【正文】 1，靠近泵的吸油口截面為截面 2 （由于油箱截面遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于油管截面，所以油箱液面處流速 v1≈0,壓力 p1=pa,高度 h1=h,h2=0) 2222 2avp g h p p???? ? ? ? ?南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 98 241502l v lpqd g d?????? ? ?p p p??? ? ? ? ?63241 5 0 9 0 0 3 0 1 0 2 3 0 1 0 8 0 5 7 /3 . 1 4 0 . 0 2 6 0Nm??? ? ? ? ?? ? ??南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 99 所以，泵的吸入口的絕對(duì)壓力為（層流流動(dòng) 時(shí)，取 α2=2） 2 222 9 0 0 1 . 5 9 20 . 5 5 7 0 /22vp N m??? ?? ? ? ? ?2222 2avp p g h p???? ? ? ? ?南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 100 2529 0 0 1 . 5 9 21 . 0 1 3 1 0 9 0 0 9 . 8 1 0 . 7 ( 8 0 5 7 5 7 0 ) 22p?? ? ? ? ? ? ? ? ?52 66 10p Pa??南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 101 第七節(jié) 孔口流動(dòng) flow in orifice 一、薄壁小孔 thin wall orifice 薄壁小孔 是指小孔的長(zhǎng)度和直徑之比 l / d 。 當(dāng)液流流經(jīng)薄壁小孔時(shí) ， 由于慣性作用 ， 流體會(huì)先收縮 ， 再擴(kuò)大 ， 會(huì)產(chǎn)生壓力損失 。 當(dāng)管道直徑與小孔直徑之比 d/d0≥7時(shí)，流體的收縮作用不受孔前管道內(nèi)壁的影響，這時(shí)稱(chēng) 流體完全收縮 ； 當(dāng) d/d07時(shí)，孔前管道內(nèi)壁對(duì)流體進(jìn)入小孔有導(dǎo)向作用，這時(shí)稱(chēng) 流體不完全收縮 。 南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 102 局部能量損失 包括兩部分：流體流經(jīng)截面突然縮小時(shí)的 hζ1和突然擴(kuò)大時(shí)的 hζ2 gh e221????gAAh ee212222????????????? ?????? ??? ghhh e2)1(221根據(jù)能量方程可求得流經(jīng)小孔的 平均流速： ????????? pCpp Ve 2)(21121南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 103 流經(jīng)小孔的流量 ： ????????podpoveeeACACCAq22其中： Cv—小孔流速系數(shù)， Cv=1/(ζ+1)189。 Δp—小孔前后壓差， A0—小孔的截面積 Cc—截面收縮系數(shù)， Cc=Ae/A0 查圖表。 Cd—流量系數(shù)， Cd=CcCv 當(dāng) Re105時(shí) , Cd為不變的常數(shù) ， 取平均值 Cd =~。 在液流不完全收縮時(shí) ， 流量系數(shù) Cd可增大至 ~，當(dāng)小孔不是刃口形式而是帶棱邊或小倒角的孔時(shí) ， Cd值將更大 。 （ 查圖表 1—19） 南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 104 滑閥閥口 滑閥閥口可視為薄壁小孔，流經(jīng)閥口的流量為 q＝ CdπDxv(2Δp/ρ)1/2 式中 Cd－流量系數(shù)，根據(jù)雷諾數(shù)查圖 1－ 20 D－滑閥閥芯臺(tái)肩直徑 xv－閥口開(kāi)度， xv＝ 2～ 4mm ? 錐閥閥口 ? 錐閥閥口與薄壁小孔類(lèi)似，流經(jīng)閥口的流量為 q＝ Cdπdmxvsinα(2Δp/ρ)1/2 ? 式中 Cd－流量系數(shù)，根據(jù)雷諾數(shù)查圖 1－ 22 dm－閥座孔直徑 xv－閥芯抬起高度 α－閥芯半錐角 南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 105 二、短孔和細(xì)長(zhǎng)孔 stubby orifice amp。 slot orifice 當(dāng)孔的長(zhǎng)度和直徑之比 l / d ≤4 時(shí) ， 稱(chēng)為 短孔（ 厚壁小孔 ） ， 短孔加工比薄壁小孔容易 ， 因此特別適合于作固定節(jié)流器使用 。 短孔的流量公式與薄壁小孔相同 ， Cd可查圖 ，Re2022時(shí) ， Cd基本保持在 。 ????? podee ACAq2南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 106 當(dāng)孔的長(zhǎng)度和直徑之比 l / d ＞ 4 時(shí) ， 稱(chēng)為 細(xì)長(zhǎng)孔 。流經(jīng)細(xì)長(zhǎng)孔的液流為層流 ， 流量公式為圓管層流流量公式 。 與薄壁小孔不同 ， 流量受溫度影響較大 。 pldq ????1 2 84南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 107 液阻 定義孔口前后壓力降與穩(wěn)態(tài)流量的比值為液阻，即在穩(wěn)態(tài)下，它與流量變化所需要的壓差變化成正比。 R=d(Δp)/dq=Δp1m/KLAm 液阻的特性 ： ◇ １ R與通流面積 A成反比， A=0， R為無(wú)限大； A足夠大時(shí)， R＝ 0。 ◇ ２ Δp一 定，調(diào)節(jié) A，可以改變 R，從而調(diào)節(jié)流經(jīng)孔口的流量。 ◇ ３ A一定，改變 q， Δp 隨之改變，這種液阻的阻力特性用于壓力控制閥的內(nèi)部控制。 ◇ ４ 多個(gè)孔口串聯(lián)或并聯(lián)，總液阻類(lèi)似電阻的計(jì)算。 南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 108 三、氣動(dòng)元件的通流能力 元件的通流能力 ：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)閥、管路等氣動(dòng)元件的氣體體積或質(zhì)量的能力。常用 有效截面積 S、通流能力 C或 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) ISO/6358流量特性參數(shù) 表示。 （一）流量特性 1. 有效截面積 S： 由于流體粘性和慣性，流體通過(guò)截流口收縮的最小截面積。 可通過(guò)放氣實(shí)驗(yàn)測(cè)定容器放氣前后的壓力 、 時(shí)間 ， 計(jì)算氣動(dòng)元件的有效截面積 S值： 2213 1 0 1 1 0 1 mTpptVS ???????????? ?南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 109 （一）流量特性 氣動(dòng)元件串聯(lián)或并聯(lián)組合后的有效截面積可分別按下列式公式計(jì)算： ??????????ni in SSSSS 1222221211111串聯(lián)：??????????niin SSSSS121并聯(lián)： 2. 通流能力 C： ppqCV ???00?? 其中： qv—實(shí)測(cè)液體體積流量（ m3/h) 通流能力與有效截面積的換算： S= 106C 南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 110 3. 國(guó)際 ISO/6358流量特性參數(shù)： 第一組參數(shù)： 音速流導(dǎo) c和氣動(dòng)元件的臨界壓力比 b， 它適用于類(lèi)似元件的比較或用于單個(gè)元件的壓力和流量計(jì)算 。 聲速流導(dǎo) c（ 單位為 m3/(sPa)） ： 氣動(dòng)元件臨界壓力比 b ： 0111 TTppqc m ????2111/1??????????????mmqqppb式中： —處于臨界狀態(tài)下氣動(dòng)元件上游絕對(duì)壓力 ， 單位為 Pa； —處于臨界狀態(tài)下氣動(dòng)元件上游溫度 ， 單位為 K； —處于臨界狀態(tài)下氣動(dòng)元件的質(zhì)量流量 ， 單位為 kg/s； Δp —被測(cè)氣動(dòng)元件前后兩端壓降 ， 單位為 Pa； P1—被測(cè)氣動(dòng)元件上游絕對(duì)壓力 ， 單位為 Pa； q m—被測(cè)氣動(dòng)元件的質(zhì)量流量，單位為 kg/s； ?1p?1T?mq南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 111 3. 國(guó)際 ISO/6358流量特性參數(shù)： 第二組參數(shù)： 可壓縮效應(yīng)系數(shù) s和有效面積 A，它可代替第一組參數(shù)進(jìn)行元件的壓力和流量計(jì)算。 可壓縮效應(yīng)系數(shù) s ： s = 1 / (1b) 有效面積 A（ 單位為 m2） ： 00 s RTcA ??式中： R— 氣體常數(shù) ， 單位為 J/(kgK)； T0— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的溫度 ， 單位 k； ρ 0— 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下空氣的溫度，單位 kg/m3。 南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 112 （二）流量計(jì)算 1. 