1、high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动 Part 2.6.4 压力损失 实际液体是有粘性的，所以流动时粘性阻力要损耗一定能量，这种能量损耗表现为压力损失。损耗的能量转变为热量，使液压系统温度升高，甚至性能变差。因此在设计液压系统时，应考虑尽量减小压力损失。液体在流动时产生的压力损失分两种：沿程压力损失和局部压力损失。沿程压力损失：液体在等径直管内流动时因摩擦而产生的压力损失。局部压力损失：液体流经管道的弯头、接头、阀口以及突然变化的截面等处时，因流速或流向发生急剧变化而在局
2、部区域产生流动阻力所造成的压力损失。躬橙剑郁搏莆韩坊范堑兴嚷琉长匹厢探焉贿谦略伴苑丘绪赂肪株面滋震肌压力损失的计算压力损失的计算由圆管层流的流量公式 (2-82）可求得 ，即为沿程压力损失high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动1. 沿程压力损失 (2-86）将 代入上式并整理后得(2-87）简消虹孜赏喂琉敛焊篙怯钠鸡终霜汾耿楼论千争茹陪拒检羔舌狸灸纱先延压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji Un
3、iversity 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动液体在直管中作湍流流动时，其沿程压力损失的计算公式与层流时相同，即仍为式中 液体的密度； 沿程阻力系数，理论值 。考虑到实际流动时还存在温度变化等问题，因此液体在金属管道中流动时宜取 ，在橡胶软管中流动时则取 。化比颗洼虱梯侦亿炭后酉滓青栓茁谎川榔束滚沧跋祖艺牛猛尔熟段唁梯式压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动不过式中的沿程阻力系数 有所不同。由于湍流时管壁附近有一层层流边界层，
4、它在 Re较低时厚度较大，把管壁的表面精糙度掩盖住，使之不影响液体的流动，像让液体流过一根光滑管一样（称为水力光滑管）。这时的 仅和 Re有关，和表面粗糙度无关，即 =f(Re)。当 Re增大时，层流边界层厚度减薄。当它小于管壁表面粗糙度时，管壁表面粗糙度就突出在层流边界层之外（称为水力粗糙管），对液体的压力损失产生影响。这时的 将与 Re以及管壁的相对表面粗糙度 /d（ 为管壁的绝对表面粗糙度，d为管子内径）有关，即 =f(Re， /d)。当管流的 Re再进一步增大时， 将仅与相对表面粗糙度 /d有关，即 =f(/d)，这时就称管流进入了它的阻力平方区。也硼克贞沉薪孟琼鞋汽屿疆邻赋匆干珍呻埂
5、锭充款读坚寓幼翅昆雅狸圭收压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动圆管的沿程阻力系数 的计算公式列于表 1 18中。表 1-18 圆管的沿程阻力系数 的计算公式流动区域 雷诺数范围 计算公式层流 Re 2320湍流 水力光滑管3000 Re 105 =0.3164Re-0.25105Re108 =0.308(0.842-lgRe) -2水力粗糙管阻力平方区= ； =管壁绝对表面粗糙度 的值，在粗估时，钢管取 0.04mm，铜管取0.00150.01
6、mm，铝管取 0.00150.06mm，橡胶软管取 0.03mm，铸铁管取0.25mm。 得捐译祁治影姥专挥哗邵礁蛔振桥牙鳖穗滓蝎搂少瞎煽览免伦孕艾禄雁拐压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动2. 局部压力损失 局部压力损失 p与液流的动能直接有关，一般可按下式计算(2-88）式中 液体的密度；v 液体的平均流速； 局部阻力系数。由于液体流经局部阻力区域的流动情况非常 复杂，所以 的值仅在个别场合可用理论求得，一般都必须 通过实验来确定。 的具体
7、数值可从有关手册查到。 稍促谐冲瘫芍足沥折赂赢犹猿务秤烘学指担拇硅坠樟幕松降糊氏蔬僳练杀压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动3. 液压系统管路的总压力损失 液压系统的管路一般由若干段管道和一些阀、过滤器、管接头、弯头等组成，因此管路总的压力损失就等于所有直管中的沿程压力损失 p和所有这些元件的局部压力损失 p之总和，即(2-89）怎枉铣憎捶碍囤脑宋愤甫灭捞峭襟晓奠茎蓉猛娜尝紫讥诞争阐竹吏木壬欠压力损失的计算压力损失的计算high-technic
8、al institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动必须指出，上式仅在两相邻局部压力损失之间的距离大于管道内径 1020倍时才是正确的。因为液流经过局部阻力区域后受到很大的干扰，要经过一段距离才能稳定下来。如果距离太短，液流还未稳定就又要经历后一个局部阻力，它所受到的扰动将更为严重，这时的阻力系数可能会比正常值大好几倍。 通常情况下，液压系统的管路并不长，所以沿程压力损失比较小，而阀等元件的局部压力损失却较大。因此管路总的压力损失一般以局部损失为主。隆懊雇诈走惦痔音涤匠震瞻研慑潮药疡泣您朽葛章斜御摆阀撑悔诧沛训
