1.5 液体的孔口和缝隙流动（课件）-高二《液压与气压传动》同步精品课堂

液压与气压传动 1.5 液体的孔口和缝隙流动 第一章 液压传动基础 1 液体的孔口流动 2 液体的缝隙流动 目 录 本节课内容 www.515ppt.com 2 一、 孔口流动 小孔在液压与气压传动中的应用十分广泛。 这里将分析流体经过薄壁小孔、短孔和细长孔等小孔的流动情况，并推导出相应的流量公式，这些是学习节流调速和伺服系统工作原理的理论基础。 第一章 5、液体的孔口和缝隙流动 在液压系统管路中，装有截面突然收缩的装置，称为节流装置（节流阀） 突然收缩处的流动叫节流，一般均采用各种形式的孔口来实现节流--节流口. L/d≤0.5 时为薄壁小孔； L/d>4 时为细长小孔； 0.5< L/d ≤4 时为短孔。 L为小孔的通流长度； d为小孔的孔径。 （一）孔口液流特性 液体在薄壁小孔中的流动 液体质点突然加速，惯性力作用收缩截面2-2后再扩散造成能量损失，并使油液发热收缩截面面积A2－2和孔口截面积A的比值称为收缩系数Cc 即 Cc = A2－2 /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。 式中：Cd＝CvCc为小孔流量系数，由实验确定； 完全收缩时：收缩系数Cc取0.61～0.63，速度系数Cv取0.97～0.98，这时Cd ＝Cc×Cv=0.61～0.62； 不完全收缩时： Cd ≈0.7～0.8。 液流通过薄壁小孔的流量为: 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 =πd2/4时，可写成 3.统一的经过小孔的流量公式 ： 式中： A: 孔的通流截面积， Δp: 孔前后压差， m: 由孔结构形式决定的指数,0.5≤m≤1 k: 由孔口形式有关的系数 当孔为薄壁小孔时，m=0.5, 当孔为细长小孔时m=1， 在液压与气动元件的各组成零件间总存在着某种配合间隙，不论它们是静止的还是变动的，都与工作介质的泄漏问题有关。本节介绍流体经过各种缝隙的流动特性及其流量公式，作为分析和计算元件泄漏的依据。 与空气相比液体的泄漏引起的功率损失和对环境的污染危害更大，所以下面阐述液体通过缝隙的流动，即液体的泄漏问题。 二、 缝隙流动 在机械相对运动件中，接触面必然有间隙（缝隙）。 液压泵、马达转子和定子；换向阀阀芯都有相对运动件，处处存在着缝隙流动问题。 平行平板缝隙 （一）平行平板缝隙 如图2-34所示，在两块平行平板所形成的缝隙间充满了液体，缝隙高度为h，缝隙宽度和长度为b和l，且一般恒有b>>h和l>>h。 图2-34 平行平板缝隙间的液流 若缝隙两端存在压差Δp=p2-p2，液体就会产生流动； 即使没有压差Δp的作用，如果两块平板有相对运动，由于液体粘性的作用，液体也会被平板带着产生流动。 分析液体在平行平板缝隙中最一般的流动情况，即既有压差的作用，又受平板相对运动的作用。 当平行平板间没有相对运动，即u0=0时，通过的液流纯由压差引起，称为压差流动，其值为 当平行平板两端不存在压差，通过液流纯由平板相对运动引起时称为剪切流动，其值为 如果将上面的这些流量理解为元件缝隙中的泄漏量，那么从式（2-87）可以看到，在压差作用下，通过缝隙的流量与缝隙值的三次方成正比，这说明元件内缝隙的大小对其泄漏量的影响是很大的。 缝隙的两种流动原因 压差流动 缝隙两端存在压差 13 平面缝隙 压差流动 缝隙两端存在压差 剪切流动 构成缝隙的壁面之间具有相对运动 压差流动 剪切流动 14 求出缝隙中流速分布规律； 讨论缝隙流量的计算； 找出减少泄漏的途径。 平行平板缝隙一元流动。缝隙尺寸B >> h , l >> δ 2. 两平板间压差作用下的缝隙流动 l x u P2 P1 y δ 15 （1）选择流体单元 （2）建立受力平衡方程得 （3）牛顿内摩擦定律： （4）速度分布 （5）缝隙流量： 缝隙流计算的一般步骤： 上平面以速度U 移动，下平面固定不动，Dp=0（p1=p2） 3.平面缝隙剪切流动 断面流速： 缝隙间流速按直线规律分布。 缝隙流量： 靠上平面移动而产生流动－剪切流 单击此处编辑母版文本样式 二级 三级 四级 五级 4. 压差、剪切流动 压差流动 剪切流动 剪切流动 断面流速：