液压流体力学基础02PPT学习教案

会计学1液压流体力学基础液压流体力学基础022022年5月7日上堂课内容回顾上堂课内容回顾1静止液体的力学基本概念和性质；静止液体的力学基本概念和性质；2流动液体的基本方程；流动液体的基本方程； （1）连续性定律）连续性定律 （2）伯努利方程）伯努利方程 （3）动量定理）动量定理第1页/共40页2022年5月7日第五节第五节 流体流动压力损失流体流动压力损失输油管线输油管线 基本概念：基本概念：在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失，压力损失分为两类：沿程压力损失和局部压力损失在液压传动中，能量损失主要表现为压力损失，压力损失分为两类：沿程压力损失和局部压力损失u沿程压力损失：沿程压力损失：油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。油液沿等直径直管流动时所产生的压力损失，这类压力损失是由液体流动时的内、外摩擦力所引起的。u局部压力损失：局部压力损失：是油液流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。是油液流经局部障碍（如弯管、接头、管道截面突然扩大或收缩）时，由于液流的方向和速度的突然变化，在局部形成旋涡引起油液质点间，以及质点与固体壁面间相互碰撞和剧烈摩擦而产生的压力损失。第2页/共40页2022年5月7日一、通流截面上的流速分布规律：一、通流截面上的流速分布规律：取微小圆柱液体，在匀速运动时受力平衡，即取微小圆柱液体，在匀速运动时受力平衡，即可见可见，管内液体质点的流速在半径方向按抛物线规律分布，如图所示。，管内液体质点的流速在半径方向按抛物线规律分布，如图所示。drdurlFrppf2)(221对上式积分，并应用边界条件，当对上式积分，并应用边界条件，当rR时，时，u0，得，得)(422rRlpu21ppp令令rdrlpdu2则则粘性力第3页/共40页2022年5月7日二、圆管中的流量二、圆管中的流量对于半径对于半径r，宽度，宽度dr的微小通流截面，面积的微小通流截面，面积dA2rdr，通过的流量为：通过的流量为：通过圆管的流量可由上式积分求得，即：通过圆管的流量可由上式积分求得，即：rdrrRlpurdrudAdq)(42222plRrdrrRlpqR128)(424022第4页/共40页2022年5月7日三、沿程压力损失计算：三、沿程压力损失计算：圆管通流截面上的平均流速为：圆管通流截面上的平均流速为：pldAqv322沿程压力损失为：沿程压力损失为：232dlvp可以改写为：可以改写为：22vdlp式中，式中，称为沿程阻力系数。称为沿程阻力系数。的理论值为的理论值为64/Re。水在作层流流动时的实际阻力系数和理论值是很接近的。水在作层流流动时的实际阻力系数和理论值是很接近的。液压油在金属圆管中作层流流动时，常取液压油在金属圆管中作层流流动时，常取75/Re，在橡胶管中，在橡胶管中80/Re。第5页/共40页2022年5月7日对于光滑管的沿程阻力系数为对于光滑管的沿程阻力系数为25. 0Re3164. 05310Re103 . 2237. 0Re221. 0032. 065103Re102)/lg(214. 1 d6103Re对于粗糙管的沿程阻力系数为对于粗糙管的沿程阻力系数为第6页/共40页2022年5月7日四、局部压力损失：四、局部压力损失：液体流经如阀口、弯管、通流截面变化等局部阻力处所引起的压力损失。计算公式为液体流经如阀口、弯管、通流截面变化等局部阻力处所引起的压力损失。计算公式为 ：式中，式中，v为液体的平均流速，一般情况下均指局部阻力后部的流速。为液体的平均流速，一般情况下均指局部阻力后部的流速。为局部阻力系数。