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机械设计制造及其自动化专业第一章流体力学基础

工作介质是液压和气压传动系统中的传动介质，介质的性能对系统的工作状态有很大影响。第一节工作介质液压传动介质工作介质气压传动介质一、液压传动介质（一）基本要求和种类一、液压传动介质(6)比热、热传导率大，热膨胀系数。(7)抗泡沫性好（介质中的气泡容易逸出并消除），抗乳化性好（油水分离容易）；(8)油液纯净，含杂质量少；(9)凝固点低，闪点(明火能使油面上油蒸气内燃，但油本身不燃烧的温度)和燃点高。1.基本要求(5)对金属材料具有防锈性和防腐性；（一）基本要求和种类一、液压传动介质2.种类目前，液压传动介质90％以上采用石油基液压油液，即以石油的精炼物为基。尤敫髦治慕阅艿奶砑蛹炼。添加剂有两类：一类是为改善油液化学性能的，如抗氧化剂、防腐剂、防锈剂等；另一类是为改善油液物理性能的，如增粘剂、抗磨剂、防爬剂等。（一）基本要求和种类一、液压传动介质2.种类L-石油类产品的总分类号；H-油液系统用的工作介质。（二）物理性质一、液压传动介质体积为V0

的液体，当压力变化量为Δp时，体积的绝对变化量为V，液体在单位压力变化下的体积相对变化量为：2.可压缩性液体受外力的作用而使其体积缩小的性质被称为液体的可压缩性。k-液体的压缩率（二）物理性质一、液压传动介质由于压力增大时液体的体积减。陨鲜降挠冶呒右桓汉，以便使液体的体积压缩系数为正值。2.可压缩性液体压缩率的倒数，称为液体体积模量。k-液体的压缩率（二）物理性质一、液压传动介质石油基液压油的可压缩性是钢的100～170倍；2.可压缩性k-液体的压缩率说明一般情况，工作介质的可压缩性对液压系统的影响不大，可不考虑；当工作介质中有游离气泡时，可压缩性将大大增加。（二）物理性质一、液压传动介质3.粘性两平行平板间充满液体，下板不动，上板以速度u0向右平动。（1)粘性的表现由于液体的粘性，紧靠上板的液层速度为u0，紧靠下板的液层速度为零，从上到下各液层速度呈线性递减规律分布。（二）物理性质一、液压传动介质3.粘性试验表明，流动液体相邻液层间的内摩擦力Ff与液层接触面积A、液层间的速度梯度du/dy成正比，即（1)粘性的表现比例系数μ称为粘性系数或动力粘度。（二）物理性质一、液压传动介质3.粘性若以τ表示液层间的切应力，即单位面积上的内摩擦力，则（1)粘性的表现这即是牛顿液体内摩擦定律。（二）物理性质一、液压传动介质3.粘性液体粘性用粘度来表示。常用的液体粘度表示方法有三种，即动力粘度、运动粘度和相对粘度。（2)粘性的度量粘度是液体的重要物理特性，也是液压用油选择的主要依据。动力粘度μ：表征流动液体内摩擦力大小的粘度系数。粘性的度量如果动力粘度只与液体种类有关而与速度梯度无关，则称为牛顿液体。动力粘度石油基液压油一般为牛顿液体。运动粘度ν：液体动力粘度与其密度之比。粘性的度量国际标准ISO规定：统一采用运动粘度来表示油的粘度。