一维流 动即液流界面上各点处的速度矢量完全相同这种情况下在现实中极为少见，但为了处理问题方便，在液压传动中我们都以一维流动处理，然后再用实验数据来纠正（二）迹线迹线、流线、流束和通流截面流线、流束和通流截面迹线：迹线：流动液体的某一质点在某一时间间隔内在空间的运 动轨迹流线流线：是某一瞬间液流中一条条标志各处质点运动状态的 曲线在流线上各点处的瞬间液流方向与该点的切 线方向重合 流束流束：如果通过某截面上所有各点画出流线，这些流线的 集合就构成流束 通流截面通流截面：流束中与所有流线正交的截面积为通流截面 平行流动平行流动：流线彼此平行的流动 流线间夹角很小，或流线曲率半径很大的流动称缓变流动三）流量和平均流速流量和平均流速 流量：单位时间内流过通流截面的液体体积，用q表示 对于微小流束，通过该流通截面的流量为: dq=udA 流过整个通流截面的流量为: q=∫AudA流速；流动液体内的质点在单位时间内流过的距离，用 u表示。

平均流速：按平均流速流动通过截面的流量等于实际通过的流 量，用v表示即 q=vA（四）流动液体的压力流动液体的压力由于惯性力和粘性力的影响，流动液体各个点处的压力是不相等的，但在数值上相差甚微当惯性力很小，且把液体当作理想液体时，流动液体内任意点处的压力在各个方向上的数值仍可以看作相等的流量常用单位：L/min 或  mL/min二、连续方程二、连续方程 在一般工作状态下，液体基本上是不可压缩的；液体又是连续的， 不可能有间隙存在，根据物质不变定律，液体在管内既不可能增多，也不可能减少，所以它在单位时间内流过管道每一截面的液体质量一定是相等的连续性方程式从流动液体质量守恒定律中演化而来 在流体作恒定流动的流场中任取一流管，其两端通流截面面积为 A1，A2如图所示  根据质量守恒定律，得                               ρ1u1dA1=ρ2u2dA2如忽略液体的压缩性，即ρ1=ρ2，则有                                     u1dA1=u2dA2对上式进行积分，便得经过截面A1 、A2流入、流出整个流管的流量                                 ∫A1u1dA1=∫A2u2dA2积分得：                                    q1=q2或                            v1 A1=v2 A2v1， v2——分别为流体在通流截面A1， A2上的平均流速。

    由于两流通截面是任意选取的，故有                               q=VA=常数  这就是液流的流量连续性方程，它说明在恒定流动中，通过流管各截面的不可压缩液体的流量是相等的        三、伯努利方程三、伯努利方程伯努利方程表明了流动液体的能量守恒定律流动液体的能量包括势能、动能、压力能液体在任何位置这三种能量的总和是一定的1、理想液体的伯努、理想液体的伯努利利方程方程如图，aba’b’设理想液体在管内作恒定流动任取一段液流作为研究对象设a、b两断面中心到基准面的高度分别为h1和h2 ，通流截面的面积为A1和A2压力为P1、P2，因是理想液体则截面的流速是均匀分布的，设为v1、v2假设经过很短的时间Δt以后，ab段液体移动到a’b’位置分析该段液体的能量变化1）外力所作的功外力有侧面和两断面的压力，因是理想液体无粘性，因此侧面压力不能作功，故外力的功仅是两断面压力所作的功的代数和 W=P1A1v1Δt-P2A2v2Δt由连续性方程知A1v1=A2v2=q      故W=(P1-P2)ΔV（2）液体机械能的变化液体机械能的变化      因是理想液体作恒定流动，经过时间Δt后，中间a’b’段液体的所有力学参数均未发生变化，故这段液体的能量无增减。

