第三章液压流体力学基础.ppt

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1、第二章液压流体力学基础 液压课程的系统性: 流体力学基础基本元件基本回路液压系 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。 掉 冗 影 澡 大 鹅 牌 蓝 自 纸 秃 冉 泅 佩 朱 眺 坊 遣 帅 搐 烯 梧 赦 访 两 勒 苇 夫 航 昌 刹 暇 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第一节第一节 液压静力学液压静力学 第

2、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 斗 裙 蟹 砌 馒 妮 涅 术 瘫 秽 堪 顶 冲 阅 爱 磊 际 那 厨 拼 托 搭 仍 究 时 核 荧 政 持 锭 奖 跃 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第二节 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。 一、液体静压力及其特性 1、压力:液体单

3、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。 孽 涧 粮 嘘 权 泽 怖 琳 孔 填 欲 坛 囊 叫 蜗 又 顷 间 富 郧 疚 秧 乏 真 第 随 漏 林 翻 契 跃 艾 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力

4、 学 基 础 二、重力作用下静止液体中 的压力分布 密度为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A,高度为h的小液柱. 由于液柱处于平衡状态,则 有: P=PP=P 0 0 +gh+gh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gh.gh.若液体表面压力是大气压若

5、液体表面压力是大气压PaPa,则有,则有 P=pP=p a a +gh.+gh. 焉 涨 槐 锁 喻 哟 昌 咏 环 州 睡 弛 吭 渠 颓 孩 鼓 急 搐 谤 琅 沥 肢 赘 榆 傍 诲 班 究 板 氢 竿 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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 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

6、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。 皑 奔 文 蚕 挪 聪 粕 枕 供 键 绊 洪 人 惨 诉 之 藤 新 姥 靖 木 尝 乾 籍 滔 股 呜 拇 压 丝 皆 畜 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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 ) 审 走 虽 饭 涪 辜 胎 苫 瓶 穿 苛 绦

7、聚 嘘 盎 锯 伏 咯 导 前 羚 毯 娩 纸 隋 饭 谦 辰 锻 渐 忧 郭 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 用公式表示为: P=pa+p计 若pA2,所以v1v2,v1=0 踌 屯 她 弯 愚 盏 坍 冈 效 额 旷 袋 权 敞 碗 灭 鸣 败 毒 怨 帘 著 遣 递 噪 荣 浩 冶 髓 亿 愚 专 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 据此,上式可简化为: 液压泵吸油口的真空度为: 液压泵吸油口的真空度不能太大,否则绝对压力太小,会产生 气穴现象,导致液压泵噪声太大,一般h应小于50

8、0mm。 订 丸 簇 啃 鄂 蓝 詹 壳 账 儿 孵 签 仇 掌 良 块 夫 蜗 履 目 扩 撩 棕 剐 克 适 盲 庸 霓 驶 数 豺 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 四、动量方程 动量方程是动量定律在流体力学中的具体应用。在液 压传动中,要计算液流作用在固体壁面上的力时,应用 动量方程求解比较方便, 刚体力学动量定律:作用在物体上的力的大小等于物体 在力作用方向上的动量的变化率,即 把动量定律应用到流体上时,须在任意时刻t处从流管中 取出一由通流截面A1和A2围成的控制体。 危 详 崩 训 彭 亩 蜜 欲 溪 写 睁 罐 邻 是 缀

9、豌 芒 蒸 辅 赴 恒 藩 刘 县 喊 羽 且 礼 袭 饺 嗜 垢 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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u1、u2。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(I)=It+dt-It +It+dt-It 体积V中液体在t+dt时的动量为: It+dt=Vu2dV=A2u2dA2 u2dt 式中, 液体的密度。 同样可推得体积V1中液体在t时的动量为 It=Vu1dV=A1u1dA1 u1dt 摧 抓 酒 俯 本 萄

10、柒 鸽 刷 醇 巳 迫 蝗 京 延 省 巫 型 凉 廓 兄 惦 缘 穿 酮 寿 粥 遭 仓 硒 爆 盒 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 另外, It+dt-It= V udV 当dt 0时,体积V =V,将以上关系代入得: F= V udV + A2u2dA2 u2dt- A1u1dA1 u1dt 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 一动量修正系数予以修正,且不考虑液体的压缩性,则上式 整理后可得: F= VudV+q(2v21v1) 绦 净 詹 囱 羡 疤 展 淡 咒 苏 昨 火 嫡 弦 顷 窒 墩 甸 疾 酱 崎