运动粘度粘性的度量在某一温度下，测定200cm3的被测液体在自重作用下流过直径2.8mm小孔所需的时间t1，然后测出同体积的蒸馏水在20℃时流过同一孔所需时间t2，t1与t2的比值即为流体的恩氏粘度值。相对粘度恩氏粘度的测定方法（了解）（二）物理性质一、液压传动介质3.粘性粘度随着温度升高而显著下降（粘温特性）。（3)温度对粘度的影响粘度随着温度变化。蚱湔澄绿匦院。由于油温较高，粘度下降，且油易变质，故一般机械设备液压油温度控制在60℃以下，最好在55℃以下。注意（二）物理性质一、液压传动介质3.粘性粘度随着压力升高而变大（粘压特性）。低压时不明显，可忽略不计。（4)压力对粘度的影响（三）选用和维护一、液压传动介质1.工作介质的选择对液压系统所使用的液压油液来说，首先要考虑的是粘度。粘度太大，液流的压力损失和发热大，使系统的效率降低；粘度太。孤┰龃，会使液压系统的效率降低。选择液压油液的粘度（三）选用和维护一、液压传动介质1.工作介质的选择选择液压油液的粘度工作压力：压力高，选择粘度较大的液压液；环境温度：温度高，选用粘度较大的液压液；运动速度：速度高，选用粘度较低的液压液；液压泵的类型：各类泵适用的粘度范围见书中表1－8。（二）空气的性质二、气压传动介质单位体积内的空气质量被称为密度。空气的密度随温度和压力的变化而变化。在绝对温度为273.16K（0℃），绝对压力为0.1013MPa时,空气的密度为1.293kg/m3左右。1.密度（二）空气的性质二、气压传动介质空气的粘性也是由于分子间的内聚力，在分子间相对运动时产生的内摩擦力而表现出的性质。由于气体分子之间距离大，内聚力。虼擞胍禾逑啾，气体的粘度要小得多。空气的粘度仅与温度有关，而压力对粘度的影响小到可以忽略不计。与液体不同的是，气体的粘度随温度的升高而增加。2.粘性（二）空气的性质二、气压传动介质气体体积随压力增大而减小的性质称为压缩性；气体体积随温度升高而增大的性质称为膨胀性。气体的压缩性和膨胀性比液体大得多，造成了气压传动的软特性，即气缸活塞的运动速度受负载变化影响很大，因此很难得到稳定的速度和精确的位移。3.压缩性和膨胀性（二）空气的性质二、气压传动介质为什么气体的可压缩性和膨胀性大？3.压缩性和膨胀性主要原因在于气体分子之间的距离大、吸引力小、分子的平均自由路径大。当压力、温度发生变化时，分子间距离变化范围大。（二）空气的性质二、气压传动介质湿空气不仅会腐蚀元件，还会对系统工作稳定性带来不良影响。4.湿空气各种元件对空气介质的含水量有明确规定，并常采取一些措施防止水分进入系统。湿空气所含水分的程度用湿度和含湿量来表示。湿度表示法又有绝对湿度和相对湿度；含湿量又分为质量含湿量和体积含湿量。（二）空气的性质二、气压传动介质在一定的温度和压力下，当水蒸汽的含量达到一定值时，再加入水蒸汽，就会有水滴析出，此时水蒸汽的含量达到最大值，这种湿空气称为饱和湿空气。4.湿空气当空气中所含的水蒸汽未达到饱和状态时，这种湿空气称为未饱和湿空气。

