液压传动基础知识.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,液压传动基础知识,流体传动包括液体传动和气体传动，本章仅介绍液体传动的基本知识。为了分析液体的静力学、运动学和动力学规律，需了解液体的以下特性：,连续性假设：流体是一种连续介质，这样就可以把油液的运动参数看作是时间和空间的连续函数，并有可能利用解析数学来描述它的运动规律。,不抗拉：由于油液分子与分子间的内聚力极小，几乎不能抵抗任何拉力而只能承受较大的压应力，不能抵抗剪切变形而只能对变形速度呈现阻力。,易流性：不管作用的剪力怎样微小，油液总会发生连续的变形，这就是油液的易流性，它使得油液本身不能保持一定的形状只能呈现所处容器的形状。,2,第一节 液压传动工作介质,一、液压传动工作介质的性质,1,、密度 液体单位体积的质量。单位,:,比容 密度的倒数。,矿物油型液压油密度随温度的升高有所减小，随压力的升高有所增加，但变动很小，认为是常值。,3,2,、,可压缩性,流体受压力作用其体积会减小的性质称为压缩性。,用体积压缩系数 来表示。,单位压力下体积的相对变化量,压缩系数的倒数称为,体积弹性模量,，用符号来表示。,4,温度增加，,K,值减小。,压力增大，,K,值增大。,如混有气泡时，,K,值大大减小。,5,流体的压缩性及液压弹簧刚性系数,液压弹簧刚性系数,6,3,、流体的粘性,液体在外力作用下流动时，液体分子间的内聚力会阻碍其分子间的相对运动，因而产生一种内摩擦力，这一特性称作液体的粘性。,粘度,:,单位速度梯度下流动时单位面积上产生的内摩擦力。,7,8,1,、表示流体粘性大小程度的参数称为粘度,。,1,）动力粘度（绝对粘度）单位：,2,）运动粘度,3,）,相对粘度（恩氏粘度、条件粘度）,9,恩氏粘度表示被测的液体在某一温度下，从,小孔流出,200,毫升所需时间，与蒸馏水在相同温度流出相同体积所需时间的比值，所以也称相对粘度。液压传动常以,50,度作为标准温度。,液压传动工作介质的粘度等级是以 时运动粘度（以 计）的中心值来划分的，如某一种牌号,LHL22,普通液压油在 时运动粘度的中心值为,22,。,10,、温度和压力对粘度的影响,油的粘度随温度的升高而降低（影响较大），随压力的增加而增加（变化不大）,11,4,、其它性质,稳定性（热稳定性、氧化稳定性、水解稳定性、剪切稳定性）、抗泡沫性、抗乳化性、防锈性、润滑性以及相容性（对所接触的金属、密封材料、涂料等作用程度）。,都对它的选择与使用有重要影响。,12,在机床液压传动中，液压油有三方面的作用：,1.,传递动力的介质,2.,运动件间的润滑剂,3.,散热,13,二、对液压传动工作介质的要求,应具有合适的粘度，且粘温性要好，即粘度随温度的变化要小。,润滑性能要好。,质地纯净，杂质少。,对金属和密封件有良好的相容性。,具有较好的化学稳定性，不易氧化和变质。,14,抗泡沫好，抗乳化性好，腐蚀性小，防锈性好。,体积膨胀系数小，比热容大。,流动点和凝固点要低，闪点（明火使油面上的油蒸汽闪燃，而油本身不燃烧的温度）和燃点要高。,对人体无害，成本低。,15,选用液压油时首先考虑的是它的粘度。因为粘度既与系统泄漏有关，又对功率损失有影响。考虑因素：工作压力的高低；环境温度的高低；工作部件运动速度的高低。,选择液压油的依据是什么？,16,当系统在高压下，工作环境温度较高，或工作部件运动速度较慢时，为了减少泄漏，宜采用粘度较高的液压油。反之，当工作压力较低，环境温度也较低，或工作部件运动速度较快时，为了减少功率损失，宜采用粘度较低的液压油。,机床液压系统中，冬季选用,10#,机械油，夏季采用,20#,机械油。,17,三、工作介质的分类和选用,1,、分类,18,2,、工作介质的选用原则,（,2,）液压系统的工作环境,（,3,）,综合经济分析,（,1,）液压系统的工作条件,19,四、液压系统的污染控制,1,、污染的根源,（,1,）已被污染的新油；,在运输和存储过程中受到管道、油桶和储油罐的污染。