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流体流经孔口力学特性

    在液压系统中,常遇到液体流过小孔或间隙的情况,如元件的阀口、一些元件的阻尼小

    孔、零件间的缝隙等。

    (1)薄壁小孔的流量计算

    如图2-15所示,孔的通道长度l与孔径d的比值l/d≤0.5的孔,一般孔口边缘都作成刃口

    形式,称为薄壁小孔。液体流过薄壁小孔时,因D>>d,通过断面1-1的流速较低,流过小孔时,液体质点突然加速,在惯性力作用下,流过小孔后的液流形成一个收缩断面2-2。对圆形小孔,此收缩断面离孔口的距离约d/2,然后再扩散。这一收缩和扩散过程,造成能量损失,并使油液发热。取断面1-1及收缩断面2-2列伯努利方程

    

    图2—15通过薄壁小孔的流量

       (2—33)

    式中p1、υ1——通流断面1—1处的压力和流速;

    p2、υ2——收缩断面2—2处的压力和流速;

    ζ——局部阻力系数;

    α1、α2——动能修正系数,其中α2为收缩断面2-2处的动能修正系数,完全收缩时,因流速均匀,α2=1。

    由于D>>d,v1<<v2故v1可忽略不计,上式经整理后可得

    

    式中Cυ——流速系数,即

    由上式即可求得薄壁小孔的流量

      (2—34)

    式中,,称为小孔流量系数;Cc称为收缩系数,是收缩断面面积Ac和孔口断面

    面积Ax的比值。

    C和ζ一般由实验来确定。通常D/d≥7时称为完全收缩,这时取C=0.61~0.62,D/d<7

    时,称不完全收缩,这时,则可以取,C=0.7~0.8。

    (2)细长小孔的流量计算

    所谓细长小孔,一般指小孔的长径比即是l/d>4时的情况。液体流经细长小孔时,一般

    都是层流状态.所以可直接应用前面已导出的直管流量公式计算,即

       (2—35)

    从上式可以看出,流量和小孔前后的压差Δp成正比,同时公式中包含了粘度μ的因素,

    因此,流量受油温变化的影响较大。

    比较式(2-34)和(2-35),通过孔口的流量q与孔口的面积Ax、孔口前后的压力差Δp以及

    孔口形式决定的特性系数K有关,为简化分析,将式(2-34)和(2-35)一并用下式表示,即

      (2—36)

    式中q——流经孔口的流量;

    K——由孔口几何形状及液体性质决定的特性系数K;

    m——由孔口长度决定的指数:

    

    Δp——节流口前后压差;

    Ax——孔口通流截面面积。

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