流体静力学是研究流体处于相对平衡状态下的力学规律及其实际应用。第二节流体静力学所谓相对平衡是指液体内部各质点间没有相对运动，至于液体本身完全可以和容器一起如同刚体一样做各种运动。由于空气的密度极。虼司仓箍掌亓Φ淖饔靡埠苄。手饕耙禾寰擦ρ。一、静压力及其特性所谓静压力是指静止液体单位面积上所受的法向力，在液压传动中简称压力（在物理学中称为压强）。

若静止液体内某点处微小面积ΔA上作用有法向力ΔF，则该点的压力为：若法向力均匀地作用在面积A上，则压力为：一、静压力及其特性静压力：

单位：Pa（帕）1Pa＝1N/m2

工程中常用：1MPa＝106Pa＝106N/m2＝1N/mm2

实践中常用：1kgf/cm2≈105Pa＝0.1Mpa＝1bar(巴，国外图纸常用）一、静压力及其特性液体静压力的两个重要特性液体静压力垂直于作用面，其方向与该面的内法线方向一致。静止液体中，任何一点所受到的各方向的静压力都相等。二、静压力基本方程静力学基本方程描述了静止液体中的压力分布情况。在重力作用下，密度为ρ的液体在容器中处于静止状态，其外加压力为p0。（一）静压力基本方程二、静压力基本方程为求出任意深度h处的压力p，从液面往下切取一个底面积为ΔA、高为h的小液柱为研究体。（一）静压力基本方程小液柱处于平衡状态，有FG是液柱重力，且FG=ρghΔA（静力学基本方程）二、静压力基本方程液体静压力分布特征：（一）静压力基本方程静止液体内的压力随液体深度呈线性规律递增；任一点的压力都由两部分组成：液面上的压力和该点以上液体的重力；距液面深度相同的各点压力相等，组成了等压面。【例】如图所示为一充满油液的容器，作用在活塞上的力为F＝1000N，活塞面积A＝1X10-3m2，忽略活塞的质量。问活塞下方深度h＝0.5m处的压力等于多少？油液密度＝900kg/m3。由静力学基本方程解：p0=F/A=1000/(1X10-3)N/m2=106N/m2p=p0+ρgh=(106+900X9.8X0.5)N/m2

=1.004X106N/m2≈106Pa＝1MPa分析在液压传动中，液体重力引起的压力通：苄。梢院雎圆患，并认为整个静止液体内部的压力处处相等。二、静压力基本方程将容器放在基准水平面分析：式中，p/ρg表示单位重力液体的压力能；

z表示单位重力液体的位能。（二）静压力基本方程的物理意义p=p0+ρgh=p0+ρg(z0-z)整理，得：二、静压力基本方程物理意义：（二）静压力基本方程的物理意义静止液体内任何一点具有压力能和位能两种能量，且其总和保持不变，即能量守恒。二、静压力基本方程液体压力通常有绝对压力和相对压力两种表示方法。（三）压力的表示方法在地球表面上，一切物体都受大气压力的作用，自成平衡，即大多数测压仪表在大气压下并不动作，这时它所表示的压力值为零。因此，它们测出的压力是高于大气压力的那部分压力。二、静压力基本方程以绝对真空为基准零值时所测得的压力，称它为绝对压力。（三）压力的表示方法相对于大气压(即以大气压为基准零值时)所测量到的一种压力，因此称它为相对压力或表压力。二、静压力基本方程（三）压力的表示方法当绝对压力低于大气压时，习惯上称为出现真空。某点的绝对压力比大气压小的那部分数值叫作该点的真空度。【例】某容器内装有液体，当液体内部某点的绝对压力为0.4X105Pa时，试求其真空度。若取大气压为Pa＝1X105Pa，则其相对压力为：解：pr=p-p0=(0.4-1)X105Pa=-0.6X105Pa所以，该点的真空度为0.6X105Pa。三、帕斯卡定理在密封容器内施加于静止液体任一点的压力将以等值传到液体各点。这就是帕斯卡原理或静压传递原理。根据帕斯卡原理和静压力的特性，液压传动不仅可以进行力的传递，而且还能将力放大和改变力的方向。三、帕斯卡定理四、静压力对固体壁面的作用力在液压传动中，液体中各点的静压力是均匀分布的，且垂直作用于受压表面。承受压力的表面为平面液体对该平面的总作用力F为液体的压力p与受压面积A的乘积，其方向与该平面相垂直。四、静压力对固体壁面的作用力承受压力的表面为曲面如固体表面为液压缸内表面，求液压油对液压缸右半部缸筒内壁在x方向上的作用力Fx。取微小面积dA=lds=lrdθ则作用在该面积上的力dF的水平分量dFx为在右半壁x方向的总作用力：四、静压力对固体壁面的作用力承受压力的表面为曲面作用在曲面上的液压力在某一方向上的分力等于静压力与曲面在该方向投影面积的乘积。结论这一结论对任意曲面都适用。四、静压力对固体壁面的作用力承受压力的表面为曲面结论要计算曲面上的总作用力，必须明确要计算哪个方向上的力。注意【例】计算出球面和锥面在垂直向上方向受到的静压力F。曲面在垂直方向的投影面积A解：∵A=πd2/4∴F=pA=p(πd2/4)曲面在垂直方向的投影面积A∵A=πd2/4∴F=pA=p(πd2/4)

