第二章液壓油與液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)

第二章液壓油與

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)2.1液體的物理性質(zhì)一、液體的密度和重度①密度：?jiǎn)挝惑w積液體內(nèi)所含有的質(zhì)量單位：kg/m3，N.s2/m4②重度：?jiǎn)挝惑w積液體的重量二、流體的壓縮性及液壓彈簧剛性系數(shù)壓縮性：液體受壓力作用其體積會(huì)減小的性質(zhì)2.1液體的物理性質(zhì)①體積壓縮系數(shù)k：當(dāng)溫度不變時(shí)，在壓力的變化下，流體密度（體積）所產(chǎn)生的相對(duì)變化量②體積彈性模量K：壓縮系數(shù)的倒數(shù)2.1液體的物理性質(zhì)③液壓彈簧及其剛度計(jì)算封閉在容器中的液體在外力作用下的情況類(lèi)似彈簧，外力增大體積減小，外力減小體積增大。壓力變化體積變化按彈簧定義2.1液體的物理性質(zhì)①黏性：液體在外力作用下流動(dòng)時(shí)，液體分子間的內(nèi)聚力阻礙分子間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)切應(yīng)力粘性的物理實(shí)質(zhì)：流體抵抗剪切變形的能力三、液體的粘性2.1液體的物理性質(zhì)②粘度的表示方法⑴動(dòng)力粘度（絕對(duì)粘度）:單位速度梯度下，單位面積上的內(nèi)摩擦力。直接表示粘性的大小。單位：⑵運(yùn)動(dòng)粘度:不含力、質(zhì)量單位，只含運(yùn)動(dòng)學(xué)單位。1m2/s=104st=106cst⑶相對(duì)粘度（我國(guó)采用恩氏粘度）2.1液體的物理性質(zhì)③溫度和壓力對(duì)粘的影響液壓油的粘度隨溫度的增加而減小液壓油的粘度隨壓力的升高而變大④對(duì)液壓油的要求和選用粘度適當(dāng)，粘溫性好可壓縮性要小潤(rùn)滑性好較好的化學(xué)穩(wěn)定性雜質(zhì)少，污染度低對(duì)密封材料的影響小抗乳化性好流動(dòng)點(diǎn)、凝固點(diǎn)低，燃點(diǎn)高2.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)1.質(zhì)量力和表面力質(zhì)量力：作用于流體微團(tuán)中所有質(zhì)點(diǎn)（質(zhì)量）上的非接觸力，向量，大小與質(zhì)量成正比。如重力、慣性力、電磁力等。表面力：由毗鄰液體質(zhì)點(diǎn)或其他物體直接施加到ΔA上的表面接觸力。向量，只與接觸表面積有關(guān)，與體積質(zhì)量無(wú)關(guān)。一、液體中的作用力2.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)2.靜壓力（壓力）及其性質(zhì)靜壓力：?jiǎn)挝幻娣e上液體所受作用力性質(zhì)：靜止液體不呈粘性；液體靜壓力垂直于作用面，指向作用面的內(nèi)法線方向；靜止液體內(nèi)，任意點(diǎn)的壓力在各個(gè)方向上都相等。2.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)3.壓力的表示方法及單位絕對(duì)壓力相對(duì)壓力真空度帕（Pa）：N/㎡絕對(duì)壓力＝相對(duì)壓力＋大氣壓力真空度＝大氣壓力－絕對(duì)壓力＝負(fù)的相對(duì)壓力2.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)二、靜壓力基本方程z0z1.方程推導(dǎo)2.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)⒉方程分析①任一點(diǎn)上的靜壓力由兩部分組成：液面壓力和單位截面上液柱自重產(chǎn)生的力；②壓力分布規(guī)律：p是h的線性函數(shù)，也是ρ的線性函數(shù)。③引伸出pascal定理：液面壓力將等值地傳遞到液體中任一點(diǎn)上去。④等壓面概念：在連通器中，同一液體中深度相等的各點(diǎn)壓力相等。壓力相等的點(diǎn)組成的面稱(chēng)為等壓面。⑤坐標(biāo)變換后的另一種形式：2.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)三、

