液壓與氣壓傳動期末復(fù)習(xí)重點考點教學(xué)講義

第一章液壓傳動根底第一節(jié)液壓技術(shù)的應(yīng)用和進展液壓傳動是一門的技術(shù),從第一臺水壓機問世至今已有 200年的歷史。進展有三個階段：2030其次次世界大戰(zhàn)期間。2060目前，液壓傳動廣泛地應(yīng)用于機械制造、工程機械、建筑、汽車工業(yè)、石油化工、航天航空、軍事、冶金、農(nóng)機、海洋開發(fā)等領(lǐng)域,具體見P11-1術(shù)的進展，機、電、液技術(shù)的嚴(yán)密結(jié)合，液壓傳動的進展又進入了一個嶄的階段。其次節(jié) 液壓傳動的工作原理和組成一、液壓傳動的工作原理以液壓千斤頂為例，來說明液壓傳動的工作原理，如圖 1-1所示，組成:手動液壓泵:由杠桿1、泵體2、活塞3、單向閥47舉升液壓缸：活塞8、缸體9:當(dāng)提起杠桿1時，活塞3上升，泵體2下腔的工作容積增大，形成局部真空，于是油箱 12中的油液在大氣壓力的作用下，推開單向閥4進入泵體2的下腔(此時單向閥7。當(dāng)壓下杠桿1時，活塞3下降，泵體2下腔的容積縮小，油液的壓力上升，翻開單向閥 7(單4關(guān)閉)，泵體29的下腔(此時截止閥11關(guān)閉)，使活塞8把重物頂起?！脡河图僭O(shè)反復(fù)提壓杠桿1，就可以使重物不斷上升，到達起重的目的。當(dāng)翻開截止閥11時，活塞8在外力和自重的作用下實現(xiàn)回程，缸體 9下腔的油液通過管路10由以上可見，液壓傳動是一種以液體為傳動介質(zhì)，利用液體的壓力能來實現(xiàn)運動和力的傳遞的一種傳動方式。液壓傳動的特點:以液體為傳動介質(zhì)來傳遞運動和動力。由于液體只有肯定的體積而沒有固定的外形 ,所以液壓傳動必需在密閉的容器內(nèi)進展。10依靠密封容積的變化傳遞運動。依靠壓力的變化傳遞動力。二、液壓傳動系統(tǒng)的組成二、液壓傳動系統(tǒng)的組成簡化了的機床工作臺液壓傳動系統(tǒng)圖：圖 1-2所示。組成:l—油箱2—過濾器3—液壓泵4-壓力表5-6-節(jié)流閥7-換向閥8-液壓缸9-10-：液壓泵31中吸油，經(jīng)節(jié)流閥67。當(dāng)換向閥兩端的電磁鐵均不通電時，閥芯處于中位，管路P、A、B、T均不相通，液壓缸兩腔油液均被封閉，工作臺不動。假設(shè)換向閥7左端電磁鐵通電，閥芯推向右側(cè)，此時管路P→A，B→T，壓力油經(jīng)管路P→換向閥、管路A→液壓缸8的左腔；由于液壓缸的缸體固定，活塞 9在壓力油的推動下，通過活塞桿帶開工作臺向右運動，同時，液壓缸 8右腔的油液→管路B→換向閥→管路T→油箱1。當(dāng)換向閥7右側(cè)電磁鐵通電時，閥芯被推至左側(cè)位置，壓力油經(jīng)管路P→換向閥→管路B→液壓缸88左腔的油液→管路A→換向閥→管路T流回油箱。通過掌握換向閥7，使換向閥7臺的往復(fù)運動?？烧{(diào)整，由節(jié)流閥6和溢流閥5樣，可以開大，也可以關(guān)小。當(dāng)開大時，經(jīng)節(jié)流閥 6進入系統(tǒng)的油液就增多，工作臺的運動速度就加快，同時經(jīng)溢流閥5流回油箱的油液就相應(yīng)削減;當(dāng)關(guān)小時，運動速度就減慢，同時經(jīng)溢流閥5流回油箱的油液就相應(yīng)增加，從而掌握工作臺的速度。工作臺運動時，還要抑制肯定的阻力，如切削阻力和摩擦阻力等，這些阻力由液壓泵輸出油液的壓力來抑制,因此，要求液壓泵輸出的油液壓力應(yīng)能進展調(diào)整，這個功能是由溢流閥 5來完成的。當(dāng)油液壓力對溢流閥閥芯的作用力略大于彈簧對閥芯的作用力時，閥芯才能移動，使閥口翻開，油液經(jīng)溢流閥流回油箱，壓力不再上升，此時，泵出口處的油液壓力是由溢流閥打算的。由此可見，液壓傳動系統(tǒng)由以下幾個局部組成，動力元件 液壓泵，是能量的輸入裝置，它將原動機輸入的機械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，向系統(tǒng)供給壓力油。執(zhí)行元件 液壓缸或液壓馬達，是能量的輸出裝置，它把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，抑制負(fù)載，帶動機械完成所需的動作。掌握元件 各種掌握閥，如壓力閥、流量閥、方向閥等，用來掌握液壓系統(tǒng)所需的壓力、流量、方向和工作性能，以保證執(zhí)行元件實現(xiàn)各種不同的工作要求。關(guān)心元件 指各種管接頭、油管、油箱、過濾器、蓄能器、壓力表等，起連接、輸油、貯油、過濾、貯存壓力能、測量等作用，它們對保證液壓系統(tǒng)牢靠和穩(wěn)定地工作，具有格外重要的作用。工作介質(zhì) 液壓油，是傳遞能量的介質(zhì)，它直接影響著液壓系統(tǒng)的性能和牢靠性。三、液壓傳動系統(tǒng)的圖形符號構(gòu)造原理圖：圖1-2所示的液壓傳動系統(tǒng)圖，是一種半構(gòu)造式的工作原理圖，稱為 構(gòu)造原理圖。這種原理圖直觀性強、簡潔理解，但繪制起來比較麻煩。圖形符號：為了簡化原理圖的繪制，系統(tǒng)中各元件可用符號表示，這些符號只表示元件的職能和掌握方式及外部連接口，不表示元件的具體構(gòu)造和參數(shù)及連接口的實際位置和元件的安裝位置。我國2023年制訂的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T786.1—2023《流體傳動系統(tǒng)及元件圖形符號和回路圖第 1局部：用于常規(guī)用途和數(shù)據(jù)處理的圖形符號》對元件圖形符號進展了規(guī)定，就屬于職能符號。按照規(guī)定，液壓元件符號均以元件的非工作狀態(tài)表示 ，有些液壓元件無法承受職能符號表示時，仍允許承受構(gòu)造原理圖表示。圖1-2所示的液壓系統(tǒng)用職能符號表示時，如圖 1-3所示，這樣繪制起來便利，可使系統(tǒng)圖簡潔明白。