流体运动学是研究流体的运动规律；流体动力学研究作用于流体上的力与流体运动之间的关系。第三节流体运动学和流体动力学流体的连续方程、能量方程和动量方程是流体运动学和动力学的三个基本方程。三个基本方程是刚体力学中的质量守恒、能量守恒及动量守恒原理在流体力学中的具体应用。一、基本概念液体具有粘性，并在流动时表现出来，因此研究流动液体时就要考虑其粘性，但会使对流动液体的研究变得复杂。引入理想液体的概念。方法首先对理想液体进行研究，然后再通过实验验证的方法对所得的结论进行补充和修正。理想液体就是指没有粘性、不可压缩的液体。（一）理想液体、恒定流动和一维流动一、基本概念如果液体中任一点的压力、速度和密度都不随时间变化，称这种流动为恒定流动；否则称为非恒定流动。研究液压系统静态性能时，可认为液体作恒定流动;研究动态性能时，必须按非恒定流动来考虑。（一）理想液体、恒定流动和一维流动一、基本概念当液体整个作线形流动时称为一维流动，（液流截面上各点的速度矢量完全相同）。（一）理想液体、恒定流动和一维流动当作平面或空间流动时，称为二维或三维流动。在实际中，理想液体、恒定流动和一维流动严格来讲是不存在的，这些概念先忽略次要因素，找出主要规律；然后用实验验证方法对所得结论进行补充或修正。一、基本概念

流线是流场中这样一些空间曲线，它表示同一瞬时流场中各质点的运动状态。由于液体中每一点只能有一个速度，所以流线之间不能相交也不能折转。（二）流线、流管和流束流线上每一质点的速度矢量与流线相切。一、基本概念在流场中给出一条非流线的封闭曲线，沿该封闭曲线上的每一点做流线，由这些流线组成的表面称为流管。流管中的流线群称为流束。（二）流线、流管和流束根据流线不会相交的性质，流管内外的流线均不会穿越流管。一、基本概念在流束中与所有流线正交的截面称为通流截面。（三）通流截面、流量和平均流速通流截面上每点处的流动速度都垂直于这个面。如图中A面和B面。AB通流截面一、基本概念单位时间内通过通流截面的液体的体积称为流量。（三）通流截面、流量和平均流速q－流量；V－流体的体积；t－流过液体体积V所需的时间。流量流量和流速一、基本概念由于实际液体具有粘性，液体在管道内流动时，管壁处的流速为零，管道中心处流速最大。（三）通流截面、流量和平均流速工程实际应用中，引入平均流速概念，即认为通流截面上各点的流速均为平均流速（v）。平均流速二、连续方程

流量连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的一种表现形式。如图，液体在任意形状的管道中作恒定流动，任取1、2两个不同的通流截面。根据质量守恒定律，单位时间内流过这两个截面的液体质量是相等的。二、连续方程若忽略液体的可压缩性，即ρ1=ρ2，则即（流量连续性方程）液体是以同一流量在流管中连续地流动着；液体的流速与通流截面面积成反比。意义三、能量方程

能量方程又称伯努利方程，是能量守恒定律在流体力学中的一种表现形式。（推导过程自学）（一）理想液体的能量方程左边的三项分别是单位重量液体的压力能、位能和动能。它们都具有长度量纲，也分别称为压力水头、位置水头和速度水头。三、能量方程（一）理想液体的能量方程在密封管道内作恒定流动的理想液体在任意一个通流断面上具有三种形成的能量，即压力能、位能和动能。意义三种能量的总和是一个恒定的常量，而且三种能量之间是可以相互转换的。（二）实际液体的能量方程把理想液体的伯努利方程修正成实际液体的伯努利方程，修正过程考虑了两点：液体在流动过程中的能量损失；用通流截面的平均流速v取代微元体的流速

