液壓與氣壓傳動(dòng)課件：流經(jīng)孔口及縫隙的流量

液壓流體力學(xué)基礎(chǔ)液壓與氣壓傳動(dòng)2.5流經(jīng)孔口及縫隙的流量

2025/5/62

在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中常遇到油液流經(jīng)小孔或間隙的情況，例如節(jié)流調(diào)速中的節(jié)流小孔，液壓元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面間的各種間隙。研究液體流經(jīng)這些小孔和間隙的流量壓力特性，對(duì)于研究節(jié)流調(diào)速性能，計(jì)算泄漏都是很重要的。主要內(nèi)容：油液經(jīng)過(guò)孔口流量公式平行平板間流動(dòng)公式及其應(yīng)用圓柱環(huán)形間隙流動(dòng)公式及其應(yīng)用1、薄壁小孔2025/5/63完全收縮：不完全收縮2.5.1孔口流動(dòng)孔口分類(lèi)：l/d≤0.5薄壁小孔

l/d>4細(xì)長(zhǎng)孔0.5<l/d≤4短孔2025/5/64列1－1與2－2截面的伯努利方程，以中心為基準(zhǔn)，則：式中：cv—小孔速度系數(shù)2025/5/65截面收縮系數(shù)：cc=Ac/A0式中：cd=cccv

流量系數(shù)，其值由實(shí)驗(yàn)確定。記住已知薄壁小孔流量公式：特點(diǎn)：由薄壁小孔流量公式可看出，通過(guò)薄壁小孔的流量?jī)H與壓差有關(guān)，而與粘度無(wú)關(guān)（孔長(zhǎng)L較短，沿程阻力損失?。允苡蜏刈兓绊戄^小，常用來(lái)作節(jié)流小孔，如伺服閥的可控節(jié)流口通常是薄壁小孔。2025/5/66例.滑閥閥口流量公式2025/5/67圖中A為閥體，B為閥芯，D為閥芯直徑，xv

為閥的開(kāi)口量，cr

為閥的徑向間隙，令ω=πD為閥口的周向長(zhǎng)度，則閥口的通流面積A0

為忽略徑向間隙的影響，則通過(guò)閥口的流量為：2.短孔和細(xì)長(zhǎng)孔2025/5/68直接采用等直圓管流量公式：特點(diǎn)：流量q與壓差?p

成正比，與動(dòng)力粘度μ成反比，流量受粘度的影響較大，即受油溫變化的影響較大。1）細(xì)長(zhǎng)孔2）

短孔

只是cd多數(shù)取:0.8~0.82由于短孔加工較薄壁孔容易，因此特別適合作固定節(jié)流孔使用。2025/5/69薄壁小孔流量公式短孔流量公式細(xì)長(zhǎng)孔流量公式2025/5/610短孔加工比薄壁小孔容易，常用作固定節(jié)流器細(xì)長(zhǎng)孔流量受液體溫度影響較大

將各種不同孔口流量公式寫(xiě)成通用表達(dá)式，則有：

2025/5/611式中：KL—由孔口形狀或流體的性質(zhì)決定的系數(shù)

Δp—孔口前后的壓差

A—孔口通流面積

m—孔口形狀決定的指數(shù)薄壁孔m=0.5

細(xì)長(zhǎng)孔m=1

3.

