液压系统沿程压力损失实验装置设计

　　0 引言

　　该装置的名称是液压系统沿程压力损失实验装置，一套液压压力测试装置，该装置可以用来测量液压系统沿管道的沿程压力损失。该装置可用于“液压与气压传动”课程中液体伯努利方程、液体流动阻力和能量损失等知识点的演示教学，通过该实验装置可以直观清楚的观察到实验结果，让学生更加容易接受这些理论性较强的原理，让教师授课时阐述原理的时候更加方便，该装置完全为教学课程服务。同时实验装置构成简单，学生完全可以自己动手验证原理，提高学生动手能力。

　　1 液压系统沿程压力损失主要原理

　　该装置的原理是液体在管道内流动时，液体本身具有一定的黏性，流动时会有阻力产生。为了克服阻力，流动液体需要损耗一部分能量，这种能量损失就是实际液体液体伯努利方程中的项。将该项这算成压力损失，可表示为 。在液压系统中，压力损失可以转变为热能，导致系统的温度升高。因此，在设计液压系统时，要尽量减少压力损失。

　　液体在等直管中流动时因黏性摩擦而产生的压力损失。而且液体的流动状态不同，所产生地沿程压力损失也有所不同。

　　1.1 层流时的沿程压力损失

　　层流时的沿程压力损失，层流时液体质点作有规律的流动，因此通过数学工具全面探讨其流动情况，可以推导出沿程压力损失为：

　　由于液体自重和位置变化所引起的压力变化很小，可以忽略，故此公式也适用于非水平管。

　　1.2 紊流时的沿程压力损失

　　紊流时的沿程压力损失，其计算公式在形式上与层流相同，如上式，但是式中的阻力系数除与雷诺数Re有关外，还与管壁的表面粗糙度有关，即 ，其中Δ ――管壁的粗糙度； Δ/d――管壁的相对粗糙度。

　　管壁的绝对粗糙度 和管道材料有关，一般计算可参考下列数值：对于钢管，Δ 为0.04mm，对于铜管，Δ 为0.0015～0.01mm，对于铝管，Δ 为0.0015～0.06mm，对于橡胶管，Δ 为0.03mm。

　　2 实验装置过程

　　通过以上的实验原理，该实验装置的构成，如图1所示：

　　图中器材为：1-水箱；2-水泵；3-尺子；4-橡胶细水管；5-水管；6-胶皮水管；7-秒表；8-带刻度的水桶。

　　由图1可以看出，水箱里的水通过水泵，经F点到E点，通过水管，到达A点，流到带刻度的水桶中，在这一过程中，水流经水管D和C两点间有压力损失，水分别上升到两个位置，由两边的高度差，经过计算可以得出两边的压力损失。然后，在A点的出水口通过带刻度的水桶，同时用秒表计时，通过计算可以得出其流量。