帕斯卡定律－－靜壓傳遞原理帕斯卡原理（靜壓傳遞原理）：在密閉的容器內(nèi)，施加于靜止液體上的壓力將以等值同時(shí)傳到液體各點(diǎn)。2.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)盛放在密封容器內(nèi)的液體，其外加壓力p0發(fā)生變化時(shí)，只要液體仍然保持原有的靜止?fàn)顟B(tài)，液體中的任一點(diǎn)的壓力，均將發(fā)生同樣大小的變化。2.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)壓力作用在平面上

液壓作用力大小、方向、作用點(diǎn)都與受壓面的形狀及受壓面上液體壓力的分布有關(guān)。不同點(diǎn)上的壓力方向不一致，液壓作用力在某一方向上的分力等于靜壓力與該曲面在該方向投影面積的乘積。方向相互平行，液壓作用力F等于壓力P與承壓面積A的乘積。F=P×A壓力作用在曲面上2.2

液體靜力學(xué)基礎(chǔ)四、液體靜壓力作用在固體壁上的力2.3流動(dòng)液體力學(xué)1、理想液體：是一種假想的沒(méi)有粘性、不可壓縮的液體。2、恒定流動(dòng)：指液體運(yùn)動(dòng)參數(shù)僅是空間坐標(biāo)的函數(shù)，不隨時(shí)間的變化，即在任何時(shí)間內(nèi)，通過(guò)空間某一固定點(diǎn)的各液體質(zhì)點(diǎn)的速度、壓力和密度等參數(shù)都保持某一常數(shù)。一、基本概念2.3流動(dòng)液體力學(xué)3、非恒定流動(dòng)：通過(guò)空間某一固定點(diǎn)的各液體質(zhì)點(diǎn)的速度、壓力和密度等任一參數(shù)只要有一個(gè)是隨時(shí)間變化的，即為非恒定流動(dòng)。4、一維流動(dòng)：若運(yùn)動(dòng)參數(shù)（流速、壓力、密度等）只是一個(gè)坐標(biāo)的函數(shù)，則稱(chēng)為一維流動(dòng)。5、三維流動(dòng)：通常流體的運(yùn)動(dòng)都是在三維空間內(nèi)進(jìn)行的，若運(yùn)動(dòng)參數(shù)是三個(gè)坐標(biāo)的函數(shù)，則稱(chēng)這種流動(dòng)為三維流動(dòng)。2.3流動(dòng)液體力學(xué)6、流線：是某一瞬時(shí)液流中一條條標(biāo)志其質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的曲線，在流線上各點(diǎn)處的瞬時(shí)液流方向與該點(diǎn)的切線方向重合。對(duì)于恒定流動(dòng)，流線形狀不隨時(shí)間變化。流線不能相交，也不能轉(zhuǎn)折，它是一條條光滑的曲線。7、流束：如果通過(guò)某截面A上所有各點(diǎn)畫(huà)出流線，這些流線的集合構(gòu)成流束。2.3流動(dòng)液體力學(xué)流束的特性：恒定流動(dòng)時(shí)，流束的形狀不隨時(shí)間改變；流體質(zhì)點(diǎn)不能穿過(guò)流束表面流入或流出；流束是一個(gè)物理概念，具有一定的質(zhì)量和能量；由于微小流束的橫斷面很小，所以在此截面上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)可視為相同。2.3流動(dòng)液體力學(xué)8、通流截面：流束中與所有流線正交的截面。9、微小流束：通流截面無(wú)限小時(shí)的流束為微小流束，微小流束截面上各點(diǎn)上的運(yùn)動(dòng)速度可以認(rèn)為是相等的。10、流量：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)某通流截面的液體體積。Q=V/t2.3流動(dòng)液體力學(xué)11、平均流速：是假想的液體運(yùn)動(dòng)速度，認(rèn)為通流截面上所有各點(diǎn)的流速均等于該速度，以此流速通過(guò)通流截面的流量恰好等于以實(shí)際不均勻的流速所通過(guò)的流量。2.3流動(dòng)液體力學(xué)二、流量連續(xù)性方程質(zhì)量守恒：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)，流入質(zhì)量－流出質(zhì)量=控制體內(nèi)質(zhì)量的變化率2.3流動(dòng)液體力學(xué)假設(shè)液體不可壓縮，且作恒定流動(dòng)，則液體的流動(dòng)過(guò)程遵守質(zhì)量守恒定律，即在單位時(shí)間內(nèi)流體流過(guò)通道任意截面的液體質(zhì)量相等。二、流量連續(xù)性方程2.3流動(dòng)液體力學(xué)⑴速度傳遞特性改變流入或流出執(zhí)行元件的流量，即可調(diào)節(jié)速度。⑵調(diào)速原理只有改變q，才能改變速度v，改變A不現(xiàn)實(shí)。關(guān)鍵是如何改變q？改變的方法有執(zhí)行元件的速度取決于流入或流出的流量。A1A2V1V2改變V1即可改變V22.3流動(dòng)液體力學(xué)A1A2V1V2q1q2q32.3流動(dòng)液體力學(xué)2.3流動(dòng)液體力學(xué)三、伯努利方程－－能量守恒定律關(guān)于流動(dòng)液體加速度的描述