为局部阻力系数。对于液流通过各种标准液压元件的局部损失，一般可从产品技术规格中查到对于液流通过各种标准液压元件的局部损失，一般可从产品技术规格中查到 。 而对于非标准元件，可以通过分析计算求得。而对于非标准元件，可以通过分析计算求得。22vp第7页/共40页2022年5月7日（1）管道）管道突然扩大的突然扩大的局部压力损失局部压力损失 管道局部扩大，由管道局部扩大，由包达定理包达定理得到的突然扩大的局部压力损失系数为：得到的突然扩大的局部压力损失系数为： 212) 1(AA（2） 逐渐扩大逐渐扩大的的局部压力损失局部压力损失 对于逐渐扩大的压力局部，扩大角度为对于逐渐扩大的压力局部，扩大角度为，由，由包达定理包达定理可得，局部压力（水头）损失为：可得，局部压力（水头）损失为： gvvkhf2)(221式中，式中，k为经验公式系数，为经验公式系数，第8页/共40页2022年5月7日根据吉布松（根据吉布松（Gibson）试验，系数）试验，系数k，如图所示，如图所示 第9页/共40页2022年5月7日（3） 突然缩小突然缩小的的局部压力损失局部压力损失当油液突然进入小管道，如图所示，形成一个过流断面最小的收缩断面，其面积为当油液突然进入小管道，如图所示，形成一个过流断面最小的收缩断面，其面积为Ac。且。且12ccCAACc称为称为断面收缩系数断面收缩系数，突然缩小的局部阻力系数与断面收缩系数，突然缩小的局部阻力系数与断面收缩系数Cc有关。在不同结构下的有关。在不同结构下的Cc和局部阻力系数，见表所示。和局部阻力系数，见表所示。 第10页/共40页2022年5月7日（4） 逐渐缩小逐渐缩小的的局部压力损失局部压力损失局部逐渐缩小的结构，如图所示局部逐渐缩小的结构，如图所示 在不同角度下，逐渐缩小处的局部阻力系数，见图所示。在不同角度下，逐渐缩小处的局部阻力系数，见图所示。局部逐渐缩小的这类管道，在缩小处不会出现流线脱离壁面的问题。因此，其主要阻力成分是沿程损失。一般该类出口，用于消防管道出口、水力采煤器的出口等，其出口角度均采用局部逐渐缩小的这类管道，在缩小处不会出现流线脱离壁面的问题。因此，其主要阻力成分是沿程损失。一般该类出口，用于消防管道出口、水力采煤器的出口等，其出口角度均采用1020的收缩角，其阻力系数取常数为的收缩角，其阻力系数取常数为0.04。 第11页/共40页2022年5月7日（5）弯管和折管）弯管和折管 弯管和折管的流动现象十分复杂。由于流动惯性，在弯管和折管的内侧，往往流线分离而形成涡流。在外侧，由于流体冲击壁面增加液流的混合。此外，由于外侧压力大于内侧压力，外侧的油液向内侧挤压，于是在断面上就产生回流，最后流体往往以螺旋运动形式离开转弯处。弯管和折管的流动现象十分复杂。由于流动惯性，在弯管和折管的内侧，往往流线分离而形成涡流。在外侧，由于流体冲击壁面增加液流的混合。此外，由于外侧压力大于内侧压力，外侧的油液向内侧挤压，于是在断面上就产生回流，最后流体往往以螺旋运动形式离开转弯处。威斯巴赫通过试验总结出了弯管和折管的经验公式。威斯巴赫通过试验总结出了弯管和折管的经验公式。 （a a）弯管的局部阻力系数计算公式为）弯管的局部阻力系数计算公式为 90)(847. 1131. 05 . 3Rr第12页/共40页2022年5月7日（b b）折管局部阻力系数的计算公式为）折管局部阻力系数的计算公式为 )2(sin407. 2)2(sin946. 042五、压力损失叠加原理五、压力损失叠加原理总的压力损失等于管道上所以沿程压力损失和所以局部压力损失之和，即总的压力损失等于管道上所以沿程压力损失和所以局部压力损失之和，即局沿ppp2222vvdlp第13页/共40页2022年5月7日也可以用水头损失表示为：也可以用水头损失表示为：gvdlhf2)(2注意：注意：上式只适合于相邻两个局部阻力之间有足够距离的情况。