液压与气压传动教程 液压技术 第2章 液压传动基础知识(16)

则

所以 

对上式积分可得：

由边界条件：r＝r2时，p＝p2得：

代入上式，得压力沿径向的分布规律：

(2-75)

当r＝r1时，p＝p1，则：

图2-29圆锥状环行间隙的流动

由上式可得流量为：

(2-76)

作用于平面上的总液压力为：

四、圆锥状环形间隙流动

图2-29所示为圆锥状环形间隙的流动。若将这一间隙展开成平面，则是一个扇形，相当于平行圆盘间隙的一部分，所以可根据平行圆盘间隙流动的流量公

式，导出这种流动的流量公式为：

(2-77)

第六节 液压冲击及空穴现象

一、液压冲击现象

1.液压冲击 在液压系统中，当极快地换向或关闭液压回路时，致使液流速度急速地改变(变向或停止)，由于流动液体的惯性或运动部件的惯性，会使系统内的压力发生突然升高或降低，这种现象

称为液压冲击(水力学中称为水锤现象)。在研究液压冲击时，必须把液体当作弹性物体，同时还须考虑管壁的弹性。

首先讨论一下水锤现象的发展过程。如图2-30所示，为某液压传动油路的一部分。管路A的入口端装有蓄能器，出口端装有快速电磁换向阀。当换向阀打开时，管中的流速为v0压力为p0，现在来研究当阀门突然关闭时，阀门前及管中压力变化的规律。

当阀门突然关闭时，如果认为液体是不可压缩的，则管中整个液体将如同刚体一样同时静止下来。但实验证明并非如此，事实上只有紧邻着阀门的一层厚度为Δl的液体于Δt时间内首先停止流动。之后，液体被压缩，压力增高Δp，如图2-31所示。同时管壁亦发生膨胀。在下一个无限小时间Δt段后，紧邻着的第二层液体层又停止下来，其厚度亦为Δl，也受压缩，同时这段管子也膨胀了些。依此类推，第三层、第四层液体逐层停止下来，并产生增压。这样就形成了一个高压区和低压区分界面(称为增压波面)，它以速度c从阀门处开始向蓄能器方向传播。我们称c为水锤波的传播速度，它实际上等于液体中的声速。

图2-30液压冲击的液压传动油路分析 图2-31阀门突然关闭时的受力分析

1—气体蓄能器2—电磁换向阀

在阀门关闭t1=l/c时刻后，如图2-32所示，水锤压力波面到达管路入口处。这时，在管长l中全部液体都已依次停止了流动，而且液体处在压缩状态下。这时来自管内方面的压力较高，而在蓄能器内的压力较低。显然这种状态是不能平衡的，可见管中紧邻入口处第一层的液体将会以速度v0冲向蓄能器中。与此同时，第一层液体层结束了受压状态，水锤压力Δp消失，恢复到正常情况下的压力，管壁也恢复了原状。这样，管中的液体高压区和低压区的分界面即减压波面，将以速度c自蓄能器向阀门方向传播。