当前课程知识点：液压传动 > 第三章：流体力学基础 > 3.7 液体在小孔中的流动 > 3.7.2液体在小孔中的流动
欢迎来到液压传动慕课课堂
今天我们学习的内容是
液体在小孔中的流动
在液压系统中
经常会遇到
液体流过小孔或节流口的情况
例如
压力阀中的阻尼孔
流量阀中的阀口等
液体流经这些部位时
其压力
流量
流速及压力损失之间
都有什么样的规律呢
以及如何合理利用这些规律
来提高液压元件与系统的效率
改善元件的工作性能呢
这节课
我们一起来学习
液压系统中有关小孔的概念
以及液体流经小孔时的流量特性
首先对小孔进行分类
液压元件中的小孔
根据小孔长度与直径的比例不同
可以分成三种类型
当小孔的通流长度l和孔径d之比
l/d≤0.5时
称为薄壁小孔
当l/d＞4时
称为细长孔
当0.5＜l/d≤4时
则称为短孔
这就是流体力学中对小孔的分类
下面我们将针对不同的小孔
分析其流量
先来分析薄壁小孔的流量计算
图中所示
为液流通过薄壁小孔的情况
当液流流经薄壁小孔时
左边通流截面1-1处的液体
均向小孔汇集
因前端管子直径D
远远大于小孔直径d
通流截面1-1的流速较低
但液体流经小孔时
液体质点会突然加速
在惯性力作用下
使通过小孔后的液流
形成一个收缩截面c-c
然后再扩大
这一收缩和扩散过程
会造成很大的能量损失
也即压力损失
现取小孔前截面1-1和
收缩的截面c-c
列伯努利方程
由于高度h相等
截面1-1比截面c-c大的很多
由连续性方程可知
v₁远远的小于vc
因此
v₁由于很小可忽略不计
设动能修正系数α = 1
则可以利用伯努利方程
得出截面1-1处的压力p₁和
截面c-c的压力pc的关系式
将上式整理后
就得出
液流流过c-c截面时的流速vc
在流速vc公式中
Cv为速度系数
Cv=1/根号下的1+ξ
ξ为收缩断面处的局部阻力系数
Δp为小孔前后压力差
Δp=p₁-pc
由此可得出
通过薄壁小孔的流量公式为
q=vcAc的公式
在该公式中
Cq为流量系数
Cv为速度系数
Cc为收缩系数
Cc=Ac/A
Ac为收缩完成处的断面积
A为过流小孔断面积
当液流为完全收缩
即D/d≥7时
流量系数Cq
一般取0.6-0.62之间
当为不完全收缩时
Cq取为0.7-0.8之间
由上式流量公式可知
液体流经薄壁小孔的流量
与压力差△p的平方根成正比
因孔短其摩擦阻力的作用小
流量受温度和黏度变化的影响小
流量比较稳定
因此薄壁小孔在流量阀中
常作节流孔用
下面分析液体流经
短孔和细长孔的流量
液体流经短孔的流量
可用薄壁小孔的流量公式
但流量系数Cq不同
一般取Cq=0.82
短孔比薄壁小孔容易制造
适合作固定节流元件用
液体流经细长孔时
如图所示
一般都是层流状态
可以看成是液体流经圆管
因此
其流量也就可以用
液体流过圆管的流量公式
也即通过细长孔的流量
q=(πd^4/128μl)×Δp
在该公式中
流量q与小孔的直径
流经小孔的压差△p成正比
与油液的黏度
小孔的长度成反比
细长孔一般用于压力阀中
比如溢流阀
主阀芯上的阻尼孔就是细长孔
液体流过细长孔
会在孔的前后产生压差
可以利用压差
来控制主阀芯的移动
由薄壁小孔公式和细长孔公式
可以看出
当小孔的尺寸和液压油品种
也就是黏度
确定以后
小孔两端的压力差
△p对流量q是有影响的
但两种小孔两端
△p对流量q的影响程度不同
薄壁小孔流量公式中
根号△p与q成正比
且与黏度无关
而细长孔流量公式中
△p与q成正比
这说明
若两种小孔
两端的△p发生同样的变化
细长孔的流量将随之变化更大些
而薄壁小孔流量相对要稳定一些
