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第三章 液压流体力学基础 第三节 管道中流液的特性 （1）流态、雷诺数 （2）沿程压力损失 （3）局部压力损失 （4）总压力损失 第四节 孔口和缝隙的压力流量特性 （1）薄壁小孔 （2）短孔和细长孔 （3）平板缝隙 （4）环形缝隙 第五节 液压冲击与空穴现象 第四节 管道中液流的特性 由于流动液体具有粘性，以及流动时突然转弯或通过阀口会产生撞击和旋涡，因此液体流动时必然会产生阻力。为了克服阻力，流动液体会损耗一部分能量，这种能量损失可用液体的压力损失来表示。压力损失即是伯努利方程中的hζ项。 一、流态，雷诺数 二、沿程压力损失 . 管道内液体的流量、平均流速、沿程压力损失 结论：式（3-33）是泊肃叶公式，流量与管径的四次方成正比，压差与管径的平方成反比。 式（3-34）可知，平均流速为最大流速的一半。 层流沿程压力损失： （2）圆管紊流 习题3-10 30号机械油在内径d=20mm的光滑钢管内流动，v=3m/s，判断其流态。若流经管长L=10m，求沿程损失△p为多少？当v=4m/s时，判断其流态，并计算其沿程损失△p为多少？ 液体流经管道的弯头、接头、阀口等处时，液体流速的大小和方向发生变化，会产生漩涡并发生紊动现象，由此造成的压力损失称为局部压力损失。 Δpξ= ξρv 2 / 2 ξ为局部阻力系数，实验获得，具体数值可查有关手册。 液流流过各种阀的局部压力损失可由阀在额定压力下的压力损失Δps来换算： Δpδ= Δps（q / qs ）2 额定压力下的压力损失Δps可由产品目录查得。 （三）总压力损失 其中： Cv:速度系数 ； Cc:截面收缩系数; Cc=Ac/A0 Cd:流量系数。 （1）、流量系数Cd的大小一般由实验确定，当Re≤100000时，按下式计算： （2）当Re100000时， Cd可以认为是不变的常数， 在液流完全收缩(△/d≥7) 时，Cd=0.60~0.61 ； 不完全收缩(△ /d7)时，按表3-3选取。 例题3-13 图示圆柱形阀芯，D=2cm，d=1cm。压力油在阀口处的压力降为△p1=3×105Pa，在阀腔a点到b点的压力降△p2=0.5×105Pa，油的密度ρ=900kg/m3,通过阀口的角度α=69°，流量系数Cd=0.65，求油液对阀芯的作用力。 例题3-13 图示圆柱形阀芯，D=2cm，d=1cm。压力油在阀口处的压力降为△p1=3×105Pa，在阀腔a点到b点的压力降△p2=0.5×105Pa，油的密度ρ=900kg/m3,通过阀口的角度α=69°，流量系数Cd=0.65，求油液对阀芯的作用力。 第五节、液压冲击与空穴现象 一、液压冲击基本概念 1、含义：由于某种原因致使压力在某一瞬间突然急剧升降的波动现象。这种现象就称之为液压冲击、水锤现象。 2、原因： （1）管道阀门关闭 （2）运动部件制动 （3）运动部件加速下落 流动液体和运动部件惯性的作用，使系统内瞬时形成很高的峰值压力。管中液体类似于弹簧。 3、后果：产生噪音，影响元件和系统寿命。使某些压力控制元件产生误动作，造成事故。 液压冲击 第五节、液压冲击与空穴现象 三、减小冲击压力具体措施 1、对阀门突然关闭而产生液压冲击的防治方法： ①减慢换向阀的关闭速度，例如采用直流电磁阀，其所产生的液压冲击要比交流电磁阀的小。 ②适当增大管径，减小流速，从而可减小流速的变化值，以减小缓冲压力； ③改进换向阀控制边界的结构（在阀芯的棱边上开出长方形或V形槽或将其做成锥形）。 ④在容易产生液压冲击能力的地方设置蓄能器。蓄能器不但能缩短压力波的传播距离、时间，还能吸收压力冲击。 ⑤采用软管也可获得良好减缓液压冲击的效果。 第五节、液压冲击与空穴现象 2、对运动部件突然制动、减速或停止而产生液压冲击的防治方法 ① 采取措施适当延长制动时间。 ②在液压缸端部设置缓冲装置（如单向节流阀）控制排油速度，可使活塞到液压缸地端部停止时，平稳无冲击。 ③采用橡胶软管吸收液压冲击能量，降低液压冲击力。 ④ 在易产生液压冲击的管路上设置蓄能器，以吸收冲击压力。 需掌握的例题和作业：例题3-1、例题3-3、例3-4、例题3-7 例题3-10、例题3-11、例题3-13 习题3-7、习题3-10习题3-1、习题3-4、习题3-5 * 压力损失由沿程压力损失和局部压力损失两部分组成。液流在管道中流动时的压力损失与液流运动状态（流态）有关。 雷诺实验装置 通过实验发现液体在管道中流动时存在两种流动状态： 层流——粘性力起主导作用 紊流——惯性力起主导作用