因为油液流经一个局部阻力之后，要经过在直管流过一段距离之后，才可以稳定。否则，在油液还没有恢复稳定之前，又经过一局部阻力处，从而使得油液扰动严重，阻力损失将大大增加。这样实际压力会比用上式所计算的压力损失大几倍。一般认为相邻两个局部阻力处之间的距离应大于上式只适合于相邻两个局部阻力之间有足够距离的情况。因为油液流经一个局部阻力之后，要经过在直管流过一段距离之后，才可以稳定。否则，在油液还没有恢复稳定之前，又经过一局部阻力处，从而使得油液扰动严重，阻力损失将大大增加。这样实际压力会比用上式所计算的压力损失大几倍。一般认为相邻两个局部阻力处之间的距离应大于1020管径。管径。第14页/共40页2022年5月7日为了使用方便，有时将上式进行转化。为了使用方便，有时将上式进行转化。（1 1）如果主要是沿程损失）如果主要是沿程损失，在将局部阻力系数折算成一个适当长度的沿程阻力损失。，在将局部阻力系数折算成一个适当长度的沿程阻力损失。 dle于是，一个管路上的总损失，可表示为于是，一个管路上的总损失，可表示为 22()22efllvL vhdgdg式中，式中， L Ll ll le e, ,称为管路的总阻力长度。称为管路的总阻力长度。 （2 2）如果主要是局部损失）如果主要是局部损失，折算成局部损失，折算成局部损失 edlgvgvhef22)(22式中，式中，= =e e+ +称为管路的总的阻力系数。称为管路的总的阻力系数。第15页/共40页2022年5月7日例题例题（24）已知泵的流量）已知泵的流量qv=1.510m3/s，液压缸无杆腔的面积，液压缸无杆腔的面积810，负载，负载3000N，回油腔压力近似为零，液压缸进油管直径，回油腔压力近似为零，液压缸进油管直径20,总高度总高度5,局部阻力系数局部阻力系数7.2，油液密度，油液密度900kg/m3,运动粘度运动粘度46/s.求（）进油路压力损失求（）进油路压力损失 ；（）油泵的供油压力；（）油泵的供油压力解（）进油管的压力损失（）进油管的压力损失221122vvlpd 式中，式中，112v4.77m/s, Re=20744； 短孔：短孔：0.5l/d4。 l为小孔的通流长度；为小孔的通流长度；d为小孔的孔径。为小孔的孔径。第17页/共40页2022年5月7日一、液体流过小孔的流量一、液体流过小孔的流量液体在液体在薄壁小孔中的流动薄壁小孔中的流动 ：液体在薄壁小孔中的流动液体在薄壁小孔中的流动 液体质点突然加速，惯性力作用；液体质点突然加速，惯性力作用；收缩截面收缩截面2-2，然后再扩散；造成能量损失，并使油液发热；收缩截面面积，然后再扩散；造成能量损失，并使油液发热；收缩截面面积A22和孔口截面积和孔口截面积A的比值称为的比值称为收缩系数收缩系数Cc，即，即Cc=A22/A收缩系数决定于雷诺数、孔口及其边缘形状、孔口离管道侧壁的距离等因素。收缩系数决定于雷诺数、孔口及其边缘形状、孔口离管道侧壁的距离等因素。第18页/共40页2022年5月7日列截面列截面11和和22的伯努利方程：的伯努利方程：gvgvgpgvgp22222222211v1可以忽略不计，整理得：可以忽略不计，整理得：pCppvv2)(211212由此求得液流通过薄壁小孔的流量为：由此求得液流通过薄壁小孔的流量为：pACpACCAvqdcv22222CdCvCc为为小孔流量系数小孔流量系数，一般由实验确定。，一般由实验确定。 