一維流動(dòng)可以用自然坐標(biāo)表示。

①液體質(zhì)點(diǎn)的速度：設(shè)在某給定點(diǎn)A(s,t),在時(shí)刻t觀察到的流速為②經(jīng)dt時(shí)間，該質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到新的位置B(s+usdt),速度為③速度增量，即在兩點(diǎn)之間的速度差1.流動(dòng)液體質(zhì)點(diǎn)加速度2.3流動(dòng)液體力學(xué)④展開(kāi)為us表示的Taylor一次近似式：⑥依牛頓第二定律，因此有加速度：⑤設(shè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m，則質(zhì)點(diǎn)的動(dòng)量在時(shí)間dt內(nèi)的改變量應(yīng)等于dt時(shí)間內(nèi)作用于質(zhì)點(diǎn)的力的沖量：2.3流動(dòng)液體力學(xué)在dt時(shí)間內(nèi)，在點(diǎn)處所觀察到的速度變化率，反映流場(chǎng)的非恒定性；同一瞬時(shí)，流場(chǎng)中的兩點(diǎn)A、B上的速度變化率，表示質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)dt時(shí)間，處于不同位置時(shí)，速度對(duì)時(shí)間t的變化率，反映流場(chǎng)的非均勻性。②對(duì)于均勻流動(dòng)③對(duì)于恒定流動(dòng)①液體加速度由時(shí)變加速度和位變加速度組成時(shí)變加速度當(dāng)?shù)丶铀俣任蛔兗铀俣榷〞r(shí)加速度2.3流動(dòng)液體力學(xué)理想流體的運(yùn)動(dòng)微分方程化簡(jiǎn)可得：2.3流動(dòng)液體力學(xué)沿流線積分討論：2.3流動(dòng)液體力學(xué)能量守恒定律：外力對(duì)物體所做的功等于該物體能量的增量。

W=F1v1t

-F2v2t

=p1A1v1t

-p2A2v2t

=p1V1-p2V2E1=m1v12/2+m1gh1E2=m2v22/2+m2gh2m1=m2W=E2-E1=mv22/2+mgh2–mv12/2-mgh1=p1V1-p2V2p2V2+mv22/2+mgh2=p1V1+mv12/2+mgh12.理想液體的伯努利方程2.3流動(dòng)液體力學(xué)理想的不可壓縮液體在重力場(chǎng)中作恒定流動(dòng)時(shí)，沿流線上任意點(diǎn)處的位能、壓力能和動(dòng)能之和是常數(shù)，即能量守恒。三者之間可以相互轉(zhuǎn)換。

C2.理想液體的伯努利方程2.3流動(dòng)液體力學(xué)3.實(shí)際液體的伯努利方程通常取兩個(gè)通流截面，在通流截面上壓力處處相同，用平均流速代替截面上的實(shí)際流速，考慮從1—1截面流到2—2截面的能量損失，有：

