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流体流经缝隙的力学特性

时间:2015-02-07 12:58来源:www.eadianqi.com 编辑:自动控制网
液压油从压力较高处经过配合间隙,流到压力较低处的地方或大气中,这就是泄漏。泄漏分内泄和外泄两种。如图1所示。泄漏量过大,使系统的油温升高,从而影响元件和系统的正常工作。另外,泄漏量与压差的乘积为功率损失,泄漏的存在将使系统效率降低。 图1 液压
   液压油从压力较高处经过配合间隙,流到压力较低处的地方或大气中,这就是泄漏。泄漏分内泄和外泄两种。如图1所示。泄漏量过大,使系统的油温升高,从而影响元件和系统的正常工作。另外,泄漏量与压差的乘积为功率损失,泄漏的存在将使系统效率降低。

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    图1 液压缸的间隙泄露       图2 平行平板缝隙间的液流 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    ①平行平板间的间隙流动

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    图2 中,设平板长为l,宽为b,两板之间的间隙为h,且l >>h,b>>h,液体不可压缩,质量力忽略不计,粘度为常数。在流动油液中取一微元体dx dy(宽度方向取单位长),列出此微元体在x方向的受力平衡方程式

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    经整理后并将代入后有

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    所以对上式进行两次积分可得 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    (1)

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    式中Cl、C2——边界条件所确定的积分常数。

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    由此得通过平行平板缝隙的流量为

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    (2) 本文来自www.eadianqi.com

    (a)上下两平板均固定不动,液体在间隙两端的压差的作用下而在间隙中流动,称为压差流动。

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      (3)

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    (b)两平行平板有相对运动,速度为u0,但无 本文来自www.eadianqi.com

    压差,这种流动称为纯剪切流动。

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      (4) 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    ②圆柱环形缝隙流动 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    液压元件中,液压缸缸体与活塞之间的间隙、阀孔与滑阀之间的间隙中的流动均属这种情况。 本文来自www.eadianqi.com

    (a)压差作用下(u0=0),通过同心环形缝隙的流量 本文来自www.eadianqi.com

    图3 所示为同心环形间隙。如果将环形间隙展开,就相当于平面间隙,因此,用πd来代替式(4)中的b,即得同心环形间隙在压差作用下的流量公式 本文来自www.eadianqi.com

      (5)

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    图3同心环形缝隙间的液流 本文来自www.eadianqi.com

    (b)压差作用下(u0=0),通过偏心环形间隙的流量实际工程中,形成间隙的两个圆柱表面的同心不易保证,往往有一定的偏心量。如3 所示,其内孔半径为r2,柱塞半径为r1,偏心量为e,在任意位置θ角处,缝隙为h,因缝隙很小,r1≈r2≈r。h 值可按图示几何关系求得h≈h0-ecosθ= h0(1-ε cosθ)

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    式中 h0——内外圆同心时的间隙量,h0= r2-r1; 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    ε——相对偏心率ε = e/h0。

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    此外,可将微元圆弧db 所对应的环形缝隙间的流动近似地看作是平行平板缝隙间的流动,将db = rdθ 代入式(2—39)得

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    (6)

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    将h 值代入上式并积分得 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

    (7)

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    从上式可看出,当ε=0时,就是同心时的流量公式。当ε=1时,就是最大偏心情况下的间隙流量公式,其流量为同心时流量的2.5倍。因此在液压元件中,应尽量要求二配合表面保持同心,以减少泄漏量。 自动控制网www.eadianqi.com版权所有

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