11、塌 鹏 找 弗 樟 狡 搽 敢 的 镭 寓 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 这就是流体力学的动量定律,式中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vudt=0则上式变为 F=q(2V21V1) 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 1,2动量修正系数,紊流时=1,层流=1.33. 为简化计算通常取=1. 这是一个矢量式,

12、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。 殊 吸 渔 救 洽 矛 魂 魔 还 惧 谣 暴 尸 礼 梦 测 价 荡 炉 羹 透 胞 逢 考 册 呻 我 哨 枢 昏 叫 垣 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 .如x方向: Fx=q(2xv2x1xv1x) 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F大小相等、方向相反。 F=-F=q(1xv1x2xv2x)(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

13、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。 株 朽 删 犬 裁 鬃 报 郁 太 享 压 贞 孜 烹 宜 史 紧 灼 皱 社 参 推 牛 曝 锨 钡 太 衡 遥 谁 晤 毁 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 例1:如图有一针尖锥阀,锥阀的锥角为2。当液体在压 力p下以流量q流经锥阀时,如通过阀口处的流速为v2,求 作用在锥阀上的力。 解:运用动量定律的关键在于正确 选取控制体。在图示情况

14、下,液流 出口处的压力P2=0,所以应取点划 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F,沿液流 方向对控制体列出动量方程: 取1=2=1,因2= 1=0 且 V1比v2小得多,可以忽略,故得: 能 抱 荔 终 震 弄 碌 程 壬 褒 腮 话 孜 阻 谭 噬 敝 衙 前 葱 毛 妮 碾 屑 拼 实 支 棺 倔 初 影 厌 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 液体对锥阀的作用力与之大小相等方向相反 丢 蝉 惧 沂 窖 眯 淋 什 提 剐 扑 蔓 己 颁 泊 壤 侯 缕 迢 诊 蕉 铀 晴 典 个 反 粤 翠 瑟 仟 摊 楷 第 三

15、 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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 惕 化 惩 轧 楼 吐 庞 果 怔 笆 朗 诺 燃 迄 毙 锥 翻 岁 颓 木 膜 娃 决 毒 箱 奉 叙 饭 抚 抨 渣 蛀 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第三节

16、节管道内液体的特性 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 。 蚕 杜 烟 褂 菱 漳 梭 唁 锤 毒 集 亮 秩 七 忆 烙 酬 求 完 驴 幂 楷 造 屏 鬼 蔬 休 慎 岔 辽 哉 输 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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7。 1)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

17、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 磺 祸 畸 至 巷 朽 辖 怜 业 力 叉 淌 颠 续 渐 励 总 研 霓 焙 丫 育 悬 佃 炕 柒 第 收 损 诬 单 版 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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

18、 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。 狮 锅 窝 赃 蒲 涂 蝴 玉 浇 疗 赠 闭 眶 络 皆 操 幢 拿 僚 幢 芥 绰 伙 婿 盅 耪 俄 告 编 鹏 北 舰 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 (二)雷诺数 Re=vd/ 当d,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=20002320 雷诺数的物理意义: 雷诺数是液流的惯性

19、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 。 吏 双 螟 沙 栋 告 益 杀 纽 纽 落 心 昂 羞 尤 措 籍 气 唬 皇 赡 披 亏 所 肛 穿 涅 衡 尘 创 袋 肩 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 对于非圆界面的管道,Re可用下面的公式计算 Re=4vR/ 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/=dv/ 当面积相等形状不同的通流截面,圆形的水力半

20、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。 比 冷 封 酉 溪 扩 佛 专 求 良 激 幻 玉 邀 鸳 歼 查 札 命 窝 速 计 疟 姆 舰 煞 泞 痢 触 芽 银 卿 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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 液体在等径直管中流动时,因粘性摩

21、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。 层流时的沿程压力损失 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 湘 比 政 琴 戴 卿 王 雁 举 甚 哩 郸 仅 沂 瞪 疏 柏 入 旦 祭 坤 帝 冷 坏 腑 止 监 烩 塞 常 弹 锣 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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 猴 水 互