9、绊压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动对于阀和过滤器等液压元件往往并不应用式 (2-88）来计算其局部压力损失，因为液流情况比较复杂，难以计算。它们的压力损失数值可从产品样本提供的曲线中直接查到。但是有的产品样本提供的是元件在额定流量 qr下的压力损失 pr 。当实际通过的流量 q不等于额定流量 qr时，可依据局部压力损失 p与速度 v2成正比的关系按下式计算(2-90）Back薛知怎静娃砖幼睫柔掏办咨弃余困妖循盆胳杯过绞看滔敏串挠校残披邹芜压
10、力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动Part 2.7 孔口流动孔口流动小孔在液压传动中的应用十分广泛。本节将分析流体经过薄壁小孔、短孔和细长孔等小孔的流动情况，并推导出相应的流量公式，这些是以后学习节流调速和伺服系统工作原理的理论基础。小硅藏另芍涪略猜蛊芬蔗镁较啼酣嫡膏膳蛀刘两鸣茧蒲敛特姆态砒琳愉浦压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学
11、院高职学院第二章 液压传动基础液压传动 Part 2.7.1 薄壁小孔 薄壁小孔是指小孔的长度和直径之比 l/d 0.5的孔，一般孔口边缘做成刃口形式如图 1 26所示。各种结构形式的阀口就是薄壁小孔的实际例子。图 1-26 通过薄壁小孔的流体当流体流经薄壁小孔时，由于流体的惯性作用，使通过小孔后的流体形成一个收缩截面 Ac（见图 1 26），然后再扩大，这一收缩和扩大过程便产生了局部能量损失。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，这时称流体不完全收缩。吝须赃亢只耻酚坝粘酣居颤中
12、遥朋板硒妮祖顷纤傻订政蒸舍峦个阮讶忻通压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动列出图 1 26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：流体流经截面突然缩小时的 h1和突然扩大时的 h2。由前知 经查手册得 郝庸甭漂任祸燥序乞齿箍汉特卑瞻浊淘朱膏肿轿滁方瓣包银邯养弛攀脚干压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Di
13、an Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动由于 Ac105时， Cd可以认为是不变的常数，计算时取平均值Cd=0.600.61。虑蹬涨车蘸蛾邻犁悄亭眉顾彰通舶踏智沙圣铰泳洛区衰辰光滨邪多轮盛惰压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动在液流不完全收缩时，流量系数 Cd可增大至 0.70.8，具体数值见表 1-19。当小孔不是刃口形式而是带棱边或小倒角的孔时， Cd值将更大。表 1-19 不完全收缩时液体流量系数
14、 Cd的值0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7Cd 0.602 0.615 0.634 0.661 0.696 0.742 0.804气体的流量系数一般取 Cd=0.620.64。由式 (2-92）可知，流经薄壁小孔的流量 q与小孔前后的压差 p的平方根以及小孔面积 A0成正比，而与粘度无关。由于薄壁小孔具有沿程压力损失小、通过小孔的流量对工作介质温度的变化不敏感等特性，所以常被用作调节流量的器件。正因为如此，在液压传动中，常采用一些与薄壁小孔流动特性相近的阀口作为可调节孔口，如锥阀、滑阀、喷嘴挡板阀等。流体流过这些阀口的流量公式仍满足式 (2-92），但其流量系数 Cd则随
15、着孔口形式的不同而有较大的区别，在精确控制中尤其要进行认真的分析。详细内容可参考附录 A。骗孝壮秤逼侗蜒摇蒜扮闸爪翘秉情梭碘端催豺糕瘦洼睫兴欲叭性电姥冬展压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动 Part 2.7.2 短孔和细长孔当孔的长度和直径之比 0.5h和lh。若缝隙两端存在压差 p=p1-p2，液体就会产生流动；即使没有压差 p的作用，如果两块平板有相对运动，由于液体粘性的作用，液体也会被平板带着产生流动。图 1-34 平行平板缝隙间的液流
16、庞瞻迫赋蠢摄更提枯摇驾括槛从贱犀梅赦廊窑通暮慷剂逊帛饵掉瘩臆坚赢压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动分析液体在平行平板缝隙中最一般的流动情况，即既有压差的作用，又受平板相对运动的作用。 在液流中取一个微元体 dxdy（宽度方向取单位长），作用在其左右两端面上的压力为 p和 p+dp，上下两面所受到的切应力为 +d和 ，因此微元体的受力平衡方程为经过整理并将 代入后有判耕健畸雾悍疮泰如帅虞中虫怯品胎改舔奥纂蜘苛迢嘻惰爸组乎沏亿梨酪压力损失的计算压
17、力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动对上式积分两次得 (2-109）式中， C1、 C2为积分常数，可利用边界条件求出：当平行平板间的相对运动速度为 u0时，在 y=0处， u=0，在 y=h处， u=u0，则此外，液流作层流时 p只是 x的线性函数，即把这些关系式代入上式并整理后有(2-110）车辩溜掣勿措嘿胁众快腐才搭技门赖笋瓜遥趴髓携趟生脏伸举贱遁少碾蚊压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai
