工程流體力學(xué)chapter2014

流體力學(xué)

電子教案

在機(jī)械中存在著充滿油液的各種形式的配合間隙，如活塞與缸筒間的環(huán)形間隙、軸與軸承間的環(huán)形間隙、工作臺與導(dǎo)軌間的平面間隙、圓柱與支承面間的端面間隙等等。這些尺寸不大的間隙或縫隙為液體流通提供了幾何條件，只要縫隙兩端形成壓強(qiáng)差，或者這些配合機(jī)件發(fā)生相對運(yùn)動，液體在縫隙中就會產(chǎn)生流動。這種所謂的縫隙流動對機(jī)械性能有許多影響。

第六章縫隙流動

滑動軸承、靜壓支承是依靠縫隙流動的支承力得以工作的，相對運(yùn)動機(jī)件間的摩擦力是靠縫隙流動得以減輕的。但是縫隙流動的流量有時就是液體機(jī)械中的液體泄漏，這導(dǎo)致容積效率的降低。凡此種種都說明要研究和改善機(jī)械性能，必須了解縫隙流動的特性。縫隙流動對液壓傳動的影響尤其顯著。液壓泵、液動機(jī)、換向閥等液壓元件處處存在著縫隙流動問題?？p隙過小則增大了摩擦，縫隙過大又增加了泄漏，如何選擇所謂最佳間隙是設(shè)計液壓元件的一個重要問題?？p隙中流體產(chǎn)生運(yùn)動的原因1、壓差流：由于存在壓差而產(chǎn)生流動2、剪切流：由于組成縫隙的壁面具有相對運(yùn)動而使縫隙中的流體產(chǎn)生運(yùn)動3、兩種流動的疊加流動類型：層流1、平行平板的間隙流動:如下幾種情況固定平行平板間隙流動（壓差流動）

兩平行平板有相對運(yùn)動，但無壓差（純剪切流動）

兩平行平板既有相對運(yùn)動，兩端又存在壓差時的流動2、圓柱環(huán)形間隙流動：如下三種情況

同心環(huán)形間隙在壓差作用下的流動

偏心環(huán)形間隙在壓差作用下的流動

內(nèi)外圓柱表面有相對運(yùn)動又存在壓差的流動3、流經(jīng)平行圓盤間隙徑向流動的流量4、圓錐狀環(huán)形間隙流動縫隙流動分類6.1平行平面縫隙微小單元體dxdy的受力平衡方程為6.1.1速度分布規(guī)律與流量整理得由牛頓內(nèi)摩擦定律（1）經(jīng)兩次積分得

C1、C2為積分常數(shù)。一、兩平行平面不動

1、流動的邊界條件

相應(yīng)的兩個積分常數(shù)為

任意過水?dāng)嗝嫔系乃俣仁前磼佄锞€規(guī)律分布的。2、速度分布3、通過縫隙的流量4、平均流速5、平均流速與最大流速比6、壓力損失二、上平面以速度移動，下平面不動

三、上平面以速度移動，下平面不動

1、速度分布2、流量1、速度分布2、流量

很明顯，只有在時，平行平板縫隙間才不會有液流通過。當(dāng)平行平板間沒有相對運(yùn)動時，通過的液流純由壓差引起，稱為壓差流動，其值為

當(dāng)平行平板兩端不存在壓差時，通過的液流純由平板運(yùn)動引起，稱為剪切流動，其值為

如果將上面的這些流量理解為液壓元件縫隙中的泄漏量，就可以看到，通過縫隙的流量與縫隙值的三次方成正比，這說明元件內(nèi)縫隙的大小對其泄漏量的影響是很大的。此外，如果將泄漏所造成的功率損失寫成結(jié)論：縫隙h愈小，泄漏功率損失也愈小。但是，h的減小會使液壓元件中的摩擦功率損失增大，因而縫隙h有一個使這兩種功率損失之和達(dá)到最小的最佳值，并不是愈小愈好。6.1.2切應(yīng)力與摩擦力反向流量與無泄漏縫隙若令解出6.1.3功率損失與最佳縫隙功率損失最小的縫隙，液壓設(shè)計中優(yōu)先選擇的縫隙。

圖示在同心環(huán)狀縫隙間的流動。當(dāng)h／r<<1時(相當(dāng)于液壓元件內(nèi)配合間隙的情況)，可以將環(huán)形縫隙間的流動近似地看作是平行平板縫隙間的流動，只要將b＝πd代入，就可得這種情況下的流量。6.2環(huán)形縫隙6.2.1同心環(huán)形縫隙6.2.2偏心環(huán)形縫隙極限情況下，偏心比同心泄漏量大2.5倍6.3平行圓盤縫隙6.4流經(jīng)傾斜平面縫隙的流動

一、微元間隙為平行平面間隙流動1、邊界條件2、流速3、流量應(yīng)用：動壓支撐由于

整理得1、壓力分布積分，并利用邊界條件確定積分常數(shù)，得

二、整體間隙流動2、流量3、如果上、下平板均固定不動

例：如圖為靜壓支承，作用在軸上的力F=104N，軸承上油槽直徑為d1=4cm，軸直徑d2=12cm,油的粘度為0.1Ns/m2,qv=10-4m3