1.4液压系统的能量损失 （课件）-《液压与气压传动》同步教学（江苏凤凰教育·2020）

第一章 液压传动基础知识 教学目标： 液压传动是利用液体作为工作介质来传递动力和信号的。因此液压油质量的好坏，其是其力学性质对液压系统工作性能影响很大。所以在研究液压系统之前，必须对液压油及其力学性质进行学习了解，以便进一步掌握液压传动的基本原理，为更好地学习液压元件的功用、分析液压回路的功能、正确维护和应用液压系统打下坚实的基础。 教学重点和难点： （1）液压油的性质和选用原则 （2）静止液体和流动液体的力学特性 （3）液体在管道中的压力损失 案例导入： 在日常生活中，当我们开大水龙头之后又迅速关闭时，常听到自来水管内发出猛烈的撞击声和水管的振动，这就是液压冲击现象。在液压系统中也常有这种现象发生。为什么会产生液压冲击？液压冲击有什么危害？如何避免？通过学习液体的力学特性知识，我们可以找到答案。 第四节 液压系统的能量损失 一、压力损失 由于流动油液各质点之间以及油液与管壁之间的摩擦与碰撞会产生阻力，这种阻力叫液阻。系统存在的液阻，油液流动时会引起能量损失，主要表现为压力损失。 如图1-9所示，油液从A处流到B处，中间经过较长的直管路、弯曲管路，各种阀孔和管路截面的突变等。 由于液阻的影响致使油液 从A处到B处的压力损失 为 （1-17） 图1-9 油液的压力损失 在液压传动中，压力损失分为两类：沿程损失和局部损失。 1.沿程损失 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。它主要取决于液体的流速、黏性、管路的长度以及油管的内径及粗糙度。管路越长，沿程损失越大 2.局部损失 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。 在液压传动系统中，由于各种液压元件的结构、形状和布局等原因，致使管路的形式比较复杂，因而局部损失是主要的压力损失 . 油液流动时产生的压力损失，会造成功率浪费，油液发热，黏度下降，使泄漏增加，同时液压元件受热膨胀也会影响正常工作，甚至“卡死”。因此，必须采取措施尽量减少压力损失。一般情况下，只要油液黏度适当，管路内壁光滑，尽量缩短管路长度和减少管路的截面变化及弯曲，就可以使压力损失控制在很小的范围内。 影响压力损失的因素很多，精确计算较为复杂，通常采用近似估算的方法。 液压泵最高工作压力的近似计算式为 （1-18） 式中 ——液压泵最高工作压力； ——液压缸最高工作压力； ——系统的压力损失系数， 一般 =1.3～1.5，系统复杂或管路较长取较大值，反之取较小值。 二、流量损失 在液压系统正常工作情况下，从液压元件的密封间隙漏过少量油液的现象称为泄漏。由于液压元件必然存在着一些间隙，当间隙两端有压力差时，就会有油液从这些间隙中流过。因此，液压系统中泄漏现象总是存在的。 液压系统的泄漏包括内泄漏和外泄漏两种。液压元件内部高、低压腔间的泄漏称为内泄漏。液压系统内部的油液漏到外部的泄漏称为外泄漏。如图1-10所示为液压缸的两种泄漏现象。 图1-10 液压缸的泄漏 1-低压腔；2-高压腔；3-内泄漏；4-外漏洞 液压系统的泄漏必然引起流量损失，使液压泵输出的流量不能全部流入液压缸等执行元件。 流量损失一般也采用近似估算的方法，液压泵输出流量的近似计算式为 （1-19） 式中 ——液压泵最大输出流量，m3/s； ——液压缸的最大流量，m3/s； ——系统的泄漏系数，一般 =1.1～1.3，系统复杂或管路较长取大值，反之取小值。 第五节 孔口和缝隙流动 一、液体流经小孔的流量计算 小孔可分为3种：当小孔的长度L，直径d的比值L/d≤0.5时为薄壁小孔；L/d＞4时，为细长小孔；0.5＜L/d≤4时为短孔。 如图1-11所示，当液体经管道由薄壁小孔流出时，由于液流的惯性作用，通过小孔后的液流要经过一个先收缩后扩散过程，当管道直径D与小孔直径d的比值D/d＞7时，收缩作用不受孔前管道内壁的影响，这时收缩称为完全收缩。反之，当D/d＜7时，孔前管道对液流进入小孔起导向作用，这时的收缩称为不完全