第三節(jié) 液壓傳動的優(yōu)缺點液壓傳動與機械傳動、電氣傳動相比，具有以下 優(yōu)點:單位功率的重量輕。傳動能便利地實現(xiàn)無級調(diào)速，并且調(diào)速范圍大。工作平穩(wěn)、反響快、沖擊小，能快速起動、制動和頻繁換向。掌握、調(diào)整比較簡潔，操縱比較便利、省力，易于實現(xiàn)自動化。易獲得很大的力和轉(zhuǎn)矩，可以使傳動構(gòu)造簡潔。易于實現(xiàn)過載保護，同時，油液作為傳動介質(zhì)，相對運動外表間能自行潤滑，故元件的使用壽命長。由于液壓元件已實現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化，所以液壓系統(tǒng)的設(shè)計、制造和使用都比較便利。:不行避開存在泄漏，又不是確定不行壓縮的，因此不宜在傳動比要求嚴(yán)格的場合承受。在工作過程中存在能量損失，如摩擦損失、泄漏損失等，故不宜于遠(yuǎn)距離傳動。傳動對油溫的變化比較敏感，因此，不宜在低溫順高溫條件下工作。為了削減泄漏，液壓元件的制造精度要求較高，因此，液壓元件的制造本錢較高，而且對油液的污染比較敏感。液壓系統(tǒng)故障的診斷比較困難，因此對修理人員提出了更高的要求，既需要系統(tǒng)地把握液壓傳動的理論學(xué)問，又要具有肯定的實踐閱歷。第四節(jié)液壓油一、液壓油的性質(zhì)當(dāng)液體在外力作用下流淌時，液體內(nèi)部各流層之間產(chǎn)生內(nèi)摩擦力的性質(zhì)，就稱為液體的黏性。11—4所示為液體黏性示意圖，試驗說明(牛頓內(nèi)摩擦定律)，液體流淌時相鄰液層間的內(nèi)摩擦力與液層間的相對速度△Vh=V 〔1-1〕h為單位面積上的內(nèi)摩擦力(切應(yīng)力)。為比例系數(shù)，稱為動力黏度。動力黏度的單位是Pa·S(帕·秒)。2．運動黏度動力黏度和液體密度ρ的比值就稱為運動黏度，即 〔1-2〕運動黏度的單位是m2/s(二次方米每秒)。它沒有明確的物理意義，但習(xí)慣上常用它來標(biāo)志液體的黏度，例如各種礦物油的牌號就是該種油液在 40℃時的運動黏度的平均值。3相對黏度又稱條件黏度，它是承受特定的黏度計在規(guī)定的條件下測出的液體黏度。我國、德國、前蘇聯(lián)等國家承受恩氏黏度0E ，美國用賽氏黏度SSU，英國則用雷氏黏度RS。恩氏黏度用恩氏黏度計測定，是2OOmL溫度為t℃的被測液體流經(jīng)恩氏黏度計的時間與 200mL溫度為20℃的蒸餾水在同一黏度計中流經(jīng)時間之比。一般以40℃及10O℃作為測定液體黏度的標(biāo)準(zhǔn)溫度，由此而得到的恩氏黏度分別用 E 、E 標(biāo)記。40 100液體黏度的測定可用旋轉(zhuǎn)黏度計或運動黏度測定器直接測定， 也可以先測出液體的相對黏度，然后再依據(jù)閱歷公式換算出運動黏度。恩氏黏度與運動黏度〔 m2/s〕間的換算關(guān)系式為2s(7.31oE )106(m ) 〔1-3〕2sOE液體的黏度隨液體壓力和溫度的變化而變化，對液壓油而言，壓力增大，黏度增大，但其變化量很小，在一般的中、低壓系統(tǒng)中可以無視不計。但液壓油的黏度受溫度變化的影響格外敏感，溫度上升，黏度降低。液壓油的黏度隨溫度變化的關(guān)系稱為液壓油的黏溫特性。液壓油黏度的變化直接影響液壓系統(tǒng)的性能和泄漏量。因此，期望黏度隨溫度的變化越小越好，即黏溫特性要好。