第五章液阻选读.doc

5.1 液阻基本理论 5.1.1 概述 从广义上来说，凡是能局部改变液流的流通面积使液流产生压力损失或在压力差一定的情况下，分配调节流量的液压阀口以及类似的结构，如薄壁小孔、短孔、细长孔、缝隙等，都称之为液阻。 从这个广义的概念，我们可以看到液阻的本质性功能就是两个方面：隔压是其阻力特性（液阻前后的压力可以差别很大），限流是其控制特性（改变液阻的大小可以改变通过的流量）。 对于液阻来说，通过液阻的流量与液阻两端的压差往往为非线性关系，通过液阻的流量与压差的关系一般情况下可以用式(5.1-1)表示 (5.1-1) 式中 k——系数，与液阻的过流通道形状和液体性质有关； A——液阻过流截面积； m——指数，与液阻结构形式有关。 图1-1显示指数m=0.5时液阻的流量压力特性。借鉴电子学对非线性电阻的定义,可以引出静态液阻R和动态液阻的概念，其定义如下 (5.1-1) (5.1-1) 静态液阻是液阻两端压差对流量的比值，它是液阻对稳态流体阻碍作用的一种度量；动态液阻是液阻两端压差微小增量与流量微小增量的比值，它是液阻对动态流体阻碍作用的一种度量。 其计算公式见式(5.1-2)～(5.1-3) 公式 (5.1-2) 公式 (5.1-3) 图5·1-1 液阻特性 5.1.2 液阻的分类及计算 1．液阻的分类 在液压元器件中，液阻的结构形式主要有三种，即薄刃型、细长孔型以及介于薄刃型和细长孔型之间的混合型结构。这三种液阻的结构见图5.1-2a、b、c。 图5.1-2 三种液阻的结构形式 薄刃型液阻()的压力损失要是局部阻力损失，其流量与压差的关系为非线性，薄刃型液阻的阻值与流量或压差有关。 细长孔型液阻()的压力损失主要是沿程阻力损失，这种阻力损失主要由油液粘性摩擦所引起，细长孔内的流动状态通常为层流，流量与压差成线性关系，其液阻值与压差无关，为常值。 混合型液阻的流量与压差的关系难以从流体力学的基本原理导出。在国内教材中，对于这种液阻，其压力流量特性大多数推荐使用Shin公式。 Shin公式 式中 d为液阻直径，为流体密度，L为液阻通流孔长度，为流体运动粘度，显然混合型液阻值R与压差有关。 液阻按其性质分类，分为三种：固定液阻，可调液阻和可控液阻。 固定液阻是指液阻的开度或孔径不变；可调液阻是指液阻可以直接用手动或机构调节其开度；可控液阻是指液阻可以用控制信号通过电磁铁等对其实行控制，其开度不是由输入确定，而是由阀芯受力平衡决定。 2．液阻的相关参数及计算 对于液阻来说，通过液阻的流量与液阻两端的压差往往为非线性关系，通过液阻的流量与压差的关系一般情况下可用下式表示 (5.1-4) 静态液阻和动态液阻一般都是压差或流量的函数。由式(5.1-4)可得，静态液阻的阻值为 （5.1-5） 动态液阻的阻值为 (5.1-6) 对于薄刃型非线性液阻来说，其流量压力特性为 (5.1-7) 它的静态液阻为 (5.1-8) 它的动态液阻为 (5.1-9) 对于这三种典型液阻形式，它们的流量压力特性与液阻公式见表(5.1-1)。 表5.1-1 三种典型液阻的流量压力特性与液阻公式 5.2 液压阻力回路 5.2.1液阻网络概述 1．半桥液阻网络概述 用锥阀和固定液阻控制的单作用液压缸的原理图见图5.2-1a、b。液压缸的一端作用着液压力，另一端为弹簧力和负载F，通过调节锥阀阀芯的行程可以控制活塞的运动速度，在该液阻网络中，是固定液阻，锥阀口是可变液阻，液阻网络的输入压力为，输出压力为，将该液阻网络用液阻符号表示，其原理如图5.2-1b所示。与桥类相似，称该液阻网络为半桥液阻网络。 图5.2-1 半桥液阻网络 2 全桥液阻网络概述 用4边滑阀控制双活塞杆液压缸的结构示意图见图5.2-2a、b。在图5.2-2a中，阀芯和阀体