液体在缝隙中的流动.ppt

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。,学习重点：小孔的类型和流量压力特性缝隙流形成和类型；不同缝隙流的速度分布和压力分布规律；不同缝隙流的流量压力特性；缝隙流理论在工程中的应用。基本要求：掌握缝隙流的基本理论（包括重要概念，重要公式和重要结论）；能应用缝隙流理论解决机械工程中的实际问题。,1）小孔类型(1)细长孔：孔长比孔径大的多，L4d;(2)薄壁孔:孔长比孔径小的多，L0.5d;(3)厚壁孔（短孔）：长径比介于细长孔和薄壁孔之间。在细长孔中，流体流动为层流，薄壁孔中流体流动为完全紊流，而短孔中的流动为过渡流动。,节流阀阀口形式,2）小孔流量压力特性特性方程:(m为由节流口形状决定的指数,m=0.51）(1)薄壁孔（m=0.5)：(2)细长孔(m=1)：(3)厚壁小孔（0.5p2,两平面互不平行，流道高度沿流道方向缓慢变化，形成锲形缝隙，缝隙的高度逐渐减小的缝隙为渐缩缝隙，缝隙高度逐渐增大的缝隙为渐扩缝隙。,7.2流经倾斜平面缝隙的流动,微元缝隙为平行平面缝隙，满足如下方程：对y进行积分得边界条件：代入方程求得C1和C2后得速度分布抛物线，随X不同,速度分布：缝隙流量（某一过流断面）：*,压强梯度：由于，所以dx上的压力降：积分并利用边界条件确定积分常数，得距原点x处的压强：,缝隙出口处（h=h2，p=p2）的压强：L长度上缝隙压强降：缝隙流量：,上下平板均固定不动，上述各式分别变为,在收缩断面(h1h2)中：或压力分布曲线为上凸，比平行平面缝隙中呈线性分布的压力为高,上凸程度随h1/h2的增加而增大。,在扩展断面(h1h2)中：或压力分布曲线为上凹，比平行平面缝隙中呈线性分布的压力为低，上凹程度随h1/h2的减小而增大。,由内外两个圆柱面围成的缝隙叫圆柱环形缝隙。环形缝隙h与直径d相比很小，可沿圆周将缝隙展开，近似看成是平行平面缝隙。可用平行平面缝隙的流量公式计算缝隙流量。（1），内外环不动，（2），内外环相对轴向移动速度U移动速度U与油液泄漏方向相同取“”号，相反时取“”号。（3）压力分布与平行平面缝隙流相同,7.3流经环形缝隙的流动,在实际问题中，出现同心环形缝隙是不多见的，偏心环形缝隙却时常出现。例如油缸与活塞之间的缝隙，滑阀芯与阀体之间的缝隙，由于受力不均匀，经常呈现偏心的现象。,7.3.2偏心环形缝隙,设在任一角度j时，两环表面的缝隙量为y，y是j的函数，偏心距e是个微量。由于缝隙y很小，g角很小，上式可写为为同心时的环形缝隙量。令相对偏心率则有,通过宽度b=ds、高度h=y的缝隙流量可按平行平面流量公式计算：将上式从0到2p积分得简化有偏心将使缝隙流量增加最大偏心时：e=h（e=1），最大偏心时的缝隙流量是同心时缝隙流量的2.5倍。,在圆盘相对运动或压强差作用下，液体从中心向四周径向流出(源流)或从四周径向汇入中心部(汇流)。主要特点：流速沿流程而变。流动原因：挤压流动，压力流动。,7.3流经平行圆盘间的径向流动,挤压流动,压力流动,在半径r处，将长度为dr，宽度为2pr，高为h的液体微环展开视为为两平行平面间缝隙流动。半径r处过流断面的流量等于油液被排挤的流量：将dp整理，积分后得利用边界条件，得积分常数缝隙中的压力分布：(抛物线),7.4.1挤压流动,缝隙中的压力：压力按抛物线规律分布r=0处，压力有最大值：圆盘上的总作用力：积分得按相对压力（p00），圆盘上的总作用力：由于挤压流动能产生支承力，可用来实现动力支承，并能保证一定的油膜厚度。,在半径r处，将长度为dr，宽度为2pr，高为h的液体微环展开视为为两平行平面间缝隙流动，有在不同r处Q保持恒定，积分得：径向压力分布：缝隙流压力降：缝隙流量：,7.4.2压力流动,7.4偏心圆锥环形缝隙与液压卡紧,由于圆柱体和孔的加工存在锥度，实际上的环形缝隙大都为圆锥环形缝隙而且安装存在偏心。7.4.1同心圆锥环形缝隙,压力分布与倾斜平面缝隙相同，过流面上压力沿周向均匀分布,7.4.2偏心圆锥环形缝隙,动画1,动画2,e,h1-e,h1+e,h2-e,h2+e,液压卡紧：当圆柱体与孔两相配时存在偏心且间隙沿流动方向增加时，由于间隙中压力沿圆周方向分布不均，使圆柱体偏向一侧并与孔壁接触，产生摩擦力阻止圆柱体轴向运动。产生条件：1.偏心2.入口间隙小于出口间隙危害：1.增加圆柱体（如阀芯）运动阻力，使其出现卡死；2.增加了泄漏量。,液压卡紧力计算：K：卡紧系数，K随(h1-h2)/e变化,Kmax=0.27,如：阀芯直径d16mm，l12mm，p21MPa，h1+h2=0.01mm，2(h2-h1)=0.002mm。液压卡紧力：Fk906N摩擦力：Ff0.15906146N。,防止液压卡紧的措施：在圆柱体上开若干环形槽，使环形槽内的压力相等（沿周向均布），以减小不平衡径向力。又称径向力平衡槽，简称均压槽。,开一道均压槽：卡紧力减小到40%；开三道均压槽：卡紧力减小到6.3%；开七道均压槽：卡紧力减小到2.7%。,缝隙流小结1,缝隙流主要有剪切流和压力流两种基本形式。由于缝隙厚度远很小和油液粘性较大，缝隙流一般为层流。平行平面缝隙的流量公式是缝隙流基本公式。流经缝隙的流量与缝隙厚度h的3次方成正比。在随渐缩或渐扩楔形缝隙中，压力分布曲线的凹凸向是不同的，凹凸程度与缝隙进出口高度的比值有关。,小孔流动小结,小孔主要有细长孔、薄壁孔和短孔三种类型。细长孔中液体流动为层流，流量与进出口压差的1次方成正比。薄壁孔中液体流动为紊流，流量与进出口压差的1/2次方成正比。温度变化时，通过细长孔的流量变化大而薄壁孔的流量变化小。进出口压差变化时，通过细长孔的流量变化大而薄壁孔的流量变化小。,缝隙流小结2,偏心环形缝隙的泄漏量