液压与气压传动基础知识

10液压油是传递动力和运动的工作介质，它还起到润滑、冷却和防锈的作用。因此，了解油液的根本性质和主要力学规律，正确理解液压传动原理与规律，对于正确使用液压系统都是格外必要的。第一节液压传开工作介质一、液压油的性质反响液压油性质的主要参数有粘度、密度、粘温特性等。液压油的根本性质可由有关资料中查到。例如，矿物油在15℃时的密度为900Kg/m3；体积膨胀系数〔6.3~7.8〕×10-4K-1和比热容〔1.7~2.1〕×103J/〔kg·K〕等等。1、粘性液体在外力作用下流淌〔或有流淌趋势〕时，分子间的内聚力会阻挡分子间的相对运动而产生一种内摩擦力，这一特性称为液体的粘性，它是液体重要的物理性质，也是选择液压油的主要依据。由于粘性表现为一种内摩擦力阻挡分子间的相对运动，因此各液压层间液体的运动速度是不相等的，这可以用图2-1示意图来表示。u0速度向右平动，由于液体的粘性作用，粘连于下平板的液体u层速度为零，粘连于上平板的液体层速度为。而由于粘u0性作用，中间各层液体速度则从上到下按递减规律，呈线性分布。试验测定指出，液体流淌时相邻液层间的 内摩擦力F与液层接触面积A、液层间相对运动的速度S梯度du/dy成正比duF=µAdy

〔2-1〕式中µ——比例常数。又称为粘性系数或动力粘度。假设以 表示内摩擦切应力，即液层间在单位面积上的内摩擦力,则=F=µdu

〔2-2〕A dy这就是牛顿液体内摩擦定律。２、粘度液体粘性的大小用粘度来表示，常用的粘度有三种：即动力粘度、运动粘度、和相对粘度。〔1〕动力粘度流体粘性的内摩擦系数或确定粘度，用表示。即

dy〔2-3〕du由此可知动力粘度的物理意义是：液体在单位速度梯度下流淌时接触液层间内摩擦切应力〔单位面积上的内摩擦力。SI制中动力粘度单位为N·s/m2或Pa·s.(2)运动粘度动力粘度与其密度的比值，称为运动粘度，用表示。即=

〔2-4〕运动粘度SI制中运动粘度的单位是m2/s,它与常用单St(沲)〔cm2/s〕之间的关系是1m2/s=104cm2/s(St)=106mm2/s(cSt)液压油的牌号是承受它在40℃温度下运动粘度平均cSt〔厘沲〕值来标号，例如N32号液压油，指这4032cSt。相对粘度 相对粘度又称条件粘度，由于测量仪器和条件不同，各国承受的相对粘度单位也不同，如美国承受赛氏粘度SS；英国承受雷氏粘度R：而我国、德国和俄罗斯则承受恩氏粘度0。10E200cm3T下让被测液体由容器底部2.8mm的小孔流尽所需要的时间t和同体积蒸馏水在200C时流过同一小孔所需时12 2 t〔t=51s〕的比值，称为被测液体在这一温度T0E2 2 t0ET=t1 〔2-5〕2恩氏粘度与运动粘度〔m2/s〕的换算关系为

6.3110 100E

(m2/s) (2-6)调合油的粘度选择适宜粘度的液压油，对液压系统的工作性能起着重要的作用。但有时得到的油液产品的粘度不合要求，此时可把同一型号两种不同粘度的油按适当的比例混合起来使用，称为调合油。调合油的粘度可用下面阅历公式计算0E=

a0E1

a0E2

c(0E1

0E)2

〔2-7〕100式中0E0E0E0E1 2 1 20E——混合后的调合油的恩氏粘度；α、α〔α+α=100%〕;1 2 1 2c——2-1。表2-1c10203040506070801020304050607080909080706050403020106.713.117.922.125.527.928.22517３、粘度与压力的关系压力对液压油的粘度有肯定影响。液体所受的压力增加时，其分子间的距离将减小，于是内聚力增加，粘度也略随之增大，液体的粘度与压力的关系公式p=(1+0.003) 〔2-8〕pp式中