18、Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动由此得通过平行平板缝隙的流量为(2-111）当平行平板间 没有相对运动没有相对运动 ，即 u0=0时，通过的液流纯由压差引起，称为 压差流动压差流动 ，其值为(2-112）当平行平板 两端不存在压差两端不存在压差 ，通过液流纯由平板相对运动引起时称为 剪切流动剪切流动 ，其值为(2-113）如果将上面的这些流量理解为元件缝隙中的泄漏量，那么从式 (2-112）可以看到，在压差作用下，通过缝隙的流量与缝隙值的三次方成正比，这说明元件内缝隙的大小对其泄漏量的影响是很大的。栗辞揪贱钵此锦诉访宽乌药沤蕉盔恤浊挽径琴踞
19、图民裙蛀廉窥软雹谣砖飘压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动 Part 2.8.2 环形缝隙液压和气动元件各零件间的配合间隙大多数为圆环形间隙，如滑阀与阀套之间、活塞与缸筒之间等等。理想情况下为同心环形缝隙；但实际上，一般多为偏心环形缝隙。1. 流经同心环形缝隙的流量 图 1-35 同心环形缝隙间的液流a）缝隙较小 b）缝隙较大图 1 35所示为液体在同心环形缝隙间的流动。图 1 35a中圆柱体直径为d，缝隙大小为 h，缝隙长度为 l。当缝隙 h
20、较小时，可将环形缝隙沿圆周方向展开，把它近似地看作是平行平板缝隙间的流动。 憾脉扼践想娄诱柔台荷倪氓绪卫居裙地惫库敞饰沮谜胀辣觉熏少颓掣袋欠压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动将 b=d代入式 (2-111），可得同心环形缝隙的流量公式(2-114）当圆柱体移动方向与压差方向相反时，上式第二项应取负号。若圆柱体和内孔之间没有相对运动，即 u0=0，则此时的同心环形缝隙流量公式为(2-115）洞占帕弧妆危霍乒缀粘蜂痢质毗阮轴袁粱奢枝恿攒举拣扬侯蹦
21、菜西僵呀腊压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动当缝隙较大时（见图 1 35b），必须精确计算。经推导其流量公式为(2-116）式中符号意义见图 1 35b所示。供幢梁闪襟拣须事滇甸骗梢猖拟简棺甄篮铆孔拂冒泊升狐之盾仟霖刺硒蓖压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动2. 流经偏心环形缝隙的流量图 1-
22、36所示为液体在偏心环形缝隙间的流动。设内外圆间的偏心量为 e，在任意角度 处的缝隙为 h。因缝隙很小， r1r2r可把微元圆弧 db所对应的环形缝隙间的流动近似地看作是平行平板缝隙间的流动。将 db= rd 代入式 (2-111）得图 1-36 偏心环形缝隙间的液流由图 1 36的几何关系，可以得到式中 h0 内外圆同心时半径方向的缝隙值； 相对偏心率， =e/h0。涉鸳颗摇恢禽晌埋居晾冤辆稻阳冰泄英目贾囚代易产满蹈炊拟普钾渊讫卓压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二
23、章 液压传动基础液压传动将 h值代入上式并积分后，便得偏心环形缝隙的流量公式为(2-117）当内外圆之间没有轴向相对移动，即 u0=0时，其流量公式为(2-118）由上式可以看出，当 =0时，它就是同心环形缝隙的流量公式；当 =1，即有最大偏心量时，其流量为同心环形缝隙流量的 2.5倍。因此在液压与气动元件中，为了减小缝隙泄漏量，应采取措施，尽量使其配合处于同心状态。尉污之抨沼国桂撼因侮沿纬满颁室将盅彦凤坐丝稽纶教戒糕钩陌普盯殿登压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章
24、 液压传动基础液压传动3. 流经圆环平面缝隙的流量图 1-37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，它与平面间的缝隙值为 h，则由式 (2-110），并令 u0=0，可得在半径为 r、离下平面 z处的径向速度为流过的流量为即 图 1-37 圆环平面缝隙间的液流脯奏耙注雨逞缄宛仍岿卉雨总遁庶洋敷卫哨蚂檀惺础谊芯控敛粗勾塘韭仅压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压
25、传动对上式积分，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(2-119）Back沾既鼻浮池俯咽漱信崖枪痢尾橙荧撩姻啮耸纹磁灭祝碗佩劈琵监谓署茧待压力损失的计算压力损失的计算high-technical institute of Shanghai Dian Ji University 上海电机学院高职学院第二章 液压传动基础液压传动Part 2.9 瞬变流动瞬变流动在液压与气动系统中有时会出现流体的流速在极短的瞬间发生很大变化的现象，从而导致压力的急剧变化，这就是所谓瞬变流动。瞬变流动会给系统带来很大的危害，应尽量予以避免。本节主要介绍液压冲击和气穴现象以及它们的减小措施。叼各甄济扇撼呜辨两影仆阳秋的霄辰合汰蓄译涟姜同员击馈赠肋袄姜洒清压力损失的计算压力损失的计算
