液體流經(jīng)孔口和縫隙流量—壓力特性

1、液體流經(jīng)孔口和縫隙流量壓力特性重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)1 薄壁小孔流量公式及特點(diǎn)薄壁小孔流量公式及特點(diǎn) 2 流量通用方程及各項(xiàng)含義流量通用方程及各項(xiàng)含義 3 平行平板縫隙和偏心圓環(huán)縫隙流量公式之結(jié)論平行平板縫隙和偏心圓環(huán)縫隙流量公式之結(jié)論4 兩種現(xiàn)象危害及消除方法兩種現(xiàn)象危害及消除方法 提問(wèn)作業(yè)提問(wèn)作業(yè) 1 動(dòng)力學(xué)三大方程各是什么？分別是剛體力學(xué)中哪動(dòng)力學(xué)三大方程各是什么？分別是剛體力學(xué)中哪 些定些定 律在流體律在流體 力學(xué)中的具體應(yīng)用力學(xué)中的具體應(yīng)用? 2 液壓傳動(dòng)中液體的流態(tài)和壓力損失有哪幾種？其判別方法和產(chǎn)液壓傳動(dòng)中液體的流態(tài)和壓力損失有哪幾種？其判別方法和產(chǎn) 生原生原 因各是什么？因各是什么？

2、 3 液壓傳動(dòng)油管中為何種流態(tài)？產(chǎn)生什么損失液壓傳動(dòng)油管中為何種流態(tài)？產(chǎn)生什么損失?2、5、1 小孔流量小孔流量壓力特性壓力特性 2、5、2 液體流經(jīng)縫隙流量壓力特性概述：孔口和縫隙流量在液壓技術(shù)中占有很重要概述：孔口和縫隙流量在液壓技術(shù)中占有很重要 的地位，它涉及液壓元件的密封性，系統(tǒng)的地位，它涉及液壓元件的密封性，系統(tǒng) 的容積效率，更為重要的是它是設(shè)計(jì)計(jì)算的容積效率，更為重要的是它是設(shè)計(jì)計(jì)算 的基礎(chǔ)，因此：的基礎(chǔ)，因此： 小孔雖?。ㄖ睆揭话阍谛】纂m?。ㄖ睆揭话阍?mm以?xún)?nèi)），以?xún)?nèi)）， 縫隙雖窄（寬度一般在縫隙雖窄（寬度一般在0、1mm 以下），以下）， 但其作但其作 用卻不可等閑視之。用卻

3、不可等閑視之。 薄壁小孔流量壓力特性薄壁小孔流量壓力特性 短孔和細(xì)長(zhǎng)孔的流量壓力特性短孔和細(xì)長(zhǎng)孔的流量壓力特性 流量通用方程流量通用方程 薄壁小孔 l/d 05 孔口分類(lèi) 4 短孔 0、5 l/d 4 如圖2、5、1：取孔前通道斷面為11斷面，收縮 斷面為斷面，管道中心為動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示 基準(zhǔn)面， z1 = z2 ，列伯努利方程如下： p1+1v12 /2= p2 +2v22/2 +pw v1 105 Cc = 0.61 0.63 Cv = 0.97 0.98 Cq = 0.6 0.62 液流不完全收縮時(shí)（液流不完全收縮時(shí)（D/d 7），查表），查表2、5、1 結(jié)論：結(jié)論： q p ，與，與無(wú)

4、關(guān)。無(wú)關(guān)。 流過(guò)薄壁小孔的流量不受油溫變化流過(guò)薄壁小孔的流量不受油溫變化 的影響。的影響。 短孔：短孔：q = CqAT 2p / Cq 可查圖可查圖2、5、2 細(xì)長(zhǎng)孔：細(xì)長(zhǎng)孔：q = d4p / 128l =d2p/32l=CAp 結(jié)論：結(jié)論： q p 反比于反比于 流量受油溫變化影響較大（流量受油溫變化影響較大（T q） 薄壁孔：薄壁孔：q = CqAT 2p /= Cq2/ AT p 短孔：短孔： q = CqAT 2p / = Cq2/ AT p 細(xì)長(zhǎng)孔：細(xì)長(zhǎng)孔： q =d4p / 128l =1/32l d4/4 p 流量通用方程：流量通用方程： q = C ATp 平面縫隙平面縫隙