当当Re 105时，时，Cd可认为是常数，可认为是常数， Cd0.60.61第19页/共40页2022年5月7日细长孔的流量计算细长孔的流量计算 ： 液体流经细长孔时，一般都是层流状态，可直接应用前面已导出的直管流量公式来计算，当孔口的截面积为液体流经细长孔时，一般都是层流状态，可直接应用前面已导出的直管流量公式来计算，当孔口的截面积为A=d2/4时，可写成：时，可写成：pAldq322 统一写为：统一写为： qKApm 式中式中A为流量截面面积，为流量截面面积，m2；p为孔口前后的压力差，为孔口前后的压力差，N/m2；m为由孔口形状决定的指数，为由孔口形状决定的指数，0.5m1，当孔口为薄壁小孔时，当孔口为薄壁小孔时，m0.5，当孔口为细长孔时，当孔口为细长孔时，m1；K为孔口的形状系数，当孔口为薄壁小孔时，为孔口的形状系数，当孔口为薄壁小孔时， ；当孔口为细长孔时，；当孔口为细长孔时，Kd2/(32l)。/2qCK 第20页/共40页2022年5月7日2dpqC A可知：（可知：（1）短孔流量）短孔流量 短孔的流量公式与薄壁小孔的流量公式相同，只是流量系数短孔的流量公式与薄壁小孔的流量公式相同，只是流量系数Cd不同。流量系数可以由右图查得。不同。流量系数可以由右图查得。 可知，当可知，当Re较大时较大时Cd将稳定在将稳定在0.8左右。左右。（2）细长孔流量）细长孔流量4128dqpl可知，细长孔流量与油液粘度有关，因此，流量受温度影响较大。可知，细长孔流量与油液粘度有关，因此，流量受温度影响较大。第21页/共40页2022年5月7日二、液体流过缝隙的流量二、液体流过缝隙的流量缝隙流的分类：缝隙流的分类：1.平行平板的间隙流动：如下四种情况平行平板的间隙流动：如下四种情况 固定平行平板间隙流动（压差流动）固定平行平板间隙流动（压差流动） 平行平板有相对运动时的间隙流动平行平板有相对运动时的间隙流动 两平行平板有相对运动，但无压差（纯剪切流动）两平行平板有相对运动，但无压差（纯剪切流动） 两平行平板既有相对运动，两端又存在压差时的流动两平行平板既有相对运动，两端又存在压差时的流动u2.圆柱环形间隙流动：如下三种情况圆柱环形间隙流动：如下三种情况 同心环形间隙在压差作用下的流动同心环形间隙在压差作用下的流动 偏心环形间隙在压差作用下的流动偏心环形间隙在压差作用下的流动 内外圆柱表面有相对运动又存在压差的流动内外圆柱表面有相对运动又存在压差的流动u3.流经平行圆盘间隙径向流动的流量流经平行圆盘间隙径向流动的流量u4.圆锥状环形间隙流动圆锥状环形间隙流动第22页/共40页2022年5月7日1.平行平板的间隙流动：平行平板的间隙流动： 取一个微元体（宽度为单位长度）。则在取一个微元体（宽度为单位长度）。则在x方向上受力平衡方程为：方向上受力平衡方程为：()()pdyddxpdp dydxdudy 将切应力的定义式将切应力的定义式代入上式得：代入上式得：221d udpdydx将上式两次积分可得：将上式两次积分可得：2122y dpuC yCdx 式中，式中，C1和和C2可由边界条件确定。因此，上式可化为：可由边界条件确定。因此，上式可化为：0()2uy hyupylh 第23页/共40页2022年5月7日将上式积分可得流经平行平板缝隙的流量为：将上式积分可得流经平行平板缝隙的流量为：000()2hhuy hyqubdypy bdylh 30122ubh pbhl当当u0 时，时，q0，即无液流通过。，即无液流通过。26hpl当当u00 时，即无相对运动时，由压差引起的油液流量为：时，即无相对运动时，由压差引起的油液流量为：312bhpql当当p0 时，由平板引起的剪切油液流量为：时，由平板引起的剪切油液流量为：02uqbh第24页/共40页2022年5月7日2.同心环形缝隙的流动：同心环形缝隙的流动：同心圆环缝隙，可看作是宽度同心圆环缝隙，可看作是宽度b2r的平行缝隙。因此，流经同心环形缝隙的流量，可表示为：的平行缝隙。因此，流经同心环形缝隙的流量，可表示为：22244212121()()8lnrrpqrrrlr第25页/共40页2022年5月7日3.