黏溫特性可用黏度指數(shù)V?I表示，黏度指數(shù)V?I的值越高，表示液壓油黏度隨溫度的變化越小，即黏溫特性越好。對于一般的液壓傳動系統(tǒng)，一般要求 V?I≥90。液體受壓力作用發(fā)生體積變化的性質(zhì)稱為液體的可壓縮性。在一般狀況下，由于壓力變化引起液體體積的變化很小，液壓油的可壓縮性對液壓系統(tǒng)性能的影響不大，所以一般可認(rèn)為液體是不行壓縮的。在壓力變化較大或有動態(tài)特性要求的高壓系統(tǒng)中， 應(yīng)考慮液體壓縮性對系統(tǒng)的影響。當(dāng)液體中混入空氣時，其壓縮性將顯著增加，并嚴(yán)峻影響液壓系統(tǒng)的性能，故應(yīng)將液壓系統(tǒng)中油液中的空氣含量減小到最低限量。作為傳動介質(zhì)的液壓油還需要有其它一些性質(zhì)，如熱安定性、氧化安定性、抗泡沫性、抗乳化性、防銹性、潤滑性以及相容性等，這些性質(zhì)都對液壓油的選擇和使用有重要的影響，其含義較為明顯，不再多作解釋，可參閱有關(guān)資料。二、液壓油的分類在GB498—2023中，將潤滑劑和有關(guān)產(chǎn)品規(guī)定為 L類產(chǎn)品，在GB7631.2一2023中，又將L類產(chǎn)品按應(yīng)用場合分為18個組，其中H組用于液壓系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)用油的分類見表 1—2。液壓油的黏度等級:表1-3液壓油的命名：L-HM32三、對液壓油的要求和選用對液壓油的要求在液壓傳動中，液壓油既是傳動介質(zhì)，又兼作潤滑油，因此它比一般潤滑油的要求更高。對液壓油的要求為:要有適宜的黏度和良好的黏溫特性。具有良好的潤滑性，以減小液壓元件中相對運動外表的磨損。具有良好的熱安定性和氧化安定性。具有較好的相容性，即對密封件、軟管、涂料等無溶解等有害的影響。質(zhì)量要純潔，不含或含有極少量的雜質(zhì)、水分和水溶性酸堿等。要具有良好的抗泡沫性，抗乳化性要好，腐蝕性要小，防銹性要好。液壓油乳化會降低其潤滑性，而使酸值增加，使用壽命縮短。液壓油中產(chǎn)生泡沫會引起氣穴現(xiàn)象。液壓油用于高溫場合時，為了防火安全，閃點要求要高，在溫度低的環(huán)境下工作時，凝點要求要低。對人體無害，本錢低。2液壓油的合理選用，實質(zhì)上就是對液壓油的品種和牌號的選擇。(1)液壓油品種的選擇 石油基液壓油的品種較多，由于制造簡潔，來源多，價格較低，故在液壓設(shè)備中，幾乎90%以上是使用石油基液壓油。但難燃液壓油既有抗燃特性 ;又符合節(jié)約能源與掌握污染的要求，故受到各國的普遍重視，所以應(yīng)從設(shè)備中液壓系統(tǒng)的特點、工作環(huán)境和液壓油的特性等動身，來選擇液壓油的品種，表 1-4可供選擇時參考?！?)液壓油牌號的選擇 在液壓油的品種已定的狀況下選擇油的牌號時，最先考慮的應(yīng)是液壓油的黏度。假設(shè)黏度太低，就便泄漏增加，從而降低效率，降低潤滑性，增加磨損 ;假設(shè)液壓油的黏度太高，運動局部的阻力要增加，磨損增大，液壓泵的吸油阻力增大，易產(chǎn)生吸空并造成噪聲。因此，要合理選擇液壓油的黏度。選擇液壓油時要留意以下幾點：工作環(huán)境 當(dāng)液壓系統(tǒng)工作環(huán)境溫度較高時，應(yīng)承受較高黏度的液壓油;反之剛承受較低黏度的液壓油。工作壓力 當(dāng)液壓系統(tǒng)工作壓力較高時，應(yīng)承受較高黏度的液壓油，以防泄漏;反之用較低黏度的液壓油。