其污染物为灰尘、砂土、锈垢、水分和其它液体等。,（,2,）残留污染；,液压系统和液压元件在装配和冲洗中残留物。如毛刺、型砂、切屑、涂料、橡胶、焊渣和棉纱纤维等,。,20,四、液压系统的污染控制,（,3,）侵入污染；,液压系统运行过程中，由于油箱密封不完善以及元件密封装置损坏由系统外部侵入的污染物。如灰尘、砂土、切屑以及水分等。,（,4,）生成污染。,液压系统运行中系统本身所生成的污染物。其中既有元件磨损剥离、被冲刷和腐蚀的金属颗粒或橡胶末，又有油液老化产生的污染物等。这一类污染物最具有危险性。,21,2,、污染引起的危害,液压系统,75%,以上的故障是由工作介质污染引起的。,1,、加速元件磨损，使内泄漏增加，降低泵、阀等元件的效率和精度；甚至失效；,2,、当一个大颗粒进入液压泵或液压阀时，可能使液压泵或液压阀卡死，或者堵塞阀的控制节流孔，引起突发失效。细小颗粒淤积也能引起突发失效，有时，颗粒或污染物妨碍阀的归位，使液压阀不能完全关闭，当液压阀再次打开时，该颗粒或污染物可能被冲走，于是，出现一种讨厌的间歇。,22,2,、污染引起的危害,3,、颗粒、污染物和油液氧化变质生成的粘性胶质堵塞过滤器，使液压泵运转困难，产生噪音。,4,、水分和空气的混入使工作介质的润滑性能降低，并使它加速氧化变质，产生气蚀，使液压元件加速腐蚀，液压系统出现振动和爬行等现象。,23,3,、污染的测定,（,1,）,称重法,把,100mL,的工作介质样品进行真空过滤并烘干后，在精密天平上称出颗粒的重量，然后依标准定出污染等级。,-,不能反映颗粒尺寸的大小及其分布情况。,（,2,）颗粒记数法,测定工作介质样品单位容积中不同尺寸范围内颗粒污染物的颗粒数，借以查明其,区间颗粒浓度,（单位容积油液中含有某给定尺寸范围的颗粒数）或,累计颗粒浓度,（单位容积油液中含有大于某给定尺寸范围的颗粒数）。目前，用得较广的有显微镜颗粒计数法和自动颗粒计数法。,24,自动颗粒计数法是利用光源照射工作介质样品时，工作介质中颗粒在光电传感器上投影所发出的脉冲信号来测定工作介质的污染度的。由于信号的强弱和多少分别与颗粒的大小和数量有关，将测得的信号与标准颗粒产生的信号相比较，就可以算出工作介质样品中颗粒的大小与数量。,25,4,、污染度的等级,污染等级代号,18/15,表示在,1mL,工作介质中大于,5um,的颗粒有,1300,2500,个，大于,15um,的颗粒数有,160,320,个。这种用双标号标志的污染等级代号来说明实质性的工程问题是较科学的，因为,5um,左右的颗粒对堵塞元件缝隙的危害最大，而大于,15um,的颗粒对于元件的磨损作用最为显著，用它来反映工作介质污染度较为恰当，这种标准得到了普遍采用。,26,减少工作介质污染采取的措施,(1),对元件和系统进行清洗，清除在加工和组装过程中残留的污染物。,(2),防止污染物从外界侵入，油箱呼吸孔上应装设高效的空气滤清器或采用密封油箱，工作介质应通过过滤器注入系统。活塞杆端应装防尘密封。,(3),在液压系统合适部位设置合适的过滤器，并定期检查、清洗或更换。,27,(4),控制工作介质的温度，工作介质温度过高会加速其氧化变质，产生各种生成物，缩短它的使用期限。,(5),定期检查和更换工作介质，定期对液压系统的工作介质进行抽样检查，分析其污染度，如已不合要求，必须立即更换。,28,第二节 液体静力学,一、液体静压力及其性质,静止液体：液体内部质点与质点无相对运动，,不呈现粘性而言。,如果法向力,F,，均匀地作用于面积,A,上，则压力可表示为,液体静压力有两个重要性质：,1,、液体静压力垂直于作用面，其方向永远沿着作用面的法线方向。,2,、在静止液体中任意一点的静压力在各个方向上均相等。,29,二、液体静压力基本方程,各点的压力能和位能的总能量保持不变,.,30,二、液体静压力基本方程,静压力由两部分组成：液面上的压力和液柱重量；,静止液体内的压力沿深度呈直线分布；,离液面深度相同处各点的压力都相等，压力相等的所有点组成等压面。