液体机械能的变化表现在b’b’和a’a’两段液体的能量差别上由于前后两段有相同的质量            Δm=ρ1v1A1Δt=ρ2v2A2Δt=Ρδv所以两段液体的位能差ΔEP=ρgΔV(h2-h1)        两段液体的动能差ΔEK=1/2ρΔV(v22-v21)根据能量守恒定律，外力对液体所作的功等于液体能量的变化即                                           W=ΔEP+ΔEK  整理得： p 1+ ρ1g h1+ ρ1 V12/2 = p2 + ρ2g h2+ ρ V22/2    即 ：       p + ρg h+ ρ V2/2=const   其物理意义：在密封管道内作在密封管道内作恒定流动恒定流动的理想液体具的理想液体具有三种形式的能量，即压力能、位能、和动能在流动有三种形式的能量，即压力能、位能、和动能在流动过程中，三种能量可以相互转化但各个通流截面上三过程中，三种能量可以相互转化但各个通流截面上三种能量之和恒为定值种能量之和恒为定值2、实际液体的伯努利方程、实际液体的伯努利方程         实际液体在管道内流动时，由于液体存在粘性，       会产生粘力消耗能量,设为 hw       由于实际液体在管道通流截面上的流速分布是不        均匀的，在用平均流速代替实际流速计算动能时，必产生误差。

为修正这个误差，引入动能修正系数α .实际液体的伯努利方程为：实际液体的伯努利方程为：式中，α1，α2 的值，当紊流时取α=1，层流时             α=2应用伯努利方程必须注意：1）液体是恒定流动p、v、ρ）2）液体是连续的，不可压缩的，即密度=常数3）液体所受的质量力只有重力4）断面1、2需顺流向选取（否则hw  为负值）且应选在缓变的通流截面上，不考虑两截面之间的流动状态5）断面中心在基准面以上时，h 取正值，反之取负通常选取特殊位置的水平面作为基准面例     推导文丘利流量计的流量公式，如解：第一步：根据题意在适当位置选取两个截面1-1和2-2        第二步：找出各个截面的p、h、v,一般要结合连续方 程                      A1v1=A2v2 ，求v      第三步：列出伯努利方程截面1-1  设面积为A1，速度为v1，压力为p1截面2-2  面积为A2 ，速度为v2 ，压力为p2    则有： A1 v1 =A2 v2              p1+ρgh= p2+ρ’gh（ ρ、 ρ’分别为液体和水银密度）列出伯努利方程得：     p1/ρg+V12/2g= p2/ρg+V22/2g所以：•则流过截面2-2的流量为•即流量可以直接按水银差压计读数换算得到。

例二：例二：计算液压泵的吸油腔的真空度或液压泵允许的最               大吸油高度1122h解：解：取截面如图所示，设1-1截面的压力          为p1、速度为v1、面积A1，2-2截面        的压力为p2、速度为v2、面积A2，则        有：又又p1=pa，因为A1>>A2，所以v1<

在此控制体内取一微小流束，其在A1、A2上的通流截面为dA1、dA2，流速为u u1 1、、 u u2 2假定控制体经过dt后流到新的位置A1’-A2’，则在dt时间内控制体中液体质量的动量变化为d（（ ΣΣI））=IⅢt+dtⅢt+dt- - IⅢtⅢt +I +IⅡt+dtⅡt+dt-I-IⅠtⅠt 体积VⅡ中液体在t+dt时的动量为：I IⅡt+dtⅡt+dt=∫=∫VⅡVⅡρuρu2 2dVdVⅡⅡ=∫=∫A2A2ρuρu2 2dAdA2 2 u u2 2dtdt 式中，式中， ρ—— ρ——液体的密度同样可推得体积V1中液体在t时的动量为 I IⅠtⅠt=∫=∫VⅠVⅠρuρu1 1dVdVⅠⅠ=∫=∫A1A1ρuρu1 1dAdA1 1 u u1 1dtdt  另外，         IⅢt+dtⅢt+dt-IⅢtⅢt= [= [∫∫V V ⅢⅢ ρudV ρudV ⅢⅢ] ]当dt 0时，体积V Ⅲ=V，将以上关系代入得：ΣF= [∫ΣF= [∫V V ρudV ]+ ∫ρudV ]+ ∫A2A2ρuρu2 2dAdA2 2 u u2 2dt- ∫dt- ∫A1A1ρuρu1 1dAdA1 1 u u1 1dtdt若用流管内的平均流速v代替截面上的实际流速u，其误差用一动量修正系数β予以修正，且不考虑液体的压缩性，则上式整理后可得： ΣF= [∫ ΣF= [∫V VρudV]+ρudV]+ρq(β2v2 – β1v1 )   这就是流体力学的动量定律，式中ΣΣ F是作用在控制体V内液体上外力的向量和。