——压力为p时液体的运动粘度；p——压力为一个大气压时液体的运动粘度；p 液体所受的压力。〔大于10MPa〕时，则需考虑压力对粘度的影响。４、粘度与温度的关系液压油粘度对温度的变化格外敏感，温度上升，粘度显著下降。这种油的粘度随温度变化的性质称为粘温特性。而液压油粘度的变化又直接影响到液压系统工作的稳定性，必需引图2-2所示是典型液压油的粘温特性。国产常用液压油的粘温特性可从有关手册中查出。由图可见，温度对粘度的影响很大。液压系统的性能和泄漏受油液粘度的直接影响，因此期望粘度随温度的变化越小越好。为了使液压系统能正常工作,需要承受冷却器和自动掌握系统来掌握油温,把油温掌握在肯定范围内。５、液体的可压缩性K1 VK=-pV式中，V为增压前的液体体积

〔2-9〕△P—为压力增量△V—为体积减小量由于△VK积弹性模量，用表示，即1= 〔2-10〕K矿物油〔1.4～2×109N/m210～150=(5～7)×10-10N/m2。液压系统压力不高时，压力对液体体积的变化很小，因此可以无视不计，而在压力变化很大的高压系统中，就需要考虑液体的可压缩性的影响。特别当液体中混入空气时，其可压缩性将显著增加，并将严峻影响液压系统的工作性能。在液压系统中应使油液中的空气含量削减到最低限度。二、液压传动用油的要求粘温性好。粘度随温度变化越小越好。化学稳定性好。在贮藏和使用过程中抗氧化不易变质。润滑性能较好，在工作压力和温度发生变化时，应具有较高的油膜强度。质地纯洁，杂质少。闪点高，凝固点低。三、液压油的类型液压油的品种很多，主要可分为三大类型：石油型、合成型和乳化型。这些液压油各有特点。石油型液压油是以机械油为原料，精炼后按需要参加适当添加剂而成，这类液压油润滑性能好，但抗燃性较差。在一些高温、易燃、易爆的工作场合，为了安全起见，应当在系统中使用合成型和乳化型，如磷酸酯，乙二醇等合成液或油包水、水包油等乳化液。液压油的主要品种的性质见表2-2。2-2液压油的主要品种及其性质可燃性液压油抗燃性液压油性能通用液压石油型合成型 乳化型磷酸脂液 水-乙二醇 油包水液 水包油液油油油液m-3

850～900

1100

～1040

～920～940 1000粘度小～大小～大粘度小～大小～大小～大1500小～大1100小～大小小VI不小于9095130130～18014～170130～150极高润滑性优优优优良良可防锈蚀性优优优良良良可闪点〔℃〕不低于170～200170150～170难燃难燃难燃不燃凝点〔℃〕不高于-10-25-3～-45-20～-50-50-25-5四、液压油的选择依据其工作性质和工作环境的要求来选择液压系统所用液压油的类型，所以在选用液压油时，首先要依据液压系统的工作性能、参数和环境来选用液压油。各类常用机械设备的液压系统大多承受石油型液压油。这种油是以石油的精炼而成，进一步去除杂质，参加各种改进性能的添加剂而成。添加剂有抗氧化剂、抗腐蚀剂、抗泡剂、防锈剂、防爬剂、抗凝剂、增粘剂等。有用中可参考表2-32-3石油型液压油的使用范围名 称 代 号 主 要 用 途通用液压油YA-N32YA-N46YA-N687～14MPa0℃以上)抗磨液压油YB-N32YB-N46YB-N68适用于-15℃以上的高压、高速工程机械、车辆液压系统(加抗磨等,能满足高压叶片泵的防磨损要求)低温液压油YC-N32YC-N46YC-N68适用于-25℃以上的高压、高速工程机械、农业机械和车辆液压系统(加抗磨等,可在-20～-40℃下工作)高粘度指数液压油YD-N22YD-N32YD-N46用于数控周密机床的液压系统,如高周密坐标镗床可用YD-N32,冬季YD-N22YD-N46机械油N15N46N22N68N327MPa,N22、N32汽车机油N22N100N32N68适用于7MPa以下的液压系统(其使用性能优于机械能,可作为液压系统代用油)清净液压油 N32 适用于高精度、高响应的电液伺服的电液伺服掌握系统NXX40℃时其运动粘度的平均值,N15:=13.5～16.5；N22:=19.8～24.2;N32:=28.8～35.2;N46:=41.4～50.6;N68:=61.2～74.8;N100:=92～100以削减泄漏；工作部件运动速度较高时，为削减液流的摩擦损失，宜选用粘度较低的液压油；环境温度高时用选用较高粘度的液压油。另外还要考虑液压泵的类型及工作状况来选择液压油粘度。表2-4为按液压泵类型推举用油的粘度表，可供选取液压油时参考。2-4液压泵用油粘度范围及推举用油表名称粘度范围(cSt)工作压力工作压力推荐用油允许 最正确(MPa)(℃)叶片泵16～220 26～5475～40`N32、N46(200r/min)40～80N68、N46叶片泵(1800r/min)20～220 25～54145～4040～80YA-N32、YA-N46YA-N46、YA-N6812.55～40YA-N32、YA-N46(N32、N46)40～80YA-N46、YA-N46(N46、N68)齿轮泵4～22025～5410～205～40YA-N46、YA-N6840～80YB-N46、YB-N6816～325～40YB-N32、YB-N4640～80YB-N46、YB-N68径向柱塞泵10～6516～4814～355～40YB-N32、YB-N4640～80YB-N46、YB-N68轴向柱塞泵4～7616～47355～4040～80YB-N32、YB-N46YB-N68、YB-N100注:lcSt=1-m2/s五、液压油的使用在液压系统中首先要防止液压油污染，将液压油污染掌握在肯定范围内是较为切实可行的方法。首先液压系统组装前后要严格清洗，力求削减外来污染。油箱通大气处要加空气滤清器，向油箱灌油时应通过滤油器。修理拆卸元件时应在无尘区进展；避开液压油工作油温过高，防止油液氧化变质，产生各种生成物，一般液压系统的工作温度最好掌握在600C以下，机床液压系统更低些；设置在系统有关部位的滤油器应定期清洗，到期的滤油器应准时更换。其次节液体静力学一、液体的静压力及其特性〔一〕当液体相对静止时，液体单位面积上所受的法向力称为压力，压力通常用p表示。FP=A

