2.3 管路系統(tǒng)流動分析
◆兩種流動狀態(tài)
◆定常管流的壓力損失
◆通過小孔的流動
◆通過間隙的流動
2.3.1 兩種流動狀態(tài)
◆層流
◆紊流
◆雷諾數(shù):液體在圓管中的流動狀態(tài)決定于由管道中流體的平均流速υ、管道直徑d和液體運動粘度這三個參數(shù)所組成的無量綱數(shù)的大小:
流動液體的雷諾數(shù)低于臨界雷諾數(shù)(由紊流轉(zhuǎn)變?yōu)閷恿?時,流動狀態(tài)為層流,反之液流的狀態(tài)為紊流.
◆雷諾數(shù)的物理意義:流動液體的慣性力與粘性力之比.
2.3.2 定常管流的壓力損失
◆層流時管截面上的速度分布
◆流量
式中 d:管道內(nèi)徑(m); l:管道長度(m); μ:流體的動力粘度();
△p=p1-p2:管道兩端的壓力差();
◆沿程壓力損失: 這種沿等直徑管流動時的壓力損失
λ:沿程壓力損失系數(shù),其理論值為. 當流動液體為液壓油時,
◆局部壓力損失Δpξ :
在流經(jīng)閥口、管道截面變化、彎曲等處時,由于流動方向和速度變化及復雜的流動現(xiàn)象(旋渦,二次流等)而造成局部能量損失.
ξ稱為局部壓力損失系數(shù)
◆管路系統(tǒng)的壓力損失和壓力效率:
整個管路系統(tǒng)的總壓力損失是系統(tǒng)中所有直管的沿程壓力損失和所有局部壓力損失之和.
◆使用條件:管路系統(tǒng)中兩相鄰局部壓力損失之間距離足夠大(相連管徑的10-20倍).
◆系統(tǒng)動力元件所供的工作壓力:
◆管路系統(tǒng)的壓力效率:
2.3.3 通過小孔的流動
◆在液壓與氣壓傳動中常用通過改變閥口通流截面積或通過通流通道的長短來控制流量的節(jié)流裝置來實現(xiàn)流量控制。這種節(jié)流裝置的通流截面一般為不同形式的小孔.
◆通過薄壁小孔(孔的通流長度l與孔徑d之比l/d≤0.5 )的流動.
圖2-15 液體在薄壁小孔中的流動
通過薄壁小孔的流量與液體粘度無關(guān),因而流量受液體溫度影響較小.但流量與孔口前后壓差的關(guān)系是非線性的.
◆通過細長小孔(小孔的長徑比l/d>4)的流動.
液體流經(jīng)細長小孔的流量將隨液體溫度的變化而變化。
但細長小孔的流量與孔前后的壓差關(guān)系是線性的.
◆統(tǒng)一的經(jīng)過小孔的流量公式
式中 A:孔的通流截面積,Δp:孔前后壓差, m:由孔結(jié)構(gòu)形式?jīng)Q定的指數(shù),0.5≤m≤1.
k:由孔口形式有關(guān)的系數(shù)
當孔為薄壁小孔時,m=0.5,.
為細長小孔時m=1,.
2.3.4 通過間隙的流動
配合間隙
泄漏:當流體流經(jīng)這些間隙時就會發(fā)生從壓力高處經(jīng)過間隙流到系統(tǒng)中壓力低處或直接進入大氣的現(xiàn)象(前者稱為內(nèi)泄漏,后者稱為外泄漏).
泄漏主要是由壓力差與間隙造成的.
油液在間隙中的流動狀態(tài)一般是層流.
2.4 液壓系統(tǒng)的氣穴與液壓沖擊現(xiàn)象
氣穴(空穴): 在流動液體中,由于某點處的壓力低于空氣分離壓而產(chǎn)生汽泡的現(xiàn)象.
液壓沖擊:在液壓系統(tǒng)中由于某種原因,液體壓力在一瞬間會突然升高,產(chǎn)生很高的壓力峰值,這種現(xiàn)象稱為液壓沖擊.
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