注意：①緩變流動(dòng)；②動(dòng)能修正問(wèn)題；③壓力損失問(wèn)題。方程討論蛻化為靜止液體基本方程；水平流動(dòng)流速低的地方壓力高，流速高的地方壓力低。為什么？動(dòng)能→←壓力能。2.3流動(dòng)液體力學(xué)⒋伯努利方程應(yīng)用的關(guān)鍵注意只能用同一種壓力表示方法連續(xù)性方程和伯努利方程總是同時(shí)出現(xiàn)的真空度＝大氣壓力－絕對(duì)壓力解題關(guān)鍵如何選擇兩個(gè)控制截面？如何選擇計(jì)算Z基準(zhǔn)？一個(gè)選在參數(shù)已知處一個(gè)選在參數(shù)所求處方便計(jì)算2.3流動(dòng)液體力學(xué)例2-1：設(shè)油箱液面壓力為p1，液壓泵吸油口處的絕對(duì)壓力為p2，泵吸油口距油箱液面的高度為h，吸油管路上的總能量損失為hw，不考慮液體流動(dòng)狀態(tài)的影響，取動(dòng)能修正系數(shù)α=1。試確定液壓泵吸油口處的真空度。2.3流動(dòng)液體力學(xué)例2-1：設(shè)油箱液面壓力為p1，液壓泵吸油口處的絕對(duì)壓力為p2，泵吸油口距油箱液面的高度為h，吸油管路上的總能量損失為hw，不考慮液體流動(dòng)狀態(tài)的影響，取動(dòng)能修正系數(shù)α=1。試確定液壓泵吸油口處的真空度。液壓泵吸油口處的真空度由三部分組成：把油液提升到高度h所需的壓力、將靜止液體加速到v2所需的壓力和吸油管路的壓力損失Δp。2.3流動(dòng)液體力學(xué)例2-2：如圖，已知液壓泵的流量q=32L/min，吸油管內(nèi)徑d=20mm，液壓泵吸油口距離液面高度h=500mm，油箱足夠大。液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度ν=20×10-6m2/s，密度ρ=900kg/m3。試求：d=20mmq=32L/min（為簡(jiǎn)化計(jì)算可取g=10m/s2

）⑴吸油管中油液的流速？⑵判別吸油管中油液的流態(tài)？⑶不計(jì)壓力損失，泵吸油口的真空度？2.3流動(dòng)液體力學(xué)例2-2：如圖，已知液壓泵的流量q=32L/min，吸油管內(nèi)徑d=20mm，液壓泵吸油口距離液面高度h=500mm，油箱足夠大。液壓油的運(yùn)動(dòng)粘度ν=20×10-6m2/s，密度ρ=900kg/m3。試求：d=20mmq=32L/min（為簡(jiǎn)化計(jì)算可取g=10m/s2

）⑴吸油管中油液的流速？⑵判別吸油管中油液的流態(tài)？⑶不計(jì)壓力損失，泵吸油口的真空度？⑴⑵，層流；解答2.3流動(dòng)液體力學(xué)⑶取泵吸油口處為2-2截面，油箱液面為1-1截面，并為計(jì)算基準(zhǔn)，2211采用絕對(duì)壓力；（采用相對(duì)壓力亦可）由于油箱液面面積大，流速不明顯，因此設(shè)泵吸油腔絕對(duì)壓力為p2，且有z2=0.5m，v2=1.7m/s列伯努利方程，有：根據(jù)真空度概念，有:（m油柱高）或:2.3流動(dòng)液體力學(xué)2-32.3流動(dòng)液體力學(xué)四、動(dòng)量方程－－動(dòng)量守恒定律不可壓縮液體恒定流動(dòng)時(shí)的動(dòng)量方程為：引入動(dòng)量修正系數(shù)β1、β2，修正用平均流速v計(jì)算動(dòng)量時(shí)產(chǎn)生的誤差，則（層流：β

=4/3，紊流：β

=1）動(dòng)量方程是動(dòng)量守恒定律在流體力學(xué)中的具體應(yīng)用2.3流動(dòng)液體力學(xué)⒊應(yīng)用動(dòng)量方程時(shí)，需特別注意如下幾點(diǎn)：⑴由于動(dòng)量方程是向量方程，實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須按坐標(biāo)軸投影；⑵明確受力對(duì)象，動(dòng)量方程的受力對(duì)象是所研究的流體質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)；⑶是指外界作用于所研究流體質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)上的所有外力的合力：控制體外液體對(duì)質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的作用力，固體對(duì)質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的作用力（注意：此力包含了質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)重力形成的那部分反作用力），控制體內(nèi)液體的慣性力等；⑷力和速度的方向：與坐標(biāo)方向相同時(shí)為正，與坐標(biāo)方向相反時(shí)為負(fù)。例：液體流過(guò)有彎頭的管道，不計(jì)動(dòng)量修正，求液體作用在彎管上的力。