,31,盛放在密封容器内的液体，其外加压力发生变化时，只要液体仍然保持原有的静止状态，液体中的任一点的压力，均将发生同样大小的变化。,32,静止液体中单位质量液体的压力能和位能可以互相转换，但各点的总能量保持不变，即能量守恒。,33,三、压力的表示方法及单位,相对压力,=,绝对压力,-,大气压力,真空度,=,大气压力,-,绝对压力,单位：,34,例,1-1,已知油液的密度 求压力为,1bar,时的油柱高度。,解：,35,例,-,如图,a),所示，型管测压计内装有水银，其左端与装有水的容器相连，右端开口与大气相通。已知：,h=20cm,h1=30cm,水银密度。计算点的相对压力和绝对压力。,又如图,b),容器内同样装有水，其中,h1=15cm,h2=30cm,试求的真空度和绝对压力,。,B,C,B,C,(a),(b),36,a),37,(b),38,例,1-3,如图,1-7,所示，容器内充满油液，活塞上作用力,F=1000N,，活塞的面积为,A=,，问活塞下方深度为,0.5m,处的压力等于多少？油液的密度为,39,解 根据式,(1-8),活塞和液面接触处的压力，,因此深度为,h,的液体压力,由此可见，液体在受压的情况下，其液柱高度所引起的那部分压力与其相比，可以忽略不计，并认为整个液体内部的压力是近似相等的。因而对,液压传动来说，一般不考虑液体位置高度对压力的影响，可以认为静止液体内各处的压力都是相等的。,40,四、帕斯卡原理,-,静压传递原理,在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到液体各点。,如果增大到足以克服重力就可以将重物举起。,如果 为零，则 必然为零，压力建立不起来。,液压系统中的工作压力决定于外负载。,41,五、液体静压力对固体壁面上的作用力,曲面上液压作用力在某一方向上的分力等于,静压力与曲面在该方向投影面积的乘积,。,42,43,液压力作用在曲面上的力,垂直方向作用在球面和圆锥面上的力,F,，就等于压力作用于该部分曲面在垂直方向的投影面积,A,与压力,p,的乘积，其作用点通过投影圆的圆心，其方向向上，即,式中,d,即为承压部分曲面投影圆的直径。,44,例,1-4,某压力阀应在油压 时动作。已知钢球的最大直径 ，阀座孔直径 ，压力油顶开钢球溢油时有背压 ，求溢油时弹簧压紧力为多少？,45,第三节 液体动力学,一、基本概念,1,、,理想液体、定常流动和一维流动,理想液体,：是指一种假想的没有粘性，不可压缩的液体。,定常流动,：是指液体运动参数仅是空间坐标的函数，不随时间变化，即液体流动时，液体中任何一点的压力、速度和密度都不随时间而变化。,一维流动,：流动参量是一个坐标的函数的流动。,严格来说，一维流动要求液流截面上各点处的速度矢量完全相同，但当管道截面积变化很缓慢，管道轴心线的曲率不大，管道每个截面取液流速度平均值时，可近似地按一维流动处理。,46,恒定流动 非恒定流,动,47,48,49,2.,迹线、流线、流束和通流截面,迹线：流动液体的某质点在某时间间隔内在空间的运动轨迹。,流线：某一瞬间液流中,各点运动状态,的一条条曲线,.,流束：通过某截面,A,上所有各点画出流线，这些流线的集合。,通流截面：流束中与所有流线正交的截面。,50,定常流动时，流束的形状不随时间改变；,流体质点不能穿过流束表面流入或流出；,流束是一个物理概念，具有一定的质量和能量；,由于微小流束的横断面很小，所以在此截面上各点的运动参数可视为相同。,流束的特性：,微小流束：通流截面无限小时的流束为微小流束，微小流束截面上各点上的运动速度可以认为是相等的。,51,3,、,流量及平均流速,流量：,单位时间内流过某通流截面的液体体积,.,（,L/min,）,平均流速：,52,二、连续性方程,流动液体质量守恒定律,在不可压缩的定常流动的液流中，通过各截面的流量相等，或通流截面面积与平均流速成反比。,流量连续方程,53,54,55,例,1-6,如图示,液压泵以,q=25L/min,的流量向液压缸供油，,D=50mm,d=30mm,d1=d2=10mm,试求活塞的运动速度及油液在进、回油管中的流速。