第4讲液压与启动.ppt

2、5 液体流经孔口和缝隙流量液体流经孔口和缝隙流量压力特性压力特性 2、6 液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象 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 第1页/共29页2、5 液体流经孔口和缝隙流量液体流经孔口和缝隙流量压力特性压力特性 2、6 液压冲击和气穴现象液压冲击和气穴现象提问作业提问作业 1 动力学三大方程各是什么？分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?第2页/共29页2、5 液体流经孔口及缝隙流量液体流经孔口及缝隙流量 压力特性压力特性2、6液压冲击和空穴现象 2、5、1 小孔流量小孔流量压力特性压力特性 2、5、2液体流经缝隙流量压力特性第3页/共29页液体流经孔口及缝隙的流量液体流经孔口及缝隙的流量 压力特性压力特性 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。第4页/共29页2、5、1 小孔流量小孔流量压力特性压力特性 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 第5页/共29页小孔流量小孔流量压力特性压力特性 薄壁小孔l/d05孔口分类4短孔0、5l/d4第6页/共29页 薄壁小孔流量压力特性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第7页/共29页薄壁小孔流量压力特性薄壁小孔流量压力特性 v1 105 Cc=0.61 0.63 Cv=0.97 0.98 Cq=0.6 0.62 液流不完全收缩时（液流不完全收缩时（D/d 7），查表），查表2、5、1 第8页/共29页 薄壁小孔流量压力特性薄壁小孔流量压力特性 结论：结论：q p ，与，与无关。无关。流过薄壁小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。第9页/共29页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短孔：短孔：q =CqAT 2p/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：q p 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（T q）第10页/共29页 流量通用方程流量通用方程 薄壁孔：薄壁孔：q=CqAT 2p/=Cq2/AT p 短孔：短孔：q=CqAT 2p/=Cq2/AT p 细长孔：细长孔：q=d4p/128l =1/32l d4/4 p 流量通用方程：流量通用方程：q=C ATp 第11页/共29页液体流经缝隙的流量液体流经缝隙的流量压力特性压力特性 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 剪切流动剪切流动第12页/共29页压差流动压差流动固定平行平板缝隙流量压力特性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+bdx 整理后得：整理后得：d/dy=dp/dx动画演示动画演示第13页/共29页压差流动固定平行平板缝隙的流量压力特性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/dx y 2/2+C1y+C2 由边界条件：由边界条件：当当y=0,u=0 y=,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是一常数，有是一常数，有:dp/dx=p2-p1/l=-(p1-p2)/l=-p/l u=(-y)yp/2l 故故 q=0hubdy =b0hp(-y)ydy/2l =b3p/12l 第14页/共29页压差流动固定平行平板缝隙流量压力特性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。第15页/共29页 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/12l vb/2 剪切与压差流动方向一致时，取正号剪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 第16页/共29页液体流经环形缝隙的流量压力特性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。第23页/共29页 减小液压冲击的措施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。第24页/共29页 气穴（空穴）（空穴）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。第25页/共29页气穴现象气穴现象产生原因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）。第26页/共29页气体来源 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 强烈气穴强烈气穴第27页/共29页 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发生气蚀第28页/共29页 减小气空穴的措施减小气空穴的措施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/p2 3.5。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，合理整个管路尽可能平直，避免急转弯缝隙，合理配置。配置。第29页/共29页