苏j05-2006.doc

节流孔口的流量—压力特性
事物总是一分为二的。一方面我们希望减少压力损失,提高功率使用率,但是,另一方面,根据流动液体的流量—压力特性关系,可以用压力差来控制流量,或用流量来控制压力,即实现流量或压力控制。有一点应该指出,用于控制的是很小的能量信号,损失是可以接受的。
在液流通道上,通流截面有突然收缩处的流动,称为节流,它产生很大的局部压力损失。显然,能引起节流的装置称为节流装置。
节流的概念
节流的作用
一般常用有意设置的节流口来控制流量或压力。
节流的实质
形成液阻
节流孔口形式
细长小孔、短孔、薄壁小孔、阀口
沿程压力损失局部压力损失
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⒈细长小孔(L/d>4)
用作阻尼孔;孔中是层流流动。
给出了流量与通流面积、压力损失之间的线性关系
应用:①压差原理
当q=0时,∵Δp=0,∴p1=p2;
当q≠0时,∵Δp≠0,∴p1>p2;
p1
p2
例如:缓冲
②阻尼特性——吸收能量
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⒉薄壁小孔(L/d<)
由于流线不能转折,液体在上游1/2d处开始突然收缩,冲向小孔d,并在下游1/2d处形成收缩瓶颈,然后突然扩大。
紊流流动
压力能在突然收缩处转换为动能,因为效率不可能为1,产生局部损失。突然扩大后,动能不可能完全转换为压力能。
取1—1、2—2两个截面,根据伯努利方程,有
流量公式
收缩系数
流速系数
流量系数
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⒊流量—压力特性公式的讨论
孔口通用的流量—压力特性公式
应用例:对于滑阀阀口
此式特别重要!它是理解液压控制阀等元件、节流调速原理和液压伺服系统工作原理的理论基础。
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四流量损失——缝隙泄漏量
泄漏的概念
内泄与外泄
产生泄漏的原因
泄漏量计算通用公式
压差流动、剪切流动
泄漏系数
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四流量损失——缝隙泄漏量
平行平板间隙间隙流动——各种缝隙泄漏量公式推导的基础
⑴间隙流动为层流,切应力沿x轴为线性分布
⑵层流时,压差是x的线性函数
讨论b=1的情况
切应力沿y轴的分布
压力沿x轴的分布规律
与y无关
两次积分得速度分布规律
根据边界条件
结论
不考虑剪切流动,引入泄漏系数
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同心环形间隙
当缝隙h较小时,可将环形缝隙沿圆周方向展开,把它近似地看作是平行平板缝隙的流动,这样只要将b=πd代入就可得同心环形缝隙的流量公式
四流量损失——缝隙泄漏量
不考虑剪切泄露
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偏心环形间隙
四流量损失——缝隙泄漏量
式中 ho为内外圆同心时半径方向的缝隙值
ε为相对偏心率,ε= e / ho
当偏心量e =ho ,即ε=1 时
(最大偏心状态), 倍。
因此在液压元件中应尽量使配合零件同心。
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柱塞受F=100N的固定力作用而下落,缸中油液经缝隙泄出。设缝隙厚度δ=㎜,缝隙长度L=70㎜,柱塞直径d=20㎜,油的动力粘度μ=50×10-3 Pa·s。试计算当柱塞和缸孔同心时,?
例
解:
根据柱塞运动状态有
其中

柱塞下降的运动速度
有:
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液压冲击
在液压系统工作过程中,由于运动部件急速换向或关闭油路,因液流和运动部件的惯性作用,使系统内产生很高的瞬时压力峰值。
振动冲击的实质:系统中能量反复相互转换的结果。
可压缩性液体中的振动。由于存在能量交换,动能→压力能→弹性能,因而产生振动。液压冲击是液体中能量瞬时转换而产生的。
液压冲击的危害
⑴引起振动、产生噪声;
⑵引起系统误动作;
⑶损坏密封装置、管道和液压元件。
减小液压冲击的措施
⑴缓慢关闭阀门;
⑵在冲击源前设置蓄能器,减小冲击波传递距离;
⑶在冲击源附近设置安全阀;
⑷限制管中流速。
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