u

。（理想）（实际）三、能量方程三、能量方程（二）实际液体的能量方程α1、α2－分别为截面A1、A2上的动能修正系数（用通流截面的平均流速v取代微元体的流速

u

产生的误差）。hw－能量损耗，单位重力液体从通流截面A1流到A2过程中的能量损耗；解：【例】如图，油从垂直安放的圆管中流出，管的直径d1=100mm，管口处平均流速v1=1.4m/s，试求管垂直下方H=1.5m处的流速v2和油柱的直径d2。在液体自由滴下时，可不考虑液柱与空气之间摩擦能量损失的影响。设管口处为原点，对管口处1-1截面和2-2截面建立理想液体的伯努利方程：解：【例】如图，油从垂直安放的圆管中流出，管的直径d1=100mm，管口处平均流速v1=1.4m/s，试求管垂直下方H=1.5m处的流速v2和油柱的直径d2。h1=0,h2=H=1.5m,p1=p2,则：油液流速：解：【例】如图，油从垂直安放的圆管中流出，管的直径d1=100mm，管口处平均流速v1=1.4m/s，试求管垂直下方H=1.5m处的流速v2和油柱的直径d2。由连续方程，得油柱直径：思考如果考虑液柱与空气之间摩擦，结果如何改变？（流速减。┤、能量方程小结1.选取适当的基准水平面；2.选取两个计算截面：一个设在已知参数的断面上，另一个设在所求参数的断面上；3.按照液体流动方向列出伯努利方程；4.若未知数的数量多于方程数，则必须列出其他辅助方程，联立求解。应用能量方程（伯努利方程）解决实际问题的一般方法：解：【例】计算液压泵吸油口处的真空度。以油箱液面为基准，并定为1-1截面，泵的吸油口为2-2截面。取动能修正系数α1=α2=1，对1-1和2-2截面建立实际液体的伯努利方程：解：油箱液面与大气相通，故p1为大气压力，即p1=pa；v1为油箱液面下降速度流速，由于v1<<v2，故v1可近似为零；v2为泵吸油口处的流速；hw为吸油管路的能量损失。【例】计算液压泵吸油口处的真空度。解：上式可写为：吸油口处的真空度为：【例】计算液压泵吸油口处的真空度。解：所谓吸油，实质是泵产生真空度，利用大气压力作用把油压入泵内的过程。【例】计算液压泵吸油口处的真空度。分析真空度由三部分组成：产生一定流速所需的压力；把油液提升到高度h所需的压力；吸油管内压力损失。四、动量方程

