2、5液体流经孔口和缝隙的流量——压力特性2、6液压

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2、5 液体流经孔口和缝隙流量,压力特性,2、6 液压冲击和气穴现象,目的任务,了解流量公式、特点、两种现象 产生原因,掌握薄壁孔流量公式及通用方程、两种现象危害及消除,1,2、5 液体流经孔口和缝隙流量,压力特性,2、6 液压冲击和气穴现象,重点难点,1 薄壁小孔流量公式及特点,2 流量通用方程及各项含义,3 平行平板缝隙和偏心圆环缝隙流量公式之结论,4 两种现象危害及消除方法,2,2、5 液体流经孔口和缝隙流量,压力特性,2、6 液压冲击和气穴现象,提问作业,1 动力学三大方程各是什么？分别是刚体力学中哪 些定 律在流体,力学中的具体应用?,2 液压传动中液体的流态和压力损失有哪几种？其判别方法和产,生原 因各是什么？,3 液压传动油管中为何种流态？产生什么损失?,3,2、5 液体流经孔口及缝隙流量 压力特性,2、6,液压冲击和空穴现象,2、5、1 小孔流量压力特性,2、5、2 液体流经缝隙流量压力特性,4,液体流经孔口及缝隙的流量 压力特性,概述：孔口和缝隙流量在液压技术中占有很重要,的地位，它涉及液压元件的密封性，系统,的容积效率，更为重要的是它是设计计算,的基础，因此：,小孔虽小（直径一般在1mm以内），,缝隙虽窄（宽度一般在0、1mm 以下），,但其作 用却不可等闲视之。,5,2、5、1 小孔流量压力特性,薄壁小孔流量压力特性,短孔和细长孔的流量压力特性,流量通用方程,6,小孔流量压力特性,薄壁小孔 l/d 05,孔口分类 4,短孔 0、5 l/d 4,7,薄壁小孔流量压力特性,如图2、5、1：取孔前通道断面为1,1断面，收缩,断面为断面，管道中心为,动画演示,基准面， z,1,= z,2,，列伯努利方程如下：,p,1,+,1,v,1,2,/2= p,2,+,2,v,2,2,/2 +p,w,8,薄壁小孔流量压力特性,v,1, 10,5,Cc = 0.61,0.63,Cv = 0.97 0.98,Cq = 0.6 0.62,液流不完全收缩时（D/d 7），查表2、5、1,9,薄壁小孔流量压力特性,结论： q,p ，与,无关。, 流过薄壁小孔的流量不受油温变化,的影响。,10,短孔和细长孔的流量压力特性,短孔：q,= C,q,A,T,2p / C,q,可查图2、5、2,细长孔：q,=,d,4,p / 128,l,=,d,2,p/32,l=CA,p,结论：,q,p 反比于,流量受油温变化影响较大（T q）,11,流量通用方程, 薄壁孔：q,= C,q,A,T,2,p /,= C,q,2/,A,T,p,短孔： q,= C,q,A,T,2p / = C,q,2/ A,T,p,细长孔：,q,=,d,4,p / 128,l =1/32,l,d,4,/4,p, 流量通用方程： q = C A,T,p,12,液体流经缝隙的流量压力特性,平面缝隙,常见缝隙 ,环状缝隙,压差流动,缝隙流动状况 ,剪切流动,13,压差流动,固定,平行平板缝隙流量压力特性,如图2、5、3：设缝隙度高为,，宽度b,度为l, 两 端压力,为p,1、,p,2,其压差为,P，从缝隙中取一微小,六面体，左右两 端所受压力为p和p+dp，,上下两侧面所受摩擦切应力为,+d,和,，,则在水平方 向受力平衡方程为：,pbdy + (+d)bdx = (p+dp)bdy +bdx,整理后得： d/dy = dp/dx,动画演示,14,压差流动固定平行平板缝隙的流量压力特性,=,du/dy, d,2,u/dy,2,= 1/,dp/dx,上式对y两次积分得：u = dp/dx y,2,/2+ C,1,y + C,2,由边界条件： 当y = 0, u = 0 y = , u = u,0,则有：C,1,= -,dp/dx /2, C,2,= 0,此外，在缝隙液流中，压力沿x方向变化率dp/dx是一常数，有:,dp/dx = p,2,-p,1,/l = -(p,1,-p,2,)/l = -,p/l,u = (-y)y,p/2l,故 q =,0,h,ubdy,= b,0,h,p,(,-y)ydy /2,l,= b,3,p /12l,15,压差流动固定平行平板缝隙流量压力特性,结论：在压差作用下，通过固定平行平板缝隙,的流量与缝隙高度的三次方成正比，这,说明，液压元件内缝隙的大小对其泄漏,量的影响是很大的。,16,相对运动平行平板缝隙流量压力特性,相对运动平行平板缝隙（见图2、5、4）,剪切流动时： q = vb,/2,压差与剪切流动时： q = b,3,p /12,l,vb,/2,剪切与压差流动方向一致时，取正号,剪切与压差流动方向相反时，取负号,17,液体流经环形缝隙的流量压力特性,液压缸缸筒与活,环形缝隙 ,阀芯与阀孔,同心,分类 工作压力, 引起振动、噪声、导致某些元件如密封装置、,管路等 损坏；使某些元件（如压力继电器、,顺序阀等）产生误动作，影响系 统 正常工作。,24,减小液压冲击的措施,1） 延长阀门关闭和运动部件制动换向的时间。,2） 限制管道流速及运动部件速度 v,管, 5m/s ，,v,缸, 10m/min 。,3） 加大管道直径，尽量缩短管路长度。,4） 采用软管，以增加系统的弹性。,25,气穴,（空穴）,现象,气穴现象：液压系统中，由于某种原（如速,度突变），使 压力降低而使气泡,产生的现象。,26,气穴现象,产生原因,压力油流过节流口、阀口或管道狭缝时，速,度升高，压力降低；液压泵吸油管道较小，吸油,高度过大，阻力增大，压力降低；液压泵转速过,高，吸油不充分，压力降低（如高空观缆）。,27,气体来源,混入 气泡 轻微气穴,空气 溶入 气体分子 严重气穴,蒸汽 汽泡 强烈气穴,28,气穴现象引起的结果,1 液流不连续，流量、压力脉动,2 系统发生强烈的振动和噪声,3 发生气蚀,29,减小气空穴的措施,1 减小小孔和缝隙前后压力降，希望 p,1,/p,2, 3.5 。,2 增大直径、降低高度、限制流速。,3 管路要有良好密封性防止空气进入。,4 提高零件抗腐蚀能力，采用抗腐蚀能力强的金,属材料，减小表面粗糙度。,5 整个管路尽可能平直，避免急转弯缝隙，合理配置。,30,