上式中右边第一项是使控制体内液体加速（或减速）所需的力，称为瞬态液动力；第二项是由于液体在不同控制表面上具有不同速度所引起的力，称为稳态液动力.    假设液体作恒定流动，则       [∫vρudt]=0   则上式变为                             ∑F=ρq(β2V2 – β1V1 )式中 ∑F ——作用在液体上所有的矢量和       v1,v2——液流在前，后两个通流截面上的平均流速矢量       β1,β2——动量修正系数 β，紊流时 β=1，层流 β.                           为简化计算通常取β=1.这是一个矢量式，在应用中可根据具体要求向指定方向投影，列出该方向上的动量方程，然后再进行求解                                  .如x方向：                           ∑Fx=ρq(β2xv2x – β1xv1x )工程中，往往要求液流对固体壁面的作用力F’（稳态液动力），它与ΣΣ F大小相等、方向相反               F’= - ∑F =ρq(β1xv1x – β2xv2x )     （需记住）用动量方程解液流对固体壁面的作用时，一般依下面步骤进行：1）选取控制体。

2）判断流入控制体和自控制体流出的液流速度大小3）顺着流动的方向，列出某一方向上作用在控制体上的力，其中包括壁面对控制体的作用力4）运用动量方程，并列出壁面对控制体作用的大小，作用在壁面上的液流作用力大小与它相同，但方向和它相反例例1：如图有一针尖锥阀，锥阀的锥角为：如图有一针尖锥阀，锥阀的锥角为2ФФ 当液体在压当液体在压力力p下以流量下以流量q流经锥阀时，如通过阀口处的流速为流经锥阀时，如通过阀口处的流速为v2，求，求作用在锥阀上的力作用在锥阀上的力解：运用动量定律的关键在于正确解：运用动量定律的关键在于正确选取控制体在图示情况下，液流选取控制体在图示情况下，液流出口处的压力出口处的压力P2=0，所以应取点划，所以应取点划线内影部分的液体为控制体设锥线内影部分的液体为控制体设锥阀作用于控制体上的力为阀作用于控制体上的力为F，沿液流，沿液流方向对控制体列出动量方程：方向对控制体列出动量方程：取取ββ1 1 =ββ2 2=1=1，因，因θθ2 2=Φ=Φ θθ1 1=0º =0º 且且V1V1比比v2v2小得多，可以忽略，故得：小得多，可以忽略，故得：  液体对锥阀的作用力与之大小相等方向相反液体对锥阀的作用力与之大小相等方向相反小结1、什么是压力？压力有哪几种表示方法？静止液体内的压力是如何传递的？如何理解压力决定于负载这一基本概念？2、什么是流量和流速？平均流速？两者之间的关系是什么？3、流动液体连续方程？4、伯努利方程？其物理意义是什么？5、动量方程？会用动量方程求解液流对壁面的作用力。