運動速度 當(dāng)液壓系統(tǒng)工作部件運動速度高時，為了削減功率損失，應(yīng)承受黏度較低的液壓油。反之承受較高黏度的液壓油。液壓泵的類型 在液壓系統(tǒng)中，不同的液壓泵對潤滑的要求不 同，選擇液壓油時應(yīng)考慮液壓泵的類型及其工作環(huán)境，如表 1-5所示?！?)合理使用液壓油的要點換油前液壓系統(tǒng)要清洗，液壓系統(tǒng)首次使用液壓油前，必需徹底清洗干凈，在更換同一品種液壓油時，也要用換的液壓油沖洗 1至2次。液壓油不能隨便混用。留意液壓系統(tǒng)密封的良好，防止泄漏和外界各種塵土、雜質(zhì)等混入。4〕參加油時，必需按要求過濾。5〕依據(jù)換油指標(biāo)準(zhǔn)時更換液壓油。第五節(jié)液體靜力學(xué)根底一、液體的靜壓力及其特性液體的靜壓力就是液體單位面積上所受到的法向作用力，在物理學(xué)中稱為壓強，在工程實際中習(xí)慣上稱為壓力。由于液體質(zhì)點間的內(nèi)聚力很小，不能受拉，只能受壓，所以液體的靜壓力具有兩個重要的特性:液體靜壓力的方向總是承壓面的內(nèi)法線方向。靜止液體內(nèi)任一點的液體靜壓力在各個方向上都相等。二、壓力的表示方法及其單位壓力的表示方法有兩種，一種是以確定真空 (零壓力)為基準(zhǔn)測量的壓力，稱為確定壓力;另一種是以大氣壓力為基準(zhǔn)測量的壓力，稱為相對壓力。由于大多數(shù)測壓儀表所測量的壓力都是相對壓力，故相對壓力也稱為表壓力。當(dāng)確定壓力低于大氣壓時，習(xí)慣上稱為具有真空，而確定壓力缺乏于大氣壓力的那局部壓力值，稱為真空度。確定壓力、相對壓力、真空度的關(guān)系如圖 5-5所示壓力的單位是Pa〔N/m2，由于此單位太小，在工程上常用 kPa、Mpa。它們之間的關(guān)系是lMPa=103kPa=106Pa。三、液體靜力學(xué)根本方程式如圖5-6a所示，液體在重力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，液體所受的力有:液體的重力、液面上的壓力P、容器壁面對液體的壓力。假設(shè)要計算離液面深度為h處某點A出一個底面通過該點的，底面積為A的垂直小液柱，如圖5-6b所示，這個小液柱的重量為ρghA，由于小液柱處于平衡狀態(tài)，于是有pA=pAghAp0等式兩邊同除以 A，則得0p=p+ρgh0上式即為靜壓力根本方程式，由此可見 :ρ1〕靜止液體內(nèi)任一點的壓力由液體自重所引起的壓力 gh和液面上的壓力p兩局部組成。ρ02〕連通容器內(nèi)同一液體中，深度一樣處各點的壓力均相等。由壓力相等的點組成的面叫做等壓面，在重力作用下靜止液體的等壓面是一個水平面。四、壓力的傳遞由靜力學(xué)根本方程可知，靜止液體中任意一點的壓力都包含了液面上的壓力 P這說明在密閉容器中，由外力作用所產(chǎn)生的壓力可以等值地傳遞到液體內(nèi)全部各點。這就是帕斯卡原理，或稱靜壓力傳遞原理。在液壓傳動系統(tǒng)中，通常由外力產(chǎn)生的壓力要比液體自重產(chǎn)生的壓力大得多。因此，常把液體自重產(chǎn)生的壓力無視式不計，則液體內(nèi)部各點的壓力處處相等。我們以圖 5-7為例來說明液壓系統(tǒng)壓力的形成。圖中大、小活塞的面積分別為 A1、A2 ，在小活塞上加一外力F,在大活塞上有重力wр1═F/A1;大液壓缸中液體的壓力為р2═w/A2,p1═р2，W=A2F/A1。