【正文】 在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中 ， 絕大多數(shù)壓力損失轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，造成系統(tǒng)溫度增高 ， 泄漏增大 ， 影響系統(tǒng)的工作性能 。從計(jì)算壓力損失的公式可以看出 ， 減小流速 ， 縮短管道長(zhǎng)度 ， 減少管道截面突變 ， 提高管道內(nèi)壁的加工質(zhì)量等 ，都可使壓力損失減小 。 其中流速的影響最大 ， 故液體在管路中的流速不應(yīng)過(guò)高 。 但流速太低 ， 也會(huì)使管路和閥類(lèi)元件的尺寸加大 ， 并使成本增加 ， 因此要綜合考慮確定液體在管道中的流速 。 2222lp p pd??? ? ? ???? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ?47 第五節(jié) 液體流經(jīng)小孔的流量 如圖所示為進(jìn)口邊做成刃口形的典型 薄壁孔口 。 由于液體的慣性作用 ， 液流通過(guò)孔口時(shí)要發(fā)生收縮現(xiàn)象 ， 在靠近孔口的后方出現(xiàn)收縮最大的通流截面 22。 對(duì)于薄壁圓孔 ，當(dāng)孔前通道直徑與小孔直徑之比 d1/d≥7時(shí) ， 流束的收縮作用不受孔前通道內(nèi)壁的影響 ， 這時(shí)的收縮被稱(chēng)為完全收縮；反之 ， 當(dāng) d1/d7時(shí) ， 孔前通道對(duì)液流進(jìn)入小孔起導(dǎo)向作用 ，這時(shí)的收縮被稱(chēng)為不完全收縮 。 薄壁小孔液流 48 現(xiàn)對(duì)孔前通流斷面 1― 1和收縮斷面 2― 2之間的液體列出伯努利方程： 式中 ， h1=h2；因 ?1 ?2 ， 則 ?1可以忽略不計(jì) ， 認(rèn)為是零；因?yàn)槭湛s斷面的流動(dòng)是紊流 ， 則 ?2=1；而 僅為局部損失 ， 即 ， 代入上式后可得： 由此可得通過(guò)薄壁孔口的流量公式為： p gh p gh p w1 1 1 1 2 2 2 2 2 212 12? ? ? ? ? ?? ?? ? ? ?? ? ?2)(22222 ?????????? ?????dldlp w?pw2 1 21 2 2()1p p C p?? ???? ? ? ??q A C C A p C A pc T q T? ? ?2 2 2 2? ? ?? ? ?49 、 細(xì)長(zhǎng)孔口的流量 短孔的流量公式仍然是上式 。 短孔比薄壁孔口容易制作 ，因此特別適合于作固定節(jié)流器使用 。 流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)孔的液流 ， 由于粘性而流動(dòng)不暢 ， 流速低 ， 故多為層流 。 所以其流量計(jì)算可以應(yīng)用前面推出的圓管層流流量公式： 在這里 ， 液體流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)孔的流量 q和孔前后的壓差 ?p成正比 ， 而和液體的粘度 ?成反比 。 可見(jiàn)細(xì)長(zhǎng)孔的流量和液壓油的粘度有關(guān) 。 這一點(diǎn)是和薄壁孔口的特性大不相同的 。 綜合各孔口的流量公式 ， 可以歸納出一個(gè)流量通用公式： 4128dqpl????q CA pT? ? ?50 第六節(jié) 液壓沖擊及空穴現(xiàn)象 ?在流動(dòng)的液體中，因某點(diǎn)處的壓力低于空氣分離壓而產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象，稱(chēng)為 空穴現(xiàn)象 。 ?在一定的溫度下，如壓力降低到某一值時(shí)，過(guò)飽和的空氣將從油液中分離出來(lái)形成氣泡，這一壓力值稱(chēng)為該溫度下的 空氣分離壓 。 ?當(dāng)液壓油在某溫度下的壓力低于某一數(shù)值時(shí)，油液本身迅速汽化，產(chǎn)生大量蒸氣氣泡，這時(shí)的壓力稱(chēng)為液壓油在該溫度下的 飽和蒸氣壓 。 ?液壓油的飽和蒸氣壓相當(dāng)小，比空氣分離壓小得多，因此，要使液壓油不產(chǎn)生大量氣泡，它的壓力最低不得低于液壓油所在溫度下的空氣分離壓。 一、空穴現(xiàn)象 51 空穴的 產(chǎn)生 ： ?液壓泵 的空穴現(xiàn)象 ： 液壓泵吸油管直徑太小，或吸油阻力太大，或液壓泵轉(zhuǎn)速過(guò)高。