动量方程是动量定理在流体力学中的具体应用，常用来计算液流对固体壁面的作用力。

（推导过程自学）β1、β

2－分别为截面A1、A2上的动量修正系数（用通流截面的平均流速v取代微元体的流速

u

产生的误差）。对于恒定流动的液体：∑F－作用于控制体积内液体上外力的矢量和。四、动量方程该式为矢量式。说明在应用时可根据要求，向指定方向投影，并列出该方向的动量方程，然后再进行求解。液体对固体壁面的作用力F与液体所受外力F大小相等方向相反。解：运用动量方程的关键在于正确选择控制体积。【例】滑阀结构示意如图所示。当液流通过滑阀时，求液流对阀芯的轴向作用力。在此取进、出口的体积为控制体积。设液流作恒定流动，在水平方向上应用动量方程，则作用在此控制体积内液体上的力为：（取β1＝β2≈1，水平向右为x轴正向）解：因为θ2＝90°，所以【例】滑阀结构示意如图所示。当液流通过滑阀时，求液流对阀芯的轴向作用力。方向向左。液体对阀芯的轴向作用力方向向右，即这时有一个力（称为液动力），该力图使阀口关闭。（自学）第四节气体状态方程（自学）第五节充、放气参数的计算第六节管道流动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。压力损失由沿程损失和局部损失两部分组成，压力损失的大小与液体的流动状态有关。在设计液压系统时要尽量减小压力损失，从而提高系统效率、减小由此带来的温升。通过试验发现，液体在管道中流动时存在两种不同状态，它们的阻力性质也不相同。（一）流态－层流和湍流（紊流）一、流态和雷诺数一、流态和雷诺数（一）流态－层流和湍流层流－流体流速较低，粘性力起主导作用，液体质点互不干扰，液体的流动呈线性或层状，且平行于管道轴线；湍流－流体流速较高，惯性力起主导作用，液体质点的运动杂乱无章，除了平行于管道轴线的运动外，还存在着剧烈的横向运动。液体的流动状态用雷诺数来判断。一、流态和雷诺数试验表明，液体在圆管中的流动状态与平均流速v、管径d和液体的运动粘度υ有关。（二）雷诺数液体的流动状态可用雷诺数判断。液流由层流转变为湍流和由湍流转变为层流时的雷诺数不同，后者数值较小。一般把液体由湍流变成层流时对应的雷诺数称为临界雷诺数，记作Recr。一、流态和雷诺数（二）雷诺数一切流动都有层流和湍流两种流动状态及相应临界雷诺数，临界雷诺数的数值由实验测定。当液流的实际雷诺数小于临界雷诺数时，液流为层流；反之，为湍流。雷诺数的物理意义是：液流的惯性作用和粘性作用之比。小结一、流态和雷诺数（二）雷诺数式中dH为通流截面的水力直径，它等于4倍通流截面面积A与湿周（流体与固体壁面相接触的周长）x之比。水力直径大则通流能力强，对液体的流动阻力小。对于非圆形截面管路，雷诺数定义为其中计算表明，圆形的水力直径最大。一、流态和雷诺数（二）雷诺数能量方程中的动能修正系数α和动量方程中的动量修正系数β也与液体的流动状态有关。层流时，α=2，β=4/3；（p42）湍流时，α≈1.05，β≈1.04，两个系数均可近似取为1。（p43）四、压力损失实际液体具有粘性，流动时粘性阻力要消耗一定能量，这种能量损耗表现为压力损失，即实际液体伯努利方程中最后一项的意义。损耗的能量转变为热量，使液压系统温度升高，甚至性能变差。因此在设计液压系统时，要考虑尽量减小压力损失。四、压力损失总压力损失Δp＝Σ沿程压力损失＋Σ局部压力损失沿程压力损失-液体在等径直管中流动时,因摩擦力而产生的压力损失，该损失与液体的流动状态有关。局部压力损失-液体流经管道的弯头、接头、突变截面、阀口和滤网等局部装置时，因流速或流向发生急剧变化而在局部区域产生流动阻力所造成的压力损失。液压系统管路的总压力损失第七节孔口流动薄壁小孔-孔的通流长度和直径之比l/d<0.5的孔。薄壁小孔孔口边缘一般做成刃口形式。当流体流经小孔时，由于流体的惯性作用，使通过小孔后的流体形成一个收缩截面，然后再扩大，这一收缩和扩大的过程，便产生了局部能量损失。一、薄壁小孔第七节孔口流动由能量方程可推出，流经小孔的流量为：式中，Cd－流量系数（由实验确定）；A0－小孔的截面积；