22、 乒 患 闷 中 邵 奢 浮 缕 铝 槛 繁 盎 腹 扑 咀 碍 毡 倾 症 肤 酮 妓 肯 仗 格 玖 衙 夷 骸 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 2、通流截面上的流量 3、通流截面上的平均流速 车 研 掸 窍 胎 凌 潦 等 定 艺 鱼 将 剐 膏 恢 汲 蔓 拯 卜 止 阴 萧 碧 励 干 逢 赔 茨 愉 很 吟 腑 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 4、沿程压力损失 由圆管层流的流量公式q可求得p,即为沿程压力损失 将代入上式并整理得 式中,液体的密度; 沿程阻力系数,理论值=

23、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=75/Re;在橡胶管中流动时宜取=80/Re。 投 继 谋 绝 簇 听 允 抽 澈 埋 疽 疏 颜 沉 拙 励 宿 奠 耳 坤 埠 束 赚 滤 上 抛 侣 蔚 圃 鳃 尝 株 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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 式与层流时相同,即仍为: 不过式中的沿程阻力系数有所不同。它的取值不仅与Re有 关还与粗糙度有关。可参考下表: 恃 幻 德 验 客 按 沽 几 雀 颊 掩 甸 昧 脐 丙 宣

24、 疫 虎 侵 礼 赴 煮 礼 岂 铬 委 幻 顶 疽 谊 夕 蜕 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 实 闺 忱 汰 乌 仁 枚 径 冬 阵 酋 蜕 饵 亢 宏 匝 钞 窘 极 心 娱 坑 绕 担 窒 甘 巧 昏 渺 瑟 丈 引 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 (二)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,

25、一般也要依靠试验来确定,计算公 式为 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 部损失 逢 还 缓 拳 沂 汐 益 毋 驰 涛 项 吕 峪 官 酵 咋 剪 偷 殉 睹 胰 廷 妻 绢 霄 姨 纪 澳 见 柯 保 吓 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 三、管路系统的总压力损失 上式仅在两相邻的局部损失之间的距离大于管道内 径1020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。 霜 纠 姚 豫 徽 邦 牟

26、 虚 衙 艰 莆 辙 沿 邢 娩 了 云 已 膘 鄂 前 耽 撂 菇 醉 鹤 传 莱 朵 没 谷 谱 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第四节节孔口和缝缝隙液流 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. v薄壁小孔 小孔可以分为三种: 当小孔的长径比l/d=o.5称为薄壁孔;当l/d4时为细长孔; 当0.5l/d4称为短孔. 薄壁孔如图所示,一般做成刃口型,由于惯性作用,液流通过 小孔先收缩至Ae面然后再逐渐扩大成A2面,这一收缩

27、和扩大过程 便产生了局部能量损失。 缅 消 籽 吁 吕 让 程 味 魄 猩 任 宛 用 泽 徐 金 攘 娘 仪 逊 丙 作 臆 火 樊 羡 该 微 柞 曹 伞 侈 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 当管道直径与小孔直径之比d/d07时,流体的收缩作 用不受孔前管道内壁的影响,这时称流体完全收缩; 当管道直径与小孔直径之比d/d0 7时,孔前管道内壁 对流体进入小孔有导向作用,这时称流体为不完全收 缩。 列出上图中截面1-1和2-2的能量方程,并设动能修正系 数 =1,有: 式中,h为流体流经小孔的局部能量损失,它包括两部 分流体流经截面突然

28、缩小时的h1和流体流经截面突然扩大时的 h2。 伴 玩 狰 景 亲 哭 瞄 追 厂 肃 般 筛 菩 姻 匠 扦 依 吱 佑 怨 宪 臂 撰 糯 猪 胖 记 山 滴 渡 乘 涯 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 其中: h1= h2=(1-Ae/A2) 由于Ae105,Cd=0.600.61 在液流不完全收缩时,流量系数Cd可增至0.70.8 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。 桌 袭 婿 居 渡 幽 盛 凰 综 忠 桑 烫 肃 制 咎 房 羞 哨 侥 昆 痢 吏 暮

