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1、管道流动 孔口流动 缝隙流动1工 学 院1-5 孔口和缝隙流动 一、孔口液流特性一、孔口液流特性 在液压系统的管路中，装有截面突然收缩在液压系统的管路中，装有截面突然收缩 的装置，称为的装置，称为节流装置（节流阀）节流装置（节流阀）。突然收缩。突然收缩 处的流动叫处的流动叫节流节流，一般均采用各种形式的孔口，一般均采用各种形式的孔口 来实现节流。来实现节流。节流口节流口 液体流经孔口时的分析：液体流经孔口时的分析：2工 学 院ll/d0.5时为薄壁小孔；l l/d4时为细长小孔；l0.5 l/d 4时为短孔。l为小孔的通流长度；d为小孔的孔径。3工 学 院液体在薄壁小孔中的流动1 11 12
2、22 2D D d dl ld d2 2p p2 2p p1 11 1流经薄壁小孔的流量流经薄壁小孔的流量4工 学 院液体质点突然加速，惯性力作用收缩截面2-2，然后再扩散造成能量损失，并使油液发热收缩截面面积A22和孔口截面积A的比值称为 收缩系数Cc，即 Cc = A22 /A 。收缩系数决定于雷诺数、孔口及其边缘形状 、孔口离管道侧壁的距离等因素。完全收缩与不完全收缩5工 学 院列列1-11-1和和2-22-2截面的伯努力方程为：截面的伯努力方程为：v1可忽略不计，上式经整理后可得 式中速度系数：式中速度系数： 6工 学 院由此求得液流通过薄壁小孔的流量为由此求得液流通过薄壁小孔的流量为
3、式中式中C Cd dC Cv vC Cc c为小孔流量系数。为小孔流量系数。 C Cd d和和C Cc c一般由实验确定一般由实验确定l完全收缩时，液流在小孔处呈紊流状态，雷诺数较 大，薄壁小孔的收缩系数Cc取0.610.63，速度系数 Cv取0.970.98，这时Cd 0.610.62；l不完全收缩时， Cd 0.70.8。7工 学 院l滑阀阀口滑阀阀口可视为薄壁小孔，流经阀口的 流量为 qCdDxv(2p/)1/2l式中 Cd流量系数，根据雷诺数查D滑阀阀芯台肩直径xv阀口开度， xv24mmn 锥阀阀口n 锥阀阀口与薄壁小孔类似，流经阀口的流量为 qCddmxvsin(2p/)1/2n
4、式中Cd流量系数，根据雷诺数查dm阀座孔直径xv阀芯抬起高度阀芯半锥角8工 学 院2、流经细长小孔的流量计算 液体流经细长孔时，一般都是层流状 态，可直接应用前面已导出的直管流 量公式来计算，当孔口的截面积为A =d2/4时，可写成 9工 学 院l比较上面两式可发现，通过孔口的流量与孔 口的面积、孔口前后压力差以及孔口形式决 定的特性系数有关。l统一即 qKApm式中式中A A为流量截面面积，为流量截面面积，mm2 2；p p为孔口前后的为孔口前后的 压力差，压力差，N/mN/m2 2；mm为由孔口形状决定的指数，为由孔口形状决定的指数， 0.50.5 m m 1 1 ；，；， K K为孔口的
5、形状系数。为孔口的形状系数。 当孔口为薄壁小孔时，当孔口为薄壁小孔时，m m0.50.5 当孔口为细长孔时，当孔口为细长孔时，m m1 1当孔口为薄壁小孔时，当孔口为薄壁小孔时， 当孔口为细长孔时，当孔口为细长孔时， K Kd d2 2/32/32 l l。10工 学 院11工 学 院二、缝隙液流特性目的：了解缝隙时液体流动的流量压差特性。 缝隙流动1、泄漏的概念和危害： 液压油从压力高的地方经过配合间隙流到 压力较低的地方，就称为泄漏。 内泄漏和外泄漏； 泄漏主要是由压力差和间隙造成的。 泄漏的危害。 12工 学 院在压差作用下，流量q 与 缝隙值h 的三次方成 正比，这说明液压元件内缝隙的
6、大小对泄漏量 的影响非常大。 平板缝隙 两平行平板缝隙间充满液体 时，压差作用会使液体产生 流动（压差流动）；两平板 相对运动也会使液体产生流 动（剪切流动）。 通过平板缝隙的流量13工 学 院环形缝隙l当圆柱体移动方向和压差方向相同时取正 号，方向相反时取负号。 相对运动的圆柱体与孔之 间的间隙为圆柱环形间隙。 根据两者是否同心又分为同 心圆柱环形间隙和偏心环形 间隙。通过其间的流量也包 括压差流动流量和剪切流动 流量。设圆柱体直径为d， 缝隙值为h，缝隙长度为 l 。通过同心圆柱环形缝隙 的流量公式：(压差作用压差作用) )14工 学 院设内外圆的偏心量 为 e，流经偏心圆 柱环形缝隙的流量 公式：式中 ho为内外圆同心时半径方向的缝隙值为相对偏心率， e / ho当偏心量e=ho， 即1 时（最大偏心状态）， 其通过的流量是同心环形间隙流量的2.5 倍。 因此在液压元件中应尽量使配合零件同心。15工 学 院4、 流经平行圆盘间隙径向流动的流量5、圆锥状环形间隙流动 2 2r r2 22 2r r1 1h hl2 2h h2 2r r1 1r r2 216