偏心环形缝隙的流动：偏心环形缝隙的流动：对于偏心圆环缝隙的微圆弧对于偏心圆环缝隙的微圆弧dbr d所对应的缝隙间的流动看作是平行平板缝隙流动。因此，偏心环形微圆弧缝隙的流量，可表示为：所对应的缝隙间的流动看作是平行平板缝隙流动。因此，偏心环形微圆弧缝隙的流量，可表示为：30122urd hpdqrd hl00cos(1cos )hheh式中，式中，为相对偏心率，为相对偏心率，=e/h0将将h代入上式，并积分得，偏心环形缝隙的流量为代入上式，并积分得，偏心环形缝隙的流量为32000(1 1.5)122dhpdh uql当当u00时时320(1 1.5)12dhpql分析分析：第26页/共40页2022年5月7日3012dhpql当当0时，时， 即为同心环形缝隙的流量。即为同心环形缝隙的流量。当当1时，时， 即为同心环形缝隙的流量的即为同心环形缝隙的流量的2.5倍。倍。302.512dhpql4. 圆环平面缝隙的流动：圆环平面缝隙的流动：在高度为在高度为z处的微元环处的微元环dr处，可以看作是处，可以看作是u00的平行平板缝隙流动，因此，径向流速为：的平行平板缝隙流动，因此，径向流速为：()1()22rz hzdpudphz zdrdr 可知，可知，液压元件为了减小流经缝隙的泄漏量，应尽量减小配合元件之间的偏心率。但是，实际液压元件很难作到同心。液压元件为了减小流经缝隙的泄漏量，应尽量减小配合元件之间的偏心率。但是，实际液压元件很难作到同心。第27页/共40页2022年5月7日3026hrrh dpqurdzdr 因此，流量过的流量为因此，流量过的流量为即即36dpqdrrh当当rr2时，时，pp2，求得系数，求得系数C，代入上式得：，代入上式得：22316lnrqpphr 当当rr1时，时，pp1，所以得流经环形平面缝隙的流量为：，所以得流经环形平面缝隙的流量为：3216 lnhpqrr36lnqprCh 积分得：积分得：第28页/共40页2022年5月7日第七节第七节 液压冲击及空穴现象液压冲击及空穴现象l在流动的液体中，因某点处的压力低于空气分离压而产生气在流动的液体中，因某点处的压力低于空气分离压而产生气泡的现象，称为泡的现象，称为空穴现象空穴现象。l在一定的温度下，如压力降低到某一值时，过饱和的空气将在一定的温度下，如压力降低到某一值时，过饱和的空气将从油液中分离出来形成气泡，这一压力值称为该温度下的从油液中分离出来形成气泡，这一压力值称为该温度下的空空气分离压气分离压。l当液压油在某温度下的压力低于某一数值时，油液本身迅速当液压油在某温度下的压力低于某一数值时，油液本身迅速汽化，产生大量蒸气气泡，这时的压力称为液压油在该温度汽化，产生大量蒸气气泡，这时的压力称为液压油在该温度下的下的饱和蒸气压饱和蒸气压。注意：注意：液压油的饱和蒸气压相当小，比空气分离压小得多，因液压油的饱和蒸气压相当小，比空气分离压小得多，因此，要使液压油不产生大量气泡，它的压力最低不得低于液此，要使液压油不产生大量气泡，它的压力最低不得低于液压油所在温度下的空气分离压。压油所在温度下的空气分离压。 一、空穴现象一、空穴现象第29页/共40页2022年5月7日 、 气穴产生的部位：气穴产生的部位：（）液压泵（）液压泵的空穴现象的空穴现象 ：（）节流口（）节流口处的空穴现象。处的空穴现象。液压泵吸油管直径太小，或吸油阻力太大，或液压泵转速过高。由于吸油腔压力低于空气分离压而产生空穴现象，形成气泡。液压泵吸油管直径太小，或吸油阻力太大，或液压泵转速过高。由于吸油腔压力低于空气分离压而产生空穴现象，形成气泡。