如果系统工作时间长
使油温上升
液压油黏度会下降
这也会对细长孔的流量产生影响
但对薄壁小孔的流量却没有影响
因为薄壁小孔的流量公式中
无黏度这一项
也就受温度影响比较小
从这点考虑
液体流经薄壁孔时
流量相对要稳定
控制阀中一些重要阀口
比如流量阀的阀口
常做成薄壁小孔形式
原因就在于此
因此
了解不同小孔的流量规律
可以合理利用或设计小孔
从而提高或改善
液压元件的控制特性
以上就是
液体在小孔中的流动的授课内容
谢谢收看
-1.1 液压传动的工作原理
--1.1.3小节测验
-1.2 液压传动系统的组成及图形符号
--小节测验
-1.3 章节讨论
--1.3.1讨论一
--1.3.2讨论二
-2.1 液压油的主要性质
--2.1.3小节测验
-2.2 液压油的污染与控制
--2.2.3小节测验
-2.3 章节讨论
--2.3.1讨论一
--2.3.2讨论二
-3.1 静止液体的力学特性
--3.1.3小节测验
-3.2 连续性方程
--3.2.3 小节测验
-3.3 伯努利方程
--3.3.3小节测验
-3.4 动量方程
--3.4.2小节测验
-3.5 液体流态的判定
--3.5.3小节测验
-3.6 液体流动时的能量损失
--3.6.3小节测验
-3.7 液体在小孔中的流动
--3.7.3小节测验
-3.8 液体在间隙中的流动
--3.8.3小节测验
-3.9 章节讨论
--3.9.1讨论一
--3.9.2讨论二
-4.1 液压泵概述
--4.1.3小节测验
-4.2 齿轮泵的结构及原理
--4.2.3小节测验
-4.3 齿轮泵的结构分析
--4.3.3小节测验
-4.4 叶片泵的结构及原理
--4.4.3小节测验
-4.5 叶片泵的结构分析
--4.5.3小节测验
-4.6柱塞泵的结构及原理
--4.6.3小节测验
-4.7 柱塞泵的结构分析
--4.7.3小节测验
-4.8 液压马达概述
--4.8.3小节测验
-4.9 章节讨论
--4.9.1讨论一
--4.9.2讨论二
-5.1液压缸的类型与原理
--5.1.3小节测验
-5.2液压缸的结构及安装
--5.2.3小节测验
-5.3 章节讨论
--5.3.1讨论一
--5.3.2讨论二
-6.1液压阀概述
--6.1.3小节测验
-6.2 单向阀
--6.2.3小节测验
-6.3 换向阀
--6.3.3小节测验
-6.4 溢流阀
--6.4.3小节测验
-6.5 减压阀
--6.5.3小节测验
-6.6 顺序阀
--6.6.3小节测验
-6.7 节流原理及节流阀
--6.7.3小节测验
-6.8 调速阀
--6.8.3小节测验
-6.9 章节讨论
--6.9.1讨论一
--6.9.2讨论二
-7.1密封元件
--7.1.3小节测验
-7.2蓄能器
--7.2.3小节测验
-7.3液压滤油器
--7.3.3小节测验
-7.4 章节讨论
--7.4.1讨论一
--7.4.2讨论二
-8.1调压回路
--小节测验
-8.2卸荷回路
--小节测验
-8.3平衡回路
--8.3.3小节测验
-8.4节流调速回路
--小节测验
-8.5容积调速回路
--小节测验
-8.6方向控制回路
--小节测验
-8.7顺序动作回路
--小节测验
-8.8同步控制回路
--小节测验
-8.9 汽车起重机液压系统支腿油路
--8.9.3小节测验
-8.10 汽车起重机的上装液压系统——回转及伸缩臂回路
--8.10.3小节测验
-8.11 汽车起重机的上装液压系统——变幅及起升回路
--小节测验
-8.12 章节讨论