N/m2

〔2-11〕SI/2(Pa帕斯卡)。由于PakPa〔千帕〕和MPa〔兆帕。1MPa=103kPa=106Pa〔bar〕〔kgf/cm2〕可按下式换算成Mpa:1bar=1.02kgf/cm2=102kPa=0.1MPa〔二〕液体的静压力垂直于承压面，其方向与该面的内法线方向全都。静止液体内任一点处所受到的静压力在各方向上相等。二、液体静力学的根本方程2-3，液体在容器内P。我们可以假想从0液面往下切取高度为h底面积为△A液柱在重力及四周液体的压力作用下，处于平衡状态，所以有gh△A0因此得

P=P0

+gh 〔2-12〕式〔2-12〕称为液体静力学根本方程。由上式可知：1〕静止液体中任一点处的静压力等于作用于液面上的压力p0

和液体重力所产生压力gh面与大气接触时，P0

为大气压力Pppaaa

gh.2)液体静压力随液深呈线性规律分布。3〕离液面深度一样的各点压力相等，组成了等压面，此等压面为一水平面。液体静力学根本方程还可用参考面的形式来表达。如图2-4PM-MO，面，则距M-M水平面高hA〔2-12〕A点压力P写成P=P+g〔h-h〕0即 p +gh=

0p0 +gh

=常数 〔2-13〕 0式中 gh——单位质量液体的位能,称位置水头;p——单位质量液体的压力能,称为压力水头上式的物理意义为:静止液体中任意一点的位能和压力能之和为一常数,压力能与位能可相互转换。这实际上是能量守恒定律在液体静力学中的应用。三、压力的传递0由静压力根本方程知,静止液体中任意一点的压力都包含了液面压力p,这就是说,在密闭容器中由外力作用在液面上的压力能等值地传递到液体内部的全部各点,这就是帕斯卡原理,或称为静压力传0递原理.在液压传动系统中,通常由外力产生的压力要比由液体重量产生的压力gh大得多,假设无视gh的影响，便可认为系统中相对静止液体内各点压力均相等。2-5D,小缸内经dG.依据帕斯卡原理,我们可以算出小活塞的力F。由外力产生压力在两缸中相等即F4 4GFd2 故顶起重物时在小活塞上应加的力为FGd2FG=D2由上例可知液压装置具有力的放大作用,液压压力机和液压千斤顶就是利用这个原理进展工作的。假设G=0p=0。G大,推力也越大,这就说明白液压统的工作压力是由外负载打算的。四、确定压力、相对压力、真空度以确定真空作为基准所表示的压力,称为确定压由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力.所以相对压力也称为表压力.确定压力和相对压力的关系如下:相对压力=确定压力-大气压力当确定压力小于大气压力时,比大气压力小的那局部数值称为真空度即真空度=大气压力-确定压力例题2-1图2-6U