兩活塞的面積比A2/A1越大，大活塞輸出的力wр2═W/A2可知，假設(shè)重力W=o，則р2=o。依據(jù)帕斯卡原理，這時р1F上去，即負(fù)載為零時系統(tǒng)建立不起壓力。這說明，液壓系統(tǒng)中的壓力取決于負(fù)載。五、靜止液體對容器壁面上的作用力靜止液體和固體壁面相接觸時，固體壁面上各點在某一方向上所受液體靜壓作用力的總和便是液體在該方向上作用于固體壁面上的力。其大小等于液體的靜壓力和承壓外表在該方向的投影面積的乘積。第六節(jié) 液體動力學(xué)根底一、根本概念．抱負(fù)液體和穩(wěn)定流淌實際液體具有黏性，也具有壓縮性。為了分析問題便利，我們把既無黏性又無壓縮性的液體稱為抱負(fù)液體。液體流淌時，假設(shè)液體中任意一點的壓力、速度和密度都不隨時間而變化，則這樣的流淌稱為穩(wěn)定流淌，假設(shè)在壓力、速度和密度中有一個量隨時間而變化，則稱為不穩(wěn)定流淌。體積流量和平均流速體積流量和平均流速是描述液體流淌的兩個主要參數(shù)。液體在管道中流淌時，通常將垂直于液體流淌方向的截面積稱為通流截面，或稱過流斷面。單位時間內(nèi)通過某過流斷面的液體的體積，稱為體積流量〔簡稱流量〕 。流量的常用代號為q單位為m3/s，實際中常用的單位為L/minmL/sv，在實際中，由于液體在管道中流淌時的速度分布規(guī)律為拋物面,如圖1-11所示，計算較為困難。為了便于計算，假設(shè)過流斷面上的流速v是均勻分布的，流過斷面A過該斷面的流量。流速v均流速來處理。于是有q=vA，故平均流速為：vv=qvA在液壓缸中，液體的流速與活塞的運動速度一樣，由此可見，當(dāng)液壓缸的有效面積肯定時，活塞的運動速度取決于輸入液壓缸的流量。流淌狀態(tài)英國物理學(xué)家雷諾通過大量試驗，覺察了液體在管路中流淌時有兩種流淌狀態(tài) :層流和紊流，并找到了判別這兩種流淌狀態(tài)的方法。如圖1-11所示,在層流時，液體質(zhì)點沿管路作直線運動，互不干擾，沒有橫向運動，即液體作分層流淌，各層間的液體互不混雜。在紊流時，液體質(zhì)點除了沿管路運動外，還有橫向運動，呈紊亂混雜狀態(tài)。二、連續(xù)性方程在一般狀況下，液體的可壓縮性很小，可認(rèn)為是不行壓縮的，即密度 ρ為常數(shù)。液體又是連續(xù)的，不行能有空隙存在。因此，液體在管路中作穩(wěn)定流淌時，依據(jù)質(zhì)量守恒定律可知，管內(nèi)流動液體的質(zhì)量不會增多也不會削減，故在單位時間內(nèi)流過管路某個截面的液體質(zhì)量必定相等。如圖1-12所示，管路兩處的通流面積分別為 A、A，液體流速分別為v、v，壓力為p、p，1 2 1 2 1 2液體的密度為 ，則有液流的連續(xù)性方程為vAV A1 1 2 2即 vA=vA11 22說明液體在管路中作穩(wěn)定流淌時，單位時間內(nèi)通過任何過流斷面的流量都是相等的，而液流的流速與過流斷面的面積成反比。因此，流量肯定時，管路細(xì)的地方流速大，管路粗的地方流速小。三、伯努利方程l伯努利方程就是能量守恒定律在流淌液體中的表現(xiàn)形式，抱負(fù)液體沒有黏性，在管內(nèi)作穩(wěn)定流淌時沒有能量損失，具有位置勢能、壓力能和動能三種形式的能量。如圖 1-12所示，依據(jù)能量守恒定律，在任一截面上的這三種能量都可以相互轉(zhuǎn)換，但其和都保持不變。即V2 p V2 p1 Z2g