第30页/共40页2022年5月7日、气穴系数：、气穴系数： 据气穴产生机理，通常是用节流气穴系数来描述节流气穴发生的程度，即据气穴产生机理，通常是用节流气穴系数来描述节流气穴发生的程度，即 2/200vppvq式中，式中，p p0 0为节流孔下游压力，即节流流动的最低压力；为节流孔下游压力，即节流流动的最低压力；v v0 0为节流下游的流速，即流经节流孔后收缩喉部位处流速；为节流下游的流速，即流经节流孔后收缩喉部位处流速；p pv v为油液空气分离压力。为油液空气分离压力。 节流孔前后的节流压力之差为节流孔前后的节流压力之差为：2/2001vpp节流气穴系数可表示为节流气穴系数可表示为 010ppppvq由于由于p pv v与与p p0 0和和p1相比小的很多，因此上式可化为相比小的很多，因此上式可化为101/1qpp据文献可知，当据文献可知，当 0.4时，油液不产生气穴；当时，油液不产生气穴；当 0.4时，油液产生气穴，且越小，则气穴产生越严重。令时，油液产生气穴，且越小，则气穴产生越严重。令0.4，可得气穴产生的临界压力之比为，可得气穴产生的临界压力之比为qq10/3.5pp 第31页/共40页2022年5月7日、空穴的危害：、空穴的危害： 气蚀：气蚀：这些气泡随着液流流到下游压力较高的部位时，会因这些气泡随着液流流到下游压力较高的部位时，会因承受不了高压而破灭，产生局部的液压冲击，发出噪声并引承受不了高压而破灭，产生局部的液压冲击，发出噪声并引起振动，当附着在金属表面上的气泡破灭时，它所产生的局起振动，当附着在金属表面上的气泡破灭时，它所产生的局部高温（部高温（766,993,1149)和高压和高压(几百几百MPa)，会使金属，会使金属剥落，使表面烧伤、粗糙或出现海绵状的小洞穴。这种固体剥落，使表面烧伤、粗糙或出现海绵状的小洞穴。这种固体壁面的腐蚀、剥蚀的现象称为壁面的腐蚀、剥蚀的现象称为气蚀气蚀。 减小空穴现象的减小空穴现象的措施措施 （1）减小流经节流小孔前后的压力差，一般希望小孔前后）减小流经节流小孔前后的压力差，一般希望小孔前后压力比小于压力比小于3.5。 （2）正确设计液压泵的结构参数，适当加大吸油管内径。）正确设计液压泵的结构参数，适当加大吸油管内径。 （3）提高零件的抗气蚀能力，增加零件的机械强度，采用）提高零件的抗气蚀能力，增加零件的机械强度，采用抗腐蚀能力强的金属材料，减小零件表面粗糙度等。抗腐蚀能力强的金属材料，减小零件表面粗糙度等。第32页/共40页2022年5月7日二、液压冲击二、液压冲击u在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然在液压系统中，由于某种原因，液体压力在一瞬间会突然升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为升高，产生很高的压力峰值，这种现象称为液压冲击液压冲击。u液压冲击的液压冲击的实质实质主要是管道中的液体因突然停止运动而导主要是管道中的液体因突然停止运动而导致动能向压力能的瞬时转变。致动能向压力能的瞬时转变。u 液压冲击液压冲击产生的原因产生的原因 ：当阀门瞬间关闭时，管道中便产生液压冲击。当阀门瞬间关闭时，管道中便产生液压冲击。 液压系统中运动着的工作部件突然制动或换向时，由工作液压系统中运动着的工作部件突然制动或换向时，由工作部件的动能将引起液压执行元件的回油腔和管路内的油液部件的动能将引起液压执行元件的回油腔和管路内的油液产生液压激振，导致液压冲击。产生液压激振，导致液压冲击。 液压系统中某些元件的动作不够灵敏，也会产生液压冲击液压系统中某些元件的动作不够灵敏，也会产生液压冲击，如系统压力突然升高，但溢流阀反应迟钝，不能迅速打，如系统压力突然升高，但溢流阀反应迟钝，不能迅速打开时，便产生压力超调，即液压冲击。开时，便产生压力超调，即液压冲击。