=13.6×103kg/m3,油的密度Hg

=900kg/m3。oil1〕图2-6a中U形管内为汞,不计管道油液自身的重量,当容器内相对压力为一个标准大气压(1atm=0.101325×106pa)时汞柱高h为多少?假设U形管内为油,当容器内压力为一个工程大气压(1atm=0.098106p)时,油柱高ha2)2-6bUh=0.1m,h=0.2m,U1 2A处确实定压力和真空度。解〔1)由等压面的概念知,在同一液体的M-M力,U形管左边PM

=P,UPA

gh ，即Hg水银柱高为

P= ghA Hgph= A

0.101325106m0.7595m760mmg 13.61039.81Hga当U(1atm=0.098×10p)时,油柱高h为a0.0981106h = 9009.81 m11.1m〔2M-MM-M.U受力状况为:U形管右边 pMU形管左边 p

pap

gh ghM A Hg 1 oil 2所以 p p gh gha A Hg 1 oil 2ApA

p gha Hg 1

ghoil 2

=(0.101325×106-13.6×103×9.81×0.1-90×9.8×0.2)Pa=0.08621×106PaA处的真空度Pa-P=(0.101325×106-0.086218×106)Pa=0.015107×106PaA五、液体作用在容器壁面上的力液体与容器相接触时,容器壁面将受到液压力的作用。由液体静力学根本方程可知,液压力包含两方面的力,一种是作用于液体外表的压力,它等值地传递到液体内部和容器受压面上；另一种是自重力。当壁面为平面时,液压力作用平面上的力FPAF=PA (2-14)当壁面为曲面时,计算液压力作用在曲面上的力,必需明确要计算的是哪一个方向上力,设该力为F，其值等于液体压力P与曲面在该方向投影面xA的乘积,即xF pAx x

(2-15)例如液压缸筒如图2-7所示,缸筒半径为r,长度为l,如要求出液压油对缸筒右半壁内外表上的水平作用力F,则可在xds,ldA=lds=lrdθ,则液压油作用于这块面积上力(dF=pdA)在水平方向的分力dF 为：xdF dFcospdAcosplrcosd由此可得压力油对缸筒内壁在Xx2F dF2x

22

plrcosd2plrpAx

式中2rl

x轴方向的投影面积

A=2rlx2 2第三节液体动力学一、根本概念〔一〕抱负液体和稳定流淌液压系统工作时其液压油是不断流淌的，因此还必需研究流淌液体的动力学规律。实际液体具有粘性和可压缩性,液体在外力作用下流淌时有内摩擦力,压力变化又会使液体体积方程时先假定液体为无粘性、不行压缩的抱负液体，然后再依据试验结果,对抱负液体的根本方程加以修正和补充,使之比较符合实际状况。液体流淌时,假设液体中任一点处的压力、流速和密度不随时间而变化,则称为稳定流淌,反之,假设压力、流速或密度中有一个参数随时间而变化,则称非稳定流淌。稳定流淌可以不考虑时间因素，争论比较便利。〔二〕流量和平均流速流量和平均流速是描述液体流淌的主要参数,液体在管道中流淌时,通常将垂直于液体流淌方向的截面称为通流截面或称过流断面.1、流量单位时间流过某一通流截面的液体体积称为流量,用q表示vq V (2-16)v t单位为m3/sL/min、ml/min规律为抛物线体,如图2-8均匀分布.设液体质点在tSs (2-17)t单位为m/sm/min.假设把上式分子和分母各乘以通流截面积A则得sA

qv (2-18)tA A在实际工程中,平均流速具有应用价值.液压缸工作时,活塞运动的速度就等于缸内液体的平均流速。(三)层流和紊流液体的流淌有两种状态:层流和紊流。层流认为液体流淌时是分层的，层和层之间的流淌互不干扰，而2-94167速。水杯23567,当液体66分层的,层和层之间互不干扰,液体的这种流淌状态为层流。当逐步开大开关7,使管6中的液体流速渐增大到肯定流速时,可以看到红色流线开头波动,此时为过渡阶段.开关7再开大时,流速进一步加大,红色水流和清水流完全混和,红线便完全消逝,这种流淌状态称为紊流.试验证明,液体在管中的流淌状态不仅与管内液体的平均流速dv有关,而以上述三个因素所组成的一个H无量纲数就是雷诺数,用Re表示RedHv