⑶分析控制面處流動(dòng)液體對(duì)液體質(zhì)點(diǎn)系統(tǒng)的作用力；⑷列寫(xiě)動(dòng)量方程

解⑴取彎管為控制體，因?yàn)樗鬄橐后w對(duì)彎管的作用力；⑵受力分析——分析作用在彎管中液體的力：重力和粘性摩擦力已經(jīng)包含在固體對(duì)液體的作用力之中2.3流動(dòng)液體力學(xué)⑸解出固壁對(duì)液體系統(tǒng)的作用力⑹判斷固壁對(duì)液體系統(tǒng)的真實(shí)作用力方向⑺根據(jù)牛頓第三定律，求出液體對(duì)固壁的作用力:大小相等，方向相反。

右圖是用向量合成法求得的、液體作用在彎管上的作用力的大小及方向。

2.3流動(dòng)液體力學(xué)液動(dòng)力影響滑閥的工作性能?！?/p>

滑閥結(jié)構(gòu)，見(jiàn)圖示；●閥口開(kāi)度xv；不考慮配合間隙時(shí)，通流截面積為●閥口液流流動(dòng)情況：θ=69°

A=πdxv=wxv

五、液壓滑閥上的液動(dòng)力2.3流動(dòng)液體力學(xué)⒈穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力FS

⑴取控制體:閥芯與閥體構(gòu)成的空間，見(jiàn)圖；

⑵受力分析:徑向力自成平衡，閥芯對(duì)液體系統(tǒng)只施加軸向力；

⑶列動(dòng)量方程

⑷解出閥芯對(duì)液體系統(tǒng)的作用力：

⑸判斷：為負(fù)值，說(shuō)明閥芯對(duì)液體的作用力的實(shí)際方向與假設(shè)方向相反！

⑹液動(dòng)力

方向向右。

結(jié)論：FS總是使閥口趨向關(guān)閉，反向流動(dòng)時(shí)，情況也是如此。

2.3流動(dòng)液體力學(xué)穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力對(duì)滑閥工作性能的影響

因v1＞＞v2，v2≈0，根據(jù)伯努利方程，有考慮閥口液流局部損失的影響，引入流速系數(shù)，閥口流速為

通過(guò)閥的流量

所以，

穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力類(lèi)似一彈性力，相當(dāng)于閥芯左端有一彈簧效應(yīng)。

2.3流動(dòng)液體力學(xué)⒉瞬態(tài)液動(dòng)力

閥口開(kāi)度xv變化時(shí)，將引起流量q變化，控制體中液體產(chǎn)生加速度，而使其動(dòng)量發(fā)生變化，于是閥芯受到一附加瞬態(tài)力作用。

根據(jù)動(dòng)量方程，瞬態(tài)力項(xiàng)為

瞬態(tài)液動(dòng)力為

u：控制體中液體的平均流速；負(fù)號(hào)“－”表示Fi方向與加速度方向相反。

設(shè)閥腔有效通流面積為A，進(jìn)出油口中心距為L(zhǎng)，即油液的實(shí)際流程（阻尼長(zhǎng)度），則m=ρAL。

當(dāng)Δp不變時(shí)，有

注意：由于作用于油液上的瞬態(tài)力總是與閥腔內(nèi)油液的加速度同方向，因此，瞬態(tài)液動(dòng)力方向總是與加速度方向相反；油液加速度的方向與閥口是打開(kāi)還是關(guān)小，油液是流入還是流出有關(guān)。詳情可參考有關(guān)書(shū)籍。

2.4管道內(nèi)壓力損失1.流體的流動(dòng)狀態(tài)

層流：指液體流動(dòng)時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)沒(méi)有橫向運(yùn)動(dòng)，互不混雜，呈線狀或?qū)訝畹牧鲃?dòng)。

紊流：指液體流動(dòng)時(shí)，液體質(zhì)點(diǎn)有橫向流動(dòng)（或產(chǎn)生小漩渦），作混雜紊亂的流動(dòng)狀態(tài)。