第33页/共40页2022年5月7日（1）运动部件制动）运动部件制动时产生的液压冲击：时产生的液压冲击：设总质量为设总质量为M的运动部件在制动时的减速时间为的运动部件在制动时的减速时间为t，速度的减小值为，速度的减小值为v，液压缸的有效工作面积为，液压缸的有效工作面积为A，则根据，则根据动量定理动量定理可近似地求得系统中的冲击压力可近似地求得系统中的冲击压力p，因，因tAvMpvMtpA所以所以第34页/共40页2022年5月7日（2）液体突然停止运动）液体突然停止运动时产生的液压冲击：时产生的液压冲击： 设管道的截面积为设管道的截面积为A，长度为，长度为l，管道中液流的流速为，管道中液流的流速为v，密度为，密度为。当管道的末端突然关闭时，液体立即停止运动。根据能量转化和守衡定律，液体的动能。当管道的末端突然关闭时，液体立即停止运动。根据能量转化和守衡定律，液体的动能Alv2/2转化为液体的弹性能转化为液体的弹性能Alp2/（2K），即），即Alv2/2=Alp2/（2K）Kpvcv 所以所以上式中，上式中，p为液压冲击时压力的升高值；为液压冲击时压力的升高值；K为液体的等效体积弹性模量；为液体的等效体积弹性模量；c为冲击波在管道中的传播速度，按下式计算：为冲击波在管道中的传播速度，按下式计算：EKdKKc1/第35页/共40页2022年5月7日 上式中，上式中，K为液体的体积弹性模量；为液体的体积弹性模量；d为管道内径；为管道内径；为管道壁厚；为管道壁厚；E为管道材料的弹性模量；冲击波在管道中的液压油内的传播速度为管道材料的弹性模量；冲击波在管道中的液压油内的传播速度c一般约为一般约为8901270m/s。 完全冲击：完全冲击：当阀门关闭时间当阀门关闭时间t小于压力波来回一次所需的时间小于压力波来回一次所需的时间tc(临界关闭时间临界关闭时间)的情况，即的情况，即ttc(tc=2l/c)，称为完全冲击。，称为完全冲击。 非完全冲击：非完全冲击：否则称为非完全冲击。否则称为非完全冲击。 非完全冲击时引起的压力峰值比完全冲击时的低，按下式计算非完全冲击时引起的压力峰值比完全冲击时的低，按下式计算:EKdKKc1/ttcvpc第36页/共40页2022年5月7日减小液压冲击的措施减小液压冲击的措施由以上分析可知，采取以下措施可减小液压冲击：由以上分析可知，采取以下措施可减小液压冲击：u(1)使直接冲击变为间接冲击，这可用减慢阀的关闭速度和减使直接冲击变为间接冲击，这可用减慢阀的关闭速度和减小冲击波传递距离来达到。小冲击波传递距离来达到。u (2)正确设计阀口，使运动部件制动时速度变化比较均匀。正确设计阀口，使运动部件制动时速度变化比较均匀。u(3)限制管道中油液的流速限制管道中油液的流速v。u(4)用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收液压冲击的用橡胶软管或在冲击源处设置蓄能器，以吸收液压冲击的能量。能量。u(5)在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀在容易出现液压冲击的地方，安装限制压力升高的安全阀。第37页/共40页2022年5月7日、液体流动压力损失、液体流动压力损失（）沿程损失；（）局部损失；（）叠加原理（）沿程损失；（）局部损失；（）叠加原理、油液流经小孔和缝隙的流量与压力之间关系、油液流经小孔和缝隙的流量与压力之间关系（）薄壁小孔（）短小孔；（）细长孔（）薄壁小孔（）短小孔；（）细长孔（）平板缝隙（）环形缝隙（）平板缝隙（）环形缝隙、液压冲击和气穴现象、液压冲击和气穴现象（）液压冲击产生的原因；（）液压冲击产生的原因；（）液压冲击的危害及减小冲击的措施（）液压冲击的危害及减小冲击的措施（）气穴产生的原因（）气穴产生的原因（）气穴的危害及减小气穴的措施（）气穴的危害及减小气穴的措施第38页/共40页2022年5月7日作业作业：332-12第39页/共40页