能否直接用连续性方程计算两油管中的流速？,56,1,、压力作用在两端面上的力为,三、伯努利方程,流动液体能量守恒定律,沿流线方向的压力梯度,理想液体定常流动条件下在重力场中沿流线运动时其力的平衡关系。,2,、重力为,;,，,3,、加速度,57,58,4,、牛顿运动定律,p,、,z,、,u,均只是流线段长,s,的函数（定常流动,）,沿流线积分,或对流线上任意两点且两边同除以,g,可得,59,1,、,理想流体的伯努利方程,伯努利方程：,物理意义：,理想的不可压缩液体在重力场中作定常流动时，沿流线各点的位能、压力能和动能之和为常数。,60,工程上用液柱高度（水头）表示,压力水头,.,位置水头,.,速度水头,比压能，比动能，比位能,61,对伯努利方程可作如下的理解：,伯努利方程式是一个能量方程式，它表明在空间各相应通流断面处流通液体的能量守恒规律。,理想液体的伯努利方程只适用于重力作用下的理想液体作定常流动的情况。,任一微小流束都对应一个确定的伯努利方程式，即对于不同的微小流束，它们的常量值不同。,62,伯努利方程的物理意义为：,在密封管道内作定常流动的理想液体在任意一个通流断面上具有三种形式的能量，即压力能、势能和动能。三种能量的总和是一个恒定的常量，而且三种能量之间是可以相互转换的，即在不同的通流断面上，同一种能量的值会是不同的，但各断面上的总能量值都是相同的,。,63,3,、,实际液体的伯努利方程,缓变流动：是指流束内的流线之间的夹角极小，几乎平行，通流截面总是垂直于流线。否则，称为急变流动。,64,实际液体微小流束的伯努利方程,液体在流动时还需克服由于粘性所引起的摩擦阻力，这必然要消耗能量。,令单位时间内截面,A,处液流的实际动能和按平均流速计算出的动能之比为动能修正系数,流速分布越不均匀，值越大，流速分布较均匀时 值近于,1,（层流时 ,2,，湍流时,1,）。,65,伯努利方程的适用条件为：,稳定流动的不可压缩液体，即密度为常数。,液体所受质量力只有重力，忽略惯性力的影响。,所选择的两个通流截面应取在缓变流动处（即其中的流线近于平行线，有效截面近于平面,平行流动或缓变流动）。而不考虑两截面间的流动状况。,66,4,、,伯努利方程应用举例,例,1-7,计算从容器侧壁小孔喷射出来的射流速度,。,67,4,、,伯努利方程应用举例,计算从容器侧壁小孔喷射出来的射流速度,。,68,例,1-8,推导如图,1-16,所示的文丘利流量计的流量公式。,图,1,16,文丘利流量计,69,解：设,伯努利方程,静压力平衡方程,连续性方程,70,71,例,1-9,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。,72,例,1-9,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,液压泵吸油口真空度不能太大，否则就会产生空穴现象，导致液压泵噪声过大，因而在实际使用中,h,一般应小于,500mm,，有时为使吸油条件得以改善，采用浸入式或倒灌式安装，即使液压泵的吸油高度小于零。,73,应用伯努利方程解决实际问题的条件,液体所受质量力只有重力；,液体是连续的，不可压缩。,常数；,所选择的两个通流截面必须符合渐变流条件，且液体是稳定流动：层流、湍流；,不,考虑两截面间的流动状态。,74,四、动量方程（定常流动）,动量方程是刚体力学中动量定理在流体力学中的应用。动量方程是用来分析流动液体与限制其流动的固体壁面间相互作用力的大小及其方向的。（定常流动时）,75,四、动量方程（定常流动）,为以平均流速 代替真实流速,u,的动量修正系数，湍流时取,1,，层流时取,1.33,。,第一项液体流量变化所引起的力，为瞬态力；第二、三项表示流出控制表面和流入控制表面时的动量变化率，称为稳态力。,76,例,1-10,计算液体对弯管的作用力。,77,例,1-10,计算液体对弯管的作用力。