由于吸油腔壓力低于空氣分離壓而產(chǎn)生空穴現(xiàn)象，形成氣泡。 ?節(jié)流口 處的空穴現(xiàn)象。 52 ?空穴的 危害 ： ?氣蝕： 這些氣泡隨著液流流到下游壓力較高的部位時(shí)，會(huì)因承受不了高壓而破滅，產(chǎn)生局部的液壓沖擊，發(fā)出噪聲并引起振動(dòng)，當(dāng)附著在金屬表面上的氣泡破滅時(shí)，它所產(chǎn)生的局部高溫和高壓會(huì)使金屬剝落，使表面粗糙，或出現(xiàn)海綿狀的小洞穴。這種固體壁面的腐蝕、剝蝕的現(xiàn)象稱(chēng)為 氣蝕 。 ?減小空穴現(xiàn)象的 措施 ?（ 1）減小流經(jīng)節(jié)流小孔前后的壓力差，一般希望小孔前后壓力比小于 。 ?（ 2）正確設(shè)計(jì)液壓泵的結(jié)構(gòu)參數(shù)，適當(dāng)加大吸油管內(nèi)徑。 ?（ 3）提高零件的抗氣蝕能力，增加零件的機(jī)械強(qiáng)度，采用抗腐蝕能力強(qiáng)的金屬材料，減小零件表面粗糙度等。 53 二、液壓沖擊 ? 在液壓系統(tǒng)中，由于某種原因，液體壓力在一瞬間會(huì)突然升高，產(chǎn)生很高的壓力峰值，這種現(xiàn)象稱(chēng)為 液壓沖擊 。 ? 液壓沖擊的 實(shí)質(zhì) 主要是管道中的液體因突然停止運(yùn)動(dòng)而導(dǎo)致動(dòng)能向壓力能的瞬時(shí)轉(zhuǎn)變。 ?液壓沖擊 產(chǎn)生的原因 ： ? 當(dāng)閥門(mén)瞬間關(guān)閉時(shí)，管道中便產(chǎn)生液壓沖擊。 ? 液壓系統(tǒng)中運(yùn)動(dòng)著的工作部件突然制動(dòng)或換向時(shí)，由工作部件的動(dòng)能將引起液壓執(zhí)行元件的回油腔和管路內(nèi)的油液產(chǎn)生液壓激振，導(dǎo)致液壓沖擊。 ? 液壓系統(tǒng)中某些元件的動(dòng)作不夠靈敏，也會(huì)產(chǎn)生液壓沖擊，如系統(tǒng)壓力突然升高，但溢流閥反應(yīng)遲鈍，不能迅速打開(kāi)時(shí)，便產(chǎn)生壓力超調(diào)，即液壓沖擊。 54 運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng) 時(shí)產(chǎn)生的液壓沖擊： 設(shè)總質(zhì)量為 ∑M的運(yùn)動(dòng)部件在制動(dòng)時(shí)的減速時(shí)間為 △ t，速度的減小值為 △ v，液壓缸的有效工作面積為 A，則根據(jù) 動(dòng)量定理 可近似地求得系統(tǒng)中的沖擊壓力 △ p，因 所以 ? ???? vMtpAtAvMp???? ?55 液體突然停止運(yùn)動(dòng) 時(shí)產(chǎn)生的液壓沖擊： 設(shè)管道的截面積為 A，長(zhǎng)度為 l，管道中液流的流速為 v，密度為 ρ。當(dāng)管道的末端突然關(guān)閉時(shí)，液體立即停止運(yùn)動(dòng)。根據(jù)能量轉(zhuǎn)化和守衡定律，液體的動(dòng)能 ρAlv2/2轉(zhuǎn)化為液體的彈性能Al△ p2/（ 2K’），即 ρAlv2/2=Al△ p2/（ 2K’） 所以 上式中， △ p為液壓沖擊時(shí)壓力的升高值； K’為液體的等效體積彈性模量； c為沖擊波在管道中的傳播速度，按下式計(jì)算： cvvKp ??? ????56 上式中， K為液體的體積彈性模量； d為管道內(nèi)徑； δ為管道壁厚； E為管道材料的彈性模量；沖擊波在管道中的液壓油內(nèi)的傳播速度 c一般約為 890～ 1270m/s。 完全沖擊與非完全沖擊 ：當(dāng)閥門(mén)關(guān)閉時(shí)間 t小于壓力波來(lái)回一次所需的時(shí)間 tc(臨界關(guān)閉時(shí)間 )的情況，即 ttc(tc=2l/c)，稱(chēng)為完全沖擊，否則，稱(chēng)為非完全沖擊。 非完全沖擊時(shí)引起的壓力峰值比完全沖擊時(shí)的低，按下式計(jì)算 : EKdKKc???????1/ttcvp c???57 減小液壓沖擊的措施 由以上分析可知，采取以下措施可減小液壓沖擊： ?(1)使直接沖擊變?yōu)殚g接沖擊，這可用減慢閥的關(guān)閉速度和減小沖擊波傳遞距離來(lái)達(dá)到。 ?(2)限制管道中油液的流速 v。 ?(3)用橡膠軟管或在沖擊源處設(shè)置蓄能器，以吸收液壓沖擊的能量。 ?(4)在容易出現(xiàn)液壓沖擊的地方，安裝限制壓力升高的安全閥。