返回返回返回返回第三节第三节   管道内液体的特性管道内液体的特性一、流态、雷诺数（一）层流和紊流液体的流动有两种状态，层流和紊流两种流态可以通过实验观察出来，这就是雷诺实验如图所示  将开关4打开，水杯内的红色液体就由细导管5流入水平玻璃管71）当开关8开口较小时，玻璃管7中流速较小，此时红色水在玻璃管7中成一条线这条红线和清水不相混合，这表明水流是分层的，层与层之间不互相干扰，液体的这种流动状态为层流2）当调节开关8使玻璃管中流速加大，当增至某一值时，可看到红线开始抖动并呈波纹状3）若使玻璃管中的流速进一步加大，红色水流便和清水完全混合在一起，红色便完全消失，如图这表明管中液流完全紊乱，这时的流动状态为紊流 层流和紊流是两种不同性质的流动状态    层流时，粘性力起主导作用，液体质点受粘性力的作用，不能随意流动    紊流时，惯性力起主导作用，液体质点在高速流动时，粘性力不再能约束它，液体流动究竟是层流还是紊流，要通过其雷诺数来判断（二）雷诺数（二）雷诺数                   Re=vd/υ     当d, υ相同时，Re只与液体的流速有关    当v=vcr（临界速度）时的雷诺数叫做临界雷诺数，用Recr表示   判断依据：   ReRecr   液流为紊流常见液流管道的临界雷诺数由试验求得，如表3-1所示，光滑的金属圆管Recr=2000~2320雷诺数的物理意义雷诺数的物理意义：      雷诺数是液流的惯性力对粘性力的无因数比，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，这时的液体处于层流状态。

       对于非圆界面的管道，Re可用下面的公式计算                                   Re=4vR/υ式中，R是通流截面的水力半径，它等于液流的有效截面积A和它的湿周X之比，即对于圆管                                                                                                                                                     R=d/4即有                                                     Re=4vR/υ=dv/υ          当面积相等形状不同的通流截面，圆形的水力半径最大水力半径的大小对通流能力的影响很大，水力半径大，意味着液流和管壁的接触周长较短，管壁对液流的阻力小，通流能力较大即使通流截面小时也不易堵塞二液体流动时的压力损失二液体流动时的压力损失     实际液体有粘性，流动时会有阻力产生，为了克服阻力，流动液体需要损耗一部分能量，就是伯努利方程中的      项。

压力损失分为两类：沿程压力损失和局部压力损失（一）沿程压力损失（一）沿程压力损失液体在等径直管中流动时，因粘性摩擦而产生的压力损失，称为沿程压力损失液体的流动状态不同，所产生的沿程压力损失也不同<一一>层流时的沿层流时的沿程程压力损失压力损失    1、 通流截面上的流速分布规律        液流在作匀速运动时，处于受力平衡状态，故有式中，内摩擦力若令                             则将Ff带入上式整理可得对上式积分，当r=R时，u=0可得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，最小流速在管壁r=R处，                  最大流速在管轴r=0处2、 通流截面上的流量3、 通流截面上的平均流速4、沿程压力损失、沿程压力损失   由圆管层流的流量公式q可求得Δpλ，即为沿程压力损失                                   将                                      代入上式并整理得                       式中，，ρ——ρ——液体的密度；； λ λ——沿程阻力系数，理论值λ=64/Reλ=64/Re。

考虑到实际流动时还存在温度变化等问题，因此液体在金属管中流动时宜取λ=75/Re75/Re；在橡胶管中流动时宜取λ=80/Reλ=80/Re〈二〉、紊流时的沿程压力损失〈二〉、紊流时的沿程压力损失液体在直管道中作紊流流动时，其沿程压力损失的计算公液体在直管道中作紊流流动时，其沿程压力损失的计算公式与层流时相同，即仍为：式与层流时相同，即仍为： 不过式中的沿程阻力系数不过式中的沿程阻力系数 有所不同它的取值不仅与有所不同它的取值不仅与Re有有关还与粗糙度有关可参考下表：关还与粗糙度有关可参考下表：(二)局部压力损失局部压力损失    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，液流会产生漩涡，并发生强烈的紊流现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失     局部压力损失不易从理论上进行分析计算，因此局部压力损失的阻力系数，一般也要依靠试验来确定，计算公式为返回返回返回返回x---局部阻力系数 各种局部装置的结构的x值可查相关手册液压元件局液压元件局部损失部损失三、管路系三、管路系统的的总压力力损失失上式仅在两相邻的局部损失之间的距离大于管道内径10~ 20倍时才是正确的，否则液体受前一个局部阻力的干扰还没有稳定下来，就又经历后一个局部压力它所受干扰就更为严重因而利用上式算得的压力值比实际数值小。