,78,79,设阀芯对控制体的作用力为,F,取,，,因,0,q,=,1,f,q,=,2,很小，可略去,1,、外流式,O,80,2,、内流式,取,因,0,q,=,1,f,q,=,2,很小，可略去,O,81,第四节 定常管流的压力损失计算,沿程压力损失,：油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失。,局部压力损失,：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，由于液流的方向或速度的突然变化，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生的压力损失。,82,一、流态、雷诺数,1,、层流与湍流,（,a,）,层流，指液体流动时，液体质点没有横向运动，互不混杂，呈线状或层状的流动，粘性力起主导作用。,（,b,）湍流，指液体流动时，液体质点有横向流动（或产生小漩涡），作混杂紊乱的流动状态，惯性力起主导作用。（紊流）,83,84,85,由层流过度到湍流液体的速度叫,上临界速度,；,由湍流过度到层流液体的速度叫,下临界速度,；,中间阶段为过度状态，或称,变流,。按湍流处理。,液体在圆管中流动是层流还是湍流与管内平均流速、管径及液体粘度有关。,86,层流和湍流是两种不同性质的流动状态,。,层流时粘性力起主导作用，惯性力与粘性力相比不大，液体质点受粘性的约束，不能随意运动。,湍流时惯性力起主导作用，液体质点在高速流动时，粘性不再能约束它。,87,雷诺数,管内的平均流速有关，还和管径、,液体的运动粘度有关,液体流动时的雷诺数若相同，则它的流动状态也相同。另一方面液流由层流转变为湍流时的雷诺数和由湍流转变为层流的雷诺数是不同的，前者称为,上临界雷诺数,，后者为,下临界雷诺数,，后者数值小，所以一般都用后者作为判别液流状态的依据，简称,临界雷诺数，,当液流的实际流动时的雷诺数小于临界雷诺数时，液流为层流，反之液流则为湍流，常见的液流管道的临界雷诺数可由实验求得。,对于圆截面的管道：,88,89,对于非圆截面的管道：,例：正方形,R,为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 比,(,通流截面上与液体接触的固体壁面的周长,),90,水力半径大，表明液流与管壁接触少，通流能力大；水力半径小，表明液流与管壁接触多，通流能力小，容易堵塞,。,直径为,d,的圆截面管道,91,流动液体的流量,压力特性,一、压力损失,有两种：沿程损失、局部损失。,沿程损失,：指液体在管道中流动时因液体具有的粘性而产生的压力损失；,局部损失,：指由于管道突然变化、液流速度大小和方向突然改变等。,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生的压力损失。,92,1,、,沿程损失,液体在圆管中的层流流动是液压传动中最常见的现象，在设计和使用液压系统时就希望管道中的液流保持这种状态。,93,液体在直管作层流运动时，速度对称于圆管对称线并按抛物线规律分布。,94,2,）,通过管道的流量,管径对流量及压力损失影响很大,95,3,）,管道内平均流速,通流截面的平均流速为管子中心最大流速之半,4,）,沿程压力损失,称为沿程阻力系数，理论值为 ，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 ，在橡胶管中 。,96,流体在管道中的能量损失表现为流体压力损失，即下游的压力要小于上游的压力，其压力差值用来克服流动中的摩擦阻力。,97,湍流状态下液体流动的压力损失仍用前式来计算，式中的值不仅与雷诺数 有关，而且与管壁表面粗糙度 有关，具体的值见表,1,9,。,98,2,、,局部压力损失,局部压力损失是当液流流过弯头，突然扩大或突然缩小的管路断面，以及阀门等各种局部障碍时，液流会发生撞击、脱流、旋涡等现象，因此产生的能量损失。