第2章液壓流體力學(xué)5

節(jié)流孔口的流量

—壓力特性

事物總是一分為二的。一方面我們希望減少壓力損失，提高功率使用率，但是，另一方面，根據(jù)流動液體的流量—壓力特性關(guān)系，可以用壓力差來控制流量，或用流量來控制壓力，即實(shí)現(xiàn)流量或壓力控制。有一點(diǎn)應(yīng)該指出，用于控制的是很小的能量信號，損失是可以接受的。在液流通道上，通流截面有突然收縮處的流動，稱為節(jié)流，它產(chǎn)生很大的局部壓力損失。顯然，能引起節(jié)流的裝置稱為節(jié)流裝置。節(jié)流的概念節(jié)流的作用一般常用有意設(shè)置的節(jié)流口來控制流量或壓力。節(jié)流的實(shí)質(zhì)形成液阻節(jié)流孔口形式細(xì)長小孔、短孔、薄壁小孔、閥口沿程壓力損失

局部壓力損失2/5/20231武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院⒈細(xì)長小孔（L/d＞4）

用作阻尼孔；孔中是層流流動。給出了流量與通流面積、壓力損失之間的線性關(guān)系應(yīng)用：①壓差原理當(dāng)q=0時，∵Δp=0，∴p1=p2；當(dāng)q≠0時，∵Δp≠0，∴p1＞p2；

p1p2例如：緩沖②阻尼特性——吸收能量2/5/20232武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院⒉薄壁小孔(L/d＜0.5)由于流線不能轉(zhuǎn)折，液體在上游1/2d處開始突然收縮，沖向小孔d，并在下游1/2d處形成收縮瓶頸，然后突然擴(kuò)大。紊流流動

壓力能在突然收縮處轉(zhuǎn)換為動能，因?yàn)樾什豢赡転?，產(chǎn)生局部損失。突然擴(kuò)大后，動能不可能完全轉(zhuǎn)換為壓力能。取1—1、2—2兩個截面，根據(jù)伯努利方程，有流量公式收縮系數(shù)流速系數(shù)流量系數(shù)2/5/20233武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院⒊流量—壓力特性公式的討論

孔口通用的流量—壓力特性公式應(yīng)用例：對于滑閥閥口此式特別重要！它是理解液壓控制閥等元件、節(jié)流調(diào)速原理和液壓伺服系統(tǒng)工作原理的理論基礎(chǔ)。

2/5/20234武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院四流量損失——縫隙泄漏量泄漏的概念內(nèi)泄與外泄產(chǎn)生泄漏的原因泄漏量計(jì)算通用公式壓差流動、剪切流動泄漏系數(shù)2/5/20235武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院四

流量損失——縫隙泄漏量平行平板間隙間隙流動——各種縫隙泄漏量公式推導(dǎo)的基礎(chǔ)⑴間隙流動為層流，切應(yīng)力沿x軸為線性分布⑵層流時，壓差是x的線性函數(shù)討論b=1的情況切應(yīng)力沿y軸的分布壓力沿x軸的分布規(guī)律與y無關(guān)兩次積分得速度分布規(guī)律根據(jù)邊界條件結(jié)論不考慮剪切流動，引入泄漏系數(shù)2/5/20236武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院同心環(huán)形間隙當(dāng)縫隙h較小時，可將環(huán)形縫隙沿圓周方向展開，把它近似地看作是平行平板縫隙的流動，這樣只要將b=πd代入就可得同心環(huán)形縫隙的流量公式四

流量損失——縫隙泄漏量不考慮剪切泄露2/5/20237武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院偏心環(huán)形間隙四