不可壓縮氣體通過(guò)節(jié)流孔的流量 當(dāng)氣體流速較低 （ v5m/s） 時(shí) pACq d ?? ?20 其中 Cd— 流量常數(shù) ， 對(duì)空氣 Cd=~。 2. 可壓縮氣體通過(guò)節(jié)流孔的流量 當(dāng)氣流以較快的速度通過(guò)節(jié)流孔時(shí) ， 考慮到壓縮性 ，需采用有效截面積 S計(jì)算 。 亞音速 （ p2/p1） 時(shí) 113 TppSq z ???自由空氣流量：超音速（ p2/p1）時(shí) 13 . 8 8TSpq 1z ??自由空氣流量：南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 113 例： 已知某氣動(dòng)閥在環(huán)境溫度為 20176。 C、 （表壓力）下進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)得進(jìn)、出口壓差 Δp=，額定流量 q=。求該閥的有效截面積 S。 解： 由氣體方程求出自由空氣流量 由此可見(jiàn)氣流以亞聲速出流，有效截面積為： )/sm( 33???????? pqq s1 0 )1 0 (1112 ?????????ppppp)(m1010)(2633113?????????????TppqSz南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 114 第八節(jié) 縫隙流動(dòng) flow in clearance 若縫隙兩端存在壓差 Δp = p 1 p 2，液體就會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)；即使沒(méi)有壓差 Δp的作用，如果兩塊平板有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于液體粘性的作用，液體也會(huì)被平板帶著產(chǎn)生流動(dòng)。 dxdydppdxdp d y ??? ????? )()(21221 CyCydxdpu ????上式兩次積分得：dxdpdyuddydu???122?? 代入得：將縫隙流動(dòng)主要解決元件工作介質(zhì)的泄漏問(wèn)題。 一、平行平板縫隙 parallel plain clearance 微元體的受力平衡方程為： 南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 115 根據(jù)邊界條件： y=0處 u=0， y=h處 u=u0 由此可求出積分常數(shù) C C2， 且層流時(shí) p是 x的線(xiàn)性函數(shù)， 即 dp /dx= (p2 p1) / l=Δp / l 故 通過(guò)平行平板縫隙的流量為 yuupl yhyu 02 )( ???? ??? ????????? ????? hh ubhplbhbdyyuupl )yh(yubdyq 0 0300 2122?? 當(dāng)平行平板間沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，即 u0=0時(shí)，通過(guò)的液流純由壓差引起，稱(chēng)為 壓差流動(dòng) （上式第一項(xiàng)）。當(dāng)平行平板兩端不存在壓差，即 Δp =0時(shí)， 通過(guò)的液流純由平板相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起時(shí)，稱(chēng)為 剪切流動(dòng) （上式第二項(xiàng)） 。 南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 116 二、環(huán)形縫隙 cylinder annular clearance 液壓和氣動(dòng)元件各零件間的配合間隙大多數(shù)為圓環(huán)形間隙 。 （ 一 ） 流經(jīng)同心環(huán)形縫隙的流量 concentric annular orifice １ ． 同心環(huán)形 小縫隙 的流量公式： 當(dāng)壓差與相對(duì)移動(dòng)速度方向相反時(shí)取負(fù)號(hào) 。 030 212 udhpldhq ??? ???prr rrrrlq ??????? ????????)/l n ()()(8 122212241420２．同心環(huán)形 縫隙較大 時(shí)，壓差流量公式（層流）為： 南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院 117 （二）流經(jīng)偏心環(huán)形縫隙的流量 eccentric annular orifice 偏心量為 e， 在任意角度 θ處的縫隙為 h。 微元處流動(dòng)近似看作平行平板縫隙間的流動(dòng) 。 03212urdhpldrhdq ??? ???h≈h0ecosθ= h0(1εcosθ) 其中： h0—同心時(shí)半徑方向縫隙