缝隙流动特性的研究与分析

液压元件内各零件间要保证相对运动，就必须有适当的间隙。间隙的大小对液压元件的性能影响极大。间隙太小，会使零件卡死；间隙过大，会造成泄漏，使系统效率和传动精度降低，同时还污染环境。

（1）平行平板间隙流动

由间隙两端压力差引起的液体在间隙中的流动，称为压差流动；由间隙的两壁面相对运动造成的流动，称为剪切流动。由于液压元件中，相对运动的零件间间隙很小，一般为几微米到几十微米。因此，油液在间隙中的流动通常为层流。

1）固定平行平板间隙流动（压差流动）

如图2.15 所示，平行平板间隙流动的流量为

式中　b——平板宽度；

　　　l——平板间隙长度；

　　　δ——平板间隙；

　　　Δp——间隙两端压力差。

图2.15　平行平板间隙流动

式（2.37）表明，在压差作用下，通过间隙的流量与间隙3 次方成正比。因此，必须严格控制间隙，以减小泄漏。

2）有相对运动的平行平板间隙流动

有相对运动的平行平板间隙流动的流量为

式（2.38）右边第一项为压差流量，右边第二项为剪切流量。式（2.38）中，v0 为两板间相对移动速度。当v0 与压差方向一致时，上式右边第二项取“+”；反之，取“-”。

（2）圆环形间隙流动(www.xing528.com)

1）同心圆环形间隙

如图2.16 所示，同心环形间隙流动可近似地看成平行平板间隙流动。因此，通过同心环形间隙的流量为

式中　d——圆环直径，πd 相当于平行平板的间隙宽度。

图2.16　同心圆柱环形缝隙流动

式（2.39）中，“+”和“-”的确定同式（2.38）。

2）偏心圆柱环形间隙

实际上形成的环形间隙的两个圆柱面不可能完全同心，而是有一定偏心量，如图2.17 所示。通过偏心环形间隙的流量为

图2.17　偏心圆柱环形间隙

式中　ε——相对偏心率ε=e/δ；

　　　e——偏心量；

　　　δ——同心时的间隙量。

式（2.40）中，“+”和“-”的确定同式（2.38）。

式（2.40）表明，流经环状间隙（如液压缸与活塞的间隙）的流量不仅与径向间隙量有关，而且还随着圆环的内外圆的偏心距的增大而增大。当偏心量达到最大（ε=1）时，通过偏心环形间隙的流量是其同心（ε=0）时的2.5 倍。因此，在液压元件中，要尽量使圆柱形零件配合同心，从而减小缝隙泄漏量。