,局部损失系数仅与通流面积有关，与速度、粘性（或雷诺数）无关。,一般由实验确定，也可查阅有关液压传动手册。,为液体的平均流速，,一般情况下均指局部阻力后部的流速。,99,2,、,局部压力损失,例：,1-7,推导如图,1,23,所示的液流流经突然扩大截面时的压力损失。,100,1,、取,1,1,和,2,2,截面列出伯努利方程,沿程压力损失,局部压力损失 ，两截面之间的间距很小，可略去不计。,2,、动量方程,由实验可知,3,、连续性方程,，,101,对于湍流来说，,突然扩大后的平均流速表示的局部压力损失,由,1,、,2,上导出,102,若液体从管道流入一个大容腔，则可用突然扩大前的速度表示,若,说明进入突然扩大截面处液体的全部动能会因液流扰动而全部损失掉，变为热能而散失。,2,2,1,v,p,r,r,=,D,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得，但所查到的数据是在额定流量 时的压力损失 ，若实际通过流量与其不一至时，可按下式计算,2,103,3,、,管路系统总能量损失,为了减少系统中的压力损失，管道中液体的流速不应过高，还应尽量减少截面变化和管道弯曲，管道内壁力求光滑，油液粘度适当。,只有在两相邻局部损失间的距离大于直径,10-20,倍时才成立，否则液流受前一个局部阻力的干扰还没稳定，就经历下一个局部阻力，它所受的扰动将更为严重，算出的压力损失值比实际数值小得多。,104,第五节 孔口和缝隙流动,当小孔的,通流长度与孔径,d,之比,l,/d0.5,时称之为薄壁小孔。因,Dd,，通流截面,1-1,流速较低，流过小孔时液体质点突然加速，在惯性力作用下，流过小孔后的液流形成一个收缩截面,2-2,，对圆形小孔，此收缩截面离孔口的距离约为,d/2,，然后再扩散，这一过程，造成能量损失，并使油液发热，收缩截面面积,A0,和孔口截面积,A,的比值称为收缩系数,Cc,。,1,、薄壁小孔流量公式,一、孔口液流特性,105,取截面,1-1,和收缩截面,2-2,列伯努利方程,设,=1,106,通常,D/d,较大，一般在,7,以上，液流为完全收缩，液流在小孔处呈湍流状态，雷诺数较大，薄壁小孔的收缩系数,Cc,取,0.61,0.63,，速度系数,Cv,取,0.97,0.98,这时小孔流量系数,Cd,0.61,0.62,；当不完全收缩时，,Cd0.7,0.8,。,107,薄壁小孔的流量,q,与小孔前后压差的平方根成正比，摩擦阻力作用极小，流量受粘度影响也很小，因而油温变化对流量影响也很小，并不易堵塞。适用于流量控制阀。,2,、流经细长小孔流量公式（,l/d,大于,4,）,加工方便，适合于固定节流孔用。,108,m,为由孔口形状决定的指数，薄壁小孔,m,0.5,；细长小孔,m,1,；,K,为孔口的形状系数，薄壁小孔,式在分析不同孔口的流量及其特性时经常用到。,；细长孔,109,2,、,缝隙的流量公式,（一）平行平板的间隙运动,1,、固定平行平板间隙流动,（压差流动,）,在间隙中的速度分布规律呈抛物线状，通过间隙的流量与间隙的三次方成正比，因此必须严格控制间隙量，以减少泄漏。,110,速度沿,y,方向呈,线性分布。,2,、两平行平板有相对运动速度,v,，,但无压差的间隙流动,111,3,、两平行平板既有相对运动，两端又存在压差，是一种普遍情况。,两种情况的线性叠加,长平板对短平板的运动方向和压差流动方向一致时取“”号；反之，取“”号,。,112,（二）偏心环形间隙在压差作用的流动,同心时间隙量,h0=R-r,；,1,、偏心环形间隙在压差作用的流动,相对偏心量,=e/h0,113,完全偏心,由此式可见完全偏心时的流量为同心时的,2.5,倍。,同心时间隙量,h0=R-r,；,相对偏心量,=e/h0,114,2,、内外圆柱表面有相对运动且又存在压差,长圆柱表面相对短圆柱表面的运动方向一致时,取,+,，反之取,-,115,（三）流经平行圆盘间隙径向流动液流由圆盘中心孔流入，在压差作用下向四周沿径向呈放射形流出。