Δp－小孔前后的压差。一、薄壁小孔第七节孔口流动由能量方程可推出，流经小孔的流量为：一、薄壁小孔由于薄壁小孔具有沿程压力损失小、通过小孔的流量对工作介质温度的变化不敏感等特性，常被用作调节流量的器件。第七节孔口流动短孔-孔的通流长度和直径之比0.5<l/d≤4的孔。短孔加工较薄壁小孔容易，特别适合作固定节流器使用。二、短孔和细长孔细长孔-孔的通流长度和直径之比l/d>4的孔。流经细长孔的液流与流经圆管类似，一般都是层流，流量受液体温度变化的影响较大，与薄壁小孔的特性明显不同。第七节孔口流动三、气动元件的通流能力（不要求）第八节缝隙流动（自学）第九节瞬变流动所谓瞬变流动，即在液压与气动系统中，当出现流体的流速在极短的瞬间发生很大的变化时，将导致压力的急剧变化。瞬变流动通常会给系统带来很大的：。本节学习液压冲击和气穴现象，以及它们的减小措施。一、液压冲击在液压系统中，由于某种原因使液体压力突然产生很高的峰值，这种现象称为液压冲击。发生液压冲击时，由于瞬间的压力峰值比正常的工作压力大好几倍，因此对密封元件、管道和液压元件都有损坏作用，还会引起设备振动，产生很大的噪声。液压冲击还经常使压力继电器、顺序阀等元件产生误动作。一、液压冲击液体自一具有固定液面的压力容器沿长度为l，直径为d的管道经出口处的阀门以速度v0流出。（一）管内液流速度突变引起的液压冲击（水锤现象）若将阀门突然关闭：此时紧靠阀门口B处的一层液体停止流动，液体的动能瞬时转变为压力能，压力升高p；一、液压冲击（一）管内液流速度突变引起的液压冲击（水锤现象）其后液体也依次停止流动，依次将动能转变成压力能,在管道内形成压力冲击波，并以速度c向A传播。压力波循环使液流振荡。振荡最终因摩擦损失而停止。一、液压冲击（二）运动部件制动引起的液压冲击一、液压冲击（三）减小液压冲击的措施尽量延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间；在冲击区附近安装卸荷阀、蓄能器等缓冲装置；正确设计阀口，限制管道流速及运动部件速度，使运动部件制动时速度变化比较平稳；如果换向精度要求不高，可使液压缸两腔油路在换向阀回到中位时瞬时互通。二、气穴现象流动的液体，如果压力低于其空气分离压时，原先溶解在液体中的空气就会分离出来，从而导致液体中充满大量的气泡，这种现象称为气穴现象。如果液体的压力进一步降低，低到饱和蒸气压时，液体本身将汽化，产生更多的蒸气泡，气穴现象将更加严重。

气穴现象使液压装置产生噪声和振动，使金属表面受到腐蚀。（一）空气分离压和饱和蒸气压二、气穴现象液体一般会包含一定量的空气。空气在液体中的溶解度与液体的绝对压力成正比。溶解在液体中的空气对液体的体积模量没有影响，但当液体的压力降低时，这些气体就会从液体中分离出来。空气可溶解在液体中，也可以气泡的形式混合在液体之中。（一）空气分离压和饱和蒸气压二、气穴现象有气泡的液体其体积模量将明显减小。气泡越多，液体的体积模量越小。在一定温度下，当液体压力低于某值时，溶解在液体中的空气将会突然地从液体中分离出来，产生大量气泡，这个压力称为液体在该温度下的空气分离压。（一）空气分离压和饱和蒸气压二、气穴现象一般说来，液体的饱和蒸气压比空气分离压要小的多。当液体在某一温度下，其压力继续下降而低于一定数值时，液体本身便迅速汽化，产生大量蒸气，这时的压力称为液体在该温度下的饱和蒸气压。如果液体的压力低于饱和蒸气压时，液体本身汽化，产生更多的蒸气泡，气穴现象将更加严重。

（二）节流孔口的气穴二、气穴现象气穴多发生在阀口和液压泵的入口处。因为阀口处液体的流速增大，根据能量方程，压力将降低。若压力低于液体工作温度下的空气分离压，就会出现气穴现象。在液压泵的自吸过程中，如果泵的吸油管太细、阻力太大，滤网阻塞，泵安装位置过高、转速太快等，也会造成真空度过大，发生气穴现象。（二）节流孔口的气穴二、气穴现象当液压系统出现气穴现象时，大量的气泡使液流的流动特性变坏，造成流量不稳，噪声骤增。特别当带有气泡的液流进入下游高压区时，气泡受周围高压的压缩，迅速破灭，使局部产生非常高的温度（局部温度可达1000℃左右）和冲击压力（可达几百兆帕）。（二）节流孔口的气穴二、气穴现象局部高温和冲击压力，一方面使金属表面疲劳，另一方面又使工作介质变质，对金属产生化学腐蚀作用，使液压元件表面受到侵蚀、剥落，甚至出现海绵状的小洞穴。因气穴而对金属表面产生腐蚀的现象称为气蚀。（二）节流孔口的气穴二、气穴现象作业：第一次课作业：P64：1-6第二次课作业：P65：1-12本章结束机电与信息工程学院