5孔口和间隙的流量—压力特性
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
2.5孔口和间隙的流量—压力特性
在液压元件中,普遍存在液体流经孔口或间隙的现象。液流通道上其通流截面有突然收缩处的流动称为节流,节流是液压技术中控制流量和压力的一种基本方法。能使流动成为节流的装置,称为节流装置。例如,液压阀的孔口是常用的节流装置,通常利用液体流经液压阀的孔口来控制压力或调节流量;而液体在液压元件的配合间隙中的流动,造成泄漏而影响效率。因此,研究液体流经各种孔口和间隙的规律,了解影响它们的因素,对于理解液压元件的工作原理、结构特点和性能是很重要的问题。
2.5.1 孔口的流量—压力特性
孔口是液压元件重要的组成因素之一,各种孔口形式是液压控制阀具有不同功能的主要原因。液压元件中的孔口按其长度l 与直径d 的比值分为三种类型:长径比l/d <0.5的小孔称为薄壁孔;长径比0.5<l/d <4的小孔称为厚壁孔或短孔;长径比l/d >4的小孔称为细长孔。这些小孔的流量—压力特性有共性,但也不完全相同。
⒈薄壁孔
薄壁孔一般孔口边缘做成刃口形式,如图
2.28所示。各种结构形式的阀口就是薄壁小孔的
实际例子。液流经过薄壁孔时多为紊流,只有局
部损失而几乎不产生沿程损失。
设薄壁孔直径为d ,在小孔前约d /2处,液
体质点被加速,并从四周流向小孔。由于流线不
能转折,贴近管壁的液体不会直角转弯而是逐渐
向管道轴线收缩,使通过小孔后的液体在出口以
下约d /2处形成最小收缩断面,然后再扩大充满整个管道,这一收缩和扩大的过程便产生了局部能量损失。
设最小收缩断面面积为A c ,而小孔面积为A T ,则最小收缩断面面积与孔口截面面积之比称为截面收缩系数,即
T c c A A C (2.61) 收缩系数反映了通流截面的收缩程度,其主要影响因素有:雷诺数Re 、孔口及边缘形式、孔口直径d 与管道直径d 1比值的大小等。研究表明,当d 1/d ≥7时,流束的收缩不受孔前管道内壁的影响,这时称之为完全收缩;当d 1/d <7时,由于小孔离管壁较近,孔前管道内壁对流束具有导流作用,因而影响其收缩,这时称液流为不完全收缩。 选择管道轴线为参考基准,对1—1截面和2—2截面列写伯努利方程,得
图2.28 通过薄壁小孔的液流
∑+++=++ξαραρh g
v g p z g v g p z 222222221211 其中,z 1=z 2=0,v 1=v 2,α1=α2=1,故有
∑+=ξρρh g
p g p 21 式中,∑ξh 为液体流过小孔时的总局部损失,包括两部分,一是通流截面突然缩小时的局部损失,二是通流截面突然扩大时的局部损失。
当最小收缩截面上的平均流速为v c 时,总局部损失可表示为
g
v h c 2)(221ςςξ+=∑ 令Δp =p 1-p 2,将上式代入上面简化的伯努利方程,整理,得
p C p v v c ∆=∆+=ρρζζ22
121
式中 C v ——小孔流速系数;根据通流截面突然扩大时局部损失系数的理论计算式(2.65), 可知,2