,116,（四）圆锥状环形间隙流动,117,例,1,8,已知液压缸中活塞直径,d,100mm,，长,l=100mm,，活塞与液压缸同心时间隙,h,0.1mm,，,P,2.0MPa,，油液的动力粘度为,u=0.1PaS,。,求：,同心时的泄漏量；,完全偏心时的泄漏量；,当活塞以,6m/min,速度与压力差同向运动且液压缸完全偏心时的泄漏量。,118,解：,1,、同心时的泄漏量,2,、完全偏心时的泄漏量,3,、活塞,6m/min,速度完全偏心时的泄漏量,119,第六、七节 液压冲击及空穴现象,一、液压冲击,在液压系统中，管路内流动的液体常常会因很快地换向和阀门的突然关闭，在管路内形成一个很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击。液压冲击会引起振动和噪声，导致密封装置、管路和元件的损坏。有时还会使某些元件产生误动作，影响系统正常工作。,1,、,管路内阀门迅速关闭时的液压冲击,120,121,122,2,、,运动部件制动时产生的液压冲击,在液压系统中，当液压缸的排油管路被关闭以使高速运动的部件制动时，由于运动部件的惯性作用，也会引起液压冲击。,采取措施：,缓慢关闭阀门；,缩短管子长度；,限制管中液体的流速；,在靠近液压冲击源处安装安全阀、蓄能器等装置。,123,二、空穴现象,在大气压下正常溶解于油液中的空气，当压力低于大气压时，就成为过饱和状态，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,空气分离压,。,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，产生大量蒸汽气泡，这时的压力低于液压油在该温度下的,饱和蒸汽压。,一般来说，液压油的饱和蒸汽压相当小，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空气分离压。,124,节流口处的空穴现象,当液流流经如图所示的节流口的喉部位置时，根据伯努利方程，该处的压力要降低。如压力低于液压油工作温度下的空气分离压，溶解在油液中的空气将迅速地大量分离出来。变成气泡,。,1251,、节流口产生的气泡随着液流流到下游压力较高的部位处时，会因承受不了高压而破灭，产生局部的液压冲击，发出噪音并引起振动，,2,、当附着在金属表面上的气泡破灭时，它所产生的局部高温和高压会使金属剥落，使表面粗糙，或出现海绵状的小洞穴，节流口下游部位常可发现这种腐蚀的痕迹，这种现象称为气蚀。,危害,126,3,、在液压元件中，,只要某点处的压力低于液压油所在温度的空气分离压，就会产生空穴现象。,如液压泵中，当液压泵吸油管直径太小，吸油管阻力太大，滤网堵塞，或液压泵转速过高，因而使其吸油腔的压力低于液压油工作温度下的空气分离压时，液压泵吸油不足，流量下降，噪音激增，输出流量和压力剧烈波动，系统无法稳定地工作，严重时使泵的机件腐蚀，出现气蚀现象。,危害,127,采取措施：,1,、,减小液流在间隙处的压力降，一般希望间隙前后压力比,2,、,正确确定液压泵管径，对流速加以限制，降低吸油高度，对高压泵采取辅助泵供油。,3,、,整个管路应尽可能做到平直，避免急弯和局部窄缝，配置要合理。,128,本章小结,一、主要概念,1,、,液体的粘性及粘度的表示方法及其单位，粘度的主要选用原则；我国液压油的牌号数与运动粘度（厘池数,cst,）,间的关系；,2,、压力及其单位，压力表示方法的种类及其相互间的关系；,3,、帕斯卡定律的内容、实质及其在液压系统、液压元件工作原理中的应用,129,4,、,液体的流动状态及其判据，临界雷诺数的值；,5,、伯努利方程式的物理意义；,6,、流动液体的三大定律及其计算公式的表达式；,7,、小孔流量公式及其在液压元件中的应用；,8,、液压冲击、气穴现象的形成，油液的空气分离压和饱和蒸气压，二者在数值上的差别。,130,课后作业,1-1,1-2,1-5,1-6,1-9,1-11,1-14,131,