1 2 Z 2g 2g 2 g上式為抱負(fù)液體的伯努利方程,它說明白流淌液體各質(zhì)點的位置、壓力和速度之間的關(guān)系。．實際液體的伯努利方程實際液體具有黏性，在過流斷面上各點的速度是不同的，另外，由于液體有黏性，會產(chǎn)生內(nèi)摩擦力因而造成能量損失。假設(shè)單位重量的實際液體從一個截面流到另一截面的能量損失用 hw表示，則實際液體的伯努利方程為V2 p V2 p11 Z 2g 1

1 2 2 g 2g

2hw2 g式中，為動能修正系數(shù)。液體處于層流流淌時取 2;液體處于紊流流淌時，取1。上式為實際液體的伯努利方程，它說明白流淌液體各質(zhì)點的位置、壓力和速度之間的關(guān)系。當(dāng)管道水平放置或位置凹凸的影響都很小時，液體的流速越高，壓力就越低。如在一一粗細(xì)不等的管道中。過流斷面小的部位液體的流速較高，液體的壓力就較低；反之，過流斷面大的部位液體的流速較低，液體的壓力就較高。四、動量方程〔略〕第七節(jié) 液體流淌中的壓力損失實際液體具有黏性，在流淌時就有阻力，為了抑制阻力，就必需要消耗能量，這樣就有能量損失。在液壓傳動中，能量損失主要表現(xiàn)為壓力損失，液壓系統(tǒng)中的壓力損失分為兩類，一類是由液壓油沿等徑直管流淌時所產(chǎn)生的壓力損失，稱為沿程壓力損失。另一類是液壓油流經(jīng)局部障礙(如彎管、接頭、管截面突然擴大或收縮)時的壓力損失，稱為局部壓力損失。一、沿程壓力損失液體在直管中流淌時，由于液體內(nèi)部、液體和管壁間的摩擦力以及紊流流淌時，質(zhì)點間的相互碰撞，從而引起壓力損失。壓力損失可用達西公式確定p