5、 常見(jiàn)縫隙常見(jiàn)縫隙 環(huán)狀縫隙環(huán)狀縫隙 壓差流動(dòng)壓差流動(dòng) 縫隙流動(dòng)狀況縫隙流動(dòng)狀況 剪切流動(dòng)剪切流動(dòng)如圖如圖2、5、3：設(shè)縫隙度高為：設(shè)縫隙度高為，寬度，寬度b,度為度為l, 兩兩 端壓力端壓力 為為p1、p2其壓差為其壓差為P，從縫隙中取一微小，從縫隙中取一微小 六面體，左右兩六面體，左右兩 端所受壓力為端所受壓力為p和和p+dp， 上下兩側(cè)面所受摩擦切應(yīng)力為上下兩側(cè)面所受摩擦切應(yīng)力為+d和和， 則在水平方則在水平方 向受力平衡方程為：向受力平衡方程為： pbdy + (+d)bdx = (p+dp)bdy +bdx 整理后得：整理后得： d/dy = dp/dx動(dòng)畫(huà)演示動(dòng)畫(huà)演示 = du/d

6、y d2u/dy2 = 1/dp/dx 上式對(duì)上式對(duì)y兩次積分得：兩次積分得：u = dp/dx y 2/2+ C1y + C2 由邊界條件：由邊界條件： 當(dāng)當(dāng)y = 0, u = 0 y = , u = u0 則有：則有：C1 = -dp/dx /2, C2 = 0 此外，在縫隙液流中，壓力沿此外，在縫隙液流中，壓力沿x方向變化率方向變化率dp/dx是一常數(shù)，有是一常數(shù)，有: dp/dx = p2-p1/l = -(p1-p2)/l = -p/l u = (-y)yp/2l 故故 q =0hubdy = b0hp(-y)ydy /2l = b3p /12l 結(jié)論：在壓差作用下，通過(guò)固定平行平

7、板縫隙結(jié)論：在壓差作用下，通過(guò)固定平行平板縫隙 的流量與縫隙高度的三次方成正比，這的流量與縫隙高度的三次方成正比，這 說(shuō)明，液壓元件內(nèi)縫隙的大小對(duì)其泄漏說(shuō)明，液壓元件內(nèi)縫隙的大小對(duì)其泄漏 量的影響是很大的。量的影響是很大的。 相對(duì)運(yùn)動(dòng)平行平板縫隙（見(jiàn)圖相對(duì)運(yùn)動(dòng)平行平板縫隙（見(jiàn)圖2、5、4） 剪切流動(dòng)時(shí)：剪切流動(dòng)時(shí)： q = vb/2 壓差與剪切流動(dòng)時(shí)：壓差與剪切流動(dòng)時(shí)： q = b3p /12l vb/2 剪切與壓差流動(dòng)方向一致時(shí)，取正號(hào)剪切與壓差流動(dòng)方向一致時(shí)，取正號(hào) 剪切與壓差流動(dòng)方向相反時(shí)，取負(fù)號(hào)剪切與壓差流動(dòng)方向相反時(shí)，取負(fù)號(hào) 液壓缸缸筒與活液壓缸缸筒與活 環(huán)形縫隙環(huán)形縫隙 閥芯與閥孔

8、閥芯與閥孔 同心同心 分類(lèi)分類(lèi) 工作壓力工作壓力 引起振動(dòng)、噪聲、導(dǎo)致某些元件如密封裝置、引起振動(dòng)、噪聲、導(dǎo)致某些元件如密封裝置、 管路等管路等 損壞；使某些元件（如壓力繼電器、損壞；使某些元件（如壓力繼電器、 順序閥等）產(chǎn)生誤動(dòng)作，影響系順序閥等）產(chǎn)生誤動(dòng)作，影響系 統(tǒng)統(tǒng) 正常工作。正常工作。 1） 延長(zhǎng)閥門(mén)關(guān)閉和運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)換向的時(shí)間。延長(zhǎng)閥門(mén)關(guān)閉和運(yùn)動(dòng)部件制動(dòng)換向的時(shí)間。 2） 限制管道流速及運(yùn)動(dòng)部件速度限制管道流速及運(yùn)動(dòng)部件速度 v管管 5m/s ， v缸缸 10m/min 。3） 加大管道直徑，盡量縮短管路長(zhǎng)度。加大管道直徑，盡量縮短管路長(zhǎng)度。 4） 采用軟管，以增加系統(tǒng)的彈性。采用軟管，以增加系統(tǒng)的彈性。 氣穴現(xiàn)象：液壓系統(tǒng)中，由于某種原（如速 度突變），使 壓力降低而使氣泡 產(chǎn)生的現(xiàn)象。 壓力油流過(guò)節(jié)流口、閥口或管道狹縫時(shí)，速壓力油流過(guò)節(jié)流口、閥口或管道狹縫時(shí)，速度升高，壓力降低；液壓泵吸油管道較小，吸油度升高，壓力降低；液壓泵吸油管道較小，吸油高度過(guò)大，阻力增大，壓力降低；液壓泵轉(zhuǎn)速過(guò)高度過(guò)大，阻力增大，壓力降低；液壓泵轉(zhuǎn)速過(guò)高，吸油不充分