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2.4.4 管道系统中的总压力损失和压力效率
管道系统中的总压力损失等于所有元件的压力损失、所有沿程压力损失和所有局部压力损失之和,即
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式中,qn为第n个元件的额定流量;Δpn为第n个元件在额定流量下的压力损失。
需要指出的是,应用式(2-34)计算总压力损失时,只有在相邻两个局部压力损失之间的距离大于管道直径10~20倍的条件下才成立;否则,前一个局部阻力的干扰还没有稳定下来,就经历下一个局部阻力,它所受的扰动将更为严重,导致使用上式算出的压力损失会有较大的误差。
考虑到存在压力损失,液压泵的工作压力pp应比执行元件克服外负载的工作压力p高,即
pp=p+∑Δp
因系统的压力效率为
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液压系统的压力损失不仅造成功率损耗,而且还使整个系统发热,从而影响整个系统的工作性能。一方面,为了降低压力损失,管道的流速应尽量低;但另一方面,为了减轻管道的结构重量又要考虑流速不要过低,设计液压系统时应综合考虑这两方面情况。根据设计经验,行走机械的液压传动常取下列流速v范围:
对压力管道:v=3~6m/s;
对回油管道:v≤3~6m/s;
对吸油管道:v=0.5~1.5m/s;
对阀口流速:v=5~8m/s。
【例2-4】 如图2-16所示,某液压泵安装在油面以下,其流量q=14L/min,设所用油液的密度ρ=900kg/m3,黏度ν=10cSt,管径d=20mm。假设油面能相对不变(油箱容积相对较大),并且不考虑液压泵的泄漏,试求:不计局部压力损失时,液压泵吸油口处的绝对压力。
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图2-16 例2-4图
解:(1)求吸油管道内油液的流速v。
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(2)求吸油管道内液流的雷诺数Re。
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选取1α=α2=2。
(3)求沿程压力损失Δpλ。
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(4)求液压泵吸油口处的绝对压力p2。
选取油液面Ⅰ-Ⅰ与液压泵吸油口截面Ⅱ-Ⅱ作为缓变流截面,列出其伯努利方程,即
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由于油液面相对静止,故v1=0,p1为大气压力。若以截面Ⅱ-Ⅱ为基准面,则h2=0。根据hw=hλ+hζ,在不计局部压力损失时,hζ=0,则上式变为
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整理后得
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即
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由计算结果可知,不计局部压力损失时,液压泵吸油口处的绝对压力为17273.6Pa。