lv2d 23式中，p為沿程壓力損失(Pa)；L為管路長度(m);v為液流速度(m/s);d為管路內(nèi)徑〔m);為液體的密度(kg );為沿程阻力系數(shù)。3m液體層流流淌時，黏性力起主導(dǎo)作用，液體質(zhì)點受黏性的約束，不能隨便運動。層流的壓力損失P與流量q成正比。即vpdpqv=128l式中， 為液體的動力黏度。液體紊流流淌時，慣性力起主導(dǎo)作用，黏性力已不能約束它，此時的能量損失比層流流淌時的能量損失大得多。因此，在液壓系統(tǒng)中應(yīng)盡可能使液體在管路中作層流運動。二、局部壓力損失液體經(jīng)過局部障礙處，由于液流的方向和速度突然變化，在局部形成旋渦引起液壓油質(zhì)點間以及質(zhì)點與固體壁面間相互碰撞和猛烈摩擦而產(chǎn)生壓力損失， 由于液體的流淌現(xiàn)象是格外簡單的。所以局部壓力損失一般由試驗求得，可用下式計算p

2式中，p為局部壓力損失(Pa);為局部阻力系數(shù),由試驗求得,具體數(shù)據(jù)可查閱有關(guān)液壓傳動設(shè)計計算手冊;v為液流的流速(m/s)，一般狀況下均指局部阻力后部的流速,

為液體密度(kg/m3)。對于液流通過各種閥時的局部壓力損失，可由閥的產(chǎn)品名目中直接查得或查得公稱流量 q下npn

。假設(shè)實際通過閥的流量q不是公稱流量時，且壓力損失又是與流量有關(guān)的閥類元件，如換向閥、過濾器等，則壓力損失可按下式計算2ppq2n qn三、管路中的總壓力損失液壓系統(tǒng)的管路通常由假設(shè)干段管道組成，其中每一段又串聯(lián)諸如彎頭、掌握閥、管接頭等形成的局部阻力裝置，因此管路系統(tǒng)總的壓力損失等于直管中的沿程壓力損失 p及全部局部壓力損失p 的總和。即pp

p

2 2 2

〔1-23〕在液壓傳動中，管路一般都不長，而掌握閥、彎頭、管接頭等的局部阻力則較大，沿程壓力損失比起局部壓力損失來是比較小的。因此，大多數(shù)狀況下總的壓力損失只計算局部壓力損失和長管的沿程損失。壓力損失過大，將使功率損耗增加，油液發(fā)熱，泄漏增加，效率降低，液壓系統(tǒng)性能變壞。爭論壓力損失的目的是為了正確估算壓力損失的大小和找出削減壓力損失的途徑。由式〔1-23〕可以看出，減小流速、縮短管路長度、削減管路截面的突然變化、提高管路內(nèi)壁的加工質(zhì)量等，都可以削減壓力損失，其中以液流速度的影響最大。第八節(jié)液體流經(jīng)小孔及縫隙的性質(zhì)在液壓系統(tǒng)中，常會遇到液體流經(jīng)小孔和縫隙的狀況，前者是節(jié)流調(diào)速和液壓伺服系統(tǒng)工作原理的的根底，后者則是分析液壓元件和系統(tǒng)泄漏的依據(jù)。一、液體流經(jīng)小孔的特性當(dāng)小孔的通流長度與孔徑d之比L/d ≤0.5時，稱為薄壁小孔。當(dāng)L/d＞4時稱為瘦長孔。當(dāng)0.5＜L/d≤4時稱為短孔。1、液體流過薄壁小孔的流量1-14所示為液體流過薄壁小孔的狀況，當(dāng)液流從過流斷面從1-1處向薄壁小孔集合時，由于連續(xù)流淌，不行能在孔口處突然轉(zhuǎn)變方向，故液流經(jīng)過孔口時，會產(chǎn)生收縮和集中現(xiàn)象，造成很大的能量損失，并使油液發(fā)熱。液流收縮的程度取決于雷諾數(shù)、孔口及邊緣的外形、孔口離管路內(nèi)壁的距離等因素。當(dāng)管路直徑D與小孔直徑d的比值D/d＞7時，液流的收縮作用不受管路內(nèi)壁的影響，此時稱完全收縮。反之，管路內(nèi)壁對收縮的程度有影響，則稱為不完全收縮。對于圖1-14所示，由伯努利方程可推導(dǎo)出液流通過薄壁小孔的流量公式為2pq2pq式中Cq