(2-19)式中水力直径d 可由d 4A/x求得,A为通流截面面积,x为湿周长度〔指在通流截面处与液体相接H H触的壁面的周长。如圆管dH

4

液体从层流变为紊流时的雷诺数大于由紊流变为层流时的雷诺数,通常把前者称上临界雷诺数,后者称下临界雷诺数Re。工程中是以下临界雷诺数Re作为液流状态推断依据,假设ReRe 液流为层流;c c cReRe2-6c2-6常见管道的临界雷诺数管道的形式

Re

管道的形式 临界雷诺Re橡胶软管

23001600～202311001000

圆柱形滑阀阀口锥阀阀口

70040026020～100二、连续性方程连续性方程是质量守恒定律在液体力学中的一种表达形式。设液体在图2-10所示的管道中作稳定流12,AA1 2面上的密度和平均速度为、和 、 。假定液体不行1 1 2 2压缩,依据质量守恒定律,在同一时间内流过两个断面的液体质量相等,即AA11 1

2 2 2 (2-20)A A1 1 2

常量亦可得qA常量上式说明液体在管中流淌时流过各个过流断面的流量相等的,因而流速和过流面积成反比,管粗流速低,管细流速快.三、伯努利方程伯努力方程是能量守恒定律在液体力学中的一种表达形式。它反响动能、压力能和势能三者之间的关系。(一)抱负液体伯努力方程取图2-11体,并为稳定流淌。依据能量守恒定律可知，同一管道内各个A1A(2-13)可知21p gh p2gh1

常数 1 2p/gh之和相等关糸式，也即能量守即m2/2m2/22-11AA离其基准线的距离分别为h、h

,流速分别1 2 1 2为、1

pp1 2

,依据能量守恒定律则有112p gh2p gh 1122 2

(2-21) 1 2 2 2上式称为抱负液体的伯努力方程,其物理意思是,在密闭管道内作稳定流淌的抱负液体具有三种形式的能量(压力能、位能、动能),在沿管道流淌过程中三种能量之间可以相互转化，但在任一截面处,三种能量的总和为一常数.(二)实际伯努力方程但是实际液体有粘性,流淌时会产生内摩擦力而造成能量损失；局部管道外形和尺寸变化,也会造成能量损失；另外由于实际流速在管道过流断面上分布是变量,用平均流速来代替实际流速计算动能时,必定会产生偏差,必需引入动能修正系数αp 2 p 212gh12 1

11 2

gh 2

2 2gh2 w

(2-22)式中gh ——单位质量液体的能量损失;w、 ——动能修正系数,一般在紊流时取1,层流时取2.1 22-22-12解：设以油箱液面基准面为1-1截面,泵的进油口处管道截面为2-2截面,流速为，压力为p ，吸油高度为H,按2 2伯努力方程p 2 p 212gh12 1

11 2

gh 2

2 2gh2 wp1

p大气压、ha 1

0、1

0、h2

H代入可写成p

2gHgh

〔2-23〕2 2a 2 2 w由于P是泵进口处确实定压力,故p p为泵的进油口处的真空度.分析上式可知,泵的吸油高度越小需2 2要的真空度就越小,因而泵需要的功率也越小；同样,当吸油高度肯定，管内流速增大，需要的真空度就越P2穴现象,产生噪声和振动,影响液压泵和系统的工作性能。四、动量方程

低于油液的空气分别压时,空气就要析出,形成空动量定理指出,作用在物体上的外力的等于物体在单位时间内的动量变化率。即Fd(m) 〔2-24〕dtdt时间内的动量变化，实际上是两微小单元流体从A截面到A2-13)。由此可得1 2d(m)m2

m1

qV

dtqV

1Fd(m)qq

(2-25)dt V 2 V 1式中液体流量V液体密度截面AA处平均流速1; 2 1 2考虑到液体有粘性和截面各点流速不相等，须在上式引入动量修正系数2-13式写为Fq(