層流和紊流是兩種不同性質(zhì)的流動(dòng)狀態(tài)。層流時(shí)粘性力起主導(dǎo)作用，慣性力與粘性力相比不大，液體質(zhì)點(diǎn)受粘性的約束，不能隨意運(yùn)動(dòng)；紊流時(shí)慣性力起主導(dǎo)作用，液體質(zhì)點(diǎn)在高速流動(dòng)時(shí)，粘性不再能約束它。一、流體的流動(dòng)狀態(tài)、雷諾數(shù)2.4管道內(nèi)壓力損失⒉雷諾數(shù)Re

雷諾數(shù)Re相同，表明流動(dòng)狀態(tài)相同，與其他參數(shù)無(wú)關(guān)。根據(jù)量綱分析方法

L:特征尺寸、水力直徑：通流截面的通流能力RH:水力半徑

對(duì)于圓管，

所以有，雷諾數(shù)計(jì)算式

2.4管道內(nèi)壓力損失判斷流態(tài)

:臨界雷諾數(shù)

紊流：

層流：二、管道內(nèi)壓力損失

壓力損失規(guī)律與流態(tài)有關(guān)，也與管道的形狀有關(guān)。一般分為沿程壓力損失和局部壓力損失。㈠沿程壓力損失2.4管道內(nèi)壓力損失⒈層流下的沿程壓力損失

⑴流動(dòng)時(shí)的運(yùn)動(dòng)微分方程

取研究對(duì)象：半徑r、長(zhǎng)度l的微元圓柱體

受力分析：代入內(nèi)摩擦定律

（負(fù)號(hào)的含義，τ與軸正方向相反）

運(yùn)動(dòng)微分方程為

2.4管道內(nèi)壓力損失⑵速度分布規(guī)律

運(yùn)動(dòng)微分方程積分

當(dāng)r=R時(shí)，u=0，

→

二次拋物面方程

速度分布規(guī)律

管壁處r=R，u=0；

管軸上，r=0，有最大速度

⑶切應(yīng)力分布規(guī)律

將運(yùn)動(dòng)微分方程du代入內(nèi)摩擦定律

（線性分布）

管軸上，r=0，τ=0；管壁處r=R，有最大切應(yīng)力

2.4管道內(nèi)壓力損失⑷流量—壓力特性（流量公式）

已知通流截面上流速的分布規(guī)律，因此可以通過(guò)積分方法求得流量。在半徑r處，有微小環(huán)形通流面積：給出了流量與壓力損失之間的線性關(guān)系。

2.4管道內(nèi)壓力損失(5)壓力損失計(jì)算

（用流量計(jì)算）

（用平均流速計(jì)算）

（用沿程阻力系數(shù)計(jì)算式）

沿程阻力系數(shù)

理論值金屬管橡膠管

（用比能的形式）2.4管道內(nèi)壓力損失一般用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算λ

⒉紊流下的沿程壓力損失

流速或方向發(fā)生突然變化的流動(dòng)。由于紊動(dòng)、旋渦等產(chǎn)生的壓力損失。

（比能形式）

（以動(dòng)能的形式損失能量）

局部阻力系數(shù)只有少數(shù)可以從理論上推導(dǎo)出，大部分用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（二）局部壓力損失2.4管道內(nèi)壓力損失那么，如何減少壓力損失？有那些方法？以壓力損失形式表示的能量損失，轉(zhuǎn)換為熱能，影響油液的粘性。問(wèn)題（三）管路系統(tǒng)的總壓力損失2.5節(jié)流孔口的流量—壓力特性事物總是一分為二的。一方面我們希望減少壓力損失，提高功率使用率，但是，另一方面，根據(jù)流動(dòng)液體的流量—壓力特性關(guān)系，可以用壓力差來(lái)控制流量，或用流量來(lái)控制壓力，即實(shí)現(xiàn)流量或壓力控制。有一點(diǎn)應(yīng)該指出，用于控制的是很小的能量信號(hào)，損失是可以接受的。節(jié)流的概念在液流通道上，通流截面有突然收縮處的流動(dòng)，稱(chēng)為節(jié)流，它產(chǎn)生很大的局部壓力損失。顯然，能引起節(jié)流的裝置稱(chēng)為節(jié)流裝置。2.5節(jié)流孔口的流量—壓力特性節(jié)流的作用