流量損失——縫隙泄漏量式中ho為內(nèi)外圓同心時半徑方向的縫隙值

ε為相對偏心率，ε＝e/ho當(dāng)偏心量e=ho，即ε＝1

時（最大偏心狀態(tài)），其通過的流量是同心環(huán)形間隙流量的2.5倍。因此在液壓元件中應(yīng)盡量使配合零件同心。2/5/20238武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院柱塞受F=100N的固定力作用而下落，缸中油液經(jīng)縫隙泄出。設(shè)縫隙厚度δ=0.05㎜，縫隙長度L=70㎜，柱塞直徑d=20㎜，油的動力粘度μ=50×10-3Pa·s。試計(jì)算當(dāng)柱塞和缸孔同心時，下落0.1m所需時間是多少?例解:根據(jù)柱塞運(yùn)動狀態(tài)有其中柱塞下降0.1m排出的體積柱塞下降的運(yùn)動速度有:2/5/20239武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院2.5

液壓沖擊在液壓系統(tǒng)工作過程中，由于運(yùn)動部件急速換向或關(guān)閉油路，因液流和運(yùn)動部件的慣性作用，使系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生很高的瞬時壓力峰值。振動沖擊的實(shí)質(zhì)：系統(tǒng)中能量反復(fù)相互轉(zhuǎn)換的結(jié)果。可壓縮性液體中的振動。由于存在能量交換，動能→壓力能→彈性能，因而產(chǎn)生振動。液壓沖擊是液體中能量瞬時轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的。液壓沖擊的危害⑴引起振動、產(chǎn)生噪聲；⑵引起系統(tǒng)誤動作；⑶損壞密封裝置、管道和液壓元件。減小液壓沖擊的措施⑴緩慢關(guān)閉閥門；⑵在沖擊源前設(shè)置蓄能器，減小沖擊波傳遞距離；⑶在沖擊源附近設(shè)置安全閥；⑷限制管中流速。2/5/202310武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院2.6

空穴和氣蝕現(xiàn)象1.幾個術(shù)語空氣在液體中以兩種方式存在：混入、溶入。⑴含氣量：液體中所含空氣的體積百分比；⑵空氣分離壓：當(dāng)壓力降低到某一壓力時，過飽和的空氣從液體中析出而形成氣泡，此壓力稱為空氣分離壓。⑶飽和蒸氣壓：在一定溫度下，壓力降低到某一值時，液體發(fā)生汽化，這個壓力稱為飽和蒸氣壓。2.空穴流動液體中，由于流速變化引起壓力降低而產(chǎn)生氣泡的現(xiàn)象。輕微空穴——析出混入型空氣；嚴(yán)重空穴——析出溶入型空氣；強(qiáng)烈空穴——油液汽化。2/5/202311武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院2.6

空穴和氣蝕現(xiàn)象3.空穴程度的度量——空穴系數(shù)4.氣蝕現(xiàn)象5.解決措施⑴減小閥口上的壓力降，前后壓力比＜3.5；⑵限制管中流速，減小壓力損失；⑶提高液壓元件和管道的密封性能；⑷提高元件抗氣蝕的能力。氣泡從低壓區(qū)進(jìn)入高壓區(qū)，瞬間潰滅，產(chǎn)生高溫、高壓——高溫腐蝕元件金屬表面，疲勞脫落；高壓產(chǎn)生液壓沖擊，引起振動、噪聲。臨界空穴系數(shù)（實(shí)驗(yàn)值）σc=0.42/5/202312武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院第二章要點(diǎn)⒈液壓油的物理性質(zhì)：粘性的概念與物理本質(zhì)⒉絕對壓力、相對壓力、真空度⒊靜止液體基本方程和等壓面⒋動力學(xué)三個方程：方程物理意義及實(shí)際應(yīng)用！①流速與通流面積的關(guān)系——連續(xù)性方程；②位能、壓力能、動能間的關(guān)系——能量方程；③動量方程，阻尼長度，穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)液動力方向；向量方程；∑F的含義，力和速度的方向2/5/202313武漢理工大學(xué)機(jī)電學(xué)院第二章要點(diǎn)⒌雷諾數(shù)、流態(tài)及其物理本質(zhì)、壓力損失及其計(jì)算⒍壓力損失的利用——節(jié)流及其應(yīng)用

節(jié)流——通流截面有突然收縮處的流動

孔口形式，節(jié)流的作用——控制壓力或流量

流壓特性公式——如何控制壓力？流量？