) 〔2-26〕V 2 2 11由于动量是一个矢量，在求某个方向的分力时，要将上式向该方向投影，如求X方向分力，上式为F q(

)X V 2

11x第四节定常管流的压力损失计算液体具有粘性，因而流淌时会有阻力，为了抑制阻力，就造成一局部能量损失。在液压管路中能量损失表现为液体压力损失。液体压力损失可分为两种，一种是沿程压力损失，一种是局部压力损失。一、沿程压力损失沿程压力损失是指液体在等直径直管中流淌时的压力损失，它主要打算于液体的流速、粘性和管路的长度以及油管的内径等。经理论推导液体流经等直径dl段上的压力损失计算公式为：p

l2d 2

(2-27)式中为沿程阻力系数。它可适用于层流和紊流，只是选取的数值不同。对于圆管层流，理论值=64/Re考虑到实际圆管截面可能有变形以及靠近管壁处的液层可75/R=80/R2.×103<R<105时，可取≈0.3164Re0.25。因而计算沿程压力损失时，先推断流态，取正确的沿程阻力系数值，后按式〔2-27〕进展计算。二、局部压力损失局部压力损失是指液体流经管道的弯头、接头、突变截面以及阀口时，致使流速和方向发生猛烈的变化而造成的损失称局部压力损失。由于流淌状况极为简单，影响因素较多，局部压力损失的阻力系数，一般要依靠试验来确定。局部压力损失p计算公式为p 2 2

(2-28)式中——局部压力系数，由试验求得，一般可查有关手册。由于产品手册中常给出额定流量下的局部压力损失，液体流过各种阀类的实际局部压力损失常用以下阅历公式计算PP

q2q (2-29)s nn式中qn—阀的额定流量；△P—阀在额定流量下的压力损失〔从阀的样本手册查；q—通过阀的实际流量；P实际流量下的局部压力损失；s三、管路系统的总压力损失管路系统中总的压力损失等于全部沿程压力损失和全部局部压力损失之和，即pp

p

ps液压传动中压力损失，绝大局部转变为热能造成油温上升，使液压传动效率降低，甚至影响系统的工作性能。所以应留意尽量削减压力损失。布置管路时尽量缩短管道长度，削减管路弯曲和截面的突然变化，管内壁力求光滑，选用合理管径，承受较低流速，以提高系统效率。第五节孔口和缝隙流淌液压系统中需要调控流量和压力，而利用液体流经阀的小孔或间隙来掌握流量和压力是液压传动中普遍承受的方法，到达调速和调压的目的。液压元件的泄漏也属于缝隙流淌。因而争论小孔和间隙的流量计算，了解其影响因素对于正确分析液压元件和系统的工作性能是格外重要的。一、液体流经小孔的流量计算ld之比〔长径比〕l/d0.5l/d﹥40.5﹤l/d≤4〔一〕流经薄壁小孔的流量计算液压系统中常把管长ld之比〔长径比〕d/l≤0.52-14由于流线不能突然转变方向，通过孔口后会发生收缩现象，1-1和收缩的断面C-C，然后列伯努利h1-1比断面C-C2=1,1则有p p 1 c c

2 c 2 2将上式整理得

1 2ppC 2pc 1 1 c 式中C

速度系数C

1；1收缩断面处的局部阻力系数；p小孔前后压力差，pp p 。1 c由上式可得通过薄壁小孔的流量公式为

CC

2A pC

2A p 〔2-30〕c c c q 式中Cq

——流量系数，Cq

CC

,当液流为完全收缩〔D/d7〕,Cq

0.60～0.62；当液流为Cq

0.7～0.8。CCc

A/AcA——收缩处的截面积；cA——小孔截面积。流经薄壁小孔时，孔短，其摩擦阻力的作用很小，并与压力差p的平方根成正比，所以流量受温度和粘度变化的影响小，流量稳定。很多掌握元件正是利用这一原理设计制造的。(二)流经瘦长小孔的流量计算瘦长小孔是指l/d﹥4的孔。流经瘦长小孔的液流，因粘性而产生压力损失，一般都是层流状态，可以用沿程压力损失公式计算。

l2将64/Re64/

d

及4q/d2

代入式pd 2 便得出具有肯定长度的瘦长小孔流量公式

d4q128lp 〔2-31〕由式〔2-31〕可知瘦长孔和油液的粘度成反比，当油温度上升时，油的粘度变小，因而流量也随之变大，反之则变小。由此可见油液流经瘦长小孔的流量受油温的影响比较大。比对式2-3〕和2-3，可将各种孔口的流量压力特性综合写成如下表达式qKApm