一般常用有意設(shè)置的節(jié)流口來(lái)控制流量或壓力。

節(jié)流的實(shí)質(zhì)

形成液阻

節(jié)流孔口形式

細(xì)長(zhǎng)小孔、短孔、薄壁小孔、閥口

⒈細(xì)長(zhǎng)小孔（L/d＞4）

用作阻尼孔；孔中是層流流動(dòng)。

2.5節(jié)流孔口的流量—壓力特性給出了流量與通流面積、壓力損失之間的線性關(guān)系

應(yīng)用：①壓差原理當(dāng)q=0時(shí)，∵Δp=0，∴p1=p2；

當(dāng)q≠0時(shí)，∵Δp≠0，∴p1＞p2；

②阻尼特性——吸收能量p1p2例如：緩沖2.5節(jié)流孔口的流量—壓力特性⒉薄壁小孔(L/d＜0.5)

由于流線不能轉(zhuǎn)折，液體在上游1/2d處開(kāi)始突然收縮，沖向小孔d，并在下游1/2d處形成收縮瓶頸，然后突然擴(kuò)大。紊流流動(dòng)

壓力能在突然收縮處轉(zhuǎn)換為動(dòng)能，因?yàn)樾什豢赡転?，產(chǎn)生局部損失。突然擴(kuò)大后，動(dòng)能不可能完全轉(zhuǎn)換為壓力能。取1—1、2—2兩個(gè)截面，根據(jù)伯努利方程，有

2.5節(jié)流孔口的流量—壓力特性流速系數(shù)

流量公式:流量系數(shù)收縮系數(shù)2.5節(jié)流孔口的流量—壓力特性孔口通用的流量—壓力特性公式

應(yīng)用：對(duì)于滑閥閥口

2.5節(jié)流孔口的流量—壓力特性四流量損失——縫隙泄漏量⑴

泄漏的概念

內(nèi)泄與外泄

產(chǎn)生泄漏的原因

泄漏量計(jì)算通用公式

壓差流動(dòng)、剪切流動(dòng)

泄漏系數(shù)

2.5節(jié)流孔口的流量—壓力特性平行平板間隙間隙流動(dòng)——各種縫隙泄漏量公式推導(dǎo)的基礎(chǔ)

⑴間隙流動(dòng)為層流，切應(yīng)力沿x軸為線性分布

⑵層流時(shí)，壓差是x的線性函數(shù)

討論b=1的情況

切應(yīng)力沿y軸的分布

壓力沿x軸的分布規(guī)律

與y無(wú)關(guān)

兩次積分得速度分布規(guī)律

根據(jù)邊界條件

2.5節(jié)流孔口的流量—壓力特性結(jié)論

不考慮剪切流動(dòng)，引入泄漏系數(shù)

2.6

液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象

在液壓系統(tǒng)工作過(guò)程中，由于運(yùn)動(dòng)部件急速換向或關(guān)閉油路，因液流和運(yùn)動(dòng)部件的慣性作用，使系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生很高的瞬時(shí)壓力峰值，這種現(xiàn)象稱(chēng)為液壓沖擊。一、液壓沖擊振動(dòng)的實(shí)質(zhì)：系統(tǒng)中能量反復(fù)相互轉(zhuǎn)換的結(jié)果。1、液壓沖擊的物理過(guò)程2.5

液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象

可壓縮性液體中的振動(dòng)。由于存在能量交換，動(dòng)能→壓力能→彈性能，因而產(chǎn)生振動(dòng)。液壓沖擊是液體中能量瞬時(shí)轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的。

最靠近閥門(mén)的一層液體的壓力波的波形：

2、物理實(shí)質(zhì)2.6

液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象沖量F×Δt==mΔu動(dòng)量變化量在Δt

時(shí)間內(nèi)，壓力波向左傳遞距離S=aΔta—壓力波傳播速度

3、最大壓力升高值的計(jì)算2.6

液壓沖擊和氣穴現(xiàn)象⑴完全沖擊（閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間t＜1/2T）閥門(mén)完全關(guān)閉：閥門(mén)不完全關(guān)閉：⑵間接沖擊（閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間