第四节第四节   孔口和缝隙液流孔口和缝隙液流                       液压传动中常利用液体流经阀的小孔或缝隙来控制流量和压力,达到调速和调压的目的,液压元件的泄漏也属于缝隙流动,因而研究小孔和缝隙的流量计算,非常必要.                                                                                        一一.薄壁小孔薄壁小孔二.               小孔可以分为三种:三.              当小孔的长径比称为薄壁孔;当l/d 〉4时为细长孔;当0.5

 其中： h hζ1ζ1=ζ=ζ h hζ2ζ2= =（（1-A1-Ae e/A/A2 2）） 由于Ae<< A2，所以 ∑h ∑hζζ= h= hζ1ζ1+ h+ hζ2ζ2= =（（ζ+1ζ+1）） 将上式代入能量方程，并注意到A1=A2时，v1=v2，则得 ve=      式中，Cv——小孔速度系数；                            由此得流经小孔的流量为流经小孔的流量为：            q=Aeve=CcCvA0               = CdA0         A0——小孔的截面积；          Cc——截面收缩系数，Cc=Ae/ A0；         Cd——流量系数Cd=CcCv        液体的流量系数Cd值由实验确定               在液流完全收缩的情况下，当Re=800~5000时，Cd可按下 式计算                                                    Cd=0 .964Re                                                               当Re>105，Cd=0.60 ~0.61                            在液流不完全收缩时，流量系数Cd可增至0.7  由于薄壁小孔流量公式与液体的粘性无关，因此其流量对工作介质的变      化不敏感，常用来作可调节流器，如锥阀、滑阀。

可调节流器，如锥阀、滑阀二、短孔和细长孔二、短孔和细长孔短孔短孔的流量公式依然是：                              q= CdA0但流量系数Cq不同，一般为Cq流经细长孔细长孔的液流，由于粘性而流动不畅，故多为层流所以细长孔的流量公式可以应用前面推导的圆管层流流量公式，即                由公式可知流量受温度的变化较大这一点与薄壁小孔明显不同           三. 缝隙液流•液压系统各零件之间,特别是有相对运动的零件之间一般都存在缝隙(或称间隙),油液流过缝隙就会产生泄漏,这就是缝隙流量.由于缝隙通道狭窄,液流受壁面的影响较大,故缝隙液流的流态为层流.•缝隙流动有两种状况:一种是由缝隙两端的压力差造成的流动,称为压差流动;另一种是形成缝隙的两壁面做相对运动所造成的流动,称为剪切流动.这两种流动经常会同时存在.(二).环状缝隙的流量环状缝隙的流量        液压元件中，如液压缸的活塞和缸孔之间，液压阀的阀心 和阀孔之间，都存在圆环缝隙理想情况下为同心，但实际上，一般多为偏心缝隙 1、流经同心环形缝隙的流量、流经同心环形缝隙的流量      如图所示，液体在同心环形缝隙中流动，图中圆柱体直径为d，缝隙大小为h，缝隙长度为l。

内外表面之间有相对运动的同心圆环缝隙流量公式：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返回返回返回返回2、流过偏心圆环缝隙的流量、流过偏心圆环缝隙的流量若圆环的内外圆不同心，如图所示，偏心距为e，则形成偏心圆环缝隙，其流量公式为：式中  h——内外圆同心时的缝隙厚度；                    ε——相对偏心率，ε=e/h由上式可以看出，ε=0时，它就是同心圆环缝隙流量公式；当ε=1时，即有最大偏心量时，其流量为同心环形缝隙流量的倍可见在液压元件中，为了减少圆环缝隙的泄漏，应使相互配合的零件尽量处于同心状态 3、流经圆环平面缝隙的流量流经圆环平面缝隙的流量     如图所示，为液体在圆环平面缝隙间的流动这里，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、小半径为r2和r1，它与平面之间的缝隙值为h，则由式                       得在半径为r，离下平面z处的径向速度为流过的流量为即：          对上式积分，有当r=r2时，p=p2，求出C，代入上式得又当r=r1时，p=p1，所以圆环平面缝隙的流量公式为            第五节第五节  气穴现象气穴现象•气穴现象:在流动液体中,因某点处的压力低于空气分离压而使气泡产生的现象,称为气穴现象.气穴现象使液压装置产生噪声和振动,使金属表面受到腐蚀.•一一.空气分离压和饱和蒸气压空气分离压和饱和蒸气压     液体中总是或多或少存在空气,液体中的空气以两种形式存在,第一是气泡,第二是溶解在油液中.空气分离压:在一定温度下,当液压油液压力低于某值时,溶解在油液中的过饱和空气就会突然地迅速地从油液中分离出来,并产生大量气泡.这个压力称为液压油液在该温度下的空气分离压.饱和蒸气压:当液压油液在某一温度下的压力低于某一数值时,油液本身迅速气化,产生大量蒸汽气泡,这时的压力称为油液在该温度下的饱和蒸气压。