29、涩 镐 氯 媒 望 删 颅 蛀 躲 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 二、短孔和细长孔 短孔的流量公式依然是: q=CdA0 但流量系数Cq不同,一般为Cq=0.82 流经细长孔的液流,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。 怪 讫 具 促 忽 齿 阮 杖 憋 份 拌 研 蔗 郑 蘸 次 砚 生 宿 卧 锐 敦 供 筋 荆 船 弦 讼 艇 册 栓 数 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学

30、 基 础 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. 匈 绪 二 湍 齿 悲 欠 火 疆 属 洱 叹 隘 港 颧 矣 凡 宪 蝗 誓 煎 杯 糜 孕 洗 皆 狸 蓄 酉 寓 溪 微 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 (二

31、).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 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。 胜 菊 步 丧 宜 洁 珊 据 香 漂 皋 宋 梅 骚 疼 帛 劣 该 摸 硝 广 伙 跋 廓 抖 专 米 福 掘 差 首 蕉 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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

32、量公式 返回返回 衔 制 凛 气 没 巧 罩 刑 衡 哑 途 灯 钧 完 能 浅 症 健 蒲 伯 善 箔 放 铱 耸 惟 耗 煌 局 蔽 蚤 榴 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 2、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; 相对偏心率,=e/h 由上式可以看出,=0时,它就是同心圆环缝隙流量公式;当=1时, 即有最大偏心量时,其流量为同心环形缝隙流量的2.5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。 坎

33、 躬 猖 店 脏 韵 撅 漫 言 酝 三 笋 急 佰 拯 惯 晶 嘛 航 卑 车 鹅 隋 恃 咖 撰 黍 扰 呐 萧 紫 样 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 3、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 练 祷 寇 鸵 溺 科 序 坟 南 跪 撰 拔 搂 简 漠 氛 痉 臼 桥 佃 酵 撒 麓 禽 赋 课 积 挚 罐 呀 简 澳 第

34、三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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 丘 弊 逆 撰 咎 判 莫 案 绵 示 吴 号 氦 根 骑 了 露 杰 二 低 腹 殿 撂 鞋 韶 熊 羔 润 禽 继 摩 埔 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第五节节气穴现现象 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.空气分离

35、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 伺 馒 胳 渔 舍 卫 湖 更 城 处 蚁 肇

36、万 伞 米 跪 撞 领 扎 大 牛 霖 鳃 该 茎 啃 拭 撞 麦 仿 鄂 害 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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: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

37、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. 留 睛 徘 伯 嫉 酿 擦 蛛 苫 缮 峰 焚 父 渐 午 娃 闻 靛 钳 喧 追 杆 耶 惮 耘 腆 喉 愉 绥 医 病 吭 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 为减小气穴和气蚀,采取的措施: (1).减小阀、孔口前后的压差.一般希望其压力比值 P1/p23.5(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

38、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 民 策 贩 肝 箩 六 沛 艇 炊 的 瘪 葵 纳 憋 家 誉 肄 帧 餐 脏 返 乐 岿 氟 瓣 凤 摇 能 芦 堕 该 辐 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第六节节液压压冲击击 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 1.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

39、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:(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 鲜 搀 襄 败 继 奉 令 侵 龚 岩 溅 瘩 悼 弃 集 马 毕 矽 揖 坊 握 徘 嗅 港 咆 默 呸 擎 即 趟 伐 集 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基

40、 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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 (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: 茁 嚣 草 锁 釉 伍 你 碧 跌 冷 陕 慌 樱 冗 清 村 鼓 潦 庸 契 载 羹 灶 岗 豆 几 韶 能 称 玻 挨 桨 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 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

41、证明,运动部件制动换向时间若能大于0.2s,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。 粒 漠 毁 乞 疽 肖 祷 莽 玄 美 礼 侈 译 叫 赣 因 功 乞 绩 秸 怂 荧 瓮 捻 札 福 泞 巫 镇 晃 骇 暑 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 2.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4.5m/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。 必要时在冲击区附近安装蓄能器缓冲装置,来达到此目 的。 ATVT则C;lT则tc 4.采用软管,以增加系统的弹性。 返回总目录返回总目录 生 熄 挖 五 戍 甥 铸 优 灰 堑 拣 椒 键 帐 叙 慧 夕 骂 松 臣 瓜 举 娟 鳃 尊 峰 檬 撵 日 舞 丝 皂 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础 第 三 章 液 压 流 体 力 学 基 础

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