液压流体力学基础课件.ppt

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1、《液压技术基础》交通与车辆工程学院周长城上堂课内容回顾1．静止液体的力学基本概念和性质；2．流动液体的基本方程；（1）连续性定律（2）伯努利方程（3）动量定理第五节流体流动压力损失输油管线基本概念：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。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

2、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。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。对上式积分，并应用边界条件，当r＝R时，u＝0，得令则粘性力二、圆管中的流量对于半径r，宽度dr的微小通流截面，面积dA＝2πrdr，通过的流量为：通过圆管的流量可由上式积分求得，即：三、沿程压力损失计算：圆管通流截面上的平均流速为：沿程压力损失为：可以改写为：式中，λ称为沿程阻力系数。λ的理论值为64/Re。水在作层流

3、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λ＝75/Re，在橡胶管中λ＝80/Re。对于光滑管的沿程阻力系数为对于粗糙管的沿程阻力系数为四、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：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。ξ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。而对于非标准元件，可以通过分析计算求得。（1）管道突然扩大的局部压力损失管道局部扩大，由包达定理得到的突然扩

4、大的局部压力损失系数为：（2）逐渐扩大的局部压力损失对于逐渐扩大的压力局部，扩大角度为θ，由包达定理可得，局部压力（水头）损失为：式中，k为经验公式系数，根据吉布松（Gibson）试验，系数k，如图所示（3）突然缩小的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Ac。且Cc称为断面收缩系数，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Cc和局部阻力系数，见表所示。表3.2突然缩小的收缩系数Cc与局部阻力系数A2/A10.010.10.20.30.40.50.

5、60.70.80.91.0Cc0.6180.6240.6320.6430.6590.6810.7120.7550.8310.8921.000.4900.4690.4310.3870.3430.2980.2570.2120.1610.0700.00（4）逐渐缩小的局部压力损失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。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10～

6、20°的收缩角，其阻力系数取常数为0.04。（5）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。威斯巴赫通过试验总结出了弯管和折管的经验公式。（a）弯管的局部阻力系数计算公式为（b）折管局部阻力系数的计算公式为五、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，即也可以用水头损失

7、表示为：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10～20管径。为了使用方便，有时将上式进行转化。（1）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。于是，一个管路上的总损失，可表示为式中，L＝l＋∑le,称为管路的总阻力长

8、度。（2）如果主要是局部损失，折算成局部损失式中，ξ=ξe+∑ξ称为管路的总的阻力系数。例题２（Ｐ24）已知泵的流量qv=1.5×10－３m3/s，液压缸无杆腔的面积Ａ＝8×10－３ｍ３，负载Ｆ＝3000N，回油腔压力近似为零，液压缸进油管直径ｄ＝20ｍｍ,总高度Ｈ＝5ｍ,局部阻力系数＝7.2，油液密度＝900kg/m3,运动粘度＝46ｍｍ２/s.　　求（１）进油路压力损