為流量系數(shù)，當(dāng)液流為完全收縮時， Cq

=0.6~0.62；當(dāng)液流為不完全收縮時，C=q~0.8；A為過流小孔的斷面積；p為小孔前、后的壓力差。2、液體流過瘦長孔的流量液體流經(jīng)瘦長孔時的流淌狀態(tài)一般為層流，因此可用液流流經(jīng)圓管的流量公式計算，即d4q128lp關(guān)于液體流經(jīng)短孔的流量公式可用液體流經(jīng)薄壁小孔的流量公式計算，但流量系數(shù)不同，一Cq

=0.82。為了分析問題便利，液體流經(jīng)各種孔口的流量壓力特性，可用下式表示qKApm2式中，K為由節(jié)流孔的外形和液體的性質(zhì)打算的系數(shù)，對于薄壁小孔和短孔， K2q對于瘦長孔，Kd2(32l；A為過流小孔的截面積；p為小孔前、后的壓力差。由以上可知，液體流經(jīng)薄壁小孔的流量和小孔前、后的壓力差p的平方根以及小孔的面積A成正比，而與黏度無關(guān)。因此在液壓系統(tǒng)性中常承受薄壁小孔作為節(jié)流元件。二、液體流過縫隙的流量液壓元件內(nèi)各零件間要保持正常的相對運動，就必需有適當(dāng)?shù)拈g隙，因此造成泄漏，其泄漏的途徑有內(nèi)泄漏和外泄漏。產(chǎn)生泄漏緣由有兩個：一個是間隙兩端存在壓力差，此時稱為壓差流動；二是組成間隙的兩協(xié)作面有相對運動。此時稱為剪切流淌。這兩種流淌同時存在的狀況較為常見。液體流經(jīng)平行平板間隙的流淌圖所示為液體流經(jīng)平行平板間隙的流淌狀況，由于相對運動零件之間的間隙很小，因此液流在間隙中的流淌狀態(tài)一般為層流，液體流經(jīng)間隙的流量為q=u0bh2壓差流淌時：q=

bh3p12l兩種流淌同時存在時：流淌方向一樣，泄漏相加；流淌方向相反，泄漏相減?？梢?，由壓差流淌引起的泄漏與間隙高度 h3成正比。因此，間隙的掌握很重要。流過環(huán)形間隙的流量圖1-18所示為同心環(huán)狀間隙，液壓元件中液壓缸缸體與活塞之間的間隙，滑閥閥體與閥芯之間的間隙均為同心環(huán)狀間隙。當(dāng)間隙兩端壓差為△p，間隙之間相對運動速度為υ時的泄漏流量為qdh3pdh12l 2式中，d為活塞直徑〔m；h為間隙〔m；μ為液壓油動力黏度〔Pa.S差流淌和由剪切流淌引起的泄漏的方向而定。兩者一樣時取正值，相反時取負(fù)值。在工程實際中，內(nèi)孔和外圓柱外表往往都具有肯定的偏心量，這就形成了偏心環(huán)狀縫隙，如1-19所示,通過偏心環(huán)狀間隙的流量為dh3q12l

p11.5式中，ε為偏心率，ε=e/h；h為同心時的間隙量〔m。當(dāng)ε=0時，它就是同心環(huán)狀間隙的流量公式。當(dāng)環(huán)狀間隙處于最大偏心狀況時，其流量為同心環(huán)狀間隙流量的2.5倍。因