一般饱和蒸气压比空气分离压低得多.油液中含有的气泡会使体积模量大大减小,因此为避免气泡的产生，油液压力p不低于空气分离压pg•气穴造成的危害气穴造成的危害:    1.由于气穴,使原来充满在管道或元件中的油液成为不连续状态；由于气穴造成流量脉动,当气泡随液流进入高压区时,又急剧破灭,引起局部液压冲击,发出噪声、并引起振动.    2.当附着在金属表面上的气泡破灭时,它所产生的局部高压和高温使金属剥蚀,这种由气穴造成的腐蚀作用称为气蚀,气蚀会使液压元件工作性能变坏,降低寿命.气穴发生处气穴发生处:多发生在阀口和液压泵进口处(发黑)由于阀口的通道狭窄,液流的速度增大，压力则大幅度下降,以致产生气穴.当泵的安装高度过大,吸油管直径太小,吸油阻力太大;或泵的转速过高,造成进口处真空度过大,亦会产生气穴.为减小气穴和气蚀为减小气穴和气蚀,采取的措施采取的措施:    (1).    P1/p2<3.5   (因为气穴初显时,气穴系数   c=0.4,p1/p2=3.5)   (2).降低泵的吸油高度,适当加大吸油管直径,限制吸油管流速,尽量减少吸油管路的压力损失.对于自吸能力差的泵需加辅助泵供油.   (3).提高零件抗气蚀能力.（4）、液压系统各元件的连接处要密封可靠，严防空  气侵入。

返回返回返回返回第六节第六节 液压冲击液压冲击             液压冲击液压冲击：在液压系统中，由于某种原因而引起油液的压力在瞬间急剧升高，形成较大的压力峰值，这种现象叫液压冲击一、液压冲击产生的原因和危害性一、液压冲击产生的原因和危害性      1.原因原因：在阀门突然关闭或液压缸快速制动等情况下，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压力能，因而产生了压力冲击波，此后，又从另一端开始，将压力能逐层转化为动能，液体又反向流动然后又再次将动能转换为压力能，如此系统内形成压力振荡实际上，由于液体受到摩擦力以及液体和管壁的弹性作用，不断消耗能量，才使振荡过程逐渐衰减而趋向稳定      2.危害危害：（1）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元件会      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        （2）液压冲击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          二、液压冲击力二、液压冲击力        （一）液流冲击发生在突然关闭的液流管道中，流动液体的动能瞬时转变为压力能。

如下图示的回油管： 三、减小液压冲击的措施三、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实践证明，运动部件制动换向时间若能大于s，冲击就大为减轻，在液压系统中采用换向时间可调的换向阀就可做到这一点        2.限制阀门关闭和运动部件速度限制阀门关闭和运动部件速度          例如在机床液压系统中，管道流速限制在m/s以下， 液压缸所驱动的运动部件速度一般不宜超过10m/min        3.适当加大管道直径，尽量缩短管路长度适当加大管道直径，尽量缩短管路长度      必要时在冲击区附近安装蓄能器缓冲装置，来达到此目的                    AT↑VT↓则C↓;            lT↓则tc↓       4.采用软管，以增加系统的弹性采用软管，以增加系统的弹性返回总目录返回总目录返回总目录返回总目录。