〔2-32〕式中K——由孔的外形，尺寸和液体性质打算的系数，对瘦长孔K=d2/(32µL);对薄壁孔KC 2/。qm——由孔的长径比打算的指数，薄壁孔m=0.5；瘦长孔m=1；短孔m=0.5～1。小孔流量通用公式常作为分析小孔的流量压力特性之用。二、液体流经间隙的流量计算液体流经间隙的流量计算主要是二种：一是间隙两端的压力差引起的压差流淌；二是组成间隙的两协作面有相对运动引起的剪切流淌。但在实际应用中两种流淌同时存在较为常见。〔一〕流经平行平板间隙的流量1、流经固定平行平板间隙的流量 图2-15所示为液体在两固定平行平板间隙内的流淌状态，间隙两2端有压力差△p=p-p,h，宽度21b,长度为l，经理论推导在压差作用下通过qbh3 pq= △12l式中——油液的动力粘度。

(2-33)h对流量影响最大。所以液压元件间隙的大小对泄漏的影响很大，因此，在要求密封的地方应尽可能缩小间隙，以便削减泄漏。２、流经相对运动平行平板间隙的流量 由图2-16可知，当一平板固定，另一平板以速度u作相对运动时。由于液体存在粘性，紧贴于0作相对运动的平板上的油液同样以u0油液则保持静止，中间液体的速度呈线性分布，液体作剪切流淌，其平均流速=u/2。于是，由于平板运动而使液体流过平板间隙的流量为0q=A=u0bh 〔2-34〕 2式中h、b——间隙的高度和宽度假设间隙同时存在压差流淌和剪切流淌，此时间隙流量计算应将上述两种流量叠加。其间隙流量为bh3 uq= △p±0

bh 〔2-35〕12l 2式中u——平行平板间的相对运动速度。当运动平板相对于固定平板移动的方向和压差方向一样时取0“+”号，方向相反时取“-”号。〔二〕流经环状间隙的流量计算心环状间隙的流量，二是流经偏心环状间隙的流量。1、流经同心环状间隙的流量图2-17即是液流通过同心环状间隙的流淌状况。设dh，柱塞长度为l。假设将圆环间隙沿圆周方向开放，就相当于一个平行平板间隙，因此，只要用d替代式(2-35)中的b,就可以得到通过同心环状间隙的流量公式dh3 dhq12l

p

2 u0

(2-36)2、流经偏心环状间隙的流量 假设圆环的内外圆不同心，偏心距为e,见图2-18，则形成了偏心环状的间隙，其流量公式经推导为dh3q=

p(11.5)dhu

(2-37)12l 2 0式中h—内外圆同心时的间隙；ε——相对偏心率，ε=e/h。从式〔2-37〕ε=0随着偏心量e=1，即eh时，为最大偏心，其压差流量为同心环状间隙压差流量的2.5倍。由此平衡槽，通过压力作用能自动平衡对中，削减偏心，削减泄漏。第六节空穴现象空穴现象在流淌的液体中，由于压力过分降低〔低于其空气分别压〕而有气泡形成的现象称为空穴现象。2．产生空穴现象的缘由〔常温时，在标准大气压下一般有6%～12%〔体积比〕的溶解空气〔不包括以气泡形式混含在油液中的空气。当液体流淌中某处压力下降到低于空气分别压时，溶解到油液中的空气将突然从油液中分别出来而产生大量气泡。因此产生空穴现象的缘由是压力的过度下降。空穴对系统产生的危害空穴的产生破坏了油液的连续状态。当所形成的气泡随着液流进入高压区时，空穴体积将急速缩小或溃灭。这一过程瞬时发生，从而产生局部液压冲击，其动能快速转变为压力能及热能，使局部压力及温度急剧上升〔局部压力可达数百甚至上千大气压，局部温度可达100℃，并引起猛烈的振动及噪声。过高温及游