液阻

液壓元件各零件間如有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，就必須有一定的配合間隙。液壓油就會(huì)從壓力較高的配合間隙流到大氣中或壓力較低的地方，這就是泄漏。泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏。泄漏主要是有壓力差與間隙造成的。泄漏量與壓力差的乘積便是功率損失,因此泄漏的存在將使系統(tǒng)效率降低。同時(shí)功率損失也將轉(zhuǎn)化為熱量，使系統(tǒng)溫度升高，進(jìn)而影響系統(tǒng)的性能。2025/5/612因此研究液體流經(jīng)間隙的泄漏規(guī)律，提高液壓元件的性能和保證液壓系統(tǒng)正常工作是十分重要的。2.5.2間隙流動(dòng)泄漏原因：主要是由壓力差和間隙造成的，從間隙流動(dòng)類(lèi)型來(lái)看，有：種類(lèi)：內(nèi)泄漏—由高壓區(qū)向低壓區(qū)外泄漏—由壓力區(qū)向大氣剪切流動(dòng)—組成間隙的兩壁面間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)+流體具有粘性壓差流動(dòng)—間隙兩端存在壓力差間隙的類(lèi)型1)平行平板間隙—兩平行平面組成2)環(huán)形間隙—兩內(nèi)外圓柱面組成(液壓元件中常見(jiàn))1、平行平板的間隙流動(dòng)參數(shù)：長(zhǎng)度l，寬度b（圖中未畫(huà)出），間隙為h，并滿(mǎn)足l>>h，b>>h；兩端壓差為Δp=p1-p2；上平板相對(duì)于下平板以速度u0

向右運(yùn)動(dòng)。三種流動(dòng)：壓差流動(dòng)：Δp≠0，u0＝0，液體在壓差的作用下將產(chǎn)生流動(dòng)剪切流動(dòng)：Δp＝0，u0≠0，由于粘性作用，液體將在平板的拖拽作用下流動(dòng)，壓差剪切流動(dòng)：Δp≠0，u0≠0，同時(shí)存在壓差流動(dòng)和剪切流動(dòng)1）兩板固定（壓差流動(dòng)）

p1>p2?p=p1－p2

由壓差引起的流動(dòng)。2025/5/6152）兩平行平板有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的間隙流動(dòng)一板固定，一板以速度u0運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?p=0時(shí)，液體也會(huì)被帶著流動(dòng)，這種流動(dòng)稱(chēng)為剪切流動(dòng)。2025/5/6163）壓差和剪切流的復(fù)合流動(dòng)特點(diǎn)：泄漏流量q與縫隙值h的三次方正比，所以為了減少平板縫隙泄漏，就必須嚴(yán)格控制間隙h，在縫隙一定時(shí)，泄漏量與平行平板兩端壓差成正比，壓差越大，泄漏量越大。2025/5/6172.圓柱環(huán)形間縫流動(dòng)

同心環(huán)形間隙流動(dòng)當(dāng)h

較小時(shí)，可看作b=πd的平板縫隙2025/5/618偏心環(huán)形間隙流動(dòng)

h0—內(nèi)外圓同心時(shí)的縫隙值e/h0=ε—相對(duì)偏心量當(dāng)內(nèi)外圓間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即u0=0時(shí)特點(diǎn)：偏心量

e

對(duì)通過(guò)偏心圓環(huán)縫隙的流量影響極大，為了減少泄漏，就要減小偏心量，即要提高液壓元件圓柱表面的配合精度。2025/5/619當(dāng)柱塞或柱塞孔，閥芯或閥體孔帶有一定錐度時(shí)，兩相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件之間的間隙為圓錐環(huán)形間隙，間隙大小沿軸線(xiàn)方向變化。閥芯大端為高壓，液流由大端流向小端，稱(chēng)為倒錐。閥芯小端為高壓，液流由小端流向大端，稱(chēng)為順錐。2025/5/6203.液壓卡緊現(xiàn)象

（a）倒錐（b）順錐

閥芯存在錐度不僅影響流經(jīng)間隙的流量，而且影響縫隙中的壓力分布。如果閥芯在閥體孔內(nèi)出現(xiàn)偏心，作用在閥芯一側(cè)的壓力將大于另一側(cè)的壓力，使閥芯受到一個(gè)液壓側(cè)向力的作用。倒錐的液壓側(cè)向力使偏心距加大，當(dāng)液壓側(cè)向力足夠大時(shí)，閥芯將緊貼孔的壁面，產(chǎn)生所謂液壓卡緊現(xiàn)象；而順錐的液壓側(cè)向力則力圖使偏心距減小，不會(huì)出現(xiàn)液壓卡緊現(xiàn)象。

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